DE102017110595B3 - Leistungselektronische Anordnung mit einer Kommunikationseinrichtung - Google Patents

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Abstract

Vorgestellt wird eine leistungselektronische Anordnung,die mit einer leistungselektronischen Schalteinrichtung, einer Leiterplatte zur Führung von Steuersignalen zur Ansteuerung der leistungselektronischen Schalteinrichtung, einem die Leiterplatte überdeckenden Gehäuse, einer Kommunikationseinrichtung, die auf der Leiterplatte angeordnet ist und durch eine Ausnehmung des Gehäuses zugänglich ist und mit einer Dichteinrichtung ausgebildet ist, wobei die Dichteinrichtung einen Dichtabschnitt aufweist, der auf einer ersten Dichtfläche der Kommunikationseinrichtung dichtend aufliegt und wobei die Dichteinrichtung eine erste und zweite, jeweils umlaufend um und beabstandet von der Kommunikationseinrichtung angeordnete Dichtlippen aufweist, wobei die beiden Dichtlippe durch einen Steg miteinander verbunden sind und beide auf einer zweiten Dichtfläche der Leiterplatte aufliegen und wobei das Gehäuse eine wallartige Druckeinrichtung aufweist, die auf den Steg drückt und hierdurch die erste Dichtlippe an der der Kommunikationseinrichtung zugewandten Seite der Druckeinrichtung anliegt und die zweite Dichtlippe an der der Kommunikationseinrichtung abgewandten Seite der Druckeinrichtung anliegt.

Description

  • Die Erfindung beschreibt eine leistungselektronische Anordnung mit einer leistungselektronischen Schalteinrichtung, einer Leiterplatte zur Führung von Steuersignalen zur Ansteuerung der leistungselektronischen Schalteinrichtung, einem die Leiterplatte überdeckenden Gehäuseund einer Kommunikationseinrichtung, die auf der Leiterplatte angeordnet ist und durch eine Ausnehmung des Gehäuses zugänglich ist, wobei die Ausnehmung samt Kommunikationseinrichtung gegen Eindringen von Staub, Schmutz, Feuchtigkeit oder Flüssigkeit abgedichtet ist.
  • Aus dem allgemein bekannten Stand der Technik ist es beispielhaft bekannt eine derartige Kommunikationseinrichtung als D-Sub-Buchse oder -Stecker auszubilden. Es ist aus dem internen Stand der Technik bekannt Ausnehmungen mit darin angeordneten, handelsüblichen D-Sub-Buchsen oder -Steckern mittels eines Vergussmittels abzudichten. Alternativ ist es allgemein bekannt D-Sub-Buchsen und - Stecker mit einer daran anliegenden Dichtung auszubilden.
  • In der DE 102 00 494 B4 ist eine Fernbedienung für einen Elektrodurchlauferhitzer offenbart, die mindestens eine betätigbare, in einem zwei Hälften aufweisenden Gehäuse gehaltene Handhabe aufweist, die Schaltstrecken steuert, wobei die Hälften des Gehäuses gegeneinander abgedichtet sind, wobei die Handhabe durch einen um zwei Achsen kippbaren Knopf gebildet ist und über eine umlaufende Dichtung verfügt, mittels der die Handhabe mit dem Gehäuse abgedichtet ist, die Dichtung mittels der Handhabe elastisch auslenkbar ist, an der dem Inneren des Gehäuses zugekehrten Seite ein Teil der Schaltstrecke gehalten ist, und der zweite Teil der Schaltstrecke durch auf eine Leiterplatte angeordnete feststehende Kontakte gebildet ist.
