WO2019034766A1 - Elektronisches gerät mit aktiver entlüftung - Google Patents

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WO2019034766A1
WO2019034766A1 PCT/EP2018/072300 EP2018072300W WO2019034766A1 WO 2019034766 A1 WO2019034766 A1 WO 2019034766A1 EP 2018072300 W EP2018072300 W EP 2018072300W WO 2019034766 A1 WO2019034766 A1 WO 2019034766A1
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WO
WIPO (PCT)
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housing
electronic device
fan
receiving space
heat
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/072300
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English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Böhmert
Alexander Gelman
Original Assignee
Hirschmann Car Communication Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hirschmann Car Communication Gmbh filed Critical Hirschmann Car Communication Gmbh
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/20136—Forced ventilation, e.g. by fans
    • H05K7/20154—Heat dissipaters coupled to components
    • H05K7/20163—Heat dissipaters coupled to components the components being isolated from air flow, e.g. hollow heat sinks, wind tunnels or funnels
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/20136—Forced ventilation, e.g. by fans
    • H05K7/20172—Fan mounting or fan specifications
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20409—Outer radiating structures on heat dissipating housings, e.g. fins integrated with the housing

Definitions

  • the invention relates to an electronic device with a housing in which at least one printed circuit board is arranged with electronic components inside the housing, wherein the electronic components realize the function of the electronic device, according to the features of the preamble of claim 1.
  • the electronic device can exchange data wirelessly.
  • a vent is already in use.
  • the fans are usually installed in the main interior of the housing, the air is sucked through the slots in a side wall, passed through the device and discharged through the openings in the opposite side wall to the outside.
  • the obvious disadvantage of this technique is that moisture, dirt and dust particles are sucked into the inside of the device, which can affect the function of the device.
  • the fans are known, which are fastened on the outside and the heat is dissipated through an external channel.
  • a separate cover is needed to cover such fans.
  • opening is provided in the housing, so that the fan can be electrically connected. However, this opening impairs the EMC protection of the device.
  • adhesive pads are required for outdoor installation of the fans.
  • the invention is therefore based on the object to provide an electronic device with an effective cooling that avoids the disadvantages described above.
  • the proposed embodiment eliminates the above-mentioned disadvantages.
  • the housing has a receiving space for a fan, wherein the receiving space on both sides openings for the entry and exit of an air flow generated by the fan and the housing a Heatsink, which absorbs heat from the electronic components and is cooled by the air flow generated by the fan.
  • the space in which the fan is arranged separated from the space in which the at least one circuit board is arranged.
  • the air flow that is generated by the fan thus advantageously does not come into direct contact with the electronic components on the circuit board and also not in the interior of the housing, so that no dirt can get into the interior of the housing.
  • the heat sink projecting outwardly from the housing allows the heat to dissipate and the interior to cool when the air flow generated by the fan is passed over this heat sink.
  • the receiving space extends starting from a cover of the housing, wherein the cover cooperates with a lower part, so that the cover and the lower part together with the receiving space form the housing.
  • the fan can be arranged above the surface of the lid, so that the air flow generated by it can also be passed over the projecting over the surface of the lid heat sink.
  • the receiving space also extends to a certain, preferably smaller part, below the lid in the direction of the lower part, more precisely the bottom thereof. This means that a part of the fan can be arranged in a plane or below a plane in which the circuit board is arranged.
  • measures for example, a partition to provide, to prevent the air flow generated by the fan can get in the direction of the circuit board.
  • measures such as, for example, the partition, may also be designed in such a way that they effect a directed guidance of the air flow in the direction of the heat sink.
  • a chamber (receiving space) is provided for the fan.
  • This chamber has openings on both sides, in particular a plurality of slots.
  • the housing has a heat sink, preferably a plurality of cooling fins, which absorbs heat from the electronic components and is cooled by the air flow. As a result, heat is dissipated from the interior of the housing.
  • the lower part forms the receiving space for the fan.
  • the lid forms the receiving space for the fan.
  • the cover together with the lower part forms the receiving space for the fan.
  • at least one part (lower part or cover) or several parts of the housing is always used to form the receiving space for the fan.
  • the term "receiving space” means on the one hand that a space is provided in which the fan (if appropriate also several fans) is arranged, on the other hand, it is understood that there are walls which limit this space Walls are formed by the housing, and the various variants that form the receiving space increase the freedom of design of the housing, while at the same time the geometry and design of the heat sink can be adapted to the design of the housing and / or the installation site.
  • the receiving space has at least one strut, preferably a plurality of struts, which extend outward from a central opening.
  • center opening is to be understood that it is a central point, an annular point with an internal passage opening or the like.
  • This center opening makes it possible to arrange the at least one strut, preferably the plurality of struts, extending radially outwardly from this center opening in order to design the surface covered therefrom for the air inlet or the air outlet in such a way that the entry of dirt particles is effectively prevented .
  • these struts cause effective EMC shielding and increase the stability of the walls of the receiving space in which the openings for the air inlet and the air outlet are arranged.
