WO2019141569A1 - Gehäuse für ein steuergerät und verfahren zur herstellung eines gehäuses für ein steuergerät - Google Patents

Gehäuse für ein steuergerät und verfahren zur herstellung eines gehäuses für ein steuergerät Download PDF

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WO2019141569A1
WO2019141569A1 PCT/EP2019/050478 EP2019050478W WO2019141569A1 WO 2019141569 A1 WO2019141569 A1 WO 2019141569A1 EP 2019050478 W EP2019050478 W EP 2019050478W WO 2019141569 A1 WO2019141569 A1 WO 2019141569A1
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WO
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housing
heat sink
region
cooling
body region
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PCT/EP2019/050478
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Inventor
Jens Heimann
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H05K7/2039—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
    • H05K7/20418—Outer radiating structures on heat dissipating housings, e.g. fins integrated with the housing the radiating structures being additional and fastened onto the housing

Definitions

  • the present invention relates to a housing for a control unit with the features of claim 1 and a method for producing a housing for a control unit having the features of claim 7.
  • housings for control units are manufactured by means of a casting process from aluminum. As a result, enclosing housings with cooling fins can be provided. However, with increasing computing power, the heat output and thus the need for cooling capacity increases. If passive cooling is no longer sufficient, active cooling must be provided. This is complex and costly.
  • the present invention is based on the object of the present invention to propose an improved housing for a control unit, in which the passive cooling performance is improved.
  • the present invention proposes, based on the aforementioned object, a housing for a control device according to claim 1 and a method for producing a housing for a control device according to claim 7. Further advantageous embodiments and developments will become apparent from the dependent claims.
  • a housing for a control unit has a main body area and a heat sink area.
  • the main body region is integrally connected to the heat sink region.
  • the main body region is produced by means of a casting process.
  • the heat sink region is produced by means of an additive manufacturing process.
  • the controller is also referred to as ECU.
  • the control unit can be used for example in a vehicle, but also in a machine tool, in a reactor, in a production plant or in other systems in which a control is necessary.
  • the housing has the main body region and the heat sink region.
  • the main body region is that region which is designed to surround the control device.
  • This body region may, for example, have a receiving element and a lid element.
  • the receiving element serves to receive the control unit.
  • the lid member serves to be connected to the receiving element and to provide a cover.
  • the main body area can thus accommodate the control unit.
  • the body region is designed such that the contacting of the control device is made possible from or to the outside.
  • the heat sink region of the housing is arranged on the outside of the main body region. This means that the heat sink region is arranged such that this i. d. R. is further away from the enclosed controller than the body region.
  • the heat sink area serves to perform a passive cooling. That is, the cooling is done solely by free convection.
  • the heat sink region is much more involved in passive cooling than the main body region. However, the body region is also involved in cooling, albeit to a lesser extent.
  • the main body region is integrally connected to the heat sink region.
  • the main body region and the heat sink region are connected in such a way that they can not be separated from each other without destroying them.
  • the base body region and the heat sink region can be formed integrally together.
  • the main body region is produced by means of a casting process.
  • the body region is for example by means of a conventional casting process of a metallic material, for. B. made of aluminum, copper, or of another suitable metallic material.
  • the heat sink area is manufactured by means of an additive manufacturing process.
  • the cooling body region are produced by means of a powder bed process, by means of a free space process, or by means of another layer construction method. Such methods may be, for example, selective laser melting (SLM), selective laser sintering (SLS), 3D screen printing, or another suitable layer construction method. Additive manufacturing processes are also referred to as 3D printing processes.
  • the heat sink region can preferably be formed from the same material as the main body region. Alternatively, the heat sink region may be formed of a different material than the main body region.
  • the heat sink region is formed as a structure composed of a plurality of tubes. These tubes are preferably oriented such that their longitudinal axis is parallel to a top surface of the body region. Alternatively, the tubes may be oriented such that their longitudinal axis is perpendicular or oblique to a top surface of the body region.
  • the longitudinal axis of a pipe is in a tube with a circular cross section that axis to which the tube is rotationally symmetrical.
  • the tubes may, for example, have a circular, a rectangular, a square, an elliptical, a triangular, a hexagonal or another suitable cross section.
  • the tubes may be uniformly shaped.
  • the tubes may have different diameters and / or cross sections.
  • the tubes are shaped so that air can flow through them.
