DE102004029820A1

DE102004029820A1 - Steuergerät

Info

Publication number: DE102004029820A1
Application number: DE102004029820A
Authority: DE
Inventors: Martin Zywietz; Ulrich Behner; Jochen Kuhn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-06-19
Filing date: 2004-06-19
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2024-06-20
Also published as: DE102004029820B4

Abstract

Es wird ein Steuergerät vorgeschlagen, das ein Gehäuse aufweist, das wiederum aus einem Gehäusedeckel (3) mit metallischen Einsätzen (4) und einem Gehäuseboden (1) besteht. Die metallischen Einsätze (4) sind zur Verschraubung des Gehäusebodens (1) einer im Gehäuse befindlichen elektrische Bauelemente aufweisenden Leiterplatte (2) und des Gehäusedeckels (3) vorgesehen. Die Verschraubung führt zu einem elektrischen Kontakt zwischen Gehäuseboden und der Leiterplatte und garantiert die funktionssichere Übertragung der Beschleunigungssignale vom Gehäuseboden zu den Beschleunigungssensoren auf der Leiterplatte.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Steuergerät nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.

Airbagsteuergeräte auch einer Generation eines Herstellers sind durch eine hohe Typenvielfalt bezüglich Gehäuseteilen, Steckerleisten und Leiterplattengeometrien gekennzeichnet. Ein Grund dafür ist, dass die Gehäuse der Steuergeräte für einen EinBaufall derart zu konstruieren sind, dass die Funktion als Beschleunigungsmessgerät mit optimierten mechanischem Übertragungsverhalten erfüllt werden kann. Die Beschleunigungssignale müssen von der Karosserieanschraubstelle über das Gerätegehäuse auf das Sensorelement auf der Leiterplatte optimiert übertragen werden. Zudem sind Randbedingungen wie elektromagnetisches Dämpfungsverhalten und die Stromtragfähigkeit für die elektrische Ankopplung der Gehäuse und der Bauteile an die Karosseriemasse zu beachten. Dies hat eine große Anzahl verschiedener Werkzeuge und Werkstückträger in der Herstellung solcher Steuergeräte zur Folge.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Steuergerät mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass das erfindungsgemäße Steuergerät standardisierte Abmessungen ermöglicht und somit den Einsatz von standardisierten Werkzeugen erreicht. Darüber hinaus können durch die Verschraubungstechnik generationenübergreifend Herstellungsprozesse konfiguriert werden. Ebenso ermöglicht das erfindungsgemäße Steuergerät den Einsatz einfacherer, leichterer und gegebenenfalls günstigerer Materialen für Gehäusedecke, Gehäuse und Gehäuseboden. Kennzeichnend für diesen Freiheitsgrad beim Einsatz von Materialen für die Gehäuseteile ist die Verwendung von Einsätzen, die zur Verschraubung des Gehäusebodens, der Leiterplatte und des Gehäusedeckels dienen. Diese Einsätze können dann bestimmte Materialien aufweisen, um optimal für die Verschraubung zu wirken. Außerdem wird ein erfindungsgemäßer einfacher Kontakt zur Masse über den Gehäuseboden erreicht.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Steuergeräts möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass auf der Leiterplatte für den Kontakt verzinnte Kupferflächen vorgesehen sind. Verzinnte Kupferflächen sind besonders korrosionsgeschützt und ermöglichen einen einfachen Kontakt durch die Pressung über die Verschraubung zwischen dem Gehäuseboden und der Leiterplatte.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass auf der Oberfläche des Gehäusebodens für den Kontakt Galvan, Zink, Zinn oder Aluminium vorgesehen sind. Auch dies sind geeignete Beschichtungen, die einen guten Kontakt einer Pressung der Leiterplatte auf den Gehäuseboden durch die Verschraubung ermöglichen. Galvan ist eine Zink-Aluminium-Legierung.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass die Schrauben für die Verschraubung derart bemessen sind, dass die Schrauben durch die Einsätze in ein jeweiliges Sackloch nach den jeweiligen Einsätzen reichen. Dies ermöglicht dann, wenn es sich um gewindefurchende Schrauben handelt, eine Verklemmung der Schraube in dem Sackloch. Damit ist gegen ein Herausfallen die Schraube besonders gut gesichert.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Einsätze aus Aluminium, Blech, Aluminiumdruckguss, Kupfer oder Magnesium gefertigt sind. Damit sind die Einsätze so, als ob die Schrauben in ein Sackloch eines Aluminiumdruckgussteils eingeschraubt werden. Darüber hinaus sind die Einsätze so gestaltet, dass sie formschlüssig in den Gehäusedeckel eingebracht sind. Dabei können sie vorzugsweise durch eine Verrastung gegen Herausfallen gesichert werden. Alternativ können die metallischen Einsätze auch in den Gehäusedeckel eingepresst, eingespritzt oder eingeklebt werden. Die Aufnahmen für die metallischen Einsätze sind zur Herstellung des Formschlusses vorzugsweise sechseckig ausgeführt, alternativ sind jedoch auch andere Formen, wie z. B. Vierecke, Sternformen usw. möglich. Der Formschluss der metallischen Einsätze mit dem Gehäusedeckel ist notwendig, um die bei dem nachfolgendem Schraubprozess mit den Schrauben auftretenden Belastungen, wie z.B. Andruckkräfte und Drehmomente aufnehmen zu können.

