Titel

Gehäusesteckverbinder und Gehäuse mit Gehäusesteckverbinder

Die Erfindung geht aus von einem Gehäusesteckverbinder zur äußeren Kontak- tierung von einer in dem entsprechenden Gehäuse angeordneten Schaltungsanordnung. Der Gehäusesteckverbinder weist eine Kontaktanordnung, die einen Kontaktträger und mindestens ein in dem Kontaktträger gehaltenes Kontaktelement besitzt, ein gehäuseseitiges Steckverbinderteil mit mindestens einem Durchbruch, durch den sich das Kontaktelement in den Außenbereich des Gehäuses erstreckt und mindestens eine die Kontaktanordnung gegen das gehäu- seseitige Steckverbinderteil abdichtende Dichtung auf.

Die Erfindung geht weiterhin von einem Gehäuse zur Aufnahme einer Schaltungsanordnung, insbesondere einer auf einem Leiterplattenträger angeordneten Schaltungsanordnung, mit mindestens einem Gehäusesteckverbinder in einer Gehäusewandung des Gehäuses aus.

Stand der Technik

Solche Gehäuse mit Gehäusesteckverbindern werden unter Anderem auch bei elektronischen Steuergeräten (SG) im Automotive-Bereich verwendet. Bei Steuergeräten, insbesondere für die Anwendung im Motorraum eines Kraftfahrzeugs, gibt es häufig die Anforderung, dass das Gerät ohne aufgesteckten Gegenstecker dicht sein muss. Wenn im Inneren des Geräts mehrere Schaltungselemente wie zum Beispiel eine Leiterplatte, DBC (Direct bonded copper) oder Sonder- Bauelemente angeordnet sind, von denen eines auf dem Gehäuseboden fixiert ist (zum Beispiel die Leiterplatte zur Kühlung), ist oftmals die Aufgabe zu lösen, einen nach oben abgehenden dichten Stecker mit einer auf dem Gehäuseboden fixierten Leiterplatte zu verbinden. Der Stecker kann aber nicht als Teil des Gehäusedeckels dargestellt werden, da die Kontaktelemente nach dem Fügen des Deckels auf das den Kühlkörper aufweisende restliche Gehäuse nicht mehr verlötet werden können. Das Gerät ist in diesem Moment bereits geschlossen. Ein blindes Einpressen erscheint ebenfalls nicht sinnvoll, da bei entsprechender Anzahl von Steckerpins keine Sicherheit über eine zuverlässige Verbindung von Kontaktelementen und Leiterbahnenträger besteht.

Der eingangs genannte Gehäusesteckverbinder ist zum Beispiel aus der Druckschrift DE 10 2008 020 668 A1 bekannt. Das gehäuseseitige Steckverbinderteil ist dort als eine Hülse ausgebildet, in die die Kontaktanordnung komplett eingeschoben wird. Die Dichtung ist als ein den Kontaktträger umlaufender Dichtrand ausgebildet, der die Kontaktanordnung gegen das gehäuseseitige Steckverbinderteil abdichtet. Die Druckschrift beschreibt weiterhin auch ein entsprechendes Gehäuse. Bei dem Zusammenbau des Steckverbinders muss die bereits unter Spannung stehende Dichtung relativ zum gehäuseseitigen Steckverbinderteil bewegt werden, was den Zusammenbau erschwert.

Offenbarung der Erfindung

Beim erfindungsgemäßen Gehäusesteckverbinder ist vorgesehen, dass der Kontaktträger als wannenförmiger Kontaktträger zur Aufnahme eines die Dichtung bildenden Fluids mit einem umlaufenden Rand ausgebildet ist und dass das gehäuseseitige Steckverbinderteil einen stempelartig ausgebildeten Teilbereich aufweist, in dem der Durchbruch ausgebildet ist, wobei dieser Teilbereich im montierten Zustand des Gehäusesteckverbinders in die Höhlung des wannen- förmigen Trägers eingreift.

