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Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse mit einer Öffnung, in die ein Steckverbinder eingesetzt ist, wobei der Steckverbinder zumindest einen Kontaktstift umfasst, der durch einen Bodenabschnitt des Steckverbinders hindurchgeht und mit einer im Inneren des Gehäuses angeordneten Leiterplatte elektrisch und mechanischen verbunden ist.
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Zwischen dem Gehäuse und dem Steckverbinder ist in der Regel eine Dichtung eingesetzt. Hierbei kann es sich um eine aus einem Kunststoffmaterial vorgefertigte Dichtung oder um eine aushärtende Flüssigdichtung handeln. Teilweise besteht die Anforderung, auch den Bereich des Steckverbinders abzudichten, durch den die Kontaktstifte hindurchtreten. Hierzu wurde beispielsweise in der Vergangenheit auf der Innenseite des Steckverbinders eine Dichtung aufgebracht. Das Aufbringen dieser weiteren Dichtung erfolgt vor dem Zusammenbau des Steuergeräts beim Hersteller des Steckverbinders. Das Einbringen der Dichtung zwischen dem Gehäuse und dem Steckverbinder erfolgt hingegen erst beim Zusammenbau der Komponenten. Hierdurch ergibt sich ein komplexer Fertigungsablauf mit hohen Kosten.
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Die
DE 20 2007 012 369 U1 offenbart ein Steckersystem eines elektrischen Antriebsmotors für eine Klappe oder ein Ventil zur Regelung eines Fluidstroms auf dem Gebiet HLK, Brandschutz und Raumschutz, welches Steckersystem eine Leiterplatte mit einer Steckzunge, ein gegen Feuchtigkeit abdichtendes, eingelegtes Zwischenstück mit abgedichteten Kontaktstiften, das mittels eines umlaufenden Flanschs in einer Ringnut eines Motorgehäuses gehaltert ist, umfasst.
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Die
US 4 364 621 A betrifft einen elektrischen Verbinder zum Halten einer Vielzahl von elektrischen Anschlüssen. Der elektrische Verbinder hat einen Körper aus gegossenem Isolationsmaterial, der zum Aufnehmen, Stützen und Festhalten einer Vielzahl von Anschlüssen in dem Körper angepasst ist. Eine Vielzahl von Öffnungen ist in dem Körper ausgebildet, wobei jede Öffnung (a) einen axialen Durchgang entlang der Länge des Körpers hat, wobei in jedem axialen Durchgang Mittel befestigt sind, um eine in den axialen Durchgang eingeführte Klemme festzuhalten, und (b) einen von dem axialen Durchgang radial auswärts verlaufenden Durchgang hat, so dass eine Klemme axial und radial eingeschoben und aus dem Körper des Verbinders entfernt werden kann. Eine Mehrzahl von Scharnieren ist mit dem Körper verbunden, wobei jedes Scharnier benachbart zu einer Öffnung angeordnet und zum Vergrößern der Öffnung ausgebildet ist, um die Montage oder Demontage der Anschlüsse innerhalb der Öffnungen zu erleichtern.
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Bei dem elektrischen Verbinder der
US 4 588 242 A ist eine elastomere Dichtung in eine hinteren Drahtaufnahmefläche einer starren Gehäuseschale gespritzt um Drähte abzudichten, die in Durchgängen in dem Verbinder enden. Die Dichtung hat vorzugsweise einen nach vorne gerichteten Teil rund um die Durchgänge, um eine Verbindungsschnittstelle zu versiegeln. Federnde Anschlußrastfinger, die in einer Wand jedes Durchgangs vorgesehen sind, biegen sich aus dem Gehäuseprofil, um die Enden und einen Formkern aufzunehmen und eine Verbindung vor dem vollständigen Einsetzen aller Anschlüsse in den Durchgängen zu verhindern.