  • the wall thickness of each tube can be chosen lower because of the additive manufacturing process than in a regular manufacturing process such as extrusion, casting or similar.
  • the tubes are arranged in a position on the body region. That is, the tubes are arranged side by side only along a surface of the body portion.
  • the tubes may be arranged in multiple layers on the body region. These tubes thus form a hollow structure, by means of which a surface of the heat sink area is greatly increased. As a result, the passive cooling capacity is increased and the heat dissipation is improved.
  • the heat sink region is formed as a plurality of cooling fins. Due to the additive manufacturing process, these cooling fins can have a smaller wall thickness than cooling fins which are produced by means of a casting process or the like. In addition, the cooling fins can also have a greater height than cast cooling fins. Furthermore, the cooling fins may have a smaller distance from one another than cast cooling fins.
  • the cooling fins may be formed uniformly with each other.
  • the cooling fins may be formed differently from each other.
  • Individual or all cooling ribs can be arranged, for example, perpendicular to the body region.
  • individual or all cooling fins may be arranged obliquely to the main body region.
  • all cooling fins may have the same orientation.
  • only some of the cooling fins may have the same orientation.
  • the cooling ribs are formed on the side surfaces of the body portion obliquely to these side surfaces.
  • the side surfaces of the body region are those surfaces which are formed as perpendicular as possible to a cover element.
  • the cooling fins are connected to the side surfaces of the body region such that they are not perpendicular to the side surfaces. Each cooling fin thus has an angle to the side surface, with whom she is connected. The joining of the cooling fins with the side surfaces at an angle is improved by the additive manufacturing process.
  • the main body region has cooling fin projections, wherein the heat sink region is applied to these cooling rib approaches.
  • a cooling fin approach is a stump on which a cooling fin or a pipe can be placed. This cooling fin approach may have a greater wall thickness than the associated with him cooling fin or as the connected pipe with him. That is, the fin extensions have a greater width than the cooling fins and / or as the walls of the tubes. In addition, the cooling fin approach may have a lower height than the associated with him cooling fin.
  • each cooling rib is connected in a material-bonded manner to a respective cooling fins approach.
  • two or more cooling fins may be connected in a material-locking manner with a respective cooling fins approach.
  • a pipe with a cooling fin approach is cohesively connected, wherein the wall of the tube enters into this cohesive connection.
  • a housing for a control device In a method for manufacturing a housing for a control device, wherein the housing has already been described in the previous description, first of all the body region is produced by means of a casting process.
  • the housing serves to receive and enclose a control unit in itself.
  • the main body region has, for example, cooling fin projections.
  • the heat sink region is produced by means of an additive manufacturing process and simultaneously connected to the main body region.
  • a material from which the heat sink region is formed is applied directly to the body region by means of the additive manufacturing process.
  • the heat sink region and the body region of the housing are connected to one another in a material-locking manner.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a housing according to an embodiment
  • Fig. 2 is a schematic representation of a housing according to a further embodiment.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a housing according to an embodiment.
  • the housing 1 is shown in a greatly simplified sectional view. In this sectional view, it can be clearly seen that the housing 1 encloses a control unit 2.
  • the housing 1 has a base body region 3 and a heat sink region 4.
  • the main body region 3 in turn has a cover element 10 and a receiving element 1 1.
  • the main body region 3 of the housing 1 surrounds the control device 2.
  • the main body region 3 has received the control device 2 in its receiving element 11.
  • the receiving element 1 1 is connected to the cover element 10.
  • the controller 2 is protected from outside influences. Not shown is the contacting of the control unit 2 to the outside.
  • the main body region 3 has cooling rib projections 8, of which, for reasons of clarity, only one is provided with a reference symbol. These cooling fin projections 8 are arranged on a cover surface 9 of the base body region 3. Each fin support 8 is perpendicular to the top surface 9 of the body region.
  • the main body region 3 with its cooling fin approaches 8 is produced by means of a casting process.
  • the receiving element 1 1 of the main body portion 3 is produced by means of a casting process.
  • the body region may be formed of aluminum.
  • the housing 1 has the heat sink region 4, which serves for passive cooling.
  • This heat sink region 4 is formed by means of a plurality of cooling fins 6, from which For reasons of clarity, only three are provided with a reference numeral.
  • the heat sink region 4 is firmly bonded to the base body region 3.
  • the heat sink region 4 is produced by means of an additive manufacturing process and thus connected to the main body region 3.