Die wannenförmige Ausbildung des Kontaktträgers ermöglicht die Verwendung eines die Dichtung bildenden Fluids, das sich beim Eingreifen des stempelartig ausgebildeten Teilbereichs des gehäuseseitigen Steckverbinderteils in die Höhlung des wannenförmigen Kontaktträgers zur Ausbildung der Gestalt der Dichtung entsprechend verteilt. Es muss also beim Zusammenbau des Steckverbinders keine vorgeformte Dichtung zu ihrer Positionierung relativ zum gehäuseseitigen Steckverbinderteil und/oder zur Kontaktanordnung bewegt werden. Durch ein derartiges Gehäusesteckverbinder lässt sich somit sehr einfach ein dichter Steckverbinder realisieren, der auch ohne aufgesteckten Gegenstecker dicht ist.

Insbesondere ist vorgesehen, dass das mindestens eine Kontaktelement im Kontaktträger fluiddicht vergossen ist. Eine zusätzliche Abdichtung des Kontaktträgers gegen das/die Kontaktelement(e) ist nicht nötig.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dichtung das gehäuseseitige Steckverbinderteil im Umfangsbereich seines stempelartig ausgebildeten Teilbereichs gegen den umlaufenden Rand des Kontaktträgers abdichtet. Weiterhin dichtet die Dichtung das gehäuseseitige Steckverbinderteil im Bereich des mindestens einen Durchbruchs in seinem stempelartig ausgebildeten Teilbereich gegen den Kontaktträger und/oder das mindestens eine Kontaktelement ab.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der stempelartig ausgebildete Teilbereich des gehäuseseitigen Steckverbinderteils als Steckverbinder-Grund ausgebildet ist, der auf der Gehäuse-Außenseite in einen Steckverbinder-Kragen des gehäuseseitigen Steckverbinderteils übergeht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Kontaktelemente und eine der Anzahl der Kontaktelemente entsprechende Anzahl an Durchbrüchen vorgesehen sind. Jeder Durchbruch ist einem Kontaktelement zugeordnet. Jedes Kontaktelement durchgreift im montierten Zustand seinen zugeordneten Durchbruch. Neben diesen zugeordneten Durchbrüchen kann auch ein zusätzlicher Durchbruch beziehungsweise können auch mehrere zusätzliche Durchbrüche eingebracht sein, zum Beispiel zu Entlüftungszwecken.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass der Gehäusesteckverbinder mindestens ein Paar von miteinander wechselwirkenden Ausrichtestrukturen zum Ausrichten der Kontaktanordnung gegenüber dem gehäuseseitigen Steckverbinderteil aufweist, wobei die eine der Ausrichtestrukturen am gehäuseseitigen Steckverbinderteil und die andere der Ausrichtestrukturen an der Kontaktanordnung ausgebildet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Gehäuse zur Aufnahme einer Schaltungsanordnung ist vorgesehen, dass der Gehäusesteckverbinder wie vorstehend genannt ausgebildet ist, wobei dessen gehäuseseitiges Steckverbinderteil einstückig in der Gehäusewandung ausgebildet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse einen Gehäusedeckel aufweist, wobei die Gehäusewandung von diesem Deckel gebildet ist.

Schließlich ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass eine dem Gehäusedeckel gegenüberliegende Gehäusewandung als Kühlkörper ausgebildet ist, an den mindestens ein Bauelement der Schaltungsanordnung thermisch anbindbar beziehungsweise angebunden ist. Dieses Bauelement kann unter Anderem auch ein Leiterbahnenträger sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Zusammenfügen eines einen Gehäusesteckverbinder aufweisenden Gehäusedeckels und eines Gehäusebodens zu einem Gehäuse gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 das durch das Zusammenfügen gemäß Fig. 1 entstehende Gehäuse mit montiertem Gehäusesteckverbinder,

Fig. 3 eine Detaildarstellung des montierten Gehäusesteckverbinders und dessen elektrischer Verbindung zu einem Leiterbahnenträger im Gehäuse, und

