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Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer innerhalb eines Steuergerätegehäuses fixierten Leiterplatte, die an einem Randabschnitt elektrische Anschlüsse aufweist, die über eine Gehäuseausnehmung von einem Leiterplattenrandverbinder kontaktierbar sind, wobei das Steuergerätegehäuse Anformungen aufweist, die einen Leiterplattenrandverbinder auf seinen beiden zur Leiterplatte parallelen Außenseiten abstützen, wobei Anformungen als Gehäuserippen ausgebildet sind, und ein Paar von Gehäuserippen eine zur Leiterplattenebene parallele erste Außenseite eines Leiterplattenrandverbinders abstützt.
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Steuergeräte, insbesondere solche für Kraftfahrzeuganwendungen, werden im allgemeinen mittels Steckverbindern kontaktiert, wobei entweder stift- oder buchsenförmige Steckverbinderteile durch eine Wand oder eine Ausnehmung eines Steuergerätegehäuses hindurchgeführt sind.
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Zur elektrischen Anbindung einer Schaltungsanordnung, die auf einer Leiterplatte angeordnet ist, ist es bekannt, die bis zum Rand der Leiterplatte geführten Leiterbahnen direkt über einen auf den Leiterplattenrand aufsteckbaren Verbinder zu kontaktieren. Solche sogenannten Leiterplattenrandverbinder sind einfach und kostengünstig aufgebaut; es hat sich allerdings als problematisch erwiesen, unter schwierigen Umweltbedingungen, insbesondere unter starken Vibrationsbelastungen, wie sie in Kraftfahrzeugen vorkommen, eine zuverlässige Kontaktgabe über einen längeren Zeitraum zu gewährleisten.
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Aus der
DE 44 39 673 C2 ist ein Leiterplattensteckverbinder bekannt, der mittels ineinanderfügbarer Kragen und Führungsstifte eine sichere Anbindung von Kontakten an einer Leiterplatte vorsieht.
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Die
DE 36 31 115 A1 zeigt eine elektrische Steckverbindung für Leiterplatten, bei der ein Litzenstecker mit einer Leiterplatte verbindbar ist. An der Leiterplatte ist ein deren Leiterbahnen überdeckender Kunststoffkragen bzw. überdeckendes Anschlußsteckgehäuse angebracht, in das der Litzenstecker einschiebbar ist. Dabei greifen Kodierstege des Litzensteckers in Kodiernuten des Anschlußsteckgehäuses ein, wodurch die Anbindung des Litzensteckers mechanisch stabilisiert wird. Derartige Mittel zur Stabilisierung sind relativ aufwendig.
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Aus dem Patentdokument
US 5,632,638 A ist ein Leiterplattenrandverbinder bekannt, bei dem in einem äußeren Gehäuse zwei innere Gehäuse gegen eine Federkraft beweglich angeordnet sind. Die inneren Gehäuse tragen mehrere elektrische Anschlüsse, wobei vorspringende Teile der Anschlüsse aus den inneren Gehäusen hervorstehen. Das äußere Gehäuse kann mit einem Leiterplattenhalter verbunden werden, der eine elektrische Leiterplatte trägt. Beim Herstellen einer solchen Verbindung werden durch mechanische Mittel die inneren Gehäuse den Oberflächen der Leiterplatte angenähert, wobei zugleich die vorspringenden Teile der Anschlüsse die Leiterplatte kontaktieren.
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Ein gattungsgemäßes Steuergerät ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 101 62 405 A1 bekannt. Das Steuergerätegehäuse dieses Steuergeräts weist Anformungen aus, die einen Leiterplattenrandverbinder auf seinen zur Leiterplatte parallelen Außenseiten abstützen. Dabei sind erste Anformungen, die an beiden Außenseiten eines Leiterplattenrandverbinders anliegen, als Rastelemente ausgebildet. Ein Paar zweiter Anformungen, die als Gehäuserippen ausgeführt sind, liegt an nur einer Außenseite eines Leiterplattenrandverbinders an und bildet eine Führung aus, welche insbesondere als Steckercodierung dienen kann.
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Die Halterung eines Leiterplattenrandverbinders durch federnde Rastelemente ist allerdings problematisch, wenn das Steuergerät häufig Vibrationsbelastungen ausgesetzt ist, da hierdurch eine zuverlässige Kontaktgabe zwischen der Leiterplatte und dem Leiterplattenrandverbinder nicht dauerhaft gewährleistet ist.
