DE19953191A1 - Elektronisches Steuergerät - Google Patents
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Abstract
Um bei einem elektronischen Steuergerät mit einer in einem geschlossenen Gehäuse angeordneten, mit elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen versehenen Leiterplatte und mit wenigstens einem an dem Gehäuse angeordneten Steckerteil, dessen in das Gehäuse teilweise eingebetteten Kontaktelemente mit der Leiterplatte elektrisch verbunden sind, eine gute Wärmeableitung der von Leistungsbauelementen erzeugten Wärme bei möglichst kompakten Aufbau sowie einfacher Montage zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß das Gehäuse einen als Spritzgußteil hergestellten Gehäuserahmen mit offener Oberseite und Unterseite umfaßt, in den durch wenigstens ein Stanzgitter gebildete metallische Leiterstreifen teilweise eingebettet sind, daß die Unterseite des Gehäuserahmens mit einem als Wärmesenke vorgesehenen metallischen Bodenteil und die Oberseite mit einem Deckelteil verschlossen ist und daß zwischen dem Bodenteil und der Leiterplatte die Leistungsbauelemente angeordnet sind, deren Anschlüsse mit der Leiterplatte und/oder den Leiterstreifen kontaktiert sind und deren durch eine Kühlplatte gebildete, von der Leiterplatte abgewandte Unterseite mit dem Bodenteil wärmeleitend verbunden ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät mit den
im Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 angegebenen Merk
malen.
Ein derartiges Steuergerät ist aus der DE 198 51 455 A1 be
kannt und wird beispielsweise zur Steuerung einer elektromo
torisch betriebenen Antriebseinheit eingesetzt. Das bekannte
Steuergerät umfaßt ein kastenförmiges, mit zwei Steckerteilen
versehenes Bodenteil aus Kunststoff, in welches die Leiter
platte eingesetzt wird und das mit einem Deckel verschließbar
ist. Das kastenförmige Bodenteil wird zusammen mit den Stec
kerteilen als Spritzgußteil hergestellt.
Nachteilig bei dem bekannten Steuergerät ist, daß die Ein
bringung von Leistungsbauelementen in das Gehäuse problema
tisch ist, da keine Wärmesenke vorhanden ist und die Wärme
aus dem geschlossenen Kunststoffgehäuse nicht an die Umgebung
abgegeben werden kann. Zudem ist die Einbringung einer Wärme
senke in das Gehäuse recht umständlich und hätte eine nach
teilige Vergrößerung des Gehäuses zur Folge. Eine optimale
Wärmeableitung bei gleichzeitig einfachem mechanischen Aufbau
ist mit dem bekannten Steuergerät nicht möglich.
Mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät nach dem Anspruch 1 der
Anmeldung werden die im Stand der Technik bekannten Nachteile
vermieden. Das Steuergerät ist preiswert aus wenigen Bautei
len zu fertigen und äußerst kompakt aufgebaut. Besonders vor
teilhaft ist die sehr flache, platzsparende Bauweise mit ge
ringer Bauhöhe in Kombination mit der Realisierung einer ef
fizienten Wärmeableitung der von den Leistungsbauelementen
erzeugten Wärme. Dies wird vorteilhaft erreicht, indem das
Gehäuse durch einen beidseitig offenen Gehäuserahmen gebildet
wird, dessen offene Unterseite mit einer das Bodenteil des
Gehäuses bildenden metallischen Wärmesenke abgedeckt wird,
wobei die in dem Gehäuse angeordneten Leistungsbauelemente
auf ihrer von der Leiterplatte abgewandten als Kühlfläche
vorgesehenen Seite mit der Wärmesenke kontaktiert sind. Kon
taktelemente der Steckerteile und hochstomführende Leiter
streifen werden in einfacher Weise durch ein Stanzgitter ge
bildet, welches durch Spritzgießen in den Gehäuserahmen ein
gebettet werden kann. Die Anschlüsse der Leistungsbauelemente
können vorteilhaft mit Leiterbahnen der Leiterplatte und/oder
mit nicht in Kunststoff eingebetteten Abschnitten des Stanz
gitters kontaktiert werden.
Weiterentwicklungen der Erfindung und vorteilhafte Ausführun
gen werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merk
male ermöglicht.