Fig. 4 eine alternative Ausgestaltung des Gehäusesteckverbinders gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt ein Gehäuse 10 zur Aufnahme einer auf mindestens einem Leiterbahnenträger (einer Leiterplatte) 12, 14 angeordneten Schaltungsanordnung (nicht gezeigt). Das Gehäuse 10 weist einen Gehäusedeckel 16 und ein als Gehäuseboden 18 ausgebildetes restliches Gehäuse 20 auf. Der Gehäusedeckel 16 und das restliches Gehäuse 20 werden durch Fügen (Pfeile 22) zusammengefügt, sodass das fertig montierte Gehäuse 10 entsteht. Das restliche Gehäuse 20 weist einen Kühlkörper 24 mit hoher Wärmekapazität auf, beziehungsweise bildet einen solchen Kühlkörper 24 aus. Im gezeigten Beispiel sind zwei Leiterbahnenträger 12, 14 übereinander im Gehäuse 10 angeordnet und mittels Leiterbahnenträger-Verbinder 26 elektrisch miteinander verbunden. Mechanisch sind beide Leiterbahnenträger 12, 14 an den Kühlkörper 24 angebunden. Der untere der Leiterbahnenträger 12 ist direkt angebunden und der obere der Leiterplattenträger 14 ist über Abstandshalter 28 an den Kühlkörper 24 angebunden. Durch seine direkte mechanische Anbindung ist der untere der Leiterbahnenträger 12 auch thermisch gut an den Kühlkörper angebunden. An den Außenbereich des Kühlkörpers 24 können weitere Kühleinrichtungen wie zum Beispiel eine Kühlrippen- anordnung und/oder Heatpipes (Wärmerohre), etc. angeschlossen werden. In den Figuren ist jedoch keine weitere Kühleinrichtung gezeigt.

Im oberen der beiden Leiterbahnenträger 14 sind Anschlussabschnitte 30 von Kontaktelementen 32 eines Gehäusesteckverbinders 34 direkt verlötet oder ein- gepresst. Diese Anschlussabschnitte 30 sind als untere Endabschnitte der Kontaktelemente 32 selbst ausgebildet. Somit ist der durch den Fügeprozess entstehende und in den Fig. 2 und 3 im montierten Zustand gezeigte Gehäusesteckverbinder 34 über besagte Kontaktelemente 32 an den Leiterbahnen des Leiterbahnenträgers 14 elektrisch angeschlossen. Sämtliche Kontaktelemente 32 sind in einer gemeinsamen Kontaktanordnung 36 angeordnet. Dazu sind die Kontaktelemente 32 von einem Kontaktträger 38 der Kontaktanordnung 36 gehalten, wobei der Kontaktträger 38 als Umspritzung der Kontaktelemente 32 ausgebildet ist. Bevorzugt sind die Kontaktelemente 32 im Kontaktträger 38 fluiddicht vergossen. Der Kontaktträger 38 ist zur Aufnahme eines die Dichtung (das Dichtmateri- al) 40 bildenden Fluids als wannenförmiger Kontaktträger 38 mit einem umlaufenden Rand 42 ausgebildet. Dieser wannenförmige Kontaktträger 38 ist bevorzugt mittels Spritzgussverfahren hergestellt.

Ein gehäuseseitiges Steckverbinderteil 46 des Gehäusesteckverbinders 34 ist einstückig mit einer vom Deckel 14 gebildeten oberen Gehäusewandung 44 ausgebildet. Dieses gehäuseseitige Steckverbinderteil 46 weist einen in das Innere des Gehäuses 10 gewandten und stempelartig ausgebildeten Teilbereich 48 auf. Die Unterseite dieses Teilbereichs 48 bildet einen Steckverbinder-Grund 50. Dieser wird nach außen hin durch einen hülsenförmigen Steckverbinder-Kragen 52 ergänzt. Im Steckverbinder-Grund 50 bzw. in der Unterseite des Teilbereichs 48 sind mehrere Durchbrüche 54 vorgesehen. Durch jeden dieser Durchbrüche 54 ragt eines der Kontaktelemente 32 vom Inneren des Gehäuses 10 in einen vom Steckverbinder-Kragen 52 umgebenen Außenbereich 56 des Gehäusesteckverb inders 34 beziehungsweise des Gehäuses 10.

