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Die Erfindung betrifft ein Kombiinstrument oder Kombinationsinstrument für ein Kraftfahrzeug. Das Kombiinstrument umfasst eine Leiterplatte, auf deren Oberseite wenigstens ein elektronisches Bauelement angeordnet ist. Eine Kühleinrichtung dient dem Abführen von Wärme, welche im Betrieb des wenigstens einen elektronischen Bauelements von diesem abgegeben wird. Die Kühleinrichtung umfasst einen haubenförmigen Grundkörper, welcher wenigstens eine Schmalseite und die Oberseite der Leiterplatte zumindest bereichsweise zur Umgebung hin abschirmt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kombiinstrument.
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Ein derartiges Kombiinstrument ist üblicherweise im Cockpit eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Antennen, welche bei modernen Kraftfahrzeugen insbesondere in einer Frontscheibe oder unterhalb der Frontscheibe im Bereich der Instrumententafel angeordnet sein können, können störende elektromagnetische Einflüsse auf die elektronischen Bauelemente haben, welche auf der Leiterplatte angeordnet sind. Das Einbringen von zusätzlichen Komponenten wie zum Beispiel Blechen zur elektromagnetischen Abschirmung ist jedoch schwierig, da im Bereich des Kombiinstruments der Bauraum oft begrenzt ist. Maßnahmen zum elektromagnetischen Entkoppeln oder Abschirmen der auf der Leiterplatte angeordneten elektronischen Komponenten sind daher vergleichsweise aufwendig und mit hohen Kosten verbunden.
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Die nach dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung veröffentliche
DE 10 2014 004 179 A1 beschreibt ein Kombiinstrument für ein Kraftfahrzeug, mit einer Leiterplatte, auf welcher ein elektronisches Bauteil angeordnet ist. Eine Abdeckung, welche die Leiterplatte umschließt, ist an einem Trägerteil befestigt. Auf einer Vorderseite des Trägerteils ist ein Zeiger zum Anzeigen von Messwerten vorgesehen. Von dem elektronischen Bauteil erzeugte Wärme wird von der Abdeckung aufgenommen und in die Umgebung abgeleitet. Die Abdeckung ist aus einem Kunststoff gebildet, welcher ein Metallgranulat als Wärme leitenden Füllstoff umfassen kann.
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Die
EP 0 380 740 A2 beschreibt ein Kombiinstrument mit einer Leiterplatte, welche zwischen einer aus einem Kunststoff gefertigten Rückwand und einer Trägerplatine des Kombiinstruments angeordnet ist. In der Trägerplatine sind Durchbrüche zur Aufnahme von Anzeigen des Kombiinstruments vorgesehen. Auf der Leiterplatte ist des Weiteren ein Abschirmgehäuse angeordnet, welches einen Abschirmbecher und einen den Abschirmbecher verschließenden Deckel umfasst. Innerhalb dieses Abschirmgehäuses ist ein Keramiksubstrat mit einer auf dem Keramiksubstrat angeordneten Rechnereinheit angeordnet. Das Keramiksubstrat liegt am Abschirmbecher oder am Deckel bereichsweise an, um eine Wärmeübertragung von dem Keramiksubstrat auf das Abschirmgehäuse sicherzustellen. Des Weiteren schirmt das Abschirmgehäuse die Rechnereinheit gegenüber Störungen von außen ab. Und die übrige Fahrzeugelektronik wie etwa ein Rundfunkempfangsgerät ist durch das Abschirmgehäuse vor Störungen geschützt, welche von der Rechnereinheit ausgehen.
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Als nachteilig ist bei einer solchen Abschirmung der Umstand anzusehen, dass es vergleichsweise aufwendig ist, das Keramiksubstrat mit der Rechnereinheit, vollständig, also zu allen Seiten hin mittels des Abschirmgehäuses abzuschirmen.
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Die
DE 196 49 848 A1 beschreibt einen elektronischen Schaltkreis mit einem Schirmgehäuse zur Verhinderung von Störungen. Der elektronische Schaltkreis ist zur Verwendung in einem Kombi-Anzeigeinstrument eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Das Schirmgehäuse umfasst eine Dose und einen Deckel. Ein mit elektronischen Bauelementen bestückter Bereich einer Leiterplatte ist hierbei innerhalb eines von der Dose und dem Deckel eingefassten Innenraums des Schirmgehäuses angeordnet.
