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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung zur Anordnung
einer fahrzeugseitigen Schaltkreiseinheit an einer Fahrzeugkarosserie.
Die Schaltkreiseinheit dient hierbei in einem Leistungsverteiler
zur Verteilung elektrischer Leistung von einer Leistungsversorgung
in dem Fahrzeug an fahrzeugseitige Vorrichtungen.
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Üblicherweise
sind Schaltkreiseinheiten als Vorrichtungen zur Verteilung elektrischer
Leistung von einer gemeinsamen fahrzeugseitigen Leistungsversorgung
an jede fahrzeugseitige Vorrichtung bekannt, welche einen Leistungsverteilungsschaltkreis aufweisen,
der gebildet ist durch Aufeinanderstapeln einer Mehrzahl von Busschienenkarten
mit hierauf angeordneten Sicherungen und Relaisschaltern. Um eine
Größenverringerung
der Schaltkreiseinheit zu erreichen, wurde vorgeschlagen, eine Busschiene mit
einem Steuerschaltkreisbauteil zu verbinden oder Halbleiterschaltelemente
wie FETs anstelle der Relais zu verwenden.
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Eine
solche Schaltkreiseinheit erzeugt jedoch aufgrund des relativ hohen
Stroms, der in den Busschienen fließt, Wärme. Insbesondere wird es angesichts
der großen
Wärmemengen,
welche in den Schaltelementen wie den FETs oder den Relaisschaltern
erzeugt werden, ein wesentliches Problem, wie solche großen Wärmemengen
wirksam abgestrahlt werden können.
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Als
Lösung
für dieses
Problem beschreibt die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. Hei. 5-343871 in den dortigen
1 und
2 ein Steuergehäuse, welches
mit einem Schaltkreismuster versehen ist, welches elektrische Bauteile
und elektronische Bauteile enthält
und auf einer flachen Wärme
abstrahlenden Platte angeordnet ist. Befestigungsbohrungen sind
an einer Kante einer Seite der Wärme
abstrahlenden Platte ausgebildet und in jede Befestigungsbohrung
wird ein Bolzen eingeführt,
um die Wärme
ab strahlende Platte mit der Fahrzeugkarosserie zu verbinden, so
dass das Steuergehäuse an
der Fahrzeugkarosserie in einem Zustand angebracht ist, wo im Wesentlichen
die gesamte Fläche einer äußeren Oberfläche der
Wärme abstrahlenden Platte
in Kontakt mit der Fahrzeugkarosserie ist.
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Das
Steuergehäuse
gemäß der obigen
Patentveröffentlichung
ist so gestaltet, dass die gesamte Wärme abstrahlende Platte in
Form der flachen Platte vorliegt und im Wesentlichen der gesamte
Bereich der äußeren Oberfläche der
Wärme abstrahlenden
Platte in Kontakt mit einer Fahrzeugkarosserie ist. In der Realität liegen
jedoch aufgrund von Unebenheiten (Vorsprüngen und Vertiefungen), Verwerfungen,
Verbiegungen etc. an der äußeren Oberfläche der
Wärme abstrahlenden
Platte kleine Abstände
vor, welche zwischen der äußeren Oberfläche der Wärme abstrahlenden
Platte und der Karosserieoberfläche
verteilt sind. Solche kleinen Abstände halten Wasser zurück, welches
Probleme verursachen kann, beispielsweise kann es Rost verursachen.
Insbesondere besteht die Wahrscheinlichkeit, dass die äußere Oberfläche der
Wärme abstrahlenden
Platte bezüglich
der Karosserie in einer Lage beabstandet von einer Lage gewissermaßen "schwimmt", in der die Wärme abstrahlende
Platte direkt an der Karosserie mittels eines Bolzens befestigt
wäre. Stöße aufgrund
des wiederholten Anschlagens dieses Abschnittes an der Karosserieoberfläche aufgrund
von Vibrationen des Fahrzeugs können
negative Effekte auf den normalen Betrieb des Schaltkreises haben und
können
Geräusche
verursachen.
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Um
solche Probleme aufgrund von Vibrationen zu beseitigen, könnte eine
Ausgestaltung ins Auge gefasst werden, bei der Bolzeneinführbohrungen
gleichförmig
entlang des gesamten Umfangs der Wärme abstrahlenden Platte ausgebildet
sind und der gesamte Umfang direkt an der Karosserie mittels der
Bolzen befestigt wird. Jedoch auch mit einer derartigen Ausgestaltung
kann nicht erwartet werden, dass die sehr kleinen Abstände wirksam verringert werden.
Weiterhin ist der Raum, der zur Anordnung des Steuergehäuses in
einer Fahrzeugkarosserie notwendig ist, begrenzt, so dass beispielsweise
im Fall der Anordnung des Steuergehäuses in einem engen Motorraum
es in der Praxis ein schwieriger Vorgang ist, den gesamten Umfang
der Wärme
abstrahlenden Platte an einer Seitenwand der Karosserie zu befestigen.
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Das
JP 57 059 500 U E2 beschreibt
eine Wärmesenke,
die ausweislich der dortigen
1 eine abgekröpfte Metallplatte
sein kann. Besagte Wärmesenke
hat hierbei lediglich die Funktion eines Mediums zur Herstellung
einer thermisch leitenden Verbindung von einem Leistungstransistor
auf ein Gehäuse,
jedoch nicht zur Durchführung
einer Wärmeabstrahlfunktion.
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Die
JP 50 027 079 Y1 E3 beschreibt
einen Aufnahmebehälter
für ein
elektrisches Bauteil, beispielsweise einen Summer. Der Behälter hat
ein Basisteil und einen Gehäuseteil
oder Deckel, wobei beide jedoch nicht als Wärmeabstrahlteil dienen. Die beiden
Teile sind aus Kunststoff und damit einem thermisch nicht oder nur
sehr schlecht leitendem Material.