Die Anschlussabschnitte 30 sind wie der Rest der Kontaktelemente 32 relativ steif ausgebildet, sodass sie die Kontaktanordnung 36 in einer solchen Montageposition halten können, bei der mit dem Schließen des Gehäusedeckels 16 gleichzeitig auch der Gehäusesteckverbinder 34 montiert wird. Die Anschlussabschnitte 30 sind in dem Leiterbahnenträger 14 eingelötet oder eingepresst und weisen optional eine in den Figuren gezeigte Zugentlastung auf.

Der wannenförmige Kontaktträger 38 ist so ausgerichtet, dass seine durch den Rand 42 gebildete Höhlung 58 nach oben gerichtet ist. In die Höhlung 58 ist ein Fluid 60 eingefüllt, das später die Dichtung 40 zum Abdichten der Kontaktanordnung 36 gegen das gehäuseseitige Steckverbinderteil 46 bildet.

Fig. 2 zeigt das fertigmontierte Gehäuse 10 mit Deckel 16, Kühlkörper 24 und Gehäusesteckverbinder 34. Das Gehäuse 10 ist insbesondere ein Gehäuse eines elektronischen Steuergerätes. Derartige Steuergeräte sind bei Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, als Motor-Steuergerät, als Getriebe-Steuergerät, etc. bekannt.

Die Dichtung 40 dichtet das gehäuseseitige Steckverbinderteil 46 im Umfangsbe reich seines stempelartig ausgebildeten Teilbereichs 48 gegen den umlaufenden Rand 42 des Kontaktträgers 38 ab. Zusätzlich dichtet die Dichtung 40 das gehäuseseitige Steckverbinderteil 46 im Bereich der Durchbrüche 54 in seinem stempelartig ausgebildeten Teilbereich 48 gegen den Kontaktträger 38 und die Kontaktelemente 32 ab. Fig. 3 zeigt eine Detaildarstellung des montierten Gehäusesteckverbinders 34 und dessen elektrischer Verbindung zu einem Leiterbahnenträger 12, 14 im Gehäuse 10. Fig. 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Gehäusesteckverbinders 34 gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung. Die Kontaktanordnung 36 stützt sich bei der Montage beziehungsweise beim Fügen nicht über starre Anschlussabschnitte 30 oder Zuleitungen, sondern über ein Gestell 62 an dem Leiterbahnenträger 12, 14 ab. Die elektrische Verbindung von Kontaktan- Ordnung 36 und Leiterbahnenträger 12, 14 ist dabei von der eine gewisse Steifigkeit für die Montage vorgebenden mechanischen Verbindung von Kontaktanordnung 36 und Leiterbahnenträger 12, 14 getrennt.

Es ergeben sich die folgende Schritte zur Herstellung und Montage des Gehäu- sesteckverbinders 34: Die Kontaktelemente 32 werden mittels eines Spritzgussverfahrens mit Kunststoff umspritzt, wobei der Kontaktträger 38 entsteht. Dieser als„Umspritzung" ausgebildete Kontaktträger 38 ist in Richtung des gehäusesei- tigen Steckverbinderteils 46 wannenförmig ausgebildet und damit in der Lage, (auch dünnflüssige) Fluide wie Klebstoffe und Dichtmassen aufzunehmen. Diese bilden -gegebenenfalls nach deren Aushärten- die Dichtung 40 des Gehäusesteckverbinders 34.

Der Gehäusesteckverbinder 34 weist bevorzugt mindestens ein Paar von miteinander wechselwirkenden Ausrichtestrukturen zum Ausrichten der Kontaktanord- nung 36 gegenüber dem gehäuseseitigen Steckverbinderteil 46 auf (nicht gezeigt), wobei die eine der Ausrichtestrukturen am gehäuseseitigen Steckverbinderteil 46 und die andere der Ausrichtestrukturen an der Kontaktanordnung 36, insbesondere am Kontaktträger 38 ausgebildet sind. Diese Ausrichtestrukturen sind zum Beispiel kegelförmige Strukturen, Auflaufschrägen, etc.

