EP3480532B1 - Elektrische heizvorrichtung - Google Patents
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- EP3480532B1 EP3480532B1 EP18203152.6A EP18203152A EP3480532B1 EP 3480532 B1 EP3480532 B1 EP 3480532B1 EP 18203152 A EP18203152 A EP 18203152A EP 3480532 B1 EP3480532 B1 EP 3480532B1
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Definitions
- the present invention relates to an electrical heating device, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of claim 1.
- Such an electrical heating device is for example off DE 10 2013 003337 A1 or DE 11 2014 002402 T5 known.
- Another electrical heating device is, for example, from EP 2 017 548 A1 known.
- the present invention is based on the problem of creating an improved way of connecting the power current and the control signals to the control part.
- This electrical heating device is preferably a heating device for a motor vehicle.
- the power section preferably has one or more PTC elements that are in contact between contact plates that energize the PTC elements.
- a large number of PTC elements are usually provided.
- Individual or multiple PTC elements can form different PTC heating elements, which are accommodated within the electrical heating device and controlled via the control part.
- Such an electrical heating device is for example from EP 2 884 197 A1 or the aforementioned EP 2 017 548 A1 known.
- the electrical heating device according to the invention is particularly suitable for use in electrically operated motor vehicles in which the power section is operated with high-voltage current.
- the components assigned to the power current are referred to as HV components (high-voltage) in the present description, the present invention is particularly suitable for high-voltage applications, but it can also be used for those cases in which the power section with 12 Volt is operated, as is customary in motor vehicles with internal combustion engines.
- Such a power current can also be HV within the meaning of the invention.
- the electrical heating device has a uniform plug element which is provided on the housing of the electrical heating device, and HV plug contact elements for the power current and LV plug contacts for which has control signals.
- the HV plug contact elements are electrically connected to the HV interface of the control unit.
- the LV plug-in contact elements are connected to the corresponding LV interface of the control unit.
- This connection is usually a permanent connection.
- the connection is usually made by electrical conductor tracks of the plug element, which are routed within the plug element from the outside through the housing of the electrical heating device in order to reach the control part.
- the HV or LV plug contact elements are exposed on the outside of the housing.
- a connector housing which is preferably firmly connected to the housing of the electrical heating device.
- a connector housing is usually made of plastic.
- the housing of the electrical heating device can also be constructed entirely or partially from plastic or entirely or partially also from metal. With a view to good shielding, especially in high-voltage applications, it is preferable to make the housing from metal.
- the connector housing of the unitary connector element can be designed in one piece or in several parts. In the case of a multi-part configuration, it is preferable to connect the housing parts to one another in a fluid-tight manner in order to prevent the ingress of moisture or dirt, in particular in the area of the conductor track leading to the HV interface.
- the HV or LV plug contact elements are provided as female or male plug contact elements, so that a mating connector that matches the plug element can be connected to the HV or LV plug contact element or several of these plug contact elements by plugging onto the plug element.
- the plug contact can be made via a uniform mating connector housing which accommodates the assigned LV and HV plug contact elements.
- the assigned plug contact elements are assigned to different mating plugs, the assigned HV plug contact elements being assigned to a mating connector and the assigned LV plug contact elements being assigned to another mating connector.
- control signals on the one hand and the power current on the other hand are connected via different mating connectors, to which a connector housing of the standard connector element forms adapted guide surfaces so that the joining of female and male plug contact elements is guided by the guide surfaces of the connector housing and associated mating surfaces of the mating connector.
- the previously mentioned connector housing is firmly connected to the common housing, which connects the control part and the power part to form a structural unit.
- This unitary housing can nonetheless consist of several components which are assigned to one another, usually firmly attached, as is the case EP 2 884 197 A1 for a liquid heater and the EP 2 017 548 A1 teaches for an air heater.
- These previously known electrical heating devices are each examples of electrical heating devices for a motor vehicle with a power section and a control section and thus exemplary embodiments of the basic structure of the electrical heating device.
- the housing of the electrical heating device can be a plastic housing. It can also be a metal case.
- the housing can be formed partly from plastic and partly from metal.
- the connector housing be designed with at least two flange sections that accommodate wall sections of a control housing of the control part between them.
- the wall sections can be formed by a uniform wall of the control housing, which is provided with a bore for passing the plug housing through.
- the wall sections are formed by at least two housing parts of the control housing which have a recess adapted to guide the plug housing through which the corresponding flange sections protrude over the outside and inside with respect to the control housing.
- the flange sections and the wall sections form a type of labyrinth seal, which ensures good tightness in the area where the connector housing passes through.
- the connector housing can be glued into the wall of the control housing in order to achieve a good seal.
- a customary seal for example an elastomeric seal, can also be used to seal the leadthrough of the connector housing in the control housing. The tightness should in any case prevent moisture from entering the control housing.
- the plug element forms an HV plug receptacle which circumferentially surrounds the HV plug contact elements and has guide surfaces for a power plug.
- the plug element also forms preferably an LV plug receptacle that surrounds the LV plug contact elements circumferentially and has guide surfaces for a control plug.
- the HV connector receptacle is accordingly suitable for guiding and usually mechanically locking the power connector against the connector housing in such a way that the associated plug contact elements, which are held by the power connector and are electrically connected to a cable usually connected to the power connector, when the power connector is in the assembled state HV plug contact elements contacted. The same applies to the LV connector receptacle.
