DE102022005120A1

DE102022005120A1 - Control device

Info

Publication number: DE102022005120A1
Application number: DE102022005120.6A
Authority: DE
Inventors: Simon Georg Kräck; Timo Kröner
Original assignee: Eberspaecher Catem GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Catem GmbH and Co KG
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2024-03-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung will eine Steuervorrichtung (44), insbesondere einer elektrischen Heizvorrichtung (2) mit einem eine Leiterplatte (40) umgebenden Steuergehäuse (32), das einen über einen Kontaktstift (62) mit der Leiterplatte (40) kontaktierten Leistungsschalter (60) aufnimmt, und die ein Ausrichtelement (90) aufweist, das von dem Kontaktstift (62) durchragt ist, das an der Leiterplatte (40) befestigt ist und das zumindest einen mit einem Steckplatz (94) des Kontaktstifts (62) fluchtenden Durchlass (92) für den Kontaktstift (62) ausgebildet ist, der an seinem der Leiterplatte (40) gegenüberliegenden Seite eine verbreiterte Öffnung (70) aufweist, die sich über eine Rampenfläche (68) in Richtung auf den Durchlass (92) verjüngt, angeben, die sich leicht und kostengünstig herstellen lässt. Dazu wird mit der Erfindung ein Ausrichtelement (90) vorgeschlagen, dass das Ausrichtelement (90) die Leiterplatte (40) randseitig umgreift und gegenüber der Leiterplatte (40) verklipst ist.

The present invention relates to a control device (44), in particular an electric heating device (2), with a control housing (32) surrounding a circuit board (40) and which accommodates a circuit breaker (60) which is contacted with the circuit board (40) via a contact pin (62). , and which has an alignment element (90), which is penetrated by the contact pin (62), which is attached to the circuit board (40) and which has at least one passage (92) aligned with a slot (94) of the contact pin (62). the contact pin (62) is formed, which has a widened opening (70) on its side opposite the circuit board (40), which tapers over a ramp surface (68) towards the passage (92), which is slightly and can be produced inexpensively. For this purpose, the invention proposes an alignment element (90), such that the alignment element (90) surrounds the edge of the circuit board (40) and is clipped relative to the circuit board (40).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, insbesondere für eine elektrische Heizvorrichtung mit einem PTC-Element als Zusatzheizer in einem Kraftfahrzeug.The present invention relates to a control device, in particular for an electric heating device with a PTC element as an additional heater in a motor vehicle.

Steuervorrichtungen insbesondere für elektrische Heizvorrichtungen mit einem keramischen PTC-Element zur Beheizung von Kraftfahrzeugen sind im Stand der Technik hinreichend beschrieben, so beispielsweise in EP 1 872 986 A1 oder EP 2 337 425 A1 . Eine Steuervorrichtung in einer solchen elektrischen Heizvorrichtung hat üblicherweise ein Steuergehäuse, welches die Steuerkomponenten umgibt und mit Steckanschlüssen zur Verbindung von Steuersignalen und/ oder den zu steuernden Leistungsstrom versehen ist. Die zuvor beschriebenen Beispiele wie auch die elektrische Heizvorrichtung aus EP 3 334 242 A1 verwirklichen ein Konzept, bei dem die Steuervorrichtung integral mit dem Leistungsteil vorgesehen ist. Die Steuervorrichtung hat zumindest einen Leistungsschalter, der beim Betrieb Verlustleistung abgibt. Diese wird üblicherweise dem zu erwärmenden Medium zugeführt. Dementsprechend ist der Leistungsschalter nicht nur mit einem Kühlkörper versehen, der die Verlustleistung abführt und dementsprechend einer Überhitzung des Leistungsschalters entgegenwirkt. Der Kühlkörper ist vielmehr thermisch mit dem zu erwärmenden Fluid gekoppelt. Der Kühlkörper kann dazu in einer Heizkammer vorgesehen sein, die von dem Aufnahmeraum des Steuergehäuses durch eine Trennwand getrennt ist, in welcher der an dem Leistungsschalter anliegende Teil des Kühlkörpers aufgenommen ist. Üblicherweise wird dabei zwischen der Aufnahmekammer des Steuergehäuses und der Heizkammer eine Trennwand vorgesehen, die sowohl die Heizkammer wie auch die Aufnahmekammer des Steuergehäuses begrenzt. Dieses Steuergehäuse kann dabei auch Kontaktzonen von PTC-Heizeinrichtungen in sich aufnehmen, die üblicherweise in die Heizkammer hineinragen und zumindest ein PTC-Element umfassen. So wird das Innere des Steuergehäuses im Stand der Technik auch als Anschlusskammer bezeichnet, da die Kontaktzonen in dieser Kammer elektrisch angeschlossen sind.Control devices, in particular for electric heating devices with a ceramic PTC element for heating motor vehicles, are sufficiently described in the prior art, for example in EP 1 872 986 A1 or EP 2 337 425 A1 . A control device in such an electric heating device usually has a control housing which surrounds the control components and is provided with plug-in connections for connecting control signals and/or the power current to be controlled. The examples described above as well as the electric heating device EP 3 334 242 A1 implement a concept in which the control device is provided integrally with the power section. The control device has at least one circuit breaker that emits power loss during operation. This is usually fed to the medium to be heated. Accordingly, the circuit breaker is not only provided with a heat sink that dissipates the power loss and accordingly counteracts overheating of the circuit breaker. Rather, the heat sink is thermally coupled to the fluid to be heated. For this purpose, the heat sink can be provided in a heating chamber which is separated from the receiving space of the control housing by a partition in which the part of the heat sink that rests on the circuit breaker is accommodated. Usually, a partition wall is provided between the receiving chamber of the control housing and the heating chamber, which delimits both the heating chamber and the receiving chamber of the control housing. This control housing can also accommodate contact zones of PTC heating devices, which usually protrude into the heating chamber and include at least one PTC element. The interior of the control housing is also referred to as a connection chamber in the prior art, since the contact zones in this chamber are electrically connected.

Die zuvor erwähnten Merkmale gelten auch für die Verwirklichung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung in einer elektrischen Heizvorrichtung mit einem keramischen PTC-Element als Zuheizer.The previously mentioned features also apply to the implementation of the control device according to the invention in an electric heating device with a ceramic PTC element as an additional heater.

EP 2 330 865 A1 bzw. EP 1 630 013 A1 offenbaren jeweils Beispiele für Steuervorrichtungen einer elektrischen Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Bei diesen vorbekannten Heizvorrichtungen sind Leistungsschalter elektrisch mit der Leiterplatte kontaktiert und auch wärmeleitend mit einem Kühlkörper verbunden. Die entsprechende Anordnung erfolgt im Rahmen der Montage der Leiterplatte, soweit diese bereits mit den Leistungsschaltern bestückt ist. Ungeachtet der tatsächlichen Verfahrensführung im Rahmen der Montage muss darauf geachtet werden, dass einerseits die Leistungsschalter mit ihren Kontaktstiften in den entsprechenden Steckplätzen der Leiterplatte aufgenommen sind, was eine exakte Positionierung des Leistungsschalters relativ zu der Leiterplatte erforderlich macht, und andererseits die Leistungsschalter relativ zu der Kühlfläche positioniert werden. Dabei erfolgt üblicherweise die Anlage der Leistungsschalter unter Vorspannung, sodass eine gute thermische Kopplung gegeben ist. Regelmäßig befindet sich zwischen der Kühlfläche und dem Leistungsschalter eine elektrische Isolierung, die verhindert, dass der Leistungsschalter unmittelbar elektrisch mit der Kühlfläche kontaktiert ist. Eine solche Gestaltung ist insbesondere bei elektrischen Einrichtungen wie beispielsweise Heizvorrichtungen in einem Kraftfahrzeug notwendig, wenn diese mit einem Hochvolt-Leistungsstrom betrieben werden. Dies ist insbesondere bei elektrischen Heizvorrichtungen für die Elektromobilität der Fall, die mit einer Spannung von 48 Volt oder mehr betrieben werden. Hier ist in besonderer Weise auf die elektrische Sicherheit zu achten. EP 2 330 865 A1 or. EP 1 630 013 A1 each disclose examples of control devices of an electric heater for a motor vehicle. In these previously known heating devices, power switches are electrically contacted with the circuit board and also connected in a heat-conducting manner to a heat sink. The corresponding arrangement is carried out as part of the assembly of the circuit board, as long as it is already equipped with the circuit breakers. Regardless of the actual procedure during assembly, care must be taken to ensure that, on the one hand, the circuit breakers with their contact pins are accommodated in the corresponding slots on the circuit board, which requires an exact positioning of the circuit breaker relative to the circuit board, and on the other hand, the circuit breakers are accommodated relative to the cooling surface be positioned. The circuit breakers are usually installed under bias voltage, so that good thermal coupling is achieved. There is usually electrical insulation between the cooling surface and the circuit breaker, which prevents the circuit breaker from being in direct electrical contact with the cooling surface. Such a design is particularly necessary for electrical devices such as heating devices in a motor vehicle if they are operated with a high-voltage power current. This is particularly the case with electric heaters for electromobility that operate at a voltage of 48 volts or more. Special attention must be paid to electrical safety here.