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Die
JP 2003 112 532 A beschreibt
eine ECU zur Anordnung an der Aussenfläche eines A/T-Gehäuses. Hierbei
strahlt das A/T-Gehäuse
Wärme ab, was
die Temperatur der ECU erhöht.
Um die ECU vor dieser Wärmeabstrahlung
zu schützen,
ist ein Freiraum vorgesehen, dessen Aufgabe es ist, eine Wärmeübertragung
vom A/T-Gehäuse
auf die ECU zu unterdrücken.
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Die
vorliegende Erfindung geht aus von einem Stand der Technik, wie
er in der
DE 102 33
836 A1 beschrieben ist. Bei diesem gattungsbildenden Stand
der Technik ist zwischen einem Wärme
erzeugenden elektronischen Bauteil und einem Gehäuseteil ein Peltier-Element
angeordnet. Die kalte Seite des Peltier-Elements ist in direktem
oder indirektem Kontakt mit dem Wärme erzeugenden Bauteil und
die heiße
Seite weist in Richtung des Gehäuseteils.
Zwischen der heißen
Seite des Peltier-Elements und dem Gehäuseteil sind Abstandshalter
vorgesehen, so dass ein Spalt vorliegt. Um die Anordnung aus Wärme erzeugendem
Bauteil und Peltier-Element zirkuliert ein Medium (Fluid), d. h.
aufgrund der Abstandshalter befindet sich dieses Medium auch zwischen
der heißen
Seite und dem Gehäuseteil.
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Die
DE 102 33 836 A1 verwendet
ein flüssiges
Medium, um die Wärmeabfuhr
durch Dissipation und nicht durch Strahlung zu erhöhen. Insofern
kann bei der
DE 102
33 836 A1 E1 erwartet werden, dass eine sehr gute Wärmeabfuhrleistung
vorliegt. Allerdings steht ein flüssiges Medium für eine frei
zirkulierende, d. h. leitungslose Kühlung in einem Kraftfahrzeug-Motorraum
nicht zur Verfügung.
Es muss in bekannter Weise auf im wesentlichen ungeführt frei strömende Luft
zurückgegriffen
werden und es ist bekannt, dass Luft schlechte Dissipationseigenschaften hat.
Dies wiederum bedeutet, dass bei der Verwendung von Luft als Wärmeabfuhr-
oder Kühlmedium die
Wärmestrahlung
auf ein benachbartes Bauteil (Innenwand des Fahrzeug-Motorraums oder dergleichen)
herangezogen werden muss und folglich müssen Bauteile, die zwischen
der Wärme
abstrahlenden Oberfläche
und der Wärme
aufnehmenden Oberfläche
liegen, weitestgehend vermieden werden, um die Wärmeabstrahlung nicht zu behindern
oder zu stören.
Mithin sind die Abstandshalter wie im Fall der
DE 102 33 836 A1 3 ein
Hindernis für
eine freie Wärmeabstrahlung
zwischen der dortigen heißen
Fläche und
dem Gehäuseteil.
Außerdem
sind Abstandshalter – wie
bereits erwähnt – im Bereich
zwischen der Wärme
abstrahlenden Fläche
und der gegenüber
liegenden Fläche
auch deshalb unerwünscht,
als sich durch sie Wasser oder Feuchtigkeit ansammeln kann. Weiterhin
erfolgt eine direkte Vibrations- oder Stoßübertragung.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Wärme abstrahlende Fläche in einem
bestimmten, in der Praxis möglichst
gleich bleibenden Abstand möglichst
parallel zu einer anderen Fläche zu
halten, wobei zwischen Wärme
abstrahlender Fläche
und gegenüber
liegender Fläche
keine die Wärmeabstrahlung
behindernde Gegenstände
liegen sollten.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale;
die Unteransprüche
haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Beim
Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird demnach ein Befestigungsteil
an dem Wärme
abstrahlenden Bauteil vorgesehen, welches in Kontakt mit der Innenwand
des Motorraums der Fahrzeugkarosserie an dieser befestigbar ist.
Wesentlich hierbei ist, dass zwischen einer Oberfläche des
Befestigungsteils und einer äußeren Fläche des Wärme abstrahlenden
Bauteils eine Stufe ausgebildet ist, so dass die äußere Fläche des
Wärme abstrahlenden
Bauteils mit Ausnahme des Befestigungsteils der Innenwand des Motorraums
der Karosserie mit einem derartigen Abstand entgegenweist, dass
eine Wärmeübertragung
durch Wärmeabstrahlung
von dem Wärme
abstrahlenden Bauteil zu der Karosserie möglich ist. Das Wärme abstrahlende
Bauteil ist aus einer Metallplatte gebildet und das Befestigungsteil
erstreckt sich von einer Kante der Metallplatte aus derart, dass
besagte Stufe zwischen der Oberfläche des Befestigungsteils und
der Kante liegt.
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Das
Befestigungsteil liegt somit außerhalb des
Grundrisses des Wärme
abstrahlenden Bauteils, so dass sich "unter" dem Wärme abstrahlenden Bauteil,
also zwischen dem Wärme
abstrahlenden Bauteil und der Innenwand des Motorraums keinerlei
die Wärmeabstrahlung
behindernden Elemente befinden. Das Wärme abstrahlende Bauteil schwebt
gewissermaßen
ohne dazwischen liegende Hindernisse in einem bestimmten, im wesentlichen
gleich bleibenden Abstand über
oder neben der Innenwand des Motorraums, es kann eine völlig ungehinderte
Wärmeübertragung
zwischen Wärme
abstrahlendem Bauteil und Innenwand des Motorraums erfolgen, zwischen
den beiden in Frage stehenden Flächen streichende
Luft, welche ebenfalls völlig
ungehindert strömen
kann, leistet einen zusätzlichen
Beitrag zur Wärmeabfuhr,
Feuchtigkeit oder dergleichen kann sich nicht zwischen Wärme abstrahlendem
Bauteil und Motorraumwand sammeln und durch die "schwebende" Lagerung des Wärme abstrahlenden Bauteils werden
Vibrationen stark unterdrückt
oder gedämpft.
