DE19824048C1 - Compact circuit arrangement incorporating heat-dissipating components, for vehicles - Google Patents
Compact circuit arrangement incorporating heat-dissipating components, for vehiclesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge mit einer Trägerplatte, mit auf der Trägerplatte angeordneten Verlustwärme erzeugenden elektrischen Bauelementen, die auf kupferkaschierten Kühlflächen der Trägerplatte aufgelötet sind und mit einer Steckerleiste, die Steckanschlüsse trägt, die mit der Trägerplatte verbunden sind.The invention relates to a circuit arrangement for motor vehicles with a Carrier plate, generating waste heat arranged on the carrier plate electrical components on copper-clad cooling surfaces of the carrier plate are soldered and with a power strip that carries plug connections that with the Carrier plate are connected.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DE 195 11 487 A1 vorbekannt. Die elektrischen Bauteile sind neben der Steckerleiste mit den Steckanschlüssen angeordnet, so daß der Platzbedarf dieser vorbekannten Schaltungsanordnung aufgrund des sich addierenden Platzbedarfes der Steckerleisten und der elektrischen Bauelemente groß ist.Such a circuit arrangement is previously known from DE 195 11 487 A1. The electrical components are next to the connector strip with the plug connections arranged so that the space requirement of this known circuit arrangement due to the additive space requirements of the power strips and the electrical components is large.
Bei der Schaltungsanordnung gemäß der DE 42 22 838 A1 sind kupferkaschierte Kühlflächen auf der Trägerplatte vorgesehen, auf die die Wärme erzeugenden elektrischen Bauelemente aufgelötet sind. Diese kupferkaschierten Kühlflächen dienen zur Aufnahme und Abfuhr der von den elektrischen Bauelementen erzeugten Verlustwärme. Darüber hinaus weisen die vorbekannten Schaltungsanordnungen Steckerleisten auf, die Steckanschlüsse tragen. Auf diese Steckerleisten können Stecker zur elektrischen Verbindung der Schaltungsanordnung mit der übrigen Bordelektrik des Kraftfahrzeuges aufgesteckt werden.In the circuit arrangement according to DE 42 22 838 A1 are copper-clad Cooling surfaces are provided on the carrier plate on which the heat generating electrical components are soldered. These copper-clad cooling surfaces are used to pick up and discharge the electrical components Heat loss. In addition, the previously known circuit arrangements Power strips that carry plug connections. Can on these power strips Plug for the electrical connection of the circuit arrangement to the rest On-board electrical system of the motor vehicle are plugged on.
Aus der DE 43 09 492 C1 ist eine Dachbedieneinheit für Kraftfahrzeuge bekannt, die eine Trägerplatte mit elektrischen Bauelementen aufweist. Diese vorbekannte Dachbedieneinheit macht deutlich, wie gering der in derartigen Dachbedieneinheiten zur Verfügung stehende Platz zur Unterbringung einer Schaltungsanordnung ist. Die DE 41 13 014 A1 zeigt eine Innenraumtemperatur-Steuereinheit für Kraftfahrzeuge, die einen Temperaturfühler und zur Belüftung des Temperaturfühlers einen Belüftungsmotor aufweist. Die von dem Lüftermotor erzeugte Abluft dient auch zur Kühlung der elektrische Bauteile tragenden Trägerplatte.From DE 43 09 492 C1 a roof control unit for motor vehicles is known has a carrier plate with electrical components. This previously known Roof control unit makes clear how low that in such roof control units is available space to accommodate a circuit arrangement. DE 41 13 014 A1 shows an interior temperature control unit for Motor vehicles that have a temperature sensor and for ventilation of the Temperature sensor has a ventilation motor. The fan motor Exhaust air generated also serves to cool the electrical components Carrier plate.
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge zu schaffen, die einen gegenüber dem Vorbekannten geringeren Bauraum beansprucht.The invention has for its object to a circuit arrangement for motor vehicles create a smaller installation space than the previously known claimed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steckerleiste brückenförmig ausgebildet ist und daß die Bauelemente und die kupferkaschierten Kühlflächen unterhalb des freitragenden Teiles der Steckerleiste angeordnet sind.This object is achieved in that the connector strip is bridge-shaped and that the components and the copper-clad Cooling surfaces are arranged below the self-supporting part of the connector strip.
