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Die Erfindung betrifft eine elektrische Komponente für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Prinzipiell sind elektrische Komponenten für ein Kraftfahrzeug aus dem Stand der Technik bekannt.
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Aus der
DE 10 2020 007 296 A1 ist ein Getriebe mit einer darin integrierten Platine einer Leistungselektronik für einen Elektromotor bekant. Die Platine zeigt aufgrund der Getriebearchitektur in Richtung des Frontcrashbereichs des Fahrzeugs, in welchem es verbaut ist. Daher kann es im Fall eines Crashs des Fahrzeuges, d. h. eines Aufpralls oder Zusammenstoßes, zu Beschädigungen der Platine kommen.
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Die
DE 10 2019 131 818 A1 beschäftigt sich unter anderem mit der Crashsicherheit von Batterien, wobei ein Exoskelett zur Crash-Stabilisierung eines Gehäuses eingesetzt wird.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Komponente zu schaffen, bei welcher mit verhältnismäßig geringem Aufwand speziell die empfindlichen Teile der elektrischen Komponente wirkungsvoll geschützt werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektrische Komponente mit den Merkmalen im Anspruch 1 und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
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Es wird ausgegangen von einer elektrischen Komponente für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, das ein Grundgehäuse und einen Gehäusedeckel aufweist, wobei der Gehäusedeckel eine Öffnung in dem Grundgehäuse abdeckt. Ferner weist die elektrische Komponente einen Inverter auf, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei der Inverter eine Platine aufweist, die sich im Wesentlichen parallel zu einer ersten Ebene erstreckt.
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Den erfindungsgemäßen Kern der elektrischen Komponente bildet eine Schutzstruktur, aufweisend eine Skelettstruktur, die zwischen der Platine und dem Gehäusedeckel angeordnet ist. Durch eine derartige Skelettstruktur werden die Elektronikkomponenten gegen punktuelle Kräfte geschützt. Insbesondere durch eine Kombination von der Skelettstruktur mit dem Gehäusedeckel können punktuelle Kräfte, die in einem Crashfall auf den Gehäusedeckel einwirken, ausreichend gut seitlich abgeleitet werden, um eine Beschädigung der Platine zu vermeiden.
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Mit dem Merkmal, dass sich ein Bauteil im Wesentlichen parallel zu einer Ebene erstreckt ist gemeint, dass sich das Bauteil hauptsächlich parallel zu den zwei Raumrichtungen erstreckt, durch die die Ebene aufgespannt wird.
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Besonders vorteilhaft erstreckt sich die Platine in den zwei Raumrichtungen, durch die die erste Ebene aufgespannt wird.
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Bevorzugt kann sich zumindest ein Teil des Gehäusedeckels im Wesentlichen parallel zu der ersten Ebene erstrecken. Die Platine ist folglich vorteilhafterweise im Wesentlichen parallel zu dem Gehäusedeckel ausgerichtet.
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Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee kann es dabei vorgesehen sein, dass sich die Skelettstruktur im Wesentlichen entlang einer zweiten Ebene erstreckt, wobei die zweite Ebene parallel zu der ersten Ebene angeordnet ist. Die zweite Ebene ist bevorzugt zwischen der ersten Ebene und dem besagten Teil des Gehäusedeckels angeordnet. Die Skelettstruktur ist somit vorteilhaft im Wesentlichen parallel zu der Platine und parallel zu dem besagten Teil des Gehäusedeckels ausgerichtet.
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Dabei kann es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein, dass eine Hochvoltkomponente auf der Platine sowie auf einer dem Gehäusedeckel zugewandten Seite der Platine angeordnet ist. Die Hochvoltkomponente ist ein Elektronikelement, das bei einem Crash vor einem Aufprall bzw. vor Zerstörung geschützt werden muss.
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Besonders vorteilhaft ist eine Gesamtanordnung der elektrischen Komponente derart gestaltet, dass die Hochvoltkomponente hinsichtlich einer Raumrichtung, die senkrecht zu der ersten Ebene steht, zwischen der Platine und der Skelettstruktur angeordnet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann es vorsehen, dass die Platine auf einer Trägerplatte fixiert ist, wobei die Platine hinsichtlich der Raumrichtung, die senkrecht auf der ersten Ebene steht, zwischen der Trägerplatte und dem Gehäusedeckel angeordnet ist. Da bevorzugt zwischen der Platine und dem Gehäusedeckel ebenso die Skelettstruktur angeordnet ist, kann die Platine mit den Elektronikelementen geschützt werden.
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Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann es dabei vorgesehen sein, dass sich die Trägerplatte im Wesentlichen entlang einer dritten Ebene erstreckt, wobei die dritte Ebene parallel zu der ersten Ebene angeordnet ist. Auch die dritte Ebene kann daher parallel zu der Ebene ausgerichtet sein, in welcher der Gehäusedeckel angeordnet ist.
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Hinsichtlich der Raumrichtung, die senkrecht auf der ersten Ebene steht, sind besonders vorteilhaft die Trägerplatte, die Platine, die Hochvoltkomponente, die Skelettstruktur und der Gehäusedeckel in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann es vorsehen, dass die Schutzstruktur zumindest ein erstes Abstützelement aufweist, das unmittelbar mit der Skelettstruktur verbunden ist. Das erste Abstützelement kann insbesondere einstückig mit der Skelettstruktur ausgeführt sein. Weiterhin kann es direkt oder indirekt an dem Gehäuse abgestützt sein. Durch das erste Abstützelement können Kräfte, ausgehend von der Skelettstruktur, gezielt in eine Bestimmte Richtung abgeleitet werden.
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Vorteilhaft erstreckt sich das erste Abstützelement ausgehend von der Skelettstruktur in Richtung zu der Trägerplatte.
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Vorteilhaft weist die Schutzstruktur mehrere erste Abstützelemente auf. Besonders vorteilhaft ist die Hochvoltkomponente zwischen zumindest zwei der ersten Abstützelemente angeordnet. Vorteilhaft schneidet eine Ebene, die parallel zu der ersten Ebene angeordnet ist und die die Hochvoltkomponente schneidet, auch die zumindest zwei ersten Abstützelemente.
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Dabei kann es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein, dass zur Befestigung der Trägerplatte an dem Gehäuse zumindest ein erstes Befestigungsmittel umfasst ist, wobei sich das zumindest eine erste Abstützelement von der Skelettstruktur zu dem zumindest einen ersten Befestigungsmittel erstreckt. Das erste Befestigungsmittel kann insbesondere an dem Gehäusedeckel fixiert sein. In einer weiteren Ausführung kann die Trägerplatte auch zunächst an dem Gehäusedeckel fixiert sein und mitsamt dem Deckel an dem Grundgehäuse montiert sein.
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Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee kann es dabei vorgesehen sein, dass die oben genannten zumindest zwei ersten Abstützelemente und zumindest zwei erste Befestigungsmittel umfasst sind. Besonders vorteilhaft erstreckt sich dabei jeweils eines der beiden ersten Abstützelemente zu einem der beiden ersten Befestigungsmittel. Besonders vorteilhaft ist die Hochvoltkomponente zwischen den beiden ersten Befestigungsmitteln angeordnet, so dass die Hochvoltkomponente die beiden genannten ersten Befestigungsmittel nicht überdeckt. Dass die Hochvoltkomponente die beiden genannten ersten Befestigungsmittel nicht überdeckt bedeutet, dass es keine Gerade gibt, die senkrecht zu der ersten Ebene angeordnet ist und die sowohl die Hochvoltkomponente als auch eines der beiden ersten Befestigungsmittel schneidet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann es vorsehen, dass das zumindest eine erste Abstützelement im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Ebene angeordnet ist. Dadurch kann die Kraft besonders gut auf die Stützstruktur übertragen werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht zumindest ein zweites Befestigungsmittel vor, mittels welcher die Platine an der Trägerplatte befestigt ist, wobei die Schutzstruktur zumindest ein zweites Abstützelement aufweist, welches unmittelbar mit der Skelettstruktur verbunden ist und sich von der Skelettstruktur zu dem zumindest einen zweiten Befestigungsmittel erstreckt.
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Vorzugsweise weist die elektrische Komponente mehrere zweite Befestigungsmittel auf. Vorteilhafterweise trägt die Platine im Bereich der zweiten Befestigungsmittel keine Elektronikkomponente, d.h. die Platinenoberfläche ist zugänglich, d.h. es ist keine Elektronikkomponente derart angeordnet, dass sie eines der zweiten Befestigungselemente überdeckt, d.h. es gibt keine Gerade, die senkrecht zu der ersten Ebene angeordnet ist und die sowohl eine Elektronikkomponente als auch eines der zweiten Befestigungselemente schneidet. Vorteilhaft drückt das zweite Abstützelement nicht direkt auf die Platine, sondern wird über das zweite Befestigungsmittel direkt an der Trägerplatte abgestützt. Auch dadurch kann eine Beschädigung der Platine verhindert werden.