Die als gattungsgemäß angesehene DE 295 11 775 U1 offenbart ein aus Kunststoff spritzgegossenes Formstück, welches über Zapfen formschlüssig gegenüber einer Leiterplatte positioniert ist und einen Leistungsschalter trägt, dessen Kontaktstift in einer sich in Richtung auf die Leiterplatte verjüngenden Bohrung des Formstücks aufgenommen und damit relativ zu einem Steckplatz in der Leiterplatte ausgerichtet ist. Das Formstück hat eine Aufnahme für eine Feder zur vorgespannten Anlage des Leistungsschalters gegen einen über das von dem Formstück abgestützten Kühlkörper. Das Formstück ist zwischen dem Kühlkörper und der Leiterplatte eingespannt.The one considered to be generic DE 295 11 775 U1 discloses a molded piece injection-molded from plastic, which is positioned in a form-fitting manner relative to a circuit board via pins and carries a circuit breaker, the contact pin of which is received in a bore of the molded piece that tapers towards the circuit board and is thus aligned relative to a slot in the circuit board. The fitting has a receptacle for a spring for prestressing the circuit breaker against a heat sink supported by the fitting. The fitting is clamped between the heat sink and the circuit board.

Die vorliegende Erfindung will eine Steuervorrichtung angeben, die sich leicht und kostengünstig herstellen lässt.The present invention aims to provide a control device that can be manufactured easily and inexpensively.

Zur Lösung des obigen Problems wird mit der vorliegenden Erfindung eine Steuervorrichtung mit dem Merkmal von Anspruch 1 vorgeschlagen.To solve the above problem, the present invention proposes a control device having the feature of claim 1.

Die Steuervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung hat ein Steuergehäuse. Dieses Steuergehäuse kann in baulicher Einheit mit dem Gehäuse eines Leistungsteils vorgesehen sein, in dem der durch die Steuervorrichtung gesteuerte Leistungsstrom zum Betrieb elektrischer Komponenten benutzt wird. Das Steuergehäuse kann auch gesondert verwirklicht sein. Das Steuergehäuse hat üblicherweise einen Kühlkörper zur wärmeleitenden Anlage des Leistungstransistors. Dieser Kühlkörper kann durch oder in einer Trennwand gebildet sein, die üblicherweise eine in dem Steuergehäuse ausgebildete Anschlusskammer umgibt. Als Anschlusskammer wird bevorzugt eine Kammer innerhalb des Steuergehäuses angesehen, in welcher auch die PTC-Heizeinrichtungen der elektrischen Heizvorrichtung angeschlossen sind. Das Verständnis des Merkmals Anschlusskammer ist hierauf allerdings nicht beschränkt. Denn ein elektrischer Anschluss erfolgt beispielsweise auch für die elektrischen bzw. elektronischen Komponenten, insbesondere den Leistungsschalter, der an die Leiterplatte angeschlossen ist.The control device according to the present invention has a control case. This control housing can be provided in a structural unit with the housing of a power section in which the power current controlled by the control device is used to operate electrical components. The control housing can also be implemented separately. The control housing usually has a heat sink for heat conduction Installation of the power transistor. This heat sink can be formed by or in a partition wall, which usually surrounds a connection chamber formed in the control housing. The connection chamber is preferably considered to be a chamber within the control housing, in which the PTC heating devices of the electric heating device are also connected. However, the understanding of the connection chamber feature is not limited to this. For example, an electrical connection is also made for the electrical or electronic components, in particular the circuit breaker, which is connected to the circuit board.

Zur wärmeleitenden Kontaktierung des Leistungsschalters kann die Leiterplatte eine Ausnehmung aufweisen, durch die der Leistungsschalter die Kühlfläche kontaktiert. Der Leistungsschalter kann aber auch so mit der Leiterplatte kontaktiert sein, dass der Körper des Leistungsschalters neben der Leiterplatte vorgesehen ist und dort an einem Kühlkörper anliegt.For heat-conducting contacting of the circuit breaker, the circuit board can have a recess through which the circuit breaker contacts the cooling surface. However, the circuit breaker can also be contacted with the circuit board in such a way that the body of the circuit breaker is provided next to the circuit board and rests against a heat sink there.

Ein Leistungsschalter nach der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise durch einen MOSFET oder ein IGBT gebildet sein. Die Anlage gegen die Kühlfläche kann dabei unter Zwischenlage einer elektrisch isolierenden Folie, beispielsweise einer Polyimid-Folie erfolgen, um die Kühlfläche elektrisch von dem Leistungsschalter zu entkoppeln, gleichwohl aber eine gute Wärmeleitung von dem Leistungsschalter auf die Kühlfläche zu ermöglichen.A power switch according to the present invention can be formed, for example, by a MOSFET or an IGBT. The contact against the cooling surface can be done with the interposition of an electrically insulating film, for example a polyimide film, in order to electrically decouple the cooling surface from the circuit breaker, but at the same time enable good heat conduction from the circuit breaker to the cooling surface.

Die vorliegende Erfindung schlägt ein Ausrichtelement vor. Dieses Ausrichtelement ist an der Leiterplatte befestigt. Eine Befestigung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist durch ein Ausrichtelement geschaffen, das die Leiterplatte randseitig umgreift und gegenüber der Leiterplatte (40) verklipst ist.The present invention proposes an alignment element. This alignment element is attached to the circuit board. A fastening in the sense of the present invention is created by an alignment element which surrounds the edge of the circuit board and is clipped in relation to the circuit board (40).

