Steuergerät und Anordnung mit einem Steuergerät

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung, umfassend ein erfindungsgemäßes

Steuergerät und eine mit dem Steuergerät verbindbare elektrische Baueinheit sowie die Verwendung der Anordnung.

Ein Steuergerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2010 002 947 A1 der Anmelderin bekannt. Es umfasst einen Schaltungsträger, z.B. in

Form einer Leiterplatte oder Ähnlichem, auf dem wenigstens eine

Schaltungseinheit angeordnet ist, die über mit der Schaltungseinheit zumindest mittelbar verbundene Kontakteinheiten mit einer anderen elektrischen Baueinheit (beispielsweise einem Kabelbaum eines Kraftfahrzeugs) elektrisch kontaktierbar ist. Wesentlich dabei ist, dass der Schaltungsträger, zumindest mit Ausnahme der Bereiche, in denen die Kontakteinheiten mit der anderen elektrischen Baueinheit verbindbar sind, von einer Schutzmasse umgeben ist. Die

Schutzmasse, die insbesondere aus Kunststoff besteht und nach Vergießen des Schaltungsträgers oder Umspritzen mit einem duroplastischen Kunststoff (zum Beispiel im sogenannten„Thermotransfer-Moulding-Verfahren") aushärtet, bildet eine Gehäuseeinheit aus. In der oben genannten Schrift sind verschiedene Möglichkeiten zur elektrischen Kontaktierung der Kontakteinheiten des

Steuergeräts mittels unterschiedlich ausgebildeter elektrischer Baueinheiten dargestellt bzw. offenbart. Zum Einsatz kommen dabei insbesondere als

Federelemente ausgebildete Gegenelemente, die unter Ausbildung einer

Vorspannkraft an den Kontakteinheiten anliegen. Wesentlich dabei ist, dass das Erzeugen der Vorspannkräfte auf die Federelemente allein durch eine entsprechende Ausbildung der anderen elektrischen Baueinheit erfolgt, d.h., dass das Steuergerät bzw. dessen Gehäuseeinheit diesbezüglich keine zusätzlichen Maßnahmen oder Elemente aufweist. Nachteilhaft dabei ist, dass durch das Erfordernis, dass die Kontakteinheiten frei von der Schutzmasse sind, diese vor der Kontaktierung mit der anderen elektrischen Baueinheit ungeschützt angeordnet sind. Dadurch besteht die Gefahr, dass beispielsweise Fremdkörper oder Ähnliches in den Bereich der Kontakteinheiten geraten oder diese auf sonstige Art und Weise mechanisch beschädigt werden, ohne dass dies erkannt wird. Weiterhin erfordert eine derartige Ausbildung des Steuergeräts, bei der die gesamte Funktionalität der Kontaktierung, insbesondere das Aufbringen der erforderlichen Vorspannkraft auf die Gegenelemente, in der anderen elektrischen Baueinheit realisiert ist, eine relativ aufwändig gestaltete Baueinheit, zum

Beispiel einen aufwendigen Kabelbaumanschluss.

Offenbarung der Erfindung

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Steuergerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dieses einen Teil der Funktionalität hinsichtlich der elektrischen Kontaktierung durch eine elektrische Baueinheit übernimmt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass mit der Gehäuseeinheit des Steuergeräts wenigstens ein Anpresselement verbunden ist, das dazu ausgebildet ist, zumindest mittelbar eine Kontaktkraft auf ein die Kontakteinheit elektrisch kontaktierendes Gegenelement der anderen elektrischen Baueinheit zu erzeugen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Steuergeräts sind in den Unteransprüchen angegeben.

In bevorzugter konstruktiver Umsetzung des Vorschlags ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine Anpresselement in einem mit der Gehäuseeinheit verbundenen Anbauelement angeordnet ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass das Anbauelement und die Gehäuseeinheit separate Bauteile darstellen, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, diese jeweils für sich zu optimieren. Insbesondere wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, das

Anbauelement aus einem anderen Material auszubilden als die Gehäuseeinheit. In ganz besonders bevorzugter Ausgestaltung des Anbauelements ist es vorgesehen, dass das Anbauelement den Schaltungsträger zumindest im Bereich der Kontakteinheit umgibt. Dadurch ist ein gegenüber dem Stand der Technik deutlich erhöhter Schutz der Kontakteinheit vor direkten Eingriffen an den Kontakteinheiten gegeben, die ggf. zu einer Beschädigung oder einer

Vorschädigung der Kontakteinheiten führen könnten.