Vorteilhaft ist der Gehäuserahmen mit Querstegen versehen
ist, an welchen Haltemittel für die Leistungsbauelemente
und/oder Haltemittel für weitere elektrische Bauelemente aus
gebildet sind. Hierdurch wird erreicht, daß nicht alle Bau
elemente auf die Leiterplatte aufgebracht werden müssen und
große Bauelemente, welche viel Platz beanspruchen, unabhängig
von der Leiterplatte an den Haltemitteln des Gehäuserahmens
festgelegt werden können. Durch diese Maßnahme wird die Bau
höhe der Anordnung stark reduziert. Außerdem wird durch die
Querstege ein sehr stabiler Aufbau in Verbindung mit einer
erleichterten Montage realisiert. So können beispielsweise
große Kondensatoren an dem Gehäuserahmen vormontiert werden
und anschließend die Leiterplatte an dem Gehäuserahmen fest
gelegt werden.
Vorteilhaft werden die Kontaktelemente des wenigstens einen
Steckerteils durch die metallischen Leiterstreifen des
Stanzgitters gebildet.
Weiterhin ist vorteilhaft die Leiterplatte zwischen den Lei
terstreifen und dem Deckelteil anzuordnen. Hierdurch wird
erreicht, daß die Anschlüsse von Leistungsbauelementen, wel
che auf der dem metallischen Bodenteil zugewandten Seite der
Leiterplatte angeordnet sind mit der Leiterplatte und/oder
mit den Leiterstreifen des Stanzgitters elektrisch verbunden
werden können. So ist es beispielsweise möglich, hochstrom
führende Anschlüsse von Leistungstransistoren unmittelbar
mit den Leiterstreifen zu kontaktieren und signalstromfüh
rende Anschlüsse direkt mit der Leiterplatte zu verbinden.
Dadurch, daß zur Oberseite des Gehäuserahmens hin abgebogene
Kontaktabschnitte der Leiterstreifen durch Kontaktöffnungen
der Leiterplatte hindurchgeführt und mit der Leiterplatte
elektrisch verbunden werden, läßt sich die elektrische Ver
bindung zwischen Stanzgitter und Leiterplatte in einfacher
Weise beispielsweise durch Tauchlötung herstellen.
Vorteilhaft ist die Oberseite und/oder Unterseite des Gehäu
serahmens mit einer umlaufenden Dichtung versehen, auf wel
che das Deckelteil und das Bodenteil aufgelegt werden. Ein
besonders guter Schutz gegen Feuchtigkeit und Umwelteinflüs
se kann dadurch realisiert werden, daß das aus Gehäuserah
men, metallischem Bodenteil und Deckelteil gebildete Gehäuse
ein hermetisch dicht verschlossenes Gehäuse ist.
Die kompakte, flache Bauweise kann noch dadurch verbessert
werden, daß das metallische Bodenteil mit wenigstens einer
Versenkung und/oder wenigstens einem Podest zur Anlage der
Leistungsbauelemente und/oder der weiteren elektrischen Bau
elemente versehen ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Zeichnungen
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Gehäuserahmens mit
dem darin teilweise eingebetteten, durch ein Stanzgitter ge
bildeten Leiterstreifen,
Fig. 2 das Stanzgitter mit den Leiterstreifen,
Fig. 3 das metallische Bodenteil,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des zusammengebauten
Steuergerätes bei abgenommenem Deckel,
Fig. 5 eine seitliche Ansicht des Steuergerätes aus Fig. 4
mit Deckel.
Das Gehäuse 1 des erfindungsgemäßen Steuergerätes umfaßt ei
nen aus vier Seitenwänden 12, 13, 14 und 15 gebildeten Gehäu
serahmen 2 mit einer offenen Unterseite 11 und einer offenen
Oberseite 10, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Der Rahmen
weist auf seiner Oberseite 10 und Unterseite 11 eine umlau
fende Dichtung 16 auf. Der Gehäuserahmen 2 ist als Spritzguß
teil aus Kunststoff mit darin teilweise eingebetteten metal
lischen Leiterstreifen 33 hergestellt. Die Leiterstreifen 33
sind aus einem Stanzgitter 3 gebildet, wie am besten in Fig.
