DE3331207A1 - Baugruppe fuer elektronische steuergeraete - Google Patents
Baugruppe fuer elektronische steuergeraeteInfo
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Description
- Baugruppe für elektronische Steuergeräte Stand der Technik Die Erfindung geht von einer Baugruppe für elektronische Steuergeräte nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Bei einer bekannten Baugruppe sind auf einem Kühlwinkel elektrische Bauelemente durch ein kammartiges Fixierteil in ihrer seitlichen Lage auf dem Kühlwinkel fixiert und durch ein Federteil an den Kühlwinkel gepreßt. Das Federteil liegt dabei in nachteiliger Weise direkt an den Bauelementen an und kann beim Anordnen, beispielsweise Aufschieben durch Scherwirkung die Bauelemente beschädigen und/ oder verschieben, wodurch die Anschlußelektroden der Bauelemente abgeknickt werden können. Darüber hinaus ist bei der bekannten Baugruppe von Nachteil, daß das Federteil am Kühlteil durch Nieten oder Schrauben befestigt ist, was in unwirtschaftlicher Weise zu einem höheren Naterialbedarf, zusätzlichen Befestigungsteilen und einer größeren Bauhöhe der Baugruppe und somit größerem Steuergerät führt Außerdem muß bei Steuergeräten mit einer zweiten Leiterplatte für die Baugruppe, welche höher als der gewünschte Abstand zwischen den Leiterplatten ist, Platz für die Baugruppe durch einen Ausschnitt geschaffen werden, wodurch wertvoller Bestückungsplatz auf der zweiten Leiterplatte verlorengeht.
- Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Baugruppe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ihre Bauhöhe wesentlich verringert werden kann, zum Fixieren und lösbaren Befestigen der auf dem Kühlteil angeordneten elektrischen - einschließlich elektronischen -Bauelemente keine zusätzlichen Teile benötigt werden und vor allem Fixier- und Federteil so ausgebildet sind, daß beim Aufschieben des Federteils keine Scherkräfte auf die Bauelemente wirken und somit die Bauelemente vor Schäden und deren Anschlußelektroden vor dem Abknicken bewahrt bleiben, weil das Federelement nur über das Fixierteil die Bauelemente an das Kühlteil gepreßt hält.
- Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Baugruppe möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß am Kühlteil ein- oder beidseitig Bauelemente unterschiedlicher Art angeordnet werden könne, über welche elastische Halteabschnitte des Fixierteils greifen und das die Bauelemente haltende und dazu auf die elastischen Halteabschnitte drückende Federelement am Kühlteil oder am Fixierteil ohne weitere Befestigungsmittel lösbar befestigt werden kann. Darüber hinaus kann in vorteilhafter Weise die Baugruppe mit der verringerten Bauhöhe als zusätzliche Abstützung für eine zweite Leiterplatte des Steuergerätes dienen, um unerwünschte Schwingungen, die bei dem rauhen Betrieb in Kraftfahrzeugen auftreten können ausreichend zu dämpfen.
- Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit einem beidseitig mit unterschiedlichen Bauelementen bestückten Kühlteil in Vorderansicht, Figur 2 die Baugruppe in Draufsicht, Figur 3 die Baugruppe in Seitenansicht, Figur 4 die Baugruppe im Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Figur 1, die Baugruppe in Rückansicht, Figur 6 ein zweites Ausführungsbeispiel der Baugruppe mit einem beidseitig mit den gleichen Bauelementen bestückten Kühlteil in Vorderansicht, Figur 7 das Fixierteil nach Figur 6 in Vorderansicht, Figur 8 ein drittes Ausführungsbeispiel der Baugruppe mit einem einseitig mit Bauelementen bestückten Kühlteil in Vorderansicht, Figur 9 die Baugruppe im Querschnitt entlang der Linie IX-IX in Figur 8 und Figur 10 eine Abwandlung der Baugruppen nach Figuren 6 bis 9 im Querschnitt.