Durch das Umspritzen der Kontaktelemente 32 wird eine geringe Toleranzabweichung der Lagen der Kontaktelemente 32 zueinander erreicht. Durch die Ausrichteelemente an der Kontaktanordnung 36 und dem gehäuseseitigen Steckverbinderteil 46 beziehungsweise dem Gehäusedeckel 16 wird eine geringe Toleranz der freien Enden (Spitzen) der Kontaktelemente relativ zum Steckverbinder-

Kragen 52 erreicht. Die umspritzten Kontaktelemente 32 werden über ihre Anschlussabschnitte 30 direkt oder mittels zwischengeschalteter (steifer) Zuleitungen auf dem Leiterbahnenträger 12, 14 verlötet oder in diesen eingepresst. Anschließend wird der Leiterbahnenträger 12, 14 in/auf den Kühlkörper 24 montiert. Danach wird der wan- nenförmige Kontaktträger 38 der Kontaktelemente 32 mit einem Fluid 60 wie Klebstoff oder Dichtmasse gefüllt. Schließlich wird der Gehäusedeckel 16 auf das restliche Gehäuse 20 (hier also den Kühlkörper 24) gefügt. Dabei finden die freien Enden der Kontaktelemente 32 durch die Durchbrüche 54 im Steckverbinder- Grund 50 hindurch in den Steckverbinder-Kragen 52 hinein. Bei dünnflüssigen Fluiden ist es auch vorstellbar, zuerst den Gehäusedeckel 16 zu fügen und dann erst das Fluid 60 einzufüllen.

Im Falle des Einpressens der Kontaktelemente 32 beziehungsweise Zuleitungen in den Leiterbahnenträger 12, 14 kann auch zuerst der Leiterbahnträger 14, 14 in/auf den Kühlköper 24 montiert und anschließend die mittels Kontaktträger 38 gehaltenen Kontaktelemente 32 in den Leiterbahnenträgern 12, 14 eingepresst werden.

Kurz vor der Endposition beim Fügen des Gehäusedeckels 16 taucht die Unterseite des Steckverbinder-Grundes 50 in die mit Fluid 60 (wie Klebstoff, bzw. Dichtmasse) gefüllte Wannenstruktur des Kontaktträgers (Kontaktelemente- Umspritzung) 38 ein. Dabei richtet sich der Kontaktträger 38 an dem Gehäusedeckel 16 beziehungsweise an dem gehäuseseitigen Steckverbinderteil 46 aus. Der Klebstoff, bzw. die Dichtmasse dichtet die Durchbrüche 54 im Steckverbinder-Grund 50 gegen die Kontaktelemente 32 ab, ohne dass die freien Enden der Kontaktelemente 32 oben verschmiert worden wären. Durch die große Fläche zwischen wannenförmigem Kontaktträger 38 und Steckverbinder-Grund 50 ist die Dichtverbindung/Klebeverbindung zusätzlich in der Lage, Steckkräfte aufzunehmen und von der Verbindungsstelle Kontaktelement 32 zu Leiterbahnenträger 12, 14 fernzuhalten. Der Klebstoff, bzw. die Dichtmasse wird nach dem Fügen bei Raumtemperatur oder im Ofen vernetzt. Selbstverständlich sind auch andere Arten der Vernetzung denkbar.

Der in den Figuren 1 bis 4 gezeigte Gehäusesteckverbinder 34 hat folgende Eigenschaften beziehungsweise Vorzüge: - Der Gehäusesteckverbinder 34 ist ein dichter Steckverbinder, der die Dichtigkeit des Gehäuses 10 auch ohne aufgesteckten Gegenstecker ermöglicht, - Der Gehäusesteckverbinder 34 nimmt die Steckkräfte beim Aufstecken oder

Abziehen des Gegensteckers auf und hält diese Kräfte insbesondere von der Verbindungsstelle zwischen Kontaktelementen (Pins) 32 und Leiterbahnenträger 12, 14 fern und

- Der Gehäusesteckverbinder 34 zeichnet sich durch eine akzeptable Lagetoleranz der Kontaktelemente 32 aus.