In konstruktiver Umsetzung ist es vorgesehen, dass das Anbauelement aus Kunststoff besteht und im Wesentlichen eine hülsenförmige Form aufweist, die auf der der Gehäuseeinheit abgewandten Stirnseite eine Öffnung zum Einführen des Gegenelements der anderen elektrischen Baueinheit hat. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass das Anbauelement die Kontakteinheit kragenförmig umschließt und stirnseitig eine Öffnung aufweist, in der das Gegenelement einführbar und in Wirkverbindung mit der Kontakteinheit gebracht werden kann.

Um eine besonders einfache Montage des Anbauelements an der

Gehäuseeinheit, insbesondere ohne Verwendung zusätzlicher Befestigungsteile bzw. Befestigungselemente wie Befestigungsschrauben oder Ähnlichem zu ermöglichen, ist es darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, dass das

Anbauelement mit der Gehäuseeinheit mittels einer Rastverbindung verbunden ist.

Zur Erzeugung der erforderlichen Kontaktkräfte auf das Gegenelement ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Anpresselement als ein aus Metall bestehendes

Federelement ausgebildet ist, das vorzugsweise durch eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Anbauelement verbunden ist. Unter einer kraftschlüssigen Verbindung wird dabei im Rahmen der Erfindung beispielsweise eine

widerhakenähnliche Kontur an einem Teilabschnitt des Federelements verstanden, sodass das Federelement in eine entsprechende Ausnehmung des

Anbauelements eingepresst werden kann und dort durch Verkrallen hält. Somit sind keine zusätzlichen Befestigungselemente erforderlich.

In bevorzugter Ausgestaltung des Federelements ist es vorgesehen, dass dieses mehrere Federabschnitte aufweist, wobei die Federabschnitte mittels eines Verbindungsabschnitts miteinander verbunden sind, und wobei der Verbindungsabschnitt einen umgebogenen Versteifungsabschnitt aufweist, der in Richtung zu den Federabschnitten umgebogen ist. Dadurch wird trotz der Verwendung ggf. relativ geringer Blechquerschnitte ein sehr steifes

Federelement erzielt.

Insbesondere weist der Federabschnitt einen Anlagebereich auf, der dazu ausgebildet ist, mit dem Gegenelement der anderen elektrischen Baueinheit zumindest mittelbar zusammenzuwirken, wobei der Anlagebereich in

Überdeckung und beabstandet zur Kontakteinheit angeordnet ist. Eine derartige Ausbildung ermöglicht es, die Kontakteinheit selbst innerhalb des

Anbauelements nochmals zusätzlich vor äußeren Manipulationen bzw. Eingriffen zu schützen.

Um zu vermeiden, dass durch Eintritt von Medien, wie Feuchtigkeit oder

Ähnlichem, die elektrische Verbindung zwischen dem Steuergerät und der anderen elektrischen Baueinheit beeinträchtigt wird, ist es weiterhin in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zwischen dem Anbauelement und der Gehäuseeinheit wenigstens ein Dichtungselement angeordnet ist.

Die Erfindung umfasst auch eine Anordnung, bestehend aus einem

erfindungsgemäßen Steuergerät und einer elektrischen Baueinheit, die dazu ausgebildet ist, mit dem Steuergerät verbunden zu werden. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die elektrische Baueinheit wenigstens einen vorzugsweise plattenförmigen Kontaktträger aufweist, der für jede Kontakteinheit ein

Gegenelement aufweist.

In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung des Kontaktträgers ist dieser in der Baueinheit elastisch verformbar angeordnet und von dem Andrückelement auf der dem Gegenelement abgewandten Seite, die Andrückkraft auf das

Gegenelement bildend, in Richtung zur Kontakteinheit bewegbar.

In weiterer Ausgestaltung der elektrischen Baueinheit ist es vorgesehen, dass der Kontaktträger, vorzugsweise unter Zwischenlage eines Dichtelements, mit einem Halteelement verbunden ist, wobei das Halteelement dazu ausgebildet ist, mit dem Steuergerät verbunden zu werden. Um es einerseits zu ermöglichen, dass die andere elektrische Baueinheit in Wirkverbindung mit dem Anbauelement des Steuergeräts gebracht werden kann und andererseits eine mechanisch einfache und wirkungsvolle Verbindung mit dem Steuergerät herzustellen, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass der Kontaktträger auf der dem Steuergerät zugewandten Seite aus dem

Halteelement herausragt, und dass das Halteelement einen Gehäuseabschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, das Steuergerät zumindest mittelbar zu umfassen bzw. zu umgreifen.