- Beschreibung der Ausführungsbeispiele In einem an sich bekannten und nicht näher dargestellten elektronischen Steuergerät sind abzuleitende Verlustwärme abgebende elektrische - dazu gehören auch elektronische -Bauelemente direkt an einem Kühlteil 1 lösbar angeordnet.
- Das Kühlteil 1 ist ebenfalls in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise im Steuergerät angeordnet und mit einem wärmeableitenden Gehäuse- und/oder beispielsweise Kraftfahrzeugteil verbunden. Das Kühlteil 1 des ersten Ausführungsbeispiels der Baugruppe nach Figuren 1 bis 5 ist winklig ausgebildet. Es ist mit zwei Befestigungslaschen 2 und 3 versehen, die rechtwinklig an einem Kühlschenkel 4 angeformt sind. In den Befestigungslaschen 2 und 3 ist je eine Bohrung 5 zum Befestigen des Kühlteils 1 am Gehäuse und je eine Bohrung 6 zum Befestigen einer in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise mit Leiterbahnen versehenen Leiterplatte 7 am Kühlteil 1 vorgesehen.
- Der Kühlschenkel 4 ist im wesentlichen rechteckig ausgebildet und hat nahe seinen Stirnseiten 8 und 9 mindestens einen an mindestens einer seiner beiden Aufnahmeseiten 10 und 11 angeformten Fixiervorsprung 12. An jeder Stirnseite 8; 9 ist eine Rastnase 13 ausgebildet.
- Auf der Aufnahmeseite 10 des Kühlschenkels 4 liegt eine Isolierfolie 14, die an den Fixierzapfen 12 eingehängt ist. Auf der Isolierfolie 14 sind bis zu fünf elektronische Bauelemente 15, beispielsweise Transistoren TO 220 angeordnet. Auf der Aufnahmeseite 11 des Kühlschenkels 4 sitzt ein elektrisches Bauelement 16, beispielsweise ein Widerstand KKA5.
- Ein Fixierteil 17 aus Kunststoff ist annähernd U-förmig ausgebildet. Es liegt mit seinem Rücken 18 auf der Oberseite 19 des Kühlschenkels 4, während seine U-Schenkel 20 und 21 über die Bauelemente 15 bzw. 16 an den Aufnahmeseiten 10 bzw. 11 des Kühlschenkels 4 ragen. Die U-Schenkel 20 und 21 weisen dünne federnde Haltelappen 22 bzw. 23 auf, welche über die Bauelemente 15 bzw. 16 greifen. Die Anzahl und Länge der Haltelappen 22 und 23 richtet sich nach der Anzahl und Art der Bauelemente 15, 16. Auch können Fixierteile mit einer Lappenart bei Anordnungen unterschiedlicher Bauelemente verwendet werden. Das Fixierteil 17 hat an der Innenseite seiner U-Schenkel 20 und 21 vorstehende Fixierrippen 24 bzw. 25.
- Die Fixierrippen 24 und 25 erstrecken sich beiderseits der Bauelemente 15 bzw. 16 und halten die Bauelemente 15 und 16 in ihrer gewünschten Lage an den Aufnahmeseiten 10 bzw. 11 des Kühlschenkels 4. Das Fixierteil 17 seinerseits ist in seiner gewünschten Lage am Kühlschenkel 4 durch die Fixiervorsprünge 12 gehalten.
- Ein Federelement 26 beispielsweise aus Federblech hat ebenfalls annähernd U-förmigen Querschnitt. Es hat an seinem Rücken 27 angebogene U-Schenkel, die in einzelne Federschenkel 28 bzw. 29 unterteilt sind, welche an den federnden Haltelappen 22 bzw. 23 des Fixierteils 17 unter Federspannung anliegen. Die Federschenkel 28 und 29 drücken somit die Haltelappen 22 bzw. 23 auf die Bauelemente 15 und 16,. die dadurch fest an den Kühlschenkel 4 gedrückt gehalten sind. An jeder Stirnseite des Federelements 26 ist ein federnder Rastarm 30 bzw.