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Es
besteht kein Risiko, dass kleine Abstände über die äußere Oberfläche des Wärme abstrahlenden Bauteils
und die Karosserie hinweg verteilt sind. Weiterhin, selbst wenn
die äußere Oberfläche des Wärme abstrahlenden
Bauteils und der Karosserie voneinander beabstandet sind, lässt sich
ein ausgezeichneter Kühleffekt
erreichen, indem eine effektive Wärmeübertragung mittels einer Abstrahlung
von dem Wärme
abstrahlenden Bauteil auf die Karosserie erfolgt. Insbesondere im
Fall einer Anordnung, bei der die äußere Oberfläche des Wärme abstrahlenden Bauteils
der fahrzeugseitigen Schaltkreiseinheit und die Oberfläche einer
Seitenwand der Fahrzeugkarosserie, welche zu dieser äußeren Oberfläche weist,
eine spezifische Strahlung gleich oder größer als 0,70 und gleich oder
kleiner als 1,00 haben, ist es möglich,
eine gute Wärmeübertragung
von dem Wärme
abstrahlenden Bauteil auf die Fahrzeugkarosserie trotz des Vorhandenseins
eines Abstandes zu erreichen.
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Vom
Gesichtspunkt einer solchen Wärmeübertragung
her ist es bevorzugt, dass die fahrzeugseitige Schaltkreiseinheit
an der Karosserie so angebracht ist, dass die Fahrzeugkarosserie
und die äußere Oberfläche des
Wärme abstrahlenden
Bauteils der fahrzeugseitigen Schaltkreiseinheit in einem im Wesentlichen
parallelen Zustand aufeinander zu weisen oder gegenüberliegen.
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In
diesem Fall ist es vom Gesichtspunkt des Bauteilanordnungsraums
in der Fahrzeugkarosserie nicht effizient, die Abmessung des Abstandes
zwischen der äußeren Oberfläche des
Wärme abstrahlenden
Bauteils und der Oberfläche
der Fahrzeugkarosserie unnötig
zu erhöhen
(üblicherweise
die Abmessung einer Stufe, welche zwischen einer Oberfläche des
Befestigungsteils, das in Kontakt mit der Fahrzeugkarosserie ist,
und einer äußeren Oberfläche des
Wärme abstrahlenden
Bauteils gebildet ist) und es ist bevorzugt, dass in der Praxis
die Abmessung dieses Abstandes gleich oder kleiner als 20 mm ist.
Andererseits kann durch Festlegen des Minimalwertes dieses Abstandes
auf gleich oder größer als
3 mm das Auftreten von Geräuschen
und Stößen aufgrund
von Fahrzeugvibrationen zuverlässig
vermieden werden.
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Die
gesamte äußere Oberfläche des
Wärme abstrahlenden
Bauteils kann von der Fahrzeugkarosserie beabstandet sein. Anstelle
hiervon kann das Wärme
abstrahlende Bauteil ein Befestigungsteil haben, welches an der
Fahrzeugkarosserie in einem Zustand zu befestigen ist, in welchem
es in Kontakt mit der Fahrzeugkarosserie ist. Für den Fall, dass eine äußere Oberfläche des
Wärme abstrahlenden Bauteils
mit Ausnahme des Befestigungsteils zu der Fahrzeugkarosserie mit
einem Abstand dazwischen weist, wobei das Befestigungsteil an der
Fahrzeugkarosserie befestigt ist, kann die Kühlleistung mittels einer Wärmeleitung
von dem Befestigungsteil auf die Fahrzeugkarosserie weiter verbessert
werden. Das Befestigungsteil kontaktiert die Karosserie örtlich und unterscheidet
sich somit von dem herkömmlichen Aufbau,
bei dem die gesamte äußere Oberfläche des Wärme abstrahlenden
Bauteils in Kontakt mit der Fahrzeugkarosserie ist. Folglich beseitigt
diese Ausgestaltung das Risiko einer Verteilung sehr kleiner Freiräume zwischen
der äußeren Oberfläche des Wärme abstrahlenden
Bauteils und der Fahrzeugkarosserie im Wesentlichen vollständig. Selbst
im Fall der Anordnung des Befestigungsteils nur an einem Teil und
nicht am gesamten Umfang des Wärme
abstrahlenden Bauteils kann das Auftreten von Geräuschen und
Störungen
aufgrund wiederholter Kontakte des Wärme abstrahlenden Bauteils
mit der Karosserie, wenn das Fahrzeug vibriert, vermieden werden.
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Die
fahrzeugseitige Schaltkreiseinheit kann an jedem Abschnitt der Fahrzeugkarosserie
angebracht werden. Der oben erläuterte
Aufbau ist jedoch für
den Fall effektiv, dass sich die Schaltkreiseinheit im Inneren eines
bestimmten engen Raums befindet, beispielsweise für den Fall,
dass das Befestigungsteil der fahrzeugseitigen Schaltkreiseinheit
in einem Zustand befestigt wird, wo es in Kontakt mit der inneren Oberfläche des
Motorraums ist.
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Wenn
in diesem Fall die fahrzeugseitige Schaltkreiseinheit an dem Fahrzeug
angebracht wird, wobei das Befestigungsteil nach oben weisend ausgerichtet
ist, lässt
sich der Befestigungsvorgang der Schaltkreiseinheit von einer Oberseite
her einfach durchführen,
selbst im Inneren eines Motorraums, der mit fahrzeugseitigen Vorrichtungen
ausgefüllt
ist.
