DE102018215876A1

DE102018215876A1 - Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug mit einer solchen Steuereinrichtung

Info

Publication number: DE102018215876A1
Application number: DE102018215876.2A
Authority: DE
Inventors: Dirk Stammann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-09-18
Filing date: 2018-09-18
Publication date: 2020-03-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (3), welches eine Verbindungseinrichtung (5) umfasst, über welche eine im Gehäuse (3) angeordnete elektronische Kontroll-Einheit (4) mit einem Elektroniknetz (6) des Kraftfahrzeugs verbindbar ist, und mit einem außenseitig an dem Gehäuse (3) angebrachten Kühlkörper (2), mittels dessen eine durch einen Betrieb der elektronischen Kontroll-Einheit (4) im Gehäuse (3) erzeugte Wärme aus dem Gehäuse (3) ableitbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kühlkörper (2) als ein Schutzelement (9) für die Verbindungseinrichtung (5) gegen an die Steuereinrichtung (1) heranfliegende Schadelemente (10) ausgebildet ist und in wenigstens einer bestimmten Schadelement-Anflugrichtung (11) die Verbindungseinrichtung (5) zumindest im Wesentlichen überdeckt. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Steuereinrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 1. Gemäß Patentanspruch 7 betrifft die Erfindung des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Steuereinrichtung.
In modernen Kraftfahrzeugen kommt eine Vielzahl von elektronischen Steuergeräten zum Einsatz, welche verschiedenste Fahrzeugfunktionen steuern und/oder regeln. Insbesondere werden derartige elektronische Steuergeräte zur Steuerung bzw. Regelung von Elektromotoren des Kraftfahrzeugs eingesetzt und haben eine Verlustleistung, welche zuverlässig von dem entsprechenden elektronischen Steuergerät abzuführen ist. Hierzu werden bekanntermaßen Kühlkörper eingesetzt, mittels derer die elektrische Verlustleistung in Form von Wärme an eine Umgebung des elektronischen Steuergeräts abgeleitet wird. Hierdurch ist das elektronische Steuergerät vor Überhitzung und damit vor Zerstörung bzw. Beschädigung geschützt. Des Weiteren ist auf diese Weise wirksam verhindert, dass das Steuergerät infolge einer zu hohen Wärmebelastung in eine Schutzbetriebsart umschaltet, wodurch dann beispielsweise nicht mehr alle den entsprechenden Steuergeräten zugeordneten Fahrzeugfunktionen dem Nutzer des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden können.
So offenbart beispielsweise die EP 0 876 743 B1 ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug mit einer Kühlplatte, auf deren Oberseite eine erste Leiterplatte mit einer elektrischen Schaltung angeordnet ist, mit einem Steckerteil mit Steckerstiften, mit einer zweiten Leiterplatte, die auf der der ersten Leiterplatte abgewandten Seite der Kühlplatte angeordnet ist, und mit Verbindungselementen, über die die zweite Leiterplatte mit der ersten Leiterplatte elektrisch leitend verbunden ist, wobei das Steckerteil auf der der ersten Leiterplatte abgewandten Seite der Kühlplatte angeordnet ist, und wobei die zweite Leiterplatte zwischen dem Steckerteil und der Kühlplatte angeordnet ist und wobei die Steckerstifte in die zweite Leiterplatte geführt und mit dieser elektrisch verbunden sind.
Darüber hinaus offenbart die EP 1 422 983 A2 ein Gehäuse mit zwei Gehäuse-Kunststoffschalen, wobei mindestens eine der beiden Kunststoffschalen ein nach außen gerichtetes Profil aufweist, und einen im Gehäuse angeordneten Kühlkörper, welcher mit einer der beiden Gehäuse-Kunststoffschalen durch vollständiges Umspritzen eines Teils des Kühlkörpers fest verbunden ist und welcher einen nicht umspritzten Abschnitt als Bauelemente-Montagefläche aufweist, wodurch für die dort montierten Bauelemente das profilierte Gehäuse als Wärmesenke wirkt und insgesamt das Verhältnis von Wärmeübergangswert zu Wärmedurchgangswert optimiert ist.
Bei diesen bekannten bzw. herkömmlichen Vorrichtungen sind jedoch entsprechende Verbindungselemente, über welche das jeweilige Steuergerät mit einem Elektroniknetz des Kraftfahrzeugs verbindbar oder verbunden ist, besonders hohen Temperaturen und/oder aufgrund eines Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs an das Steuergerät herangeschleuderte oder heranfliegende Schadelemente, etwa Steinschlag und/oder Schwallwasser, ausgesetzt. Da es sich bei den Verbindungselementen, insbesondere elektrischen Verbindungselementen, des elektronischen Steuergeräts um jeweils besonders empfindliche Teile des Steuergeräts handelt, besteht demnach bei den herkömmlichen Vorrichtungen bzw. Steuergeräten die Gefahr, dass die Mechanik der Verbindungselemente durch Steinschlag beschädigt wird. Überdies könnten die Dichtungen bei einem Durchfahren von Wasser mittels des Kraftfahrzeugs, wodurch das Schwallwasser erzeugt wird, nicht ausreichen bzw. an Wirkung verlieren, sodass Feuchtigkeit und/oder Salz (zum Beispiel auf eine Fahrbahn des Kraftfahrzeugs gestreutes Streusalz) an entsprechenden Dichtungselementen der Verbindungselemente vorbei in ein Inneres des Steuergeräts hineingerät und zu einer Fehlfunktion, zum Beispiel einem Kurzschluss, des Steuergeräts führt.
