-
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Steuergerät mit externen Befestigungsplatten zum Befestigen des Gehäuses in einer Halterung. Die Befestigungsplatten weisen dabei ein Wärmeleitelement auf, welches Wärme aus dem Inneren des Gehäuses nach Außen abführt.
-
Stand der Technik
-
Steuergeräte kommen in verschiedenen technischen Anwendungen zum Einsatz, beispielsweise zur Steuerung und Überwachung von Komponenten in einem Fahrzeug. Ein typisches Steuergerät umfasst in der Regel mehrere, auf einer Platine angeordnete elektrische Komponenten und ein die elektrischen Komponenten und die Platine aufnehmendes Gehäuse. Das Gehäuse verfügt ferner typischerweise über externe Befestigungsstrukturen zur Befestigung des Steuergeräts im Fahrzeug. Typischerweise variieren die Form der Befestigungsstrukturen und deren Anordnung am Gehäuse in Abhängigkeit vom jeweiligen Verwendungszweck bzw. Einbauort. Die unterschiedlichen Befestigungskonzepte machen daher eine Vielzahl unterschiedlicher und mit einander inkompatibler Gehäusetypen notwendig.
-
Da die elektrischen Komponenten im Betrieb des Steuergeräts als Wärmequelle agieren, muss bei der Konzeption eines Steuergerätegehäuses eine ausreichende Wärmeabfuhr berücksichtigt werden. Bei der Verwendung eines metallischen Gehäuses, beispielsweise eines Gehäuses aus Aluminium, ist in der Regel eine ausreichende Wärmeabfuhr über das Gehäuse gewährleistet. Wird hingegen anstatt eines metallischen Gehäuses ein Gehäuse aus einem schlecht wärmeleitfähigen Material verwendet, sind weitere Konzepte zur Sicherstellung einer geeigneten Betriebstemperatur im Inneren des Gehäuses notwendig. Dies trifft insbesondere auf Kunststoffgehäuse zu, welche aus Gewichts- oder Kostengründen zunehmend als Ersatz für metallische Gehäuse verwendet werden. Eine größere Gestaltung der Kunststoffgehäuse, mit deren Hilfe sich prinzipiell die schlechte Wärmeleitfähigkeit von Kunststoff kompensieren ließe, kommt aufgrund eingeschränkter Bauraumgröße in der Regel nicht infrage.
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Gehäusekonzept bereitzustellen, welches ein verbessertes Wärmeableitvermögen auch bei Einsatz von Kunststoffgehäusen ermöglicht. Das neue Gehäusekonzept soll ferner auch eine Möglichkeit einer flexiblen Befestigung des Steuergeräts in verschiedenen Einbauorten ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch ein Gehäuse gemäß Anspruch 1 sowie ein Steuergerät gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Gemäß der Erfindung ist ein Gehäuse für ein Steuergerät vorgesehen, welches einen Aufnahmeraum zur Aufnahme wenigstens eines elektrischen Bauelements, ein Wärmeleitelement zum Abführen von Wärme aus dem Aufnahmeraum, und wenigstens eine an der Außenwand des Gehäuses angeordnete Befestigungsplatte zur externen Befestigung des Steuergeräts umfasst. Dabei umfasst die Befestigungsplatte eine mit dem Wärmeleitelement leitfähig gekoppelte Wärmeleitstruktur. Die Verwendung einer mit dem Wärmeleitelement wärmeleitfähig gekoppelten Wärmeleitstruktur ermöglicht eine bessere Wärmeabfuhr aus dem Gehäuseinneren. Somit kann die im Vergleich zu einem metallischen Gehäuse geringere Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffgehäuses im Wesentlichen kompensiert werden. Die Unterbringung der Wärmeleitstruktur innerhalb der externen Befestigungsplatte ermöglicht ferner die Abgabe von Wärme an die fahrzeugseitige Halterung des Steuergeräts.