Durch die brückenförmige Ausbildung der Steckerleiste wird es ermöglicht, den unterhalb des Steckerkorbes befindlichen Platz auf der Trägerplatte für die Bestückung mit elektrischen Bauelementen zu nutzen. Dies war bei den bisher bekannten Lösungen nicht möglich. Demzufolge wird erfindungsgemäß beansprucht, daß die Bauelemente und die kupferkaschierten Kühlflächen unterhalb dieses freitragenden Teiles der Steckerleiste angeordnet sind.The bridge-shaped design of the power strip enables the space below the connector basket on the carrier plate for the Use of components with electrical components. This was the case so far known solutions not possible. Accordingly, the invention claims that that the components and the copper-clad cooling surfaces below this cantilevered part of the connector are arranged.
Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der Steckerleiste und durch die erfindungsgemäße Anordnung der Bauelemente und der Kühlflächen wird eine Schaltungsanordnung geschaffen, die gegenüber dem Vorbekannten bei vorgegebener Zahl der zu bestückenden und zu kühlenden Bauelementen einen wesentlich geringeren Bauraum beansprucht. Dies vereinfacht die Unterbringung einer derartigen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung auch in kleinen Geräten von Kraftfahrzeugen, wie z. B. Dachbedieneinheiten und Innenraumtemperatur-Steuergeräten. Darüber hinaus wird durch die entsprechend kleinere Auslegung der Trägerplatte auch der für die Fertigung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erforderliche Kostenaufwand verringert. Through this inventive design of the connector and through arrangement of the components and the cooling surfaces according to the invention becomes a Circuit arrangement created compared to the prior predetermined number of components to be assembled and cooled takes up much less space. This simplifies the placement such a circuit arrangement according to the invention even in small devices of motor vehicles, such as. B. roof control units and Indoor temperature control units. In addition, the corresponding smaller design of the carrier plate also for the manufacture of the Circuit arrangement according to the invention reduces the cost required.
Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiment and development of the invention Circuit arrangement result from the subclaims.
So ist es besonders vorteilhaft, wenn die Bauelemente und die kupferkaschierten Kühlflächen zwischen dem steckerleistenseitigen Rand und dem Verbindungsbereich der Steckanschlüsse angeordnet sind. Diese vorteilhafte Anordnung ist insbesondere dann anwendbar, wenn die Steckerleiste im Randbereich der Trägerplatte vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme wird insbesondere die Kühlung der Wärme erzeugenden Bauteile durch die Trennung von den übrigen elektrischen Bauteilen verbessert.So it is particularly advantageous if the components and the copper-clad Cooling surfaces between the connector edge and the Connection area of the plug connections are arranged. This beneficial Arrangement is particularly applicable when the power strip in the Edge area of the support plate is provided. This measure will in particular the cooling of the heat-generating components through the separation improved by the other electrical components.
Diese Kühlung kann weiter verbessert werden, indem ein Lüftermotor zur Belüftung der Bauelemente und der kupferkaschierten Kühlflächen vorgesehen ist. Derartige Lüftermotoren sind in sehr kleiner Bauform handelsüblich verfügbar. Durch diesen Lüftermotor wird ein stetiger Luftstrom über die Wärme erzeugenden Bauelemente und die Kühlflächen geleitet, was zu einer nochmals verbesserten Wärmeabfuhr führt.This cooling can be further improved by using a fan motor for ventilation the components and the copper-clad cooling surfaces is provided. Such Fan motors are commercially available in a very small design. Through this Fan motor becomes a constant air flow over the heat-generating components and the cooling surfaces, which leads to a further improved heat dissipation leads.
In diesem Zusammenhang kann ein Außengehäuse des Lüftermotors einstückig mit der Steckerleiste ausgebildet sein, wobei der Lüftermotor in das Außengehäuse eingerastet ist. Mit diesen Maßnahmen wird eine fertigungs- und montagetechnisch sehr einfache Lösung zur Anordnung des Lüftermotors in der Nähe der Wärme erzeugenden Bauelemente und der Kühlflächen geschaffen. Durch das Einrasten des Lüftermotors in das Außengehäuse ist es möglich, die gesamte Einheit, bestehend aus Steckerleiste und Lüftermotor, in einem Arbeitsgang auf der Trägerplatte zu bestücken und mit der Trägerplatte zu verbinden.In this context, an outer housing of the fan motor can be made in one piece with the connector strip be formed, the fan motor in the outer housing is engaged. With these measures, a manufacturing and assembly technology very simple solution for placing the fan motor close to the heat generating components and the cooling surfaces. By snapping into place of the fan motor in the outer casing, it is possible to consisting of connector strip and fan motor, in one operation on the Equip the carrier plate and connect it to the carrier plate.