Durch eine derartige Befestigung des Ausrichtelementes relativ zu der Leiterplatte ermöglicht das Ausrichtelement eine präzise Einbringung des Kontaktstiftes im Rahmen der Montage. Das Ausrichtelement nach der vorliegenden Erfindung hat nämlich einen Durchlass für den Kontaktstift mit einer sich von der Einführseite, d. h. der der Leiterplatte gegenüberliegenden Seite des Ausrichtelementes trichterförmigen Ausgestaltung. Das Ausrichtelement hat dazu eine gegenüber dem Durchlass verbreiterte Öffnung. Diese Öffnung verjüngt sich in Richtung auf den Durchlass über eine Rampenfläche. Dabei sollte sich die Rampenfläche nach Art eines Trichters von allen Rändern der Öffnung hin zentrisch zu dem Durchlass verjüngen. Die Öffnung sollte so bemessen sein, dass bei den denkbaren Toleranzabweichungen zwischen dem Steckplatz und der Position des in die Leiterplatte einzuführenden kontaktseitigen Abschnitts des Kontaktstifts dieser immer zumindest in die Öffnung eingeführt wird. Bei fortschreitender Annäherung des Leistungstransistors an die Leiterplatte gleitet das freie Ende des Kontaktstifts an der Rampenfläche ab und wird dabei in Richtung auf den Durchlass und damit den Steckplatz gedrängt. Der Steckplatz und der Durchlass sind so aufeinander abgestimmt, dass der Kontaktstift mit seinem vorderen Ende exakt auf den Steckplatz ausgerichtet das Ausrichtelement durchsetzen muss. Mit anderen Worten bewirkt das erfindungsgemäße Ausrichtelement eine Ausrichtung des freien Endes des Kontaktstiftes rechtwinklig zu der Erstreckungsrichtung der Leiterplatte.By fastening the alignment element in this way relative to the circuit board, the alignment element enables precise insertion of the contact pin during assembly. The alignment element according to the present invention namely has a passage for the contact pin with a passage extending from the insertion side, i.e. H. the side of the alignment element opposite the circuit board is funnel-shaped. For this purpose, the alignment element has an opening that is wider than the passage. This opening tapers towards the passage via a ramp surface. The ramp surface should taper like a funnel from all edges of the opening towards the passage. The opening should be dimensioned such that, given the conceivable tolerance deviations between the slot and the position of the contact-side section of the contact pin to be inserted into the circuit board, it is always at least inserted into the opening. As the power transistor progressively approaches the circuit board, the free end of the contact pin slides off the ramp surface and is thereby pushed towards the passage and thus the slot. The slot and the passage are matched to one another in such a way that the contact pin must pass through the alignment element with its front end aligned exactly with the slot. In other words, the alignment element according to the invention causes the free end of the contact pin to be aligned at right angles to the direction of extension of the circuit board.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass bei der Herstellung der Steuervorrichtung im Rahmen des Kontaktierens des Leistungsschalters dessen Kontaktstift nur grob relativ zu dem Steckplatz ausgerichtet sein muss. Etwaige Lageabweichungen werden durch die Rampenfläche kompensiert. Aufgrund ihrer Biegbarkeit können die einzelnen Kontaktstifte dabei der geführten Ausrichtung durch das Ausrichtelement folgen, ohne dass eine Lageveränderung des Leistungstransistors notwendig ist. Am Ende der Einbringbewegung befindet sich der Kontaktstift jedenfalls mit seinem kontaktseitigen Abschnitt bzw. Ende innerhalb des Steckplatzes. Dort kann der Kontaktstift gebondet werden, beispielsweise durch Löten. Besonders bevorzugt wird der Kontaktstift allerdings über ein Anschlusselement mit zumindest einer Leiterbahn der Leiterplatte kontaktiert, welches federvorgespannte weibliche Kontaktsegmente umfasst, die beim Einführen des Kontaktstiftes in den Steckplatz nach Art eines weiblichen Steckkontaktes zwangsläufig mit dem Kontaktstift elektrisch kontaktieren. Ein solches elektrisches Anschlusselement ist beispielsweise in EP 2 236 330 A1 der vorliegenden Anmelderin beschrieben. So erfolgt bei der bevorzugten Verfahrensführung eine unmittelbare Steckkontaktierung beim Einbringen des Kontaktstiftes durch das Ausrichtelement in den Steckplatz. Das entsprechende Anschlussstück ist bevorzugt wie in dem zuvor erwähnten Stand der Technik beschrieben an der Leiterplatte befestigt und jedenfalls mit seinen elastischen Kontaktzungen innerhalb einer Bohrung der Leiterplatte aufgenommen. Ein zusätzlicher Schutz der Leiterplatte kann dadurch geschaffen werden, dass das Ausrichtelement gegenüber der Leiterplatte unter Zwischenlage dieses Anschlusselementes abgestützt ist. Das Anschlusselement liegt üblicherweise flächig auf Leiterplatte an. Auch das Ausrichtelement liegt bevorzugt mit ausgewählten eher geringflächigen Bereichen an der Leiterplatte an. So kann die lokale Abstützkraft des Ausrichtelementes, die insbesondere beim Einbringen des Kontaktstiftes zu einer erhöhten mechanischen Beanspruchung der Leiterplatte führen kann, über das Anschlussstück flächig auf die Leiterplatte verteilt werden.The solution according to the invention offers the advantage that when producing the control device in the context of contacting the circuit breaker, its contact pin only needs to be roughly aligned relative to the slot. Any positional deviations are compensated for by the ramp area. Due to their bendability, the individual contact pins can follow the alignment guided by the alignment element without a change in the position of the power transistor being necessary. At the end of the insertion movement, the contact pin is located with its contact-side section or end within the slot. The contact pin can be bonded there, for example by soldering. However, the contact pin is particularly preferably contacted via a connection element with at least one conductor track of the circuit board, which comprises spring-loaded female contact segments, which inevitably make electrical contact with the contact pin in the manner of a female plug contact when the contact pin is inserted into the slot. Such an electrical connection element is, for example, in EP 2 236 330 A1 described by the present applicant. In the preferred method, direct plug contact is made when the contact pin is inserted into the slot through the alignment element. The corresponding connecting piece is preferably attached to the circuit board as described in the previously mentioned prior art and is in any case received with its elastic contact tongues within a hole in the circuit board. Additional protection for the circuit board can be created by supporting the alignment element relative to the circuit board with this connection element in between. The connection element usually lies flat on the circuit board. The alignment element also preferably rests on the circuit board with selected, relatively small areas. The local supporting force of the alignment element, which can lead to increased mechanical stress on the circuit board, particularly when inserting the contact pin, can be distributed over the surface of the circuit board via the connecting piece.

Das Ausrichtelement hat bevorzugt mehrere Durchlässe, wobei die Anzahl der Durchlässe üblicherweise der Anzahl der Kontaktstifte eines einzigen Leistungsschalters entspricht. Denn die einzelnen Kontaktstifte eines Leistungsschalters sind durch die Gestaltung des Leistungsschalters relativ zueinander positioniert und beabstandet. Dieser vorbestimmten Zuordnung der Kontaktstifte entspricht die Anordnung der Durchlässe und der entsprechenden Rampenflächen zu diesen an dem Ausrichtelement.The alignment element preferably has several passages, the number of passages usually corresponding to the number of contact pins of a single circuit breaker. The individual contact pins of a circuit breaker are positioned and spaced relative to one another due to the design of the circuit breaker. This predetermined assignment of the contact pins corresponds to the arrangement of the passages and the corresponding ramp surfaces to them on the alignment element.

Üblicherweise ist eine Steuervorrichtung mit mehreren Leistungsschaltern versehen. Für diesen Fall wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass zu jedem der Leistungsschalter je ein Ausrichtelement der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.A control device is usually provided with several circuit breakers. In this case, according to a preferred development of the present invention, it is proposed that an alignment element of the present invention is provided for each of the circuit breakers.

Das Ausrichtelement ist üblicherweise ein mittels Spritzgießen aus Kunststoff hergestelltes Bauteil. Dieses kann eine Vielzahl von Anlageflächen ausbilden, die sich an dem zuvor erwähnten Anschlussstück und/oder an der Oberseite der Leiterplatte abstützen. Das Ausrichtelement kann sich auch allein über diese Anlageflächen an der Leiterplatte abstützen und das entsprechende Anschlussstück berührungsfrei überragen. Im Hinblick auf eine solide Abstützung etwaiger Reaktionskräfte beim Einbringen des Kontaktstiftes in das Ausrichtelement ist es zu bevorzugen, das Ausrichtelement auf der dem Leistungsschalter gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte gegenüber dem Anschlussgehäuse abzustützen. Dadurch wird die mechanische Beanspruchung der Leiterplatte beim Einbringen des Kontaktstiftes deutlich verringert. Das Ausrichtelement kann mehrere entsprechende Abstützungen gegenüber dem Steuergehäuse aufweisen. Diese Abstützungen können durch Stifte gebildet sein, die Bohrungen der Leiterplatte durchsetzen und/oder durch weitere Elemente, die die Leiterplatte randseitig hinter- bzw. übergreifen und sich gegenüber dem Steuergehäuse abstützen.The alignment element is usually a component made of plastic by injection molding. This can form a large number of contact surfaces that are supported on the previously mentioned connection piece and/or on the top of the circuit board. The alignment element can also be supported on the circuit board solely via these contact surfaces and can protrude beyond the corresponding connecting piece without contact. With a view to solidly supporting any reaction forces when introducing the contact pin into the alignment element, it is preferable to support the alignment element on the side of the circuit board opposite the circuit breaker in relation to the connection housing. This significantly reduces the mechanical stress on the circuit board when inserting the contact pin. The alignment element can have several corresponding supports relative to the control housing. These supports can be formed by pins that pass through holes in the circuit board and/or by further elements that reach behind or over the edge of the circuit board and are supported against the control housing.

