DE4229727A1

DE4229727A1 - Elektrisches Gerät, insbesondere Schalt- oder Steuergerät für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4229727A1
Application number: DE19924229727
Authority: DE
Inventors: Reinhard Fassel; Georg Haubner; Hartmut Zoebl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-09-05
Filing date: 1992-09-05
Publication date: 1994-03-10

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Gerät, insbesondere einem Schalt- oder Steuergerät für Kraftfahrzeuge, nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Derartige elektrische Geräte sind in einer großen Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Insbesondere bei einem Einsatz in der Kraftfahrzeugelektrik sind diese unter schiedlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt, wie z. B. Feuchtigkeit, eindringendem Salz, Vibrationen u.v.m., gegen die sie beständig sein sollen. Gleichzeitig muß der Raumbedarf solcher Geräte möglichst gering sein, da oftmals nur ein beschränkter Einbauraum zur Ver fügung steht. Dabei wird zusätzlich ein möglichst einfacher und kostengünstiger Aufbau angestrebt. Dennoch muß das elektrische Gerät eine teilweise sehr umfangreiche und komplexe elektronische Schaltung aufnehmen, die vor allem auch hinsichtlich der mechani schen Belastungen (Rüttelfestigkeit) den Anforderungen genügt, die durch den Einsatz in einem Kraftfahrzeug (z. B. bei Einbau im Motor raum) auftreten.

Vorteile der Erfindung

Das elektrische Gerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Haupt anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein besonders raum sparender Aufbau gegeben ist, da die Leiterplatte, die eine elektro nische Schaltung trägt, zumindest über den größten Teil ihrer Länge flexibel ausgebildet und in aufgerollter Form in einem Gehäuse ange ordnet ist. Die dadurch entstehende Wölbung der Leiterplatte ver leiht dieser - trotz der flexiblen Ausführung - eine relativ hohe Stabilität. Das erfindungsgemäße elektrische Gerät zeichnet sich durch einen einfachen, kompakten Aufbau aus, kann aber dennoch komplexe, aufwendige Schaltungen aufweisen, die beispielsweise auf einer Leiterplatte untergebracht sind, die eine sehr große Grund fläche aufweist. Die Abmessungen der Leiterplatte, insbesondere die Längserstreckung, können ein Vielfaches der Länge des Gehäuses betragen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in Fig. 1 einen Querschnitt durch ein elektrisches Gerät in verein fachter Darstellung und in Fig. 2 ein Detail des elektrischen Gerätes nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte elektrische Gerät weist im wesentlichen ein Gehäuse 10, eine Leiterplatte 11, die eine elektro nische Schaltung trägt, und eine Steckerleiste 12 auf. Das Gehäuse 10 besteht aus einem Gehäusegrundkörper 14, einer nicht dargestellten Seitenwand und einer Stirnwand 16. Der Gehäusegrundkörper 14 setzt sich zusammen aus einem Bodenteil 17, einer Seitenwand 18 sowie einer Rückwand 19 und einem Deckel 20, und ist als einheitliches, zusammenhängendes Bauteil aus Kunststoff gefertigt. Der Übergang 21 zwischen Rückwand 19 und Deckel 20 ist abgerundet, der Radius entspricht etwa dem halben Abstand zwischen Deckel 20 und Bodenteil 17. Im Bereich der Rückwand 19 ist das Bodenteil 17 verlängert, so daß ein Befestigungsabschnitt 22 ausgebildet ist, der eine Bohrung 23 aufweist, die zur Befestigung des Gehäuses am Einbauort dient. Die als Einzelteil ebenfalls aus Kunststoff gefertigte - nicht dar gestellte - Seitenwand ist mit dem Gehäusegrundkörper 14 so verbun den, z. B. geklebt oder ultraschallgeschweißt, daß sie dessen Seitenwand 18 etwa parallel gegenüberliegt.

Die offene Seite des Gehäuses 10 ist durch die Stirnwand 16 ver schlossen. Diese weist eine Öffnung 25 auf, in die die Steckerleiste 12 eingesetzt ist. Die Stirnwand 16 ist auf der Innenseite mit Rast zungen 26 versehen, die mit entsprechend ausgebildeten Rastnasen 27 im Gehäusegrundkörper 14 zusammenwirken. Durch die Rastnasen 27 und Rastzungen 26 werden der Gehäusegrundkörper 14 und die Seitenwand fest, aber lösbar, mit der Stirnwand 16 verbunden. Zur Befestigung des Gehäuses am Einbauort weist die Stirnwand 16 im Bereich des Bodenteils 17 einen etwa parallel zu diesem verlaufenden, nach außen weisenden Befestigungsabschnitt 28 auf.