Daher sind die herkömmlichen Steuergeräte bzw. Vorrichtungen lediglich in besonders geschützten Bereichen des Kraftfahrzeugs zu verbauen, sodass ein vorbestimmter Funktionsumfang gewährleistet ist. Es besteht jedoch im Fahrzeugbau, insbesondere Serienfahrzeugbau, der Bedarf, die jeweiligen, in dem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommenden Steuergeräte besonders flexibel hinsichtlich deren jeweiligen Einbauorte einzusetzen. Besonders wünschenswert ist es, ein jeweiliges Steuergerät in oder an einem Unterboden und/oder in einem Nassbereich des Kraftfahrzeugs einsetzen zu können, ohne dass das Steuergerät an diesem Einbauort - insbesondere aufgrund des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs - Schaden nimmt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine besonders flexibel einsetzbare Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Steuereinrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs anzusehen und umgekehrt.
Eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug weist ein Gehäuse auf, welches eine Verbindungseinrichtung umfasst, über welche eine im Gehäuse angeordnete elektronische Kontroll-Einheit (Electronic Control Unit - ECU) mit einem Elektroniknetz des Kraftfahrzeugs verbindbar ist, und mit einem außenseitig an dem Gehäuse angebrachten Kühlkörper, mittels dessen eine durch einen Betrieb der elektronischen Kontroll-Einheit im Gehäuse erzeugte Wärme aus dem Gehäuse ableitbar ist.
Die Verbindungseinrichtung umfasst mechanisch wirkende Befestigungsmittel und elektrisch wirkende Kontaktmittel, wobei die Befestigungsmittel dazu dienen, einen zuverlässigen, direkten mechanischen sowie einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem Elektroniknetz des Kraftfahrzeugs und den Kontaktmitteln der Verbindungseinrichtung herzustellen und/oder zu halten. Üblicherweise ist die Verbindungseinrichtung bzw. sind die Befestigungsmittel derart ausgebildet, dass die Steuereinrichtung und das Elektroniknetz des Kraftfahrzeugs zerstörungsfrei, insbesondere werkzeuglos, miteinander zu verbinden sind bzw. voneinander zu lösen sind.
Die von dem Gehäuse eingefasste, elektronische Kontroll-Einheit ist dazu ausgebildet, Fahrzeugfunktionen zu steuern bzw. zu regeln. Besonders bevorzugt dient diese elektronische Kontroll-Einheit, also die Steuereinrichtung, zur Ansteuerung bzw. Regelung von Elektromotoren mit Verstellfunktion, zum Beispiel elektrischen Fensterhebern, verstellbaren Dächern oder Dachabschnitten, elektrischer Sitzverstellung, Traktionsmotoren, Lamellenkupplungen für bedarfsgerechtes Zuschalten eines Allradantriebs oder für geregelte Differenzialsperren des Kraftfahrzeugs etc. Eine mit der Steuerung bzw. Regelung der entsprechenden Motoren zusammenhängende Verlustleistung wird bekanntermaßen mittels der Kontroll-Einheit der Steuereinrichtung in Wärme, insbesondere Abwärme, umgewandelt, welche den Innenraum des Gehäuses, das heißt die direkte Umgebung der Kontroll-Einheit, und das Gehäuse selbst während des Betriebs der Steuereinrichtung bzw. des Kraftfahrzeugs erwärmt. Mittels des außenseitig direkt an dem Gehäuse angebrachten Kühlkörpers ist diese Abwärme besonders effizient auf der direkten Umgebung der Kontroll-Einheit ableitbar, sodass mittels des Kühlkörpers die im Betrieb der Steuereinrichtung entstandene Abwärme nicht zu einer Fehlfunktion der Kontroll-Einheit führt. Es kann vorgesehen sein, dass der Kühlkörper das Gehäuse vollständig durchdringt und in direktem, insbesondere wärmeleitendem, Kontakt mit der Kontroll-Einheit, insbesondere mit sich besonders stark erwärmenden Komponenten der Kontroll-Einheit, steht.
Um nun die Steuereinrichtung besonders flexibel einsetzbar auszubilden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kühlkörper als ein Schutzelement für die Verbindungseinrichtung gegen an die Steuereinrichtung heranfliegende Schadelemente, wie Schwallwasser etc., ausgebildet ist und in wenigstens einer bestimmten Schadelement-Anflugrichtung die Verbindungseinrichtung zumindest im Wesentlichen überdeckt. Mit anderen Worten erfüllt der Kühlkörper eine Doppelfunktionalität, nämlich erstens dient der Kühlkörper zur Abfuhr der mittels der Kontroll-Einheit erzeugten Abwärme, und zweitens dient der Kühlkörper als das Schutzelement für die Verbindungseinrichtung. Die Schadelemente können eine Vielzahl von voneinander unterschiedlichen Schadkörpern und/oder -flüssigkeiten umfassen. Beispielsweise können die Schadelemente, Wasser, Öle, Steine und/oder weitere Gegenstände umfassen.