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Das Dokument
WO 2008/ 005 945 A2 betrifft ein Steuermodul, das aufweist: ein Modulgehäuse mit einer ersten und einer zweiten Seite, die einander gegenüberliegen, und mit einer Öffnung; einen Verbinder, der sich durch die Öffnung erstreckt und an dem Modulgehäuse angebracht ist, wobei der Verbinder ein Gehäuse mit einer Leiterplattenseite und einer Gegenseite und einen Kern auf der Leiterplattenseite des Gehäuses aufweist, wobei der Kern Durchgänge mit einer ersten und einer zweiten Öffnung aufweist, die einander gegenüberliegen, wobei die erste Öffnung an der Leiterplattenseite des Gehäuses und die zweite Öffnung an der Gegenseite des Gehäuses angeordnet ist; und eine Vielzahl von leitenden Anschlüssen, wobei sich jeder leitende Anschluss durch einen der Durchgänge erstreckt und einen nachgiebigen Stiftabschnitt an einem Ende des leitenden Anschlusses zum Einsetzen in ein Loch in einer gedruckten Leiterplatte und einen Kontaktabschnitt an einem gegenüberliegenden Ende des leitenden Anschlusses zum Einsetzen in eine Öffnung in einem komplementären Verbinder aufweist, wobei sich der nachgiebige Stiftabschnitt aus der ersten Öffnung heraus und in Richtung der Seite der gedruckten Leiterplatte erstreckt und sich der Kontaktabschnitt aus der zweiten Öffnung heraus und in Richtung der Gegenseite des Verbindergehäuses erstreckt.
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Die
US 2003 / 0 161 127 A1 betrifft eine elektronische Modulbaugruppe, die einen Stiftanordnung aufweist, die installiert wird, nachdem ein Sockel an ein Modul montiert wurde. Gegensätzliche Kräfte spannen die Stiftanordnung, den Sockel und die Modulbaugruppe, um eine relativ feste Verankerung für den Sockel auf dem Modul zu schaffen.
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Die
US 2005 / 0 122 694 A1 betrifft ein elektronisches Modul bestehend aus einem Gehäuse und einem Stecker mit einer gedruckten Leiterplatte, die in einem Hohlraum des Gehäuses angeordnet ist. Der Steckverbinder umfasst Anschlüsse, die eine elektrische Verbindung für einen Gegenstecker ermöglichen, aber auch nachgiebige Teile, die die mechanische und elektrische Verbindung zur Leiterplatte bilden. Die nachgiebigen Teile sorgen zusammen mit einem Klebstoff für die Klebeverbindung zwischen dem Stecker und der Leiterplatte. Die Dichtung sorgt darüber hinaus für eine Umfangsdichtung zwischen dem Gehäuse und dem Stecker.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuergerät anzugeben, mit dem sich eine verbesserte Dichtung auf einfachere Weise realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Steuergerät und ein Verfahren gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Das erfindungsgemäße Steuergerät, welches für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, weist ein Gehäuse mit einer Öffnung, in die ein Steckverbinder eingesetzt ist, auf. Der Steckverbinder umfasst zumindest einen Kontaktstift, der durch einen Bodenabschnitt des Steckverbinders hindurchgeht und mit einer im Inneren des Gehäuses angeordneten Leiterplatte elektrisch und mechanisch verbunden ist. Im Bereich der Öffnung zwischen dem Gehäuse und dem Steckverbinder ist eine erste Dichtschnittstelle und an dem Bodenabschnitt im Bereich des zumindest einen Kontaktstifts eine zweite Dichtschnittstelle gegeben. Die erste und die zweite Dichtschnittstelle sind durch eine zusammenhängende oder einstückig ausgebildete Dichtung abgedichtet.
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Dieser Aufbau bietet den Vorteil, dass die beiden Dichtschnittstellen mittels einer gemeinsamen Dichtung, welche in einem Verarbeitungsschritt erzeugt wird, abgedichtet werden können. Dies reduziert die Komplexität der Herstellung des Steuergeräts. Hierdurch lässt sich dieses kostengünstiger herstellen.
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Zweckmäßigerweise ist die Dichtung im Bereich der ersten und der zweiten Dichtschnittstelle aus dem gleichen Material gebildet. Auch hierdurch wird die Fertigung des Steuergeräts in seiner Komplexität reduziert, da zum Herstellen der Dichtung lediglich ein einziges Material verwendet werden kann. Nichtsdestotrotz ist auch ein Zwei- oder Mehrkomponentenmaterial einsetzbar.
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Die Dichtung kann z.B. eine aushärtende Flüssigdichtung sein.