-
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gehäuse aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist. Der Einsatz von Kunststoffmaterialien ermöglicht eine kostengünstigere und einfachere Herstellung des Gehäuses.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Wärmeleitstruktur als integraler Teil des Wärmeleitelements ausgebildet ist. Dabei wird eine optimale Wärmeübertragung aus dem Gehäuseinneren zu den externen Befestigungsplatten ermöglicht. Ferner kann durch die integrale Bauweise der Wärmeleitstruktur und des Wärmeleitelements die Stabilität der externen Befestigungsplatte und damit die Befestigung des Steuergeräts im Fahrzeug verbessert werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Befestigungsplatte über eine Nutverbindung mechanisch mit der Außenwand des Gehäuses verbunden ist. Die Verwendung einer lösbaren Verbindung zwischen Befestigungsplatte und Gehäuse ermöglicht einen schnellen Umbau der externen Befestigungsplatte und damit einen flexiblen Einsatz des Steuergeräts im Zusammenhang mit verschiedenen Befestigungskonzepten bzw. Einsatzorten.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Nutverbindung in Form einer Schwalbenschwanzverbindung ausgebildet ist, wobei die Außenwand des Gehäuses wenigstens eine trapezförmige Nut zur Aufnahme einer an der Befestigungsplatte ausgebildeten trapezförmigen Feder aufweist. Die Schwalbenschwanzverbindung stellt eine besonders vorteilhafte Verbindungsform dar, welche eine stabile und formschlüssige Verbindung zwischen Befestigungsplatte und Gehäuse ermöglicht. Durch die relativ großen Kontaktflächen kann ferner eine gute thermische Kopplung zwischen der Leitstruktur der Befestigungsplatte und dem Wärmeleitelement des Gehäuses realisiert werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass an zwei gegenüberliegenden Außenwänden des Gehäuses jeweils eine Befestigungsplatte angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird die Befestigung des Steuergeräts in einem Einschub ermöglicht, welcher eine besonders schnelle und sichere Montage erlaubt.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Befestigungsplatte wenigstens eine Bohrung zur Aufnahme eines Befestigungsmittels aufweist. Mithilfe eines Befestigungsmittels, wie zum Beispiel einer Schraube oder einem Befestigungsdorn, kann eine präzise Ausrichtung sowie eine Sicherung des Steuergeräts innerhalb der fahrzeugseitigen Halterung sichergestellt werden. Durch die Fixierung des Steuergeräts innerhalb der fahrzeugseitigen Halterung kann ferner die Wärmekopplung zwischen der Befestigungsplatte und der fahrzeugseitigen Halterung verbessert werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Wärmeleitstruktur der Befestigungsplatte wenigstens teilweise mit einem Kunststoffmaterial ummantelt ist. Die Kunststoffummantelung ermöglicht eine elektrische Isolierung der metallischen Wärmeleitstruktur von der fahrzeugseitigen Halterung.
-
Gemäß der Erfindung ist ferner eine Anordnung mit einem Steuergerätegehäuse und einer Halterung zur Aufnahme des Gehäuses vorgesehen. Dabei umfasst die Halterung wenigstens eine Führung zum Einschieben einer Befestigungsplatte des Gehäuses. Die in Form eines Einschubs realisierte Befestigung des Gehäuses in der fahrzeugseitigen Halterung stellt eine besonders einfache und sichere Befestigungsmethode dar.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt. Dabei zeigen:
-
1 beispielhaft ein Steuergerätegehäuse mit zwei seitlichen Befestigungsplatten in einer perspektivischen Darstellung;
-
2 eine Querschnittsdarstellung durch das Gehäuse aus 1 entlang der Linie I-I;
-
3 eine Querschnittsdarstellung durch eine alternative Ausführungsform des Gehäuses aus 1 entlang der Linie I-I;
-
4 eine Detaildarstellung einer alternativen Ausführungsform des Gehäuses mit montierbaren Befestigungsplatten; und
-
5 eine weitere alternative Ausführungsform des Gehäuses mit montierbaren Befestigungsplatten; und
-
6 das Gehäuse aus 1 während des Einbaus in eine fahrzeugseitige Halterung.
-
Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gehäuse 110 für ein Steuergerät 100, welches einen konischen Grundkörper 118 sowie zwei an gegenüberliegenden Seitenwänden 116, 117 des konischen Grundkörpers 118 angeordnete Befestigungsplatten 120, 130 umfasst. Das Gehäuse 110 enthält typischerweise ein oder mehrere elektrische Bauelemente, die beispielsweise in Form integrierter Schaltkreise ausgebildet sein können (in 1 nicht gezeigt). Die in einem Aufnahmeraum 113 des Gehäuses 110 angeordneten elektrischen Bauelemente sind thermisch an ein internes Wärmeleitelement 140 gekoppelt, über welches die von den elektrischen Bauelementen erzeugte Wärme abgeleitet wird. Das in der 1 mittels einer gestrichelten Linie angedeutete interne Wärmeleitelement 140 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einstückig mit dem in den Befestigungsplatten 120, 130 angeordneten externen Wärmeleitelementen 121, 131 ausgebildet.
-
Die 2 zeigt einen Querschnitt durch das Steuergerät 100 aus 1 entlang der Schnittebene II-II. Hierbei wird ersichtlich, dass das elektrische Bauelement 150 auf einer Leiterplatte im Aufnahmeraum 113 des Gehäuses angeordnet und mittels eines Wärmeübertragungselements 170 an das interne Wärmeleitelement 140 thermisch angeschlossen ist. Der Aufnahmeraum 113 ist von einer Gehäusewand 112 umschlossen, welche vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist. Das als Wärmeleitblech dienende interne Wärmeleitelement 140 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einstückig mit den externen Wärmeleitelementen 121, 131 ausgebildet, welche sich in den Befestigungsplatten 120, 130 erstrecken. Wie in der 2 ferner ersichtlich ist, können die externen Befestigungsplatten 120, 130 eine umgebende Kunststoffummantelung 122, 132 aufweisen. Diese kann, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fall, sowohl einstückig mit der Gehäusewand 120 als auch in Form einer separat von der Gehäusewand 120 erzeugten Struktur ausgebildet sein.