- 31 ausgebildet. Die Rastarme 30 und 31 haben jeweils eine Ausnehmung 32 mit einer Rastkante 33. Die Rastkanten 33 sind hinter der Rastnase 13 an den Stirnseiten 8 und 9 des Kühlschenkels 4 eingerastet. Dadurch sind die elektrischen Bauelemente 15 und 16 lösbar am Kühlteil 1 gehalten.
- Das so bestückte Kühlteil 1 bildet eine elektrisch prüfbare vormontierte Baugruppe 1, 14, 15, 16, 17, 26, die auf der Leiterplatte 7 angeordnet und befestigt ist. Die Anschlußelektroden 34 und 35 der Bauelemente 15 bzw. 16 ragen dabei durch Öffnungen 36 der Leiterplatte 7 im Bereich zugeordneter Leiterbahnen, mit denen sie in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise beispielsweise durch Löten verbunden sind.
- Soll in dem elektronischen Steuergerät noch eine zweite Leiterplatte 37 vorgesehen werden, so können aufgrund der geringen Bauhöhe der Baugruppe 1, 14 bis 17, 26 die beiden Leiterplatten 7 und 37 in verhältnismäßig geringem Abstand angeordnet werden, ohne daß in der zweiten Leiterplatte 37 ein Ausbruch für die Baugruppe 1, 14 bis 17, 26 benötigt wird, da oberhalb der Bauelemente das Federelement nicht mehr am Kühlteil durch Schrauben oder Nieten befestigt werden muß. Darüber hinaus kann sich die zweite Leiterplatte 37 mit ihrem Dämpfungsteil 37' am Rücken 27 des Federelements 26 abstützen. Somit bildet die Baugruppe 1, 14 bis 17, 26 eine zusätzliche Auflage zum Verhindern von Schwingbewegungen der Leiterplatte, die beim rauhen Betrieb in Kraftfahrzeugen immer wieder auftreten können.
- Die Baugruppe selbst läßt sich in einfacher Weise montieren und demontieren, ohne die verhältnismäßig empfindlichen Bauelemente wie beispielsweise die Transistoren 15 zu beschädigen. Auf die am Kühlschenkel 4 anliegenden und durch das Fixierteil 17 in ihrer Lage fixierten Bauelemente 15, 16 kann beim Aufschieben des Federelements 26 keine Scherkraft mehr wirken, da die Federschenkel 28 und 29 nur auf dem Fixierteil 17 und zwar auf dessen federnden Haltelappen 22 und 23 gleiten und nur über sie eine Anpreßkraft auf die Bauelemente 15 und 16 ausüben, die einen guten Wärmeübergang von Bauelement zu Kühlteil gewährleistet. Die vom Federelement 26 beim Aufschieben auf die federnden Haltelappen 22 und 23 des Fixierteils 17 ausgeübte Reibkraft wird über den Rücken 18 des Fixierteils 17 vom Kühlteil 11 abgefangen und wirkt somit nicht als Scherkraft auf die Bauelemente 15, 16. Auch ein Abknicken der Anschlußelektroden 34, 35 der Bauelemente 15, 16 wird dabei verhindert.
- Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Baugruppe nach Figuren 6 und 7 sind an dem Kühlteil ebenfalls an beiden Aufnahmeseiten elektronische Bauelemente angeordnet. Soweit die Teile gleich denen des ersten Ausführungsbeispieles sind, haben sie dieselben Bezugszahlen.