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Der Steckverbinder weist eine umlaufende Nut auf, welche zwischen einem eine Außenwandung des Steckverbinders bildenden Rand und dem Bodenabschnitt des Steckverbinders verläuft. Eine dem Gehäuse zugewandte Oberkante des Rands ist relativ zu einer dem Gehäuse zugewandten Oberfläche des Bodenabschnitts zum Gehäuse versetzt. Insbesondere liegt eine Oberkante des Rands in einer Einbaulage höher als eine dem Gehäuse zugewandte Oberfläche des Bodenabschnitts. Beim Einbringen des Materials der Dichtung, welches viskose bzw. fließfähige Eigenschaften aufweist, kann dieses somit nicht aus dem Steckverbinder herauslaufen. Darüber hinaus ermöglicht es diese Ausgestaltung, dass das Material der Dichtung an einer einzigen Stelle des Bodenabschnitts des Steckverbinders aufgebracht werden kann. Auch hierdurch kann die Herstellung einfach und effizient durchgeführt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist ein die Öffnung umlaufender Kragen des Gehäuses im endmontierten Zustand, in dem der Steckverbinder in die Öffnung des Gehäuses eingesetzt ist, in der Nut angeordnet.
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Zweckmäßigerweise ist die Oberkante des Rands des Steckverbinders in dem endmontierten Zustand zumindest abschnittsweise über einen luftdurchlässigen Spalt oder Bereich zu dem Gehäuse beabstandet. Hierdurch wird sichergestellt, dass nach dem Applizieren des Materials der Dichtung dieses sich frei in der Nut des Steckverbinders, in die der Kragen des Gehäuses eingesetzt ist, verteilen kann, wodurch die Dichtung dieser beiden Gehäusekomponenten zueinander hergestellt ist.
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Zweckmäßigerweise ist die Leiterplatte in dem Gehäuse derart angeordnet oder ausgebildet, dass in einer Montageposition oberhalb der Öffnung des Gehäuses ein Zugang zu dem an dem Gehäuse fixierten Steckverbinder für das Einbringen des Materials der Dichtung auf den Bodenabschnitt des Steckverbinders gegeben ist. Hierdurch kann die Dichtung hergestellt werden, wenn der Steckverbinder und das Gehäuse bereits mechanisch miteinander verbunden sind. Durch die Fließfähigkeit des Materials der Dichtung wird dabei sichergestellt, dass sowohl die erste als auch die zweite Dichtschnittstelle zuverlässig abgedichtet werden. Die Anordnung oder Ausbildung der Leiterplatte derart, dass oberhalb der Öffnung ein Zugang zu dem Steckverbinder gegeben ist, ermöglicht dann das Applizieren des Materials der Dichtung.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen des Steuergeräts der oben beschriebenen Art wird in einem ersten Schritt ein Halbzeug bereitgestellt, das den in die Öffnung des Gehäuses eingesetzten Steckverbinder umfasst. Das Halbzeug wird in einem nächsten Schritt so ausgerichtet, dass der Steckverbinder in Schwerkraftrichtung unterhalb des Gehäuses angeordnet ist, so dass die in dem Steckverbinder angeordneten Kontaktstifte, die von einem Komplementärstecker von außerhalb des Steuergeräts zu kontaktieren sind, nach unten weisen. Vom Gehäuseinneren her und durch die Öffnung hindurch wird dann fließfähiges Dichtmaterial auf den Bodenabschnitt des Steckverbinders appliziert, so dass dieses in einen Zwischenraum, der in der Nut zwischen dem Kragen des Gehäuses und der Wandung der Nut gebildet ist, läuft bis schließlich das Niveau des Bodenabschnitts erreicht ist.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, zur Abdichtung der beiden Dichtschnittstellen eine gemeinsame Dichtung verwendet werden kann, die erst bei der Endmontage des Steuergeräts realisiert wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 einen teilweisen Querschnitt durch ein herkömmliches Steuergerät,
- 2 eine vergrößerte Darstellung des Verbindungsbereichs eines Gehäuses und eines Steckverbinders des aus dem Stand der Technik bekannten Steuergeräts, und
- 3 eine Schnittansicht des Verbindungsbereichs eines Gehäuses und eines Steckverbinders eines erfindungsgemäßen Steuergeräts.
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1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Steuergerät 1, beispielsweise ein Motor- oder Getriebesteuergerät für ein Kraftfahrzeug. Es sind auch kombinierte Steuergeräte für Motor und Getriebe oder sonstige Steuer- und Regelfunktionen eines Kraftfahrzeugs denkbar. Das Steuergerät 1 weist ein Gehäuse 10 auf, von dem in 1 lediglich ein Ausschnitt eines Gehäuseunterteils erkennbar ist. Das Gehäuse 10 weist eine bodenseitige Öffnung 11 auf, in die ein Steckverbinder 20 eingesetzt ist, der an einem Bodenabschnitt 21 durch diesen hindurchgehende Kontaktstifte 30 aufweist.