Die bestimmte Schadelement-Anflugrichtung ist vor allem durch eine Einbaustelle der Steuereinrichtung definiert. Beispielsweise kann die Schadelement-Anflugrichtung vertikal verlaufen, wenn zu erwarten ist, dass eine Flüssigkeit in vertikaler Richtung auf die Steuereinrichtung herabtropft oder herabfließt. Des Weiteren kann die Schadelement-Anflugrichtung zumindest im Wesentlichen horizontal verlaufen, wenn zu erwarten ist, dass - beispielsweise während eines Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs - Steine oder andere Trümmer in Richtung zu der Steuereinrichtung hinfliegen.
Demnach ist die Steuereinrichtung besonders flexibel einsetzbar, da es aufgrund des Kühlkörpers, der das Schutzelement für die Verbindungseinrichtung bildet, ermöglicht ist, die Steuereinrichtung auch in einen Einbauraum anzuordnen, welcher nicht oder rudimentär gegen ein Eindringen von Schwallwasser, Steinschlag etc. geschützt ist. Hierbei ist insbesondere die Verbindungseinrichtung mittels des Kühlkörpers besonders effizient gegen das Schwallwasser bzw. die Steine geschützt, sodass die in diesem Einbauraum angeordnete Steuereinrichtung besonders zuverlässig ist. Folglich kann die Steuereinheit, beispielsweise eine Allrad-Steuereinrichtung, besonders nah an dem zu steuernden Bauteil des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einer Allradkupplung, angeordnet werden, wodurch auf eine exzessive Verkabelung zwischen der zu steuernden bzw. zu regelnden Komponente des Kraftfahrzeugs und der entsprechenden Steuereinrichtung verzichtet werden kann.
Die Verbindungseinrichtung kann ein von dem Gehäuse hervorspringendes Verbindungselement aufweisen, welches mittels des Kühlkörpers in der wenigstens einen Schadelement-Anflugrichtung überdeckt ist. Mit anderen Worten überragt der Kühlkörper zumindest einen Rand des Gehäuses, insbesondere einen Rand, von welchem das Verbindungseinrichtung hervorspringt. Insbesondere bei einer derart exponierten Konfiguration des Verbindungselements ist dieses mittels des Kühlkörpers besonders effizient überdeckbar oder abdeckbar.
Alternativ oder zusätzlich kann die Verbindungseinrichtung einen das Gehäuse zumindest im Wesentlichen plan integriertes, weiteres Verbindungselement aufweisen, welches mittels des Kühlkörpers und der wenigstens einen Schadelement-Anflugrichtung überdeckt ist. Alternativ kann der Kühlkörper - wie zuvor dargelegt - den Rand des Gehäuses überragen, dann ist nicht nur das Verbindungselement selbst, sondern auch ein mit dem Verbindungselement korrespondierender bzw. koppelbarer Anteil des Elektroniknetzes des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel ein Ende eines Fahrzeugkabelbaums, mittels des Kühlkörpers in Schadelement-Anflugrichtung überdeckt und folglich geschützt.
Der Kühlkörper kann einen direkt an dem Gehäuse anliegenden Kühlanteil und einen davon abgewinkelten Schutzanteil aufweisen, der von dem Gehäuse beabstandet ist und einen Schutzbereich für die Verbindungseinrichtung bildet. Das bedeutet, dass die Verbindungseinrichtung, insbesondere ein steuereinrichtungsseitiger Anteil der Verbindungseinrichtung, zumindest teilweise in dem Schutzbereich der Steuereinrichtung angeordnet ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung des Kühlkörpers ist die Verbindungseinrichtung in Bezug auf besonders viele, voneinander unterschiedliche und schräg zueinander verlaufende Schadelement-Anflugrichtungen geschützt, während dennoch ein besonders einfacher Zugang zu der Verbindungseinrichtung gewährleistet ist.
Es ist in diesem Zusammenhang von besonderem Vorteil, wenn der Schutzanteil und der Kühlanteil miteinander direkt verbunden sind. Denn dann weist der Kühlkörper eine besonders große Oberfläche auf, über welche besonders effizient die mittels der Kontroll-Einheit erzeugte Abwärme aus dem Gehäuse bzw. von der Kontroll-Einheit abführbar ist. Denn die in den an dem Gehäuse direkt anliegenden Kühlanteil eingeleitete Abwärme ist in den Schutzanteil leitbar, wenn der Schutzanteil und der Kühlanteil miteinander wärmeleitend verbunden sind. Besonders effizient ist die Abwärme von dem Kühlanteil in den Schutzanteil leitbar, wenn der Kühlanteil und der Schutzanteil stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Besonders bevorzugt sind der Schutzanteil und der Kühlanteil einstückig miteinander ausgebildet, sodass ein Wärmeübergang aus dem Kühlanteil in den Schutzanteil noch effizienter vonstattengeht.