  • the struts are preferably straight, but may also be single or multiple arcuate or designed with any other gradient geometry (such as grid-shaped).
  • the heat sink is arranged either as a separate component on the housing thermally conductive or integral part of the housing.
  • the heat sink is arranged as a separate component on the housing heat-conducting, for example, come into consideration to preferably latch the heat sink to the housing surface, screw, rivet, gluing or the like.
  • an intermediate layer between the surface of the housing and the facing surface of the heat sink into consideration which is for example in the form of a film, a paste or the like (all with heat conduction properties) is formed.
  • the heat sink in the form of at least one cooling fin, in particular a plurality of mutually parallel cooling fins, is realized.
  • a cooling fin or several parallel to each other Cooling fins increase the area over which the airflow generated by the fan is directed to dissipate heat from within the housing.
  • the housing of the electronic device is made of a thermally conductive material, for example aluminum die casting.
  • the housing or its components such as lid and base
  • the desired geometry such as with the openings for connectors and especially with the walls that form the receiving space for the fan
  • the housing has the required thermal conduction properties in order to transfer the heat generated in the interior of the housing to the material of the housing, so that the heat can be dissipated via the heat sink, via which the air flow generated by the fan is led .
  • the housing, in particular its cover is cast integrally together with the heat sink (of whatever geometry).
  • the finished housing, in particular the finished cover is available together with the heat sink for further use after the casting process and an optionally carried out finishing.
  • the fan is inserted into the chamber and fixed there, for example by a catch. Subsequently, the circuit board is attached and the fan electrically connected to the circuit board. Thereafter, the circuit board is installed in the housing.
  • the invention thus relates to an electronic device, comprising a housing, wherein the housing has a heat sink, preferably a plurality of cooling fins, wherein on the housing a receiving space is provided, in which a fan is inserted, which generates an air flow along the heat sink to electronic Cooling components that are arranged on a printed circuit board or dissipate heat from the interior of the housing, wherein the printed circuit board is disposed within the housing.
  • FIG. 1 shows an electronic device 1 with an exemplary shape, wherein it has a housing 2. From the housing 2, one or more connectors 3, 4, 5 led out, the number and shape of these connectors 3, 4, 5 are only exemplary. Data and energy between the electronic device 1 and a power supply or externally connected devices are exchanged via these connectors 3, 4, 5.
  • a circuit board Inside the housing 2 of the electronic device 1, a circuit board is arranged and fixed.
  • the circuit board carries electronic components that realize the function of the electronic device 1, on the one hand, these components generate heat during operation of the electronic device 1.
  • this increase in heat inside the housing 2 can also be brought about by the fact that the ambient temperature at the installation site of the electronic device 1 is very high and this leads to a build-up of heat inside the housing 2, in addition to the heat generation of the electronic components which leads to the exceeding of permissible limits of the temperature inside the housing 2.
  • a heat sink is provided, which is arranged to conduct heat either as a separate component on the housing 2, or, as shown in Figure 1, the heat sink is an integral part of the housing 2.
  • such a heat sink in the form of at least one cooling fin 6, in particular a plurality of mutually parallel cooling fins 6, realized.
  • the number and shape of the cooling fins 6 according to Figure 1 is merely exemplary.
  • this arrangement represents an advantageous embodiment of the heat sink, since by several parallel cooling fins 6, which extend over at least half of the longitudinal extension of the housing 2, the area for heat radiation is significantly increased.
  • those electronic components which have a high heat development are arranged in the region below the heat sink, preferably below the cooling ribs 6.
  • the housing 2 forms a receiving space 7, wherein the receiving space 7 extends from a cover 8 of the housing 2.
  • the lid 8 cooperates with a lower part 9, so that these two components 8, 9 form the housing 2 together with the receiving space 7.
  • the recording room 7 takes a fan, not shown, wherein the fan sucks air and on the heat sink, in particular along the cooling fins 6, stroke.
  • the fan sucks air and on the heat sink, in particular along the cooling fins 6, stroke.
  • the receiving space 7 has at least one strut 10, as shown in Figure 1, a plurality of struts 10 which extend, starting from a central opening 1 1 to the outside.
  • the design and arrangement of the struts 10 shown in Figure 1 is merely exemplary.
  • Around the center opening 1 1 around a ring 12 is provided, from which extend the plurality of struts 10 outwardly in the direction of the lid 8 (and / or the lower part 9).
  • the lower part 9 forms a flat base with peripheral side edges, wherein the cover 8 is largely flat in its peripheral area and is placed on the upper side of the peripheral side edges of the lower part 9.
  • the lid 8 comprises the peripheral side edges and the lower part 9 is formed only as a flat component without protruding side edges.
  • FIG. 2 shows the lower part 9, which forms the receiving space 7 for a fan in this embodiment.
  • the receiving space 7 may also be part of only the lid 8 or part of both the lid 8 and the lower part 9.
  • Figure 3 the embodiment of Figure 2 can be seen, wherein in the receiving space 7, a fan 13 is inserted.
  • the presence of the receiving space 7, which is formed only by the lid 8, which is formed only by the lower part 9 or both of the lid 8 and the lower part 9 of the housing 2 of the electronic device 1, is used as follows.