  • the heat sink region 4 is preferably formed from the same material as the base body region 3.
  • the heat sink region 4 has both cooling ribs 6, which are connected to the cooling fin approaches 8, as well as cooling ribs 6, which are connected to the side surfaces 7 of the base body portion 3.
  • the cooling ribs 6 on the side surfaces 7 are connected to the base body region 3 such that they each have an angle to the respective side surface 7.
  • the cooling fins 6 are thus arranged obliquely to the side surfaces 7. This inclination is made possible by the additive manufacturing process.
  • the cooling fins 6, which are connected to the cooling fin approaches 8, have a smaller width, d. H. a smaller wall thickness, as the cooling fin approaches 8.
  • the cooling fins 6, which are connected to the side surfaces 7, z. B. have the same wall thickness, as the cooling fins 6, which are connected to the cooling fin approaches 8. This smaller width is made possible by the additive manufacturing process.
  • the surface that is available for cooling is increased by the cooling fins 6.
  • the heat generated by the operation of the controller 2 is first output via the body region 3 and then via the heat sink region 4.
  • the heat sink region 4 is more involved in heat dissipation than the main body region 3.
  • the passive cooling performance is greatly increased by the heat sink region 4 in comparison to a conventional housing.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a housing according to a further embodiment.
  • the housing 1 is shown in a greatly simplified sectional view. In this sectional view, it can be clearly seen that the housing 1 encloses a control unit 2.
  • the housing 1 has a main body region 3 and a heat sink region 4.
  • the main body region 3 in turn has a cover element 10 and a receiving element 1 1.
  • the main body portion 3 of the housing 1 encloses the control unit 2.
  • the receiving element 1 1 is connected to the cover element 10.
  • the controller 2 is protected from outside influences. Not shown is the contacting of the control unit 2 to the outside.
  • the main body region 3 is produced by means of a casting process.
  • the receiving element 1 1 of the main body portion 3 is produced by means of a casting process.
  • the body region may be formed of aluminum.
  • the housing 1 has the heat sink region 4, which serves for passive cooling.
  • the heat sink region 4 is firmly bonded to the base body region 3.
  • the heat sink region 4 is produced by means of an additive manufacturing process and thus connected to the main body region 3.
  • the heat sink region 4 is preferably formed from the same material as the base body region 3.
  • This heat sink region 4 is formed by means of a plurality of tubes 5, which have a rectangular cross-section, of which only one is provided with a reference numeral for reasons of clarity.
  • the tubes 5 are uniformly shaped and connected to each other.
  • the heat sink region 4 is formed by means of three layers of tubes 5. A layer is in each case arranged parallel to a cover surface 9.
  • Each tube 5 has a longitudinal axis 12, wherein for reasons of clarity, only a longitudinal axis 12 of a single tube 5 is located.
  • Each longitudinal axis 12 is arranged parallel to the top surface 9 of the base body region 3.
  • the tubes 5 of the heat sink region 4 form a hollow structure.
  • the additive manufacturing process enables the production of this hollow structure. Since the tubes 5 are open, air can flow through them for cooling. The surface available for cooling is thereby increased.
  • the heat by the Operation of the controller 2 is generated, is first discharged through the main body portion 3 and then on the heat sink region 4. In this case, the heat sink region 4 is more involved in heat dissipation than the main body region 3.
  • the passive cooling performance is greatly increased by the heat sink region 4 in comparison to a conventional housing.
  • tubes can be connected to the cooling fin approaches.
  • the tubes may be connected only in one layer with the body region.
  • tubes can be connected to the side surfaces of the body region.
  • tubes may be connected to the body portion such that their longitudinal axes are perpendicular or oblique to the top surface or side surfaces of the body portion.

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Abstract

Ein Gehäuse (1) für ein Steuergerät (2) weist einen Grundkörperbereich (3) und einen Kühlkörperbereich (4) auf. Der Grundkörperbereich (3) ist mit dem Kühlkörperbereich (4) stoffschlüssig verbunden. Der Grundkörperbereich (3) ist mittels eines Gussverfahrens hergestellt. Der Kühlkörperbereich (4) ist mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt.

Description

Gehäuse für ein Steuergerät und Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein
Steuergerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Steuergerät mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein Steuergerät mit den Merkmalen nach Anspruch 7.