Um eine besonders hohe Schutzwirkung mittels des Kühlkörpers für die Verbindungseinrichtung zu gewährleisten, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Kühlkörper in einem Nahbereich der Verbindungseinrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise ist wirksam verhindert, dass die Schadelemente zwischen den Kühlkörper und die Verbindungseinrichtung, insbesondere das steuereinrichtungsseitige Verbindungselement der Verbindungseinrichtung, geraten und dort die Steuereinrichtung beschädigen. Bevorzugt liegt der Kühlkörper direkt an der Verbindungseinrichtung an. Beispielsweise kann der Kühlkörper teilweise die Verbindungseinrichtung bzw. das steuereinrichtungsseitige Verbindungselement bilden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer Steuereinrichtung, wobei es sich insbesondere um die hierin beschriebene Steuereinrichtung handeln kann. Das mit der Steuereinrichtung ausgerüstete Kraftfahrzeug ist besonders energie- bzw. kraftstoffeffizient und/oder emissionsarm betreibbar, da aufgrund der besonders flexiblen Einsetzbarkeit der Steuereinrichtung eine aufwendige Verkabelung der Steuereinrichtung mit dem zu regelnden bzw. zu steuernden Element des Kraftfahrzeugs entfallen kann.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Steuereinrichtung in einem Nassbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, insbesondere um in einem Nahbereich des zu steuernden Bauelements, zum Beispiel Motors, Verstellelement etc., des Kraftfahrzeugs angeordnet zu sein. Denn wenn das zu steuernde Bauelement in einem Nassbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, kann auf die zuvor genannte aufwendige Verkabelung zwischen der Steuereinrichtung und dem zu steuernden Bauelement verzichtet werden, was zu einer besonders geringen Fahrzeugmasse führt. Bei den Nassbereichen des Kraftfahrzeugs handelt es sich um Bereiche desselben, welche nicht oder lediglich rudimentär gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit, Steinschlag etc. geschützt ist. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen Motorraum, ein Radhaus, einen Unterboden, Bauelemente eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs, Bereiche zwischen einer Außen- und einer Innenhaut etc. Indem das Steuergerät des Kraftfahrzeugs in einem derartigen Nassbereich anordenbar bzw. angeordnet ist, ergibt sich eine besonders hohe Kühlleistung für die Steuereinrichtung, da die Nassbereiche besonders gut von einem Fahrtwind durchströmt werden, sofern das Kraftfahrzeug angetrieben ist und infolgedessen eine Fahrgeschwindigkeit innehat. Dabei ist nicht zu besorgen, dass die Steuereinrichtung, insbesondere dessen Verbindungseinrichtung, durch in den Nassbereich eintretende Schadelemente, wie Schwallwasser, Steinschlag etc., beschädigt wird, da der Kühlkörper als das Schutzelement für die Verbindungseinrichtung gegen die heranfliegenden Schadelemente ausgebildet ist und in der bestimmten Schadelement-Anflugrichtung die Verbindungseinrichtung zumindest im Wesentlichen überdeckt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. 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.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

1 in schematischer und perspektivischer Darstellung eine Steuereinrichtung mit einem Kühlkörper;
2 in schematischer und geschnittener Darstellung die Steuereinrichtung mit dem einen Kühlanteil und einen Schutzanteil aufweisenden Kühlkörper;
3 in schematischer und geschnittener Darstellung die Steuereinrichtung mit dem direkt an einer Verbindungseinrichtung anliegenden Kühlkörper; und
4 in schematischer und perspektivischer Darstellung die Steuereinrichtung mit dem ein Verbindungselement umgreifenden Kühlkörper.

Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Darstellung eine Steuereinrichtung 1 mit einem Kühlkörper 2. Die Steuereinrichtung 1 weist des Weiteren ein Gehäuse 3 auf, in dessen Innenraum eine elektronische Kontroll-Einheit 4 (ECU: Electronic Control Unit) aufgenommen ist. Mit anderen Worten umgreift das Gehäuse 3 die elektronische Kontroll-Einheit 4. Aufgrund der ECU 4 ist die Steuereinrichtung 1 dazu ausgebildet, wenigstens eine Fahrzeugfunktion eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Personenkraftwagens, Lastkraftwagens etc. zu regeln und/oder zu steuern. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 1 dazu ausgebildet sein, einen Elektromotor des Kraftfahrzeugs zu steuern bzw. zu regeln. Hierzu ist die Steuereinrichtung 1 mit dem entsprechenden, zu regelnden Element des Kraftfahrzeugs zu verbinden. Entsprechend weist die Steuereinrichtung 1 eine Verbindungseinrichtung 5 auf, über welche die ECU 4 mit einem Elektroniknetz 6 des Kraftfahrzeugs verbindbar bzw. verbunden ist.
Beim Steuern bzw. Regeln der zu regelnden Komponenten mittels der elektronischen Kontroll-Einheit 4 erzeugt diese prinzipbedingt eine Wärme oder Abwärme, welche von der elektronischen Kontroll-Einheit 4 abzuführen ist, um zu vermeiden, dass im Nahbereich derselben, insbesondere im Gehäuse 3, ein Wärmestau entsteht. Denn ein solcher Wärmestau kann zum Überhitzen der elektronischen Kontroll-Einheit 4 führen, was letztendlich zu einer Beschädigung derselben bzw. zu einer Beschädigung der Steuereinrichtung 1 führen könnte. Üblicherweise sind Schutzmechanismen vorgeschaltet, um die Steuereinrichtung 1 bzw. die elektronische Kontroll-Einheit oder ECU 4 vor Überhitzung und infolgedessen vor Zerstörung bzw. Beschädigung zu schützen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die elektronische Kontroll-Einheit 4 in einen Schutzbetrieb oder Notbetrieb schaltet, wenn nicht ausreichend viel der erzeugten Wärme aus dem Nahbereich der ECU 4 bzw. elektronischen Kontroll-Einheit 4 abgeführt werden kann. In einem solchen Schutzbetrieb oder Notbetrieb kann eine Rechenleistung und infolgedessen eine Steuer- und/oder Regelleistung der Steuereinrichtung 1 im Vergleich zu einem Normalbetrieb derselben reduziert werden, was dazu führen kann, dass einem Nutzer des Kraftfahrzeugs die im Zusammenhang mit dieser Steuereinrichtung 1 stehenden Fahrzeugfunktionen nicht länger zur Verfügung stehen, da diese aufgrund des Notbetriebs bzw. Schutzbetriebs deaktiviert sind.
