DE102011016816A1

DE102011016816A1 - Elektronische Steuereinheit

Info

Publication number: DE102011016816A1
Application number: DE102011016816A
Authority: DE
Inventors: Marco Bussa; Giovanni Delsant
Original assignee: Gate SRL
Current assignee: Johnson Electric Asti It Srl
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2011-11-24
Also published as: CN102220963A; JP5767013B2; BRPI1101507A2; BRPI1101507B1; ITTO20100064U1; JP2011235885A; CN102220963B; US8605449B2; US20110249413A1

Abstract

Eine elektronische Steuereinheit hat ein Gehäuse, in dem eine Schaltplatte angeordnet ist. Das Gehäuse hat eine Zwischenkonstruktion aus geformtem Kunststoff mit einem Rahmen. Zwei elektrisch leitende Elemente werden im Laufe der Formung teilweise in der Zwischenkonstruktion eingebettet und sind unter Bildung von Ausgangsanschlüssen der Steuereinheit mit der Schaltplatte verbunden. Zwei mit entsprechenden elektrisch isolierenden Ummantelungen versehene flexible Leiter verbinden die Steuereinheit mit einer zu steuernden Vorrichtung. Ein Ende jedes Leiters ist dauerhaft mit einem jeweiligen der leitenden Elemente verbunden, und die Verbindung zwischen den Leitern und den leitenden Elementen ist mit elektrischem Isoliermaterial bedeckt und flüssigkeitsdicht abgedichtet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinheit, insbesondere eine Geschwindigkeitssteuereinheit für ein Elektrogebläse.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Speziell betrifft die Erfindung eine elektronische Steuereinheit, umfassend eine Schaltplatte, auf der eine Vielzahl von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten montiert ist, eine Einschluss- und Haltekonstruktion aus geformtem Kunststoff, zumindest zwei elektrisch leitende Elemente, die während des Formungsvorgangs zum Teil in ein Peripheriegehäuse dieser Konstruktion integriert werden und mit der Schaltplatte derart verbunden sind, dass sie als Ausgangsanschlüsse der Steuereinheit wirken, und ein mehradriges Verbindungskabel, das zumindest ein Paar von flexiblen Leitern enthält, die mit entsprechenden elektrisch isolierenden Ummantelungen versehen sind, wobei zur Verbindung mit einer durch die Steuereinheit gesteuerten Vorrichtung jeder Leiter mit einem der Ausgangsanschlüsse verbunden ist.
Eine elektrische Steuereinheit dieser Art ist in dem US-Patent 7,085,138 der Anmelderin beschrieben. Für den Zweck des Anschlusses einer gesteuerten Vorrichtung hat die Steuereinheit gemäß dem Stand der Technik einen speziell ausgebildeten Verbinder, zum Beispiel eine Steckerbuchse, in die ein entsprechendes Verbindungselement, zum Beispiel ein Stecker, der mit dem Ende eines mehradrigen Kabels verbunden ist, eingeführt werden kann.
Diese Lösung führt möglicherweise zu dem Problem eines Eindringens von Wasser, was zu einem Verlust der Isolierung in dem Ausgangsverbinder führt.
ÜBERSICHT DER ERFINDUNG
Es besteht daher der Wunsch nach einer elektronischen Steuereinheit, mit welcher dieses Problem beseitigt werden kann.
Demzufolge wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine elektronische Steuereinheit bereitgestellt, umfassend eine Schaltplatte, auf der eine Vielzahl von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten montiert ist, ein Gehäuse, das die Schaltplatte enthält und das eine Zwischenkonstruktion aus geformtem Kunststoff mit einem Rahmen aufweist, zumindest zwei elektrisch leitende Elemente, die im Laufe des Formungsvorgangs zum Teil in die Zwischenkonstruktion integriert werden und die mit der Schaltplatte verbunden sind, und zumindest zwei mit entsprechenden isolierenden Ummantelungen versehene flexible Leiter für den Anschluss an eine durch die Steuereinheit gesteuerte Vorrichtung, wobei ein Ende jedes Leiters permanent mit einem betreffenden der leitenden Elemente verbunden ist, wobei die Verbindung zwischen den Leitern und den leitenden Elementen von einem elektrisch isolierendes Material umschlossen flüssigkeitsdicht verschlossen ist.
Vorzugsweise ist in der Zwischenkonstruktion eine umfangsseitige Kammer gebildet, in die sich die Enden der Leiter hinein erstrecken und in der die Leiter permanent mit den leitenden Elementen verbunden sind, und das elektrische Isoliermaterial füllt die Kammer.
Vorzugsweise ist jedes der leitenden Elemente L-förmig und hat einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel, die im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind, wobei der erste Schenkel flüssigkeitsdicht in die Zwischenkonstruktion integriert ist und der zweite Schenkel sich in der Kammer erstreckt.