  • In Kenntnis des genannten Standes der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine leistungselektronische Anordnung vorzustellen, bei der eine Kommunikationseinrichtung mit einer Leiterplatte verbunden und zudem durch eine Ausnehmung eines Gehäuses zugänglich ist, wobei die Kommunikationseinrichtung selbst keine integrale Dichteinrichtung aufweist und bei Anordnung einer Dichteinrichtung zur Abdichtung der Ausnehmung kein oder nur geringer Druck auf die Leiterplatte ausgeübt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine leistungselektronische Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße leistungselektronische Anordnung ist ausgebildet mit einer leistungselektronischen Schalteinrichtung, einer Leiterplatte zur Führung von Steuersignalen zur Ansteuerung der leistungselektronischen Schalteinrichtung, einem die Leiterplatte überdeckenden Gehäuse, einer Kommunikationseinrichtung, die auf der Leiterplatte angeordnet ist und durch eine Ausnehmung des Gehäuses zugänglich ist und mit einer Dichteinrichtung, wobei die Dichteinrichtung einen Dichtabschnitt aufweist, der auf einer ersten Dichtfläche der Kommunikationseinrichtung dichtend aufliegt und wobei die Dichteinrichtung einer erste und zweite, jeweils umlaufend um und beabstandet von der Kommunikationseinrichtung angeordnete, Dichtlippe aufweist, wobei die beiden Dichtlippen, vorzugsweise mittig, durch einen Steg miteinander verbunden sind und beide auf einer zweiten Dichtfläche der Leiterplatte aufliegen und wobei das Gehäuse eine wallartige Druckeinrichtung aufweist, die auf den Steg drückt und hierdurch die erste Dichtlippe an der der Kommunikationseinrichtung zugewandten Seite der Druckeinrichtung anliegt und die zweite Dichtlippe an der der Kommunikationseinrichtung abgewandten Seite der Druckeinrichtung anliegt. Es versteht sich, dass die Druckeinrichtung ebenfalls umlaufend um die Kommunikationseinrichtung auf den genannten Steg drückt.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Dichteinrichtung aus einem Material der Materialgruppe der Elastomere, insbesondere auf Basis von Silkonkautschuk, insbesondere mit einer Shore-A-Härte wischen 15 und 30, bevorzugt zwischen 20 und 25, ausgebildet ist.
  • Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Gehäuse aus einem Material der Materialgruppe der thermoplastischen Kunststoff, insbesondere der Polykarbonate, ausgebildet ist.
  • Bevorzugt ist die Kommunikationseinrichtung ausgebildet als eine Anzeigeeinrichtung oder als als eine erste Steckverbindungseinrichtung, insbesondere als D-Sub-Buchse oder - Stecker gemäß der Norm IEC-807-2.
  • Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die erste Dichtfläche der ersten Steckverbindungseinrichtung dazu ausgebildet ist in Kombination mit dem Dichtabschnitt und einer Dichtkante einer zweiten Steckverbindungseinrichtung, die gemeinsam mit der ersten Steckverbindungseinrichtung eine Steckverbindung ausbildet, diese Steckverbindung gegen Eindringen von Staub, Schmutz, Feuchtigkeit oder Flüssigkeit abzudichten, wobei die Alternativen auch in beliebigen Kombinationen erfüllt sein können.
  • Hierbei ist es bevorzugt, wenn die zweite Steckverbindungseinrichtung analog der ersten als D-Sub-Stecker oder D-Sub-Buchse ausgebildet ist.
  • Selbstverständlich können, sofern dies nicht explizit oder per se ausgeschlossen ist oder dem Gedanken der Erfindung widerspricht, die im Singular genannten Merkmale, insbesondere die Kommunikationseinrichtung wie auch die ihr zugeordnete Ausnehmung, mehrfach in der erfindungsgemäßen Anordnung vorhanden sein.
    • 1 zeigt einen Ausschnitt einer ersten leistungselektronischen Anordnung in Schnittansicht.
    • 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer zweiten leistungselektronischen Anordnung in Explosionsdarstellung.
    • 3 zeigt die zweite leistungselektronische Anordnung in Normaldarstellung.
    • 4 zeigt eine Dichteinrichtung der ersten leistungselektronischen Anordnung in Draufsicht.
    • 5 bis 7 zeigen verschiedene weitere Detailansichten der ersten leistungselektronischen Anordnung.
  • 1 zeigt einen Ausschnitt einer ersten leistungselektronischen Anordnung 1 in Schnittansicht. Dargestellt ist eine Leiterplatte 3, mit einer Mehrzahl von Bauelementen 30, zur Führung von Steuersignalen zur Ansteuerung einer nicht dargestellten leistungselektronischen Schalteinrichtung. Weiterhin dargestellt ist ein fachüblicher D-Sub-Stecker 5, der unmittelbar mit der Leiterplatte 3 mechanisch, mittels Halteeinrichtungen 52 die in Ausnehmungen 32 der Leiterplatte 3 angeordnet sind, und fachüblich elektrisch verbunden ist und der eine Kommunikationseinrichtung dieser leistungselektronischen Anordnung 1 ausbildet. Grundsätzlich könnte an dieser Stelle als Kommunikationseinrichtung auch eine Anzeigeeinrichtung, beispielhaft ausgebildet als ein Display zur Anzeige von Betriebsfunktionen, angeordnet sein.