2 zu erkennen ist. Durch die Leiterstreifen des Stanzgitters
3 werden Kontaktelemente 34 für ein erstes Steckerteil 7 und
Kontaktelemente 35 für ein zweites Steckerteil 8 sowie hoch
stromführende Leiterzüge ausgebildet. Einige der Leiterstrei
fen 33 sind mit Öffnungen 37 für Anschlußstifte von elektri
schen Bauelementen versehen. Die Enden der Leiterstreifen 33
sind teilweise rechtwinklig abgebogen, wobei die abgebogenen
Enden Kontaktabschnitte 36 zum Anschluß der Leiterstreifen 33
an eine Leiterplatte 6 ausbilden, wie weiter unten noch er
läutert wird. Das Stanzgitter 3 wird in herkömmlicher Weise
durch Stanzen und anschließendes Trennen von Verbindungsste
gen, welche die Leiterstreifen 33 miteinander verbinden, her
gestellt. Die Verbindungsstege können vor dem Einspritzen der
Leiterstreifen in den Gehäuserahmen 3 vereinzelt werden oder
nach dem Einspritzen durch entsprechend ausgebildete Ausspa
rungen des Gehäuserahmens 2 getrennt werden. Wie in Fig. 1 zu
erkennen ist, bilden die Abschnitte 34 der Leiterstreifen ein
erstes Steckerteil 7 und die Abschnitte 35 ein zweites Stec
kerteil 8 aus. Wie in Fig. 1 weiterhin zu erkennen ist, weist
der Gehäuserahmen 2 Querstege 21, 22 auf, welche an den Innen
seiten der Seitenwände 12-15 festgelegt sind. Die Leiter
streifen 33 können teilweise in den Querstegen 22 angeordnet
werden. An den Querstegen 21 sind Haltemittel 24 für große
Kondensatorbauelemente 60 ausgebildet. Die Querstege 23 wei
sen Haltemittel 25 für Leistungstransistoren 50 in Form von
rechtwinkligen Aussparungen auf.
In Fig. 4 ist das fertig montierte Steuergerät bei abgenomme
nem Deckel dargestellt. Die Kondensatorbauelemente 60 und
weitere elektrische Bauelemente 70 können von der offenen Un
terseite 11 des Gehäuserahmens 2 in die Haltemitteln 24 der
Querstege 21 eingelegt werden. Die Anschlüsse 61 der Konden
satorbauelemente 60 und die Anschlüsse 71 der weiteren Bau
elemente 70 werden in die Öffnungen 37 der Leiterstreifen 33
eingesteckt und beispielsweise mit den Leiterstreifen verlö
tet. Anschließend wird eine metallische Bodenplatte 4, welche
in Fig. 3 dargestellt ist, auf die Unterseite 11 des Gehäu
serahmens aufgesetzt und mit diesem verklebt, verschraubt,
über Rastmittel oder in sonstiger geeigneter Weise verbunden.
Das metallische Bodenteil 4 weist Versenkungen 41 auf, welche
in ihrer Kontur den Kondensatorbauelementen 60 angepaßt sind.
Beim Aufsetzen des Bodenteils 4 werden die Kondensatorbauele
mente 60 teilweise in den Versenkungen 41 angeordnet, so daß
eine besonders flache Bauform möglich ist.
Wie in Fig. 4 weiterhin zu erkennen ist, ist eine mit elek
tronischen Schaltungsteilen versehene Leiterplatte 6 in den
Gehäuserahmen 2 eingesetzt. Leistungstransistoren 50 sind mit
ihren jeweils drei Anschlüssen 51, welche durch Kontaktöff
nungen der Leiterplatte hindurchgeführt sind, mit der Leiter
platte 6 elektrisch verbunden. Dies kann vor dem Einsetzen
der Leiterplatte 6 in den Gehäuserahmen erfolgen. Es ist auch
möglich die Anschlüsse 51 der Leistungstransistoren 50 zumin
dest teilweise unmittelbar mit den zur Hochstromleitung vor
gesehenen Leiterstreifen 33 des Stanzgitters 3 zu verbinden.