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Die zwischen dem Gehäuse 10 und dem Steckverbinder 20 gebildete Verbindung ist in 2 vergrößert dargestellt. Zwischen Gehäuse 10 und Steckverbinder 20 ist in einer Nut 22 des Steckverbinders eine Dichtung 51 dargestellt. Bei dieser Dichtung 51 kann es sich um eine aus einem Kunststoffmaterial vorgefertigte Dichtung oder um eine aushärtende Flüssigdichtung handeln. Das Dichtmaterial wird vor dem Fügevorgang von Steckverbinder 20 und Gehäuse 10 in die Nut 22 eingebracht.
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Zum Herstellen der mechanischen Verbindung wird ein die Öffnung 11 umlaufender Kragen 12 in die Nut 22 eingeführt, so dass das noch nicht ausgehärtete Material der Dichtung 51 verdrängt wird. Im Ergebnis ist der zwischen dem Kragen 12 und der Wandung 27 der Nut 22 verlaufende Zwischenraum mit dem Material der Dichtung 51 gefüllt und abgedichtet. Zwischen dem Kragen 12 und der Öffnung 11 ist eine Schulter 13 des Gehäuseunterteils ausgebildet. Im Rahmen der Herstellung stellt die Schulter 13 einen Anschlag für den in Richtung der Öffnung 11 des Gehäuses 10 gepressten Steckverbinder 20 dar. Durch das Anschlagen eines Bodenabschnitts 21 des Steckverbinders 20 an der Schulter 13 wird bei dieser bekannten Ausführungsform sichergestellt, dass das in der Nut 22 durch den Kragen 12 verdrängte Material der Dichtung 51 nicht in das Innere des Gehäuses 10 gelangen kann.
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Der Bereich der Öffnung 11 zwischen dem Gehäuse 10 und dem Steckverbinder 20 bildet eine erste Dichtschnittstelle aus. Eine zweite Dichtschnittstelle ist im Bereich der den Bodenabschnitt 21 durchdringenden Kontaktstifte 30 zur elektrischen Kontaktierung von auf einer im Gehäuseinneren angeordneten Leiterplatte 40 mit elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen (nicht dargestellt in 1) gebildet. Hierzu ist auf der dem Gehäuseinneren zugewandten Oberfläche des Bodenabschnitts 21 eine weitere Dichtung 52 aufgebracht. Das Aufbringen der weiteren Dichtung 52 erfolgt in der Regel durch den Hersteller des Steckverbinders 20. Hierdurch verteuern sich die Kosten des Steckverbinders.
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Das in 3 ausschnittsweise dargestellte erfindungsgemäße Steuergerät 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die erste und die zweite Dichtschnittstelle durch eine zusammenhängende und/oder einstückig ausgebildete Dichtung abgedichtet sind, wodurch sich ein vereinfachter Herstellungsprozess ergibt. Als Material für die mit dem Bezugszeichen 50 gekennzeichnete Dichtung wird z.B. eine aushärtende Flüssigdichtung verwendet.
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Die Abdichtung der ersten und zweiten Dichtschnittstelle durch eine zusammenhängende und/oder einstückig ausgebildete Dichtung erfordert einen modifizierten Aufbau des Steckverbinders sowie des Gehäuses im Fügebereich zur Herstellung der mechanischen Verbindung.
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Der Steckverbinder 20 weist wiederum eine umlaufende Nut 22 auf, welche zwischen einem Rand 23 und dem Bodenabschnitt 21 des Steckverbinders verläuft bzw. gebildet ist. Eine Oberkante 24 des Rands 23 liegt dabei in einer Einbaulage höher als eine dem Gehäuse 10 zugewandte Oberfläche 25 des Bodenabschnitts 21. 3 zeigt das Steuergerät in seiner Einbau- bzw. Montagelage. Dabei ist der Verbund (Halbzeug) aus dem Gehäuse 10 und dem Steckverbinder 20 derart ausgerichtet, dass der Steckverbinder in Schwerkraftrichtung unterhalb des Gehäuses 10 angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die in dem Steckverbinder 20 angeordneten Kontaktstifte, welche von einem nicht dargestellten Komplementärstecker von außerhalb des Steuergeräts zu kontaktieren sind, in Schwerkraftrichtung (und in der Zeichenebene) nach unten weisen.