Der Gehäusedeckel kann vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall ausgebildet sein. Kunststoff hat dabei den großen Vorteil, dass eine billigere Herstellung möglich ist und insgesamt der Gehäusedeckel damit leichter wird.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

1 eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Steuergeräts und

2 ein Schnitt durch eine Verschraubung des Steuergeräts.

Beschreibung
Um die Fertigung von Steuergeräten stärker zu standardisieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, metallische Einsätze zu verwenden, die im Gehäusedeckel angeordnet sind und die eine Verschraubung über den Gehäuseboden und die Leiterplatte ermöglichen. Dabei ist die Leiterplattengröße bezüglich einer Dimension immer gleich. Dadurch lassen sich Werkzeuge der Gehäuseteile auf diese immer gleiche Leiterplattenbreite auslegen, so dass die Kosten dadurch reduziert werden. Durch die Verwendung der Einsätze wird es insbesondere möglich den Gehäusedeckel aus Kunststoff- oder Aluminiumdruckguss zu verwenden und dadurch eine einfache Austauschbarkeit zu ermöglichen. Dies wird außerdem dadurch erreicht, dass folgende Funktionen im Gehäuseboden zugewiesen werden: Karosseriebefestigung, mechanisches Übertragungsverhalten, Stromtragfähigkeit für die elektrische Ankopplung der Gehäuse und der elektronischen Bauteile an die Karosseriemasse.
Dadurch ist es möglich, dass die Gehäusedecke deutlich billiger gestaltet werden. Gleichzeitig ist die Komplexitätszunahme der Gehäuseböden und die dadurch entstehenden Mehrkosten gering.
Durch die metallischen Einsätze, die zur Verschraubung des Steuergeräts dienen, ist es möglich, die gleichen Fertigungsparameter bei der Verschraubung zu verwenden, wie wenn ein Sackloch verwendet wird. Damit ist es folglich möglich, sowohl Gehäuse mit Sacklöchern, als auch solche mit metallischen Einsätzen in der gleichen Fertigungslinie herzustellen. Da der Gehäusedeckel dann nicht die Funktionen der Karosserieverschraubung der elektrischen Massekontaktierung und des mechanischen Übertragungsverhaltens hat, kann der Gehäusedecke demnach auch als einfaches und billiges Kunststoffteil gestaltet werden. Der metallische Einsatz braucht nicht über alle Toleranzen darauf mit dem Kunststoffteil verbunden zu sein. Der Gehäusedeckel ist nur noch eine Schutzkappe gegen Umwelteinflüsse und die Verbindung braucht nur noch Handhabungsbelastungen, wie sie z. B. beim Herunterfallen des Geräts auftreten, standhalten. Die metallischen Einsätze im Kunststoffgehäuse dienen zusätzlich der dauerhaften Sicherstellung einer ausreichenden Pressung zwischen Leiterplatte und Gehäuseboden nach dem Schraubprozess. Die Leiterplatte ist damit für die Darstellung der Funktion der elektrischen Massekontaktierung und des mechanischen Übertragungsverhaltens ausreichend über dem Gehäuseboden mit der Karosserie verbunden.
1 zeigt in einer Explosionsdarstellung das erfindungsgemäße Steuergerät. Das Steuergerät besteht aus einem Gehäuseboden 1, einer mit elektrischen Bauteilen, mit Beschleunigungssensoren, mit Steckerleisten und mit einer Energiereserve bestückten Leiterplatte 2, einem Gehäusedeckel 3 mit metallischen Einsätzen 4 und Schrauben 5 zur Verbindung der Gehäuseteile.
Der Gehäuseboden 1 ist derart gestaltet, dass die Laschen für die Karosserieverschraubung integriert sind. Der metallische Gehäuseboden 1 ist vorzugsweise als tiefgezogenes Stahlblechteil ausgeführt, alternativ beispielsweise ein tiefgezogenes Aluminiumblech, Aluminium-, Magnesium- oder Zinkdruckguss. Die Formgebung ist derart ausgeführt, dass der metallische Gehäuseboden eine ausreichende Steifigkeit für die Funktion der Beschleunigungszensierung erhält. Dies wird je nach genauer Anordnung der Karosserieanschraubungen durch Versteifung, wie z. B. Sickungen oder Verrippungen erreicht.
Die Leiterplatte 2 ist mit elektrischen Bauteile, einer Steckerleiste und Energiereserve in Löt- und/oder Einspresstechnik bestückt.
Der Gehäusedeckel 3 ist als Schale mit einem Ausschnitt für die Steckerleiste ausgeführt und kann vorzugsweise aus einem Kunststoff, z. B. aus Glasfaser gefüllten PBT (Polybutilenterephtalat) oder PA (Polyacetat) hergestellt werden. Alternativ ist es möglich metallische Materialien, wie beispielsweise Aluminium-, Magnesium- oder Zinkdruckguss zu verwenden. Zusätzlich beinhaltet der Gehäusedeckel 3 die Aufnahmen für die metallischen Einsätze 4 zur Gehäuseverschraubung. Dies ist natürlich nur notwendig, wenn der Gehäusedeckel 3 aus Materialien besteht, die über eine Alterung ein hohe Kriechverhalten zeigen, z. B. das Glasfaser gefülltes PBT. Die Aufnahmen für die metallischen Einsätze 4 sind derart gestaltet, dass ein Formschluss erreicht werden kann und sie vorzugsweise durch eine Verrastung gegen ein Herausfallen gesichert werden. Alternativ können die metallischen Einsätze 4 auch in den Gehäusedeckel 3 eingepresst, eingespritzt oder eingeklebt werden. Die Aufnahmen für die metallischen Einsätze 4 sind zur Herstellung des Formschlusses vorzugsweise sechseckig ausgeführt. Alternativ sind auch andere Formen, wie z. B. viereckig, sternförmig usw. möglich.
2 erläutert in einem Schnitt die Verschraubung des Gehäuses. Ein metallischer Einsatz 4 ist vorzugsweise aus Aluminiumblech hergestellt. Alternativ können auch andere Ausführungen, wie z. B. Aluminiumdruckguss, Kupfer oder Magnesium zum Einsatz kommen. Sie sind derart dimensioniert, dass der nachfolgende Schraubprozess mit gewindefurchenden Schrauben 5 vorzugsweise mit den gleichen Schraubparameter wie bei einer Verschraubung in ein Sackloch eines Aluminiumdruckgussteils ablaufen kann. Außerdem haben sie die entsprechenden Außengeometrien, wie sie zur Herstellung des Formschlusses in den Aufnahmegehäusedeckel 3 notwendig sind.
Der Formschluss der metallischen Einsätze 4 mit dem Gehäusedeckel 3 ist notwendig, um die bei dem nachfolgenden Schraubprozess mit den Schrauben 5 auftretenden Belastungen, z. B. Andruckkräfte und Drehmomente aufnehmen zu können.
Die Schrauben 5 sind so dimensioniert, dass sie durch den metallischen Einsatz 4 hindurch bis in ein Sackloch im Gehäusedeckel reichen. Das Sackloch im Gehäusedeckel ist vorzugsweise konisch ausgeführt, so dass sich die gewindefurchende Schraube 5 im Sackloch verklemmt und damit gegen lockern oder Herausfallen gesichert ist.
Durch den Schraubprozess werden Gehäuseboden 1 und verzinnte Kupferflächen auf der Leiterplatte 2 zwischen Schraubenkopf und metallischen Buchsen zusammengepresst. Diese Pressung ermöglicht den elektrisch leitenden Kontakt zwischen den verzinnten Kupferflächen auf der Leiterplatte und dem Gehäuseboden. Als Oberfläche des Gehäusebodens kann je nach Ausführung, z. B. Galvan, also eine Zinn-Aluminium-Legierung, Zink, Zinn oder Aluminium zum Einsatz kommen. Zusätzlich ermöglicht diese Pressung die funktionssichere Übertragung der Beschleunigungssignale von Gehäuseboden zu den Beschleunigungssensoren auf der Leiterplatte.