Aufgrund dessen ist der Kühlkörper 2 aus einem besonders gut wärmeleitenden Material aufgebaut und weist eine besonders große Oberfläche auf. Insbesondere ist der Kühlkörper 2 aus einen metallischen Material gebildet. Beispielsweise kann es sich bei dem Kühlkörper 2 um ein Aluminium-Gussteil und/oder -Frästeil handeln. Um die besonders große Oberfläche des Kühlkörpers 2 zu erreichen, weist der Kühlkörper 2 eine Wärmeableitstruktur 7 auf, welche im vorliegenden Beispiel eine Vielzahl von Kühlrippen 8 aufweist. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Kühlrippen 8 lediglich beispielhaft für die Wärmeableitstruktur 7 stehen, da aus dem Stand der Technik eine Vielzahl von Wärmeableitstrukturen bekannt sind. Das bedeutet, dass die Wärmeableitstruktur 7 beispielsweise zusätzlich zu den Kühlrippen 8 oder anstatt der Kühlrippen 8 eine ebene Fläche aufweisen kann, sodass der Kühlkörper 2 als ein flaches oder planes, metallisches Blech ausgebildet sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Kühlkörper 2 eine besonders raue Oberfläche aufweisen, was ebenfalls zu einer besonders großen Oberfläche des Kühlkörpers 2 führt. So ist es beispielsweise denkbar, dass die Oberfläche des Kühlkörpers 2 aus einer Vielzahl von prismatischen, insbesondere pyramidalen Kühlelementen ausgebildet ist.
Um eine Kühlleistung des Kühlkörpers 2 weiter zu erhöhen, ist es besonders von Vorteil, wenn die Steuereinrichtung 1 in einem Nassbereich des Kraftfahrzeugs, etwa einem Motorraum, einem Unterboden etc., angeordnet ist. Jedoch ergibt sich dann der Bedarf, die Steuereinrichtung 1 besonders zuverlässig gegen in diesem Nassbereich vorherrschende Gegebenheiten zu schützen, da ein derartiger Nassbereich nicht oder lediglich rudimentär gegen ein Eindringen von Schwallwasser, Steinschlag etc. geschützt ist. So sind herkömmliche Steuereinrichtungen, insbesondere herkömmliche Verbindungseinrichtungen, nicht ausreichend gegen die zuvor beschriebenen Gegebenheiten in einem solchen Nassbereich geschützt. Um also die Verbindungseinrichtung 5 besonders effizient gegen die im Nassbereich vorherrschenden Gegebenheiten zu schützen, ist vorgesehen, dass der Kühlkörper 2 als ein Schutzelement 9 für die Verbindungseinrichtung 5 gegen an die Steuereinrichtung 1 heranfliegende Schadelemente 10 ausgebildet ist. Das bedeutet, dass der Kühlkörper 2 eine Doppelfunktionalität innehat, denn der Kühlkörper 2 ist einerseits außenseitig an dem Gehäuse 3 angebracht, um eine durch den Betrieb der elektronischen Kontroll-Einheit 4 im Gehäuse 3 erzeugte Wärme bzw. Abwärme aus dem Gehäuse 3 abzuleiten. Darüber hinaus ist der Kühlkörper 2 als das Schutzelement 9 für die Verbindungseinrichtung 5 ausgebildet. Infolgedessen ist für die Steuereinrichtung 1 kein separat von dem Kühlkörper 2 ausgebildetes Schutzelement vorzusehen, um die Verbindungseinrichtung 5 in ausreichendem Maße gegen die heranfliegenden Schadelemente 10 zu schützen, da diese Funktion durch den Kühlkörper 2 bereitgestellt ist.
Um als Schutzelement 9 zu dienen, überdeckt der Kühlkörper 2 in wenigstens einer bestimmten Schadelement-Anflugrichtung 11 die Verbindungseinrichtung 5 zumindest im Wesentlichen. Mit anderen Worten ist der Kühlkörper 2 bzw. das Schutzelement 9 zwischen der Verbindungseinrichtung 5 und den Schadelementen 10 angeordnet, welche, zumindest hauptsächlich, entlang der Schadelement-Anflugrichtung 11 auf die Steuereinrichtung 1 zufliegend zu erwarten sind. Die wenigstens eine bestimmte Schadelement-Anflugrichtung 11 ergibt sich hauptsächlich durch eine Einbauposition im Nassbereich und/oder eine Einbaulage der Steuereinrichtung 1 innerhalb des Nassbereichs.
Der Kühlkörper 2 weist im vorliegenden Beispiel einen Grundkörper 12 auf, welcher mit dessen Unterseitenfläche 13 direkt an das Gehäuse 3 angrenzt, um besonders effizient die durch die ECU 4 erzeugte Abwärme aus dem Gehäuse 3 abführen zu können. Der Grundkörper 12 und die Wärmeableitstruktur 7 sind miteinander verbunden, insbesondere stoffschlüssig miteinander verbunden. Demnach können der Grundkörper und die Wärmeableitstruktur 7 zum Beispiel miteinander verschweißt sein. Ferner können der Grundkörper und die Wärmeableitstruktur 7 miteinander einstückig hergestellt bzw. ausgebildet sein.
