-
Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtungsanordnung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Montieren einer derartigen Steuerungsvorrichtungsanordnung.
-
Eine typische Steuerungsvorrichtungskonfiguration oder -anordnung für ein Fahrzeug weist eine oder mehrere Leiterplatteneinheiten oder elektronische Steuereinheiten oder ECUs (ECU, englisch: electronic control unit) auf, die in einem Gestell oder Gehäuse montiert sein können. Das Gehäuse kann einem Regal ähneln, welches mehrere Abteile zum Einführen der ECUs aufweist. Ein derartiges Gehäuse weist typischerweise Seitenwände, die einander gegenüberliegen, eine Vorderseitenzugangsöffnung und eine Rückseite auf, die der Vorderseitenzugangsöffnung gegenüberliegt. Durch die Zugangsöffnung kann eine ECU in das Gehäuse entlang einer Montagerichtung eingeführt werden, bis eine Montageposition erreicht ist. In der Montageposition kann die ECU elektrisch oder elektronisch mit einer Verbindungsschnittstelle oder einem B2B-Konnektor des Gehäuses (B2B, englisch: board to board) verbunden werden, welche beziehungsweise welcher sich typischerweise an der Rückseite des Gehäuses befindet. Eine Verbindung kann durch Einstecken eines rückwärtigen Verbindungselements der ECU in den B2B-Konnektor hergestellt werden.
-
Wenn die ECU in das Gehäuse eingeführt wird und in die Montageposition verbracht wird, so dass die ECU zuverlässig mit dem B2B-Konnektor verbunden werden kann, sollte sichergestellt werden, dass die ECU problemlos und exakt entlang der Montagerichtung ohne Neigen oder Verkippen innerhalb des Gehäuses gleiten kann. Zu diesem Zweck kann das Abteil für die ECU genau an die spezifische ECU, insbesondere an die Außenabmessungen der ECU, angepasst werden. Dies erfordert jedoch eine extrem präzise Fertigung der ECU und des Gehäuses und verhindert die Verwendung des Gehäuses für andere ECU-Typen.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Führungsmechanismus zum genauen Führen einer ECU in eine gewünschte Montageposition innerhalb einer Steuerungsvorrichtungsanordnung bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden durch die abhängigen Ansprüche, die folgende Beschreibung und die Figuren beschrieben.
-
Die erfindungsgemäße Fahrzeugsteuerungsvorrichtungsanordnung weist ein Gehäuse und eine Leiterplatteneinheit auf, die innerhalb des Gehäuses in einer Montageposition montiert ist. Das Gehäuse weist eine Vorderseitenzugangsöffnung zum Einführen der Leiterplatteneinheit in das Gehäuse entlang einer Montagerichtung, Seitenwände, die einander in einer Querrichtung gegenüberliegen, wobei die Querrichtung zu der Montagerichtung unterschiedlich ist, sowie eine Rückseite auf, die der Vorderseitenzugangsöffnung gegenüberliegt. Das Gehäuse kann zwei, vier oder mehr derartige Seitenwände aufweisen, wobei zwei der jeweiligen Seitenwände einander gegenüberliegen. Die Querrichtung kann im Wesentlichen senkrecht zur Montagerichtung sein, wobei die üblichen Toleranzen von bis zu fünf Grad Abweichung immer noch als senkrecht betrachtet werden.
-
Das Gehäuse weist des Weiteren zumindest eine elektrische Verbindungsschnittstelle auf, welche an der Rückseite des Gehäuses angeordnet ist. Die Verbindungsschnittstelle kann ein B2B-Konnektor sein, der dazu eingerichtet ist, die Leiterplatteneinheit elektrisch oder elektronisch mit anderen Leiterplatteneinheiten des Fahrzeugs zu verbinden.
-
In der Montageposition sind die elektrische Verbindungsschnittstelle und ein rückwärtiges Verbindungselement der Leiterplatteneinheit gekoppelt. Mit anderen Worten ist die Montageposition erreicht, wenn die Verbindungsschnittstelle und das rückwärtige Verbindungselement elektrisch und mechanisch direkt gekoppelt sind. Die Leiterplatteneinheit kann eine gedruckte Leiterplatte und ein separates Leiterplattengehäuse aufweisen.