In an sich bekannter Weise hat die Steuervorrichtung vorzugsweise eine mit einem Kühlkörper versehene Trennwand. Der Leistungsschalter liegt wärmeleitend gegen eine durch den Kühlkörper gebildete Kühlfläche an. In dem Steuergehäuse ist ein Niederhalter vorgesehen, der auf der der Kühlfläche gegenüberliegenden Seite des Leistungsschalters vorgesehen ist und von dort gegen den Leistungsschalter wirkt, üblicherweise unter Zwischenlage eines elastischen Elementes, wie beispielsweise einer Federeinrichtung. Durch den Niederhalter wird jedenfalls der Leistungsschalter zuverlässig gegen die Kühlfläche angelegt. Die Weiterbildung schlägt nun vor, den Leistungsschalter und den Niederhalter in einer vormontierten Baugruppe vorzusehen. Diese Baugruppe kann mehrere Leistungsschalter in sich aufnehmen. Die Baugruppe wird einheitlich im Rahmen der Montage gehandhabt. Insbesondere bei einer solchen Gestaltung kann es zu gewissen Fehlausrichtungen zumindest einzelner Kontaktstifte des oder der Leistungsschalter kommen, sodass diese Kontaktstifte nicht exakt mit dem entsprechenden Steckplatz innerhalb der Leiterplatte fluchten. So erweist sich die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft bei dem Einbringen der Leistungsschalter als Teil einer vormontierten Baugruppe.In a manner known per se, the control device preferably has a partition wall provided with a heat sink. The circuit breaker rests in a heat-conducting manner against a cooling surface formed by the heat sink. A hold-down device is provided in the control housing, which is provided on the side of the circuit breaker opposite the cooling surface and from there acts against the circuit breaker, usually with the interposition of an elastic element, such as a spring device. In any case, the hold-down device reliably places the circuit breaker against the cooling surface. The further training now suggests providing the circuit breaker and the hold-down device in a pre-assembled assembly. This assembly can accommodate several circuit breakers. The assembly is handled consistently during assembly. In particular, with such a design, certain misalignments of at least individual contact pins of the circuit breaker or circuit breakers can occur, so that these contact pins are not exactly aligned with the corresponding slot within the circuit board. The present invention proves to be particularly advantageous when introducing the circuit breakers as part of a pre-assembled assembly.

Gemäß deren nebengeordneten Aspekt schlägt die vorliegende Erfindung eine elektrische Heizvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 11 vor. Diese elektrische Heizvorrichtung hat in der bereits aus EP 2 466 989 A1 bekannten Weise eine Trennwand zwischen Steuergehäuse und einem Heizergehäuse. Diese Trennwand bildet üblicherweise sowohl einen Abschluss einer durch das Heizergehäuse gebildeten Heizkammer wie auch einen Abschluss des Steuergehäuses. Von der Trennwand ragt zumindest eine PTC-Heizeinrichtung als Heizrippe in das Heizergehäuse hinein. Die PTC-Heizeinrichtung kann steckkontaktiert in der Trennwand aufgenommen oder in anderer Weise relativ dazu positioniert abgedichtet und/oder festgelegt sein. Die PTC-Heizeinrichtung hat zumindest ein PTC-Element und zur Bestromung desselben mit unterschiedlicher Polarität mit diesem elektrisch leitend verbundene Leiterbahnen. Die Leiterbahnen sind in dem Steuergehäuse elektrisch angeschlossen. Sie ragen dazu in das Steuergehäuse hinein und können mit der Leiterplatte, die auch den Leistungsschalter trägt, oder einen anderen Leiterplatte, die zur Gruppierung von Heizkreisen umfassend mehrere PTC-Heizeinrichtungen vorgesehen ist, steckkontaktiert sein. In der Heizkammer liegt eine Wärmesenke frei, die wärmeleitend mit einer in der Anschlusskammer vorgesehenen Kühlfläche verbunden ist. Gegen diese Kühlfläche liegt der Leistungsschalter an, sodass die von dem Leistungsschalter abgegebene Verlustleistung auch zum Erwärmen des in der Heizvorrichtung zu erwärmenden Fluids genutzt werden kann. Dieses Fluid kann ein flüssiges Fluid oder ein gasförmiges Fluid insbesondere Luft sein. Die Steuervorrichtung hat zumindest ein Ausrichtelement der zuvor erwähnten Art. In dem Steuergehäuse ist bevorzugt der zuvor erwähnte Niederhalter vorgesehen, der den oder die mehreren Leistungsschalter zu einer Baugruppe fügt. Der Niederhalter kann mit einem Positionierrahmen verbunden, insbesondere verclipst sein, der zu jedem Leistungsschalter eine Aufnahme ausbildet.According to its secondary aspect, the present invention proposes an electric heating device with the features of claim 11. This electric heater is already out EP 2 466 989 A1 known way a partition between the control housing and a heater housing. This partition usually forms both a termination of a heating chamber formed by the heater housing and a termination of the control housing. At least one PTC heating device protrudes from the partition wall as a heating rib into the heater housing. The PTC heating device can be accommodated in the partition wall with plug contacts or sealed and/or secured in a position relative thereto in some other way. The PTC heating device has at least one PTC element and, to power it, conductor tracks that are electrically conductively connected to it with different polarities. The conductor tracks are electrically connected in the control housing. To do this, they protrude into the control housing and can have plug-in contact with the circuit board, which also carries the circuit breaker, or another circuit board that is intended for grouping heating circuits comprising several PTC heating devices. A heat sink is exposed in the heating chamber, which is connected in a heat-conducting manner to a cooling surface provided in the connection chamber. The circuit breaker rests against this cooling surface, so that the power loss emitted by the circuit breaker can also be used to heat the fluid to be heated in the heating device. This fluid can be a liquid fluid or a gaseous fluid, in particular air. The control device has at least one alignment element of the type mentioned above. The previously mentioned hold-down device is preferably provided in the control housing, which adds the one or more circuit breakers to an assembly. The hold-down device can be connected, in particular clipped, to a positioning frame which forms a receptacle for each circuit breaker.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigt:

1 eine perspektivische Explosionszeichnung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Heizvorrichtung;
2 eine Längsschnittansicht einer PTC-Heizeinrichtung der Heizvorrichtung nach 1;
3 eine perspektivische Seitenansicht einer Baugruppe über der Leiterplatte und dem Kühlkörper;
4 eine Längsschnittansicht einer Baugruppe nach der Montage;
5 eine Querschnittansicht der Baugruppe nach 3;
6 eine perspektivische Seitenansicht eines Ausrichtelements vor der Montage;
7 eine perspektivische Seitenansicht eines Ausrichtelements nach der Montage;
8 ein vergrößertes Detail von 5;
9 eine Draufsicht zu der Darstellung nach 8.

Further details and advantages of the present invention emerge from the following description in conjunction with the drawing. In this shows:

1 an exploded perspective drawing of an embodiment of an electric heater;
2 a longitudinal sectional view of a PTC heating device according to the heating device 1 ;
3 a perspective side view of an assembly above the circuit board and heat sink;
4 a longitudinal sectional view of an assembly after assembly;
5 a cross-sectional view of the assembly 3 ;
6 a perspective side view of an alignment element before assembly;
7 a perspective side view of an alignment element after assembly;
8th an enlarged detail of 5 ;
9 a top view of the representation 8th .

Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Heizvorrichtung 2 mit einem mehrteiligen Heizergehäuse 3, das ein aus Kunststoff gebildetes Gehäuseunterteil 4 und ein mittels Druckguss einteilig aus Metall ausgebildetes Gehäuseoberteil 6 umfasst.The 1 shows an exemplary embodiment of an electric heating device 2 with a multi-part heater housing 3, which includes a lower housing part 4 made of plastic and an upper housing part 6 made in one piece from metal by die-casting.

Das Gehäuseunterteil 4 ist wannenförmig ausgebildet, umschließt eine Heizkammer 8 und bildet Öffnungen zu Ein- und Auslassstutzen 10 aus, die mit der Heizkammer 8 kommunizieren. Diese Ein- und Auslassstutzen 10 sind einteilig mit dem Gehäuseunterteil 4 mittels Spritzgießen ausgeformt. Zwischen dem Gehäuseoberteil 6 und dem Gehäuseunterteil 4 sind mehrere PTC-Heizeinrichtungen 12 dargestellt.The lower housing part 4 is trough-shaped, encloses a heating chamber 8 and forms openings to inlet and outlet connections 10, which communicate with the heating chamber 8. These inlet and outlet ports 10 are formed in one piece with the lower housing part 4 by means of injection molding. Several PTC heating devices 12 are shown between the upper housing part 6 and the lower housing part 4.