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Des Weiteren beschreibt die
DE 199 08 967 A1 ein Kombinationsanzeigeinstrument mit einer elektrolumineszenten Anzeigeeinheit, die eine Leuchtplatte umfasst. Hierbei umfasst das Kombinationsanzeigeinstrument eine Kühlvorrichtung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein besonders einfach aufgebautes Kombiinstrument der eingangs genannten Art sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kombiinstrument zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kombiinstrument mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kombiinstrument sind die Leiterplatte und der haubenförmige Grundkörper an einer Trageinrichtung des Kombiinstruments festgelegt. Durch die Trageinrichtung ist hierbei eine Halterung für wenigstens eine Anzeigeeinrichtung des Kombiinstruments bereitgestellt. Ein solches Kombiinstrument ist besonders einfach aufgebaut, da die Leiterplatte nicht gesondert in einem vollständig geschlossenen Abschirmgehäuse untergebracht zu werden braucht. Vielmehr kann zunächst die Leiterplatte an der Trageinrichtung festgelegt werden, und anschließend kann der haubenförmige Grundkörper zur Abschirmung an der Trageinrichtung befestigt werden. Dadurch ist die Montage des haubenförmigen Grundkörpers unabhängig von der Montage der Leiterplatte. Dies vereinfacht den Zusammenbau des Kombiinstruments.
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Zudem ist der Bauraumbedarf für das Kombiinstrument besonders gering, da der haubenförmige Grundkörper die Leiterplatte zwar nach Art einer Haube bedeckt, jedoch kein die Haube verschließender Deckel aus einem elektromagnetische Einflüsse abschirmenden Material vorgesehen ist.
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Da zum Abführen der von den elektronischen Bauelementen im Betrieb abgegebenen Wärme ohnehin die aus einem Metall gebildete Kühlvorrichtung vorzusehen ist, braucht jedoch vorliegend keine gesonderte Komponente zur zusätzlichen Abschirmung von elektromagnetischen Einflüssen bereitgestellt zu werden. Vielmehr werden sowohl die elektromagnetische Abschirmung als auch das Abführen der Wärme von der Kühleinrichtung sichergestellt. Die Kühleinrichtung trägt somit zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) bei. Jedoch sind zur Sicherstellung der elektromagnetischen Verträglichkeit keine zusätzlichen Komponenten erforderlich. Dies geht mit einer Bauraumersparnis und einer Kosteneinsparung einher.
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Als vorteilhaft hat es sich gezeigt, dass die Trageinrichtung ein Deckelelement bildet, welches den haubenförmigen Grundkörper zu einer Sichtseite des Kombiinstruments hin abdeckt. Die Sichtseite des Kombiinstruments ist hierbei diejenige Seite, auf welche ein Fahrer des Kraftfahrzeugs blickt, wenn er das Kombiinstrument betrachtet. Dadurch ist die Leiterplatte zur rückwärtigen, also der Sichtseite gegenüberliegenden Seite des Kombiinstruments hin abgeschirmt.
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Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn sich im Bereich der Frontscheibe des Kraftfahrzeugs oder unterhalb der Frontscheibe im Bereich der Instrumententafel Antennen befinden. So werden nämlich diese Antennen vor einem störenden Einfluss der sich auf der Leiterplatte befindenden elektronischen Bauelemente geschützt. Des Weiteren sind die elektronischen Bauelemente vor störenden, von wenigstens einer solchen Antenne ausgehenden Einflüssen geschützt.
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Eine besonders weitgehende Abschirmung vor elektromagnetischen Einflüssen ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erreichbar, wenn der haubenförmige Grundkörper alle Schmalseiten der Leiterplatte zur Umgebung hin abschirmt. Mit anderen Worten ummantelt dann der haubenförmige Grundkörper die an der Trageinrichtung befestigte Leiterplatte komplett in ihrer durch die Schmalseiten definierten Umfangsrichtung.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind an dem haubenförmigen Grundkörper eine Mehrzahl von Kühlrippen angeordnet. Dadurch ist eine Wärme abgebende Oberfläche der Kühleinrichtung besonders groß, und es kann die im Betrieb des Kombiinstruments freigesetzte Wärme mittels der Kühleinrichtung besonders gut abgeführt werden.
