DE202018100161U1 - Fastening unit for interconnecting thermally loaded components - Google Patents
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Abstract
Befestigungseinheit (10) zum miteinander Verbinden thermisch belasteter Bauteile, insbesondere eines wärmeerzeugenden Körpers (44) mit einem Kühlkörper (42), umfassend einen Haltestift (12) und ein Halteelement (16), wobei der Haltestift (12) mit einem Haltekopf (14) verbunden ist, der Haltestift (12) das Haltelement (16) durchgreift, der Haltekopf (14) an dem Halteelement (16) anliegt, und das Haltelement (16) an dem Körper (44) oder Kühlkörper (42) angreift und diesen in einer Befestigungsrichtung (26) des Haltestifts (12) hält, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltelement (16) für einen seitlichen Angriff am Körper (44) oder Kühlkörper (42) ausgebildet ist, Indem das Halteelement (16) an seiner dem Körper (44) oder Kühlkörper (42) zugewandten Seite eine in eine Längsrichtung quer zur Befestigungsrichtung sich erstreckende Haltenut (24) aufweist, wobei zumindest eine Nutfläche (24a, 24b) im montierten Zustand zumindest bereichsweise an dem Körper (44) oder Kühlkörper (42) zur Anlage kommen.Fastening unit (10) for connecting together thermally stressed components, in particular a heat-generating body (44) with a heat sink (42), comprising a holding pin (12) and a holding element (16), wherein the holding pin (12) with a holding head (14) is connected, the holding pin (12) passes through the holding element (16), the holding head (14) on the holding element (16) is applied, and the holding element (16) on the body (44) or heat sink (42) engages and this in one Fastening direction (26) of the retaining pin (12) holds, characterized in that the holding element (16) for a lateral attack on the body (44) or heat sink (42) is formed by the holding element (16) at its the body (44) or heat sink (42) facing side in a longitudinal direction transverse to the mounting direction extending retaining groove (24), wherein at least one groove surface (24a, 24b) in the mounted state at least partially on the body (44) or Kühlkör come by (42) to the plant.
Description
Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinheit zum Miteinanderverbinden thermisch belasteter Bauteile gemäß der im Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 angegebenen Art. Zudem betrifft die Erfindung auch eine Einheit gemäß Schutzanspruch 16 sowie eine Vorrichtung gemäß Schutzanspruch 18.The invention relates to a fastening unit for interconnecting thermally stressed components according to the type specified in the preamble of claim 1. In addition, the invention also relates to a unit according to
Eine gattungsgemäße Befestigungseinheit zum Miteinanderverbinden thermisch belasteter Bauteile, insbesondere eines wärmeerzeugenden Körpers mit einem Kühlkörper, umfasst einen Haltestift und ein Halteelement. Der Haltestift ist mit einem Haltekopf verbunden. Der Haltestift durchgreift das Halteelement. Der Haltekopf liegt an dem Halteelement an. Das Halteelement greift an dem Körper oder Kühlkörper an und hält diesen in einer Befestigungsrichtung des Haltestifts. In der Befestigungsposition hält der mit dem Haltestift verbundene Haltekopf das Halteelement und dieses wiederum den Körper oder Kühlkörper, Der Befestigungsstift ist dabei in einer Bohrung eines Bauteils verankert, beispielsweise eines Kühlkörpers, wenn ein thermische Energie erzeugendes Leistungsmodul gehalten werden soll.A generic fastening unit for interconnecting thermally loaded components, in particular a heat-generating body with a heat sink, comprises a retaining pin and a retaining element. The retaining pin is connected to a holding head. The retaining pin passes through the retaining element. The holding head abuts against the holding element. The retaining element engages the body or heat sink and holds it in a fastening direction of the retaining pin. In the attachment position, the retaining head connected to the retaining pin holds the retaining element and this in turn anchors the body or heat sink. The fastening pin is anchored in a bore of a component, for example a heat sink, when a thermal energy generating power module is to be held.
Aus der
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungseinheit gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass unter Vermeidung der genannten Nachteile ein Verspannen durch thermische Ausdehnung von thermisch belasteten Körpern und weiteren Körpern auf einfache Weise verhindert wird.The invention has the object of providing a fastening unit according to the type specified in the preamble of claim 1 such that, while avoiding the disadvantages mentioned a distortion by thermal expansion of thermally stressed bodies and other bodies is prevented in a simple manner.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen gelöst.This object is achieved by the characterizing features in connection with the generic features.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims form advantageous developments of the invention.