-
Erfindungsgemäß weist das Gehäuse des Weiteren ein Zentrierelement auf, welches sich an einer ersten der Seitenwände des Gehäuses befindet, wobei das Zentrierelement dazu eingerichtet ist, die Leiterplatteneinheit mit einer Zentrierkraft zu beaufschlagen, während die Leiterplatteneinheit in das Gehäuse eingeführt wird, wodurch das rückwärtige Verbindungselement der Leiterplatteneinheit auf die elektrische Verbindungsschnittstelle zentriert ist. Mit anderen Worten drückt oder drängt das erfindungsgemäße Zentrierelement die Leiterplatte hinsichtlich der Montagerichtung seitwärts, wodurch sein rückwärtiges Verbindungselement auf den B2B-Konnektor zentriert wird.
-
Aufgrund des Zentrierelements kann eine genaue Positionierung der Leiterplatteneinheit innerhalb des Gehäuses erreicht werden, während die Leiterplatteneinheit eingeführt wird, um schließlich mit dem B2B-Konnektor in Eingriff zu gelangen. Ein Neigen und/oder Verkippen der Leiterplatteneinheit innerhalb des Gehäuses kann somit auch in einem Gehäuse vermieden werden, welches nicht genau an die Außenabmessungen der ECU angepasst ist, sondern auch größere oder kleinere ECUs zulässt.
-
Das Zentrierelement kann rampenförmig sein, so dass es eine Rampe zum Einschieben der ECU bereitstellt. Vorzugsweise baut sich die Rampe innerhalb des Gehäuses entlang der Montagerichtung auf, so dass die ECU in die Montageposition gedrängt wird, wenn sie in das Gehäuse und gegen die Rampenfläche gedrückt wird.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse ein weiteres Zentrierelement auf, welches sich an einer zweiten der Seitenwände befindet, die der ersten der Seitenwände in der Querrichtung gegenüberliegt. So kann die ECU sogar noch genauer in die Montageposition geführt werden. Zum Beispiel können sich zwei gegenüberliegend angeordnete Rampenelemente innerhalb des Gehäuses entlang der gegenüberliegenden Seitenwände befinden, wodurch ein Trichter zum Zentrieren des rückwärtigen Verbindungselements der ECU oder Leiterplatteneinheit auf den B2B-Konnektor des Gehäuses bereitgestellt wird. Es können ein oder mehrere Zentrierelemente vorhanden sein, die sich an der ersten der Seitenwände und/oder an der zweiten der Seitenwände, die der ersten gegenüberliegt, befinden.
-
Vorzugsweise schließt die Querrichtung einen Winkel von 60 bis 90 Grad mit der Montagerichtung ein. Mit anderen Worten liegt der Winkel innerhalb des Intervalls [60 bis 90] Grad. Abhängig von den jeweiligen Spezifikationen des Montage- oder Installationsraums für die Steuerungsvorrichtungsanordnung innerhalb des Fahrzeugs, kann das Gehäuse eine rechteckige oder unregelmäßige Form haben, wobei die einander gegenüberliegenden Seitenwände (sub-)parallel zueinander sind oder einen Winkel einschließen, der unterschiedlich zu Null Grad ist.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Zentrierelement ein Federelement auf, welches aus der Seitenwand ragt, wobei das Federelement von der Leiterplatteneinheit gegen die Seitenwand gedrückt wird, während die Leiterplatteneinheit in das Gehäuse eingeführt wird und/oder während sich die Leiterplatteneinheit in der Montageposition befindet. Im Fall der zuvor beschriebenen Rampen kann die Feder bereitgestellt werden, indem ein elastisches Material zum Herstellen der Rampen, wie etwa Gummi, gewählt wird. Das Federelement erlaubt weitere Toleranz bei Formunterschieden zwischen der ECU und dem Gehäuse. Mit anderen Worten wird die Flexibilität der Verwendung für ein jeweiliges Gehäuse mit unterschiedlichen ECU-Typen durch die Verwendung des Federelements weiter gesteigert. Zwei oder mehr gegenüberliegende Federelemente können unterschiedliche elastische Rückstellkräfte bereitstellen, so dass die ECU eine größere Kraft von einem Federelement erfährt als von dem anderen. Auf diese Weise kann ein Gewichtsgradient entlang der ECU kompensiert werden. Mit anderen Worten kann sich an einer schwereren Seite der ECU eine Feder mit einer größeren Rückstellkraft befinden als an einer leichteren Seite. Zudem können die ECUs aufgrund der Federn in das Gehäuse eingeführt werden und in der Montageposition montiert werden, während das Gehäuse selbst geneigt ist, so dass die ECUs sich normalerweise aufgrund von Gravitationskräften zu einer Seite des Gehäuses hin verschieben würden.