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Bevorzugt sind die Kühlrippen einstückig mit dem haubenförmigen Grundkörper ausgebildet. Dann ist nämlich das Bereitstellen der Kühlrippen besonders aufwandsarm und fertigungstechnisch einfach zu realisieren.
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Von Vorteil ist es weiterhin, wenn ein Lüfter zum Beaufschlagen der Kühleinrichtung mit einem Kühlluftstrom vorgesehen ist. Durch das Vorsehen eines solchen Lüfters kann eine aktive Kühlung der auf der Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauelemente sichergestellt werden.
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Der Lüfter kann insbesondere an der Kühleinrichtung angeordnet sein. So ist der Lüfter einerseits kompakt innerhalb des Kombiinstruments untergebracht, da er an der Kühleinrichtung anliegt und insbesondere an dieser gehalten ist. Zudem kann so der von dem Lüfter bereitstellbare Kühlluftstrom besonders effizient zum Abführen der Wärme genutzt werden.
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Einem geringen Gewicht des Kombiinstruments ist es zuträglich, wenn die Trageinrichtung aus einem Kunststoff gebildet ist.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Kühleinrichtung eine Mehrzahl von Befestigungsarmen mit einer jeweiligen Schrauböffnung umfasst, wobei die Kühleinrichtung mittels durch die Schrauböffnungen hindurchgeführter Schrauben an der Trageinrichtung gehalten ist. Eine solche Art der Festlegung der Kühleinrichtung an der Trageinrichtung vereinfacht die Montage und ermöglicht ein besonders einfaches Austauschen der Kühleinrichtung.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Kombiinstrument. Die für das erfindungsgemäße Kombiinstrument beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten dementsprechend auch für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 ausschnittsweise einen Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs mit Blick auf ein Kombiinstrument;
- 2 perspektivisch das Kombiinstrument in einer Ansicht auf einen Kühlkörper, welcher dem Abführen von Wärme von elektronischen Bauelementen dient, die auf einer Leiterplatte des Kombiinstruments angeordnet sind;
- 3 perspektivisch das Kombiinstrument mit dem Kühlkörper gemäß 2, wobei zusätzlich Bereiche des Kühlkörpers gezeigt sind, welche Schmalseiten der Leiterplatte ummanteln; und
- 4 eine Ansicht auf perspektivisch das Kombiinstrument mit dem Kühlkörper gemäß 3 von oben.
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Von einem Kraftfahrzeug 10 ist in 1 ausschnittsweise ein Fahrgastraum mit einer Instrumententafel 12 gezeigt. In die Instrumententafel 12 ist ein Kombiinstrument 14 integriert. Im Bereich einer Frontscheibe 16 oder unterhalb der Frontscheibe 16 kann eine Antenne 18 angeordnet sein, welche vorliegend lediglich schematisch gezeigt ist. Bei dem Kraftfahrzeug 10 ist dafür gesorgt, dass beispielsweise die Antenne 18 keine unerwünschten elektromagnetischen Einflüsse auf gegenüber diesen Einflüssen empfindliche Komponenten des Kombiinstruments 14 hat.
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Von dem Kombiinstrument 14 ist in 2 eine Trageinrichtung in Form eines vorliegend aus einem Kunststoff gebildeten Trägers 20 gezeigt. Durch den Träger 20 ist eine Halterung für wenigstens eine Anzeigeeinrichtung des Kombiinstruments 14 bereitgestellt, etwa für eine Geschwindigkeitsanzeige, einen Drehzahlmesser, eine Tankanzeige, Kontrollleuchten und dergleichen. Die genannten Anzeigeeinrichtungen können unter einer Deckscheibe angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Kombiinstrument 14 an seiner dem Fahrer zugewandten Sichtseite 22 wenigstens einen Bildschirm, also ein Display aufweisen.
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An dem Träger 20 ist eine Leiterplatte 24 festgelegt. Auf einer Oberseite 26 der Leiterplatte 24 sind elektronische Bauelemente angeordnet, beispielsweise in Form von Mikrochips 28. Diese elektronischen Bauelemente geben im Betrieb Wärme ab. Zum Abführen der Wärme ist eine Kühleinrichtung in Form eines Kühlkörpers 30 vorgesehen. Der Kühlkörper 30 gibt die aufgenommene Wärme an die Umgebung ab.