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Wie bei dem herkömmlichen Steuergerät taucht in die Nut 22 ein Kragen 12, welcher die Öffnung 11 des Gehäuses 10 umläuft, ein. Dabei ist zwischen dem Kragen 12 und der Wandung 27 ein Zwischenraum 26 gebildet. Ebenso ist im Bereich der Schulter 13 der Öffnung 11 ein Abstand zu dem Bodenabschnitt 21 bzw. der Wandung 27 der Nut 22 gegeben, so dass der Zwischenraum 26 mit der Gehäuseöffnung und damit dem Gehäuseinneren „verbunden“ ist. Ebenso liegt die Oberkante 24 des Rands 23 zumindest teilweise nicht an dem Gehäuse 10 an. Vielmehr ist der Rand 24 derart beschaffen, dass zumindest ein luftdurchlässiger Spalt oder Bereich zwischen der Außenumgebung und dem Zwischenraum 26 im Inneren der Nut 22 gegeben ist.
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Zur Herstellung der Dichtung 50 wird zunächst eine mechanische Verbindung zwischen dem Steckverbinder 20 und dem Gehäuse 10 vorgenommen. Hierzu wird der Steckverbinder 20 in die Öffnung 11 eingesetzt und beispielsweise über Rastnasen oder andere Haltemittel mechanisch an dem Gehäuse 10 fixiert.
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Die mechanische Verbindung von Steckverbinder 20 und Gehäuse 10 erfolgt vorzugsweise erst dann, wenn eine in 3 nicht dargestellte Leiterplatte mit darauf befindlichen elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen in dem Gehäuse befestigt wurde. Gleichzeitig mit der Herstellung der mechanischen Verbindung von Steckverbinder und Gehäuse 10 kann ein Einpressen der Kontaktstifte 30 in dazu korrespondierende Ausnehmungen der Leiterplatte zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zu auf der Leiterplatte ausgebildeten Leiterbahnen bzw. elektrischen Komponenten erfolgen. Dies wird als Pressfit-Verbindung bezeichnet. Die elektrische Verbindung kann in anderen Ausgestaltungen auch auf andere Weise, beispielsweise durch Löten, erfolgen.
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Die Leiterplatte ist dabei derart in dem Gehäuse 10 angeordnet oder ausgebildet, dass in der in 3 gezeigten Position oberhalb der Öffnung 11 ein Zugang zu dem an dem Gehäuse 10 fixierten Steckverbinder für das Einbringen des Materials der Dichtung 50 auf den Bodenabschnitt des Steckverbinders gegeben ist. Dies kann beispielsweise eine Öffnung in der Leiterplatte sein, durch welche ein Applikationswerkzeug geführt werden kann, um das Material der Dichtung 50, vorzugsweise zentral, auf den Bodenabschnitt 21 des Steckverbinders 20 zu applizieren.
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Aufgrund der Fließfähigkeit des Dichtmaterials verläuft dieses zunächst auf der Oberfläche des Bodenabschnitts 21,um schließlich entlang der Schulter 13 in den Zwischenraum 26 zu fließen. Dabei fließt das Dichtmaterial zunächst in dem Zwischenraum 26 auf der Innenseite der Wandung 27 in der Nut 22 nach unten, um aufgrund der Druckverhältnisse dann den Zwischenraum 26 entlang der äußeren Wandung wieder nach oben gedrückt zu werden. Ist ein statischer Zustand erreicht, so ergibt sich in dem Zwischenraum 26 und auf dem Bodenabschnitt 21 eine gleiche Höhe des Dichtmaterials. Da die Lage der Oberkante 24 des Randes 23 derart bemessen ist, dass diese oberhalb einer Oberkante 53 der Dichtung 50 im Bereich des Bodenabschnitts 21 liegt, so kann das Dichtmaterial nicht über den Rand 23 des Steckverbinders 20 hinausfließen.
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Hierdurch ist eine gleichzeitige Abdichtung der ersten Schnittstelle im Bereich der Öffnung zwischen Gehäuse 10 und Steckverbinder 20, sowie im Bereich der zweiten Schnittstelle im Bereich der durch den Bodenabschnitt 21 durchtretenden Kontaktstifte 30 bewirkt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Steuergerät kann eine Abdichtung zwischen Gehäuse und Steckverbinder sowie im Bereich der den Steckverbinder durchtretenden Kontaktstifte durch eine gemeinsame, zusammenhängende und/oder einstückig ausgebildete Dichtung erfolgen. Hierdurch lässt sich das Steuergerät mit geringerem Aufwand und daher geringeren Kosten herstellen.
