DE19813532C1

DE19813532C1 - Steuergerät mit Flüssigkeitskühlung

Info

Publication number: DE19813532C1
Application number: DE1998113532
Authority: DE
Inventors: Jochen Hirscheider; Bernhard Lehmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 1999-09-30
Anticipated expiration: 2018-03-27

Abstract

Ein elektronisches Steuergerät mit Flüssigkeitskühlung weist einen an einer Außenwand (11) des Steuergeräts angeordneten, großflächig ausgebildeten, von einer Flüssigkeit durchströmten Kühler (2) auf. Eine wärmeleitende Kontaktplatte (3) ist thermisch unmittelbar mit einer Seite des Kühlers (2) gekoppelt. Ferner ist die Kontaktplatte mit wenigstens einer elastischen Zone (31) an eine Außenwand des Steuergeräts gepreßt.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät mit Flüssigkeitskühlung.

Aus der Patentanmeldung EP 0 309 986 A1 ist ein Steuergerät für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug bekannt, dessen eine Seite in Kontakt mit Kühlwasser eines Motors ist. In der Pra xis ist es allerdings schwierig, ein solches Steuergerät ab solut dicht herzustellen. Probleme bereitet auch eine Repara tur oder der Austausch des an den Kühlwasserkreislauf ange schlossenen Steuergeräts.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein flüssigkeitsgekühltes Steuergerät bereitzustellen, das einfach herzustellen ist und dennoch mit einer effektiven Flüssigkeitskühlung ausgestattet ist.

Dieses Ziel wird mit einem Steuergerät erreicht, wie es in Patentanspruch 1 definiert ist. Vorteilhafte Ausführungsfor men sind in den Unteransprüchen angegeben.

Da die Wärmeleitung vom Gehäuse zum Kühler unter Vermittlung einer Kontaktplatte stattfindet, die eine elastische Zone zur Anlage am Gehäuse aufweist, sind die Anforderungen an die Ebenheit der Oberfläche des Gehäuses des Steuergeräts gering. Unebenheiten können durch die elastische Zone ausgeglichen werden und führen nicht dazu, daß die Kontaktfläche und damit die Wärmeleitung drastisch reduziert wird. Eine teure Nachbe arbeitung einer Außenwand des Steuergeräts wird vermieden. Es kann daher beispielsweise ein Gehäuse für das Steuergerät eingesetzt werden, das mit Aluminium-Druckguß hergestellt ist.

Bekannte Kühler werden im Hartlötverfahren hergestellt. Bei diesem Herstellungsprozeß kann gleichzeitig eine oder mehrere Kontaktplatten an den Kühler gelötet werden.

Vorzugsweise wird der Kühler über eine oder mehrere Kontakt platten mechanisch am Steuergerät befestigt. Wird eine lösba re Befestigungsart für die Kontaktplatte gewählt, kann das Steuergerät auf einfache Weise vom Kühler getrennt werden.

Als Kühler können flach ausgebildete Rohre eingesetzt werden, wie sie bei Kraftfahrzeugkühlern serienmäßig Verwendung fin den. Ein flaches Kühlrohr stellt eine großflächige Kontakt fläche für die Anlage einer Kontaktplatte bereit.

Die Kontaktplatte ist vorzugsweise ein Aluminium- oder Stahl blech, das durch ein Stanz-, Biege- und/oder Tiefziehverfah ren geformt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die elastische Zone in einem Randbereich der Kontaktplatte neben dem Kühler aus gebildet. Auf diese Weise wird vermieden, daß der Kühler Be festigungsöffnungen aufweisen muß.

Besonders gut können Unebenheiten des Gehäuses des Steuerge räts ausgeglichen werden, wenn die elastische Zone aus einer Vielzahl von individuell verformbaren, voneinander getrennten Kontaktflächen, insbesondere Laschen, gebildet ist. Günstig ist es, wenn eine solche individuelle Kontaktfläche oder La sche jeweils von einem separaten Befestigungselement an die Außenwand des Steuergeräts gepreßt wird.

Die Wärmeabfuhr wird verbessert, wenn zwei ebene Seiten oder Kontaktflächen des Kühlers mit jeweils einer Kontaktplatte thermisch gekoppelt sind.

Das Steuergerät eignet sich insbesondere zum Einbau in den Motorraum eines Kraftfahrzeugs und zum Anschluß des Steuerge räte-Kühlers an den Motor-Kühlkreislauf.

Wegen der guten Wärmeabführung kann das Steuergerät bei spielsweise zur elektronischen Steuerung von Ventilen einer Brennkraftmaschine oder eines Kurbelwellen-Starter- Generators, der in einem Kraftfahrzeug sowohl als Anlasser als auch als Lichtmaschine dient, eingesetzt werden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten erge ben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines mit einem Kühler ausgerüsteten Steuergeräts,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Steuergerät von Fig. 1, und

Fig. 3 einen Schnitt durch das Steuergerät in der in Fig. 2 eingezeichneten Ebene A-A.

Fig. 1 zeigt ein Gehäuse 1 eines Steuergeräts zum Einsatz in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs. Das Gehäuse beherbergt eine elektronische Steuerschaltung, die eine Verlustleistung von etwa 500 Watt verursacht. An einer Außenwand des Steuer geräts 1 ist ein flach ausgebildeter Kühler 2 angeordnet.

Der Kühler ist mit seinen ebenen, großflächigen Seiten mit einer unteren Kontaktplatte 3 und einer oberen Kontaktplatte 4 kontaktiert. Die metallischen Kontaktplatten sind jeweils 3 mm dick, 200 mm lang und bestehen aus einem Aluminiumblech. Die Kontaktierung läßt sich sehr einfach bei der Herstellung des Kühlers durch Hartlöten erzielen, da Kühler der Fahrzeug technik ohnehin in der Regel hartgelötet werden. Da die Ver bindung zwischen dem Kühler 2 und einer Kontaktplatte 3, 4 nicht lösbar zu sein braucht, läßt sich leicht eine optimale thermische Verbindung zwischen einer Kontaktplatte und dem Kühler herstellen.

Zum Herstellen eines guten thermischen Kontakts zur Außenwand 11 des Steuergeräts weisen die Kontaktplatten 3, 4 elastische Zonen 31 auf. Diese sind parallel zueinander beiderseits des Kühlers 2 angeordnet.

Die Verformbarkeit und Biegsamkeit der Kontaktplatten, und genauer deren Anpassbarkeit an die Oberfläche der Außenwand 11, wird durch eine seitliche Beabstandung der hierzu be stimmten Kontaktflächen vom Kühler 2 verbessert. Wenn die Kontaktflächen in einer Entfernung vom Kühler angeordnet sind, die wenigstens dessen Höhe entspricht, läßt sich insbe sondere die obere Kontaktplatte 4 im Randbereich so verfor men, daß eine möglichst große Kontaktfläche der elastischen Zone 31 zur Außenwand 11 oder der elastischen Zone der darun ter liegenden Kontaktfläche 3 erzielt wird. Selbstverständ lich kann auch auf eine der beiden Kühlplatten verzichtet werden.

Durch die seitliche Beabstandung vom Kühler können die Kon taktplatten 3, 4 in einem Randbereich neben dem Kühler eine Schleife ausbilden, um in Kontakt mit der Außenwand 11 bezie hungsweise den Anlageflächen oder Laschen 32 der darunter liegenden Kontaktplatte 3 zu gelangen. Die Schleife hat die Form eines "S" oder eines gespiegelten "S".

Um eine besonders gute Verformbarkeit und Ausrichtung der elastischen Zone 31 zur jeweiligen lokalen Oberfläche der Au ßenwand 11 zu ermöglichen, ist die elastische Zone in einzel ne, voneinander getrennte und daher leichter verformbare Kon taktflächen aufgeteilt. Die einzelnen Kontaktflächen bilden Laschen 32, die jeweils durch ein einzelnes Befestigungsele ment 5, das in diesem Fall eine Schraube ist, auf die Außen wand 11 gepreßt sind. Dadurch wird jede Lasche 32 optimal an die Oberflächenbeschaffenheit der Außenwand 11 angepaßt. Es erfolgt eine optimale Anlage sowohl der unteren Kontaktplatte 3 gegenüber der Außenwand 11 als auch der oberen Kontaktplat te 4 gegenüber der unteren Kontaktplatte 3 im Bereich der elastischen Zone 31.

Alternativ läßt sich eine gute Befestigung mit weniger Befe stigungselementen mittels einer starren Kontaktleiste erzie len, die eine elastische Zone 31 auf die Außenwand 11 preßt. Dabei genügt eine Befestigung der Leiste an ihren extremen Enden, da die übereinander liegenden elastischen Zonen 31 der beiden Kontaktplatten sich relativ stark verformen lassen.

Auf diese Weise entsteht ein thermischer Pfad, der nicht durch eine isolierende Luftschicht unterbrochen werden kann.

In Fig. 2 sind zwei Kühlflansche 23 erkennbar. Kühlwasser wird über einen Kühlflansch 23 vom Kühlkreislauf zugeführt und über einen weiteren Kühlflansch 23 wieder abgegeben.

Aus Fig. 3 wird deutlich, daß der Kühler 2 eine Vielzahl von Strömungspfaden 21 aufweist, die durch ein Turbulenzblech 22 geschaffen sind.

Im dargestellten Steuergerät verläuft der thermische Pfad über die Verlustleistung erzeugende Steuerschaltung zur Au ßenwand 11, über die elastische Zone 31, und genauer die ela stischen, verformbaren Laschen 32, zu den Kontaktplatten 3 und 4, von dort auf die ebenen Seiten des Kühlers 2 und von dort direkt oder über das Turbulenzblech 22 in die Kühlflüs sigkeit.

Dabei stellt der großflächige Kontakt sowohl zwischen der Au ßenwand 11 und der Kontaktplatte 3, 4 als auch zwischen den Kontaktplatten und dem Kühler 2 einen optimalen Wärmeübergang sicher. Die Wärme gelangt über große metallische Kontaktflä chen, ohne durch eine isolierende Luft- oder Kleberschicht behindert zu werden, an eine große Kontaktfläche des Kühlers. Eine Alterung aufgrund von Temperaturwechseln, eines Verzie hens der Oberflächen oder eines Lösens von Klebern ist ausge schlossen. Ferner sind keine speziellen Dichtungsmaßnahmen notwendig, um das Steuergerät gegen die Kühlflüssigkeit abzu dichten. Auch bei einem hohen Kühlwasserdruck, wie er in ei nem Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors auftritt, besteht nicht die Gefahr, daß Dichtungen gequetscht werden oder auf grund von Verformungen die Kontaktfläche zum Kühler reduziert wird.

Claims

1. Elektronisches Steuergerät mit Flüssigkeitskühlung, das aufweist:

1. einen an einer Außenwand (11) des Steuergeräts ange ordneten, großflächig ausgebildeten, von einer Kühl flüssigkeit durchströmten Kühler (2),
2. eine unmittelbar thermisch mit einer Seite des Kühlers (2) gekoppelte, wärmeleitende Kontaktplatte (3) mit wenigstens einer elastische Zone (31), die an eine Außenwand des Steuergeräts gepreßt ist.

2. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (2) flach ausgebildet ist, um eine große Kontaktfläche zur Anlage der Kontaktplatte (3) bereitzustellen.

3. Elektronisches Steuergerät nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler eine Vielzahl von parallelen Strömungspfaden (21) für die Kühlflüssigkeit aufweist.

4. Elektronisches Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine elastische Zone (31) der Kontaktplatte (3) neben dem Kühler (2) ausgebildet ist.

5. Elektronisches Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (2) mit einer weiteren Kontaktplatte (4) an seiner von dem Steuergerät abgewandten Seite thermisch gekoppelt ist.

6. Elektronisches Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kontaktplatte (3; 4) in einem Randbereich neben dem Kühler (2) eine Schleife ausbildet.

7. Elektronisches Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktplatte (3; 4) in ihrer elastischen Zone (31) durch eine Vielzahl von Befestigungselementen (5) auf eine Außenwand des Steuergeräts gepreßt ist.

8. Elektronisches Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktplatte (3; 4) in ihrer elastischen Zone (31) einzelne, voneinander getrennte Flächen oder Laschen (32) aufweist.

9. Elektronisches Steuergerät nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lasche (32) von einem separaten Befestigungselement (5) an der Außenwand (11) befestigt ist.

10. Elektronisches Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät im Motorraum eines Kraftfahrzeugs zur Steuerung von Einlaß- und Auslaßventilen eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, und daß der Kühler (2) an einen Motor-Kühlkreislauf angeschlossen ist.