- the HV or LV connector receptacle can be designed as a female or male connector receptacle.
- the power connector or the control connector are designed as male or female connector elements. The same applies to the plug contact elements of the plug element or the associated mating connector that is to be connected to the plug element.
- the guide surfaces for the power connector and the guide surfaces for the control connector preferably specify plug-in directions that differ by at least 80 ° relative to one another.
- the different associated mating connectors are accordingly attached to the connector element at an angle of at least 80 °.
- the guide surfaces for the power connector or the control connector preferably specify plug-in directions which run essentially parallel to a wall of the control housing of the control part through which the connector element extends.
- the mating connectors and accordingly the cables connected to them accordingly preferably run parallel to the corresponding wall of the control housing, which creates a space-saving arrangement.
- the plug-in directions are particularly preferably offset by approximately 180 °.
- the associated mating connectors are then moved towards one another when they are plugged into the connector element.
- the connector housing forms a contact surface on which a printed circuit board of the control part rests.
- This printed circuit board usually has contact tongues for receiving contact tongues of the plug element which protrude from the contact surface and which are electrically connected to the HV or LV plug contact elements.
- Said contact tongues usually form the inner end of the electrically conductive paths of the plug element.
- the electrical connection to the plug element is made via the HV or LV plug contact elements.
- the connection to conductor tracks of the control device preferably to conductor tracks of the circuit board, takes place via said contact tongues.
- Contact tongue receptacles are accordingly formed on the circuit board, prefers those like in EP 2 236 330 A1 or.
- EP 2 897 230 A1 are described.
- the contact surface is usually surmounted by a separating web which is provided between two HV contact tongues assigned to the HV plug contact elements in order to increase the clearance and creepage distance between these HV contact tongues.
- the circuit board does not have to be a uniform structure.
- the circuit board also does not necessarily have to be designed as a conventional circuit board with several levels of conductive tracks within an insulating plate. Rather, the conductor track can also be designed in whole or in part like this EP 2 505 931 A1 of the present applicant teaches.
- all conductor tracks to which the contact tongues are connected are preferably provided essentially in one plane. Consequently, several contact surface segments can also be provided, with one surface segment protruding, for example, from the HV contact tongues and the other surface segment from the LV contact tongues. In this way, areas of the printed circuit board of different thicknesses can be connected, which result, for example, from different conductive paths for the control signals on the one hand and for the power current on the other.
- the connector housing preferably accommodates L-shaped contact plates.
- This L-shape is usually formed by punching a sheet metal material that forms the contact plates.
- the contact tongues can be bent out of the plane formed by the original sheet metal material. This sheet metal processing results in the respective electrical connection points inside the control housing and on the outside of the control housing in a simple manner.
- the control housing is preferably formed by injection molding around the contact plates of a plastic material that forms the control housing in whole or in part.
- the material of the control housing is connected to the material of the contact plates during overmolding. If the plastic material is formed from a thermosetting plastic, for example, a complete sealing of the feed-through of the contact plates through the control housing can be reliably created by the overmolding.
- Movable cores can be used that hold the contact plates in a predetermined position in the injection mold during injection molding until the overmolded plastic material solidifies and is sufficiently dimensionally stable.
- the Fig.1 shows a plan view of a control housing base 2, which receives a printed circuit board 4, which is equipped with electronic components (not shown) to switch or control a power current for electrical heating elements that are shown in FIG Fig. 7 is reproduced.
- the control housing base 2 is made of aluminum and has a circumferential edge 6 which has an opening 8 into which a plug element 10 is inserted.
- the plug element 10 is a unitary component and, in the exemplary embodiment shown, is provided with a unitary, ie. h., In the present case, one-piece connector housing 12 is provided. Parts of the connector housing 12 are located outside the control housing base 2, other parts of the connector housing 12 are located within the control housing base 2 and thus within a control housing.
- the connector housing 12 forms an LV connector receptacle 14 and an HV connector receptacle 16.
- the LV connector receptacle 14 surrounds three in Fig. 4 LV plug contact elements shown 18.1-18.3.
- the HV plug receptacle 16 surrounds two HV plug contact elements 20.1, 20.2.
- Fig. 4 indicates the alignment of the corresponding contact elements 18, 20 at.
- the LV plug contact elements 14 are formed by contact sheets 22.1-3 cut in an L-shape.
- the HV plug contact elements 20.1; 20.2 are formed by HV contact sheets 24.1, 24.2 which are also punched out in an L-shape.
- the corresponding contact sheets 22, 24 have LV contact tongues 26 or HV contact tongues 28, which are bent out of the plane of the L-shaped cut sheet.
- the Fig. 6 shows the corresponding free ends of the contact tongues 26, 28.
- the corresponding free ends 26, 28 project beyond a contact surface 30, which is designed to be adapted to bear against the printed circuit board 4 over a large area.
- a separating web 32 which is formed in one piece on the connector housing 12 and projects beyond the HV contact tongue 28 and is significantly wider than it. Through this separating web 32, the clearance and creepage distance between the two HV contact tongues 28.1; 28.2 increased.
- the openings 34, 36 formed by the HV or LV plug receptacles 14, 16 are provided opposite one another.
- the plug-in direction specified by this runs parallel to that wall of the control housing bottom, identified by reference numeral 38, through which the plug element 10 passes.