- Das winklige Kühlteil 1 ist wiederum an seinen Befestigungslaschen 2 und 3 auf der Leiterplatte 7 befestigt. Am Kühlschenkel 4 sind an der rückwärtigen Aufnahmeseite 11 zwei Fixiervorsprünge 12 zur Aufnahme eines Fixierteils 38 aus Kunststoff und einer Isolierfolie 39 und an der Aufnahmeseite 10 wiederum zwei Fixiervorsprünge 12 zur Aufnahme der Isolierfolie 14 angeformt. Im mittleren Bereich der beiden Aufnahmeseiten 10 und 11 sind je zwei abzuleitende Verlustwärme abgebende elektronische Bauelemente 15, beispielsweise Transistoren TO 220 angeordnet. Das ebenfalls im wesentlichen U-förmige Fixierteil 38 greift über die vier Bauelemente 15. Dabei sitzt sein Rücken auf der Oberseite 19 des Kühlschenkels 4, die federnden Haltelappen 40 der U-Schenkel 41 und 42 liegen an den zugeordneten Bauelementen 15 an und die an der Innenseite der U-Schenkel 41 und 42 vorstehenden Fixierrippen 24 und 25 erstrecken sich wiederum entlang der Seiten der Bauelemente 15. Der sich an der rückwärtigen Aufnahmeseite 11 erstreckende U-Schenkel 42 des Fixierteils 38 ist mit zwei seitlichen Fixierfortsätzen 43 versehen, in denen je ein Langloch 44 ausgebildet ist. Das Fixierteil 38 ist mit dem toleranzausgleichenden Langloch 44 an den Fixiervorsprüngen 12 der Aufnahmeseite 11 des Kühlschenkels 4 eingehängt und somit am Kühlteil 1 fixiert. Auf der Außenseite jedes Haltelappens 40 des Fixierteils 38 ist eine Rastnase 45 angeformt.
- Ein U-förmiges Federelement 46 hat in jeweils zwei Federschenkel 47 unterteilte U-Schenkel. In den Federschenkeln 47 ist jeweils eine Rastöffnung 48 ausgebildet. Das über das Fixierteil 38 gesebobene Federelement 46 rastet mit der Rastöffnung 48 an der zugeordneten Rastnase 45 des Fixierteils 38 ein. Die Federschenkel 47 drücken dann über die federnden Haltelappen 40 die Bauelemente 15 an den Kühlschenkel 4.
- Die noch an der Aufnahmeseite 10 angeordneten elektronischen Bauelemente 49 haben eine Größe und Bauform, die das an sich bekannte Befestigen, beispielsweise mit Schrauben auch bei geringerer Bauhöhe des Kühlteils 1 erlaubt. Die Anschlußeleketroden 34 und 50 der Bauelemente 15 bzw. 49 ragen wiederum durch zugeordnete Öffnungen der Leiterplatte 7 und sind mit zugeordeten Leiterbahnen verbunden.
- Die lösbare Befestigung der elektronischen Bauelemente 15 mittels des am Fixierteil 38, 45 eingerasteten Federelements 46 bis 48 hat den zusätzlichen Vorteil, unabhängig von Fertigungstoleranzen des Kühlteils 1 und von den verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten der unterschiedlichen Werkstoffe von Kühlteil 1, Fixierteil 38 und Federelement 46 zu sein.
- Ein drittes Ausführungsbeispiel der Baugruppe ist in den Figuren 8 und 9 dargestellt. Soweit die Teile gleich denen der anderen Baugruppen sind, haben sie dieselben Bezugszahlen.
- Die Baugruppe besteht im wesentlichen aus dem Kühlteil 1, den an seinem Kühlschenkel 4 angeordneten Bauelementen 15 und den Fixier- und Haltemitteln zum löbaren Befestigen der Bauelemente 15. Die Baugruppe ist wiederum an der Leiterplatte 7 angeordnet und befestigt. Die elektronischen Bauelemente 15 sind allerdings nur auf der AuSnahmeseite 10 des Kühlschenkels 4 des Kühlteils 1 und wieder unter Zwischenlage der Isolierfolie 14 angeordnet.