  • the at least one circuit board After the at least one circuit board has been equipped with electronic components, it is inserted into the housing 2, for example, mounted on the lower part 9.
  • the connectors 3, 4, 5 are already arranged on the circuit board, but it need not be.
  • the fan 13 already arranged on the circuit board and fixed as well as be electrically contacted.
  • the cover can be placed on the lower part 9, whereby the fan 13 is arranged in its receiving space 7. Due to the arrangement of the fan 13 in its receiving space 7, the housing 2 is largely sealed on the one hand, so that it is effectively avoided that moisture, dirt particles or the like penetrate into the interior of the housing 2 via the receiving space 7.
  • a frame, a sealing element or the like may optionally be arranged around a fan housing of the fan 13, which seals towards the inner contour of the receiving space 7.
  • the assembled printed circuit board for example, connected to the lower part 9 and then the lid 8 is placed.
  • this attachment and / or contacting means for the fan 13 has.
  • These means may be designed separately from each other (for example, a plug connection for the power supply of the fan 13 and locking means, screw or the like for its fixing and electrical contact with the circuit board) or the fastening and contacting means are formed in one element.
  • a frame, a sealing element or the like between the fan 13, in particular its fan housing, and the inner contour of the receiving space 7 are arranged.
  • the housing 2 of the electronic device 1 is preferably made of a thermally conductive material, for example aluminum die-cast. It is important that those parts of the housing 2, which are to transfer the heat from the inside to the outside to the heat sink, made of such a thermally conductive material.
  • the cover 8 and the cooling fins 6 of the housing 2 made of such a thermally conductive material into consideration.
  • Other measures that couple the electronic components in a suitable manner thermally conductive with the housing 2 can also be applied.
  • the electronic device is in particular a device which is installed in a vehicle.
  • Such devices are located at installation locations where heat accumulates and / or are strongly heated by heat from the outside (sunlight). Fitting locations are, for example, the vehicle interior (such as below a dashboard or a roof).
  • the temperatures inside the housing of such electronic devices are significantly reduced inside the housing, so that even at higher temperatures is given a reliable operation and also the wear on the Life of the device is considered lowered.
  • the housing according to the invention with the receiving space for the fan thus also the best possible EMC shielding is created, as well as the receiving space, more precisely its side walls and upper part, consist of a metallic material which prevents interference signals radiated into the housing or be emitted from the housing.
  • the receiving space more precisely its side walls and upper part, consist of a metallic material which prevents interference signals radiated into the housing or be emitted from the housing.

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Abstract

Elektronisches Gerät (1) mit einem Gehäuse (2), bei dem im Inneren des Gehäuses (2) zumindest eine Leiterplatte mit elektronischen Bauteilen angeordnet ist, wobei die elektronischen Bauteile die Funktion des elektronischen Gerätes (1) realisieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen Aufnahmeraum (7) für einen Lüfter (13) aufweist, wobei der Aufnahmeraum (7) beidseitig Öffnungen und das Gehäuse (2) einen Kühlkörper aufweist, der Wärme von den elektronischen Bauteilen aufnimmt und durch den von dem Lüfter (13) erzeugten Luftstrom abgekühlt wird.

Description

Elektronisches Gerät mit aktiver Entlüftung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät mit einem Gehäuse, bei dem im Inneren des Gehäuses zumindest eine Leiterplatte mit elektronischen Bauteilen angeordnet ist, wobei die elektronischen Bauteile die Funktion des elektronischen Gerätes realisieren, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 .
Zum Datenaustausch sowie zur Stromversorgung sind drahtgebunden Steckverbindungen vorgesehen. Außerdem kann das elektronische Gerät Daten drahtlos austauschen.
Im Betrieb des elektronischen Gerätes kommt es zu dem Problem, dass sich das Innere des Gehäuses, welches bis auf wenige Ausnahmen (wie zum Beispiel die Umgebungsschlitze um die Steckverbindungen herum) nahezu vollständig, oder sogar vollständig, geschlossen ist. Durch die elektronischen Bauteile wird während des Betriebes des elektronischen Gerätes Wärme im Inneren erzeugt, die durch Wärmeeinfluss auf das elektronische Gerät von außen, je nach Einbauort, noch gesteigert werden kann. Diese Wärme ist schädlich für den Betrieb der elektronischen Bauteile, da dieser nur bis zu einer gewissen Grenztemperatur garantiert ist und darüberliegende Temperaturen zu einer Beeinträchtigung des Betriebes der elektronischen Bauteile bis hin zu einem kompletten Ausfall des elektronischen Gerätes führen können. Das Gerät beinhaltet somit einige elektronische Bauteile, die viel Wärme freisetzen, welche wiederum abgeführt werden muss.