- the connector housing 12 has an inner flange 40 and an outer flange 42, which enclose and clamp the material of the wall 38 between them, so that a seal is effected.
- the wall 38 also forms an outer receptacle 44 which encloses the outer flange 42 on the outside in a form-fitting manner. This configuration provides a labyrinth seal which prevents moisture or dirt from entering the control housing in the area of the opening 8.
- the connector housing 12 shown is provided with an adapter cap 46 for the connection of an LV counter element.
- This adapter cap 46 is latched to the connector housing 12. While the connector housing 12 is formed by a red plastic, the adapter cap 46 is colored blue to identify the LV side.
- the connector housing 12 as such can also be made in several parts and, for example, by locking, gluing or welding into one Unity to be joined. Cohesive connections between the housing halves are to be preferred in order to ensure that the current-carrying paths are accommodated within the connector housing and sealed to the outside.
- a part of the connector housing that forms the LV connector receptacle can be formed from a differently colored plastic than the part of the connector housing that forms the HV connector receptacle.
- the HV plug receptacle is usually colored red or orange, whereas the LV plug receptacle can be made of a blue or black colored plastic.
- the plastic forming the HV part can also form those parts of the connector housing that extend into the control housing.
- the connector housing can be designed in two parts with a part provided on the inside and outside and forming the HV connector receptacle and an initially separately injection-molded and differently colored part that forms the LV connector receptacle and usually cohesively or form-fit with the first-mentioned housing part, at least but is connected sealed.
- FIG. 7 shows an embodiment of an electrical heating device, which is shown in detail in EP 2 017 548 A1 is described. In the following, only the essential parts of the power section and control section will be discussed.
- FIG. 7 illustrates an electrical heating device with a power section 50 and a control section 52, which are combined to form a unit.
- a control housing bottom 54 and an associated control housing cover 56 is lifted from a plastic frame 58 which surrounds the power unit 50.
- This is formed by a heating block 60, which is formed from heating elements 62 and radiator elements 64, which are stacked against one another.
- the heating elements 62 are formed by a plurality of PTC elements lying one behind the other in the longitudinal direction, on which contact plates for energization are in contact on both sides.
- the control part 52 comprises a printed circuit board 68 which is equipped with spring tongues 70 and power transistors 72, among other things.
- the spring tongues 70 make electrical contact with the contact tongues identified by reference numeral 74, which are formed by the contact plates extended beyond the frame 58.
- cooling elements 76 are also provided, which are passed through the sealing arrangement 66 and are exposed in windows 78 which are formed by the frame 58.
- the plug element 10 is let into recesses between the control housing base 54 and the control housing cover 56.
- the control part attached to the printed circuit board 68, protrudes therefrom.
- Figure 7 presents an electrical heating device for a motor vehicle using the example of an air heater.
- the connector element can just as well be implemented on a control housing, as it is in EP 2 884 197 A1 for a liquid heater is disclosed.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung insbesondere für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Eine solche elektrische Heizvorrichtung ist beispielsweise aus
DE 10 2013 003337 A1 oderDE 11 2014 002402 T5 bekannt. - Eine weitere elektrische Heizvorrichtung ist beispielsweise aus der
EP 2 017 548 A1 bekannt. - Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine verbesserte Anschlussmöglichkeit des Leistungsstroms und der Steuersignale an den Steuerteil zu schaffen.
- Zur Lösung des Problems ist mit der vorliegenden Erfindung eine elektrische Heizvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 angegeben. Bei dieser elektrischen Heizvorrichtung handelt es sich bevorzugt um eine Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Der Leistungsteil hat dabei bevorzugt ein oder mehrere PTC-Elemente, die zwischen Kontaktblechen anliegen, welche die PTC-Elemente bestromen. Üblicherweise ist eine Vielzahl von PTC-Elementen vorgesehen. Dabei können einzelne oder mehrere PTC-Elemente unterschiedliche PTC-Heizelemente bilden, die innerhalb der elektrischen Heizvorrichtung aufgenommen sind und über das Steuerteil gesteuert werden. Eine solche elektrische Heizvorrichtung ist beispielsweise aus der
EP 2 884 197 A1 bzw. der zuvor genanntenEP 2 017 548 A1 bekannt. - Der grundsätzliche Aufbau dieser vorbekannten Heizvorrichtung kann auch zur Verwirklichung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung gewählt werden.
- Dabei eignet sich die erfindungsgemäße elektrische Heizvorrichtung insbesondere für den Einsatz in elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen, in denen der Leistungsteil mit Hochvolt-Strombetrieben wird. Wenngleich in der vorliegenden Beschreibung die dem Leistungsstrom zugeordneten Komponenten als HV-Komponenten (Hochvolt) bezeichnet werden, ist die vorliegende Erfindung zwar in besonderer Weise für Hochvolt-Anwendungen geeignet, sie lässt sich aber auch für solche Fallgestaltungen einsetzen, bei denen der Leistungsteil mit 12 Volt betrieben wird, wie dies bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor üblich ist. Auch ein solcher Leistungsstrom kann HV im Sinne der Erfindung sein.