Wie 2 verdeutlicht haben diese PTC-Heizeinrichtungen 12 jeweils zumindest ein PTC-Element 14, an dem Kontaktbleche 16 anliegen, die Kontaktzungen 18 ausbilden, welche ein metallisches Gehäuse 20 überragen. Das PTC-Element 14 ist in einem Rahmen 22 und zwischen den Kontaktblechen 16 aufgenommen. Zwischen dem metallischen Gehäuse 20 und den Kontaktblechen 16 ist jeweils eine Isolierlage 24 vorgesehen.How 2 These PTC heating devices 12 each have at least one PTC element 14, on which contact plates 16 rest, which form contact tongues 18, which protrude beyond a metallic housing 20. The PTC element 14 is accommodated in a frame 22 and between the contact plates 16. An insulating layer 24 is provided between the metallic housing 20 and the contact plates 16.

Die PTC-Heizeinrichtungen 12 sind steckkontaktiert in dazu vorgesehenen Aufnahmen 26 einer Trennwand 28 des Gehäuseoberteils 6 gehalten. Details dieser Ausgestaltung sind in der auf die Anmelderin zurückgehenden EP 3 334 242 A1 beschrieben.The PTC heating devices 12 are held with plug contacts in receptacles 26 provided for this purpose in a partition 28 of the upper housing part 6. Details of this design can be found in the document provided by the applicant EP 3 334 242 A1 described.

Auf der den PTC-Heizeinrichtungen 12 gegenüberliegenden Seite der Trennwand 28 ist eine Anschlusskammer 30 ausgebildet, die von einem Steuergehäuse 32 umgeben wird, dass einen Steuergehäusedeckel 34 aufweist, der abgedichtet über eine Dichtung 36 mit dem Gehäuseoberteil 6 verbunden ist. In der Anschlusskammer 30 befindet sich eine erste Leiterplatte 38, die die Kontaktzungen 18 in sich aufnimmt und die einzelnen PTC-Heizeinrichtungen 12 zu Heizkreisen gruppiert.On the side of the partition 28 opposite the PTC heating devices 12, a connection chamber 30 is formed, which is surrounded by a control housing 32 that has a control housing cover 34, which is connected to the upper housing part 6 in a sealed manner via a seal 36. In the connection chamber 30 there is a first circuit board 38, which accommodates the contact tongues 18 and groups the individual PTC heating devices 12 into heating circuits.

In dem Steuergehäuse 32 ist eine mit Bezugszeichen 40 gekennzeichnete zweite Leiterplatte vorgesehen, die mit im Detail nicht dargestellten elektronischen Bauteilen bestückt ist. Bezugszeichen 42 kennzeichnet eine in den weiteren 3 ff im Einzelnen näher dargestellte Baugruppe, die Teil der in 1 mit Bezugszeichen 44 gekennzeichneten Steuervorrichtung ist.A second circuit board, marked with reference numeral 40, is provided in the control housing 32 and is equipped with electronic components, not shown in detail. Reference numeral 42 denotes one in the following 3 ff assembly shown in more detail, which is part of the in 1 Control device marked with reference numeral 44.

Die 3 zeigt neben der Baugruppe 42 schematisch die Trennwand 28, von der ein Kühlkörper 46 in Richtung auf die Anschlusskammer 30 vorspringt. Dieser Kühlkörper 46 bildet eine ebene Kühlfläche 48 aus. Die Kühlkörper 46 sind in die Heizkammer 8 verlängert und bilden dort Wärmesenken 49 aus. In Verlängerung zu der Kühlfläche 48 und benachbart dazu werden ebenfalls durch das Gehäuseoberteil 6 kühlkörperseitige Formschlusssegmente 50 ausgebildet, die als leicht konische Vorsprünge ebenfalls von der vorliegend schematisch plan dargestellten Trennwand 28 abragen.The 3 shows, in addition to the assembly 42, schematically the partition 28, from which a heat sink 46 projects in the direction of the connection chamber 30. This heat sink 46 forms a flat cooling surface 48. The heat sinks 46 are extended into the heating chamber 8 and form heat sinks 49 there. In extension to the cooling surface 48 and adjacent to it, form-fitting segments 50 on the heat sink side are also formed by the upper housing part 6, which also protrude as slightly conical projections from the partition wall 28, shown schematically in plan in this case.

Die Baugruppe 42 umfasst einen Niederhalter 52, der als längliches Kunststoffbauteil ausgebildet ist und an seinen jeweiligen Enden Formschlussgegensegmente 54 ausbildet, die formschlüssig mit den Formschlusssegmenten 50 zusammenwirken können, um den Niederhalter 52 relativ zu dem Gehäuseoberteil 6 und damit dem Steuergehäuse 32 zu positionieren.The assembly 42 includes a hold-down device 52, which is designed as an elongated plastic component and forms form-fitting counter-segments 54 at its respective ends, which can interact in a form-fitting manner with the form-fitting segments 50 in order to position the hold-down device 52 relative to the upper housing part 6 and thus the control housing 32.

Mit Bezugszeichen 56 ist ein Positionierrahmen gekennzeichnet, der mehrere Aufnahmen 58 für Leistungsschalter 60 ausformt. Jeder Leistungsschalter 60 hat drei mit Bezugszeichen 62 gekennzeichnete Kontaktstifte, die in etwa mittig um 90 Grad umbogen sind und einen kontaktseitigen Abschnitt 64 aufweisen, der sich im Wesentlichen rechtwinklig zu der Haupterstreckung der Leiterplatte 40 erstreckt.Reference number 56 denotes a positioning frame which forms several receptacles 58 for circuit breakers 60. Each circuit breaker 60 has three contact pins marked with reference number 62, which are bent approximately in the middle by 90 degrees and have a contact-side section 64 which extends essentially at right angles to the main extent of the circuit board 40.

Wie 4 vermittelt, hat der Niederhalter 52 seitliche Rastklinken 66, die den Positionierrahmen 56 unterseitig umgreifen. Als unterseitig wird die der Leiterplatte 40 zugewandte Seite der Baugruppe 42 bezeichnet. Der Positionierrahmen 56 hat korrespondierend zu diesen Rastklinken 66 an seiner Oberseite Rampenflächen 68, an denen im Rahmen der Montage die Rastklinken 66 abgleiten, wenn der Niederhalter 52 mit dem Positionierrahmen 56 verclipst wird.How 4 conveyed, the hold-down device 52 has lateral locking pawls 66 which grip the underside of the positioning frame 56. The side of the assembly 42 facing the circuit board 40 is referred to as the underside. Corresponding to these locking pawls 66, the positioning frame 56 has ramp surfaces 68 on its upper side, on which the locking pawls 66 slide off during assembly when the hold-down device 52 is clipped to the positioning frame 56.

Wie die 4 und 5 erkennen lassen, sind die Aufnahmen 58 an die Abmessungen der Leistungsschalter 60 im Wesentlichen angepasst. Unterseitig bildet der Positionierrahmen 56 eine Öffnung 70 aus, in der die Leistungsschalter 60 jeweils freiliegen. Die Öffnung 70 wird begrenzt von einem in Richtung auf die Öffnung 70 vorspringenden Steg 72, der eine Auflage 74 für den Leistungsschalter 60 ausbildet. Die 4 und 5 lassen ferner eine Federeinrichtung in Form einer als Hohlkörper ausgebildeten Silikonfeder 76 erkennen. Die Silikonfeder 76 ist vorliegend als kurzes Schlauchstück ausgebildet und auf einen durch den Niederhalter 52 gebildeten Zapfen 78 aufgesteckt, wodurch sich zwischen der Silikonfeder 76 und dem Niederhalter 52 eine Formschlussverbindung ergibt, durch welche die Silikonfeder 76 rechtwinklig zu ihrer Federkraft relativ zu dem Niederhalter 52 fixiert ist.As the 4 and 5 can be seen, the recordings 58 are essentially adapted to the dimensions of the circuit breakers 60. On the underside, the positioning frame 56 forms an opening 70 in which the circuit breakers 60 are each exposed. The opening 70 is delimited by a web 72 which projects towards the opening 70 and forms a support 74 for the circuit breaker 60. The 4 and 5 also show a spring device in the form of a silicone spring 76 designed as a hollow body. In the present case, the silicone spring 76 is designed as a short piece of hose and is plugged onto a pin 78 formed by the hold-down device 52, which results in a positive connection between the silicone spring 76 and the hold-down device 52, through which the silicone spring 76 is fixed at right angles to its spring force relative to the hold-down device 52 is.