- An der Aufnahmeseite 11 des Kühlschenkels 4 ist etwa in der Mitte ein rechteckiger Fixiervorsprung 51 für ein Fixierteil 52 angeformt. Das Fixierteil 52 aus Kunststoff ist auch wieder im wesentlichen U-förmig ausgebildet Sein über die die Bauelemente 15 aufnehmende Seite 10 ragender U-Schenkel 53 hat zwei an den zugeordneten Bauelementen 15 anliegende federnde Haltelappen 54 und dazwischen einen etwas stärkeren Befestigungslappen 55, an dessen Außenseite eine Rastnase 56 angeformt ist. An der Innenseite des U-Schenkels 53 vorstehende Fixierrippen 24 liegen wieder an den Seiten der Bauelemente 15.
- Auch der Befestigungslappen 55 erstreckt sich zwischen die Bauelemente 15 und dient als Fixierrippe. Der andere U-Schenkel 57 des Fixierteils 52 ist plattenförmig ausgebildet und liegt an der Aufnahmeseite 11 an.
- Es hat eine Öffnung 58, mit welcher das Fixierteil 52 am Fixiervorsprung 51 und somit am Kühlschenkel 4 eingehängt und fixiert ist. Der Rücken 59 des Fixierteils 52 liegt dann auf der Oberseite 19 des Kühlschenkels 4.
- An der Außenseite des U-Schenkels 57 sind zwei Rastnasen 60 außermittig angeformt.
- Ein U-förmiges Federelement 61 hat in seinem über den U-Schenkel 57 des Fixierteils 52 greifenden Federschenkel 62 zwei den Rastnasen 56 des Fixierteils 52 angepaßte Rastöffnungen 63. Der über die Bauelemente 15 greifende U-Schenkel des Federelements 61 ist in zwei Federschenkel 64 und einen dazwischenliegenden Rastschenkel 65 unterteilt. Die Federschenkel 64 liegen unter Federspannung an den federnden Haltelappen 54 des Fixierteils 52 an und pressen die Bauelemente 15 an das Kühlteil 1, 4. Im Rastschenkel 65 ist eine Rastöffnung 66 ausgebildet. Das auf das Fixierteil 52 geschobene Federelement 61 rastet mit den Rastöffnungen 63 und 66 an den zugeordneten Rastnasen 60 bzw. 56 ein. Dadurch sind die Bauelemente 15 wiederum lösbar am Kühlteil 1, 4 befestigt, ohne daß beim Aufschieben des Federelements 61 die elektronisehen Bauelemente 15 beschädigt werden können.
- Eine seitliche Fixierung des Fixierteils 52 am Kühlschenkel 4 kann noch durch die seitlichen Begrenzungen 67 und 68 einer Vertiefung der Oberseite 19 des Kühlschenkels 4 erfolgen.
- Eine abgewandelte Rastvorrichtung ist in Figur 10 dargestellt. Soweit die Teile gleich denen der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 6 bis 9 sind, haben sie dieselben Bezugszahlen.
- An einem wiederum im wesentlichen U-förmigen Fixierteil 69 sind an der Außenseite seiner U-Schenkel 70 an Stelle der schmalen Rastnasen 45 oder 56 sich quer über die federnden Haltelappen 71 erstreckende Rastvorsprünge 72 angeformt. Die auf die federnden Haltelappen 71 drückenden Federzungen 73 eines im wesentlichen U-förmigen Federelements 74 werden beim Montieren der Baugruppe am Kühlteil 1, 4 über die Rastvorsprünge 72 geschoben und rasten hinter ihnen mit ihrem abgekröpften Abschnitt 75 ein. Dadurch sind die in den Federschenkeln 47 nach Figur 6 bzw. 62 und 65 nach Figuren 8 und 9 ausgebildeten Rastöffnungen 48 bzw. 63 und 66 nicht mehr erforderlich.
- Auch der Rastschenkel 65 nach Figuren 8 und 9 kann entfallen.