- Zur Lösung des obigen Problems hat die erfindungsgemäße elektrische Heizvorrichtung ein einheitliches Steckerelement, das an dem Gehäuse der elektrischen Heizvorrichtung vorgesehen ist, und HV-Steckkontaktelemente für den Leistungsstrom und LV-Steckkontakte für die Steuersignale aufweist. Die HV-Steckkontaktelemente sind dabei elektrisch an die HV-Schnittstelle des Steuerteils angeschlossen. Die LV-Steckkontaktelemente sind an die entsprechende LV-Schnittstelle des Steuerteils angeschlossen. Dieser Anschluss ist üblicherweise ein permanenter Anschluss. Der Anschluss erfolgt üblicherweise durch elektrische Leiterbahnen des Steckerelements, die regelmäßig innerhalb des Steckerelements von außen durch das Gehäuse der elektrischen Heizvorrichtung hindurchgeführt werden, um zu dem Steuerteil zu gelangen. Die HV- bzw. LV-Steckkontaktelemente hingegen liegen an der Außenseite des Gehäuses frei. Sie liegen regelmäßig innerhalb eines Steckergehäuses frei, welches bevorzugt fest mit dem Gehäuse der elektrischen Heizvorrichtung verbunden ist. Ein solches Steckergehäuse ist üblicherweise aus Kunststoff ausgebildet. Das Gehäuse der elektrischen Heizvorrichtung kann auch ganz oder teilweise aus Kunststoff bzw. ganz oder teilweise auch aus Metall ausgebildet sein. Mit Blick auf eine gute Abschirmung insbesondere bei Hochvoltanwendungen ist eine Ausbildung des Gehäuses aus Metall zu bevorzugen.
- Das Steckergehäuse des einheitlichen Steckerelementes kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Bei einer mehrteiligen Ausgestaltung ist es zu bevorzugen, die Gehäuseteile fluiddicht miteinander zu verbinden, um das Eindringen von Feuchtigkeit oder Verschmutzung insbesondere im Bereich der zu der HV-Schnittstelle führenden Leiterbahn zu verhindern.
- Die HV- bzw. LV-Steckkontaktelemente sind als weibliche oder männliche Steckkontaktelemente vorgesehen, so dass ein zu dem Steckerelement passender Gegenstecker durch Aufstecken auf das Steckerelement mit dem HV- bzw. LV-Steckkontaktelement bzw. mehrerer dieser Steckkontaktelemente verbunden werden kann. Die Steckkontaktierung kann dabei über ein einheitliches Gegensteckergehäuse erfolgen, welches die zugeordneten LV- und HV-Steckkontaktelemente in sich aufnimmt. Bevorzugt sind indes die zugeordneten Stecckontaktelemente unterschiedlichen Gegensteckern zugeordnet, wobei die zugeordneten HV-Steckkontaktelemente einen Gegenstecker und die zugeordneten LV-Steckkontaktelemente einem anderen Gegenstecker zugeordnet sind. So werden die Steuersignale einerseits und der Leistungsstrom andererseits über unterschiedliche Gegenstecker angeschlossen, zu denen ein Steckergehäuse des einheitlichen Steckerelements angepasste Führungsflächen ausformt, so dass das Fügen von weiblichen und männlichen Steckkontaktelementen durch die Führungsflächen des Steckergehäuses und zugeordnete Gegenflächen der Gegenstecker geführt wird.
- Das zuvor bereits erwähnte Steckergehäuse ist fest mit dem gemeinsamen Gehäuse verbunden, welches Steuerteil und Leistungsteil zu einer baulichen Einheit verbindet. Dieses einheitliche Gehäuse kann gleichwohl aus mehreren Komponenten bestehen, die einander zugeordnet sind, üblicherweise festgefügt sind, wie dies die
EP 2 884 197 A1 für einen Flüssigkeitsheizer und dieEP 2 017 548 A1 für einen Luftheizer lehrt. Diese vorbekannten elektrischen Heizvorrichtungen sind jeweils Beispiele für elektrische Heizvorrichtungen für ein Kraftfahrzeug mit einem Leistungsteil und einem Steuerteil und damit Ausführungsbeispiele für den grundlegenden Aufbau der elektrischen Heizvorrichtung. Das Gehäuse der elektrischen Heizvorrichtung kann ein Kunststoffgehäuse sein. Es kann auch ein Metallgehäuse sein. Das Gehäuse kann teilweise aus Kunststoff und teilweise aus Metall ausgebildet sein. Entsprechendes gilt für ein Steuergehäuse, welches die Steuerkomponenten des Steuerteils in sich aufnimmt. Teile des Steuergehäuses können dabei auch gleichzeitig Gehäuseteile des Leistungsteils sein oder das Gehäuse des Leistungsteils vollständig ausbilden. - Zur guten Verbindung des Steckergehäuses und Abdichtung der Durchführung des Steckergehäuses durch das Gehäuse der elektrischen Heizvorrichtung wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, das Steckergehäuse mit zumindest zwei Flanschabschnitten auszubilden, die zwischen sich Wandabschnitte eines Steuergehäuses des Steuerteils aufnehmen. Die Wandabschnitte können dabei durch eine einheitliche Wand des Steuergehäuses gebildet sein, die mit einer Bohrung zum Hindurchführen des Steckergehäuses versehen ist. Bevorzugt werden die Wandabschnitte indes durch zumindest zwei Gehäuseteile des Steuergehäuses gebildet, die eine zum Hindurchführen des Steckergehäuses angepasst ausgebildete Ausnehmung aufweisen, die außen- und innenseitig in Bezug auf das Steuergehäuse von den entsprechenden Flanschabschnitten umfänglich überragt wird. So bilden die Flanschabschnitte und die Wandabschnitte eine Art Labyrinthdichtung aus, die für eine gute Dichtigkeit im Bereich der Durchführung des Steckergehäuses sorgt. Es versteht sich, dass das Steckergehäuse in die Wand des Steuergehäuses eingeklebt sein kann, um eine gute Abdichtung zu erreichen. Eine übliche Dichtung, beispielsweise eine elastomere Dichtung kann ebenfalls zum Einsatz kommen, um die Durchführung des Steckergehäuses in dem Steuergehäuse abzudichten. Die Dichtigkeit sollte in jedem Fall verhindern, dass Feuchtigkeit in das Steuergehäuse gelangt.