Im Rahmen der Montage werden zunächst die einzelnen Komponenten bereitgestellt. Sodann kann die Silikonfeder 76 auf die jeweiligen Zapfen 78 aufgesteckt werden, um den Niederhalter 52 mit den Federeinrichtungen zu versehen. Parallel werden die einzelnen Leistungsschalter 60 in die ihnen zugeordneten Aufnahmen 58 eingebracht. Dafür hat der Positionierrahmen 56 ein mit Bezugszeichen 80 in 5 gekennzeichnetes Fenster, welches das Absenken des Leistungsschalters 60 in die Aufnahme 58 ohne Beeinträchtigung der Ausrichtung der Kontaktstifte 62 erlaubt. Nach dem Montieren der jeweiligen Leistungsschalter 60 liegen diese auf der Auflage 74 auf. Sodann wird der Niederhalter 52 dem Positionierrahmen 56 angenähert. Dabei gleiten die Rastklinken 66 an den Rampenflächen 68 vorbei. Die Rastklinken 66 werden gespreizt und federn auf der Unterseite des Positionierrahmens 56 zurück, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Niederhalter 52 und dem Positionierrahmen 56 gebildet ist. Im Rahmen dieser Fügebewegung werden die Silikonfedern 76 zwischen dem Niederhalter 52 und den Leistungsschaltern 60 aufgenommen, gegebenenfalls geringfügig vorgespannt. Die so hergestellte Baugruppe 42 wird dann in dem Steuergehäuse 32 montiert. Dazu wird die Baugruppe 42 dem Gehäuseoberteil 6 angenähert. Der Kühlkörper 46 durchsetzt dabei die Öffnung 70 und legt sich gegen die Leistungsschalter 60 wärmeleitend an. Zwischen der Kühlfläche 48 und den Leistungsschaltern 60 ist üblicherweise zuvor eine isolierende Lage, beispielweise in Form einer Polyimid-Folie oder einer Keramiklage eingebracht worden, um einen unmittelbaren elektrischen Kontakt zwischen dem Leistungsschalter 60 und dem Kühlkörper 46 zu vermeiden. Die Fügebewegung mag durch das Zusammenwirken der Formschlusssegmente 50 mit den Formschlussgegensegmenten 54 geführt werden. Hierdurch kann sich eine Vorpositionierung der Baugruppe 42 relativ zu dem Kühlkörper 46 ergeben.As part of the assembly, the individual components are first provided. The silicone spring 76 can then be attached to the respective pins 78 in order to provide the hold-down device 52 with the spring devices. In parallel, the individual circuit breakers 60 are inserted into the receptacles 58 assigned to them. For this purpose, the positioning frame 56 has a reference number 80 in 5 marked window, which allows the circuit breaker 60 to be lowered into the receptacle 58 without affecting the alignment of the contact pins 62. After assembling the respective circuit breakers 60, they rest on the support 74. The hold-down device 52 is then brought closer to the positioning frame 56. The locking pawls 66 slide past the ramp surfaces 68. The locking pawls 66 are spread and spring back on the underside of the positioning frame 56, whereby a positive connection between the hold-down device 52 and the positioning frame 56 is formed. As part of this joining movement, the silicone springs 76 are received between the hold-down device 52 and the circuit breakers 60 and, if necessary, slightly prestressed. The assembly 42 produced in this way is then mounted in the control housing 32. For this purpose, the assembly 42 is brought closer to the upper housing part 6. The heat sink 46 passes through the opening 70 and rests against the circuit breaker 60 in a heat-conducting manner. An insulating layer, for example in the form of a polyimide film or a ceramic layer, has usually been previously introduced between the cooling surface 48 and the power switches 60 in order to avoid direct electrical contact between the power switch 60 and the heat sink 46. The joining movement may be guided by the interaction of the form-fitting segments 50 with the form-fitting counter-segments 54. This can result in a prepositioning of the assembly 42 relative to the heat sink 46.

Sodann werden mit Bezugszeichen 82 gekennzeichnete Schrauben in das Gehäuseoberteil 6 eingeschraubt. Diese bewirken eine Festlegung des Niederhalters 52 auf dem Gehäuseoberteil 6 und damit eine Kompression der Silikonfedern 76 und dementsprechend eine Anlage der Leistungsschalter 60 unter Vorspannung. Ersichtlich ist die Öffnung entsprechend dimensioniert, so dass der Kühlkörper 46 problemlos in den Positionierrahmen 56 eintauchen kann. Die einzelnen Aufnahmen 58 in Längsrichtung des Niederhalters 52 begrenzende Querholme 84 des Positionierrahmens 56, die die jeweiligen Aufnahmen 58 voneinander trennen, lassen eine entsprechende Bewegung zu. Diese Querholme 84 sind gegenüber in 5 eingezeichneten Längsholme 86 höhenmäßig zurückgenommen.Screws marked with reference number 82 are then screwed into the upper housing part 6. These cause the hold-down device 52 to be fixed on the upper housing part 6 and thus a compression of the silicone springs 76 and accordingly a system of the circuit breakers 60 under pretension. As can be seen, the opening is dimensioned accordingly so that the heat sink 46 can easily be immersed in the positioning frame 56. The individual receptacles 58 in the longitudinal direction of the hold-down device 52 delimiting cross bars 84 of the positioning frame 56, which separate the respective receptacles 58 from one another, allow a corresponding movement. These cross bars 84 are opposite in 5 The height of the longitudinal bars 86 shown is reduced.

Die 6 bis 9 verdeutlichen ein in 5 mit Bezugszeichen 90 gekennzeichnetes Ausrichtelement aus einem Kunststoff. Dieses dient der leichteren Einbringung des kontaktseitigen Abschnitts 46 des Kontaktstifts in die Leiterplatte 40. Das Ausrichtelement 90 hat einen Durchlass 92, der mit einem Steckplatz 94 für den jeweiligen Kontaktstift 62 innerhalb der Leiterplatte 40 fluchtet. Der Steckplatz 94 wird durch ein elektrisch mit zumindest einer Leiterbahn der Leiterplatte 40 kontaktierten Anschlussstück 96 geschaffen, dessen Details in EP 2 236 330 A1 beschrieben und welches in den 6 und 8 dargestellt ist. Dieses Anschlussstück 96 liegt im Grunde plan auf der Oberseite der Leiterplatte 40 auf. Lediglich nach oben umbogene Radien 98 von Haltestegen, die in Bohrungen der Leiterplatte 40 eingreifen, überragen geringfügig die ansonsten plane Oberfläche der Anschlussstücke 96.The 6 to 9 clarify an in 5 Alignment element marked with reference number 90 made of a plastic. This serves to facilitate the introduction of the contact-side section 46 of the contact pin into the circuit board 40. The alignment element 90 has a passage 92 which is aligned with a slot 94 for the respective contact pin 62 within the circuit board 40. The slot 94 is created by a connecting piece 96 which is electrically contacted with at least one conductor track of the circuit board 40, the details of which are in EP 2 236 330 A1 described and which in the 6 and 8th is shown. This connection piece 96 is basically flat on the top of the circuit board 40. Only upwardly bent radii 98 of retaining webs, which engage in holes in the circuit board 40, protrude slightly beyond the otherwise flat surface of the connecting pieces 96.

