DE102017211008A1

DE102017211008A1 - Elektronisches Steuergerät

Info

Publication number: DE102017211008A1
Application number: DE102017211008.2A
Authority: DE
Inventors: Holger Braun; Lucas Gomes Moreira Jorge; Jens Hoffmann; Sandro Scaffidi; Michael Kircher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2019-01-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät (1), insbesondere Getriebesteuergerät, mit einem Trägerteil (10), das eine Innenseite (12) und eine Außenseite (11) aufweist, mit einem an der Innenseite (12) des Trägerteils (10) ausgebildeten Vergussraum (18) und mit einem in den Vergussraum (18) angeordneten Schaltungsträger (2), wobei der Schaltungsträger (2) in dem Vergussraum (18) mit einer Vergussmasse (8) umgossen und darin eingebettet ist und wobei mit dem Schaltungsträger (2) kontaktierte elektrische Anschlusselemente (13a) eines Steckerteils (13) des Steuergerätes (1) aus dem Vergussraum (18) zur Außenseite (11) hindurchgeführt sind. Es wird vorgeschlagen, dass das Trägerteil (10) aus elektrisch isolierendem Material gebildet ist und dass außerhalb des Steckerteils (13) wenigstens ein metallisches Kühlelement (3) in das Trägerteil (10) eingebracht ist, das von der Innenseite (12) bis zu der Außenseite (11) des Trägerteils (10) durch das Trägerteil hindurchgeführt ist.