Bei Geräten in Fahrzeugen wie Headunits und Audioverstärkern wird eine Entlüftung bereits verwendet. Dabei werden die Lüfter meistens im Hauptinnenraum von dem Gehäuse eingebaut, die Luft wird durch die Schlitze in einer Seitenwand eingesaugt, durch das Gerät geleitet und durch die Öffnungen in der gegenüberliegenden Seitenwand nach außen abgeführt. Der offensichtliche Nachteil dieser Technik besteht darin, dass Feuchtigkeit, Schmutz- und Staubpartikel in das Geräteinnere eingesaugt werden, wodurch die Gerätefunktion beeinträchtigt werden kann.
Bei den Audioverstärkern sind die Lüfter bekannt, die außen befestigt werden und dabei die Wärme durch einen außenliegenden Kanal abgeführt wird. Jedoch wird für die Abdeckung solcher Lüfter ein separater Deckel benötigt. Zudem wird im Gehäuse Öffnung vorgesehen, damit der Lüfter elektrisch angeschlossen werden kann. Diese Öffnung beeinträchtigt aber den EMV-Schutz des Geräts. Für die Außenmontage der Lüfter werden darüber hinaus Klebepads benötigt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Gerät mit einer effektiven Kühlung bereitzustellen, dass die eingangs geschilderten Nachteile vermeidet.
Die vorgeschlagene Ausführung beseitigt die oben genannten Nachteile.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Gehäuse einen Aufnahmeraum für einen Lüfter aufweist, wobei der Aufnahmeraum beidseitig Öffnungen für den Eintritt und den Austritt eines von dem Lüfter erzeugten Luftstromes und das Gehäuse einen Kühlkörper aufweist, der Wärme von den elektronischen Bauteilen aufnimmt und durch den von dem Lüfter erzeugten Luftstrom abgekühlt wird. Dadurch wird der Raum, in dem der Lüfter angeordnet ist, von dem Raum, in dem die zumindest eine Leiterplatte angeordnet ist, abgetrennt. Der Luftstrom, der von dem Lüfter erzeugt wird, gelangt somit in vorteilhafter Weise nicht in direkten Kontakt zu den elektronischen Bauteilen auf der Leiterplatte und auch nicht in das Innere des Gehäuses, sodass dadurch keine Verschmutzungen in den Innenraum des Gehäuses gelangen können. Gleichzeitig ermöglicht es der Kühlkörper, der von dem Gehäuse nach außen absteht, die Wärme abzuführen und den Innenraum abzukühlen, wenn der von dem Lüfter erzeugte Luftstrom über diesen Kühlkörper geführt wird.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der Aufnahmeraum ausgehend von einem Deckel des Gehäuses erstreckt, wobei der Deckel mit einem Unterteil zusammenwirkt, so dass der Deckel und das Unterteil zusammen mit dem Aufnahmeraum das Gehäuse bilden. Durch diese Gestaltung kann der Lüfter oberhalb der Oberfläche des Deckels angeordnet werden, damit der von ihm erzeugte Luftstrom ebenfalls über den über die Oberfläche des Deckels abstehenden Kühlkörpers geleitet werden kann. Dabei ist es denkbar, dass der Aufnahmeraum auch zu einem gewissen, vorzugsweise kleineren Teil, sich unterhalb des Deckels in Richtung des Unterteiles, genauer dessen Boden, erstreckt. Das bedeutet, dass ein Teil des Lüfters in einer Ebene bzw. unterhalb einer Ebene angeordnet sein kann, in der auch die Leiterplatte angeordnet ist. Allerdings sind in einem solchen Fall Maßnahmen, zum Beispiel eine Trennwand, vorzusehen, um zu verhindern, dass der von dem Lüfter erzeugte Luftstrom in Richtung der Leiterplatte gelangen kann. Solche Maßnahmen, wie zum Beispiel die Trennwand, können von ihrer Form her auch so ausgebildet sein, dass sie eine gezielte Führung des Luftstromes in Richtung des Kühlkörpers bewirken.
Im Gehäuse, welches vorzugsweise als metallisches Gussteil ausgeführt wird, ist eine Kammer (Aufnahmeraum) für den Lüfter vorgesehen. Diese Kammer hat beidseitig Öffnungen, insbesondere mehrere Schlitze. Das Gehäuse weist einen Kühlkörper, vorzugsweise mehrere Kühlrippen auf, der Wärme von den elektronischen Bauteilen aufnimmt und durch den Luftstrom abgekühlt wird. Dadurch wird auch Wärme aus dem Inneren des Gehäuses abgeführt.