Nach der Erfindung ist das Haltelement für einen seitlichen Angriff am Körper oder Kühlkörper ausgebildet, in dem das Halteelement an seiner dem Körper oder Kühlkörper zugewandten Seite eine in eine Längsrichtung quer zur Befestigungsrichtung sich erstreckende Haltenut aufweist, wobei zumindest eine Nutfläche im montiertem Zustand zumindest bereichsweise an dem Körper oder Kühlkörper zur Anlage kommt. Hierdurch wird auf einfache Weise möglich, dass bei einer thermischen Ausdehnung des Kühlkörpers oder des Körpers eine Relativbewegung bei entsprechender Montage ermöglicht werden kann.According to the invention, the holding element is designed for a lateral attack on the body or heat sink, in which the holding element on its side facing the body or heat sink side has a longitudinal direction transversely to the mounting direction extending retaining groove, wherein at least one groove surface in the assembled state at least partially the body or heat sink comes to rest. This makes it possible in a simple manner that a relative movement with appropriate mounting can be made possible with a thermal expansion of the heat sink or the body.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Haltenut V-förmig durch zwei Nutflächen gebildet, wobei eine Nutfläche parallel zur Längsachse des Befestigungsstifts und die andere Nutfläche geneigt dazu ausgerichtet ist, insbesondere die Nutflächen einen spitzen oder stumpfen Winkel zueinander aufweisen. Durch diese V-förmige Haltenut können unterschiedliche Randbereiche von Kühlkörpern einfach gehalten werden, ohne eine Bewegung längst der Haltenut einzuschränken. Je nach Gestaltung des Randbereichs des Körpers oder Kühlkörpers oder zu erwartender thermischer Spannung bietet sich ein spitzer oder stumpfer Winkel an. Es kommt zu einer linienförmigen oder flächigen Anlage zumindest einer Nutfläche der Haltenut an dem zu haltenden Körper oder Kühlkörper.According to an advantageous embodiment of the invention, the retaining groove is V-shaped formed by two groove surfaces, wherein a groove surface is aligned parallel to the longitudinal axis of the fixing pin and the other groove surface inclined thereto, in particular the groove surfaces have an acute or obtuse angle to each other. By means of this V-shaped retaining groove, different edge regions of cooling bodies can be kept simple without restricting movement of the retaining groove long ago. Depending on the design of the edge region of the body or heat sink or expected thermal stress, a sharp or obtuse angle is suitable. It comes to a linear or planar contact at least one groove surface of the retaining groove on the body or heat sink to be held.
Vorzugsweise weist das Halteelement im Wesentlichen eine rechteckige Grundfläche auf. Hierdurch kann dieses einfach gefertigt, aber auch einfach bei der Montage zum zu haltenden Körper ausgerichtet werden. Insbesondere weist hierfür das Halteelement in Längsrichtung der Haltenut eine größere Länge auf als quer zur Längsrichtung der Haltenut. Preferably, the holding element has a substantially rectangular base area. As a result, this can be easily manufactured, but also easily aligned during assembly to be held body. In particular, for this purpose, the holding element in the longitudinal direction of the retaining groove has a greater length than transversely to the longitudinal direction of the retaining groove.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Halteelement symmetrisch ausgebildet und weist zwei Haltenuten auf, so dass das Halteelement an unterschiedlichen benachbart angeordneten Körpern oder Kühlkörpern gleichzeitig zur Anlage kommen kann. Hierdurch wird der Einsatzbereich vergrößert und die Flexibilität der Befestigungseinheit erhöht.According to a further embodiment of the invention, the retaining element is symmetrical and has two retaining grooves, so that the retaining element can come to rest simultaneously on different adjacently arranged bodies or cooling bodies. This increases the range of use and increases the flexibility of the fastening unit.
Um insbesondere das Halteelement vor Rotation gegenüber dem zu haltenden Körper oder Kühlkörper zu schützen, hat es sich als günstig erwiesen, dass das Halteelement mittig, seitlich des Befestigungsstiftes jeweils einen länglichen, senkrecht zum Stift verlaufenden Vorsprung aufweist, der seinerseits auf der dem Haltekopf entfernt gelegenen Seite eine weitere Nut aufweist. Diese Nut greift insbesondere an eine Leiste an. Es ergibt sich dadurch ein Formschluss in Drehrichtung, der jedoch eine Bewegung relativ zur Haltenut durch thermische Ausdehnung nicht beeinträchtigt. Ein Verdrehen des Halteelements wird somit verhindert, jedoch eine thermische Ausdehnung in Längsrichtung der Nut sowie der parallel hierzu angeordneten Haltenut bleibt weiterhin erhalten.In order to protect in particular the retaining element against rotation relative to the body or heat sink to be held, it has proved to be advantageous that the holding element has centrally, laterally of the fastening pin each having an elongated, perpendicular to the pin projection, which in turn located on the holding head remote Side has a further groove. This groove attacks in particular on a bar. This results in a positive connection in the direction of rotation, but does not affect a movement relative to the retaining by thermal expansion. A rotation of the retaining element is thus prevented, but a thermal expansion in the longitudinal direction of the groove and the retaining groove arranged parallel thereto is still maintained.