Im Gehäuseinneren ist die Leiterplatte 11 angeordnet, die eine elektronische Schaltung trägt, von der nur ein diskretes Bauelement 29 dargestellt ist. Die Leiterplatte 11 setzt sich zusammen aus einer starren Anschlußleiterplatte 30 und einer flexiblen Leiter folie 31. Die flexible Leiterfolie 31 ist etwa spiralförmig aufge rollt. Ein Abschnitt 32 der Leiterfolie 31 reicht bis an die Anschlußleiterplatte 30 und ist an deren Oberseite befestigt, z. B. verklebt. Die Anschlußleiterplatte 30 ist mit der - an sich bekannten - Steckerleiste 12 verbunden, die eine Vielzahl von Steckern 36 trägt, die nebeneinander und in zwei Reihen unter einander angeordnet sind. Zur elektrisch leitenden Verbindung mit der Anschlußleiterplatte 30 durchdringen die Kontaktstifte 33 der Stecker 36 die Anschlußleiterplatte 30 und sind mit dieser verlötet. Zur Isolierung der spiralförmig aufgerollten flexiblen Leiterfolie 31 ist diese von einer isolierenden Hülle 35 umgeben. Diese isolie rende Hülle 35 ist etwa schlauchförmig ausgebildet und einseitig verschlossen. Sie wird von der freien Seite der flexiblen Leiter folie 31 aus über diese gezogen, so daß sowohl Ober- als auch Unterseite der Leiterfolie 31 abgedeckt sind. Das offene Ende der isolierenden Hülle 35 nimmt auch die Anschlußleiterplatte 30 auf, und ist im Randbereich der Steckerleiste 12 mit dieser verbunden, zum Beispiel verklebt, verschweißt oder geklemmt. Die gesamte Leiterplatte 11 bzw. die Anschlußleiterplatte 30 und die flexible Leiterfolie 31 sind über ihre gesamte Länge auf ihrer Ober- und Unterseite von der isolierenden Hülle 35 abgedeckt, so daß auch im zusammengerollten Zustand der flexiblen Leiterfolie 31 keine Kurz schlüsse auftreten können. Anstelle der schlauchförmigen Ausbildung der isolierenden Hülle 35 kann diese auch aus einem streifenförmigen Oberteil 35a und einem ebenfalls streifenförmigen Unterteil 35b bestehen. Bei der Montage wird dann die gestreckte flexible Leiter folie 31 auf das Unterteil 35b aufgelegt und mit dem Oberteil 35a abgedeckt. Oberteil 35a und Unterteil 35b der isolierenden Hülle 35 überragen dabei die Leiterfolie 31 und sind in ihren Randbereichen miteinander verschweißt. Im Bereich der Steckerleiste 12 wird die isolierende Hülle 35 entsprechend aufgeweitet und auch mit der Steckerleiste 12 dicht verbunden.

Die isolierende Hülle 35 kann eine schlauchförmige oder streifen förmige elektrisch isolierende (Kunststoff-)Folie sein, die glatt ausgebildet ist, oder mit Abstandselementen, zum Beispiel Luft noppen, versehen sein. Mit diesen Abstandselementen wird ein direktes Aneinanderliegen zweier benachbarter Spirallagen der auf gerollten flexiblen Leiterfolie 31 verhindert, so daß eine wirksame Wärmeabfuhr möglich ist. Zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) der Schaltung kann die isolierende Hülle 35 darüber hinaus an ihrer Außenseite metallisiert werden, wodurch entsprechende Schutzmaßnahmen am Gehäuse reduziert werden können oder ganz entfallen.

Die flexible Leiterfolie 31 wird in der Herstellung so behandelt, daß sie einseitig, an ihrer Ober- bzw. Unterseite vorgespannt ist, so daß sie sich im entlasteten Zustand selbständig aufrollt. Diese einseitige Vorspannung der flexiblen Leiterfolie kann zum Beispiel durch eine gezielte Wärme- oder Kältebehandlung der Ober- bzw. Unterseite während der Herstellung erfolgen. Es ist auch möglich, die flexible Leiterfolie 31 aus mindestens zwei aufeinanderliegen den, fest miteinander verbundenen Schichten auszubilden, wobei dann beispielsweise eine der beiden Schichten durch Recken vor dem Ver binden vorgespannt wird. Erfolgt dieses Recken einer der Schichten im elastischen Bereich des Werkstoffes, zieht sich diese Schicht nach dem Verbinden zusammen, so daß die flexible Leiterfolie 31 sich krümmt bzw. aufrollt.