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Üblicherweise
weist eine Karosserie eines Fahrzeugs einen Seitenwandabschnitt
auf, der eine Hohlstruktur (Zweischichtstruktur) hat und eine relativ
niedrige Wärmeabstrahlleistung
zur Außenseite hin
hat, sowie einen Bodenwandabschnitt, der eine hohe Wärmabstrahlleistung
hat. Wenn folglich das Befestigungsteil an der Bodenfläche des
Motorraums derart befestigt wird, dass es in Kontakt mit der Bodenfläche ist,
lässt sich
eine noch höhere
Kühlleistung
erhalten.
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Als
eine Verbindungsstruktur zur Befestigung des Befestigungsteils an
der Fahrzeugskarosserie ist es in der Praxis bevorzugt, dass eine
Bolzeneinführbohrung
in dem Befestigungsteil ausgebildet ist und ein metallischer Bolzen
in die Bolzeneinführbohrung
eingeführt
wird, um das Befestigungsteil an der Fahrzeugskarosserie zu befestigen.
Mit einer solchen Anordnung kann die Wärmeübertragung von dem Wärme abstrahlenden
Bauteil auf die Karosserie mittels des metallischen Bolzens effektiver
gemacht werden.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die äußere Oberfläche des Wärme abstrahlenden Bauteils
zu einer Batterie, welche im Inneren des Motorraums angeordnet ist,
und nicht zu der Fahrzeugkarosserie weisen. Da die Temperatur der
Batterie im Vergleich zu der Temperatur innerhalb des Motorraums
erheblich niedriger ist, kann eine ausgezeichnete Kühlleistung
des Wärme
abstrahlenden Bauteils erhalten werden, wenn das Wärme abstrahlende
Bauteil so angeordnet ist, dass seine äußere Oberfläche zu der Batterie weist.
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Die
fahrzeugseitige Schaltkreiseinheit kann an dem Fahrzeug als eigene
Einheit angeordnet werden oder sie kann an der Fahrzeugkarosserie
so angebracht werden, dass die fahrzeugseitige Schaltkreiseinheit
zusammen mit anderen Schaltbestandteilen in einem gemeinsamen elektrischen
Verbindergehäuse
aufgenommen ist. Im letzteren Fall kann die fahrzeugseitige Schaltkreiseinheit
in dem elektrischen Verbindergehäuse
so eingebaut sein, dass die äußere Oberfläche des
Wärme abstrahlenden
Bauteils der fahrzeugseitigen Schaltkreiseinheit nach außen hin
freiliegt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine fahrzeugseitige
Schaltkreiseinheit eine Schaltkreiskarte mit einem Leistungsschaltkreis
und ein Wärme
abstrahlendes Bauteil auf, mit einer inneren Oberfläche, an
der die Schaltkreiskarte in einem Wärme leitenden Zustand befestigt
ist, wobei eine äußere Oberfläche als
Wärme abstrahlendes
Bauteil dient, wobei weiterhin das Wärme abstrahlende Bauteil ein
Befestigungsteil hat, das an einer Fahrzeugkarosserie derart befestigbar ist,
dass es in Kontakt mit der Fahrzeugkarosserie ist, wobei eine Stufe
zwischen einer Oberflä che
des Befestigungsteils, welche die Karosserie berührt und der äußeren Oberfläche des
Wärme abstrahlenden Bauteils
so ausgebildet ist, dass die äußere Oberfläche des
Wärme abstrahlenden
Bauteils mit Ausnahme des Befestigungsteils der Fahrzeugkarosserie
mit einem Abstand gegenüber
liegt, wenn das Befestigungsteil an der Fahrzeugkarosserie befestigt
ist.
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Wenn
das Befestigungsteil der fahrzeugseitigen Schaltkreiseinheit an
der Fahrzeugkarosserie befestigt ist, wird eine Anordnung erhalten,
bei der die Fahrzeugkarosserie der äußeren Oberfläche des Wärme abstrahlenden
Bauteils mit Ausnahme des Befestigungsteils mit einem Abstand gegenüber liegt.
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Wenn
die Oberfläche
des Befestigungsteils, welche in Kontakt mit der Karosserie ist,
im wesentlichen parallel zur äußeren Oberfläche des
Wärme abstrahlenden
Bauteils liegt, liegt die äußere Oberfläche des
Wärme abstrahlenden
Bauteils der Fahrzeugkarosserie in einem im wesentlichen parallelen Zustand
gegenüber.
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Weiterhin
ist es bevorzugt, dass die Abmessung der Stufe zwischen der Oberfläche des
Befestigungsteils, welche die Fahrzeugkarosserie berührt und
der äußeren Oberfläche des
Wärme abstrahlenden
Bauteils im Gereicht von 3 mm bis 20 mm liegt.
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Das
Wärme abstrahlende
Bauteil kann in der Praxis jegliche Form haben. Wenn jedoch das
Wärme abstrahlende
Bauteil aus einer Metallplatte mit einem Befestigungsteil gebildet
wird, welches sich mit einer Stufe von einer Kante der Metallplatte
aus erstreckt, hat das Wärme
abstrahlende Bauteil einen einfachen Aufbau und kann einen passenden
Abstand zwischen der äußeren Oberfläche des
Wärme abstrahlenden
Bauteils und der Karosserie sicherstellen.
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Weitere
Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Zeichnung.
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Es
zeigt:
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1 eine
auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Schaltkreiseinheit,
bei der die vorliegende Erfindung zur Anwendung gelangt;
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2 eine
Schnittdarstellung der oben erwähnten
Schaltkreiseinheit;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines elektrischen Verbindergehäuses, welches
die Schaltkreiseinheit enthält;
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4 eine
Draufsicht auf einen Motorraum, der mit dem elektrischen Verbindergehäuse ausgestattet
ist;
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5 eine
Frontalschnittdarstellung, welche den Aufbau innerhalb des Motorraums
zeigt;
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5 eine
Frontalschnittdarstellung, welche ein Beispiel eines Motorraums
mit einer Innenwand zeigt, an der eine Stufe ausgebildet ist;
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7 eine
Frontalschnittdarstellung, welche ein Beispiel eines Motorraums
zeigt, der eine Innenwand mit einem geneigten unterem Abschnitt
hat;
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8 eine
Frontalschnittdarstellung, welche ein Beispiel eines Motorraums
zeigt, der eine Innenwand hat, welche vollständig geneigt ist;
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9 eine
Frontalschnittdarstellung, welche ein Beispiel eines Motorraums
zeigt, bei dem ein Befestigungsteil der Wärme abstrahlenden Platte des Schaltkreiseinheit
weggelassen ist;
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10A eine Seitenansicht, welche ein Beispiel einer
Schaltkreiseinheit zur Anordnung an einer Oberfläche eines Radkastens zeigt
und 10B eine Frontalschnittdarstellung,
welche einen Befestigungszustand der Schaltkreiseinheit zeigt; und
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11 eine
Frontalschnittdarstellung, welche ein Beispiel eines Motorraums
zeigt, wo eine äußere Oberfläche einer
Wärme abstrahlenden
Platte einer Schaltkreiseinheit in Richtung einer Batterie weist.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
dieser Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben. Die bevorzugten Ausführungsformen, die hier beschrieben werden,
betreffen den Typ, bei dem die vorliegende Erfindung bei einer Schaltkreiseinheit
U zur Anwendung gelangt, welche einen Leistungsverteilungsschaltkreis
zur Verteilung von Leistung von einer gemeinsamen Leistungsquelle
an eine Mehrzahl von fahrzeugseitigen Vorrichtungen aufweist. Dir
vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern
kann im breiten Rahmen bei Schaltkreiseinheiten zur Bildung verschiedener
Schaltkreise angewendet werden.
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Die
Schaltkreiseinheit U gemäß den 1 und 2 weist
eine Wärme
abstrahlende Platte (ein Wärme
abstrahlendes Bauteil) 10, ein Gehäuse 20 und eine plattenförmige Schaltkreiskarte 30 auf.
Auf der Schaltkreiskarte 30 befinden sich hieran befestigte
Bauelemente 40 und Verbinder 50 und 60.
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Eine
Abdeckung 70 zur Abdeckung der Schaltkreiskarte 30 ist über die
beiden Verbinder 50 und 60 gesetzt.
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Die
Wärme abstrahlenden
Platte 10 ist aus einer Metallplatte, beispielsweise einer
Aluminiumlegierung oder dergleichen mit guter Wärmeleitfähigkeit gebildet. Eine äußere Oberfläche (Bodenfläche in den 1 und 2) 11B der
Wärme abstrahlenden
Platte 10 dient als Wärme
abstrahlenden Oberfläche.
Das Gehäuse 20 und
die Schaltkreiskarte 30 sind an einer inneren Oberfläche (obere
Oberfläche in
den 1 und 2) 11A der Wärme abstrahlenden
Platte 10 über
eine gemeinsame Klebeschicht 18 in einem isolierenden Zustand
angeheftet.
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Das
Gehäuse 20 ist
aus einem isolierenden Material, beispielsweise Kunstharz oder dergleichen gegossen
und hat in der Zeichnung die Form eines Rahmen, der einen Umfang
der Schaltkreiskarte 30 einfasst. Die Schaltkreiskarte 30 weist
einen Leistungsverteilungsschaltkreis zur Verteilung von Leistung
von einer fahrzeugseitigen Leistungsquelle an eine Mehrzahl von
Lasten und einen Steuerschaltkreis zur Ein/Aus-Steuerung dieses
Leistungsschaltkreises auf. Der Leistungsschaltkreis ist aufgebaut aus
einer Busschienenschicht 32 bestehend aus einer Mehrzahl
von Busschienen, welche in einer gleichen Ebene angeordnet sind.
Der Steuerschaltkreis ist einer dünnen gedruckten Schaltkreiskarte 34 realisiert.
Jede Busschiene 32 ist an einer Bodenfläche der gedruckten Schaltkreiskarte 34 mittels
einer Klebschicht 36 in einem isolierenden Zustand angeheftet.
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Die
vorliegenden Erfindung benötigt
keinen speziellen Aufbau für
die Schaltkreiskarte. So kann die Schaltkreiskarte eine Mehrzahl
von Busschienen und isolierenden Platten aufweisen, welche über einander
gestapelt sind, wie in einer herkömmlichen Busschienenkarte.
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Neben
der Relaisschaltelemente, wie sie in der Zeichnung dargestellt sind,
umfassen die Elemente 40 auch Halbleiterelemente, beispielsweise FETs,
Widerstandselemente und andere elektrische Schaltkreiselemente oder
dergleichen und sind in geeigneter Weise auf der Busschienenschicht 32 und der
gedruckten Schaltkreiskarte 34 der Schaltkreiskarte 30 angeordnet.
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Der
Verbinder 50 ist dafür
ausgelegt, eine Leistungsversorgung an die Schaltkreiskarte 30 einzugeben
und der Verbinder 60 ist dafür ausgelegt, Leistung von der
Schaltkreiskarte 30 an jede fahrzeugseitige Vorrichtung
auszugeben und Signale zwischen der Schaltkreiskarte 30 und
Sensoren an anderen Schaltkreiseinheiten auszutauschen. Diese Verbinder 50 und 60 sind
mit Verbinderanschlüssen einschließlich Kartenverbindungsanschlüssen 52 und 62 und
einem Gehäuse 54 bzw. 64 zur
Aufnahme dieser Anschlüsse
versehen. Die Kartenverbindungsanschlüsse 52 und 62 sind
mit der Schaltkreiskarte 30 durch Löten oder dergleichen derart
verbunden, dass sie sich durch die Schaltkreiskarte 30 erstrecken.
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In
der Zeichnung sind Durchgangsöffnungen 18a, 18b und 18c in
der Klebeschicht 18 ausgebildet und Vertiefungsabschnitte 16A, 16B,
und 16C sind auf der Wärme
abstrahlenden Platte 10 ausgebildet, um einen Kontakt zwischen
den Kartenverbindungsanschlüssen 52 und 62,
welche von der unteren Oberfläche
der Schaltkreiskarte 30 vorstehen, mit der Klebeschicht 18 und
der Wärme
abstrahlenden Platte 10 zu vermeiden. Diese Vertiefungsabschnitte 16A, 16B und 16C werden
durch Eindrückungen nach
unten durch einen Pressvorgang auf mittleren Abschnitten der Wärme abstrahlungsplatte 10 gebildet
und eine äußere Oberfläche 11B der
Wärme abstrahlenden
Platte 10 steht örtlich
an den Positionen vor, wo die Vertiefungsabschnitte gebildet sind.
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Nachfolgend
wird eine Anordnung zur Befestigung der Schaltkreiseinheit U an
der Fahrzeugkarosserie beschrieben.
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Ein
Befestigungsteil 12 erstreckt sich von einer bestimmten
Position an einer Kante der Wärme abstrahlenden
Platte 10. Eine äußere Oberfläche des Befestigungsteils 12 (Bodenfläche in 1 und 2)
dient als eine Kontaktfläche 13,
welche in Kontakt mit einer Bodenfläche S zu bringen ist. Das Befestigungsteil 12 ist
mit einer Bolzeneinführbohrung 14 versehen,
welche sich durch das Befestigungsteil 12 in dessen Dickenrichtung
erstreckt.
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Weiterhin
ist an einer Seite des Gehäuses 20 eine
Befestigungsteilabdeckung 22 ausgebildet, welche über dem
Fahrzeugbefestigungsteil 12 der Wärme abstrahlenden Platte liegt.
Die Befestigungsteilabdeckung 22 weist eine Schraubeneinführbohrung 24 auf,
welche mit der Schraubeneinführbohrung 14 zusammenfällt. In
die Schraubeneinführbohrungen 14 und 24 wird
ein Bolzen so eingeführt,
dass die Kontaktfläche 13 in
Kontakt mit der Karosseriefläche S
gebracht wird, so dass das Befestigungsteil 12 an der Karosserie
befestigt ist.
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Als
ein Merkmal der Schaltkreiseinheit U erstreckt sich ein Basisabschnitt
des Befestigungsteils 12 schräg. Somit sind die Kontaktflächen 13 des
Befestigungsteils 12 und die äußere Fläche 11B der Wärme abstrahlenden
Platte 10 im wesentlichen parallel zueinander und zwischen
diesen beiden Flächen 13 und 11B ist
eine Stufe gebildet.
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Wenn
bei der Schaltkreiseinheit U mit dem obigen Aufbau die Kontaktfläche 13 des
Befestigungsteils 12 in Kontakt mit der Karosseriefläche S an
eine geeignete Stelle gebracht wird, wird das Befestigungsteil 12 an
der Fahrzeugkarosserie mittels des Bolzen befestigt, der in die
Bolzeneinführbohrungen 14 und 24 eingeführt wird,
welche in dem Befestigungsteil 12 bzw. der Befestigungsteilabdeckung 22 ausgebildet
sind. Beispielsweise weist in dem Fall, in dem die Karosserieoberfläche S flach
ist, bei der Schaltkreiseinheit U der gesamte Bereich der äußeren Fläche 11B der
Wärme abstrahlenden
Platte mit Ausnahme des Befestigungsteils 12 zu der Karosseriefläche S in
einem im wesentlichen parallelen Zustand, wobei ein Freiraum mit
einer Abmessung entsprechend der Höhe der Stufe vorliegt. Durch
zuverlässige
Beabstandung der äußeren Fläche 11B der Wärme abstrahlenden
Platte von der Karosseriefläche
wie oben beschrieben kann Rost aufgrund von Feuchtigkeitsansammlung
vermieden werden.
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Die
Größe des Abstandes
kann beliebig gesetzt werden, jedoch wird der Minimalwert (in der Zeichnung
die Größe d1 des
Abstandes zwischen der Karosseriefläche S und der äußeren Fläche 11B an
einer Stelle, wo die Vertiefungsabschnitte 16A bis 16C gebildet
sind) bevorzugt auf gleich oder größer als 3 mm gesetzt. Durch
Sicherstellen eines solchen Abstandes ist es möglich, zuverlässig wiederholte Kontakte
der äußeren Fläche 11B der
Wärme abstrahlenden
Platte (insbesondere der äußeren Fläche 11B an
einem Ende einer Seite gegenüber
der Befestigungsstruktur 12) mit der Fahrzeugkarosserie zu
vermeiden, wobei diese wiederholten Kontakte durch Vibrationen oder
dergleichen des Fahrzeuges verursacht werden und Geräusche und
Schläge
aufgrund solcher Kontakte können
am Auftreten gehindert werden.
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Obgleich
die äußere Fläche 11B und
die Karosseriefläche
S voneinander beabstandet sind, kann eine Wärmeübertragung auf die Karosserie
wirksam durch (Ab)Strahlung von der äußeren Fläche 11B durchgeführt werden,
so dass ein hoher Kühleffekt
sichergestellt ist. Hierbei ist die spezifische Strahlung oder Strahlungsleistung
der Aluminiumplatte oder der Stahlplatte, welche das Grundmaterial
für die Fahrzeugkarosserie
und der Wärme
abstrahlenden Platte 10 bildet, ungefähr 0,2. Wenn diese Platten
mit einer Farbe gestrichen sind, kann eine Abstrahlleistung von
ungefähr
0,7 problemlos er reicht werden. Folglich ist es bevorzugt, dass
die äußere Fläche 11B der
Wärme abstrahlenden
Platte und die Karosseriefläche
S, welche zu der äußeren Fläche 11B weist, eine
Strahlungsleistung zwischen 0,7 und 1,0 haben.
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Andererseits
beträgt
der Maximalwert der Größe des Abstandes
(in der Zeichnung die Größe des Abstandes
zwischen der Karosseriefläche
S und der äußeren Fläche 11B mit
Ausnahme der Positionen der Vertiefungsabschnitte 16A bis 16C)
d2 bevorzugt gleich oder weniger als 20 mm. Auf diese können die
Schaltkreiseinheit U und die Karosserie nahe aneinander gebracht
werden und der Einbauraum kann somit verringert werden.
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Für den Fall,
dass die Karosseriefläche
S nicht flach ist, beispielsweise wenn sie gekrümmt oder uneben ist, werden
diese Unregelmäßigkeiten vorab
festgestellt und die Höhe
der Stufe zwischen der äußeren Fläche 11B und
der Kontaktfläche 13 wird
so gesetzt, dass die Größe des Abstandes
zwischen der Karosseriefläche
S und der äußeren Fläche 11B der
Wärme abstrahlungsplatte
letztendlich innerhalb des oben genannten Bereiches gehalten wird.
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Diese
Schaltkreiseinheit U kann an der Fahrzeugkarosserie als eigene Einheit
angeordnet werden oder sie kann in einem Zustand angeordnet werden,
in welchem sie in einem gemeinsamen elektrischen Verbindergehäuse zusammen
mit anderen Schaltkreiskarten aufgenommen ist. Eine solche Ausgestaltung
ist in 3 gezeigt.
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Das
elektrische Verbindergehäuse 90 gemäß der Zeichnung
weist ein unteres Gehäuseteil 92 und
ein (nicht gezeigtes) oberes Gehäuseteil
auf. Das untere Gehäuseteil 92 enthält die Schaltkreiseinheit
U und andere Schaltkreiskarten 94. Die Schaltkreiseinheit
U ist in dem unteren Gehäuseteil
so aufgenommen, dass die äußere Fläche 11B der
Wärme abstrahlenden
Platte 10 von einer Seitenwand des unteren Gehäuseteils 92 zur
Außenseite
hin weist und das Befestigungsteil 12 und die Befestigungsteilabdeckung 22 stehen
seitlich vom unteren Gehäuseteil 92 vor.
Neben dem Befestigungsteil 12 sind Befestigungsstreifen 95 und 96 vorgesehen,
um von dem unteren Gehäuseteil 92 vorzustehen
und jeder hiervon weist eine Bolzeneinführbohrung 92a bzw. 96a auf.
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Die 4 und 5 zeigen
eine Beispiel eines Motorraums 100, der sich unter einer
Motorhaube 104 befindet und in welchem das elektrische
Verbindergehäuse 90 angeordnet
ist. Der Motorraum 100 enthält ein Kühlgebläse 105 an seinem vorderen Abschnitt,
einen Motor 106 in seinem mittigen Abschnitt und einen
Luftfilter 107 und eine Batterie 108 an einer
Seite des Motors 106. Das elektrische Verbindergehäuse 90 ist
in Längsrichtung
in dem schmalen Raum zwischen der Batterie 108 und einer
Innenwand des Motorraums eingebaut.
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Genauer
gesagt, eine Verstärkung 102 erstreckt
sich an den rechten und linken seitlichen Abschnitten des Motorraums 100 von
vorne nach hinten. Der Befestigungsstreifen 96 des unteren
Gehäuseteils 90 ist
an einer Bodenwand 102a des Motorraums befestigt, welche
durch die Verstärkung 102 gebildet
wird, und zwar mittels eines Metallbolzens 104, der in
die Bolzeneinführbohrung 96a an
dem Befestigungsstreifen 96 eingeführt wird. Das Befestigungsteil 12 der
Schaltkreiseinheit U und der Befestigungsstreifen 95 des
unteren Gehäuseteils 90 sind an
einer Innenwand (Seitenwand) 102b des Motorraums befestigt,
welche durch die Verstärkung 102 gebildet
wird, und zwar mittels eines Metallbolzens 104, der in
die Bolzeneinführbohrung 14 und 95a eingeführt ist.
Insbesondere sind die Bodenwand 102a und die Innenwand 102b des
Motorraums an geeigneten Stellen mit Bolzeneinführbohrungen versehen und eine
Mutter 103 ist an einer Rückseite der Bolzeneinführbohrungen
durch anschweißen
oder dergleichen befestigt. Die Metall bolzen 104 werden
in die Bolzeneinführöffnungen 14 und 95a eingeführt und
in die Mutter 103 eingeschraubt, so dass jeder Befestigungsstreifen 95 oder 96 an
der Bodenwand 102a bzw. der Innenwand 102b des
Motorraums befestigt wird.
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Bei
einer solchen Anordnung weist die äußere Fläche 11B der Wärme abstrahlenden
Platte zu der Innenwand 102b des Motorraums mit einem im wesentlichen
konstanten Abstand und Wärme
von der Wärme
abstrahlenden Platte 10 wird effektiv auf die Verstärkung 102 nicht
nur durch Strahlung, sondern auch durch Wärmeleitung über die Kontaktfläche 13 und
dem Metallbolzen 104 übertragen.
Weiterhin ist das Befestigungsteil 12 an der Innenwand 102 in
einem Zustand angebracht, in welchem es nach oben weist, so dass
der Befestigungsvorgang erleichtert wird, der von der Oberseite
des Motorraums 100 her durchgeführt wird.
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Gemäß 6 kann
eine Schulter 102c an der Innenwand 102b des Motorraums
anstelle der Ausbildung einer Stufe zwischen der Kontaktfläche 13 des
Befestigungsteils 12 und der äußeren Fläche 11B der Wärme abstrahlenden
Platte 10 ausgebildet sein. Selbst wenn daher eine Stufe
zwischen einer Position, wo das Befestigungsteil 12 festgelegt
ist und seiner unteren Position ausgebildet ist, können die äußere Fläche 11B der
Wärme abstrahlenden Platte
und die innere Wand 102b des Motorraums aufeinander zu
weisend mit einem Abstand dazwischen angeordnet werden, welche eine
Abmessung entsprechend der Höhe
der Stufe hat.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf den Fall begrenzt, wo der gesamte
Bereich der äußeren Fläche 11B der
Wärme abstrahlenden
Platte mit Ausnahme des Befestigungsteils 12 im wesentlichen
parallel zur Innenwand 102b des Motorraums ist. Wie beispielsweise
in 7 und 8 gezeigt, kann anstelle hiervon
eine geneigte Fläche 102d,
welche bezüglich
der äu ßeren Fläche 11B geneigt
ist, an der Position der Motorrauminnenwand 102b ausgebildet sein,
welche zu einem unteren Abschnitt der äußeren Fläche 11B der Wärme abstrahlenden
Platte weist oder an einer Position, welche zur gesamten äußeren Fläche 11B der
Wärme abstrahlenden
Platte weist.
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Das
Befestigungsteil 12 kann auch weggelassen werden und die
gesamte äußere Fläche 11B der
Wärme abstrahlenden
Platte kann zur Innenwand des Motorraums 102b weisen, wie
in 9 gezeigt. In diesem Fall tritt eine Wärmeleitung
von der Wärme
abstrahlenden Platte 10 in Richtung der Motorrauminnenwand 102b nicht
auf, jedoch kann das Wärme
abstrahlende Bauteil 10 durch Wärmeübertragung aufgrund der Wärmeleitung
gekühlt
werden.
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In
der vorliegenden Erfindung ist die Position in Richtung der äußeren Fläche 11B der
Wärme abstrahlenden
Platte weisend oder die Position, in der das Befestigungsteil 12 befestigt
ist, nicht auf die oben beschriebene Innenwand 102b des
Motorraums begrenzt. Das Befestigungsteil 12 kann auch in
Kontakt mit und befestigt werden an der Bodenfläche des Motorraums 100,
beispielsweise einer oberen Oberfläche des Radkastens 120,
wie in 10 gezeigt, so dass die äußere Fläche 11B der
Wärme abstrahlenden
Platte zu der oberen Fläche
des Radkastens 120 weist.
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Allgemein
gesagt, eine Seitenwand der Fahrzeugkarosserie (beispielsweise eines
Schmutzfängers,
der den Motorraum an den rechten und linken Seiten einfasst) hat
eine hohle doppelwandige Struktur, welche in den meisten Fällen eine
relativ niedrige Wärmeabstrahlungsleistung
nach außen hat.
Im Gegensatz hierzu hat eine Bodenwand der Fahrzeugkarosserie einschließlich des
Radkastens 120, der aus einer einzelnen Metallplatte gebildet
ist, in den meisten Fällen
eine relativ hohe Wärmeabstrahlungsleistung.
Somit kann eine ausgezeichnete Kühlleistung
wirksam dadurch erreicht werden, dass die äußere Fläche 11B der Wärme abstrahlenden Platte
zur Bodenfläche
der Fahrzeugkarosserie weist.
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Auch
in diesem Fall kann ein Befestigungsteil, welches sich von dem Gehäuse des
elektrischen Verbindergehäuses 90 mit
der Schaltkreiseinheit U hierin erstreckt, an dem Radkasten 120,
an der Seitenwand des Motorraums etc. befestigt werden.
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Weiterhin
ist es effektiv, wenn die Schaltkreiseinheit U so angeordnet ist,
dass die äußere Fläche 11B der
Wärme abstrahlenden
Platte zur Batterie 108 weist, welche in dem Motorraum 100 eingebaut ist,
wie in 11 gezeigt, und nicht zu der
Innenwand 102B des Motorraums oder dem Radkasten 120 weist. Üblicherweise
enthält
die Batterie 108 eine bestimmte Flüssigkeit und eine Oberfläche hiervon
ist so gestaltet, dass eine niedrige Temperatur beibehalten werden
kann, obwohl die Temperatur im Inneren des Motorraumes ansteigt.
Folglich kann durch Anordnen der äußeren Fläche 11B der Wärme abstrahlenden
Platte 10 derart, dass diese zur Oberfläche der Batterie 108 weist,
eine hervorragende Kühlleistung
erreicht werden.
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Das
Wärme abstrahlende
Bauteil gemäß der vorliegenden
Erfindung ist nicht auf eine Platte, beispielsweise die Wärme abstrahlende
Platte 10, begrenzt und beispielsweise kann auch eine blockförmige Gestaltung
verwendet werden. Wenn jedoch das Wärme abstrahlende Bauteil aus
einer Metallplatte gebildet ist, also wie die Wärme abstrahlende Platte 10 gemäß der Zeichnung,
wobei sich das Befestigungsteil 12 von einer Kante der
Metallplatte in Stufenform erstreckt, ist es möglich, ein Wärme abstrahlendes
Bauteil herzustellen, welches einfachen Aufbau und hohe Wärmeabstrahlungsleistung
hat.
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Die
oben beschriebene Erfindung vermindert wirksam sehr kleine Freiräume, welche
zwischen einer fahrzeugseitigen Schaltkreiseinheit, einem Wärme abstrahlenden
Bauteil und einer Fahrzeugkarosserie entstehen, wodurch das Auftreten
von Stößen und
Geräuschen
aufgrund einer Vibration eines Fahrzeuges vermieden wird und ist
vorteilhaft dahingehend, dass eine effektive Wärmeübertragung mittels Strahlung
von dem Wärme
abstrahlenden Bauteil zu der Fahrzeugkarosserie realisiert ist,
so dass ausgezeichnete Kühleffekte
erreichbar sind.