Die elektrische Baueinheit ist insbesondere Bestandteil eines Kabelbaums bzw. ein Kabelbaumstecker, der dazu dient, das Steuergerät beispielsweise mit Sensoren, Aktoren oder sonstigen elektrischen bzw. elektronischen

Komponenten, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zu kontaktieren.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.

Diese zeigt in:

Fig. 1 ein von einer Schutzmasse umgebenes Steuergerät gemäß dem Stand der Technik in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Steuergerät unter Verwendung eines

Anbauelements mit daran befestigtem Kabelbaumstecker in perspektivischer Ansicht,

Fig. 3 das Steuergerät gemäß Fig. 2 sowie einen Endbereich eines

Kabelbaums mit einem Steckeranschluss, der mit dem Steuergerät verbunden werden kann, jeweils in Seitenansicht sowie in Draufsicht,

Fig. 4 die wesentlichen Einzel- bzw. Bestandteile der Anordnung gemäß Fig.

3 in Einzeldarstellungen, ebenfalls in Draufsicht bzw. Seitenansicht,

Fig. 5 und

Fig. 6 den Kontaktierungsvorgang zwischen dem Steuergerät und dem

Kabelbaumstecker während verschiedener Montagephasen, jeweils in vereinfacht dargestelltem Längsschnitt,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht auf ein Federelement, wie es bei einem erfindungsgemäßen Steuergerät als Teil des Anbauelements verwendet wird ,

Fig. 8 eine Seitenansicht auf das Federelement gemäß Fig. 7 und

Fig. 9 ein Anbauelement in einer perspektivischen Einzeldarstellung.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

In der Fig. 1 ist ein Steuergerät 100 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Es umfasst einen nicht erkennbaren Schaltungsträger, z.B. in Form einer Leiterplatte oder Ähnlichem, mit wenigstens einer darauf angeordneten

Schaltungseinheit. Der Schaltungsträger ist von einer aus Kunststoff bestehenden Schutzmasse umgeben, die eine Gehäuseeinheit 101 ausbildet. Bei der Schutzmasse kann es sich dabei beispielsweise um einen (harten) Kunststoff handeln, wobei der Schaltungsträger von dem Kunststoff umgössen ist, oder um einen duroplastischen Kunststoff, sodass das Steuergerät 100 als sogenanntes gemouldetes Steuergerät 100 ausgebildet ist. Der innerhalb der Gehäuseeinheit 101 angeordnete Schaltungsträger wird über mehrere, im Ausführungsbeispiel parallel zueinander angeordnete Kontakteinheiten 102 elektrisch kontaktiert, wobei die Gehäuseeinheit 101 im Bereich der

Kontakteinheiten 102 eine Aussparung 103 aufweist, in deren Bereich die Gehäuseeinheit 101 frei von der Schutzmasse ist. Bei den Kontakteinheiten 102 handelt es sich insbesondere um elektrisch leitende Beschichtungen in Form sogenannter Lands.

In der Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes Steuergerät 10 dargestellt, das sich von dem Steuergerät 100 gemäß der Fig. 1 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass das Steuergerät 10 ein Anbauelement 1 1 aufweist, das mit der Gehäuseeinheit 12 verbunden ist. Ansonsten besteht die Gehäuseeinheit 12 in Analogie zu dem Steuergerät 100 ebenfalls aus einer aus Kunststoff

bestehenden Schutzmasse 20, die einen eine Schaltungseinheit tragenden Schaltungsträger (unmittelbar) umgibt bzw. diesen einschließt.

Das aus Kunststoff bestehende, als Spritzgußteil ausgebildete Anbauelement 1 1 ist in etwa kragen- bzw. hülsenförmig ausgebildet und weist im Bereich zweier gegenüberliegender Seitenflächen 13, 14 jeweils eine in etwa rechteckförmige Aussparung 15 auf, wobei in der Fig. 2 lediglich die eine Aussparung 15 an der Seitenfläche 13 erkennbar ist. Die Aussparung 15 ist Bestandteil einer

