DE19716401C2 - Kühlanordnung für Elektronikbaugruppen - Google Patents

Description

Aus der US-A 46 46 202 ist eine Kühlanordnung für Elektronikbaugruppen bekannt mit einem Gehäuse, das eine äußere Wandung und eine innere Wandung aufweist, wobei zwischen der äußeren Wandung und der inneren Wandung eine Flüssigkeit strömt. Innerhalb der inneren Wandung ist eine Elektronikbaugruppe aufgenommen. An der äußeren Wandung ist jeweils ein Flüssigkeitseinlaß und ein Flüssigkeitsauslaß ausgebildet und mit der Kühlflüssigkeit verbunden. Zwischen der äußeren Wandung und der inneren Wandung sind in Längsrichtung Unterbrechungswandungen ausge­ bildet.

Aus der DE 31 21 906 A1 ist eine Kühlanordnung mit einem Lufteinlaß und einem Luftauslaß bekannt, wobei die Luft mehrere Kammern durchströmt.

Aus der DE 28 44 672 A1 ist eine Kühlanordnung mit einem Lufteinlaß und einem Luftauslaß bekannt, wobei am Luftauslaß ein Lüfter angeordnet ist.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine bekannte Kühlanordnung für Elektronikbaugruppen.

Eine Kühlanordnung 41 für eine Elektronikbaugruppe ist einheitlich aus einem Kunst­ harz derart ausgebildet, daß eine einen Hohlraum bildende innere Wandung 44 ge­ formt ist, die in das Innere eines Gehäuses 42 derart hineinragt, daß eine Luftschicht 45 zur Isolation und Wärmestrahlung zwischen der inneren Wandung 44 und einer äußeren Wandung 43 gebildet ist. In einem Innenraum 46 der inneren Wandung 44 ist eine Elektronikeinheit 47 montiert. Die Kühlanordnung 41 für die Elektronikbaugruppe ist an einem Fahrzeug in einem Zustand befestigt, in dem die Kühlanordnung 41 für die Elektronikbaugruppe von einem Deckel 48 verschlossen ist. Die Elektronikbaugruppe 47 wird zum Beispiel für die Steuerung der Kraftstoffeinsprit­ zung o. ä. verwendet.

Allerdings ist in der vorstehend beschriebenen, bekannten Kühlanordnung eine Möglichkeit gegeben, daß in dem Fall, in dem die Kühlanordnung 41 für die Elektronikbaugruppe in einem Motorraum o. ä. montiert ist, die Temperatur der Luftschicht 45 ansteigt, so daß die Kühlung der Elektronikbaugruppe 47 unzureichend wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache aufgebaute Kühlanordnung für eine Elektronikbaugruppe zu schaffen, die auch bei hohen Umgebungstemperatu­ ren sicher funktioniert.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Kühlanordnung ist der Lufteinlaß an einem unteren Be­ reich der äußeren Wandung und der Luftauslaß an einem oberen Bereich der äuße­ ren Wandung ausgebildet. Da kalte Luft in den im unteren Bereich ausgebildeten Lufteinlaß einströmt, sich durch die Elektronikbaugruppe erwärmt und durch den im oberen Bereich der Wandung ausgebildeten Luftauslaß austritt, ist eine gute Durchlüf­ tung und Wärmekonvektion aufgrund der Temperaturunterschiede am Lufteinlaß und am Luftauslaß und dem in Höhenrichtung an verschiedenen Stellen angeordneten Lufteinlaß und Luftauslaß möglich. Der Lufteinlaß ist gegenüber dem Luftauslaß so angeordnet, daß ein kürzerer Luftströmungsweg und ein längerer Luftströmungsweg gebildet wird. Da mindestens eine Luftunterbrechungswandung in dem kürzeren Luft­ strömungsweg angeordnet ist, wird der Luftstrom gezwungen, den längeren Luftströ­ mungsweg zu nehmen und damit einen großen Bereich der inneren Wandung, in der die Elektronikeinheit sitzt, zu kühlen. Durch die gesamte Anordnung wird eine gute Kühlungseffizienz erreicht.

Daher kann eine Elektronikbaugruppe an einem Ort angeordnet werden, an dem hohe Temperaturen auftreten können, also selbst in einem Motorraum o. ä..