Übliche Gehäuse für Steuergeräte werden mittels eines Gussverfahrens aus Aluminium hergestellt. Dadurch können umschließende Gehäuse mit Kühlrippen bereitgestellt werden. Jedoch steigt mit steigender Rechenleistung auch die Wärmeleistung und somit der Bedarf an Kühlleistung. Wenn die passive Kühlung nicht mehr ausreicht muss eine aktive Kühlung vorgesehen werden. Diese ist aufwändig und kostenintensiv.
Aus DE10045728A1 ist ein Gehäuse für ein elektronisches Steuergerät bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Gehäuse für ein Steuergerät vorzuschlagen, bei welchem die passive Kühlleistung verbessert ist.
Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe ein Gehäuse für ein Steuergerät nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein Steuergerät nach Anspruch 7 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Ein Gehäuse für ein Steuergerät weist einen Grundkörperbereich und einen Kühlkörperbereich auf. Der Grundkörperbereich ist mit dem Kühlkörperbereich stoffschlüssig verbunden. Der Grundkörperbereich ist mittels eines Gussverfahrens hergestellt. Der Kühlkörperbereich ist mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt.
Das Steuergerät wird auch als ECU bezeichnet. Das Steuergerät kann beispielsweise in einem Fahrzeug eingesetzt werden, aber auch in einer Werkzeugmaschine, in einem Reaktor, in einer Produktionsanlage oder in anderen Systemen, in welchen eine Steuerung nötig ist.
Das Gehäuse weist den Grundkörperbereich und den Kühlkörperbereich auf. Der Grundkörperbereich ist derjenige Bereich, der dazu ausgebildet ist, das Steuergerät zu umschließen. Dieser Grundkörperbereich kann beispielsweise ein Aufnahmeelement und ein Deckelelement aufweisen. Das Aufnahmeelement dient dazu, das Steuergerät aufzunehmen. Das Deckelelement dient dazu, mit dem Aufnahmeelement verbunden zu werden und eine Abdeckung zu schaffen. Der Grundkörperbereich kann also das Steuergerät in sich aufnehmen. Selbstverständlich ist der Grundkörperbereich derart gestaltet, dass die Kontaktierung des Steuergeräts von oder nach außen ermöglicht ist.
Der Kühlkörperbereich des Gehäuses ist außen am Grundkörperbereich angeordnet. Das heißt, dass der Kühlkörperbereich derart angeordnet ist, dass dieser i. d. R. weiter von dem umschlossenen Steuergerät entfernt ist als der Grundkörperbereich. Der Kühlkörperbereich dient dazu, eine passive Kühlung durchzuführen. Das heißt, die Kühlung erfolgt allein durch freie Konvektion. Der Kühlkörperbereich ist dabei um ein vielfaches stärker an der passiven Kühlung beteiligt als der Grundkörperbereich. Jedoch ist der Grundkörperbereich ebenfalls an der Kühlung beteiligt, wenn auch in geringerem Maße.
Der Grundkörperbereich ist mit dem Kühlkörperbereich stoffschlüssig verbunden.
Das heißt, dass der Grundkörperbereich und der Kühlkörperbereich derart verbunden sind, dass diese nicht zerstörungsfrei voneinander getrennt werden können. Beispielsweise können Grundkörperbereich und Kühlkörperbereich zusammen einstückig ausgeformt sein.
Der Grundkörperbereich ist mittels eines Gussverfahrens hergestellt. Der Grundkörperbereich wird beispielsweise mittels eines herkömmlichen Gussverfahrens aus einem metallischen Material, z. B. aus Aluminium, Kupfer, oder aus einem anderen geeigneten metallischen Material hergestellt. Der Kühlkörperbereich hingegen ist mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt. Beispielsweise kann der Kühl- körperbereich mittels eines Pulverbettverfahrens, mittels eines Freiraumverfahrens, oder mittels eines anderen Schichtbauverfahrens hergestellt werden. Derartige Verfahren können beispielsweise selektives Laserschmelzen (SLM), selektives Lasersintern (SLS), 3D-Siebdruck, oder ein andere geeignete Schichtbauverfahren sein. Additive Fertigungsverfahren werden auch als 3D-Druckverfahren bezeichnet. Der Kühlkörperbereich kann vorzugsweise aus demselben Material ausgeformt sein wie der Grundkörperbereich. Alternativ dazu kann der Kühlkörperbereich aus einem anderen Material ausgeformt sein als der Grundkörperbereich.
Im Vergleich können durch das additive Fertigungsverfahren geringere Wandstärken und komplexere Formgebungen realisiert werden als durch das Gussverfahren, da das Bauelement im Schichtbauverfahren aufgebaut wird. Auch ist es möglich Hohlstrukturen zu realisieren, die aus mehreren Rohren zusammengesetzt sind. Zudem ist es möglich die Ausformung des Kühlkörperbereichs an einer Luftströmung zu orientieren und somit den Luftstrom, der an dem Gehäuse entlang fließt, auf verbesserte Art und Weise zu führen.
Nach einer Ausführungsform ist der Kühlkörperbereich als eine aus einer Mehrzahl von Rohren zusammengesetzte Struktur ausgeformt. Diese Rohre sind dabei vorzugsweise derart orientiert, dass deren Längsachse parallel ist zu einer Deckfläche des Grundkörperbereichs. Alternativ dazu können die Rohre derart orientiert sein, dass deren Längsachse senkrecht oder schräg ist zu einer Deckfläche des Grundkörperbereichs. Die Längsachse eines Rohrs ist bei einem Rohr mit einem kreisförmigen Querschnitt diejenige Achse, zu der das Rohr rotationssymmetrisch ist. Die Rohre können beispielsweise einen kreisförmigen, einen rechteckigen, einen quadratischen, einen elliptischen, einen dreieckigen, einen hexagonalen oder einen anderen geeigneten Querschnitt aufweisen. Beispielsweise können die Rohre gleichförmig zueinander ausgeformt sein. Alternativ dazu können die Rohre voneinander verschiedene Durchmesser und/oder Querschnitte aufweisen. Die Rohre sind derart ausgeformt, dass Luft durch diese hindurch strömen kann. Die Wandstärke jedes einzelnen Rohrs kann dabei aufgrund des additiven Fertigungsverfahrens geringer gewählt werden als bei einem regulären Herstellungsverfahren wie Extrudieren, Gießen o.ä. Beispielsweise sind die Rohre in einer Lage auf dem Grundkörperbereich angeordnet. Das heißt, dass die Rohre nur nebeneinander entlang einer Oberfläche des Grundkörperbereichs angeordnet sind. Alternativ dazu können die Rohre mehrlagig auf dem Grundkörperbereich angeordnet sein. Diese Rohre formen somit eine Hohlstruktur aus, mittels welcher eine Oberfläche des Kühlkörperbereichs stark vergrößert ist. Dadurch ist die passive Kühlleistung vergrößert und die Wärmeabfuhr verbessert.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Kühlkörperbereich als eine Mehrzahl von Kühlrippen ausgebildet. Diese Kühlrippen können aufgrund des additiven Fertigungsverfahrens eine geringere Wandstärke aufweisen als Kühlrippen, die mittels eines Gussverfahrens o. ä. hergestellt werden. Zudem können die Kühlrippen auch eine größere Höhe aufweisen als gegossene Kühlrippen. Weiterhin können die Kühlrippen einen geringeren Abstand zueinander aufweisen als gegossene Kühlrippen.
Beispielsweise können die Kühlrippen gleichförmig zueinander ausgebildet sein. Alternativ dazu können die Kühlrippen voneinander verschieden ausgeformt sein. Einzelne oder alle Kühlrippen können beispielsweise senkrecht zu dem Grundkörperbereich angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich dazu können einzelne oder alle Kühlrippen schräg zu dem Grundkörperbereich angeordnet sein. Zudem können alle Kühlrippen die gleiche Orientierung aufweisen. Alternativ dazu können nur einige der Kühlrippen die gleiche Orientierung aufweisen. Durch diese Kühlrippen ist die Oberfläche des Kühlkörperbereichs stark vergrößert ist. Dadurch ist die passive Kühlleistung vergrößert und die Wärmeabfuhr verbessert.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Kühlrippen an den Seitenflächen des Grundkörperbereichs schräg zu diesen Seitenflächen ausgebildet. Die Seitenflächen des Grundkörperbereichs sind dabei diejenigen Flächen, die zu einem Deckelelement möglichst senkrecht ausgebildet sind. Die Kühlrippen sind derart mit den Seitenflächen des Grundkörperbereichs verbunden, dass diese nicht senkrecht zu den Seitenflächen sind. Jede Kühlrippe weist also einen Winkel zu der Seitenfläche auf, mit der sie verbunden ist. Das Verbinden der Kühlrippen mit den Seitenflächen in einem Winkel ist durch das additive Fertigungsverfahren verbessert.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Grundkörperbereich Kühlrippen- Ansätze auf, wobei der Kühlkörperbereich auf diesen Kühlrippen-Ansätzen aufgebracht ist. Ein Kühlrippen-Ansatz ist dabei ein Stumpf, auf welchen eine Kühlrippe oder ein Rohr aufgesetzt werden kann. Dieser Kühlrippenansatz kann dabei eine größere Wandstärke aufweisen als die mit ihm verbundene Kühlrippe oder als das mit ihm verbundene Rohr. Das heißt, die Kühlrippen-Ansätze weisen eine größere Breite auf als die Kühlrippen und/oder als die Wände der Rohre. Zudem kann der Kühlrippen-Ansatz eine geringere Höhe aufweisen als die mit ihm verbundene Kühlrippe.