Bezüglich der Gestaltung des Aufnahmeraumes und seiner Bildung durch das Gehäuse gibt es mehrere Möglichkeiten. Zum einen ist vorgesehen, dass das Unterteil den Aufnahmeraum für den Lüfter bildet. Zum anderen ist vorgesehen, dass der Deckel den Aufnahmeraum für den Lüfter bildet. Als weitere Alternative ist vorgesehen, dass der Deckel zusammen mit dem Unterteil den Aufnahmeraum für den Lüfter bildet. Bei diesen Varianten wird immer zumindest ein Teil (Unterteil oder Deckel) bzw. mehrere Teile des Gehäuses dazu verwendet, den Aufnahmeraum für den Lüfter zu bilden. Unter dem Begriff „Aufnahmeraum" ist somit einerseits zu verstehen, dass ein Raum zur Verfügung gestellt wird, in dem der Lüfter (gegebenenfalls auch mehrere Lüfter) angeordnet wird. Andererseits ist darunter zu verstehen, dass Wandungen vorhanden sind, die diesen Raum begrenzen. Die Wandungen werden von dem Gehäuse gebildet. Mit den verschiedenen Varianten, die den Aufnahmeraum bilden, erhöht sich die Gestaltungsfreiheit des Gehäuses. Gleichzeitig kann auch der Kühlkörper hinsichtlich seiner Geometrie und seines Designs an die Gestaltung des Gehäuses und/oder an den Einbauort angepasst werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Aufnahmeraum zumindest eine Strebe, vorzugsweise mehrere Streben, aufweist, die sich ausgehend von einer Mittenöffnung nach außen erstrecken. Unter„Mittenöffnung" ist dabei zu verstehen, dass es sich um einen zentralen Punkt, einen ringförmigen Punkt mit einer innenliegenden Durchtrittsöffnung oder dergleichen handelt. Diese Mittenöffnung ermöglicht es, die zumindest eine Strebe, vorzugsweise die mehreren Streben, sich ausgehend von dieser Mittenöffnung radial nach außen erstreckend anzuordnen, um die davon abgedeckte Fläche für den Lufteintritt bzw. den Luftaustritt so zu gestalten, dass der Eintritt von Schmutzpartikeln wirksam verhindert wird. Außerdem bewirken diese Streben eine wirksame EMV-Abschirmung und erhöhen die Stabilität der Wandungen des Aufnahmeraumes, in denen die Öffnungen für den Lufteintritt bzw. den Luftaustritt angeordnet sind. Die Streben verlaufen vorzugsweise gerade, können aber auch einfach oder mehrfach bogenförmige oder mit anderen beliebigen Verlaufsgeometrie (wie zum Beispiel gitterförmig) gestaltet sein.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühlkörper entweder als separates Bauteil an dem Gehäuse wärmeleitend angeordnet oder einstückiger Bestandteil des Gehäuses ist. Auch durch diese beiden alternativen Maßnahmen erhöht sich die Gestaltungsfreiheit des Gehäuses. Für den Fall, dass der Kühlkörper als separates Bauteil an dem Gehäuse wärmeleitend angeordnet ist, kommen zum Beispiel Maßnahmen in Betracht, um den Kühlkörper an dem Gehäuse vorzugsweise flächig zu verrasten, verschrauben, vernieten, verkleben oder dergleichen. Zur Erhöhung der Wärmeleitung kommt eine Zwischenschicht zwischen der Oberfläche des Gehäuses und der zugewandten Oberfläche des Kühlkörpers in Betracht, die zum Beispiel in Form einer Folie, einer Paste oder dergleichen (alles mit Wärmeleiteigenschaften) ausgebildet ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühlkörper in Form von zumindest einer Kühlrippe, insbesondere mehreren parallel zueinander verlaufenden Kühlrippen, realisiert ist. Eine Kühlrippe oder mehrere parallel zueinander verlaufende Kühlrippen erhöhen die Fläche, über die der von dem Lüfter erzeugte Luftstrom geleitet wird, um die Wärme aus dem Inneren des Gehäuses abzuleiten.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse des elektronischen Gerätes aus einem wärmeleitenden Material, zum Beispiel Aluminiumdruckguss, hergestellt ist. Dadurch kann das Gehäuse bzw. seine Bestandteile (wie zum Beispiel Deckel und Unterteil) sehr einfach in der gewünschten Geometrie (wie zum Beispiel mit den Öffnungen für Steckverbindungen und vor allen Dingen mit den Wandungen, die den Aufnahmeraum für den Lüfter bilden) auch in hohen Stückzahlen hergestellt werden. Gleichzeitig weist das Gehäuse nach seiner Herstellung die erforderlichen Wärmeleiteigenschaften auf, um die in dem Inneren des Gehäuses entstehende Wärme auf das Material des Gehäuses zu übertragen, damit die Wärme über den Kühlkörper, über den der von dem Lüfter erzeugte Luftstrom geleitet wird, abgeführt werden kann. Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Gehäuse, insbesondere dessen Deckel, zusammen mit dem Kühlkörper (gleich welcher Geometrie) einstückig gegossen wird. Dadurch steht nach dem Gießvorgang und einer gegebenenfalls durchgeführten Endbearbeitung das fertige Gehäuse, insbesondere der fertige Deckel zusammen mit dem Kühlkörper für die weitere Verwendung zur Verfügung.
Der Lüfter wird in die Kammer eingesetzt und dort fixiert, zum Beispiel durch eine Verrastung. Anschließend wird die Leiterplatte angesetzt und der Lüfter mit der Leiterplatte elektrisch verbunden. Danach wird die Leiterplatte ins Gehäuse eingebaut.