  • Wesentlich ist, dass die Kommunikationseinrichtung 5 von außen zugänglich ist. Hierzu ist die Leiterplatte 3 von einem Gehäuse 4 überdeckt, das eine Ausnehmung 40 aufweist, in der die Kommunikationseinrichtung 5 angeordnet ist.
  • Um ein Abdichtung, vorzugsweise nach IP67, zumindest aber nach IP55, der Ausnehmung 40 des Gehäuses 4 mit angeordneter Kommunikationseinrichtung 5, insbesondere zur Leiterplatte 3, hin auszubilden ist erfindungsgemäß eine Dichteinrichtung 6 angeordnet. Diese Dichteinrichtung 6 weist, vgl. auch für Details die 2 bis 4, einen Dichtabschnitt 60 auf, der auf einer ersten Dichtfläche 50 der Kommunikationseinrichtung 5 dichtend aufliegt. Die Dichteinrichtung 6 selbst ist aus einem Silikonkautschuk der Shore-A-Härte 21 ausgebildet.
  • Zur Abdichtung zwischen dem aus Polykarbonat bestehenden Gehäuse 4 und der Leiterplatte 3 weist diese Dichteinrichtung 6 vollständig umlaufend um und jeweils beabstandet von der Kommunikationseinrichtung 5 angeordnet eine erste Dichtlippe 62 und lateral umlaufend weiter beabstandet von der Kommunikationseinrichtung 5 eine zweite Dichtlippe 64 auf. Diese Dichtlippen 62, 64 sind mittels eines, ebenfalls vollständig umlaufenden Stegs 66 einstückig miteinander verbunden. Weiterhin liegen beide Dichtlippen 62, 64 auf der Leiterplatte 3 auf, während der parallel zur Leiterplatte 3 verlaufende Steg 66 von dieser beabstandet ist.
  • Um die Abdichtung auszubilden weist das Gehäuse 4 ebenfalls vollständig umlaufend um die Kommunikationseinrichtung 5 eine wallartige Druckeinrichtung 42 auf. Diese Druckeinrichtung 42, zumindest der relevante Teil hiervon, umläuft die Kommunikationseinrichtung 3 im Abstand des Steges 66 und drückt auf diesen. Hierbei werden durch die elastische Ausgestaltung der Dichteinrichtung 6, insbesondere hier des Steges 66, die beiden Dichtlippen 62, 64 jeweils seitlich an die wallartige Druckeinrichtung 42 angedrückt. Hierbei liegt also die erste Dichtlippe 62 an der der Kommunikationseinrichtung 5 zugewandten Seite der Druckeinrichtung 42 an, während die zweite Dichtlippe 64 an der der Kommunikationseinrichtung 5 abgewandten Seite der Druckeinrichtung 42 anliegt.
  • 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer zweiten leistungselektronischen Anordnung 1 teilweise in Explosionsdarstellung. Dargestellt ist wiederum eine Leiterplatte 3 mit einer Kommunikationseinrichtung 5 in Form einer fachüblichen D-Sub-Buchse, die in fachüblicher Weise elektrisch und mechanisch mit der Leiterplatte 3 verbunden ist. Weiterhin ist ein Teil des Gehäuses 4, hier ein Teil einer Druckeinrichtung 42 dargestellt, die als ein um die D-Sub-Buchse umlaufender Wall ausgebildet ist und eine Druckfläche 460 parallel zur Leiterplatte und zwei Seitenflächen 420, 440 senkrecht oder einen Winkel von mehr als 70° mit der Leiterbahn einschließend aufweist.
  • Die Dichteinrichtung 6, wiederum bestehend aus einen Silikonkautschuk, weist zwei umlaufend um und beabstandet von der Kommunikationseinrichtung 5 angeordnete, zylinderförmige Dichtlippen 62, 64 auf, die mittels eines Stegs 66 mittig, also in halber Höhe über der Leiterplatte 3 miteinander verbunden sind, wobei der Steg 66 im nicht druckbeauschlagtem Zustand parallel zur Leiterplatte 3 verläuft. Die erste Dichtlippe 62 umläuft die Kommunikationseinrichtung 5 in einem ersten Abstand 620, während die Dichteinrichtung 42 und somit auch der Steg 66 die Kommunikationseinrichtung 5 in einem zweiten größeren Abstand 660 und parallel zur ersten Dichtlippe 62 umläuft. Die zweite Dichtlippe 64 umläuft die Kommunikationseinrichtung 5 in einem dritten, abermals größeren Abstand 640.