Wie insbesondere die 8 und 9 erkennen lassen, hat das Ausrichtelement 90 um den Durchlass 92 auf der der Leiterplatte 40 abgewandten Seite eine gegenüber den Abmessungen des Durchlasses 92 deutlich verbreiterte Öffnung 100. Diese Öffnung 100 geht über nach innen geneigte Rampenflächen 102 absatzfrei in den Durchlass 92 über. Das Ausrichtelement 90 ist so auf der Leiterplatte 40 montiert, dass der Durchlass 92 exakt mit dem Steckplatz 94 innerhalb der Leiterplatte 40 fluchtet. Dazu weist das Ausrichtelement 90 Positionierstifte 104 auf, die eine Positionierbohrung 106 innerhalb der Leiterplatte 40 durchsetzen und die Leiterplatte 40 unterseitig überragen. Die Positionierstifte 104 gehen von einem Vorsprung ab, der eine Anlagefläche 108 ausbildet, die ringförmig um den Positionierstift 104 vorgesehen ist. Über die Anlageflächen 108 liegt das Ausrichtelement 90 gegen die Leiterplatte 40 an. Wie den 6 und 7 zu entnehmen ist, sind zu jedem Ausrichtelement 90 zwei Positionierstifte 104 und entsprechende Positionierbohrungen vorgesehen. Durch dieses Zusammenwirken sind bereits Elemente einer Formschlussverbindung geschaffen, durch welche das Ausrichtelement 90 quer zu der Leiterplatte 40 formschlüssig an der Leiterplatte 40 gehalten und in diesem Sinne befestigt ist.Like this in particular 8th and 9 As can be seen, the alignment element 90 has an opening 100 around the passage 92 on the side facing away from the circuit board 40, which is significantly wider than the dimensions of the passage 92. This opening 100 merges into the passage 92 without a step via inwardly inclined ramp surfaces 102. The alignment element 90 is mounted on the circuit board 40 so that the passage 92 is exactly aligned with the slot 94 within the circuit board 40. For this purpose, the alignment element 90 has positioning pins 104, which pass through a positioning hole 106 within the circuit board 40 and protrude beyond the underside of the circuit board 40. The positioning pins 104 extend from a projection which forms a contact surface 108 which is provided in a ring around the positioning pin 104. The alignment element 90 rests against the circuit board 40 via the contact surfaces 108. Like that 6 and 7 As can be seen, two positioning pins 104 and corresponding positioning holes are provided for each alignment element 90. Through this interaction, elements of a positive connection are already created, through which the alignment element 90 is held in a form-fitting manner on the circuit board 40 transversely to the circuit board 40 and is fastened in this sense.

Wie insbesondere die 6, 7 und 8 erkennen lassen, hat das Ausrichtelement 90 ferner einen Rastschenkel 110, der eine gegen die Unterseite der Leiterplatte 40 anliegende Verriegelungsfläche 112 ausformt. Auch dieser Rastschenkel 110 verclipst gegen die Leiterplatte 40. Der Rastschenkel 110 ist durch zwei Verbindungsstege 114 angebunden, die mit einem gewissen Querabstand gegen die Stirnfläche der Leiterplatte 84 anliegen. Durch diese Ausgestaltung ist die Leiterplatte randseitig von dem Ausrichtelement 90 umgriffen.Like this in particular 6 , 7 and 8th can be seen, the alignment element 90 also has a locking leg 110, which forms a locking surface 112 resting against the underside of the circuit board 40. This locking leg 110 also clips against the circuit board 40. The locking leg 110 is connected by two connecting webs 114, which rest against the end face of the circuit board 84 at a certain transverse distance. Due to this configuration, the edge of the circuit board is surrounded by the alignment element 90.

Wie 5 verdeutlicht, liegen die freien Enden der Positionierstifte 104 gegen die Trennwand 28 an. Dadurch wird das Ausrichtelement 90 lokal im Bereich des Durchlasses 92 abgestützt, wodurch die Leiterplatte 40 beim Einbringen der Kontaktstifte 62 mechanisch entlastet wird.How 5 clarified, the free ends of the positioning pins 104 rest against the partition 28. As a result, the alignment element 90 is supported locally in the area of the passage 92, whereby the circuit board 40 is mechanically relieved when the contact pins 62 are inserted.

Wie 6 erkennen lässt, hat das dort gezeigte Ausrichtelement 90 mehrere Durchlässe 92 mit entsprechenden Öffnungen 100 und Rampenflächen 102. Der Vergleich dieser Darstellung mit 3 vermittelt, dass zu jedem Leistungsschalter 60 ein einzelnes Ausrichtelement 90 vorgesehen ist. So entspricht die Anzahl der Durchlässe 92 pro Ausrichtelement 90 der Anzahl der Kontaktstifte 62 des Leistungsschalters 60. Die 3 vermittelt vier in Reihe nebeneinander mit der Leiterplatte 40 verbundene Ausrichtelemente 90.How 6 As can be seen, the alignment element 90 shown there has several passages 92 with corresponding openings 100 and ramp surfaces 102. The comparison of this representation with 3 conveys that an individual alignment element 90 is provided for each circuit breaker 60. The number of passages 92 per alignment element 90 corresponds to the number of contact pins 62 of the circuit breaker 60. The 3 provides four alignment elements 90 connected in series next to each other to the circuit board 40.

Im Rahmen der Montage der Baugruppe 42 werden die einzelnen Kontaktstifte 62 mit ihren kontaktseitigen Abschnitten 64 über die jeweiligen Rampenflächen 102 der entsprechenden Ausrichtelemente 90 auf die Steckplätze 90 ausgerichtet. Eine etwaige Fehlstellung wird üblicherweise durch die Elastizität der Kontaktstifte 62 ausgeglichen.As part of the assembly of the assembly 42, the individual contact pins 62 with their contact-side sections 64 are aligned with the slots 90 via the respective ramp surfaces 102 of the corresponding alignment elements 90. Any misalignment is usually compensated for by the elasticity of the contact pins 62.

Die Erfindung stellt weiterhin die folgenden Ausführungsbeispiele bereit:

1. Steuervorrichtung (44), insbesondere einer elektrischen Heizvorrichtung (2) mit einem eine Leiterplatte (40) umgebenden Steuergehäuse (32), das einen über einen Kontaktstift (62) mit der Leiterplatte (40) kontaktierten Leistungsschalter (60) aufnimmt, gekennzeichnet durch ein Ausrichtelement (90), das von dem Kontaktstift (62) durchragt ist, das an der Leiterplatte (40) befestigt ist und das zumindest einen mit einem Steckplatz (94) des Kontaktstifts (62) fluchtenden Durchlass (92) für den Kontaktstift (62) ausgebildet ist, der an seinem der Leiterplatte (40) gegenüberliegenden Seite eine verbreiterte Öffnung (70) aufweist, die sich über eine Rampenfläche (68) in Richtung auf den Durchlass (92) verjüngt.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichtelement (90) über eine zumindest quer zu der Leiterplatte (40) wirkende Formschlussverbindung (104, 106) formschlüssig an der Leiterplatte (40) gehalten ist.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichtelement (90) formschlüssig in eine an der Leiterplatte (40) ausgebildete Bohrung (106) eingreift.
4. Steuervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichtelement (90) die Leiterplatte (40) randseitig umgreift und gegenüber der Leiterplatte (40) verklipst ist.
5. Steuervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichtelement (90) mehrere Durchlässe (92) aufweist.
6. Steuervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu je einem Leistungsschalter (60) je ein Ausrichtelement (90) vorgesehen ist.
7. Steuervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichtelement (90) ein aus Kunststoff spritzgegossenes Bauteil ist.
8. Steuervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichtelement (90) gegenüber der Leiterplatte (40) unter Zwischenlage eines Anschlussstücks (96) abgestützt ist, das elektrisch leitend mit dem Kontaktstift (62) und einer Leiterbahn der Leiterplatte (40) verbunden ist.
9. Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichtelement (90) die Leiterplatte (40) auf der dem Leistungsschalter (60) gegenüberliegenden Seite überragt und auf dieser Seite der Leiterplatte (40) gegenüber dem Steuergehäuse (32) abgestützt ist.
10. Steuervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergehäuse (32) eine mit einem Kühlkörper (46) versehene Trennwand (28) und einen den Leistungsschalter (60) wärmeleitend gegen eine Kühlfläche (48) des Kühlkörpers (46) anlegenden Niederhalter (52) aufweist und dass der Leistungsschalter (60) und der Niederhalter (52) in einer vormontierten Baugruppe (42) vorgesehen sind.
11. Elektrische Heizvorrichtung (2) mit einem Heizergehäuse (3), das eine Heizkammer (8) ausbildet, die über eine Trennwand (28) von einer Steuervorrichtung (44) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 getrennt ist, wobei von der Trennwand (28) zumindest eine PTC-Heizeinrichtung (12) als Heizrippe in das Heizergehäuse (3) hineinragt, wobei die PTC-Heizeinrichtung (12) zumindest ein PTC-Element (14) und zur Bestromung des PTC-Elementes (14) mit unterschiedlicher Polarität mit diesem elektrisch leitend verbundene Leiterelemente (16), die in dem Steuergehäuse (32) elektrisch angeschlossen sind.
12. Verfahren zur Herstellung einer Steuervorrichtung, bei dem ein Leistungsschalter (60) zur Kontaktierung seines Kontaktstiftes (62) an einem Steckplatz (94) einer Leiterplatte (40) der Leiterplatte (40) und einem auf der Leiterplatte (40) angeordneten Ausrichtelement (40) angenähert wird, das einen mit dem Steckplatz (94) der Leiterplatte (40) zu dem Kontaktstift (62) fluchtenden Durchlass (92) ausgebildet ist, der an seiner der Leiterplatte (40) gegenüberliegenden Seite eine verbreiterte Öffnung (70) aufweist, die sich über eine Rampenfläche (68) in Richtung auf den Durchlass (92) verjüngt und bei dem der Kontaktstift (62) im Rahmen der Annäherung an die Leiterplatte (40) durch Abgleiten auf der Rampenfläche (68) auf den Steckplatz (94) ausgerichtet wird und in dem Steckplatz (94) kontaktiert wird.