Rastverbindung 16 zwischen der Gehäuseeinheit 12 und dem Anbauelement 1 1 , wozu die Gehäuseeinheit 12 an den entsprechenden Seitenwänden Vorsprünge 17 aufweist, die bei an der Gehäuseeinheit 12 montiertem Anbauelement 1 1 mit den Aussparungen 15 unter Ausbildung der Rastverbindung 16 zusammenwirken (Fig. 3). Das Anbauelement 1 1 ist mit einer Baueinheit 50 in Form eines

Kabelbausteckers 51 verbunden, der nachfolgend noch näher beschrieben wird. Wie anhand der Fig. 9 erkennbar ist, weist das Anbauelement 1 1 auf der dem Kabelbaustecker 51 zugewandten Seite zwischen einer oberen Wand 66 und einer unteren Wand 67 sowie den beiden Seitenflächen 13, 14 eine Öffnung 58 zum Einführen eines Teilbereichs des Kabelbaumsteckers 51 auf, wobei die beiden Wände 66, 67 in etwa in der Mitte der Öffnung 58 mittels eines der Versteifung dienenden Stegs 68 miteinander verbunden sind.

Wie insbesondere anhand der Fig. 4 bis 6 erkennbar ist, ragt aus der einen Stirnseite der Gehäuseeinheit 12 der als Leiterplatte 18 ausgebildete

Schaltungsträger des Steuergeräts 10 heraus. Dabei ist die Leiterplatte 18 vorzugsweise in einer Symmetrieebene des Steuergeräts 10 angeordnet, wobei der aus der Gehäuseeinheit 12 herausragende Bereich der Leiterplatte 18 im Ausführungsbeispiel vollständig frei von der Schutzmasse 20 ist. Wenigstens an einer Seite der Leiterplatte 18, bevorzugt jedoch sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite der Leiterplatte 18, sind an dem aus der Gehäuseeinheit 12 herausragenden Bereich eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten, streifenförmigen Kontakteinheiten 22 angeordnet. Die Kontakteinheiten 22 sind zumindest mittelbar mit der innerhalb der Gehäuseeinheit 12 auf der Leiterplatte 18 angeordneten Schaltungseinheit elektrisch verbunden. Um den Zutritt von Medien zu den Kontakteinheiten 22 bei mit der

Gehäuseeinheit 12 verbundenem Anbauelement 1 1 zu verhindern, weist die Gehäuseeinheit 12 eine umlaufende, nutartige Ausnehmung 23 auf, in der ein Dichtungselement 25 angeordnet ist, das bei montiertem Anbauelement 1 1 in Wirkverbindung mit dem Anbauelement 1 1 angeordnet ist.

In dem Anbauelement 1 1 ist wenigstens ein in den Fig. 4, 7 und 8 besonders gut erkennbares Anpresselement 26 in Form eines aus Metall bestehenden

Federelements 27 angeordnet. Das einstückig ausgebildete Federelement 27 weist zwei, parallel zueinander angeordnete und in Draufsicht gebogen ausgebildete Federabschnitte 28, 29 auf, die mittels eines Verbindungsabschnitts 30 miteinander verbunden sind. Der Verbindungsabschnitt 30 weist einen in etwa rechtwinklig zu den Federabschnitten 28, 29 umgebogenen

Versteifungsabschnitt 32 auf. Weiterhin ist im Bereich des Verbindungsabschnitts 30 eine Aussparung 33 ausgebildet, in die ein Rastabschnitt 34 des

Federelements 27 hineinragt. Der Rastabschnitt 34 weist beispielsweise eine widerhakenartige Kontur 35 auf, die dazu dient, beim Einführen in eine entsprechende Ausnehmung des Anbauelements 1 1 das Federelement 27 durch eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Anbauelement 1 1 zu verbinden und zu sichern. Entsprechend der Darstellung der Fig. 5 und 6 sind die beiden parallel zueinander angeordneten Abschnitte 37, 38 des Federelements 27 in einem Hohlraum 39 des Anbauelements 1 1 formschlüssig aufgenommen. Weiterhin erkennt man, dass die beiden Federabschnitte 28, 29 jeweils einen

Anlagebereich 40 aufweisen, der fluchtend zu den Kontakteinheiten 22 und mit Abstand zu diesen angeordnet ist.

Auf der der Gehäuseeinheit 12 abgewandten Seite des Anbauelements 1 1 weist dieses darüber hinaus an seiner Ober- bzw. Unterseite jeweils drei Rastzungen mit Öffnungen 41 auf, die dazu dienen, das Steuergerät 10 bzw. das

Anbauelement 1 1 mit der elektrischen Baueinheit 50 in Form des

Kabelbaumsteckers 51 zu verbinden.