Die Kühlrippen-Ansätze werden vorzugsweise mittels eines Gussverfahrens gemeinsam mit dem Grundkörperbereich gefertigt. Beispielsweise ist jede Kühlrippe mit je einem Kühlrippen-Ansatz stoffschlüssig verbunden. Alternativ dazu können zwei oder mehr Kühlrippen mit je einem Kühlrippen-Ansatz stoffschlüssig verbunden sein. Wiederum alternativ dazu ist je ein Rohr mit einem Kühlrippen-Ansatz stoffschlüssig verbunden, wobei die Wand des Rohres diese stoffschlüssige Verbindung eingeht.
Nochmals alternativ dazu können zwei oder mehr Rohre mit je einem Kühlrippen- Ansatz stoffschlüssig verbunden sein.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein Steuergerät, wobei das Gehäuse bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben wurde, wird zuerst der Grundkörperbereich mittels eines Gussverfahrens hergestellt. Das Gehäuse dient dazu ein Steuergerät in sich aufzunehmen und zu umschließen. Der Grundkörperbereich weist beispielsweise Kühlrippen-Ansätze auf. Danach wird der Kühlkörperbereich mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt und gleichzeitig mit dem Grundkörperbereich verbunden. Dabei wird ein Material, aus dem der Kühlkörperbereich ausgebildet wird, mittels des additiven Fertigungsverfahrens direkt auf dem Grundkörperbereich aufgebracht. Dadurch sind der Kühlkörperbereich und der Grundkörperbereich des Gehäuses stoffschlüssig miteinander verbunden. Anhand der im Folgenden erläuterten Figuren werden verschiedene Ausführungsbeispiele und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gehäuses nach einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Gehäuses nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Gehäuses nach einem Ausführungsbeispiel. Das Gehäuse 1 ist in einer stark vereinfachten Schnittdarstellung dargestellt. In dieser Schnittdarstellung ist deutlich zu erkennen, dass das Gehäuse 1 ein Steuergerät 2 umschließt.
Das Gehäuse 1 weist einen Grundkörperbereich 3 und einen Kühlkörperbereich 4 auf. Der Grundkörperbereich 3 weist wiederum ein Deckelelement 10 und ein Aufnahmeelement 1 1 auf. Der Grundkörperbereich 3 des Gehäuses 1 umschließt das Steuergerät 2. In anderen Worten hat der Grundkörperbereich 3 das Steuergerät 2 in seinem Aufnahmeelement 1 1 aufgenommen. Das Aufnahmeelement 1 1 ist mit dem Deckelelement 10 verbunden. Somit ist das Steuergerät 2 von Außeneinflüssen geschützt. Nicht dargestellt ist die Kontaktierung des Steuergeräts 2 nach außen.
Der Grundkörperbereich 3 weist Kühlrippen-Ansätze 8 auf, von welchen aus Übersichtlichkeitsgründen nur einer mit einem Bezugszeichen versehen ist. Diese Kühlrippen-Ansätze 8 sind an einer Deckfläche 9 des Grundkörperbereichs 3 angeordnet. Jeder Kühlrippen-Ansatz 8 ist senkrecht zu der Deckfläche 9 des Grundkörperbereichs. Der Grundkörperbereich 3 mit seinen Kühlrippen-Ansätzen 8 ist mittels eines Gussverfahrens hergestellt. Beispielsweise ist das Aufnahmeelement 1 1 des Grundkörperbereichs 3 mittels eines Gussverfahrens hergestellt. Beispielsweise kann der Grundkörperbereich aus Aluminium ausgeformt sein.