Durch diese Bauweise befindet sich zwar der Lüfter im Gehäuseinneren, jedoch nicht im Hauptraum, so dass die Verunreinigung der elektronischen Komponenten ausgeschlossen ist, Gleichzeitig können auch die Nachteile der alternativen Bauweise vermieden werden, denn es werden keine weiteren Befestigungsmittel für den Lüfter benötigt und es müssen keine Öffnungen für den elektrischen Anschluss und kein zusätzlicher Deckel vorgesehen werden.
Die Erfindung betrifft somit ein elektronisches Gerät, aufweisend ein Gehäuse, wobei das Gehäuse einen Kühlkörper, vorzugsweise mehrere Kühlrippen, aufweist, wobei an dem Gehäuse ein Aufnahmeraum vorgesehen ist, in den ein Lüfter eingesetzt ist, der einen Luftstrom entlang des Kühlkörpers erzeugt, um elektronische Bauteile, die auf einer Leiterplatte angeordnet sind, zu kühlen bzw. Wärme aus dem Inneren des Gehäuses abzuführen, wobei die Leiterplatte innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren 1 bis 7 dargestellt.
In Figur 1 ist ein elektronisches Gerät 1 mit einer beispielhaften Formgebung dargestellt, wobei dieses ein Gehäuse 2 aufweist. Aus dem Gehäuse 2 sind eine oder mehrere Steckverbindungen 3, 4, 5 herausgeführt, wobei die Anzahl und die Formgebung dieser Steckverbindungen 3, 4, 5 lediglich beispielhaft sind. Über diese Steckverbindungen 3, 4, 5 werden Daten und Energie zwischen dem elektronischen Gerät 1 und einer Stromversorgung beziehungsweise extern angeschlossenen Geräten ausgetauscht.
Im Inneren des Gehäuses 2 des elektronischen Gerätes 1 ist eine Leiterplatte angeordnet und festgelegt. Die Leiterplatte trägt elektronische Bauteile, die die Funktion des elektronischen Gerätes 1 realisieren, wobei zum Einen diese Bauteile Wärme während des Betriebes des elektronischen Gerätes 1 erzeugen. Zum Anderen kann es dazu kommen, dass die Temperatur im Inneren des Gehäuses 2 ansteigt und vorgebbare Grenzwerte überschreitet, wenn das elektronische Gerät 1 einer Wärmeeinstrahlung, zum Beispiel von der Sonne, ausgesetzt ist. Diese Wärmeerhöhung im Inneren des Gehäuses 2 kann aber auch dadurch zustande kommen, dass die Umgebungstemperatur am Einbauort des elektronischen Gerätes 1 sehr hoch ist und dies dazu führt, dass sich im Inneren des Gehäuses 2, zusätzlich zu der Wärmeerzeugung der elektronischen Bauteile, ein Wärmestau bildet, der zur Überschreitung von zulässigen Grenzwerten der Temperatur im Inneren des Gehäuses 2 führt.
Nach der Erfindung ist ein Kühlkörper vorgesehen, der entweder als separates Bauteil an dem Gehäuse 2 wärmeleitend angeordnet wird, oder, wie in Figur 1 dargestellt, der Kühlkörper einstückiger Bestandteil des Gehäuses 2 ist.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist ein solcher Kühlkörper in Form von zumindest einer Kühlrippe 6, insbesondere mehreren parallel zueinander verlaufenden Kühlrippen 6, realisiert. Die Anzahl und Formgebung der Kühlrippen 6 gemäß Figur 1 ist lediglich beispielhaft. Diese Anordnung stellt jedoch eine vorteilhafte Ausgestaltung des Kühlkörpers dar, da durch mehrere parallel verlaufende Kühlrippen 6, die sich über zumindest die Hälfte der Längserstreckung des Gehäuses 2 erstrecken, die Fläche zur Wärmeabstrahlung deutlich vergrößert ist. Ebenso sind, wie in Figur 1 nicht erkennbar, vorzugsweise diejenigen elektronischen Bauteile, die eine große Wärmeentwicklung aufweisen, in dem Bereich unterhalb des Kühlkörpers, vorzugsweise unterhalb der Kühlrippen 6, angeordnet.
Nach der Erfindung bildet das Gehäuse 2 einen Aufnahmeraum 7, wobei sich der Aufnahmeraum 7 ausgehend von einem Deckel 8 des Gehäuses 2 erstreckt. Der Deckel 8 wirkt zusammen mit einem Unterteil 9, so dass diese beiden Bauteile 8, 9 zusammen mit dem Aufnahmeraum 7 das Gehäuse 2 bilden. Der Aufnahmeraum 7 nimmt einen nicht dargestellten Lüfter auf, wobei der Lüfter Luft ansaugt und über den Kühlkörper, insbesondere entlang der Kühlrippen 6, streichen lässt. Durch diesen Luftstrom, der von dem Lüfter erzeugt wird, längs des Kühlkörpers, insbesondere längs der Kühlrippen 6, wird die Wärme, die aus dem Inneren des Gehäuses 2 über den Kühlkörper wärmeleitend nach außen gefördert wird, von dem elektronischen Gerät 1 weggeführt, so dass der gewünschte Kühleffekt entsteht.