Der Kabelbaumstecker 51 besteht im Wesentlichen aus drei, in der Fig. 4 erkennbaren Hauptbestandteilen. Zum einen sind zwei, im Wesentlichen plattenförmige Kontaktträger 53, 54 vorgesehen, die dazu ausgebildet sind, mit den auf der Oberseite bzw. Unterseite der Leiterplatte 18 angeordneten Kontakteinheiten 22 (zumindest mittelbar) elektrisch kontaktiert zu werden. Die beiden Kontaktträger 53, 54 sind bereichsweise in einem hülsenförmigen Halteelement 55 angeordnet, z.B. durch eine Rastverbindung oder Ähnliches. Weiterhin ist ein Dichtelement 56 vorgesehen, das den Zutritt von Medien in Richtung der Kontaktträger 53, 54 verhindert. Es wird erwähnt, dass in den Fig.

3, 5 und 6 der Einfachheit halber lediglich jeweils nur der eine Kontaktträger 53 dargestellt ist. Die Anordnung des anderen Kontaktträgers 54 ist aus der Fig. 4 entnehmbar. An dem Halteelement 55 sind Vorsprünge 57 ausgebildet, die als Teil der Rastverbindung dazu dienen, mit den Öffnungen 41 an dem

Anbauelement 1 1 zusammenzuwirken. Dabei ist die Dimensionierung bzw.

Geometrie des Halteelements 55 derart, dass dieses mit seinem Innenumfang des Gehäuseabschnitts 65 auf den Außenumfang des Anbauelements 1 1 aufgeschoben werden kann. Weiterhin ist die Anordnung der Kontaktträger 53, 54, die aus dem Halteelement 55 teilweise herausragen, derart, dass diese in die in der Fig. 9 erkennbare, stirnseitige Öffnung 58 des Anbauelements 1 1 eingeführt werden können. In den beiden Kontaktträgern 53, 54 ist für jede der Kontakteinheiten 22 des Steuergeräts 10 jeweils ein vorzugsweise als

Federelement ausgebildetes Gegenelement 60 angeordnet (Fig. 5, 6), das wiederum auf der dem Steuergerät 10 abgewandten Seite des

Kabelbaumsteckers 51 elektrisch mit einer Leitung 63 (Fig. 5, 6) verbunden ist.

Wesentlich ist auch, dass bei noch nicht montiertem Kabelbaumstecker 51 die beiden Kontaktträger 53, 54 bzw. die Gegenelemente 60 derart zueinander angeordnet bzw. positioniert sind, dass ein zwischen den Kontaktträgern 53, 54 ausgebildeter, in der Fig. 4 erkennbarer Zwischenraum 61 derart bemessen ist, dass die Leiterplatte 18 mit ihren Kontaktabschnitten 22 in den Zwischenraum 61 eingeführt werden kann, ohne zunächst in Wirkverbindung mit den

Gegenelementen 60 zu geraten. Bei der Montage des Kabelbaumsteckers 51 an dem Anbauelement 1 1 wird der

Kabelbaumstecker 51 entsprechend der Fig. 5 in Richtung des Pfeils 62 mit dem Anbauelement 1 1 verbunden. Hierbei gelangen die beiden Kontaktträger 53, 54, von denen in den Fig. 5 und 6 der Einfachheit halber lediglich der eine, obere Kontaktträger 53 dargestellt bzw. erkennbar ist, in den Bereich ober- bzw.

unterhalb der Leiterplatte 18 und der Kontakteinheiten 22, ohne diese zunächst zu berühren. Erst kurz bevor entsprechend der Fig. 6 die Rastverbindung zwischen dem Anbauelement 1 1 und dem Halteelement 55 ausgebildet ist, gelangen die im Anbauelement 1 1 angeordneten Federelemente 27 in

Wirkverbindung mit den Oberseiten der beiden Kontaktträgern 53, 54 auf der den Gegenelementen 60 abgewandten Seite und drücken diese elastisch mittels der Andrückkraft F in Richtung der Leiterplatte 18 bzw. der Kontakteinheiten 22, sodass über die Kontaktträger 53, 54 auf die Gegenelemente 60 eine Anlagekraft ausgeübt wird, die die Gegenelemente 60 gegen die Kontaktabschnitte 22 drückt, um eine sichere elektrische Verbindung auszubilden. Das soweit beschriebene Steuergerät 10 bzw. die Baueinheit 50 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.