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Vorteilhaft umfasst die elektrische Komponente sowohl erste Befestigungsmittel und erste Abstützelemente als auch zweite Befestigungsmittel und zweite Abstützelemente. Es ist aber auch möglich, dass nur erste Befestigungsmittel kombiniert mit ersten Abstützelementen oder nur zweite Befestigungsmittel kombiniert mit zweiten Abstützelementen eingesetzt werden.
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Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee kann es dabei vorgesehen sein, dass der Gehäusedeckel ein Metallblech aufweist, wobei das Metallblech zumindest bereichsweise im Wesentlichen parallel zu der ersten Ebene und überlappend beziehungsweise überdeckend zu der Skelettstruktur angeordnet ist. Das Metallblech ist bevorzugt auf einer Innenseite des Gehäusedeckels angeordnet. Das Metallblech ist vorzugsweise zwischen der Skelettstruktur ausgerichtet und einer Kunststoffschalte des Gehäusedeckels angeordnet. Es kann daher die Skelettstruktur kontaktieren und zur Übertragung der Kräfte aus dem Deckel in die Skelettstruktur dienen.
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Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen elektrischen Komponente ergeben sich ferner aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben werden.
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Dabei zeigen:
- 1 eine mögliche Ausführungsform der elektrischen Komponente in einer Seitenansicht;
- 2 eine mögliche Ausführungsform der elektrischen Komponente in einer Frontansicht;
- 3 eine Vergrößerung aus der Darstellung in 1.
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In der Darstellung der 1 ist eine mögliche Ausführungsform der elektrischen Komponente 1 in einer Seitenansicht schematisch dargestellt, wobei 3 eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs der Darstellung der 1 wiedergibt. Diese weist ein Gehäuse 2 mit einem Grundgehäuse 3 und einem Grundgehäusedeckel bzw. Gehäusedeckel 4 auf. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Inverter 5 mit einer Platine 6 angeordnet. Auf der Platine 6 befinden sich Elektronikelemente in Gestalt einer Hochvoltkomponente 17. Ein Steuergerät 18 umfasst daher beispielsweise die Platine 6 im Öl und zusätzlich einen Deckel auf einer Fahrzeugvorderseite, wobei das Steuergerät 18 kein eigenes Gehäuse aufweist. Eine Schutzstruktur 8 ist zwischen der Platine 6 und dem Gehäusedeckel 4 angeordnet. Die Schutzstruktur 8 ist als Skelettstruktur 9 ausgebildet, beispielsweise dargestellt in 2. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Getrieberadsatz 20 sowie ein Elektromotor mit einem AC-Anschluss 21 vorgesehen. An der Unterseite des Gehäuses kann optional eine Ausnehmung 19 für eine Lenkung vorgesehen sein. Die Darstellung zeigt eine Seitenansicht und kein Schnittbild, da nicht alle Komponenten in dieser Ebene dargestellt sind.
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Besonders vorteilhaft weist die Skelettstruktur stabförmige Stege 25 sowie Knotenpunkte 26 auf, wobei an den Knotenpunkten 26 jeweils ein Teil der Stege 25 miteinander verbunden sind.
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Die in 1 von der Seite gezeigte mögliche Ausführungsform der elektrischen Komponente 1 ist in 2 schematisch in einer Ansicht von vorne gezeigt. Dieselben Bauteile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen, sodass hierauf im Detail nicht weiter eingegangen werden muss. Die Schutzstruktur 8 ist mit der Skelettstruktur 9 sowie mit ersten Abstützelementen 13 und mit zweiten Abstützelementen 16 erkennbar. Die Skelettstruktur 9 ist vorteilhaft fest mit den ersten Abstützelementen 13 und fest mit den zweiten Abstützelementen 16 verbunden.
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Die ersten Abstützelemente 13 und auch die zweiten Abstützelemente 16 erstrecken sich ausgehend von der Skelettstruktur 9 in Richtung zu der Platine 6. Die Abstützelemente 13, 16 erstrecken sich vorteilhaft in einer Richtung, die senkrecht zu einer ersten Ebene 7 angeordnet ist.