Die Verbindungseinrichtung 5 kann ein von dem Gehäuse 3 hervorspringendes Verbindungselement 14 aufweisen, welches mittels des Kühlkörpers 2 bzw. mittels des Schutzelements 9 in der wenigstens einen Schadelement-Anflugrichtung 11 überdeckt ist. Demnach kann es sich bei dem Verbindungselement 14 um eine Buchse handeln, in welche ein damit korrespondierendes Steckelement 15 einsteckbar ist, sodass das Elektroniknetz 6 mechanisch und elektrisch leitend mit der elektronischen Kontroll-Einheit 4 verbindbar oder verbunden ist. Ein Fahrzeugkabelbaum (nicht dargestellt) kann Teil des Elektroniknetzes 6 sein, wobei der Fahrzeugkabelbaum dann das mit dem Verbindungselement 14 korrespondierende Steckelement 15 aufweist.
Da der Kühlkörper 2 das von dem Gehäuse 3 hervorspringende Verbindungselement 14 bzw. die Buchse in der wenigstens einen Schadelement-Anflugrichtung 11 überdeckt, überragt der Kühlkörper 2 bzw. das Schutzelement 9 wenigstens einen Rand 16 des Gehäuses 3, zumindest in einem Bereich, in welchem das Verbindungselement 14 von dem Gehäuse 3 hervorspringt. Auf diese Weise ist der Kühlkörper 2 bzw. das Schutzelement 9 zwischen den heranfliegenden Schadelementen 10 und dem Verbindungselement 14 angeordnet, sodass aufgrund dieser ganz spezifischen Anordnung das Verbindungselement 14 und/oder das Steckelement 15 vor den heranfliegenden Schadelementen 10 geschützt sind/ist.
Es ist des Weiteren denkbar, dass die Verbindungseinrichtung 5 ein in das Gehäuse 3 zumindest im Wesentlichen plan integriertes, weiteres Verbindungselement 17 aufweist, welches mittels des Kühlkörpers 2 bzw. mittels des Schutzelements 9 in der wenigstens einen Schadelement-Anflugrichtung 11 überdeckt ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung des Verbindungselements 17 bzw. des Gehäuses 3 kann darauf verzichtet werden, den Kühlkörper 2 über den Rand 16 des Gehäuses 3 überragen zu lassen. Es ist aber auch denkbar, dass der Kühlkörper 2 bzw. das Schutzelement 9 das Gehäuse 3 den Rand 16 dennoch überragt, insbesondere in einem Bereich, in welchem das Verbindungselement 17 in das Gehäuse 3 integriert ist. Denn dann ist auf besonders einfache Art und Weise gewährleistet, dass nicht nur das Verbindungselement 17 und ein damit korrespondierendes Steckelement 18 gegen die heranfliegenden Schadelemente 10 geschützt sind, sondern es ist auch ein Teil des Kabelbaums bzw. des Elektroniknetzes 6 des Kraftfahrzeugs gegen die Schadelemente 10 geschützt. Hierbei kann das Steckelement 18 analog zu dem Steckelement 15 ausgebildet sein, das heißt, das Steckelement 18 sowie das Steckelement 15 können jeweils eine Verbindung zwischen der elektronischen Kontroll-Einheit 4 und dem Elektroniknetz 6 des Kraftfahrzeugs herstellen, sofern die Steckelemente 15, 18 in die jeweiligen Verbindungselemente 14 und/oder 17 eingesetzt, zum Beispiel eingesteckt sind.
2 zeigt in einer schematischen und geschnittenen Darstellung die Steuereinrichtung 1 mit dem einen Kühlanteil 19 und einen Schutzanteil 20 aufweisenden Kühlkörper 2. Hierbei liegt der Kühlanteil 19 direkt an dem Gehäuse 3 an, wohingegen der Schutzanteil 20 von dem Kühlanteil 19 abgewinkelt ist. Das bedeutet, dass der Kühlanteil 19 und der Schutzanteil 20 schräg zueinander angeordnet sein können oder senkrecht zueinander verlaufen. Unter erneuter Bezugnahme auf 1 ist jedoch festzuhalten, dass der Kühlanteil 19 und der Schutzanteil 20 auch parallel zueinander angeordnet sein können, wobei sich der Kühlanteil 19 über wenigstens eine Außenseite des Gehäuses 3 vollständig erstreckt, wohingegen ein den Rand 16 des Gehäuses 3 überragender Anteil des Kühlkörpers 2 durch den Schutzanteil 20 gebildet werden kann. Das bedeutet, dass der Schutzanteil 20 ein Fortsatz des Kühlanteils 19 sein kann. Der Schutzanteil 20 und der Kühlanteil 19 sind direkt miteinander, insbesondere stoffschlüssig, verbunden, sodass der Schutzanteil 20 zu der Oberfläche des Kühlkörpers 2 beiträgt, wodurch eine besonders effiziente Wärmeableitung mittels des Kühlkörpers 2 weiter unterstützt ist. Demnach können der Schutzanteil 20 und der Kühlanteil 19 miteinander einstückig ausgebildet sein oder anderweitig kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Um eine besonders effiziente Wärmeleitung zwischen dem Kühlanteil 19 und dem Schutzanteil 20 zu gewährleisten, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Kühlanteil 19 und der Schutzanteil 20 miteinander verschweißt sind.
Indem der Schutzanteil 20 von dem Gehäuse 3 beabstandet ist, ist zwischen dem Schutzanteil 20 und dem Gehäuse 3 ein Schutzbereich 21 ausgebildet. In diesem Schutzbereich 21 ist in vorteilhafter Weise das Verbindungselement 14 oder 17 oder sind in vorteilhafter Weise die Verbindungselemente 14 und 17 angeordnet. Durch den von dem Kühlanteil 19 abgewinkelten und den Schutzbereich 21 bildenden Schutzanteil 20 des Kühlkörpers 2 ergibt sich dann, dass die beiden Verbindungselemente 14, 17 in einer Vielzahl von Schadelement-Anflugrichtungen 11 gegen besagte Schadelemente 10 geschützt sind.
Um eine Kühlleistung bzw. Wärmeabfuhrleistung des Kühlkörpers 2 noch weiter zu unterstützen, kann vorgesehen sein, dass sich die Wärmeableitstruktur 7 des Kühlkörpers 2 auf den Schutzanteil 20 erstreckt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Schutzanteil 20 frei von einer Wärmeableitstruktur 7 ist, was zu einem besonders masseeffizient ausgebildeten Kühlkörper 2 führt. Bei dem mit der Steuereinrichtung 1 ausgerüsteten Kraftfahrzeug führt der von einer Wärmeableitstruktur freie Schutzanteil 20 zu einem besonders masseeffizient ausgebildeten Kühlkörper 2, sodass das Kraftfahrzeug selbst besonders masseeffizient ausgebildet sein kann. Demnach ist das mit der Steuereinrichtung 1 ausgerüstete Kraftfahrzeug besonders kraftstoff- bzw. energieeffizient und/oder emissionsarm betreibbar.
3 zeigt in einer schematischen und geschnittenen Darstellung die Steuereinrichtung 1 mit dem direkt an der Verbindungseinrichtung 5 anliegenden Kühlkörper 2. Um die Steuereinrichtung 1, insbesondere deren Verbindungseinrichtung 5, besonders effizient gegen die heranfliegenden Schadelemente 10 abzusichern, kann der Kühlkörper 2 das Gehäuse 3 der Steuereinrichtung 1 an mehreren Seiten des Gehäuses 3 umgreifen. Hierbei kann der Kühlkörper 2 mehrfach abgewinkelt sein, zum Beispiel mehrere Schutzanteile 20 aufweisen. Der Kühlkörper 2 bzw. das Schutzelement 9 sind besonders bevorzugt in einem Nahbereich der Verbindungseinrichtung 5 angeordnet oder liegen - wie in 3 dargestellt - direkt an dieser an. Beispielsweise kann der Kühlkörper 2 bzw. der Schutzanteil 20 des Kühlkörpers 2 die Verbindungseinrichtung 5 zumindest teilweise umgreifen, sodass das gehäuseseitige Verbindungselement 14, 17 mittels des Kühlkörpers 2 bzw. des Schutzanteils 20 gestützt wird. Demnach weist das gehäuseseitige Verbindungselement 14, 17 eine besonders hohe Stabilität auf, wodurch ein Einstecken und/oder Ausstecken des entsprechenden Steckelements 15, 18 zuverlässig besonders oft wiederholt werden kann. Das bedeutet, dass eine derart ausgestaltete Steuereinrichtung 1 eine besonders lange Lebensdauer innehat, da die Verbindungseinrichtung 5 besonders widerstandsfähig gegen mechanische Belastungen ausgebildet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Verbindungseinrichtung 5 zumindest teilweise durch den Kühlkörper 2 bzw. das Schutzelement 9 gebildet ist. Beispielsweise kann der Schutzanteil 20 des Kühlkörpers 2 eine Seitenwand des gehäuseseitigen Verbindungselements 14, 17 bilden.
4 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Darstellung die Steuereinrichtung 1, wobei der Kühlkörper 2 das von dem Gehäuse 3 hervorspringende Verbindungselement 14 umgreift. Vorliegend ist das Verbindungselement 14, welches von dem Gehäuse 3 hervorspringt, teilweise mittels des Kühlkörpers 2 umgriffen. Genauso gut ist es denkbar, dass eine gesamte Außenumfangsfläche des Verbindungselements 14 mittels des Kühlkörpers 2 bzw. mittels des Schutzanteils 20 des Kühlkörpers 2 umgriffen ist, wobei eine Öffnung 22 des Verbindungselements 14 freigelassen ist, sodass das entsprechende Steckelement 15, 18 weiterhin in das von dem Kühlkörper 2 umgriffene Verbindungselement 14 einsetzbar ist.
Zwar folgen in den Figuren die Verbindungselemente 14, 17 sowie die Steckelemente 15, 18 jeweils der Form eines Quaders, doch ist es selbstverständlich, dass die Verbindungselemente 14, 17 sowie die Steckelemente 15, 18 jeweils von einem Vieleck unterschiedliche Formen innehaben können. Analog gilt dies auch für das Gehäuse 3 der Steuereinrichtung 1, welches anstatt einer rechteckigen Grundfläche oder vieleckigen Grundfläche auch eine ovale, insbesondere elliptische, insbesondere kreisrunde Grundfläche aufweisen kann.