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Zudem sorgt der aus einem Metall gebildete Kühlkörper 30 vorliegend für ein Abschirmen der auf der Leiterplatte 24 angeordneten elektronischen Bauelemente vor störenden elektromagnetischen Einflüssen, wie sie beispielsweise von der Antenne 18 herrühren können. Die Leiterplatte 24 ist vorliegend unterhalb des Kühlkörpers 30 angeordnet, sodass der Kühlkörper 30 die Oberseite 26 der Leitplatte 24 zur Umgebung hin gegenüber elektromagnetischen Einflüssen abschirmt.
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Der Kühlkörper 30 weist vorliegend eine Vielzahl an Kühlrippen 32 auf. Zudem ist an dem Kühlkörper 30 ein Lüfter 34 angeordnet, mittels welchem sich der Kühlkörper 30 und insbesondere dessen Kühlrippen 32 mit einem Kühlluftstrom beaufschlagen lassen. Durch das Vorsehen des Lüfters 34 ist also eine aktive Kühlung der zu kühlenden Komponenten des Kombiinstruments 14 ermöglicht, insbesondere der auf der Leiterplatte 24 angeordneten elektronischen Bauelemente. Bei einem Verzicht auf den Lüfter 34 kann das System aber auch passiv gekühlt werden, indem der Kühlkörper 30 die aufgenommene Wärme lediglich über die Kühlrippen 32 an die Umgebung abgibt.
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In 2 sind bestimmte Bereiche des Kühlkörpers 30 nicht gezeigt, damit die Leiterplatte 24 mit den darauf angeordneten elektronischen Bauelementen besser zu sehen ist. Demgegenüber geht aus der Ansicht des Kühlkörpers 30 in 3 hervor, dass der Kühlkörper 30 eine rahmenartige Ummantelung 36 umfasst, welche Schmalseiten 38 der Leiterplatte 24 (vergleiche 2) zur Umgebung hin abschirmt.
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Entsprechend umfasst der Kühlkörper 30 einen haubenförmigen Grundkörper, zu welchem eine Grundplatte 40 und die Ummantelung 36 gehören. Von der Grundplatte 40 erstrecken sich die Kühlrippen 32 in eine von der Sichtseite 22 des Trägers 20 weg weisende Richtung, in 3 also nach oben. Demgegenüber erstreckt sich die nach Art einer umlaufenden Schürze ausgebildete Ummantelung 36 zur Sichtseite 22 hin. Der haubenförmige Grundkörper mit der Grundplatte 40 und der Ummantelung 36 schirmt somit sowohl die Schmalseiten 38 als auch die Oberseite 26 der Leiterplatte 24 zur Umgebung hin ab.
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Aus 3 und aus 4 ist des Weiteren gut ersichtlich, dass der Kühlkörper 30 einstückig mit diesem ausgebildete Befestigungsarme 42 aufweist. Die Befestigungsarme 42 weisen jeweilige Schrauböffnungen auf. Durch diese Schrauböffnungen hindurch geführte Schrauben 44 dienen der Festlegung des Kühlkörpers 30 an dem Träger 20.
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Der Kühlkörper 30 des Kombiinstruments 14 dient vorliegend nicht nur dem Kühlen beziehungsweise dem Abführen von Wärme von den auf der Leiterplatte 24 angeordneten Komponenten in Form der Mikrochips 28 oder dergleichen elektronischen Bauelemente. Vielmehr ist der aus einem Metall oder einer Legierung gebildete Kühlkörper 30 so ausgeführt, dass er die Leiterplatte 24 abschirmt und umgreift. So trägt der Kühlkörper 30 zur Sicherstellung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) bei.
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Die Leiterplatte 24 wird hierbei vorliegend komplett in die durch die Schmalseiten 38 definierte Umfangsrichtung von der Ummantelung 36 gegen elektromagnetische Einflüsse abgeschirmt. Und die Ummantelung 36 ist Bestandteil des Kühlkörpers 30.
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Die Abschirmung oder das Shielding zur Vermeidung von elektromagnetischen Einflüssen, beispielsweise der Antenne 18, sorgt auch dafür, dass die auf der Leiterplatte 24 angeordneten elektronischen Bauelemente ihrerseits keine weiteren Elektronikkomponenten des Kraftfahrzeugs, insbesondere etwa die Antenne 18, durch elektromagnetische Einflüsse stören.