-
Ein Federelement kann eine längliche Form mit einem ersten Ende und einem dem ersten Ende gegenüberliegend angeordneten zweiten Ende haben, wobei das erste Ende der Vorderseitenzugangsöffnung zugewandt ist und das zweite Ende der Rückseite des Gehäuses zugewandt ist, wobei das erste Ende an der Seitenwand fixiert oder befestigt ist und das zweite Ende aus der Seitenwand in das Gehäuse oder in einen Innenraum des Gehäuses ragt. Alternativ können beide Enden des Federelements an der Seitenwand fixiert sein, wobei das Federelement eine Wölbung bildet, die aus der Seitenwand in das Gehäuse ragt. In beiden Fällen kann das Federelement zumindest teilweise aus einem Metall, einer Metalllegierung oder einem Kunststoffmaterial gefertigt sein. Derartige Federelemente können als Nachrüstmaßnahme leicht in das Gehäuse eingeführt werden. Sie können an die Seitenwände geschraubt oder angeschraubt werden. Sie können auch an die Seitenwände geklebt werden oder durch Festklemmen an den Seitenwänden befestigt werden, so dass sie zerstörungsfrei von den Seitenwänden entfernt werden können.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Zentrierelemente ein elektrisch leitendes Material, wie etwa Kupfer auf. Derartige Zentrierelemente können auch zum elektrischen Kontaktieren einer jeweiligen ECU, zum Beispiel um eine redundante Energieversorgungsquelle für die ECU bereitzustellen, verwendet werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Leiterplatteneinheit Nuten entsprechend einer Form der Zentrierelemente auf, wobei die Nuten entlang von Seitenwänden der Leiterplatteneinheit verlaufen und mit den Zentrierelementen in Eingriff gelangen, während die Leiterplatteneinheit in das Gehäuse eingeführt wird. Die Nuten erleichtern die Einführung der Leiterplatteneinheit in die Montageposition sogar noch weiter. Die Zentrierelemente können die notwendige Zentrierung der Leiterplatteneinheit entlang eines Abschnitts der Nuten oder entlang ihrer gesamten Länge bereitstellen. Durch Eingreifen in die Nuten können die Zentrierelemente zusätzliche Unterstützung für die ECU über ihre Zentrierfunktion hinaus bieten.
-
Die Zentrierelemente können auch eine Sicherungsfunktionalität zum Sichern der ECU in der Montageposition bereitstellen. Dies kann durch Bereitstellen eines Sicherungspins entlang eines Zentrierelements erreicht werden, welcher dazu eingerichtet ist, mit einer Sicherungsaussparung, die sich an der Seitenwand der ECU befindet, in Eingriff zu gelangen, sobald die ECU ihre Montageposition erreicht hat. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Bestätigung für das Erreichen der richtigen Montageposition geliefert. Zusätzlich oder alternativ kann das Gehäuse ein separates Sicherungselement zum Sichern der Leiterplatteneinheit in der Montageposition aufweisen. Zum Beispiel kann die Leiterplatteneinheit mit Schrauben in der Montageposition befestigt werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform befindet sich eine Führungsschiene zum Führen der Leiterplatteneinheit in die Montageposition entlang der Seitenwand des Gehäuses, wobei das Zentrierelement als Teil der Führungsschiene ausgebildet ist. Dies kann die genaue und zuverlässige Einführung der Leiterplatteneinheit in die Montageposition weiter verbessern. Durch Kombinieren der Führungsschiene mit dem Zentrierelement kann verfügbarer Montageraum innerhalb des Gehäuses effizient genutzt werden. Es kann auch möglich sein, ein Gehäuse mit bestehenden Führungsschienen mit einem Zentrierelement, wie oben beschrieben, nachzurüsten.
-
Die Erfindung ist auch auf ein Verfahren zum Montieren einer Steuerungsvorrichtungsanordnung des zuvor beschriebenen Typs gerichtet, wobei die Anordnung ein Gehäuse und eine Leiterplatteneinheit mit einem rückwärtigen Verbindungselement aufweist, wobei die Leiterplatteneinheit in das Gehäuse entlang einer Montagerichtung durch eine Vorderseitenzugangsöffnung des Gehäuses eingeführt wird, bis eine Montageposition erreicht ist, wobei in der Montageposition der Leiterplatteneinheit innerhalb des Gehäuses das rückwärtige Verbindungselement und eine elektrische Verbindungsschnittstelle des Gehäuses gekoppelt sind. Das Gehäuse weist Seitenwände auf, die einander in einer Querrichtung gegenüberliegen, wobei die Querrichtung zu der Montagerichtung unterschiedlich ist.
-
Erfindungsgemäß weist das Gehäuse ein Zentrierelement auf, welches sich an einer ersten der Seitenwände des Gehäuses befindet, wobei das Zentrierelement die Leiterplatteneinheit mit einer Zentrierkraft beaufschlagt, während die Leiterplatte in das Gehäuse eingeführt wird, wodurch das rückwärtige Verbindungselement der Leiterplatteneinheit auf die elektrische Verbindungsschnittstelle zentriert wird.
-
Die Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen, die für die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtungsanordnung beschrieben sind, gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
-
Die oben in der Beschreibung erwähnten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die unten in der Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Somit sind auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart zu betrachten, die nicht explizit in den Figuren gezeigt und erklärt sind, sondern sich aus einzelnen Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen oder Ausführungsformen ergeben oder erzeugt werden. Somit sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten, welche nicht alle der Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Des Weiteren werden Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart angesehen, insbesondere durch die oben ausgeführten Ausführungen, welche über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. In den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Gehäuses und dreier ECUs, die in das Gehäuse eingeführt werden;
- 2 eine Ansicht zweier einander gegenüberliegender Seitenwände eines Gehäuses mit Zentrierelementen, die sich an den Seitenwänden befinden;
- 3 eine Querschnittsansicht eines Gehäuses mit Zentrierelementen an zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden;
- 4 ein Beispiel eines Zentrierelements und
- 5 eine schematische Ansicht eines Verfahrens zum Montieren einer Steuerungsvorrichtungsanordnung.
-
In den Figuren sind identische oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen markiert.
-
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Steuerungsvorrichtungsanordnung 10 für ein Fahrzeug. In der in 1 dargestellten Situation befinden sich drei Leiterplatteneinheiten 12 oder ECUs 12 außerhalb eines Gehäuses 14 der Steuerungsvorrichtungsanordnung 10. Das Gehäuse 14 weist eine Vorderseitenzugangsöffnung 16 zum Einführen der ECUs 12 in das Gehäuse 14 entlang einer Montagerichtung 18 auf. Die ECUs 12 können als ein Dreier-Stapel oder einzeln in das Gehäuse 14 bewegt werden.
-
Das Gehäuse 14 von 1 weist des Weiteren Seitenwände 20.1 und 20.2 auf, die einander in einer Querrichtung 22 gegenüberliegen, welche senkrecht zur Montagerichtung 18 verläuft. An den Seitenwänden 20.1, 20.2 befinden sich Führungsschienen 24 und Zentrierelemente 26. Wenn die ECUs 12 in das Gehäuse 14 eingeführt oder gedrückt werden, werden sie durch die Führungsschienen 24 unterstützt und durch die Zentrierelemente 26 derart zentriert, dass eine Montageposition für die ECUs 12 zuverlässig erreicht werden kann, unabhängig davon, ob die Innenabmessungen des Gehäuses 14 derart genau gefertigt sind, dass sie mit den Außenabmessungen der ECUs 12 und umgekehrt übereinstimmen oder nicht.
-
2 zeigt eine detailliertere Ansicht des Innenraums des Gehäuses 14. Seitenwände 20.1 und 20.2 sind dargestellt. Zentrierelemente 26 sind angedeutet, wobei der Sichtbarkeit halber, nur ein Zentrierelement 26 an jeder der Seitenwände 20.1, 20.2 mit einem Bezugszeichen markiert ist. Das Beispiel zeigt Zentrierelemente 26, die sich innerhalb eines Bereichs befinden, der näher an der Vorderseitenzugangsöffnung 16 liegt, als zu einer Rückseite 28 (siehe 3) des Gehäuses 14.
-
3 zeigt eine Querschnittsansicht des Gehäuses 14 mit einer Vorderseitenzugangsöffnung 16, Seitenwänden 20.1, 20.2, die Zentrierelemente 26 tragen, und einer Rückseite 28. An der Rückseite 28 befindet sich eine elektrische Verbindungsschnittstelle 30 oder ein B2B-Konnektor 30. Das Gehäuse 14 kann mehrere Konnektoren 30 aufweisen, wobei jeder Konnektor 30 dazu eingerichtet sein kann, elektrisch und mechanisch mit einem rückwärtigen Verbindungselement (nicht gezeigt) der jeweiligen ECU 12 gekoppelt zu werden.
-
Während die ECUs 12 oder Klingen in das Gehäuse 14 oder Gestell eingesteckt werden, dienen die Zentrierelemente 26 der Führung und Zentrierung der ECUs 12 oder Klingen. Dies hilft dabei, die jeweilige ECU 12 vorab in eine gewünschte Position des Gestells, zum Beispiel ins Zentrum des Gestells, zur späteren Ausrichtung mit dem B2B-Konnektor 30 an der Rückseite 28 zu positionieren. Die Zentrierelemente 26 verhindern auch eine diagonale Verdrehkraft, die einen Klingenstift in einer Gestellschiene verkanten könnte, wenn die Klinge in das Gehäuse 14 eingeführt wird. Mit anderen Worten helfen die Zentrierelemente 26 auch dabei, Neigen oder Verkippen einer Leiterplatteneinheit 12 zu verhindern, während die Leiterplatteneinheit 12 in das Gehäuse 14 eingesteckt und in die Montageposition verbracht wird.
-
4 ist eine Detailansicht eines beispielhaften Zentrierelements 26 in Form eines Federelements. Das Federelement hat eine längliche Form mit einem ersten Ende 32 und einem dem ersten Ende 32 gegenüberliegend angeordneten zweiten Ende 34. Das erste Ende 32 kann Befestigungsmittel 36 zum Befestigen des Federelements an einer der Seitenwände 20 des Gehäuses 14 aufweisen. Hier sind Befestigungsmittel 36 in Form von Schraublöchern bereitgestellt. Wenn das Federelement an dem Gehäuse 14 befestigt ist, wird das Federelement mit seinem zweiten Ende 34 aus der Seitenwand 20 in Richtung eines Innenraums des Gehäuses 14 ragen und dadurch eine Federkraft auf die montierte ECU 12 oder die ECU 12 während ihrer Montage ausüben. Sollte die ECU 12 eine entsprechende Nut (nicht gezeigt) aufweisen, so kann das Federelement in die Nut eingesteckt werden und somit das Führen und Zentrieren der ECU 12 weiter unterstützen.
-
5 zeigt eine schematische Ansicht eines Verfahrens zum Montieren einer Steuerungsvorrichtungsanordnung 10 für ein Fahrzeug, wobei die Anordnung 10 ein Gehäuse 14 und eine Leiterplatteneinheit 12 aufweist.
-
In einem Schritt S1 wird das Gehäuse 14 bereitgestellt, wobei das Gehäuse 14 eine elektrische Verbindungsschnittstelle 30 an einer Rückseite 28 des Gehäuses 14 aufweist. In einem Schritt S2 wird die Leiterplatteneinheit 12 bereitgestellt, wobei die Leiterplatteneinheit 12 ein rückwärtiges Verbindungselement (nicht gezeigt) aufweist. In einem Schritt S3 wird die Leiterplatteneinheit 12 in das Gehäuse 14 entlang einer Montagerichtung 18 durch eine Vorderseitenzugangsöffnung 16 des Gehäuses 14 eingeführt, bis eine Montageposition erreicht ist, wobei in der Montageposition der Leiterplatteneinheit 12 innerhalb des Gehäuses 14 das rückwärtige Verbindungselement und eine elektrische Verbindungsschnittstelle 30 des Gehäuses 14 gekoppelt sind.
-
Das Gehäuse 14 weist Seitenwände 20 auf, die einander in einer Querrichtung 22 gegenüberliegen, wobei die Querrichtung 22 zu der Montagerichtung 18 unterschiedlich, insbesondere senkrecht dazu ist.
-
Das Gehäuse 14 weist des Weiteren ein Zentrierelement 26 auf, welches sich an einer ersten der Seitenwände 20 des Gehäuses 14 befindet. In einem Schritt S4, welcher gleichzeitig oder zumindest teilweise überlappend mit Schritt S3 ausgeführt wird, beaufschlagt das Zentrierelement 26 die Leiterplatteneinheit 12 mit einer Zentrierkraft, während die Leiterplatteneinheit 12 in das Gehäuse 14 eingeführt wird, wodurch das rückwärtige Verbindungselement der Leiterplatteneinheit 12 auf die elektrische Verbindungsschnittstelle 30 des Gehäuses 14 zentriert wird.
-
Insgesamt stellt die vorliegende Erfindung eine Möglichkeit bereit, eine Leiterplatteneinheit zuverlässig und präzise innerhalb eines Gehäuses einer Steuerungsvorrichtungsanordnung für ein Fahrzeug zu zentrieren.