Insgesamt zeigt die Erfindung, dass die Steuereinrichtung 1 besonders flexibel einsetzbar ist. Ferner zeigt die Erfindung, dass das mit dieser Steuereinrichtung 1 ausgerüstete Kraftfahrzeug besonders vorteilhaft betreibbar ist, da die Steuereinrichtung 1 in einem Nassbereich des Kraftfahrzeugs anordenbar bzw. angeordnet ist, wo besonders vorteilhafte Gegebenheiten für eine Kühlung der Steuereinrichtung 1 herrschen.
Gleichzeitig ist die Steuereinrichtung 1 in diesem Nassbereich in nachteiliger Weise einem Schwallwasser, einem Steinschlag etc. ausgesetzt, wogegen die Steuereinrichtung 1 jedoch mittels des Kühlkörpers 2 geschützt ist, welcher vorliegend als das Schutzelement 9 für die Verbindungseinrichtung 5 der Steuereinrichtung 1 dient. Auf diese Weise ist besonders effizient sichergestellt, dass die elektrische Verbindungseinrichtung 5 zum Fahrzeugkabelbaum bzw. zum Elektroniknetz 6 des Kraftfahrzeugs besonders zuverlässig gegen Feuchtigkeit, Salze, Steinschlag etc. geschützt ist. Anders ausgedrückt sorgt der Kühlkörper 2 bzw. das Schutzelement 9 dafür, dass die feine Mechanik und/oder die elektrisch leitende Verbindung der Verbindungseinrichtung 5 im Nassbereich des Kraftfahrzeugs trotz der dortigen Gegebenheiten zuverlässig funktioniert.
Ferner ist die Steuereinrichtung 1 besonders aufwandsarm und/oder einfach herstellbar bzw. einsetzbar, da kein separat von dem Kühlkörper 2 ausgebildetes Schutzelement für die Verbindungseinrichtung 5 vorzusehen ist, sondern lediglich der Kühlkörper 2 entsprechend einer designierten Einbausituation der Steuereinrichtung 1 auszulegen ist. Gleichzeitig erhöht die gezielte Vergrößerung des Kühlkörpers auch die Menge der ableitbaren Wärme, da Wärmeübertragungsfläche und Wärmekapazität des Kühlkörpers vergrößert werden, womit das Steuergerät den Motor länger unter hoher Belastung betrieben kann.
Bezugszeichenliste

1: Steuereinrichtung
2: Kühlkörper
3: Gehäuse
4: elektronische Kontroll-Einheit (ECU)
5: Verbindungseinrichtung
6: Elektroniknetz
7: Wärmeableitstruktur
8: Kühlrippe
9: Schutzelement
10: Schadelemente
11: Schadelement-Anflugrichtung
12: Grundkörper
13: Unterseitenfläche
14: Verbindungselement
15: Steckelement
16: Rand
17: Verbindungselement
18: Steckelement
19: Kühlanteil
20: Schutzanteil
21: Schutzbereich
22: Öffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0876743 B1 [0003]
EP 1422983 A2 [0004]

Claims

Steuereinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (3), welches eine Verbindungseinrichtung (5) umfasst, über welche eine im Gehäuse (3) angeordnete elektronische Kontroll-Einheit (4) mit einem Elektroniknetz (6) des Kraftfahrzeugs verbindbar ist, und mit einem außenseitig an dem Gehäuse (3) angebrachten Kühlkörper (2), mittels dessen eine durch einen Betrieb der elektronischen Kontroll-Einheit (4) im Gehäuse (3) erzeugte Wärme aus dem Gehäuse (3) ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (2) als ein Schutzelement (9) für die Verbindungseinrichtung (5) gegen an die Steuereinrichtung (1) heranfliegende Schadelemente (10) ausgebildet ist und in wenigstens einer bestimmten Schadelement-Anflugrichtung (11) die Verbindungseinrichtung (5) zumindest im Wesentlichen überdeckt.
Steuereinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (5) ein von dem Gehäuse (3) hervorspringendes Verbindungselement (14) aufweist, welches mittels des Kühlkörpers (2, 9) in der wenigstens einen Schadelement-Anflugrichtung (11) überdeckt ist.
Steuereinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (5) ein in das Gehäuse (3) zumindest im Wesentlichen plan integriertes, weiteres Verbindungselement (17) aufweist, welches mittels des Kühlkörpers (2, 9) in der wenigstens einen Schadelement-Anflugrichtung (11) überdeckt ist.
Steuereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (2, 9) einen direkt an dem Gehäuse (3) anliegenden Kühlanteil (19) und einen davon abgewinkelten Schutzanteil (20) aufweist, der von dem Gehäuse (3) beabstandet ist und einen Schutzbereich (21) für die Verbindungseinrichtung (5) bildet.
Steuereinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzanteil (20) und der Kühlanteil (19) miteinander direkt verbunden sind, insbesondere miteinander einstückig ausgebildet sind.
Steuereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (2, 9) in einem Nahbereich der Verbindungseinrichtung (5) angeordnet ist, insbesondere direkt an dieser anliegt.
Kraftfahrzeug mit einer nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildeten Steuereinrichtung (1).
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (1) in einem Nassbereich des Kraftfahrzeugs, wie etwa einem Motorraum, angeordnet ist.