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Es stellte sich daher die Aufgabe, ein Steuergerät, insbesondere für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das auf besonders einfache und kostengünstige Weise eine stabile und toleranzarme Anordnung eines Steckverbinders an einer in einem Steuergerätegehäuse angeordneten Leiterplatte mit einer besonders guten und langzeitstabilen Kontaktgabe ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein weiteres Paar von Gehäuserippen an einem weiter innen liegenden Bereich der zweiten Außenseite eines Leiterplattenrandverbinders anliegt.
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Hierdurch wird auf einfache Weise eine sichere und toleranzarme Befestigung eines Leiterplattenrandverbinders innerhalb des Steuergerätegehäuses sowie eine exakte Positionierung eines Leiterplattenrandverbinders relativ zur Leiterplatte erzielt, wodurch sich eine Vielzahl von Vorteilen hinsichtlich einer Verringerung des Fertigungsaufwands und einer Verbesserung der elektrischen Eigenschaften eines Leiterplattenrandverbinders ergeben.
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So sind die am Steuergerätegehäuse vorgesehenen Anformungen durch einfache Gehäuserippen ausgebildet, die an Wänden des Steuergerätegehäuses angeordnet sind und die miteinander eine schubladenartige Aufnahme für einen Leiterplattenrandverbinder ausbilden. Durch diese Anformungen wird ein Leiterplattenrandverbinder auf einfache Weise am Steuergerätegehäuse abgestützt und fixiert.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn die die Aufnahme ausbildenden Anformungen an einem einzigen Gehäuseteil ausgebildet sind, so daß Montagetoleranzen, die beim Zusammenfügen mehrerer Gehäuseteile zu berücksichtigen wären, hier ohne Einfluß bleiben. Die Toleranzkette zur Befestigung eines Leiterplattenrandverbinders wird somit minimal, da lediglich die Abstandsmaße zwischen den Anformungen an einem Gehäuseteil, sowie die Maße eines Leiterplattenrandverbinders selber in die Verbindung eingehen.
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Über die Festlegung eines Leiterplattenrandverbinders am Steuergerätegehäuse kann zudem eine besonders genaue Positionierung der Kontakte eines Leiterplattenrandverbinders an den Kontaktflächen der Leiterplatte erzielt werden. Ein Leiterplattenrandverbinder wird, positioniert über die Anformungen, mittig und symmetrisch auf der Leiterplatte gehalten. Hierdurch können die Kontaktelemente eines Leiterplattenrandverbinders auf alle Leiterplattenkontakte mit gleicher Kontaktkraft und mit jeweils gleicher und symmetrischer Vorspannung einwirken. Insbesondere wird durch die gleichmäßige Verbindung eine mechanische Überlastung einzelner Kontakte vermieden.
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Die durch die Anformungen gebildete Aufnahme bildet zudem eine Montagehilfe beim Anfügen eines Leiterplattenrandverbinders an das Steuergerät, da die Aufnahme einen Leiterplattenrandverbinder exakt führt. Gleichzeitig wird der Kontaktaufnahmebereich eines Leiterplattenrandverbinders exakt auf den Rand der Leiterplatte ausgerichtet, so daß ein Zusammenfügen von Leiterplattenrandverbinder und Leiterplatte ohne eine besondere mechanische Belastung der beiden Komponenten möglich ist. Die Anformungen dienen hier somit als Führungselemente, durch die eine Beschädigung von Kontakten durch ein mögliches Verkanten beim Aufstecken eines Leiterplattenrandverbinders auf die Leiterplatte vermieden wird.
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Die Fixierung eines Leiterplattenrandverbinders ist auch bei einem fertig montierten Steuergerätegehäuse vorteilhaft, wenn das Steuergerät und damit die durch einen Leiterplattenrandverbinder geschaffene Kontaktierung besonderen Vibrationsbelastungen ausgesetzt ist, was in Kraftfahrzeugen regelmäßig der Fall ist.
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Die stabilere Kontaktierung verhindert hierbei das Auftreten von Makroschwingungen, welche zur Reibkorrosion an den Kontakten der Leiterplatte und eines Leiterplattenrandverbinders führen, indem Relativbewegungen zwischen den Kontakten eines Leiterplattenrandverbinders und Leiterplatte unterbunden werden. Eine zur Abnutzung führende mechanische Beanspruchung der Kontakte wird hierdurch wirkungsvoll vermieden.
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Außerdem wird eine Geräuschentwicklung durch eine Bewegung eines Leiterplattenrandverbinders gegen Gehäuseteile wirkungsvoll vermieden.
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Vorteilhaft ist außerdem, daß die Anformungen einen Leiterplattenrandverbinder gegenüber der Leiterplatte mechanisch spannungsfrei positionieren.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung kann überdies vorgesehen werden, daß ein Leiterplattenrandverbinder zusätzlich an seinen Schmalseiten durch weitere Anformungen an einem Gehäuseteil, beispielsweise durch Führungsnuten, gehalten und positioniert wird.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn ein Leiterplattenrandverbinder mit dem Steuergerätegehäuse oder mit einem Steuergerätegehäuseteil, insbesondere durch ein Rastelement, formschlüssig verriegelbar ist. Neben der mechanischen Sicherung der elektrischen Verbindung ist hierdurch zusätzlich gewährleistet, daß ein Leiterplattenrandverbinder weit genug auf die Leiterplatte aufgeschoben ist und die Kontaktflächen auf der Leiterplatte sicher getroffen sind.
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Diesbezüglich vorteilhaft ist es weiterhin, an einem Gehäuseteil angeformte Endanschläge vorzusehen, die den Schiebeweg eines Leiterplattenrandverbinders beim Aufstecken auf den Leiterplattenrand begrenzen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen
- 1 ein Steuergerät in einer Explosionsdarstellung,
- 2 bis 4 jeweils eine Schnittansicht durch die Verbindung zwischen Steuergerätegehäuse und einem Leiterplattenrandverbinder.
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Die 1 zeigt den Grundaufbau eines Steuergerätes in einer Explosionsdarstellung. Das Steuergerät weist ein mehrteilig ausgebildetes Steuergerätegehäuse (1, 2) auf, bestehend zumindest aus einem Gehäuseoberteil (1) und einem Gehäuseunterteil (2), zwischen denen eine Leiterplatte (3) angeordnet ist, die in der Figur nicht dargestellte elektrische Bauelemente trägt. Der Begriff Leiterplatte steht hierbei stellvertretend für jede Art
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von zumindest abschnittsweise ebenen Schaltungsträgern und umfaßt damit beispielsweise auch keramische Schaltungsträger und Stanzgitter aus Metall.
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Die Leiterplatte (3) weist wenigstens einen Randabschnitt (15) auf, der durch einen aufsteckbaren Leiterplattenrandverbinder (4) kontaktiert werden kann. Hierzu besitzt das Gehäuseunterteil (2) eine Gehäuseausnehmung (14), über die ein Leiterplattenrandverbinder (4) von außerhalb des Steuergerätegehäuses (1, 2) auf den in die Gehäuseausnehmung (14) hineinragenden Randabschnitt (15) der Leiterplatte (3) aufgesteckt werden kann.
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Zur Führung eines Leiterplattenrandverbinders (4) beim Aufstecken auf den Leiterplattenrandabschnitt (15), sowie zur Stabilisierung eines mit der Leiterplatte (3) verbundenen Leiterplattenrandverbinders (4) sind an dem Gehäuseunterteil (2) im Bereich der Gehäuseausnehmung (14) Anformungen in Form von angespritzten Gehäuserippen (5, 6) angeordnet.
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Die Anformungen sind ausschließlich an einem Gehäuseteil, und zwar am Gehäuseunterteil (2) angebracht, da sich hierdurch Montagetoleranzen zwischen dem Gehäuseoberteil (1) und dem Gehäuseunterteil (2) nicht negativ auf die Führung eines Leiterplattenrandverbinders (4) auswirken können.
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An das Gehäuseoberteil (1) angeformt ist lediglich ein Rastelement (13), welches einen mit der Leiterplatte (3) verbundenen Leiterplattenrandverbinder (4) zusätzlich über eine Rastverbindung sichern kann. Das Einrasten des Rastelements (13) an einem Leiterplattenrandverbinder (4) gewährleistet zugleich das Erreichen einer optimalen Aufstecktiefe eines Leiterplattenrandverbinders (4) auf die Leiterplatte (3).
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Vorteilhafte Ausgestaltungen solcher Anformungen sind in den 2, 3 und 4 näher dargestellt. Dabei zeigt die 3 einen Schnitt durch das Steuergerätegehäuse (1, 2) im Bereich eines mit dem Leiterplattenrandabschnitt (15) verbundenen Leiterplattenrandverbinders (4).