Vorteilhaft erstreckt sich zumindest eines der ersten Abstützelemente 13 und zumindest eines der zweiten Abstützelemente 16 ausgehend von einem der Knotenpunkte 26 der Skelettstruktur 9.
Besonders vorteilhaft sind alle Knotenpunkte 26 der Skelettstruktur 9 derart angeordnet, dass sie mit einem der Abstützelemente 13, 16 kombiniert beziehungsweise in Berührung sind.
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Die Skelettstruktur erstreckt besonders vorteilhaft sich im Wesentlichen in zwei Raumrichtungen und ist vorteilhaft parallel zu der ersten Ebene 7 ausgerichtet.
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Erste Befestigungsmittel 14 sind dazu ausgebildet, eine Trägerplatte 11 an dem Gehäuse 2 zu befestigen.
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Zweite Befestigungsmittel 15 sind dazu ausgebildet, die Platine 6 an der Trägerplatte 11 zu befestigen. Die Platine 6 ist auf der Trägerplatte 11 fixiert, wobei die Platine 6 zwischen der Trägerplatte 11 und dem Gehäusedeckel 4 angeordnet ist. An der Trägerplatte 11 ist ein AC-Anschluss 21 des Inverters 5 zu einem Elektromotor 22 erkennbar. In 2 ist ein Differentialgetriebe 23 schematisch dargestellt.
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3 zeigt ein Detail aus 1, wobei die Schutzstruktur 8 mit der Skelettstruktur 9 vergrößert dargestellt ist. Dabei ist erkennbar, dass sich der Gehäusedeckel 4 im Wesentlichen parallel zu der ersten Ebene 7 erstreckt. Der Gehäusedeckel 4 weist zudem ein Metallblech 4' auf. Das Metallblech 4' kann in Kombination mit der Skelettstruktur 9 eine besonders vorteilhafte Schutzstruktur 8 ausbilden, um eine Beschädigung der Trägerplatte 11 bzw. des Inverters 5, und beispielsweise einer Inverter-Kühlplatte 5', zu verhindern. Vorteilhaft ist das Metallblech 4' zwischen einer Kunststoffschale 4" des Gehäusedeckels 4 und der Skelettstruktur 9 angeordnet.
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Die Skelettstruktur 9 ist im Wesentlichen entlang einer zweiten Ebene 10 ausgerichtet, wobei die zweite Ebene 10 parallel zu der ersten Ebene 7 angeordnet ist. Besonders vorteilhaft sind dabei zumindest einige der stabförmigen Stege der Skelettstruktur in der zweiten Ebene angeordnet.
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Die Trägerplatte 11 ist im Wesentlichen entlang einer dritten Ebene 12 angeordnet, wobei die dritte Ebene 12 parallel zu der ersten Ebene 7 angeordnet ist. Die Trägerplatte 11 erstreckt sich im Wesentlichen in zwei Raumrichtungen der Trägerplatte 11, wobei diese zwei Raumrichtungen der Trägerplatte 11 die dritte Ebene aufspannen. Es ist erkennbar, dass die Hochvoltkomponente 17 zwischen zwei ersten Abstützelementen 13 angeordnet ist. Außerdem ist die Hochvoltkomponente zwischen zwei zweiten Abstützelementen 16 angeordnet. Kräfte, die aus der Richtung des Gehäusedeckels 4 auf die Skelettstruktur 9 einwirken, können somit an der Hochvoltkomponente 17 vorbei über die ersten Abstützelemente 13 zu den ersten Befestigungsmitteln 14 sowie über die zweiten Abstützelemente 16 zu den zweiten Befestigungsmitteln 15 abgeleitet werden. Es kann wirksam verhindert werden, dass die Hochvoltkomponente 17 beschädigt wird. Der Schutz der Hochvoltkomponente 17 erfolgt dabei dennoch mit verhältnismäßig geringem Aufwand, da die spezielle, günstig herstellbare Schutzstruktur 8 in Verbindung mit ohnehin benötigten ersten Befestigungsmitteln 14 und/oder zweiten Befestigungsmitteln 15 eingesetzt wird und mit diesen zusammenwirkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020007296 A1 [0003]
- DE 102019131818 A1 [0004]