-
Die 3 zeigt eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Gehäuses 110 mit austauschbaren Befestigungsplatten 120, 130. Dazu sind die Befestigungsplatten 120, 130 mit geeigneten Befestigungsmitteln ausgestattet, welche eine Montage an die Seitenwände 116, 117 des Gehäuses 110 ermöglicht. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders hohe Flexibilität, da das Steuergerät 100 auch nachträglich mit verschiedenen Befestigungsplatten ausstattet werden kann.
-
Die 4 zeigt beispielhaft eine mögliche Befestigungsart der Befestigungsplatten 120, 130 am Gehäusegrundkörper 111 mithilfe einer mechanisch lösbaren Nutverbindung 118. Die Nutverbindung 118 ist in Form einer Schwalbenschwanzverbindung ausgebildet, wobei gehäuseseitig eine trapezförmige Nut 114 vorgesehen ist, während die Befestigungsplatte 120 eine entsprechende trapezförmige Feder 124 aufweist. Ein solches Befestigungssystem ermöglicht eine einfache und schnelle Anbringung der Befestigungsplatten am Gehäusegrundkörper 111, sodass das entsprechende Steuergerätgehäuse 110 sehr flexibel für verschiedene Anwendungen ausgestattet werden kann. Die Nutverbindung kann grundsätzlich auch durch eine anders geformte Feder und eine entsprechende Nut realisiert werden.
-
Das in der 4 vorgestellte flexible Befestigungskonzept lässt sich grundsätzlich auch gemeinsam mit dem Konzept der Wärmeabführung über die Befestigungsplatten realisieren. So zeigt die 5 beispielhaft eine Gehäusevariante, bei welcher die am Gehäusegrundkörper 111 befestigbare Befestigungsplatte 120 als externes Wärmeleitelement 121 dient. Hierzu wird die Befestigungsplatte 120 mit einer trapezförmigen Feder 124 ausgestattet, welche im montierten Zustand in eine stirnseitig im internen Wärmeleitelement 140 ausgebildete trapezförmige Nut eingreift. Zur Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen dem internen Wärmeleitelement 140 und dem externen Wärmeleitelement 121 kann ein geeignetes Wärmeübertragungselement verwendet werden, wie zum Beispiel eine Wärmeleitpaste.
-
Schließlich zeigt die 6 eine Anordnung 300 aus einem Steuergerät 100 und in einem fahrzeugseitig montierten Halter 200. Zur Montage wird das Steuergerätegehäuse 110 in die mittels eines Pfeils angedeuteten Richtung in die Halterung 200 eingeführt, wobei die beiden Montageplatten 120, 130 in entsprechende Führungen 210, 220 der Halterung 200 eingreifen. Diese einschiebbare Steuergerätebefestigung ermöglicht eine besonders einfache und sichere Montage des Steuergeräts 100 im Fahrzeug. Zur Sicherung des Steuergeräts 100 innerhalb der Halterung 200 können geeignete Fixierungsmittel verwendet werden, wie z. B. Schrauben. Hierzu sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel sowohl die Befestigungsplatten 120, 130 als auch die Führungen 210, 220 mit entsprechenden Bohrungen 123, 133, 211 ausgestattet. Die Führungselemente 210, 220 der Halterung 200 können aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit ausgebildet, welches eine bessere Wärmeabführung über die Befestigungsplatten 120, 130 des Steuergeräts 100 gewährleistet. Alternativ können auch andere Fixierungsmethoden verwendet werden, wie zum Beispiel Befestigungsdorne an der Halterung 200, welche in entsprechende Bohrungen oder Vertiefungen der Befestigungsplatten 120, 130 eingreifen.
-
Grundsätzlich ist es auch möglich, ein Gerätegehäuse 110 ohne entsprechende Befestigungsplatten 120, 130 vorzusehen. Die entsprechenden Befestigungsplatten 120, 130 können bereits in der fahrzeugseitigen Halterung 200 integriert sein, wobei das Steuergerätgehäuse dann lediglich mit einer geeigneten Befestigungsmethode, wie zum Beispiel einer Schwalbenschwanzverbindung, mit den Befestigungsplatten 120, 130 der fahrzeugseitigen Halterung 200 befestigt wird.
-
Obwohl die Erfindung vorgehend anhand von konkreten Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, ist sie keineswegs darauf beschränkt. Der Fachmann wird somit die beschriebenen Merkmale geeignet abändern und miteinander kombinieren können, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