Claims

Steuergerät mit einem Gehäuse, wobei das Gehäuse einen zumindest metallisierten Gehäuseboden (1) und einen Gehäusedeckel (3) mit metallischen Einsätzen (4) aufweist, wobei die metallischen Einsätze (4) zur Verschraubung des Gehäusebodens (1) eine im Gehäuse befindliche elektrische Bauelemente aufnehmende Leiterplatte (2) und des Gehäusedeckels (3) vorgesehen sind, wobei die Verschraubung konfiguriert ist, dass durch die Verschraubung ein elektrischer Kontakt zwischen dem Gehäuseboden (1) und der Leiterplatte (2) hergestellt wird.
Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte (2) für den Kontakt verzinnte Kupferflächen vorgesehen sind.
Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche des Gehäusebodens (1) für den Kontakt Galvan, Zink, Zinn oder Aluminium vorgesehen sind.
Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schrauben (5) für die Verschraubung derart bemessen sind, dass die Schrauben (5) durch die Einsätze (4) in ein jeweiliges Sackloch nach dem jeweiligen Einsatz reichen.
Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Sackloch konisch ausgebildet ist, so dass sich die jeweilige Schraube (5) in den jeweiligen Sackloch verklemmt.
Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch kennzeichnet, dass die Einsätze (4) derart gestaltet sind, dass die Einsätze (4) die Aufnahme von gewindefurchenden Schrauben ermöglichen.
Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (4) aus Aluminiumblech oder Aluminiumdruckguss, Kupfer oder Magnesium gefertigt sind.
Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (4) formschlüssig in den Gehäusedeckel eingebracht sind.
Steuergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (4) sechseckig ausgeführt sind.
Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (3) aus Kunststoff oder Metall ausgebildet ist.