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht zur Darstellung einer Ausführungsform einer Kühlanordnung für Elektronikbaugruppen gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht zur Darstellung dieser Ausführungsform;

Fig. 3 eine perspektivische Explosionsansicht zur Darstellung einer weiteren Ausfüh­ rungsform einer Kühlanordnung für Elektronikbaugruppen;

Fig. 4 eine vertikale Querschnittsansicht zur Darstellung der Ausführungsform von Fig. 3;

Fig. 5 einen Querschnitt zur Darstellung der Ausführungsform von Fig. 3;

Fig. 6 eine perspektivische Explosionsansicht zur Darstellung einer Modifikation der Ausführungsform von Fig. 3;

Fig. 7 eine Perspektivansicht zur Darstellung einer bekannten Kühlanordnung für Elektronikbaugruppen; und

Fig. 8 eine Querschnittsansicht in Längsrichtung zur Darstellung der Ausführungsform von Fig. 7.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der Kühlanordnung für Elektronikbau­ gruppen gemäß der vorliegenden Erfindung.

In dieser Struktur ist eine Luftschicht 5 zwischen einer äußeren Wandung 3 und einer inneren Wandung 4 eines Gehäuses 2 einer Kühlanordnung 1 für Elektronikbau­ gruppen ausgebildet, wobei ein Lufteinlaß 6 sowie ein Luftauslaß 7 an der äußeren Wandung 3 angeordnet sind, um mit der Luftschicht 5 zu kommunizieren. Desweite­ ren sind Luftunterbrechungswandungen 8 in einem Luftströmungsweg 5a der Luft­ schicht 5 in einem Bereich mit kürzerem peripheren Abstand der Luftschicht 5 zwi­ schen dem Lufteinlaß 6 und dem Luftauslaß 7 derart vorgesehen, daß Kühlluft (während sie einen Umweg machen muß) durch einen Luftströmungsweg 5b der Luft­ schicht 5 in einem Bereich mit größerem Abstand der Luftschicht 5 von dem Luftein­ laß 6 zu dem Luftauslaß 7 aufgrund der Luftunterbrechungswandungen 8 fließen muß.

Das Gehäuse 2 ist einstückig aus einem Kunstharz so ausgebildet, daß es eine im wesentlichen trapezoidale, äußere Erscheinungsform hat, wobei die innere Wandung 4 innerhalb der äußeren Wandung 3 ausgeformt ist, um parallel zur äußeren Wan­ dung 3 mit einem vorbestimmten Abstand zwischen beiden in der gleichen Weise an­ geordnet zu sein, wie es bei dem bekannten Beispiel der Fall ist. In einem inneren Raum 10 der inneren Wandung 4 ist eine Elektronikbaugruppe 9 aufgenommen, wo­ bei ein oberer Abschnitt des Gehäuses 2 mit einem Deckel 11 aus Kunstharz abge­ deckt ist.

Der Lufteinlaß 6 ist an einer Stelle in der Nähe einer kürzeren Wandung 12 des Ge­ häuses 2 so vorgesehen, daß er sich von einem unteren Bereich zu einem Bodenab­ schnitt der äußeren Wandung 3 erstreckt, wobei desweiteren ein Kanal 13 ausgebil­ det ist, der sich von unten kommend zu dem Lufteinlaß 6 erstreckt. Dies liegt dann begründet, daß der Deckel 11 davor geschützt werden muß, daß er sich bei einem übermäßigen Einbringen von Luft während des Betriebes des Fahrzeuges löst.

Des weiteren ist der Luftauslaß 7 so angeordnet, daß er entgegengesetzt zum Lufteinlaß 6 liegt und an einem Ort in der Nähe der kürzeren Wandung 12 des Ge­ häuses 2 an einem oberen Abschnitt der äußeren, peripheren Wandung 3 ausgeformt ist. Da der Lufteinlaß 6 und der Luftauslaß 7 an unteren bzw oberen Abschnitten des Gehäuses 2 vorgesehen sind, wird kalte Kühlungsluft 14 von der unteren Seite für ei­ ne Aufnahme von Wärme in der Kühlanordnung 1 zugeführt, und dann wird die er­ wärmte Luft von der oberen Seite derart abgegeben, daß eine Kühlung effektiv durchgeführt werden kann.