Der Aufnahmeraum 7 weist zumindest eine Strebe 10, wie in Figur 1 gezeigt mehrere Streben 10 auf, die sich ausgehend von einer Mittenöffnung 1 1 nach außen erstrecken. Die in Figur 1 gezeigte Ausgestaltung und Anordnung der Streben 10 ist lediglich beispielhaft. Um die Mittenöffnung 1 1 herum ist ein Ring 12 vorhanden, von dem aus sich die mehreren Streben 10 nach außen in Richtung des Deckels 8 (und / oder des Unterteiles 9) erstrecken.
Bei dem Gehäuse 2 gemäß Figur 1 bildet das Unterteil 9 eine flächige Basis mit umlaufenden Seitenkanten, wobei der Deckel 8 in seinem umlaufenden Bereich weitestgehend flächig gestaltet ist und auf die Oberseite der umlaufenden Seitenkanten des Unterteiles 9 aufgesetzt wird. Es ist jedoch auch alternativ denkbar, dass der Deckel 8 die umlaufenden Seitenkanten umfasst und das Unterteil 9 lediglich als flächiges Bauteil ohne abstehende Seitenkanten ausgebildet ist.
Die Figur 2 zeigt das Unterteil 9, das bei dieser Ausgestaltung den Aufnahmeraum 7 für einen Lüfter bildet. Alternativ dazu kann der Aufnahmeraum 7 auch Bestandteil nur des Deckels 8 beziehungsweise Bestandteil sowohl des Deckels 8 als auch des Unterteiles 9 sein. In Figur 3 ist die Ausgestaltung gemäß Figur 2 erkennbar, wobei in den Aufnahmeraum 7 ein Lüfter 13 eingesetzt ist.
Diesen Zustand zeigen die Figuren 4 bis 7 nochmals in anderen Ansichten.
Das Vorhandensein des Aufnahmeraumes 7, der nur von dem Deckel 8, der nur von dem Unterteil 9 oder der sowohl von dem Deckel 8 als auch dem Unterteil 9 des Gehäuses 2 des elektronischen Gerätes 1 gebildet wird, wird wie folgt genutzt.
Nachdem die zumindest eine Leiterplatte mit elektronischen Bauteilen bestückt worden ist, wird diese in das Gehäuse 2 eingesetzt, zum Beispiel an dem Unterteil 9 montiert. Im Regelfall sind auch die Steckverbindungen 3, 4, 5 schon an der Leiterplatte angeordnet, müssen es aber nicht sein. Ebenso kann bei einer Variante der Lüfter 13 schon auf der Leiterplatte angeordnet und festgelegt genauso wie elektrisch kontaktiert sein. Nachdem also die bestückte Leiterplatte einschließlich des Lüfters 13 an dem Unterteil 9 befestigt worden ist, kann der Deckel auf das Unterteil 9 aufgesetzt werden, wodurch der Lüfter 13 in seinem Aufnahmeraum 7 angeordnet wird. Durch die Anordnung des Lüfters 13 in seinem Aufnahmeraum 7 wird zum Einen das Gehäuse 2 weitestgehend abgedichtet, so dass es wirksam vermieden wird, dass über den Aufnahmeraum 7 Feuchtigkeit, Schmutzpartikel oder dergleichen in das Innere des Gehäuses 2 eindringen. Hierzu kann gegebenenfalls um ein Lüftergehäuse des Lüfters 13 noch ein Rahmen, ein Dichtelement oder dergleichen angeordnet werden, welches hin zu der Innenkontur des Aufnahmeraumes 7 abdichtet.
In einer anderen Variante ist es denkbar, dass die bestückte Leiterplatte zum Beispiel mit dem Unterteil 9 verbunden und danach der Deckel 8 aufgesetzt wird. In diesem Fall ist an dem Boden des Aufnahmeraumes 7 an der Leiterplatte vorgesehen, dass diese Befestigungs- und / oder Kontaktierungsmittel für den Lüfter 13 aufweist. Diese Mittel können separat voneinander ausgeführt sein (zum Beispiel eine Steckverbindung für die Stromversorgung des Lüfters 13 und Rastmittel, Schraubverbindungen oder dergleichen für dessen Festlegung und elektrische Kontaktierung mit der Leiterplatte) oder aber die Befestigungs- und Kontaktierungsmittel sind in einem Element ausgebildet. Das bedeutet, dass dann, wenn der Lüfter 13 zum Beispiel von oben in den Aufnahmeraum 7 eingesetzt wird, er sowohl mechanisch auf der Leiterplatte festgelegt als auch elektrisch kontaktiert wird. Auch in diesem Fall kann ein Rahmen, ein Dichtelement oder dergleichen zwischen dem Lüfter 13, insbesondere dessen Lüftergehäuse, und der Innenkontur des Aufnahmeraumes 7 angeordnet werden.