Vorzugsweise umfasst die Zwischenkonstruktion zwei umfangsseitige Ausbildungen, die einander gegenüberliegen und die durch einen zwischen ihnen liegenden Spalt voneinander getrennt sind, und die Leiter erstrecken sich durch die beiden umfangsseitigen Ausbildungen von außen nach innen in das Gehäuse, wobei die Leiter mit ihren elektrisch isolierenden Ummantelungen im Laufe des Formungsvorgangs der Zwischenkonstruktion flüssigkeitsdicht in die Ausbildungen integriert werden.
Vorzugsweise ist der Spalt mit einem elektrischen Isoliermaterial, das die elektrisch isolierenden Ummantelungen der Leiter in dem Spalt abdeckt und abdichtet, flüssigkeitsdicht verschlossen.
Vorzugsweise sind die Leiter durch Löten, Schweißen oder Hartlöten mit den leitenden Elementen verbunden.
Vorzugsweise ist das elektrisch isolierende Material ein synthetisches Harz, speziell Silikonharz oder Epoxidharz.
Vorzugsweise bilden die flexiblen Leiter ein mehradriges Verbindungskabel.
Vorzugsweise bilden die leitenden Elemente Ausgangsanschlüsse der Steuereinheit.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit eine Geschwindigkeitssteuereinheit für ein Elektrogebläse, speziell für ein Elektrogebläse eines Motorkühlsystems eines Fahrzeugs.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die Figuren der anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, tragen in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, die gleichen Bezugszeichen. Die Dimensionen von Komponenten und in den Figuren dargestellten Merkmalen sind allgemein im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
1 zeigt eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen elektronischen Steuereinheit in dem montierten Zustand von oben;
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von 1;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines umfangsseitigen Bereichs einer Einschluss- oder Haltekonstruktion oder eines Rahmens der Steuereinheit von 1, wobei der Bereich der Verbindung mit einem mehradrigen Verbindungskabel dargestellt ist;
4 ist eine teilperspektivische Darstellung der Verbindung zwischen den Enden des mehradrigen Verbindungskabels und den Ausgangsanschlüssen der Steuereinheit von 1; und
5 ist eine weitere teilperspektivische Darstellung der Einschluss- und Haltekonstruktion nach Fertigstellung der Versiegelung des Bereichs der Verbindung des mehradrigen Kabels mit den Ausgangsanschlüssen der Steuereinheit von 1.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Zeichnungen und insbesondere in den 1 und 2 bezeichnet Bezugsziffer 1 die Gesamtheit einer elektronischen Steuereinheit gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der dargestellten exemplarischen Ausführungsform ist die Steuereinheit 1 eine Einheit zur Regelung oder Steuerung der Drehzahl eines Elektrogebläses, insbesondere eines Elektrogebläses für Motorfahrzeuge und speziell eines Motorkühlsystems für Fahrzeuge. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Anwendung beschränkt.
Die Einheit 1 umfasst ein insgesamt mit Bezugsziffer 2 gekennzeichnetes Gehäuse. In der dargestellten Ausführungsform hat das Gehäuse im Wesentlichen eine obere Abdeckung 3 aus einem Kunststoff wie beispielsweise PBT (Polybutylenterphthalat), eine Zwischenkonstruktion 4 (2), die ebenfalls aus geformtem Kunststoff wie PBT hergestellt ist, eine Wärmesenke 5 (2) aus Metall wie beispielsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, die auch als untere Abdeckung dient.
Wie insbesondere in den 3 und 5 dargestellt ist, umfasst die Zwischenkonstruktion 4 einen Rahmen 6 und einen Stützbereich. Der Rahmen 6 ist im Wesentlichen rechteckförmig mit drei im Wesentlichen geradlinigen Seiten 6a, 6b und 6c und mit einer vierten Seite 6d, die einen nach außen vorspringenden Fortsatz 7 hat. Auf der der Seite 6d gegenüberliegenden Seite 6b hat der Rahmen 6 einen elektrischen Eingangsverbinder mit mehreren Anschlüssen, der in den 1 und 5 insgesamt mit Bezugsziffer 8 gekennzeichnet ist. Der Rahmen 6 hat zwei einander gegenüberliegende perimetrische Kanten 13 und 14 (2), die jeweils die Oberkante und die Unterkante bilden und in denen Vertiefungen oder Nuten 15 und 16 gebildet sind. In diese Vertiefungen oder Nuten 15 und 16 greifen entsprechende vorspringende Kanten der oberen Abdeckung 3 und der Wärmesenke 5 unter Zwischenlage eines in die Nuten gegossenen Dichtungsmaterials wie Kunstharz, insbesondere Silikonharz oder Epoxidharz.
Die elektronische Steuereinheit 1 umfasst eine Schaltplatte oder – karte 11 (2), auf der eine Vielzahl von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten montiert ist, insbesondere solche, die als SMDs bekannt sind. Insbesondere zeigt 2 Kondensatoren C1, C2, C3 und C4. Der Kondensator C4 ist in einer in dem vorstehend beschriebenen Fortsatz 7 gebildeten Nische 34 angeordnet. Die Schaltplatte 11 kann auch weitere Komponenten tragen, insbesondere aktive Komponenten wie MOSFETs oder ähnliche Transistoren und zugehörige Komponenten.