Description

Stand der Technik
In der Kraftfahrzeugtechnik werden elektronische Steuergeräte zur Ansteuerung eines Getriebes am oder im Getriebe verbaut. Die elektronischen Steuergeräte weisen außer der auf einem Schaltungsträger angeordneten Steuerschaltung beispielsweise noch Sensoren und Kontaktierungsschnittstellen zu Aktuatoren auf. Die elektronische Steuerschaltung muss vor dem aggressiven Getriebefluid geschützt werden. Zu diesem Zweck werden auch Vergussmassen eingesetzt, die auf den Schaltungsträger der elektronischen Steuerschaltung zum Schutz aufgebracht werden. So ist beispielsweise aus der der DE 10 2011 085 629 A1 ein elektronisches Steuergerät zur Ansteuerung eines Getriebes bekannt, das ein metallisches Bechergehäuse aufweist und einen in dem Bechergehäuse angeordneten Schaltungsträger mit Anschlusselementen. Der Schaltungsträger ist zu seinem Schutz in dem Bechergehäuse mit einer Vergussmasse vergossen. Die Anschlusselemente ragen aus der Vergussmasse heraus und dienen teilweise zum Anschluss an die Spannungsversorgung, an einen EC-Motor, an Sensoren und/oder einen LIN- oder CAN-Bus. Das Bechergehäuse kann über schraubbare Befestigungsmittel an einem Gehäuseteil des Getriebes oder der Getriebehydraulik befestigst werden, über das auch die Kühlung des Steuergerätes erfolgen kann. Bei den bekannten Getriebesteuergeräten besteht die Notwendigkeit, die elektronischen Schaltungsteile vor dem aggressiven Getriebefluid sowie Metallspänen im Getriebefluid zu schützen, was durch die Vergussmasse sicher gestellt werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät, insbesondere ein Getriebesteuergerät, mit einem Trägerteil, das eine Innenseite und eine Außenseite aufweist, mit einem an der Innenseite des Trägerteils ausgebildeten Vergussraum und mit einem in dem Vergussraum angeordneten Schaltungsträger, wobei der Schaltungsträger in dem Vergussraum mit einer Vergussmasse umgossen und darin eingebettet ist und wobei mit dem Schaltungsträger kontaktierte elektrische Anschlusselemente eines Steckerteils des Steuergerätes aus dem Vergussraum zur Außenseite hindurchgeführt sind. Erfindungsgemäß ist das Trägerteil aus elektrisch isolierendem Material gebildet, wobei außerhalb des Steckerteils wenigstens ein metallisches Kühlelement in das Trägerteil eingebracht ist, das von der Innenseite bis zu der Außenseite des Trägerteils durch das Trägerteil hindurchgeführt ist.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Steuergerät weist den Vorteil auf, bei guter Wärmeableitung der durch die elektronischen Schaltungsteile erzeugten Wärme kostengünstig herstellbar zu sein. Vorteilhaft ist das Trägerteil aus elektrisch isolierendem Material hergestellt. Zur Wärmeabfuhr ist außerhalb des Steckerteils wenigstens ein metallisches Kühlelement in das Trägerteil eingebracht, das von der Innenseite bis zu der Außenseite des Trägerteils durch das Trägerteil hindurchgeführt ist. Vorteilhaft kann eine Vielzahl derartiger metallischer Kühlelemente an unterschiedlichen Positionen in das Trägerteil eingebracht sein, um eine optimale Wärmeabfuhr von dem Schaltungsträger durch das Trägerteil hindurch in den Außenraum zu gewährleisten. Da die Wärmeableitung über das wenigstens eine metallische Kühlelement erfolgt, ist es möglich, das Trägerteil aus einem weniger gut wärmeleitenden, aber preiswerterem Material zu bilden. Daher kann dies vorteilhaft kostengünstig aus Kunststoff gestaltet werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen enthaltenen Merkmale ermöglicht.
Vorteilhaft kann das metallische Kühlelement einen von der Innenseite des Trägerteils abstehenden ersten Endabschnitt und einen von der Außenseite abstehenden zweiten Endabschnitt aufweisen. Während der erste Endabschnitt zur Wärmeaufnahme der durch die Steuerschaltung erzeugten Wärme dient, gibt der zweite Endabschnitt diese Wärme auf der Außenseite des Steuergerätes an den Außenraum ab.
In einfacher Weise kann das metallische Kühlelement zumindest teilweise stiftförmig ausgebildet sein. Das zumindest teilweise stiftförmige Kühlelement kann beispielsweise im Spritzgussverfahren als Einlegeteil mit dem Kunststoff des Trägerteils umspritzt werden oder in das Trägerteil eingepresst werden.
Vorteilhaft steht der erste Endabschnitt des Kühlelementes mit dem Schaltungsträger in Wärmeleitkontakt. Der erste Endabschnitt des wenigstens einen Kühlelements wird vorzugsweise in der Nähe von wärmeerzeugenden Bauelementen des Schaltungsträgers angeordnet. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass der erste Endabschnitt in Durchbrüche des Schaltungsträgers eingepresst oder eingelötet wird. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Schaltungsträger als konventionelle Leiterplatte aus FR4 oder höherwertig ausgebildet ist. Das Einpressen von Kontaktstiften auf Leiterplatten ist eine gut bekannte und beherrschte Technik. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der erste Endabschnitt aber auch auf einer Bestückungsseite des Schaltungsträgers beispielsweise mittels eines wärmeleitenden Klebers aufgeklebt werden.
Zur Verbesserung der Wärmeabgabe an den Außenraum kann der zweite Endabschnitt einen größeren Durchmesser aufweisen als den Durchmesser des in das Trägerteil eingebetteten Abschnitts des metallischen Kühlelementes. Über die vergrößerte Außenfläche des zweiten Endabschnitts wird dann vorteilhaft mehr Wärme durch Abstrahlung und/oder Wärmeleitung an das im Außenraum vorhandene Medium übertragen und die Kühlung der Steuerschaltung verbessert.
Das metallische Kühlelement kann, wenn erforderlich an einen Masseanschluss des Steuergerätes angeschlossen werden, wird aber dann mit Ausnahme des Masseanschlusses von den elektrischen Anschlusselementen des Steuergerätes elektrisch isoliert.
Zur einfachen Befestigung des Steuergerätes an einem Getriebegehäuse kann das Trägerteil einen den Vergussraum umgebenden Flanschbereich aufweisen. Das Steuergerät kann beispielsweise mittels schraubbarer Befestigungsmittel in dem Flanschbereich an dem Getriebegehäuse festgeschraubt werden.
Figurenliste
Es zeigen:

1 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuergerätes,
2 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuergerätes.

Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt einen Querschnitt durch ein elektronisches Steuergerät 1, welches an einem Kraftfahrzeugtriebe 100 befestigt werden kann. Das elektronische Steuergerät 1 weist ein Trägerteil 10 aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise aus Kunststoff auf. Das Trägerteil 10 kann eine wannenförmige Form mit einer dem Außenraum außerhalb des Getriebes zuweisenden Außenseite 11 und einer dem Getriebegehäuse 100 zuweisenden Innenseite 12 aufweisen. Der an die Innenseite 12 angrenzende Innenraum des Trägerteils bildet in der Nähe der Innenseite 12 einen Aufnahme- und Vergussraum 18 für einen elektronischen Schaltungsträger 2 aus. Der elektronische Schaltungsträger 2 kann beispielsweise als Leiterplatte aus FR4 oder höherwertig ausgebildet sein und weist eine erste Bestückungsseite 21 auf, an der elektronische Bauelemente 24 angeordnet sein können. An einer von der ersten Bestückungsseite 21 abweisenden zweiten Bestückungsseite 22 können elektronische Bauelemente 23 angeordnet sein. Der Schaltungsträger 2 ist mit der ersten Bestückungsseite 21 auf Haltedome 15 aufgesetzt, die von der Innenseite 12 abstehen. Von den Haltedomen 15 stehen beispielsweise als Snap-fit ausgebildete Rastmittel 16 ab, welche durch Öffnungen des Schaltungsträgers 2 hindurchgeführt sind und diesen zur mechanischen Befestigung auf der zweiten Bestückungsseite 22 widerhakenartig hintergreifen. Wie man in 1 erkennen kann, können größere elektronische Bauelemente 24 in den Randbereichen der ersten Bestückungsseite 21 angeordnet sein, wobei die Innenseite 12 des Trägerteils 10 dort mit Einsenkungen zur Aufnahme dieser Bauelemente 24 ausgestaltet sein kann, um eine möglichst niedrige Bauhöhe zu erreichen.
Das Steuergerät 1 weist an der Außenseite 11 des Trägerteils 10 ein erstes Steckerteil 13 für den elektrischen Anschluss, beispielsweise zum Anschluss an einen äußeren Kabelbaum auf. Das erste Steckerteil 13 umfasst elektrische Anschlusselemente 13a, welche mit dem Schaltungsträger 2 elektrisch verbunden sind. Über das Steckerteil 13 können die elektrische Signalübertragung, die Spannungsversorgung und der Masseanschluss des Steuergerätes an den Kabelbaum angeschlossen werden. Das Steckerteil 13 ist in das Trägerteil 10 integriert. Die Anschlusselemente 13a können beispielsweise als Kontaktstifte in den Kunststoff der Trägerteils eingebracht sein.
Wie in 1 weiterhin erkennbar ist, kann auf der zweiten Bestückungsseite 22 des Schaltungsträgers 2 ein zweites Steckerteil 14 mit Anschlusselementen 14a, in Richtung des Getriebegehäuses 100 abstehen. Über das zweite Steckerteil können elektrische Baugruppen im oder am Getriebe, beispielsweise elektrische Sensoren und/oder Aktuatoren mit dem Steuergerät 1 elektrisch verbunden werden.
In den Vergussraum 18 ist eine Vergussmasse 8 eingefüllt. Als Vergussmasse kann beispielsweise ein Duroplast und insbesondere ein Epoxidharz in den Vergussraum 18 eingefüllt werden. Die Vergussmasse 8 bedeckt die Innenseite 12 des Trägerteils 10 und den Schaltungsträger 2, so dass der Schaltungsträger 2 vollständig umgossen und in die Vergussmasse 8 eingebettet ist. Die elektrische Verbindung erfolgt über die elektrischen Anschlusselemente 13 des ersten Steckerteils 13, welche aus dem Vergussraum 18 zur Außenseite 11 hindurchgeführt sind, und über die elektrischen Anschlusselemente 14a des zweiten Steckerteils 14, welche getriebeseitig aus der Vergussmasse 8 herausragen.
Zur Wärmeableitung der durch den Schaltungsträger 2 beziehungsweise dessen elektronische Bauelemente 23, 24 erzeugten Wärme dient wenigstens ein metallisches Kühlelement 3, das außerhalb des ersten Steckerteils 13 und des zweiten Steckerteils 14 angeordnet ist. In 1 sind beispielsweise vier stiftförmige Kühlelemente 3 dargestellt, die mit einem zentralen Abschnitt in das Trägerteil 10 eingebracht sind. Zu diesem Zweck können die Kühlelemente 3 in das Trägerteil 10 beispielsweise eingepresst werden oder bei der Herstellung der Trägerteils 10 im Spritzgussverfahren als Einlegeteile mit dem Trägerteil umspritzt werden. Jeweils ein erster Endabschnitt 32 steht von der Innenseite 12 des Trägerteils ab, während jeweils ein zweiter Endabschnitt 31 von der Außenseite 11 des Trägerteils 10 absteht. Der erste Endabschnitt 32 kann wie in 1 dargestellt in Durchbrüche 25 des Schaltungsträgers 2 eingepresst und/oder eingelötet sein. Vorzugsweise geschieht dies in der Nähe zu großen wärmeerzeugenden Bauelementen 23 des Schaltungsträgers, um eine rasche Wärmeableitung zu ermöglichen. Die von den Bauelementen erzeugte Wärme gelangt über den Schaltungsträger 2 zum ersten Endabschnitt 32 des metallischen Kühlelementes 3 und fließt über das Kühlelement 3 zum zweiten Endabschnitt 31 ab, wo die die Wärme an den Außenraum abgegeben werden kann.
Die metallischen Kühlelemente 3 sind von den elektrischen Anschlusselementen 13a des Steuergerätes elektrisch isoliert, da sie lediglich zur Abführung der Wärmeenergie nicht aber zur elektrischen Anbindung des Schaltungsträgers 2 verwandt werden. Aus Sicherheitsgründen kann es aber erforderlich sein, die metallischen Kühlelemente 3 an Masse anzuschließen. Dies kann über den Schaltungsträger 2 erfolgen, so dass die metallischen Kühlelemente 3 an eine Masseverbindung des Steuergerätes angeschlossen sein können.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuergerätes 1, bei dem drei metallische Kühlelemente 3 dargestellt sind, die in das Trägerteil 10 eingepresst werden können. Jedes Kühlelement 3 weist einen von der Innenseite 12 des Trägerteils abstehenden Endabschnitt 32 auf, der auf die erste Bestückungsseite 21 aufgesetzt ist und vorzugsweise über eine Wärmeleitkleber 33 mit der ersten Bestückungsseite 21 in Wärmeleitkontakt steht. Der von der Außenseite 11 des Trägerteils 10 jeweils abstehende zweite Endabschnitt 31 weist zur Verbesserung der Wärmeabgabe an den Außenraum einen größeren Durchmesser als den Durchmesser des in das Trägerteil 10 eingebetteten Abschnitts auf.
Das Steuergerät 1 weist an dem Trägerteil 10 einen den Vergussraum 18 umgebenden Flanschbereich 19 auf der zur Festlegung des Steuergeräts 1 an ein Kraftfahrzeuggetriebe 100 dient. In dem Flanschbereich 19 können metallische Hülsen 17 eingelassen sein, welcher zur Aufnahme von nicht dargestellten Schrauben dienen. Der Flanschbereich 19 kann unter Zwischenlage einer Dichtung, beispielsweise eines Dichtungsrings 101 auf das Getriebegehäuse100 aufgelegt werden und an diesem festgeschraubt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011085629 A1 [0001]