The invention further provides the following exemplary embodiments:

1. Control device (44), in particular an electrical heating device (2) with a control housing (32) surrounding a circuit board (40), which accommodates a circuit breaker (60) contacted via a contact pin (62) with the circuit board (40), characterized by an alignment element (90), which is penetrated by the contact pin (62), which is attached to the circuit board (40) and which has at least one passage (92) for the contact pin (62) which is aligned with a slot (94) of the contact pin (62). ) is formed, which has a widened opening (70) on its side opposite the circuit board (40), which tapers over a ramp surface (68) in the direction of the passage (92).
2. Control device according to claim 1, characterized in that the alignment element (90) is held in a form-fitting manner on the circuit board (40) via a positive connection (104, 106) which acts at least transversely to the circuit board (40).
3. Control device according to claim 2, characterized in that the alignment element (90) engages in a form-fitting manner in a bore (106) formed on the circuit board (40).
4. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the alignment element (90) surrounds the edge of the circuit board (40) and is clipped relative to the circuit board (40).
5. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the alignment element (90) has a plurality of passages (92).
6. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that an alignment element (90) is provided for each circuit breaker (60).
7. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the alignment element (90) is a component injection-molded from plastic.
8. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the alignment element (90) is supported relative to the circuit board (40) with the interposition of a connecting piece (96) which is electrically conductive to the contact pin (62) and a conductor track of the circuit board (40 ) connected is.
9. Control device according to claim 2 or 3, characterized in that the alignment element (90) projects beyond the circuit board (40) on the side opposite the circuit breaker (60) and is supported on this side of the circuit board (40) relative to the control housing (32).
10. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the control housing (32) has a partition (28) provided with a heat sink (46) and a heat-conducting circuit breaker (60) against a cooling surface (48) of the heat sink (46). Has hold-down device (52) and that the circuit breaker (60) and the hold-down device (52) are provided in a pre-assembled assembly (42).
11. Electric heating device (2) with a heater housing (3) which has a heating chamber (8) which is separated from a control device (44) according to one of claims 1 to 10 via a partition (28), at least one PTC heating device (12) protruding from the partition (28) as a heating rib into the heater housing (3), wherein the PTC heating device (12) has at least one PTC element (14) and, for energizing the PTC element (14) with different polarities, conductor elements (16) which are electrically connected to the PTC element (14) and which are electrically connected in the control housing (32).
12. Method for producing a control device, in which a circuit breaker (60) for contacting its contact pin (62) on a slot (94) of a circuit board (40) of the circuit board (40) and an alignment element (40) arranged on the circuit board (40). ) is approximated, which is formed with a passage (92) which is aligned with the slot (94) of the circuit board (40) and the contact pin (62), which has a widened opening (70) on its side opposite the circuit board (40). tapers over a ramp surface (68) in the direction of the passage (92) and in which the contact pin (62) is aligned with the slot (94) by sliding on the ramp surface (68) as it approaches the circuit board (40). and is contacted in the slot (94).

BezugszeichenlisteReference symbol list

22: HeizvorrichtungHeating device
33: HeizergehäuseHeater housing
44: GehäuseunterteilLower housing part
66: GehäuseoberteilUpper housing part
88th: HeizkammerHeating chamber
1010: Ein- und AuslassstutzenInlet and outlet ports
1212: PTC-HeizeinrichtungPTC heater
1414: PTC-ElementPTC element
1616: KontaktblechContact plate
1818: Kontaktzungecontact tongue
2020: GehäuseHousing
2222: RahmenFrame
2424: IsolierlageInsulating layer
2626: AufnahmenRecordings
2828: Trennwandpartition wall
3030: AnschlusskammerConnection chamber
3232: SteuergehäuseControl housing
3434: SteuergehäusedeckelTiming case cover
3636: Dichtungpoetry
3838: erste Leiterplattefirst circuit board
4040: zweite Leiterplattesecond circuit board
4242: Baugruppemodule
4444: SteuervorrichtungControl device
4646: KühlkörperHeat sink
4848: Kühlflächecooling surface
4949: Wärmesenkeheat sink
5050: FormschlusssegmentePositive locking segments
5252: NiederhalterHold-down device
5454: FormschlussgegensegmentePositive locking counter segments
5656: PositionierrahmenPositioning frame
5858: AufnahmeRecording
6060: LeistungsschalterCircuit breaker
6262: KontaktstiftContact pin
6464: kontaktseitigen Abschnittcontact side section
6666: RastklinkeLatch
6868: RampenflächeRamp area
7070: Öffnungopening
7272: Stegweb
7474: Auflageedition
7676: SilikonfederSilicone spring
7878: ZapfenCones
8080: FensterWindow
8282: Schraubenscrews
8484: QuerholmeCross bars
8686: LängsholmeLongitudinal spars
9090: AusrichtelementAlignment element
9292: Durchlasspassage
9494: Steckplatzslot
9696: AnschlussstückConnector
9898: Radienradii
100100: verbreiterte Öffnungwidened opening
102102: RampenflächeRamp area
104104: PositionierstiftePositioning pins
106106: PositionierbohrungPositioning hole
108108: Anlageflächeinvestment area
110110: Rastschenkellocking leg
112112: VerriegelungsflächeLocking surface
114114: Verbindungsstegeconnecting bridges

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1872986 A1 [0002]
EP 2337425 A1 [0002]
EP 3334242 A1 [0002, 0023]
EP 2330865 A1 [0004]
EP 1630013 A1 [0004]
DE 29511775 U1 [0005]
EP 2236330 A1 [0013, 0033]
EP 2466989 A1 [0018]

Claims

Control device (44), in particular an electric heating device (2) with a control housing (32) surrounding a circuit board (40), which accommodates a circuit breaker (60) contacted via a contact pin (62) with the circuit board (40), and an alignment element ( 90), which is penetrated by the contact pin (62), which is attached to the circuit board (40) and which has at least one passage (92) aligned with a slot (94) of the contact pin (62) for the contact pin (62). , which has a widened opening (70) on its side opposite the circuit board (40), which tapers over a ramp surface (68) towards the passage (92), characterized in that the alignment element (90) the circuit board (40 ) surrounds the edge and is clipped relative to the circuit board (40).

control device Claim 1 , characterized in that the alignment element (90) is held in a form-fitting manner on the circuit board (40) via a positive connection (104, 106) which acts at least transversely to the circuit board (40).

control device Claim 2 , characterized in that the alignment element (90) engages positively in a hole (106) formed on the circuit board (40).

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the alignment element (90) has a plurality of passages (92).

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that an alignment element (90) is provided for each circuit breaker (60).

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the alignment element (90) is a component injection-molded from plastic.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the alignment element (90) is supported relative to the circuit board (40) with the interposition of a connecting piece (96) which is electrically conductively connected to the contact pin (62) and a conductor track of the circuit board (40). is.

control device Claim 2 or 3 characterized in that the alignment element (90) projects beyond the circuit board (40) on the side opposite the circuit breaker (60) and is supported on this side of the circuit board (40) relative to the control housing (32).

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the control housing (32) has a partition (28) provided with a heat sink (46) and a hold-down device (28) which contacts the circuit breaker (60) in a heat-conducting manner against a cooling surface (48) of the heat sink (46). 52) and that the circuit breaker (60) and the hold-down device (52) are provided in a pre-assembled assembly (42).

Electric heating device (2) with a heater housing (3) which forms a heating chamber (8) which is connected via a partition (28) by a control device (44) according to one of the Claims 1 until 9 is separated, with at least one PTC heating device (12) protruding from the partition (28) as a heating rib into the heater housing (3), the PTC heating device (12) having at least one PTC element (14) and for energizing the PTC Element (14) with different polarity is electrically connected to this conductor elements (16), which are electrically connected in the control housing (32).