Betreffend die Details der Vorgehensweise für die Anordnung und die Verschaltung der von der Schaltplatte 11 getragenen Komponenten wird beispielsweise auf das vorgenannte US-Patent 7,085,138 verwiesen.
Es wird auf 3 Bezug genommen, in der ein Teil der Innenwand der Nut 15 angrenzend an den Fortsatz 7 zwei benachbarte Nischen 15a und 15b bildet, die in Kombination miteinander und dem gegenüberliegenden Bereich 15c der Außenwand der Nut eine im Wesentlichen B-förmige Kammer 17 bilden. In den Nischen 15a und 15b hat die Basiswand der Kammer 17 entsprechende Ausnehmungen 18 und 19, in die während der Formung des Rahmens 6 entsprechende elektrisch leitende Elemente 20 und 21 integriert werden.
Wie 4 zeigt, sind die elektrisch leitenden Elemente 20 und 21 in der dargestellten Ausführungsform L-förmig mit entsprechenden, im Wesentlichen vertikalen Schenkeln 20a und 21a und entsprechenden, im Wesentlichen horizontalen Schenkeln 20b und 21b. Die Schenkel 20a und 21a der Elemente 20 und 21 sind in den Rahmen 6 integriert, und ihre unteren Enden sind mit der Schaltplatte 11 verbunden. Die elektrisch leitenden Elemente 20 und 21 bilden insbesondere Ausgangsanschlüsse der elektronischen Steuereinheit 1.
Die Schenkel 20a und 21b der Elemente 20 und 21 sind beispielsweise durch Löten, Schweißen oder Hartlöten dauerhaft mit den Enden der entsprechenden Leiter 22 und 23 eines mehradrigen Kabels verbunden, das in den 3 bis 5 insgesamt mit Bezugsziffer 24 gekennzeichnet ist. Dieses mehradrige Kabel 24 dient zur Schaffung einer Verbindung zwischen der elektronischen Steuereinheit 1 und einer gesteuerten Vorrichtung, zum Beispiel eines Elektrogebläses (nicht gezeigt).
Jeder der Leiter 22 und 23 des Kabels 24 ist mit einer entsprechenden elektrisch isolierenden Ummantelung versehen. Diese Leiter 22 und 23 erstrecken sich durch zwei umfangsseitige Ausbildungen oder Wände des Rahmens 6, die durch die Pos. 25 und 26 in den 3 und 5 angegeben sind, von außen nach innen in das Gehäuse 2. Diese Ausbildungen liegen einander gegenüber und sind voneinander auf solche Weise beabstandet, dass zwischen ihnen ein Spalt 27 (3) gebildet wird. Die Leiter 22 und 23 des Kabels 24 mit ihren elektrisch isolierenden Ummantelungen werden während des Formens des Rahmens 6 in die Ausbildungen 25 und 26 integriert.
Wie insbesondere 3 zeigt, erstrecken sich die Enden der Leiter 22 und 23 innerhalb des Rahmens 6 in die Kammer 17 hinein und insbesondere in deren Ausnehmungen 18 und 19 und sind, wie vorstehend erwähnt, in diesen Ausnehmungen dauerhaft mit den Ausgangsanschlüssen 20 und 21 verbunden. Die Kammer 17 und die zugehörigen Ausnehmungen 18 und 19 werden dann mit einer Quantität eines elektrischen Isoliermaterials gefüllt und flüssigkeitsdicht abgedichtet, wobei das Isoliermaterial insbesondere das gleiche synthetische Harz ist, das in die Nut 15 der Oberkante 13 des Rahmens 6 gefüllt wird. Die Verbindungen zwischen den Ausgangsanschlüssen 20 und 21 und den Leitern 22 und 23 sind dadurch wirksam eingebettet und durch das elektrisch isolierende Material abgedichtet.
In zweckmäßiger Weise wird der zwischen den Ausbildungen 25 und 26 des Rahmens 6 gebildete Spalt 27 ebenfalls mit einer Quantität elektrisch isolierenden Dichtungsmaterials gefüllt und abgedichtet, wobei das Isoliermaterial insbesondere das gleiche Harz ist, das für die Nut 15 und die Kammer 17 verwendet wird. Die Bereiche der elektrisch isolierenden Ummantelungen der Leiter 22 und 23, die sich in den Spalt 27 hinein erstrecken, sind auf diese Weise wirksam abgedeckt und abgedichtet.
Die beschriebene Lösung ermöglicht die Schaffung einer dreifachen Barriere gegen das Eindringen von Wasser in Richtung auf die Verbindung zwischen dem Kabel 24 und den Ausgangsanschlüssen 20 und 21 der Steuereinheit 1, da eine erste Barriere durch die Verwendung von Kunstharz zur Versiegelung des Spalts 27 rund um die elektrisch isolierenden Ummantelungen der Leiter 22 und 23, eine zweite Barriere durch die Überspritzung des Kunststoffmaterials des Rahmens 6 auf den Ummantelungen der Leiter 22 und 23 in dem Bereich der Ausbildungen 25 und 26 und eine dritte Barriere durch die Verwendung von Kunstharz als Siegel in der Kammer 17 gebildet werden.
Wenngleich die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen möglich sind, weshalb der Schutzumfang der Erfindung durch die anliegenden Ansprüche definiert wird.
Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente vorhanden sind.
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