Claims

Elektronisches Steuergerät (1), insbesondere Getriebesteuergerät, mit einem Trägerteil (10), das eine Innenseite (12) und eine Außenseite (11) aufweist, mit einem an der Innenseite (12) des Trägerteils (10) ausgebildeten Vergussraum (18) und mit einem in dem Vergussraum (18) angeordneten Schaltungsträger (2), wobei der Schaltungsträger (2) in dem Vergussraum (18) mit einer Vergussmasse (8) umgossen und darin eingebettet ist und wobei mit dem Schaltungsträger (2) kontaktierte elektrische Anschlusselemente (13a) eines Steckerteils (13) des Steuergerätes (1) aus dem Vergussraum (18) zur Außenseite (11) hindurchgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (10) aus elektrisch isolierendem Material gebildet ist und dass außerhalb des Steckerteils (13) wenigstens ein metallisches Kühlelement (3) in das Trägerteil (10) eingebracht ist, das von der Innenseite (12) bis zu der Außenseite (11) des Trägerteils (10) durch das Trägerteil hindurchgeführt ist.
Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Kühlelement (3) einen von der Innenseite (12) des Trägerteils abstehenden ersten Endabschnitt (32) und einen von der Außenseite (11) abstehenden zweiten Endabschnitt (31) aufweist.
Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Kühlelement (3) zumindest teilweise stiftförmig ausgebildet ist.
Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Endabschnitt (32) mit dem Schaltungsträger (2) in Wärmeleitkontakt steht.
Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Endabschnitt (32) in Durchbrüche (25) des Schaltungsträgers (2) eingepresst und/oder eingelötet ist.
Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Endabschnitt (32) auf einer Bestückungsseite (21) des Schaltungsträgers (2) mittels eines wärmeleitenden Klebers (33) aufgeklebt ist.
Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Endabschnitt (31) einen größeren Durchmesser aufweist als den Durchmesser des in das Trägerteil eingebetteten Abschnitts des metallischen Kühlelementes (3).
Elektronisches Steuergerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Kühlelement (3) an einen Masseanschluss des Steuergerätes (1) angeschlossen ist.
Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Kühlelement (3) mit Ausnahme des Masseanschlusses von den elektrischen Anschlusselementen (13a) des Steuergerätes elektrisch isoliert ist.
Elektronisches Steuergerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (10) einen den Vergussraum (18) umgebenden Flanschbereich (19) zur Festlegung des Steuergeräts (1) an einem Kraftfahrzeuggetriebe (100) aufweist.