  • Die Dichteinrichtung 6 weist weiterhin einen Dichtabschnitt 60 auf, der auf einer ersten Dichtfläche 50 der Kommunikationseinrichtung 5 dichtend aufliegt und der einstückig mit der ersten Dichtlippe 62 verbunden ist. Diese Dichtfläche 50 ist hier rein beispielhaft parallel zur Leiterplatte 3 angeordnet. Es kann auch bevorzugt sei, wenn die Dichtfläche seitlich an der Kommunikationseinrichtung, also senkrecht zur Leiterplatte vorgesehen ist.
  • Es kann, wie hier dargestellt, zusätzlich bevorzugt sein, wenn die erste Dichtfläche 50 der ersten Steckverbindungseinrichtung dazu ausgebildet ist in Kombination mit dem Dichtabschnitt 72 und einer Dichtkante 70 einer zweiten, als D-Sub-Stecker ausgebildeten, Steckverbindungseinrichtung 7, die gemeinsam mit der ersten Steckverbindungseinrichtung 5 eine Steckverbindung ausbildet, diese Steckverbindung gegen Eindringen von Staub, Schmutz, Feuchtigkeit oder Flüssigkeit abzudichten.
  • 3 zeigt die zweite leistungselektronische Anordnung 1 in Normaldarstellung ohne zweite Steckverbindungseinrichtung allerdings mit einer leistungselektronischen Schalteinrichtung 2, die hier als Substrat bestehend aus einem Isolierstoffkörper 20 und Leiterbahnen 22 mit darauf angeordnetem Leistungshalbleiterbauelement 24 ausgebildet ist. Eine der Leiterbahnen 22 ist mit der Leiterplatte 3 mittels eines einen Steuerstrom führenden Hilfsanschlusselements 26 in Form einer Kontaktfeder elektrisch leitend verbunden. Weitere Details der Schalteinrichtung 2 sind fachüblich ausgebildet und hier nicht dargestellt.
  • Erkennbar ist in dieser Darstellung besonders die Druckeinwirkung der Druckeinrichtung 42 auf den Steg 66 der Dichteinrichtung 6, der hierdurch in Richtung der Leiterplatte 3 durchgebogen wird. Diese Durchbiegung bewirkt ein Anliegen der erste Dichtlippe 62 an der der Kommunikationseinrichtung 5 zugewandten Seite 420, vgl. 2, der Druckeinrichtung 42, dargestellt durch einen Pfeil in der ersten Dichtlippe 62. Gleichzeitig bewirkt diese Durchbiegung ein Anliegen der zweiten Dichtlippe 64 an der der Kommunikationseinrichtung 5 abgewandten Seite 440, vgl. 2, der Druckeinrichtung 42, dargestellt durch einen Pfeil in der zweiten Dichtlippe 64. Dieses Anliegen an beiden Seiten 420, 440 der Dichteinrichtung 42 bewirkt eine hervorragende Abdichtung, wobei nur minimaler Druck auf eine zweite Dichtfläche 300 der Leiterplatte 3 ausgeübt wird. Zumindest ist die Druckeinwirkung auf die zweite Dichtfläche 300 Leiterplatte 3 so gering, dass hierdurch eine Beschädigung der Leiterplatte ausgeschlossen ist.
  • 4 zeigt eine Dichteinrichtung der ersten leistungselektronischen Anordnung 1 in Draufsicht. Dargestellt ist eine Ausnehmung 68 für eine Kommunikationseinrichtung, hier ein D-Sub-Stecker, sowie ein Dichtabschnitt 60, der dafür ausgebildet ist auf einer ersten Dichtfläche des D-Sub-Steckers dichtend zu liegen zu kommen. Dies bildet einen ersten Teil der Abdichtung der Ausnehmung des Gehäuses aus, vgl. auch 1 bis 3.