Das Gehäuse 2 des elektronischen Gerätes 1 wird vorzugsweise aus einem wärmeleitenden Material, zum Beispiel Aluminiumdruckguss, hergestellt. Dabei ist es wichtig, dass diejenigen Teile des Gehäuses 2, die die Wärme von dem Inneren nach außen zu dem Kühlkörper übertragen sollen, aus einem solchen wärmeleitenden Material bestehen. Hier kommt bei dem Ausführungsbeispiel insbesondere der Deckel 8 und die Kühlrippen 6 des Gehäuses 2 aus einem solchen wärmeleitenden Material in Betracht. Weitere Maßnahmen, die die elektronischen Bauteile auf geeignete Art und Weise wärmeleitend mit dem Gehäuse 2 koppeln, können ebenfalls angewendet werden.
Bei dem elektronischen Gerät handelt es sich insbesondere um ein Gerät, welches in einem Fahrzeug eingebaut wird. Bei Fahrzeugen besteht immer wieder das Problem, dass solche Geräte an Einbauorten angeordnet sind, an denen sich Wärme staut und / oder die durch Wärmeeinstrahlung von außen (Sonneneinstrahlung) stark aufgeheizt werden. Einbauorte sind beispielsweise der Fahrzeuginnenraum (wie zum Beispiel unterhalb eines Armaturenbrettes oder eines Daches). Nach der Erfindung werden die Temperaturen im Inneren des Gehäuses solcher elektronischer Geräte (wie zum Beispiel Antennenverstärker, Headunits, Router oder dergleichen) im Inneren des Gehäuses deutlich gesenkt, so dass auch bei höheren Temperaturen noch ein zuverlässiger Betrieb gegeben ist und auch der Verschleiß über die Lebensdauer des Gerätes betrachtet gesenkt wird.
Durch das Gehäuse nach der Erfindung mit dem Aufnahmeraum für den Lüfter wird somit auch eine bestmögliche EMV-Abschirmung geschaffen, da auch der Aufnahmeraum, genauer dessen Seitenwände und Oberteil, aus einem metallischen Werkstoff bestehen, der verhindert, dass Störsignale in das Gehäuse eingestrahlt bzw. aus dem Gehäuse abgestrahlt werden. Somit wird eine sehr gute Kühlung des elektronischen Gerätes und Verhinderung des Eindringens von Feuchtigkeit und Störpartikeln mit einer bestmöglichen EMV-Abschirmung realisiert.
Bezugszeichenliste
1 . Elektronisches Gerät
2. Gehäuse
3. Steckverbindung
4. Steckverbindung
5. Steckverbindung
6. Kühlrippe
7. Aufnahmeraum
8. Deckel
9. Unterteil
10. Strebe
1 1 . Mittenöffnung 2. Ring
13. Lüfter

Claims

Patentansprüche
1 . Elektronisches Gerät (1 ) mit einem Gehäuse (2), bei dem im Inneren des Gehäuses (2) zumindest eine Leiterplatte mit elektronischen Bauteilen angeordnet ist, wobei die elektronischen Bauteile die Funktion des elektronischen Gerätes (1 ) realisieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen Aufnahmeraum (7) für einen Lüfter (13) aufweist, wobei der Aufnahmeraum (7) beidseitig Öffnungen und das Gehäuse (2) einen Kühlkörper aufweist, der Wärme von den elektronischen Bauteilen aufnimmt und durch den von dem Lüfter (13) erzeugten Luftstrom abgekühlt wird.
2. Elektronisches Gerät (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der Aufnahmeraum (7) ausgehend von einem Deckel (8) des Gehäuses (2) erstreckt, wobei der Deckel (8) mit einem Unterteil (9) zusammenwirkt, so dass der Deckel (8) und das Unterteil (9) zusammen mit dem Aufnahmeraum (7) das Gehäuse (2) bilden.
3. Elektronisches Gerät (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (9) den Aufnahmeraum (7) für den Lüfter (13) bildet.
4. Elektronisches Gerät (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (8) den Aufnahmeraum (7) für den Lüfter (13) bildet.
5. Elektronisches Gerät (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (8) zusammen mit dem Unterteil (9) den Aufnahmeraum (7) für den Lüfter (13) bildet.
6. Elektronisches Gerät (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (7) weist zumindest eine Strebe (10), vorzugsweise mehrere Streben (10), aufweist, die sich ausgehend von einer Mittenöffnung (1 1 ) nach außen erstreckt.
7. Elektronisches Gerät (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass um die Mittenöffnung (1 1 ) herum ein Ring (12) vorhanden, von dem aus sich die zumindest eine Strebe (10), insbesondere die mehreren Streben (10) nach außen in Richtung des Deckels (8) und / oder des Unterteiles (9) erstrecken.
8. Elektronisches Gerät (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper als separates Bauteil an dem Gehäuse (2) wärmeleitend angeordnet oder ein einstückiger Bestandteil des Gehäuses (2) ist.
9. Elektronisches Gerät (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kühlkörper in Form von zumindest einer Kühlrippe (6), insbesondere mehreren parallel zueinander verlaufenden Kühlrippen (6), realisiert ist.
10. Elektronisches Gerät (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) des elektronischen Gerätes (1 ) aus einem wärmeleitenden Material, zum Beispiel Aluminiumdruckguss, hergestellt ist.
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