Vorzugsweise ist auch die weitere Nut V-förmig ausgebildet. Auf einfache Weise kann hierdurch sowohl eine Linienführung mit der Anlage als auch eine flächige Anlage ermöglicht werden, je nach Ausbildung der der Nut gegenüberliegenden Anlagefläche des zu haltenden Körpers bzw. Kühlkörpers.Preferably, the further groove is V-shaped. In a simple way, both a line with the plant and a flat system can thereby be made possible, depending on the design of the groove opposite bearing surface of the body or heat sink to be held.
Damit die Befestigungseinheit nicht so hoch baut, greift der Haltekopf in eine Ausnehmung des Halteelements ein und liegt dort an.So that the fastening unit does not build up so high, the holding head engages in a recess of the holding element and rests there.
Insbesondere sind der Haltekopf und die Ausnehmung des Halteelements zylindrisch ausgebildet, so dass eine Stirnseite des Haltekopfs auf der Stirnseite der Ausnehmung anliegt und eine relative Ausgleichsbewegung um die Zylinderachse ermöglicht wird. Dies ist bei der Montage zum Ausrichten des Haltelements zum zu haltenden Körper oder Kühlkörper vorteilhaft. Zudem kann dies bei bestimmten Konstruktionen der Körper und Kühlkörper auch zum Ausgleich von Spannungen günstig sein.In particular, the holding head and the recess of the holding element are cylindrical, so that an end face of the holding head rests on the end face of the recess and a relative compensating movement about the cylinder axis is made possible. This is advantageous during assembly for aligning the holding element to be held body or heat sink. In addition, this may be favorable in certain constructions of the body and heat sink to compensate for stress.
Alternativ hierzu ist es aber auch möglich, dass der Haltekopf auf seiner der Ausnehmung zugewandten Seite zumindest teilkugelförmig ausgebildet ist, die Ausnehmung eine dem Haltekopf angepasste Teilkugelform aufweist, so dass die einander zugewandten kugelförmigen Flächen eine Ausgleichsbewegung relativ zueinander in der Art eines Kugelgelenks ermöglichen. Hierdurch wird erreicht, dass es durch die thermische Ausdehnung des miteinander verbundenen Körpers und Kühlkörpers nicht zu Verspannungen infolge von Drehmomenten kommt.Alternatively, it is also possible that the holding head is formed at least partially spherical on its side facing the recess, the recess has a partial head shape adapted to the holding head, so that the mutually facing spherical surfaces allow a compensating movement relative to each other in the manner of a ball joint. This ensures that there is no tension due to torques due to the thermal expansion of the interconnected body and heat sink.
Der Stift kann an seinem dem Haltekopf entfernt gelegenen Ende ein Gewinde aufweisen, das einem Gewinde in einer Bohrung im Kühlkörper oder Körper zugeordnet ist. Hierdurch wird die Befestigungseinheit und somit der Körper und der Kühlkörper über die Befestigungseinheit miteinander verschraubt.The pin may have at its end remote from the holding head a thread which is associated with a thread in a bore in the heat sink or body. As a result, the fastening unit and thus the body and the heat sink is screwed together via the fastening unit.
Alternativ hierzu kann der Stift an seinem dem Haltekopf entfernt gelegenen Ende zumindest ein Rastmittel aufweisen, das einem Hinterschnitt in einer Bohrung im Kühlkörper oder Körper zugeordnet ist. Der Stift ist dabei im Bereich des dem Haltekopf entfernt gelegenen Endes geschlitzt ausgebildet. Durch eine Rastverbindung können der Körper und der Kühlkörper über die Befestigungseinheit miteinander verbunden werden. Die Montage wird dadurch vereinfacht.Alternatively, the pin may have at its end remote from the holding head at least one locking means which is associated with an undercut in a bore in the heat sink or body. The pin is formed slotted in the region of the holding head remote end. By a latching connection, the body and the heat sink can be connected to one another via the fastening unit. The assembly is simplified.
Vorzugsweise wird der Körper durch einen Leistungshalbleiter gebildet. Leistungshalbleiter erzeugen viel Wärme und müssen durch Kühlkörper gekühlt werden. Die erfindungsgemäßen Befestigungseinheiten sind hierfür besonders geeignet, da die Kühlkörper Ausdehnungen unterworfen sind.Preferably, the body is formed by a power semiconductor. Power semiconductors generate a lot of heat and must be cooled by heat sinks. The fastening units according to the invention are particularly suitable for this, since the heat sinks are subjected to expansions.