Der in Uhrzeigersinn kürzere Luftströmungsweg 5a und der längere Luftströmungs­ weg 5b entgegengesetzt des Uhrzeigersinns sind zwischen dem Lufteinlaß 6 und dem Luftauslaß 7, wie in der Fig. 2 gezeigt, ausgebildet, wobei die Luftunterbrechungswan­ dungen 8 in dem kürzeren Luftströmungsweg 5a angeordnet sind. Die Luftunterbre­ chungswandungen 8 sind im Bereich der kürzeren Wandung 12 des Gehäuses 2 an Stellen ausgebildet, die etwas näher an dem Luftauslaß 7 liegen. In dieser Ausfüh­ rungsform sind die Luftunterbrechungswandungen 8 als Paar ausgebildet, das anein­ ander angrenzend und parallel zueinander an einem Eckenabschnitt der kürzeren Wandung 12 liegt, um die inneren und äußeren peripheren Wandungen 4 und 3 mit­ einander zu verbinden. Eine ruhende Luftschicht 15, in welcher die Luft nicht fließt, ist zwischen diesem Paar der Luftunterbrechungswandungen 8 derart gebildet, daß die kalte Luft auf der Seite des Lufteinlasses 6 und die heiße Luft auf der Seite des Luft­ auslasses 7 durch die ruhende Luftschicht 15 voneinander getrennt sind.

Die von dem Lufteinlaß 6 in die Luftschicht 5 über den Kanal 13 zugeführte Kühlungs­ luft 14 wird von den Luftunterbrechungswandungen 8 daran gehindert, über den kür­ zeren Luftströmungsweg 5a zum Luftauslaß 7 zu fließen. Daher macht die Kühlungs­ luft 14 einen Umweg über den längeren Luftströmungsweg 5b, wie oben beschrieben, um in Kontakt mit im wesentlichen der gesamten Oberfläche der inneren Wandung 4 des Gehäuses 2 zu gelangen, um von der Elektronikbaugruppe 9 ausreichend Wär­ me zu absorbieren und anschließend als heiße Luft aus dem Luftauslaß 7 abgegeben zu werden.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen eine andere Ausführungsform einer Kühlanordnung für Elek­ tronikbaugruppen.

Eine Kühlanordnung 19 für Elektronikbaugruppen enthält ein Gehäuse 20, ein separa­ tes Aufnahmegehäuse 21 zur Aufnahme einer Elektronikbaugruppe und einen Deckel 28. Das Aufnahmegehäuse 21 kann im Inneren des Gehäuses 20 derart aufgenom­ men werden, daß eine Luftschicht 22 zwischen dem Gehäuse 20 und dem Aufnah­ megehäuse 21 gebildet wird.

Es sind Luftunterbrechungswandungen 23 ausgebildet, um sich wie Rippen im Inne­ ren einer inneren Wandung 24 des Gehäuses 20 zu erstrecken. Wenn das Aufnah­ megehäuse 21 in dem Gehäuse 20 eingeführt ist, kommen vordere Enden 23a der Luftunterbrechungswandungen 23 in engen Kontakt mit einer äußeren Wandung 25 des Aufnahmegehäuses 21. Das hat zum Ergebnis, daß die Luftschicht 22 von den Luftunterbrechungswandungen 23 unterbrochen ist. Ein Lufteinlaß 26 sowie ein Luft­ auslaß 27 sind an einander entgegengesetzten bzw. unterschiedlichen Seiten der Luftunterbrechungswandungen 23 angeordnet, um relativ eng zueinander angeordnet zu sein, und sie sind so ausgestaltet, daß sie miteinander über einen längeren Luft­ strömungsweg der Luftschicht 22 miteinander kommunizieren.

In diesem Beispiel enthält das Gehäuse 20 einen kastenförmigen Gehäusehauptab­ schnitt 29 und einen haubenförmigen Gehäusenebenabschnitt 30, die einstückig miteinander ausgeformt sind. Ein Flanschabschnitt 31 ist an der inneren Wandung 24 des Gehäusehauptabschnittes 29 angeformt, um einstückig zu dem Gehäuseneben­ abschnitt 30 fortgesetzt zu werden, wobei ein Deckel 28 vorhanden ist, um den Flan­ schabschnitt 31 abzudecken. Das Aufnahmegehäuse 21 ist in dem Gehäusehauptab­ schnitt 29 aufgenommen. Das Aufnahmegehäuse 21 weist einen Bodenabschnitt 32 und einen Flanschabschnitt 33 auf, der an dem Gehäusehauptabschnitt 29 ange­ schlossen ist. Eine Elektronikbaugruppe 34 ist in eine leere Kammer 35 des Aufnah­ megehäuses 21 eingefügt. Der Grund, warum das Aufnahmegehäuse 21 getrennt von dem Gehäuse 20 ausgebildet ist, liegt darin, das Ausformungsvermögen mit Kunstharz zu verbessern.