Das Gehäuse 1 weist den Kühlkörperbereich 4 auf, der zur passiven Kühlung dient. Dieser Kühlkörperbereich 4 ist mittels mehrerer Kühlrippen 6 ausgeformt, von wel- chen aus Übersichtlichkeitsgründen nur drei mit einem Bezugszeichen versehen sind. Der Kühlkörperbereich 4 ist mit dem Grundkörperbereich 3 stoffschlüssig verbunden. Der Kühlkörperbereich 4 ist mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt und so mit dem Grundkörperbereich 3 verbunden. Der Kühlkörperbereich 4 ist vorzugsweise aus demselben Material ausgeformt wie der Grundkörperbereich 3.
Der Kühlkörperbereich 4 weist sowohl Kühlrippen 6 auf, die mit den Kühlrippen- Ansätzen 8 verbunden sind, als auch Kühlrippen 6, die mit den Seitenflächen 7 des Grundkörperbereichs 3 verbunden sind. Die Kühlrippen 6 an den Seitenflächen 7 sind derart mit dem Grundkörperbereich 3 verbunden, dass diese je einen Winkel zu der jeweiligen Seitenfläche 7 aufweisen. Die Kühlrippen 6 sind also schräg zu den Seitenflächen 7 angeordnet. Diese Schrägstellung ist durch das additive Fertigungsverfahren ermöglicht.
Die Kühlrippen 6, die mit den Kühlrippen-Ansätzen 8 verbunden sind, weisen eine geringere Breite, d. h. eine geringere Wandstärke auf, als die Kühlrippen-Ansätzen 8. Die Kühlrippen 6, die mit den Seitenflächen 7 verbunden sind, können z. B. dieselbe Wandstärke aufweisen, wie die Kühlrippen 6, die mit den Kühlrippen-Ansätzen 8 verbunden sind. Diese geringere Breite ist durch das additive Fertigungsverfahren ermöglicht. Die Oberfläche, die zum Kühlen zur Verfügung steht, ist durch die Kühlrippen 6 vergrößert.
Die Wärme, die durch den Betrieb des Steuergeräts 2 erzeugt wird, wird zuerst über den Grundkörperbereich 3 und dann über den Kühlkörperbereich 4 abgegeben. Dabei ist der Kühlkörperbereich 4 stärker an der Wärmeabgabe beteiligt als der Grundkörperbereich 3. Die passive Kühlleistung ist durch den Kühlkörperbereich 4 stark erhöht im Vergleich zu einem herkömmlichen Gehäuse.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Gehäuses nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das Gehäuse 1 ist in einer stark vereinfachten Schnittdarstellung dargestellt. In dieser Schnittdarstellung ist deutlich zu erkennen, dass das Gehäuse 1 ein Steuergerät 2 umschließt. Wie bereits unter Fig. 1 dargestellt, weist das Gehäuse 1 einen Grundkörperbereich 3 und einen Kühlkörperbereich 4 auf. Der Grundkörperbereich 3 weist wiederum ein Deckelelement 10 und ein Aufnahmeelement 1 1 auf. Der Grundkörperbereich 3 des Gehäuses 1 umschließt das Steuergerät 2. Das Aufnahmeelement 1 1 ist mit dem Deckelelement 10 verbunden. Somit ist das Steuergerät 2 von Außeneinflüssen geschützt. Nicht dargestellt ist die Kontaktierung des Steuergeräts 2 nach außen.
Der Grundkörperbereich 3 ist mittels eines Gussverfahrens hergestellt. Beispielsweise ist das Aufnahmeelement 1 1 des Grundkörperbereichs 3 mittels eines Gussverfahrens hergestellt. Beispielsweise kann der Grundkörperbereich aus Aluminium ausgeformt sein.
Das Gehäuse 1 weist den Kühlkörperbereich 4 auf, der zur passiven Kühlung dient. Der Kühlkörperbereich 4 ist mit dem Grundkörperbereich 3 stoffschlüssig verbunden. Der Kühlkörperbereich 4 ist mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt und so mit dem Grundkörperbereich 3 verbunden. Der Kühlkörperbereich 4 ist vorzugsweise aus demselben Material ausgeformt wie der Grundkörperbereich 3.