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung bildet das Steckerelement eine HV-Steckeraufnahme aus, die die HV-Steckkontaktelemente umfänglich umgibt und Führungsflächen für einen Leistungsstecker aufweist. Desweiteren bildet das Steckerelement bevorzugt eine LV-Steckeraufnahme aus, die die LV-Steckkontaktelemente umfänglich umgibt und Führungsflächen für einen Steuerstecker aufweist. Die HV-Steckeraufnahme eignet sich dementsprechend zur Führung und üblicherweise mechanischen Verriegelung des Leistungssteckers gegen das Steckergehäuse derart, dass die zugeordneten Steckkontaktelemente, die von dem Leistungsstecker gehalten sind und mit einem üblicherweise an den Leistungsstecker angeschlossenen Kabel elektrisch verbunden sind, im gefügten Zustand des Leistungssteckers die HV-Steckkontaktelemente kontaktiert. Entsprechendes gilt für die LV-Steckeraufnahme. Die HV- bzw. LV-Steckeraufnahme kann als weibliche oder männliche Steckeraufnahme ausgebildet sein. Korrespondierend sind der Leistungsstecker bzw. der Steuerstecker als männliches oder weibliches Steckerelement ausgebildet. Entsprechendes gilt für die Steckkontaktelemente des Steckerelements bzw. des zugeordneten Gegensteckers, der an das Steckerelement anzuschließen ist.
- Bevorzugt geben die Führungsflächen für den Leistungsstecker und die Führungsflächen für den Steuerstecker Steckrichtungen vor, die um zumindest 80° relativ zueinander verschieden sind. Die unterschiedlichen zugeordneten Gegenstecker werden dementsprechend mit einem Winkel von zumindest 80° an das Steckerelement angesteckt. Bevorzugt geben die Führungsflächen für den Leistungsstecker bzw. den Steuerstecker Steckrichtungen vor, die im Wesentlichen parallel zu einer von dem Steckerelement durchragten Wand des Steuergehäuses des Steuerteils verlaufen. Die Gegenstecker und dementsprechend auch die daran angeschlossenen Kabel verlaufen dementsprechend bevorzugt parallel zu der entsprechenden Wand des Steuergehäuses, wodurch eine platzsparende Anordnung geschaffen ist. Besonders bevorzugt sind die Steckrichtungen um etwa 180° versetzt. Die zugeordneten Gegenstecker werden danach beim Anstecken an das Steckerelement aufeinander zu bewegt.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung bildet das Steckergehäuse eine Anlagefläche aus, an der eine Leiterplatte des Steuerteils anliegt. Diese Leiterplatte hat üblicherweise Kontaktzungen zum Aufnehmen für Kontaktzungen des Steckerelements, die von der Anlagefläche abragen und die mit den HV- bzw. LV-Steckkontaktelementen elektrisch verbunden sind. Besagte Kontaktzungen bilden üblicherweise das innere Ende der elektrisch leitenden Bahnen des Steckerelements aus. Außenseitig erfolgt der elektrische Anschluss an das Steckerelement über die HV- bzw. LV-Steckkontaktelemente. Im Innern des Steuergehäuses erfolgt der Anschluss an Leiterbahnen der Steuervorrichtung, bevorzugt an Leiterbahnen der der Leiterplatte über besagte Kontaktzungen. An der Leiterplatte sind dementsprechend Kontaktzungenaufnahmen ausgebildet, bevorzugt solche, wie sie in
EP 2 236 330 A1 bzw.EP 2 897 230 A1 beschrieben sind. Neben den Kontaktzungen ist die Anlagefläche üblicherweise von einem Trennsteg überragt, der zwischen zwei den HV-Steckkontaktelementen zugeordneten HV-Kontaktzungen vorgesehen ist, um die Luft- und Kriechstrecke zwischen diesen HV-Kontaktzungen zu erhöhen. - Die Leiterplatte muss dabei kein einheitliches Gebilde sein. Die Leiterplatte muss auch nicht notwendigerweise als übliche Leiterplatte mit mehreren Ebenen von leitenden Bahnen innerhalb einer isolierenden Platte ausgebildet sein. Die Leiterbahn kann vielmehr ganz oder teilweise auch so ausgebildet sein, wie dies die
EP 2 505 931 A1 der vorliegenden Anmelderin lehrt. Jedenfalls aber sind bevorzugt sämtliche Leiterbahnen, an die die Kontaktzungen angeschlossen sind, im Wesentlichen in einer Ebene vorgesehen. Folglich können auch mehrere Anlageflächensegmente vorgesehen sein, wobei ein Flächensegment beispielsweise von den HV-Kontaktzungen und das andere Flächensegment von den LV-Kontaktzungen durchragt ist. Damit können unterschiedlich dicke Bereiche der Leiterplatte angeschlossen werden, die sich beispielsweise durch unterschiedliche gestaltende Leiterbahnen für die Steuersignale einerseits und für den Leistungsstrom andererseits ergeben. - Das Steckergehäuse nimmt bevorzugt L-förmig geformte Kontaktbleche in sich auf. Diese L-Form ist üblicherweise durch Stanzen eines die Kontaktbleche ausbildenden Blechmaterials geformt. Aus der durch das ursprüngliche Blechmaterial gebildeten Ebene heraus können die Kontaktzungen gebogen sein. Mit dieser Blechbearbeitung ergeben sich die jeweiligen elektrischen Verbindungsstellen im Inneren des Steuergehäuses und an der Außenseite des Steuergehäuses auf einfache Weise.
