DE102007014645A1

DE102007014645A1 - Elektrische Baugruppe, insbesondere für eine Lenkhilfe eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102007014645A1
Application number: DE102007014645A
Authority: DE
Inventors: Juergen Ehret; Christof Lausser; Gerald Scharf
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-10-30

Abstract

Bei einer elektrischen Baugruppe (2) für eine elektrische Lenkhilfe (1) eines Kraftfahrzeuges ist ein Kühlkörper (14) für eine elektronische Steuereinheit (4) eines Elektromotors (3) scheibenförmig gestaltet und in ein rohrförmiges Gehäuse (6) des Elektromotors (3) eingesetzt. Der Kühlkörper (14) weist im Bereich von Leistungstransistoren (13) eine Verstärkung (20) auf. Von der elektronischen Steuereinheit (4) erzeugte Wärme wird auf kurzem Wege radial in das Gehäuse (6) eingeleitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Baugruppe, insbesondere für eine elektrische Lenkhilfe eines Kraftfahrzeuges, mit einem innerhalb eines rohrförmigen, aus einem Wärme leitenden Material gefertigten Gehäuses angeordneten Elektromotor, mit einer elektronischen Steuereinheit zur Ansteuerung des Elektromotors und mit einem mit dem Gehäuse des Elektromotors verbundenen Kühlkörper zur Ableitung von Wärme von Leistungsbauteilen, insbesondere von Leistungstransistoren, der Steuereinheit.
Solche Baugruppen für elektrische Lenkhilfen werden in heutigen Kraftfahrzeugen häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Bei den aus der Praxis bekannten Baugruppen sind die Leistungstransistoren auf einem ebenen Leichtmetallblech angeordnet und mittels Wärmeleitpaste Wärme leitend verbunden. Das Leichtmetallblech ist damit als Kühlkörper für die Leistungstransistoren ausgebildet und hat an seinem Rand mehrere Buchsen. Über die Buchsen wird das Leichtmetallblech mit dem Gehäuse des Elektromotors verschraubt. Damit kann Wärme von dem Leichtmetallblech zu dem Gehäuse abgeleitet werden.
Beim Betrieb heutiger Lenkhilfen entstehen an den Leistungstransistoren jedoch häufig elektrische Stromstärken von über 100 Ampere, welche eine hohe Wärmeentwicklung zur Folge haben. Eine derart hohe Wärmeableitung über ein ebenes Leichtmetallblech wie bei der bekannten Lenkhilfe erfordert jedoch sehr große Abmessungen. Meist steht bei heutigen Kraftfahrzeugen jedoch nur ein geringer Bauraum für die Bauteile derartiger Baugruppen zur Verfügung.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde eine elektrische Baugruppe der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie eine zuverlässige Ableitung der Wärme von den Bauteilen der Steuereinheit ermöglicht und einen besonders geringen Platzbedarf hat.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kühlkörper einen radialen Rand aufweist, dass der radiale Rand einen dem Innendurchmesser des rohrförmigen Gehäuses entsprechenden Durchmesser aufweist und dass der Kühlkörper in das Gehäuse des Elektromotors eingesetzt ist.
Durch diese Gestaltung wird die Wärme von den Bauteilen der Steuereinheit über den Kühlkörper in radialer Richtung in das Gehäuse des Elektromotors abgeleitet. Daher weist der Kühlkörper besonders kurze Wege zur Ableitung der von den Bauteilen der Steuereinheit erzeugten Wärme auf. Hierdurch kann der Kühlkörper besonders kompakt aufgebaut sein. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich die Baugruppe besonders einfach montieren lässt, da eine aufwändige Verschraubung des Kühlkörpers an dem Gehäuse vermieden werden kann. Vorzugsweise ist das rohrförmige Gehäuse der Lenkhilfe Wärme leitend mit einem Lenkgetriebe der Lenkhilfe verbunden oder einstückig mit diesem gefertigt. Der radiale Rand ist vorzugsweise umlaufend ausgebildet.
Zur Verbesserung der Wärmeableitung von dem Kühlkörper trägt es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn zwischen dem radialen Rand des Kühlkörpers und dem rohrförmigen Gehäuse Wärmeleitpaste angeordnet ist.
Die Montage des Kühlkörpers in dem rohrförmigen Gehäuse gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn der Kühlkörper in das rohrförmige Gehäuse eingepresst ist. Durch das Einpressen wird eine zuverlässige Wärmeableitung von dem Kühlkörper gewährleistet. Im einfachsten Fall kann daher auf den Einsatz von Wärmeleitpaste verzichtet werden. Dies führt zu einer besonders kostengünstigen Fertigung der Lenkhilfe.
Im Betrieb der Lenkhilfe entstehende Wärmespitzen mit einer für einen kurzen Zeitraum hohen Wärmeentwicklung der Leistungsbauteilen lassen sich von dem Kühlkörper einfach ableiten, wenn der Kühlkörper im Bereich der Leistungsbauteile eine Verstärkung mit einer im Vergleich zu daran angrenzenden Bereichen größeren Wandstärke aufweist.
Besonders kurze Wege bei der radialen Ableitung der Wärme von den Leistungsbauteilen lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach sicherstellen, wenn die Verstärkung zumindest an einer Seite unmittelbar an den radialen Rand des Kühlkörpers angrenzt.
Eine große Wärme abgebende Oberfläche des Kühlkörpers lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erzeugen, wenn der Kühlkörper von dem radialen Rand bis zu der Verstärkung geführte Stege hat. Die Stege vermögen an ihrer Oberfläche die Wärme an die Umgebungsluft abzugeben und gleichzeitig auch als die Wärme ableitende Brücken dienen, welche die Wärme vorzugsweise radial in den Radialen Rand und damit in das umgebende Gehäuse einleiten.