Die Leistungstransistoren 50 weisen auf ihrer Unterseite eine
Kühlplatte 52 auf, beispielsweise eine Kupferplatte. Die An
schlüsse 51 der Leistungstransistoren 50 sind zu der von der
Kühlplatte 52 abgewandten Oberseite der Leistungstransistoren
hin rechtwinklig abgebogen und in dieser Richtung in die Kon
taktöffnungen der Leiterplatte eingesteckt. Vorteilhaft er
strecken sind die Anschlüsse 51 parallel zu den Kontaktab
schnitten 36 der Leiterstreifen, so daß diese zusammen in ei
nem Verfahrensschritt mit der Leiterplatte beispielsweise
durch Tauchlötung verlötet werden können. Die von der Leiter
platte abgewandte Unterseite 52 der Leistungstransistoren 50
gelangt unmittelbar an einem Podest 42 des metallischen Bo
denteils 4 zur Anlage. Es ist auch möglich die Leistungstran
sistoren 50 über einen wärmeleitenden Kleber oder ähnliches
auf das metallische Bodenteil 4 aufzubringen. Die Querstege
22 des Gehäuserahmens dienen vorteilhaft auch zur Festlegung
der Leiterplatte 6. Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, wird durch
den dargestellten Aufbau trotz der vorhandenen Wärmesenke 4
eine äußerst kompakte und flache Bauform ermöglicht, wobei
die Leistungstransistoren 50 die erzeugte Wärme unmittelbar
an das Bodenteil 4 ableiten. Nach dem Einsetzen der Leiter
platte 6 wird das Deckelteil 5 auf die umlaufende Dichtung 16
auf der Oberseite 10 des Steuergerätes aufgesetzt, wie in
Fig. 5 dargestellt ist.
Claims (8)
1. Elektronisches Steuergerät mit einer in einem geschlosse
nen Gehäuse angeordneten, mit elektrischen und/oder elektro
nischen Bauelementen (50) versehenen Leiterplatte (6) und
mit wenigstens einem an dem Gehäuse (1) angeordneten Stec
kerteil (7, 8), dessen in das Gehäuse teilweise eingebetteten
Kontaktelemente (34, 35) mit der Leiterplatte (6) elektrisch
verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1)
einen als Spritzgußteil hergestellten Gehäuserahmen (2) mit
einer offenen Oberseite (10) und offenen Unterseite (11) um
faßt, in den durch wenigstens ein Stanzgitter (3) gebildete
metallische Leiterstreifen (33) teilweise eingebettet sind,
daß die Unterseite (11) des Gehäuserahmens (2) mit einem als
Wärmesenke vorgesehenen metallischen Bodenteil (4) und die
Oberseite (10) mit einem Deckelteil (5) verschlossen ist und
daß zwischen dem Bodenteil (4) und der Leiterplatte (6) Leis
tungsbauelemente (50) vorgesehen sind, deren Anschlüsse
(51) mit der Leiterplatte (6) und/oder den Leiterstreifen
(33) kontaktiert sind und deren durch eine Kühlplatte (52)
gebildete, von der Leiterplatte abgewandte Unterseite mit
dem metallischen Bodenteil (4) wärmeleitend verbunden ist.
2. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Gehäuserahmen (2) mit Querstegen (21,
22) versehen ist, an welchen Haltemittel (25) für die Lei
stungsbauelemente (50) und/oder Haltemittel (26) für weitere
elektrische Bauelemente (60, 70) ausgebildet sind.
3. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kontaktelemente (34, 35) des wenigstens
einen Steckerteils (7, 8) durch die metallischen Leiterstrei
fen (33) ausgebildet sind.
4. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Leiterplatte (6) zwischen den Leiter
streifen (33) und dem Deckelteil (5) angeordnet ist.
5. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß senkrecht von den Leiterstreifen (33) zur
Oberseite (10) des Gehäuserahmens (2) hin abgebogene Kon
taktabschnitte (36) der Leiterstreifen durch Kontaktöffnun
gen der Leiterplatte (6) hindurchgeführt und mit der Leiter
platte elektrisch verbunden sind.
6. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Oberseite (10) und/oder Unterseite
(11) des Gehäuserahmens mit einer umlaufenden Dichtung (16)
versehen ist.
7. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das metallische Bodenteil (4) mit wenig
stens einer Versenkung (41) und/oder wenigstens einem Podest
(42) zur Anlage der Leistungsbauelemente (50) und/oder der
weiteren elektrischen Bauelemente (60, 70) versehen ist.
8. Elektronisches Steuergerät nach einem der verstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Gehäuserahmen
(2), metallischem Bodenteil (4) und Deckelteil gebildete Ge
häuse (1) ein hermetisch dicht verschlossenes Gehäuse ist.
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