US 7085138 [0003, 0026]

Claims

Elektronische Steuereinheit (1), umfassend: eine Schaltplatte (11), auf der eine Vielzahl von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten (C1–C4 etc.) montiert ist, ein Gehäuse (2), das die Schaltplatte (11) enthält und das eine Zwischenkonstruktion (4) aus geformtem Kunststoffmaterial mit einem Rahmen (6) umfasst, und zumindest zwei elektrisch leitende Elemente (20, 21), die während des Formens teilweise in die Zwischenkonstruktion (4) integriert werden und mit der Schaltplatte (11) verbunden sind, gekennzeichnet durch zumindest zwei mit entsprechenden elektrisch isolierenden Ummantelungen versehene flexible Leiter (22, 23) für den Anschluss an eine durch die Steuereinheit (1) gesteuerte Vorrichtung, wobei ein Ende jedes Leiters (22, 23) dauerhaft mit einem jeweiligen der leitenden Elemente (20, 21) verbunden ist, wobei die Verbindung zwischen den Leitern (22, 23) und den leitenden Elementen (20, 21) durch elektrisches Isoliermaterial bedeckt und flüssigkeitsdicht abgedichtet ist.
Steuereinheit nach Anspruch 1, wobei in der Zwischenkonstruktion (4) eine umfangsseitige Kammer (17) gebildet ist, in die sich die Enden der Leiter (22, 23) hinein erstrecken und in der sie dauerhaft mit den leitenden Elementen (20, 21) verbunden sind, und wobei das elektrische Isoliermaterial die Kammer (17) füllt.
Steuereinheit nach Anspruch 2, wobei jedes der leitenden Elemente (20, 21) L-förmig mit einem ersten Schenkel (20a, 21a) und einem zweiten Schenkel (20b, 21b) ist, die im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind, wobei der erste Schenkel (20a, 21a) flüssigkeitsdicht in die Zwischenkonstruktion (4) integriert ist und der zweite Schenkel (20b, 21b) sich in der Kammer (17) erstreckt.
Steuereinheit nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Zwischenkonstruktion (4) zwei umfangsseitige Ausbildungen (25, 26) hat, die einander gegenüberliegen und die mit einem zwischen ihnen gebildeten Spalt voneinander beabstandet sind, und wobei sich die Leiter (22, 23) durch die beiden umfangsseitigen Ausbildungen (25, 26) von außen nach innen in das Gehäuse (2) erstrecken, wobei die Leiter (22, 23) mit ihren elektrisch isolierenden Ummantelungen während des Formens der Zwischenkonstruktion (4) flüssigkeitsdicht in die Ausbildungen integriert werden.
Steuereinheit nach Anspruch 4, wobei der Spalt (27) flüssigkeitsdicht mit einem elektrisch isolierenden Material gefüllt wird, das die elektrisch isolierenden Ummantelungen der Leiter (22, 23) in dem Spalt (27) bedeckt und abgedichtet.
Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leiter (22, 23) durch Löten, Schweißen oder Hartlöten mit den leitenden Elementen (20, 21) verbunden sind.
Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrisch isolierende Material ein synthetisches Harz ist, speziell Silikonharz oder Epoxidharz.
Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leiter (22, 23) aus einem mehradrigen Verbindungskabel (24) gebildet sind.
Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die leitenden Elemente (20, 21) die Ausgangsanschlüsse der Steuereinheit bilden.
Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit eine Geschwindigkeitssteuereinheit für ein Elektrogebläse ist, speziell für ein Elektrogebläse eines Motorkühlsystems eines Fahrzeugs.