Der Kühlkörper lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach im Gussverfahren oder spanend fertigen, wenn der Kühlkörper scheibenförmig gestaltet ist und wenn ein umlaufender Bund des Kühlkörpers den radialen Rand bildet. Die von dem radialen Rand bis zu der Verstärkung geführten Stege lassen sich bei dieser Gestaltung einfach in den Kühlkörper einarbeiten.
Ein Wärmeaustausch der das rohrförmige Gehäuse durchströmenden Luft lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erzeugen, wenn der Kühlkörper mehrere Durchbrechungen aufweist.
Die erfindungsgemäße elektrische Baugruppe gestaltet sich konstruktiv besonders einfach, wenn die Leistungsbauteile auf der dem Elektromotor abgewandten Seite des Kühlkörpers und übrige elektronische Bauteile der elektronischen Steuereinheit auf der dem Elektromotor zugewandten Seite des Kühlkörpers angeordnet sind. Weiterhin wird hierdurch eine direkte Aufheizung der übrigen elektronischen Bauteile der Steuereinheit durch die Leistungsbauteilen vermieden.
Zur weiteren Verkürzung der Wege der Wärmeleitung trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die Leistungsbauteile als integraler Bestandteil einer ebenen Platine ausgebildet sind und wenn die ebene Platine über Wärmeleitpaste mit der Verstärkung des Kühlkörpers Wärme leitend verbunden ist. Diese Gestaltung trägt zudem zum kompakten Aufbau und zur Verringerung der Fertigungskosten der erfindungsgemäßen Baugruppe bei.
Die Montage der erfindungsgemäßen Baugruppe gestaltet sich besonders einfach, wenn der Kühlkörper an einem Anschlag im rohrförmigen Gehäuse anliegt.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 schematisch eine erfindungsgemäße elektrische Baugruppe im Teilschnitt mit angrenzenden Bauteilen einer Lenkhilfe,
2 eine Draufsicht auf einen Kühlkörper mit darauf angeordneten Leistungstransistoren der elektrischen Baugruppe aus 1,
3 eine Schnittdarstellung durch den Kühlkörper mit den Leistungstransistoren aus 2 entlang der Linie III-III,
4 eine Ansicht des Kühlkörpers von der den Leistungstransistoren abgewandten Seite.
1 zeigt einen Teilbereich einer elektrischen Lenkhilfe 1 für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Baugruppe 2. Die elektrische Baugruppe 2 hat einen schematisch dargestellten Elektromotor 3 und eine elektronische Steuereinheit 4. Die elektronische Steuereinheit 4 weist einen Anschlussstecker 5 zur Zuführung von elektrischen Signalen für die elektronische Steuereinheit 4 und eine Stromversorgung für den Elektromotor 3 auf. Die elektrische Baugruppe 2 hat ein rohrförmiges, den Elektromotor 3 umschließendes Gehäuse 6. Das Gehäuse 6 weist einen Flansch 7 für ein nicht dargestelltes Lenkgetriebe der Lenkhilfe 1 des Kraftfahrzeuges auf. An dem rohrförmigen Gehäuse 6 ist eine Abdeckung 8 der Steuereinheit 4 verschraubt. Zur Verschraubung mit dem Gehäuse 6 hat die Abdeckung 8 der Steuereinheit 4 einen Flansch 9. Die elektronische Steuereinheit 4 hat eine erste Platine 10 mit elektronischen Bauteilen 11 und eine zweite Platine 12 mit Leistungstransistoren 13. Die elektronischen Bauteile 11 und die Leistungstransistoren 13 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten eines Kühlkörpers 14 angeordnet, wobei die zweite Platine 12 mit den Leistungstransistoren 13 auf der dem Elektromotor 3 abgewandten Seite des Kühlkörpers 14 angeordnet ist. Der Kühlkörper 14 hat einen radialen Rand 15, mit einem dem Innendurchmesser des Gehäuses 6 entsprechenden Durchmesser und ist in das rohrförmige Gehäuse 6 eingesetzt. Der Kühlkörper 14 liegt dabei an einem Anschlag 16 im rohrförmigen Gehäuse 6 an und kann zusätzlich mittels Wärmeleitpaste mit dem rohrförmigen Gehäuse 6 verbunden sein. Auf die Wärmeleitpaste kann häufig verzichtet werden, wenn der Kühlkörper 14 in dem Gehäuse 6 eingepresst ist.
2 zeigt den Kühlkörper 14 von der Seite der Leistungstransistoren 13. Zur Verdeutlichung sind die zweite Platine 12 und die Leistungstransistoren 13 ebenfalls dargestellt. Die zweite Platine 12 ist nahe an dem radialen Rand 15 des Kühlkörpers 14 angeordnet. Weiterhin ist der die zweite Platine 12 halternde Bereich des Kühlkörpers 14 mittels mehrerer Stege 17 mit dem radialen Rand 15 verbunden. Die Stege 17 tragen zur radialen Wärmeableitung der von den Leistungstransistoren 13 erzeugten Wärme bei und erzeugen eine besonders große Oberfläche des Kühlkörpers 14. Weiterhin weist der Kühlkörper 14 mehrere Durchbrechungen 18 für eine Luftzirkulation auf. Die Leistungstransistoren 13 sind als integraler Bestandteil der ebenen Platine 12 ausgebildet.
3 zeigt den Kühlkörper 14 und die Platine 12 mit den Leistungstransistoren 13 aus 2 in einer Schnittdarstellung entlang der Linie III-III. Hierbei ist zu erkennen, dass die zweite Platine 12 eben gestaltet ist und auf einer mit einer im Vergleich zu daran angrenzenden Bereichen größeren Wandstärke ausgebildeten Verstärkung 20 des Kühlkörpers 14 angeordnet ist. Die zweite Platine 12 ist zudem über Wärmeleitpaste 21 mit der Verstärkung 20 des Kühlkörpers 14 Wärme leitend verbunden.
4 zeigt zur Verdeutlichung den Kühlkörper 14 aus 2 von der gegenüberliegenden Seite. Hierbei sind die Durchbrechungen 18, 19 zu erkennen.

1: Lenkhilfe
2: Baugruppe
3: Elektromotor
4: Steuereinheit
5: Anschlussstecker
6: Gehäuse
7: Flansch
8: Abdeckung
9: Flansch
10: Platine
11: Bauteil
12: Platine
13: Leistungstransistor
14: Kühlkörper
15: Rand
16: Anschlag
17: Steg
18, 19: Durchbrechung
20: Verstärkung
21: Wärmeleitpaste

Claims

Elektrische Baugruppe, insbesondere für eine elektrische Lenkhilfe eines Kraftfahrzeuges, mit einem innerhalb eines rohrförmigen, aus einem Wärme leitenden Material gefertigten Gehäuses angeordneten Elektromotor, mit einer elektronischen Steuereinheit zur Ansteuerung des Elektromotors und mit einem mit dem Gehäuse des Elektromotors verbundenen Kühlkörper zur Ableitung von Wärme von Leistungsbauteilen, insbesondere von Leistungstransistoren, der Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (14) einen radialen Rand (15) aufweist, dass der radiale Rand (15) einen dem Innendurchmesser des rohrförmigen Gehäuses (6) entsprechenden Durchmesser aufweist und dass der Kühlkörper (14) in das Gehäuse (6) des Elektromotors (3) eingesetzt ist.
Elektrische Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem radialen Rand (15) des Kühlkörpers (14) und dem rohrförmigen Gehäuse (6) Wärmeleitpaste (21) angeordnet ist.
Elektrische Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (14) in das rohrförmige Gehäuse (6) eingepresst ist.
Elektrische Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (14) im Bereich der Leistungsbauteile eine Verstärkung (20) mit einer im Vergleich zu daran angrenzenden Bereichen größeren Wandstärke aufweist.
Elektrische Baugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (20) zumindest an einer Seite unmittelbar an den radialen Rand (15) des Kühlkörpers (14) angrenzt.
Elektrische Baugruppe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (14) von dem radialen Rand (15) bis zu der Verstärkung (20) geführte Stege (17) hat.
Elektrische Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (14) scheibenförmig gestaltet ist und dass ein umlaufender Bund des Kühlkörpers (14) den radialen Rand (15) bildet.
Elektrische Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (14) mehrere Durchbrechungen (18, 19) aufweist.
Elektrische Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsbauteile auf der dem Elektromotor (3) abgewandten Seite des Kühlkörpers (14) und übrige elektronische Bauteile (11) der elektronischen Steuereinheit (4) auf der dem Elektromotor (3) zugewandten Seite des Kühlkörpers (14) angeordnet sind.
Elektrische Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsbauteile als integraler Bestandteil einer ebenen Platine (12) ausgebildet sind und dass die ebene Platine (12) über Wärmeleitpaste (21) mit der Verstärkung (20) des Kühlkörpers (14) Wärme leitend verbunden ist.
Elektrische Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (14) an einem Anschlag (16) im rohrförmigen Gehäuse (6) anliegt.