Claims (9)
- Ansprüche Baugruppe für elektronische Steuergeräte, mit einem Kühlteil, an dem mindestens ein abzuleitende Verlustwärme abgebendes elektrisches Bauelement mit einem Fixierteil aus Kunststoff in seiner Lage gehalten und mit einem Federelement an das Kühlteil gepreßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an einer Seite (10; 11) des Kühlteils (1, 4) mindestens ein Bauelement (15; 16) angeordnet ist, das mit dem elastische Halteabschnitte (22, 23; 40; 54) aufweisenden Fixierteil (17; 38; 52) in seiner Lage am Kühlteil (1, 4) gehalten und mit dem über das Fixierteil (1, 4) greifenden und die elastischen Halteabschnitte (22, 23; 40, 54) an das mindestens eine Bauelement ( 15; 16) pressenden und an einem Teil (1, 4; 38; 52) der Baugruppe einrastbaren Federelement (26; 46; 61) lösbar befestigt ist.
- 2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixierteil (17; 38; 52) annähernd U-förmig ausgebildet ist und auf einen mindestens auf einer Seite (10; 11) mindestens ein Bauelement (15; 16) aufnehmenden Abschnitt (4) des Kühlteils (1) schiebbar ist, wobei sein Rücken (18; 27; 59) am Kühlteil (4, 19) anliegt, mindestens einer seiner U-Schenkel (20, 21; 141, 42, 53) die elastischen Halteabschnitte in Form federnder Lappen (22, 23; ~ 40; 54) aufweist, welche durch das Federelement (26; 46; 61) an das mindestens eine Bauelement (15; 16) preßbar sind, und mit Fixierrippen (24, 25) versehen ist, welche beiderseits des mindestens einen Bauelements (15; 16) an der Innenseite der U-Schenkel (20, 21; 41, 42; 53) vorstehen, und daß mindestens ein Fixierabschnitt (43, 44; 57, 58) am Fixierteil (17; 38; 52) ausgebildet ist, welcher an jeweils einem zugeordneten Anschlag (12; 51) des Kühlteils (1, 4) anliegt.
- 3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (26; 46; 61) im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist, mindestens einer seiner U-Schenkel in Federarme (28, 29; 47; 64) unterteilt ist, mittels welcher unter Federspannung über die elastischen Halteabschnitte (22, 23; 40, 54) des Fixierteils (17; 38; 52) das mindestens eine Bauelement (15; 16) an das Kühlteil (1, 4) preßbar ist, und mindestens einen Rastarm (30, 31; 47 ; 62, 65) hat, welcher an einem Teil (4; 38; 52) einrastbar ist.
- 4. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlteil (1, 4) an seinen Stirnseiten (8 und 9) mit je einer Rastnase (13) versehen ist, hinter welcher das Federteil (26) mit an seinen Enden angeformten Rastarmen (30 bzw. 31) einrastet.
- 5. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixierteil (38; 52) mit mindestens einer Rastnase (45; 56, 60) an jedem U-Schenkel (41, 42; 53, 57) versehen ist, an welchen das Federelement (46; 61) einrastet.
- 6. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kühlteil (1, 4) und dem mindestens einen am Kühlteil (1, 4) angeordneten Bauelement (15) eine Isolierfolie (14; 39) angeordnet und am Kühlteil (1, 4, 12) fixiert ist.
- 7. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlteil (1) auf einer ersten Leiterplatte (7) befestigt ist und eine zweite Leiterplatte (37) des elektronischen Steuergeräts sich über mindestens ein Dämpfungsteil (37') auf der Baugruppe abstützt.
- 8. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Leiterplatte (7) des elektronischen Steuergeräts angeordnete Kühlteil (1) an einem die Wärme weiter ableitenden Teil eines Steuergerätegehäuses befestigt ist.
- 9. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlteil (1) an einem Gehäuseteil des elektronischen Steuergeräts angeformt ist. #
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