Die Fig. 6 zeigt ein Beispiel, in dem Luftunterbrechungswandungen 23' so ausgebildet sind, daß sie sich wie Rippen von einer äußeren Wandung 25 eines Aufnahmegehäuses 21' aus erstrecken. Das die Einheit aufnehmende Aufnahmegehäuse 21' ist in ein Gehäuse 20' derart eingefügt, daß vordere Enden 23a' der Luftunterbrechungswan­ dungen 23' in einen engen Kontakt mit einer inneren Oberfläche einer inneren Wan­ dung 24' eines Gehäusehauptabschnittes 29' des Gehäuses 20' gelangen. In einer Luftschicht 21' ist ein längerer Luftströmungsweg 22b' ausgebildet, um einen Luftein­ laß 26' mit einem Luftauslaß 27' miteinander in der bereits vorstehenden, beschriebe­ nen Weise kommunizieren zu lassen. Da die anderen Merkmale gleich zu denjenigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform (Fig. 3 und 4) sind, wurde die ent­ sprechende Beschreibung weggelassen.

Claims (7)

1. Kühlanordnung für Elektronikbaugruppen, mit
einem Gehäuse (2; 20; 20'), das eine äußere Wandung (3; 25; 25') und eine innere Wandung (4; 24; 24') aufweist, wobei zwischen der der äußeren Wandung (3; 25; 25') und der inneren Wandung (4; 24; 24') eine Luftschicht (5; 22; 22') ausgebildet ist,
einer Elektronikbaugruppe (9), die innerhalb der inneren Wandung (4; 24; 24') aufge­ nommen ist,
einem Lufteinlaß (6; 26; 26') und einem Luftauslaß (7; 27; 27), der jeweils an der äus­ seren Wandung (3; 25; 25') ausgebildet ist und mit der Luftschicht (5; 22; 22') verbun­ den ist, wobei der Lufteinlaß (6; 26; 26') an einem unteren Bereich der äußeren Wan­ dung (3; 25; 25') und der Luftauslaß (7; 27; 27') an einem oberen Bereich der äußeren Wandung (3; 25; 25') ausgebildet ist, und wobei der Lufteinlaß (6; 26; 26') gegenüber dem Luftauslaß (7; 27; 27') so angeordnet ist, daß vom Lufteinlaß (6; 26; 26') zum Luftauslaß (7; 27; 27') sowohl ein kürzerer Luftströmungsweg (5a) als auch ein länge­ rer Luftströmungsweg (5b) gebildet wird, und
mindestens einer Luftunterbrechungswandung (8; 23; 23'), die quer zwischen der äus­ seren Wandung (3; 25; 25') und der inneren Wandung (4; 24; 24') in dem kürzeren Luftströmungsweg (5a) angeordnet ist.

2. Kühlanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Kanal (13) an dem Lufteinlaß (6) angeschlossen ist, der sich, von diesem Lufteinlaß (6) ausgehend, nach unten erstreckt.

3. Kühlanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektri­ scher Ventilator (17) an dem Luftauslaß (7) angeordnet ist.

4. Kühlanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Kanal (16) an den Luftauslaß (7) angeschlossen ist, und daß der elektrische Ventilator (17) an einem Ende des zweiten Kanals (16) angeschlossen ist.

5. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftauslaß (7; 27; 27') an einer Stelle in der Nähe der Luftunterbrechungswandungen (8; 23; 23') angeordnet ist.

6. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Dec­ kel (11; 28), der einen oberen Abschnitt des Gehäuses (2; 20; 20') abdeckt.

7. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine ru­ hende Luftschicht (15), die von der äußeren Wandung (3), der inneren Wandung (4) und den Luftunterbrechungswandungen (8) umgeben ist.