Dieser Kühlkörperbereich 4 ist mittels mehrerer Rohre 5, die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, ausgeformt, von welchen aus Übersichtlichkeitsgründen nur eines mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Rohre 5 sind gleichförmig zueinander ausgeformt und miteinander verbunden. Der Kühlkörperbereich 4 ist mittels dreier Lagen Rohre 5 ausgeformt. Eine Lage ist jeweils parallel zu einer Deckfläche 9 angeordnet. Jedes Rohr 5 weist eine Längsachse 12 auf, wobei aus Übersichtlichkeitsgründen nur eine Längsachse 12 eines einzelnen Rohrs 5 eingezeichnet ist. Jede Längsachse 12 ist parallel zu der Deckfläche 9 des Grundkörperbereichs 3 angeordnet.
Die Rohre 5 des Kühlkörperbereichs 4 formen eine Hohlstruktur aus. Das additive Fertigungsverfahren ermöglicht die Herstellung dieser Hohlstruktur. Da die Rohre 5 offen sind, kann Luft zum Kühlen durch diese hindurch strömen. Die Oberfläche, die zum Kühlen zur Verfügung steht, ist dadurch vergrößert. Die Wärme, die durch den Betrieb des Steuergeräts 2 erzeugt wird, wird zuerst über den Grundkörperbereich 3 und dann über den Kühlkörperbereich 4 abgegeben. Dabei ist der Kühlkörperbereich 4 stärker an der Wärmeabgabe beteiligt als der Grundkörperbereich 3. Die passive Kühlleistung ist durch den Kühlkörperbereich 4 stark erhöht im Vergleich zu einem herkömmlichen Gehäuse.
Die hier dargestellten Beispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise können mehrere Rohre mit den Kühlrippenansätzen verbunden werden. Wiederum beispielsweise können die Rohre nur in einer Lage mit dem Grundkörperbereich verbunden sein. Zudem können Rohre mit den Seitenflächen des Grundkörperbereichs verbunden sein. Wiederum beispielsweise können Rohre derart mit dem Grundkörperbereich verbunden sein, dass ihre Längsachsen senkrecht oder schräg zu der Deckfläche oder den Seitenflächen des Grundkörperbereichs angeordnet sind.
Bezugszeichen Gehäuse
Steuergerät
Grundkörperbereich
Kühlkörperbereich
Rohr
Kühlrippe
Seitenfläche
Kühlrippen-Ansätze
Deckfläche
Deckelelement
Aufnahmeelement
Längsachse

Claims

Patentansprüche
1. Gehäuse (1 ) für ein Steuergerät (2), wobei das Gehäuse (1 ) einen Grundkörperbereich (3) und einen Kühlkörperbereich (4) aufweist, wobei der Grundkörperbereich (3) mit dem Kühlkörperbereich (4) stoffschlüssig verbunden ist, wobei der Grundkörperbereich (3) mittels eines Gussverfahrens hergestellt ist, wobei der Kühlkörperbereich (4) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt ist.
2. Gehäuse (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörperbereich (4) als eine aus einer Mehrzahl von Rohren (5) zusammengesetzte Struktur ausgeformt ist.
3. Gehäuse (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörperbereich (4) als eine Mehrzahl von Kühlrippen (6) ausgebildet ist.
4. Gehäuse (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (6) an den Seitenflächen (7) des Grundkörperbereichs (3) schräg zu diesen Seitenflächen (7) ausgebildet sind.
5. Gehäuse (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörperbereich (3) Kühlrippen-Ansätze (8) aufweist, wobei der Kühlkörperbereich (4) auf diesen Kühlrippen-Ansätzen (8) aufgebracht ist.
6. Gehäuse (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen-Ansätze (8) eine größere Breite aufweisen als die Kühlrippen (6) und/oder als die Wände der Rohre (5).
7. Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses (1 ) für ein Steuergerät (2), wobei das Gehäuse (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche ausgeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst der Grundkörperbereich (3) mittels eines Gussverfahrens hergestellt wird, wobei danach der Kühlkörperbereich (4) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt und mit dem Grundkörperbereich (3) verbunden wird, wobei ein Material, aus dem der Kühlkörperbereich (4) ausgebildet wird, mittels des additiven Fertigungsverfahrens direkt auf dem Grundkörperbereich (3) aufgebracht wird.
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