  • Weiterhin dargestellt sind die beiden umlaufenden Dichtlippen 62, 64, sowie der sie verbindende Steg 66. Die beiden Dichtlippen 62, 64 bilden mit der Druckeinrichtung des Gehäuses, vgl. 1 bis 3, den zweiten Teil der Abdichtung der Ausnehmung des Gehäuses aus.
  • 5 bis 7 zeigen verschiedene weitere Detailansichten der ersten leistungselektronischen Anordnung 1. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Leiterplatte 3 mit einer Mehrzahl von Bauelementen 30 ohne Gehäuse. Die Leiterplatte 3 dient der Verarbeitung und Führung von Steuersignalen zur Ansteuerung einer nicht dargestellten leistungselektronischen Schalteinrichtung. Weiterhin dargestellt ist ein fachüblicher D-Sub-Stecker 5, der auf der Leiterplatte 3 mechanisch befestigt ist und elektrisch mit Leiterbahnen der Leiterplatte 3 verbunden ist.
  • 6 zeigt, vergleichbar mit 1, eine Schnittansicht, allerdings mit Gehäuse 4 und Dichteinrichtung 6.
  • 7 zeigt eine Draufsicht, wie in 5, allerdings mit Gehäuse 4 und Dichteinrichtung 6.

Claims (8)

  1. Leistungselektronische Anordnung (1) mit einer leistungselektronischen Schalteinrichtung (2), einer Leiterplatte (3) zur Führung von Steuersignalen zur Ansteuerung der leistungselektronischen Schalteinrichtung (2), einem die Leiterplatte (3) überdeckenden Gehäuse (4), einer Kommunikationseinrichtung (5), die auf der Leiterplatte (3) angeordnet ist und durch eine Ausnehmung (40) des Gehäuses (4) zugänglich ist und mit einer Dichteinrichtung (6), wobei die Dichteinrichtung (6) einen Dichtabschnitt (60) aufweist, der auf einer ersten Dichtfläche (50) der Kommunikationseinrichtung (5) dichtend aufliegt und wobei die Dichteinrichtung (6) eine erste und zweite, jeweils umlaufend um und beabstandet von der Kommunikationseinrichtung (5) angeordnete, Dichtlippe (62, 64) aufweist, wobei die beiden Dichtlippen (62, 64) durch einen Steg (66) miteinander verbunden sind und beide auf einer zweiten Dichtfläche (300) der Leiterplatte (3) aufliegen und wobei das Gehäuse (4) eine wallartige Druckeinrichtung (42) aufweist, die auf den Steg (66) drückt und hierdurch die erste Dichtlippe (62) an der der Kommunikationseinrichtung (5) zugewandten Seite (420) der Druckeinrichtung (42) anliegt und die zweite Dichtlippe (64) an der der Kommunikationseinrichtung (5) abgewandten Seite (440) der Druckeinrichtung (42) anliegt.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Dichteinrichtung (6) aus einem Material der Materialgruppe der Elastomere, insbesondere auf Basis von Silkonkautschuk, insbesondere mit einer Shore-A-Härte wischen 15 und 30, bevorzugt zwischen 20 und 25, ausgebildet ist.
  3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (4) aus einem Material der Materialgruppe der thermoplastischen Kunststoffe, insbesondere der Polykarbonate, ausgebildet ist.
  4. Anordnung einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kommunikationseinrichtung (5) als eine Anzeigeeinrichtung ausgebildet ist.
  5. Anordnung einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wobei die Kommunikationseinrichtung (5) als eine erste Steckverbindungseinrichtung ausgebildet ist.
  6. Anordnung nach Anspruch 5, wobei die erste Steckverbindungseinrichtung als D-Sub-Buchse oder D-Sub-Stecker ausgebildet ist.
  7. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die erste Dichtfläche (50) der ersten Steckverbindungseinrichtung (5) dazu ausgebildet ist in Kombination mit dem Dichtabschnitt (72) und einer Dichtkante (70) einer zweiten Steckverbindungseinrichtung (7), die gemeinsam mit der ersten Steckverbindungseinrichtung (5) eine Steckverbindung ausbildet, diese Steckverbindung gegen Eindringen von Staub, Schmutz, Feuchtigkeit oder Flüssigkeit abzudichten.
  8. Anordnung nach Anspruch 7, wobei die zweite Steckverbindungseinrichtung (7) als D-Sub-Stecker oder D-Sub-Buchse ausgebildet ist.
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