Die flexible Leiterfolie 31 kann auch aus einer Trägerfolie beste hen, auf die eine feste, dünne Schicht aufgebracht ist, die die Leiterbahnen der Schaltung enthält. Diese feste, dünne Schicht weist in Querrichtung verlaufende, in geringem Abstand zueinander ver laufende definierte linienförmige Knick- bzw. Bruchstellen auf, so daß die flexible Leiterfolie 31 aufrollbar ist.

Zur Montage des elektrischen Gerätes wird die Stirnwand 16 mit der daran befestigten Leiterplatte 11 an die offene Seite des Gehäuses 10 angesetzt, so daß sich Rastnasen 26 und Rastzungen 27 gegenüber liegen. Die über die Steckerleiste 12 mit der Stirnwand 16 verbun dene aufgerollte Leiterplatte 11 ist dabei in das Innere des Gehäuses 10 eingebracht. Durch Eindrücken der Stirnwand 16 bzw. der Rastzungen 26 verriegelt diese mit den Rastnasen 27, so daß das Gehäuse 10 verschlossen ist. Diese Rastverbindungen ermöglichen gleichzeitig ein leichtes Öffnen des Gehäuses, so daß die Leiter platte 11 zur Wartung oder zum nachträglichen Abgleichen wieder aus dem Gehäuse 10 gezogen werden kann. Zur Abdichtung des Gehäuses 10 kann eine umlaufende Nut angebracht werden, in die ein entsprechen der Dichtring eingelegt wird. Es ist auch möglich, die Stirnwand 16 mit dem Gehäusegrundkörper 14 dicht zu verkleben, dadurch wird ein nachträgliches Öffnen des Gehäuses 10 jedoch erschwert.

Im Gegensatz zur zuvor beschriebenen Montage des elektrischen Steuergerätes kann die Stirnwand 16 auch ohne Steckerleiste 12 und Leiterplatte 11 an das Gehäuse 10 bzw. den Gehäusegrundkörper 14 angebracht werden. Da die aufgerollte Leiterplatte 11 in ihrem Durchmesser wesentlich größer ist als die Öffnungshöhe der Öffnung 25 wird die flexible Leiterfolie 31 auseinandergezogen und mit ihrem freien Ende durch die Öffnung 25 in das Innere des Gehäuses 10 ein geführt. Durch die einseitige Vorspannung der flexiblen Leiterfolie 31 wickelt sich diese nach dem Einführen im Inneren des Gehäuses 10 spiralförmig auf. Bei vollständig aufgerollter flexibler Leiterfolie 31 können die Anschlußleiterplatte 30 und die Steckerleiste 12 an die Öffnung 25 angesetzt und mit dieser dicht verbunden werden.

Die Leiterplatte 11 kann abweichend von der zuvor beschriebenen auch vollständig aus einer flexiblen Leiterfolie 31 bestehen. Das äußere freie Ende der im Endzustand spiralförmig aufgewickelten flexiblen Leiterfolie 31 wird dann direkt mit der Steckerleiste 12 bzw. den Kontaktstiften 33 verbunden. Das Ende der flexiblen Leiterfolie 31 wird dann vorteilhafterweise flächig auf die Rückseite der Stecker leiste 12 aufgelegt und beispielsweise mit dieser verklebt. Die Kontaktstifte 33 sind dabei dann nicht rechtwinklig abgebogen, sondern nur als kurze, die Steckerleiste 12 durchdringende Stifte ausgebildet.

Vorzugsweise sind die diskreten Bauelemente 29 in Reihen angeordnet, die etwa parallel zur Stirnwand 16 (von Seitenwand zu Seitenwand) verlaufen. Darüber hinaus sind sie zweckmäßigerweise so ausge richtet, daß ihre Längserstreckung ebenfalls in dieser Richtung verläuft. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Bestückung bzw. das Layout der Leiterplatte 11 so auszuführen, daß breite diskrete Bauelemente 29 relativ nah am Abschnitt 32 der Leiterplatte 11 angeordnet sind, d. h. in Bereichen der Leiterplatte 11 mit geringer Krümmung.

Durch das Aufrollen der Leiterplatte 11 bzw. durch die dadurch bedingte Wölbung wird die Rüttelfestigkeit sehr hoch, d. h. die mechanische Belastbarkeit ist sehr viel größer als bei flach ange ordneten oder gefalteten flexiblen Leiterplatten, so daß eine kompakte, mechanisch belastbare Leiteranordnung möglich ist, ohne daß der flexible Teil 31 der Leiterplatte 11 gestützt, geführt oder aufgelegt werden muß. Durch die isolierende Hülle 35 ist die Gefahr eines Kurzschlusses durch ungewollten Kontakt benachbarter Leiter plattenabschnitte sehr gering bzw. ausgeschlossen. Bei der Nutzung von Abstandselementen ist darüber hinaus eine gute Wärmeabfuhr gewährleitet.

Die Leiterplatte 11 mit Steckerleiste 12 kann auch in ein anderes Gerät eingesetzt werden, da durch die isolierende Hülle 35 eine abgeschlossene Baugruppe ausgebildet ist. Vorteilhaft ist dabei, wenn dieses aufnehmende Gerät ein mit Flüssigkeit gefülltes Gehäuse hat.

Um das Gehäuse 10 abschirmend auszubilden, d. h., die elektromagne tische Verträglichkeit (EMV) der Schaltung zu verbessern, können dessen aus Kunststoff bestehenden Teile an der Innenseite oder der Außenseite mit einem metallischen bzw. einem elektrisch und/oder magnetisch gut leitenden Überzug beschichtet sein. Das Gehäuse 10 und dessen Stirnwand 16 können bei besonders hoher Anforderung an die elektromagnetische Verträglichkeit auch aus Alu-Spritzguß oder einem anderen elektrisch und/oder magnetisch leitenden Werkstoff (z. B. einem geeigneten Metall) bestehen. Zusätzlich kann auch die Steckerleiste 12 aus einem elektrisch und/oder magnetisch leitenden Werkstoff (z. B. einem geeigneten Metall) bestehen, wobei die Stecker 36 isoliert durchgeführt werden. Es ist auch möglich, die Stecker leiste 12 mit einer leitenden Schicht (Metallisierung) zu versehen, wobei um die Stecker 36 ein (isolierender) Bereich ausgespart bleibt. Weiterhin kann das Gehäuse 10 zur Dämpfung und/oder Isolierung mit einer dazu geeigneten Flüssigkeit gefüllt sein.

Claims

1. Elektrisches Gerät, insbesondere Schalt- oder Steuergerät für Kraftfahrzeuge, mit einer mindestens über einen Teil ihrer Länge flexiblen Leiterplatte (11, 30, 31) mit elektrischen/elektronischen Bauelementen (29), die durch eine Schaltung verbunden sind, und der ein vielpoliges Steckkontaktelement (12) zugeordnet ist, das ein die Leiterplatte aufnehmendes Gehäuse (10) durchsetzt, dadurch gekenn zeichnet, daß der flexible Teil (31) der Leiterplatte (11) über den überwiegenden Teil seiner Länge so vorgespannt ist, daß er sich etwa spiralförmig aufrollt und daß die Leiterplatte (11) zumindest über den aufgerollten Teil ihrer Länge in einer isolierenden Hülle (35) untergebracht ist.

2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Teil (31) der Leiterplatte (11) durch einseitige Wärme- oder Kältebehandlung einer seiner Flachseiten während der Herstellung vorgespannt ist.

3. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Teil (31) der Leiterplatte (11) mehrschichtig aufgebaut ist, wobei mindestens eine der Schichten vor dem Zusammenfügen der Einzelschichten zum Erzeugen der Vorspannung gereckt wird.

4. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Teil (31) der Leiterplatte (11) mehrschichtig aufgebaut ist, wobei die die Leiterbahnen aufnehmende Schicht linienförmige Knickstellen aufweist.

5. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Hülle (35) etwa schlauchförmig ausgebildet ist.

6. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Hülle (35) aus einem streifen förmigen Oberteil (35a) und einem streifenförmigen Unterteil (35b) zusammengesetzt ist.

7. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Hülle (35) mit dem Steckkontakt element (12) verbunden ist.

8. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem flexiblen Teil (31) der Leiter platte (11) und dem Steckkontaktelement (12) eine starre Anschluß leiterplatte (30) ausgebildet ist.

9. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (30) der Leiterplatte (11) mit einem das Steckkontaktelement (12) aufnehmenden Teil (16) des Gehäuses (10) flächig verbunden ist.

10. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich stark erwärmende Bauelemente (29) auf dem jenigen Abschnitt (30) der Leiterplatte (11) angeordnet sind, der mit dem das Steckkontaktelement (12) aufnehmenden Teil (16) des Gehäuses verbunden ist.

11. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der das Steckkontaktelement (12) aufnehmende Teil des Gehäuses (10) als Stirnwand (16) ausgebildet ist.

12. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Hülle (35) an ihrer Außenseite mit einer elektrisch und/oder magnetisch leitenden Schicht versehen ist.

13. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) Bauelement eines das elektri sche Gerät aufnehmenden weiteren Gerätes ist.