- Bevorzugt ist das Steuergehäuse durch Umspritzen eines das Steuergehäuse ganz oder teilweise ausbildenden Kunststoffmaterials um die Kontaktbleche ausgebildet. Das Material des Steuergehäuses wird beim Umspritzen mit dem Material der Kontaktbleche verbunden. Wird das Kunststoffmaterial beispielsweise aus einem Duroplast gebildet, kann durch das Umspritzen zuverlässig eine vollständige Abdichtung der Durchführung der Kontaktbleche durch das Steuergehäuse geschaffen werden. Dabei können bewegliche Kerne zum Einsatz kommen, die während des Spritzgießens die Kontaktbleche an vorbestimmter Position in der Spritzgießform halten, bis das umspritzte Kunststoffmaterial erstarrt und hinreichend formstabil ist.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.
- In dieser zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Seitenansicht eines Steuergehäusebodens mit einem Steckerelement;
- Fig. 2
- eine vergrößerte Draufsicht des Ausführungsbeispiels gemäß
Fig. 1 ; - Fig. 3
- eine unterseitige Ansicht des Ausführungsbeispiels nach den
Fig. 1 und 2 ohne Steuergehäuseboden und mit der Leiterplatte; - Fig. 4
- Kontaktbleche zur Ausbildung der Leiterbahnen für HV- und LV-Kontaktzungen innerhalb des Steckergehäuses;
- Fig. 5
- eine perspektivische Seitenansicht der Oberseite des Ausführungsbeispiels des Steckergehäuses;
- Fig. 6
- eine Darstellung gemäß
Fig. 5 der Unterseite des Ausführungsbeispiels des Steckergehäuses; und - Fig. 7
- eine Gesamtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Heizvorrichtung mit dem Steckergehäuse.
- Die
Fig.1 zeigt eine Draufsicht auf einen Steuergehäuseboden 2, der eine Leiterplatte 4 in sich aufnimmt, die mit nicht gezeigten elektronischen Bauteilen bestückt ist, um einen Leistungsstrom für elektrische Heizelemente zu schalten bzw. zu steuern, die inFig. 7 wiedergegeben ist. - Der Steuergehäuseboden 2 ist aus Aluminium gebildet und hat einen umlaufenden Rand 6, der eine Durchbrechung 8 aufweist, in die ein Steckerelement 10 eingesetzt ist. Das Steckerelement 10 ist ein einheitliches Bauteil und ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem einheitlichen, d. h., vorliegend einteiligen Steckergehäuse 12 versehen. Teile des Steckergehäuses 12 befinden sich außerhalb des Steuergehäusebodens 2, andere Teile des Steckergehäuses 12 befinden sich innerhalb des Steuergehäusebodens 2 und damit innerhalb eines Steuergehäuses.
- Das Steckergehäuse 12 bildet eine LV-Steckeraufnahme 14 und eine HV-Steckeraufnahme 16 aus. Die LV-Steckeraufnahme 14 umgibt umfänglich vorliegend drei in
Fig. 4 dargestellte LV-Steckkontaktelemente 18.1-18.3. Die HV-Steckeraufnahme 16 umgibt zwei HV-Steckkontaktelemente 20.1, 20.2.Fig. 4 gibt die Ausrichtung der entsprechenden Kontaktelemente 18, 20 an. Die LV-Steckkontaktelemente 14 werden durch L-förmig geschnittene Kontaktbleche 22.1-3 ausgeformt. Die HV-Steckkontaktelemente 20.1; 20.2 werden durch gleichfalls L-förmig ausgestanzte HV-Kontaktbleche 24.1, 24.2 ausgeformt. Die entsprechenden Kontaktbleche 22, 24 haben LV-Kontaktzungen 26 bzw. HV-Kontaktzungen 28, die aus der Ebene des L-förmig geschnittenen Blechs herausgebogen sind. - Die
Fig. 6 zeigt die entsprechenden freien Enden der Kontaktzungen 26, 28. Die entsprechenden freien Enden 26, 28 überragen eine Anlagefläche 30, die zur flächigen Anlage gegen die Leiterplatte 4 angepasst ausgebildet ist. Zwischen den HV-Kontaktzungen 28.1 und 28.2 befindet sich ein einteilig an dem Steckergehäuse 12 ausgebildeter Trennsteg 32, der die HV-Kontaktzunge 28 überragt und wesentlich breiter als diese ist. Durch diesen Trennsteg 32 wird die Luft- und Kriechstrecke zwischen den beiden HV-Kontaktzungen 28.1; 28.2 erhöht. - Wie insbesondere die
Fig. 5 und 6 verdeutlichen, sind die von den HV- bzw. LV-Steckeraufnahmen 14, 16 gebildeten Öffnungen 34, 36 einander gegenüberliegend vorgesehen. Die durch die Steckeraufnahmen 14, 16 gebildeten Führungsflächen für nicht gezeigte Gegenstecker für Strom- bzw. Steuersignale erstrecken sich dementsprechend parallel zueinander. Wie fernerFig. 1 verdeutlicht, verläuft die hierdurch vorgegebene Steckrichtung parallel zu derjenigen mit Bezugszeichen 38 gekennzeichneten Wand des Steuergehäusebodens, die von dem Steckerelement 10 durchsetzt ist. - Die Montage des Steckerelements 10 an dieser Wand 38 wird insbesondere mit