Der Kühlkörper kann dabei ein Luftkühlkörper und/oder ein Flüssigkeitskühlkörper sein.The cooling body can be an air cooling body and / or a liquid cooling body.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Haltekopf der Befestigungseinheit aus einem thermisch und/oder elektrisch isolierenden Material, oder aus einem elektrisch leitenden Material.According to one embodiment of the invention, the holding head of the fastening unit consists of a thermally and / or electrically insulating material, or of an electrically conductive material.
Gemäß einem anderen Aspekt zeichnet sich die Erfindung durch eine Einheit aus, umfassend zumindest zwei Befestigungseinheiten gemäß der oben angegebenen Art, welche einen Kühlkörper und einen Körper miteinander verbinden, wobei zwei Befestigungseinheiten diametral gegenüber liegend am Körper oder Kühlkörper angebracht sind, und mit dem Körper oder Kühlkörper eine Loslagerung bilden. Hierdurch wird auf einfache Weise möglich, dass eine Relatvbewegung zwischen Körper und Kühlkörper entlang der Haltenuten der Halteelemente der Befestigungseinheiten erfolgen kann.According to another aspect, the invention is characterized by a unit comprising at least two fastening units according to the above-mentioned type, which connect a heat sink and a body, wherein two fastening units are mounted diametrically opposite the body or heat sink, and with the body or Heat sink form a floating bearing. This makes it possible in a simple manner that a Relatvbewegung between the body and heat sink along the retaining grooves of the holding elements of the fastening units can be done.
Hierbei sind im montierten Zustand die Haltenuten der Befestigungseinheiten vor allem zueinander parallel ausgerichtet.Here, in the assembled state, the retaining grooves of the fastening units are aligned in particular parallel to each other.
Gemäß einem anderen Aspekt zeichnet sich die Erfindung allgemein durch eine Vorrichtung mit zwei thermisch belasteten Bauteilen aus, insbesondere mit einem Kühlkörper und einem Körper, welche mit Hilfe einer Loslagerung miteinander verbunden sind, welche eine Relativbewegung des einen Bauteils und des anderen Bauteils zumindest entlang einer Achse ermöglicht, insbesondere mit einer Befestigungseinheit gemäß der vorgenannten Art. According to another aspect, the invention is generally characterized by a device with two thermally loaded components, in particular with a heat sink and a body, which are interconnected by means of a floating bearing, which a relative movement of the one component and the other component at least along an axis allows, in particular with a fastening unit according to the aforementioned type.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.Further advantages, features and possible applications of the present invention will become apparent from the following description in conjunction with the embodiments illustrated in the drawings.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:In the description, the claims, and the drawing, the terms and associated reference numerals used in the list of reference numerals below are used. In the drawing:
In den
Zudem umfasst die Befestigungseinheit
Wie insbesondere der
Die Nutfläche
Der Befestigungsstift
Mit dem Einbringen des Befestigungsstifts
In den
In den
In den
In den
Die
In
In
In
Durch die Haltenuten
Über die Länge der seitlichen Auskragung der Haltearme
Vorzugsweise ist ein Satz Halteelemente
Je nach Anwendungsfall können die Befestigungseinheiten
Die Befestigungseinheiten
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Befestigungseinheitfixing unit
- 10a10a
- nach oben weisende Seiteupwards facing page
- 10b10b
- Längsseite – rechtsLong side - right
- 10c10c
- Längsseite – linksLong side - left
- 1212
- Befestigungsstiftfastening pin
- 12a12a
- Innensechskant, InnenantriebHexagon socket, internal drive
- 1414
- Haltekopfholding head
- 1616
- Halteelementretaining element
- 1818
- DurchgangsbohrungThrough Hole
- 2020
- Ausnehmungrecess
- 2222
- Haltearmholding arm
- 22a22a
- Haltearm – linksHolding arm - left
- 22b22b
- Haltearm – rechtsHolding arm - right
- 2424
- Haltenutretaining groove
- 24a24a
-
Nutfläche parallel zur Durchgangsbohrung
18 Grooved surface parallel to the throughhole 18 - 24b24b
-
Nutfläche schräg zur Durchgangsbohrung
18 Grooved surface oblique to the throughhole 18 - 24c24c
- Haltenut – linksHolding groove - left
- 24d24d
- Haltenut – rechtsHolding groove - right
- 2626
- Befestigungsrichtungmounting direction
- 2828
- Stegweb
- 3030
- weitere Nutanother groove
- 30a30a
- Stegweb
- 3232
- Gewindethread
- 3434
- freies Endefree end
- 3636
- Schlitzslot
- 3838
- Rastenotch
- 4040
- Bohrungdrilling
- 4242
- Kühlkörperheatsink
- 4444
- LeistungshalbleiterPower semiconductor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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2018
- 2018-01-12 DE DE202018100161.2U patent/DE202018100161U1/en active Active
Patent Citations (2)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |