DE102012203634B4 - Steuergerät zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Steuergerät (1), eingerichtet zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, mit einer in einem Gehäuse (8, 8', 9, 9') enthaltenen Leistungselektronik (20'), die wenigstens ein elektrisches Leistungsbauelement (20) aufweist, wobei das Gehäuse (8, 8', 9, 9') von einem Bodenteil (9) und einem Abdeckteil (8') gebildet ist, welche dicht miteinander verbunden sind, und wobei das Bodenteil (9) ein Kühlkörper (9') ist, welcher mit dem Leistungsbauelement (20) in thermischer Verbindung steht und mit dem Abdeckteil (8') durch eine Schnappverbindung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (9') ein Blechteil ist und die Schnappverbindung aus dem Blechteil herausgebogene Laschen (10) aufweist, die in jeweils zwei vom Abdeckteil (8') vorstehende Führungsschienen (11) eingeführt sind.
Description
- Die Erfindung geht aus von einem Steuergerät, eingerichtet zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, mit einer in einem Gehäuse enthaltenen Leistungselektronik, die wenigstens ein elektrisches Leistungsbauelement aufweist, wobei das Gehäuse von einem Bodenteil und einem Abdeckteil gebildet ist, welche dicht miteinander verbunden sind und wobei das Gehäuse-Bodenteil ein Kühlkörper ist, welcher mit dem Leistungsbauelement in thermischer Verbindung steht und mit dem Abdeckteil durch eine Schnappverbindung verbunden ist.
- Steuergeräte werden in Kraftfahrzeugen in allen erdenklichen Bereichen eingesetzt, beispielsweise zur elektronischen Motorsteuerung oder zur Steuerung von Fensterhebern und Kippdächern sowie von Schiebetüren. Aufgrund der vielfältigen Einsatzbereiche – auch in für elektronische Schaltungen widrigen Umgebungen – ist eine Abschirmung der elektronischen Schaltung durch ein gegen Schmutz und Feuchtigkeit dichtes Gehäuse oft notwendig. Gleichzeitig erfordern die Schaltungskomponenten einer Leistungselektronik meist zusätzliche Kühlmaßnahmen, wie beispielsweise einen Kühlkörper.
- Wie aus der
EP 1 281 304 B1 bekannt ist, kann bei derartigen Steuergeräten beispielsweise zwischen einer elektronischen Komponente und einem Bauteil des Gehäuses ein Wärmeableitbauteil vorgesehen sein, wobei das betreffende Bauteil aus Metall gefertigt sein kann. - Es sind außerdem bereits verschiedene Bauarten für Steuergeräte bekannt, beispielsweise mit einem zweiteiligen Gehäuse, wobei ein als Flachrahmen ausgebildeter Kühlkörper-Rahmen zusammen mit einem zu einer Leiterplatte parallel verlaufendem Bodenteil und darüber ein Abdeckteil vorgesehen ist, vgl.
DE 39 33 084 A1 . Zwischen dem Kühlrahmen und jedem der beiden Gehäuseteile ist eine Dichtung vorgesehen, und die beiden Gehäuseteile und der Kühlrahmen sind mithilfe von Befestigungselementen verspannt; dabei werden z. B. Hohlnieten verwendet, die von den Befestigungselementen (Schrauben) durchsetzt werden. Von Nachteil ist hier u. a., dass die Bohrungen und die Befestigungselemente zu einem hohen Fertigungs- und Materialaufwand führen und im Vergleich zur Grundfläche der Leiterplatte viel Platz benötigt wird. - Bei einer anderen bekannten Bauart (s.
DE 10 2010 030 891 A1 ) sind die beiden Gehäuseteile oberhalb und unterhalb der Leiterplatte so angeordnet, dass sie an der Leiterplatte anliegen, wobei die jeweiligen Kontaktstellen mit einer Dichtung versehen sind und die beiden Gehäuseteile z. B. durch Bohrungen in der Leiterplatte miteinander verbunden sind. Dabei werden nachteiliger Weise zwei Dichtungen – jeweils eine auf jeder Seite – benötigt, und außerdem wird Platz auf der Leiterplatte für die notwendigen Bohrungen und Dichtungen benötigt. - Bei dem in
US 2004/0 014 337 A1 DE 10 2006 034 923 A1 ein Steuergerät, bei dem eine obere Schale und ein Bodenelement mit Schnappverschlüssen dichtend miteinander verbunden sind. Weitere Steuergeräte mit Schnapp- bzw. Rastverbindungen sind ausDE 20 2008 013 766 U1 ,DE 195 33 298 A1 ,DE 197 55 765 C5 ,DE 198 03 359 A1 ,DE 101 61 104 C1 ,DE 43 33 387 A1 undDE 10 2007 038 538 A1 bekannt. - Es wäre wünschenswert, eine Bauart für ein Steuergerät zur Verfügung zu haben, welches einfach und preiswert in Aufbau und Fertigung bzw. Montage ist und dabei doch allen Anforderungen hinsichtlich Dichtheit und Kühlung gerecht wird.
- Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, ein Steuergerät mit geringem Fertigungs- und Materialaufwand, insbesondere mit nur einer Dichtung, und mit einer kompakten Bauweise zur Verfügung zu stellen, wobei die Grundfläche des Steuergeräts nur geringfügig über die von der elektronischen Schaltung vorgegebenen Mindestgrundfläche der Leiterplatte hinausgeht.
- Das erfindungsgemäße Steuergerät der eingangs angeführten Art und gemäß Oberbegriff des Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper ein Blechteil ist und die Schnappverbindung aus dem Blechteil herausgebogene Laschen aufweist, die in jeweils zwei vom Abdeckteil vorstehende Führungsschienen eingeführt sind.
- Beim vorliegenden Steuergerät wird durch den multifunktionalen Kühlkörper, der sowohl der Kühlung der Leistungselektronik bzw. des Leistungsbauelements, als auch als Gehäuseboden dient, der Fertigungs- und Materialaufwand erheblich reduziert. Darüber hinaus ermöglicht die Schnappverbindung zwischen Kühlkörper und Abdeckteil, die insbesondere weder Bohrungen an der Leiterplatte noch zusätzliche Befestigungselemente erfordert, eine kompakte Bauweise des Steuergeräts sowie auch ein einfaches Zusammenstecken, aber auch Öffnen, etwa zu Überprüfungszwecken. In einer besonders platzsparenden Variante kann die Schnappverbindung zwischen Kühlkörper und Abdeckteil im Bereich wenigstens einer Gehäuseseitenwand, vorzugsweise im Bereich von zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden, vorgesehen sein. Dadurch wird Anzahl und Umfang der für eine Schnappverbindung am Kühlkörper und am Abdeckteil erforderlichen Formteile, wie Laschen, Haken, Nasen oder Buchsen, gering gehalten, nichtsdestoweniger eine sichere Verbindung der Gehäuseteile unter Verspannen ermöglicht. Weiters ist es für die Kühlfunktion des Kühlkörpers vorteilhaft, dass dieser als Blechteil ausgebildet ist. Insbesondere kann ein entsprechendes Blechteil einfach als Tiefziehteil ausgebildet sein.
- In einer bevorzugten Variante besteht der Kühlkörper aus Aluminium; ein solcher Kühlkörper zeichnet sich durch gute Kühleigenschaften bzw. eine gute Wärmeleitfähigkeit sowie durch ein geringes Gewicht besonders aus.
- Es ist außerdem günstig, wenn das Abdeckteil aus Kunststoff besteht, um den Fertigungsaufwand weiter zu reduzieren und überdies das Zusammenschnappen der Gehäuseteile, also von Abdeckteil (nachstehend auch kurz Deckel genannt) und Kühlkörper (nachstehend auch kurz Kühlboden genannt) zu begünstigen.
- In einer bevorzugten Variante kann direkt am Abdeckteil eine Steckerbuchse angeformt sein, was den Vorteil hat, dass die Notwendigkeit einer zusätzlichen Dichtung zwischen Abdeckteil und Steckerbuchse entfällt.
- Des Weiteren erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Dichtung zwischen Kühlboden und Deckel durch eine Dichtpaste gebildet ist, da diese auf einfache Weise an den wesentlichen Stellen, auch in Form von unregelmäßigen Linien, angebracht werden kann. Anstelle oder zusätzlich zur Dichtpaste kann auch eine – beispielsweise mitgespritzte – feste oder flexible („superflexible”) Dichtung zwischen Kühlboden und Deckel, z. B. am Kühlboden, angeordnet sein.
- Um die Kühlung des Leistungsbauelements zu verbessern, kann zur thermischen Verbindung zwischen der Leistungselektronik und dem Kühlboden eine Wärmeleitpaste vorgesehen sein. Insbesondere kann die Wärmeleitpaste zumindest bereichsweise, zum Beispiel im Bereich der Leistungselemente, zwischen der Leiterplatte, auf der die Leistungselektronik angeordnet ist, und dem Kühlboden vorgesehen sein.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, und unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert.
- In der Zeichnung zeigen dabei im Einzelnen:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Steuergeräts gemäß der Erfindung in geschlossenem Zustand; -
2 eine Explosionsdarstellung dieses Steuergeräts gemäß1 ; -
3 eine Aufsicht auf diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuergeräts, wobei eine Öffnung für einen Anschlussstecker im Abdeckteil ersichtlich ist; -
4 einen Schnitt durch dieses Steuergerät gemäß der Linie IV-IV in3 ; und -
5 eine Vergrößerung des Ausschnitts V gemäß4 . - In
1 ist ein Steuergerät1 gezeigt, welches vier Schnappverbindungsbereiche2 ,3 ,4 und5 (s. auch3 ) an zwei gegenüberliegenden Seitenwänden6 ,7 von zwei Gehäuseteilen8 ,9 aufweist. Die Schnappverbindungsbereiche2 bis5 werden jeweils durch eine an einem das untere Gehäuseteil9 bildenden Kühlboden9' angeformte Lasche10 und zwei vom oberen Gehäuseteil8 , dem Abdeckteil oder Deckel8' , vorstehenden Führungsschienen11 sowie einem Rastvorsprung12 gebildet, welcher in ein Loch13 in der Lasche10 einrastet. Neben der dargestellten runden Form von Rastvorsprung12 und Loch13 sind dem Fachmann ebenso andere Formen geläufig, beispielsweise rechteckige, dreieckige, haken- oder nasenförmige Rastvorsprünge und geeignete Löcher bzw. Ausnehmungen. Selbstverständlich können auch die Führungsschienen11 einfacher ausgeführt werden, beispielsweise als durchgängige oder unterbrochene leistenförmige Vorsprünge. Die Laschen10 können, um das Aufsetzen bzw. Einführen des Deckels8' zwischen die am Kühlboden9' angeformten Laschen-Paare10 zu vereinfachen, am oberen zum Deckel weisenden Rand23 , zumindest in einem Bereich zwischen den Führungsschienen11 , eine nach außen gebogene Form in der Art einer Einlaufschräge oder Rampe23' aufweisen. - An der Oberseite des Deckel-Gehäuseteils
8 befindet sich eine Öffnung14 mit einer Steckerbuchse15 (auch Steckerkragen genannt) für einen Anschlussstecker (nicht abgebildet), wobei die Buchse15 beispielsweise am Deckel-Gehäuseteil8 mitgeformt ist und die Form der Buchse15 vorteilhafter Weise eine schlüssige Abdichtung der Steckerverbindung gegen Schmutz und Feuchtigkeit begünstigt. - Vom Kühlboden
9' gebildete seitliche Befestigungsvorsprünge16 ,17 mit Löchern18 ,19 ermöglichen eine feste Anordnung des Steuergeräts1 beispielsweise in einem Kraftfahrzeug mithilfe von Befestigungselementen (beispielsweise Schrauben). Gegebenenfalls kann bei einer Anordnung auf einem Untergrund mit hoher Wärmeleitfähigkeit die Effektivität des Kühlbodens9' noch gesteigert werden, weil dieser die von einem Leistungselement20 auf eine Leiterplatte21 über eine Wärmeleitpaste22 auf den Kühlboden9' geleitete Wärme weiter auf den Untergrund abgeben kann. - In
2 ist die Anordnung der Leiterplatte21 im von Kühlboden9' und Deckel8' gebildeten Gehäuse in einer perspektivischen Darstellung ersichtlich. Auch ist hier eine bevorzugte Anordnung von Wärmeleitpaste22 zwischen Kühlboden9' und Leiterplatte21 dargestellt, wobei erkennbar ist, dass die Wärmeleitpaste22 in diesem Beispiel die Leiterplatte21 nur bereichsweise mit dem Kühlboden9' thermisch verbindet. Des Weiteren sind die Löcher13 in den Laschen10 am Kühlboden9' sowie die Rastvorsprünge12 und Führungsschienen11 in den Schnappverbindungsbereichen2 bis5 am Deckel8' in der bevorzugten runden Ausführung erkennbar. - Eine Dichtpaste
24 erstreckt sich in der Darstellung von2 über den gesamten Umfang entlang des unteren Randes des Deckels8' . Dabei ist die Verteilung der Dichtpaste24 an den Verlauf des Deckels8' bzw. von dessen Kontaktstellen mit dem Kühlboden9' angepasst und kann neben dem dargestellten rechteckigen Verlauf auch jede andere Form einnehmen. - Durch die Schnappverbindungen in den Bereichen
2 bis5 ist der Deckel8' mit dem Kühlboden9' verspannt und übt durch die Verspannung Druck auf die Dichtpaste24 aus, unter welchem die Dichtpaste24 sich an die Konturen des Deckels8' und des Kühlbodens9' anschmiegt und eine optimale Dichtheit erzielt. - In
3 ist eine Aufsicht auf ein Steuergerät1 gemäß1 und2 dargestellt. Insbesondere sind die im Querschnitt L-förmigen Führungschienen11 mit den eingeführten Laschen10 sowie die Befestigungsvorsprünge16 ,17 mit Löchern18 ,19 erkennbar. Durch die Öffnung14 der Steckerbuchse15 im Deckel8' sind Kontaktstifte25 (vgl. auch2 ) der unter dem Deckel8' liegenden Leiterplatte21 sichtbar. - In
4 und der Detaildarstellung von5 ist ein Schnitt durch das Steuergerät1 als Ganzes und im Detail dargestellt, wobei die in dem von Deckel8' und Kühlboden9' gebildeten und mithilfe der Schnappverbindungen in den Schnappverbindungsbereichen, z. B.3 und4 , geschlossenen Gehäuse liegende, das Leistungsbauelement20 (welches Teil der „Leistungselektronik”20' in5 ist) tragende Leiterplatte21 ersichtlich ist. Der Schnitt zeigt die optimale Platznutzung dieser bevorzugten Bauweise des Steuergeräts1 . Der auf der Leiterplatte21 zur Verfügung stehende Platz kann bis an den Rand der Elemente der elektronischen Schaltung genutzt werden, ohne beispielsweise auf Bohrungen oder Dichtungen auf der Leiterplatte21 Rücksicht nehmen zu müssen. Über den Rand der Leiterplatte21 hinaus ist die Grundfläche des Steuergeräts1 dank der Steckverbindung zwischen Deckel8' und Kühlboden9' im Wesentlichen nur um die Wandstärke des Deckels8' und des Kühlbodens9' vergrößert. - An den vom Kühlboden
9' gebildeten Laschen10 , welche in die Führungsschienen11 eingeführt sind, ist einerseits die am oberen Rand23 nach außen gebogene Form23' und andererseits das Loch13 erkennbar, in welches der vom Deckel8' ausgehende Rastvorsprung12 eingerastet ist, wobei ein Verspannen erzielt und dadurch Druck auf die Dichtpaste24 ausgeübt wird. - Zwischen der Leiterplatte
21 und dem Kühlboden9' ist die Wärmeleitpaste22 ersichtlich, welche zumindest bereichsweise zwischen der Leiterplatte21 und dem Kühlboden9' eine thermische Verbindung herstellt, insbesondere im Bereich eines auf der Leiterplatte21 angeordneten Leistungselements20 .
Claims (7)
- Steuergerät (
1 ), eingerichtet zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, mit einer in einem Gehäuse (8 ,8' ,9 ,9' ) enthaltenen Leistungselektronik (20' ), die wenigstens ein elektrisches Leistungsbauelement (20 ) aufweist, wobei das Gehäuse (8 ,8' ,9 ,9' ) von einem Bodenteil (9 ) und einem Abdeckteil (8' ) gebildet ist, welche dicht miteinander verbunden sind, und wobei das Bodenteil (9 ) ein Kühlkörper (9' ) ist, welcher mit dem Leistungsbauelement (20 ) in thermischer Verbindung steht und mit dem Abdeckteil (8' ) durch eine Schnappverbindung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (9' ) ein Blechteil ist und die Schnappverbindung aus dem Blechteil herausgebogene Laschen (10 ) aufweist, die in jeweils zwei vom Abdeckteil (8' ) vorstehende Führungsschienen (11 ) eingeführt sind. - Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (
9' ) als Tiefziehteil ausgebildet ist. - Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (
9' ) aus Aluminium besteht. - Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckteil (
8' ) aus Kunststoff besteht. - Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Abdeckteil (
8' ) eine Steckerbuchse (15 ) mitgeformt ist. - Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung zwischen Kühlkörper (
9' ) und Abdeckteil (8' ) durch eine Dichtpaste (24 ) gebildet ist. - Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur thermischen Verbindung zwischen der Leistungselektronik (
20' ) und dem Kühlkörper (9' ) eine Wärmeleitpaste (22 ) vorhanden ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20140313 |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
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