Fig. 2 verdeutlicht. Hierzu hat das Steckergehäuse 12 einen inneren Flansch 40 und einen äußeren Flansch 42, die zwischen sich das Material der Wand 38 einschließen und klemmen, so dass eine Abdichtung bewirkt ist. Die Wand 38 bildet ferner eine äußere Aufnahme 44 aus, die den äußeren Flansch 42 außenseitig formschlüssig einschließt. Durch diese Ausgestaltung ist eine Labyrinthdichtung gegeben, welche verhindert, dass im Bereich der Durchbrechung 8 Feuchtigkeit oder Verschmutzung in das Steuergehäuse gelangen kann. - Das in
Figur 1 gezeigte Steckergehäuse 12 ist mit einer Adapterkappe 46 für den Anschluss eines LV-Gegenelementes versehen. Diese Adapterkappe 46 ist mit dem Steckergehäuse 12 verrastet. Während das Steckergehäuse 12 durch einen roten Kunststoff ausgebildet ist, ist die Adapterkappe 46 zur Kennzeichnung der LV-Seite blau eingefärbt. - Statt der Adapterkappe 46 gemäß
Figur 1 kann das Steckergehäuse 12 als solches auch mehrteilig ausgebildet und beispielsweise durch Rasten, Kleben oder Schweißen zu einer Einheit gefügt sein. Dabei sind stoffschlüssige Verbindungen zwischen den Gehäusehälften zu bevorzugen, um eine nach außen abgedichtete Aufnahme der stromführenden Bahnen innerhalb des Steckergehäuses sicherzustellen. Bei einer solchen zumindest zweiteiligen Ausgestaltung kann ein die LV-Steckeraufnahme ausbildendes Teil des Steckergehäuses aus einem anders eingefärbten Kunststoff als das die HV-Steckeraufnahme ausbildende Teil des Steckergehäuses ausgeformt sein. Dabei ist die HV-Steckeraufnahme üblicherweise rot oder orange eingefärbt, wohingegen die LV-Steckeraufnahme durch einen blau oder schwarz eingefärbten Kunststoff gebildet sein kann. Dabei kann der das HV-Teil bildende Kunststoff auch diejenigen Teile des Steckergehäuses ausbilden, die sich bis in das Steuergehäuse erstrecken. Bei dieser Ausgestaltung kann das Steckergehäuse zweiteilig ausgebildet sein mit einem innen und außen vorgesehenen und die HV-Steckeraufnahme ausbildenden Teil und einem zunächst separat spritzgegossenen und anders eingefärbten Teil, welches die LV-Steckeraufnahme ausformt und mit dem zuerst genannten Gehäuseteil üblicherweise stoffschlüssig oder formschlüssig, zumindest aber abgedichtet verbunden ist. - Die
Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Heizvorrichtung, die im Detail inEP 2 017 548 A1 beschrieben ist. Nachfolgend sollen lediglich die wesentlichen Teile von Leistungsteil und Steuerteil diskutiert werden. -
Figur 7 verdeutlicht eine elektrische Heizvorrichtung mit einem Leistungsteil 50 und einem Steuerteil 52, die zu einer Einheit gefügt sind. In der Explosionsdarstellung gemäßFigur 7 ist ein Steuergehäuseboden 54 und ein zugeordneter Steuergehäusedeckel 56 von einem Kunststoffrahmen 58 abgehoben, der den Leistungsteil 50 umgibt. Dieser wird durch einen Heizblock 60 gebildet, der aus Heizelementen 62 und Radiatorelemente 64 gebildet ist, die geschichtet gegeneinander liegen. Die Heizelemente 62 werden durch mehrere in Längsrichtung hintereinander liegende PTC-Elemente gebildet, an denen beidseitig Kontaktbleche zur Bestromung anliegen. - Einzelnen dieser Kontaktbleche sind endseitig in Richtung auf das Steuerteil 52 über den Rahmen 58 hinaus verlängert und durch eine Dichtungsanordnung 66 hindurchgeführt, die ausführlich in
EP 2 017 548 A1 beschrieben ist. - Das Steuerteil 52 umfasst eine Leiterplatte 68, die u.a. mit Federzungen 70 und Leistungstransistoren 72 bestückt ist. Die Federzungen 70 nehmen elektrisch kontaktierend die mit Bezugszeichen 74 gekennzeichneten Kontaktzungen, die durch die über den Rahmen 58 hinaus verlängerten Kontaktbleche gebildet sind. Den Leistungstransistoren 72 zugeordnet sind ferner Kühlelemente 76 vorgesehen, die durch die Dichtungsanordnung 66 hindurchgeführt und in Fenstern 78 freiliegen, die durch den Rahmen 58 gebildet sind.
- Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Steckerelement 10 in Ausnehmungen zwischen dem Steuergehäuseboden 54 und dem Steuergehäusedeckel 56 eingelassen. In der Explosionsdarstellung ragt das Steuerteil befestigt an der Leiterplatte 68 von dieser ab.
- Die zuvor vorgestellte Beschreibung zu
Figur 7 stellt eine elektrische Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug am Beispiel eines Luftheizers vor. Das Steckerelement kann ebenso gut an einem Steuergehäuse verwirklicht werden, wie es inEP 2 884 197 A1 für einen Flüssigkeitsheizer offenbart ist. -
- 2
- Steuergehäuseboden
- 4
- Leiterplatte
- 6
- Rand
- 8
- Durchbrechung
- 10
- Steckerelement
- 12
- Steckergehäuse
- 14
- LV-Steckeraufnahme
- 16
- HV-Steckeraufnahme
- 18.1
- LV-Steckkontaktelement
- 18.2
- LV-Steckkontaktelement
- 18.3
- LV-Steckkontaktelement
- 20.1
- HV-Steckkontaktelement
- 20.2
- HV-Steckkontaktelement
- 22.1-3
- LV-Kontaktblech
- 24.1/24.2
- HV-Kontaktblech
- 26
- LV-Kontaktsteg
- 28
- HV-Kontaktsteg
- 30
- Anlagefläche
- 34
- LV-Öffnung
- 35
- Trennsteg
- 36
- HV-Öffnung
- 38
- Wand
- 40
- innerer Flansch
- 42
- äußerer Flansch
- 44
- äußere Aufnahme
- 46
- Adapterkappe
- 50
- Leistungsteil
- 52
- Steuerteil
- 54
- Steuergehäuseboden
- 56
- Steuergehäusedeckel
- 58
- Rahmen
- 60
- Heizblock
- 62
- Heizelement
- 64
- Radiatorelement
- 66
- Dichtungsanordnung
- 68
- Leiterplatte
- 70
- Federzunge
- 72
- Leistungstransistor
- 74
- Kontaktzunge
- 76
- Kühlelement
- 78
- Fenster
Claims (8)
- Elektrische Heizvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Leistungsteil (50) und einem Steuerteil (52), und mit einem gemeinsamen Gehäuse (2; 58, 54, 56), wobei das Steuerteil (52) eine LV-Schnittstelle für Steuersignale und eine HV-Schnittstelle für einen Leistungsstrom zum Betrieb des Leistungsteils (50) aufweist, wobei das Steuerteil (52) und das Leistungsteil (50) in baulicher Einheit in dem gemeinsamen Gehäuse (2; 58, 54, 56) vorgesehen sind, und mit einem einheitlichen Steckerelement (10), das an dem Gehäuse (2; 58, 54, 56) vorgesehen ist und HV-Steckkontaktelemente (20) für den Leistungsstrom, die elektrisch an die HV-Schnittstelle angeschlossen sind, und LV-Steckkontaktelemente (18) für die Steuersignale, die elektrisch an die LV-Schnittstellen angeschlossen sind, aufweist, wobei das Steckerelement (10) ein Steckergehäuse (12) aufweist, das fest mit dem Gehäuse (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (12) eine Anlagefläche (30) ausbildet, an der eine Leiterplatte (4) des Steuerteils (52) anliegt und die von Kontaktzungen (26, 28) überragt ist, die mit den HV- und LV-Steckkontaktelementen (18; 20) elektrisch verbunden sind.
- Elektrische Heizvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (12) zumindest zwei Flanschabschnitte (40, 42) ausbildet, die zwischen sich Wandabschnitte (38) eines Steuergehäuses (2) des Steuerteils (52) aufnehmen.
- Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerelement (10) eine HV-Steckeraufnahme (16) ausbildet, die die HV-Steckkontaktelemente (20) umfänglich umgibt und Führungsflächen für einen Leistungsstecker ausbildet, dass das Steckerelement (10) eine LV-Steckaufnahme (14) ausbildet, die die LV-Steckkontaktelemente (18) umfänglich umgibt und Führungsflächen für einen Steuerstecker ausbildet, und dass die Führungsflächen für den Leistungsstecker eine Steckrichtung vorgeben, die um zumindest 80° von der durch die Führungsflächen für den Steuerstecker vorgegebene Steckrichtung versetzt ist.
- Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsflächen für den Leistungsstecker und die Führungsflächen für den Steuerstecker Steckrichtungen vorgeben, die im Wesentlichen parallel zu einer von dem Steckerelement (10) durchragten Wand (38) eines Steuergehäuses (2) des Steuerteils (52) verlaufen.
- Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckrichtungen um etwa 180° versetzt sind.
- Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (12) L-geformte Kontaktbleche (22; 24) in sich aufnimmt.
- Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (12) durch Umspritzen eines das Steckergehäuse (12) ganz oder teilweise ausbildenden Kunststoffmaterials um die Kontaktbleche (22; 24) mit den Kontaktblechen (22; 24) verbunden ist.
- Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (12) einteilig ausgebildet ist.
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