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Die zum Gehäuseunterteil (2) gehörenden Teile des Steuergerätegehäuses (1, 2) sind hier dunkel markiert. An die inneren Wände des Gehäuseunterteils (2) sind im Bereich der Gehäuseausnehmung (14) ein erstes Paar von Gehäuserippen (5) angeformt, die in Form schmaler Stege parallel zur Einschubrichtung eines Leiterplattenrandverbinders (4) verlaufen. An einen, ebenfalls als Teil des Gehäuseunterteils (2) ausgebildeten Halteabschnitt (10) sind ein zweites Paar von stegförmigen Gehäuserippen (6) angeformt.
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Ein Leiterplattenrandverbinder (4) ist zwischen dem ersten und dem zweiten Paar von Gehäuserippen (5, 6) angeordnet und liegt an allen Gehäuserippen (5, 6) berührend oder mit einer geringen Klemmkraft an. Dabei stützt das erste Gehäuserippenpaar (5) einen Leiterplattenrandverbinder (4) auf einer seiner zur Leiterplattenebene parallelen Außenseite (7) ab, während das zweite Gehäuserippenpaar (6) an der dazu gegenüberliegenden Außenseite (8) eines Leiterplattenrandverbinders (4) anliegt.
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Wie die 3 weiter zeigt, greift das sich vom Halteabschnitt (10) erstreckende zweite Gehäuserippenpaar (6) in Führungsnuten (9) in einer Außenseite (8) eines Leiterplattenrandverbinders (4) ein. Hierdurch ist bei der Montage des Steuergeräts ein geführtes Aufstecken eines Leiterplattenrandverbinders (4) auf den Randabschnitt (15) möglich. Die Führungsnuten (9) sind geringfügig breiter ausgeführt als die Breite der zweiten Gehäuserippen (6), so daß die Montage eines Leiterplattenrandverbinders (4) klemmfrei erfolgen kann. Außerdem ergibt sich ein sehr geringfügiges seitliches Spiel, welches für das Aufstecken eines Leiterplattenrandverbinders (4) auf den Leiterplattenrandabschnitt (15) erforderlich ist.
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Die untere Außenseite (8) eines Leiterplattenrandverbinders (4) wird außerdem durch den das zweite Gehäuserippenpaar (6) verbindenden Halteabschnitt (10) abgestützt. Vorteilhaft ist es, wenn der Halteabschnitt (10) gegenüber dem Gehäuseunterteil (2) nicht vollkommen starr, sondern leicht federnd ausgebildet ist.
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Eine Schnittansicht durch die Mittelebene der Leiterplatte (3) ist in der 4 dargestellt. Die 4 zeigt einen den Randabschnitt (15) der Leiterplatte (3) umfassenden Leiterplattenrandverbinder (4). Des weiteren zeigt die 4, daß das untere Gehäuseteil (2) neben den beschriebenen rippenförmigen Anformungen vorteilhafterweise noch weitere, Endanschläge (12) ausbildende Anformungen aufweisen kann, welche die Einstecktiefe eines Leiterplattenrandverbinders (4) begrenzen.
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Ein Detailausschnitt D aus der 3 ist in der 2 vergrößert dargestellt. Zusätzlich erkennbar sind hier Kontakte (11) eines Leiterplattenrandverbinders (4), welche den Randbereich (15) der Leiterplatte (3) beidseitig kontaktieren. Die Kontakte (11) sind jeweils durch c-förmig ausgebildete Kontaktfedern gebildet, deren in der 3 erkennbaren Querschnittsflächen eine bikonvexe Form aufweisen. Diese linsenförmige Querschnittsform begünstigt ein besonders leichtes Aufstecken eines Leiterplattenrandverbinders auf die Leiterplatte (3), sowie eine besonders sichere elektrische Verbindung zu den Leiterplattenkontakten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuseoberteil
- 2
- Gehäuseunterteil
- 3
- Leiterplatte
- 4
- Leiterplattenrandverbinder
- 5
- erstes Paar von Gehäuserippen
- 6
- zweites Paar von Gehäuserippen
- 7
- erste Außenseite eines Leiterplattenrandverbinders
- 8
- zweite Außenseite eines Leiterplattenrandverbinders
- 9
- Führungsnuten
- 10
- Halteabschnitt
- 11
- Kontakte
- 12
- Endanschläge
- 13
- Rastelement
- 14
- Gehäuseausnehmung
- 15
- (Leiterplatten-) Randabschnitt
- (1, 2)
- Steuergerätegehäuse