In diesem Zusammenhang kann auch ein Temperaturfühler auf der Saugseite des Lüftermotors angeordnet sein. Derartige Temperaturfühler werden zur Erfassung der im Kraftfahrzeug herrschenden Innenraumtemperatur verwendet. Diese Temperaturfühler können einerseits in Innenraumtemperatur-Steuergeräten oder andererseits in Dachbedieneinheiten von Kraftfahrzeugen angeordnet sein. Für die Belüftung des Temperaturfühlers sind häufig Lüftermotoren erforderlich, deren Abluft dann die Bauelemente und die Kühlflächen kühlen kann.In this context, a temperature sensor on the suction side of the Fan motor can be arranged. Such temperature sensors are used to record the prevailing interior temperature used in the motor vehicle. This Temperature sensors can be used on the one hand in interior temperature control units or on the other hand, be arranged in roof operating units of motor vehicles. For the Ventilation of the temperature sensor is often required for fan motors and their exhaust air then can cool the components and the cooling surfaces.
In diesem Zusammenhang kann der Temperaturfühler in dem Außengehäuse des Lüftermotors befestigt sein und die elektrischen Anschlüsse des Temperaturfühlers können aus der Steckerleiste herausgeführt sein, so daß der Temperaturfühler gemeinsam mit der Steckerleiste montiert und die elektrischen Anschlüsse des Temperaturfühlers gemeinsam mit den Steckanschlüssen der Steckerleiste mit der Trägerplatte verlötet werden können.In this context, the temperature sensor in the outer housing of the Fan motor and the electrical connections of the temperature sensor can be led out of the connector, so that the temperature sensor assembled together with the power strip and the electrical connections of the Temperature sensor together with the plug connections of the power strip with the Carrier plate can be soldered.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the circuit arrangement according to the invention is in the Drawing shown and is explained below with reference to the drawing.
Die einzige Figur zeigt eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung im Schema.The single figure shows an exploded view of an inventive Circuit arrangement in the scheme.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist eine Trägerplatte (1) auf, die als kupferkaschierte Leiterplatte ausgebildet ist. Auf dieser Trägerplatte (1) sind Verlustwärme erzeugende elektrische Bauelemente (2) angeordnet. Diese Verlustwärme erzeugenden elektrischen Bauelemente (2) sind auf kupferkaschierten Kühlflächen (3) der Trägerplatte (1) angeordnet und mit diesen Kühlflächen (3) verlötet. Dabei wird die von den elektrischen Bauelementen (2) erzeugte Verlustwärme von den Kühlflächen (3) aufgenommen und von den Kühlflächen (3) an die Umgebung abgeleitet.The circuit arrangement according to the invention has a carrier plate ( 1 ) which is designed as a copper-clad printed circuit board. Electrical components ( 2 ) generating heat loss are arranged on this carrier plate ( 1 ). These electrical components ( 2 ) that generate heat loss are arranged on copper-clad cooling surfaces ( 3 ) of the carrier plate ( 1 ) and soldered to these cooling surfaces ( 3 ). The loss heat produced by the electric components (2) is taken from the cooling surfaces (3) and derived from the cooling surfaces (3) to the environment.
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eine Steckerleiste (4) auf, die aus Kunststoff gespritzt ist und die metallische Steckanschlüsse (5) trägt. Die Steckerleiste (4) ist dabei im Bereich der Steckanschlüsse (5) ausgebildet und die Steckanschlüsse (5) sind mit der Trägerplatte (1) durch Lötverbindungen verbunden. Furthermore, the circuit arrangement according to the invention has a plug connector ( 4 ) which is injection molded from plastic and carries the metallic plug connections ( 5 ). The connector strip ( 4 ) is formed in the area of the plug connections ( 5 ) and the plug connections ( 5 ) are connected to the carrier plate ( 1 ) by soldered connections.
Der freitragende Teil (6) der Steckerleiste (4) überspannt den Bereich der Trägerplatte (1), in dem die elektrischen Bauelemente (2) auf den Kühlflächen (3) angeordnet sind. Das heißt, die elektrischen Bauelemente (2) und die kupferkaschierten Kühlflächen (3) sind unterhalb des freitragenden Teils (6) der Steckerleiste (4) angeordnet, so daß der beim Vorbekannten für die Bestückung mit elektrischen Bauelementen (2) nicht zur Verfügung stehende Teil der Trägerplatte (1) bei der Erfindung für diese Bestückung zur Verfügung steht.The self-supporting part ( 6 ) of the connector strip ( 4 ) spans the area of the carrier plate ( 1 ) in which the electrical components ( 2 ) are arranged on the cooling surfaces ( 3 ). That is, the electrical components ( 2 ) and the copper-clad cooling surfaces ( 3 ) are arranged below the cantilevered part ( 6 ) of the connector strip ( 4 ), so that the part not available in the prior art for fitting with electrical components ( 2 ) the carrier plate ( 1 ) is available in the invention for this assembly.
Die Steckerleiste (4) ist in einem Randbereich der Trägerplatte (1) angeordnet, so daß die elektrischen Bauelemente (2) und die Kühlflächen (3) zwischen einem steckerleistenseitigen Rand (7) der Trägerplatte (1) und einem Verbindungsbereich (8) der Trägerplatte (1) mit den Steckanschlüssen (5) angeordnet sind. Mit dieser Maßnahme wird einerseits eine Trennung der Verlustwärme erzeugenden elektrischen Bauelemente (2) von den übrigen Bauelementen der Trägerplatte (1), die in der Figur nicht dargestellt sind, und andererseits eine zusätzliche Abführung von Verlustwärme über die Steckanschlüsse (5) ermöglicht.The connector strip ( 4 ) is arranged in an edge region of the carrier plate ( 1 ), so that the electrical components ( 2 ) and the cooling surfaces ( 3 ) between an edge ( 7 ) of the carrier plate ( 1 ) on the connector strip side and a connecting region ( 8 ) of the carrier plate ( 1 ) are arranged with the plug connections ( 5 ). This measure on the one hand enables the electrical components ( 2 ) which generate heat loss to be separated from the other components of the carrier plate ( 1 ), which are not shown in the figure, and on the other hand makes it possible to additionally dissipate heat losses via the plug connections ( 5 ).
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung einen Lüftermotor (9) auf, der als elektrisch kommutierter Gleichstrommotor ausgebildet ist. Dieser Lüftermotor (9) ist ein handelsübliches Bauteil, das zur Montage auf der Trägerplatte (1) in ein Außengehäuse (10) eingerastet wird, das einstückig mit der Steckerleiste (4) aus Kunststoff gespritzt ist. Weiterhin ist ein Temperaturfühler (11) zur Erfassung der im Kraftfahrzeuginnenraum herrschenden Raumtemperatur vorgesehen. Dieser Temperaturfühler (11) ist auf der Saugseite (12) des Lüftermotors (9) angeordnet, so daß er direkt der angesaugten Innenraumluft ausgesetzt ist. Der Temperaturfühler (11) ist in dem Außengehäuse (10) des Lüftermotors (9) befestigt. Weiterhin sind elektrische Anschlüsse (13) des Temperaturfühlers (11) in der Steckerleiste (4) befestigt und derart aus der Steckerleiste (4) herausgeführt, daß sie gemeinsam mit den elektrischen Steckanschlüssen (5) mit der Trägerplatte (1) verlötbar sind.Furthermore, the circuit arrangement according to the invention has a fan motor ( 9 ) which is designed as an electrically commutated direct current motor. This fan motor ( 9 ) is a commercially available component which, for mounting on the carrier plate ( 1 ), is snapped into an outer housing ( 10 ) which is injection-molded in one piece with the plug connector ( 4 ) made of plastic. A temperature sensor ( 11 ) is also provided for detecting the room temperature prevailing in the motor vehicle interior. This temperature sensor ( 11 ) is arranged on the suction side ( 12 ) of the fan motor ( 9 ) so that it is directly exposed to the intake air. The temperature sensor ( 11 ) is fastened in the outer housing ( 10 ) of the fan motor ( 9 ). Furthermore, electrical connections ( 13 ) of the temperature sensor ( 11 ) are fastened in the connector strip ( 4 ) and led out of the connector strip ( 4 ) in such a way that they can be soldered to the carrier plate ( 1 ) together with the electrical connector connections ( 5 ).
Die Montage der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erfolgt also folgendermaßen: Zuerst wird der Temperaturfühler (11) in die Steckerleiste (4) eingesetzt bzw. mit dem Kunststoffmaterial der Steckerleiste (4) gemeinsam mit dem Außengehäuse (10) des Lüftermotors (9) umspritzt. Anschließend wird der Lüftermotor (9) in das Außengehäuse (10) der Steckerleiste (4) eingerastet. Anschließend wird die gesamte Anordnung, bestehend aus Steckerleiste (4), Steckanschlüssen (5), Lüftermotor (9), Außengehäuse (10), Temperaturfühler (11) und elektrischen Anschlüssen (13), des Temperaturfühlers (11) auf die Trägerplatte (1) aufgesetzt und mit der Trägerplatte (1) verlötet.The circuit arrangement according to the invention is thus assembled as follows: First, the temperature sensor ( 11 ) is inserted into the connector strip ( 4 ) or overmolded with the plastic material of the connector strip ( 4 ) together with the outer housing ( 10 ) of the fan motor ( 9 ). The fan motor ( 9 ) is then snapped into the outer housing ( 10 ) of the connector strip ( 4 ). Then the entire arrangement, consisting of a plug connector ( 4 ), plug connections ( 5 ), fan motor ( 9 ), outer housing ( 10 ), temperature sensor ( 11 ) and electrical connections ( 13 ), of the temperature sensor ( 11 ) is placed on the carrier plate ( 1 ) put on and soldered to the carrier plate ( 1 ).
Im Betrieb des Lüftermotors (9) ergibt sich die durch die Pfeile dargestellte Luftführung. Der Pfeil (14) deutet dabei die Luftzufuhr zum Lüftermotor (9), an dem Temperaturfühler (11) vorbei, an. Die Luftabfuhr vom Lüftermotor (9) ist durch den Pfeil (15) dargestellt, durch die Pfeile (16) wird die Luftführung dieser Abluft über die elektrischen Bauelemente (2) und die kupferkaschierten Kühlflächen (3) dargestellt, wobei die über die elektrischen Bauelemente (2) und die kupferkaschierten Kühlflächen (3) hinweggeführte Luft die von den Bauelementen (2) erzeugte und von den Kühlflächen (3) aufgenommene Wärme abführen.When the fan motor ( 9 ) is operating, the air flow is shown by the arrows. The arrow ( 14 ) indicates the air supply to the fan motor ( 9 ), past the temperature sensor ( 11 ). The air discharge from the fan motor ( 9 ) is represented by the arrow ( 15 ), the arrows ( 16 ) show the air flow of this exhaust air via the electrical components ( 2 ) and the copper-clad cooling surfaces ( 3 ), the via the electrical components ( 2 ) and the copper-clad cooling surfaces ( 3 ) lead away the heat generated by the components ( 2 ) and absorbed by the cooling surfaces ( 3 ).
Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge
Circuit arrangement for motor vehicles
11
Trägerplatte, kupferkaschierte Leiterplatte
Carrier plate, copper-clad printed circuit board
22nd
Verlustwärme erzeugende elektrische Bauelemente
Electrical components generating heat loss
33rd
kupferkaschierte Kühlflächen
copper-clad cooling surfaces
44th
Steckerleiste brückenförmig
Plug connector in a bridge shape
55
Steckanschlüsse
Plug connections
66
freitragender Teil von unsupported part of
44th
77
steckerkorbseitiger Rand von edge of the connector basket
11
88th
Verbindungsbereich
Connection area
99
Lüftermotor
Fan motor
1010th
Außengehäuse von Outer housing from
99
einstückig mit in one piece with
44th
1111
Temperaturfühler
Temperature sensor
1212th
Saugseite von Suction side of
99
1313
elektrische Anschlüsse von electrical connections from
1111
1414
Luftzufuhr zu Air supply too
99
1515
Luftabfuhr von Air removal from
99
1616
Luftführung über Air flow over
22nd
und and
33rd
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