DE102022207024A1

DE102022207024A1 - Device for cooling replaceable electronic assemblies, especially of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102022207024A1
Application number: DE102022207024.0A
Authority: DE
Inventors: Florian Burger; Thomas Uhland; Matthias Engel; Mohamed Lamdiziz; Joerg Offterdinger; Benedict Bonpain
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-07-11
Filing date: 2022-07-11
Publication date: 2024-01-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung austauschbarer Elektronikbaugruppen insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfassend zumindest ein Gehäuse (11), das so ausgebildet ist, um mehrere austauschbare und in Einschubrichtung (35) einschiebbare Elektronikbaugruppen (25) aufzunehmen, umfassend zumindest ein quer zur Einschubrichtung (35) bewegbares Kühlelement (40) sowie zumindest ein Anpresselement (48) zum Anpressen des Kühlelements (40) an die Elektronikbaugruppe (25) quer zur Einschubrichtung (35).

The invention relates to a device for cooling exchangeable electronic assemblies, in particular of a motor vehicle, comprising at least one housing (11), which is designed to accommodate a plurality of exchangeable electronic assemblies (25) that can be inserted in the insertion direction (35), comprising at least one transverse to the insertion direction (35 ) movable cooling element (40) and at least one pressing element (48) for pressing the cooling element (40) onto the electronic assembly (25) transversely to the insertion direction (35).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung austauschbarer Elektronikbaugruppen insbesondere eines Kraftfahrzeugs nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.The invention relates to a device for cooling replaceable electronic assemblies, in particular of a motor vehicle, according to the preamble of the independent claim.

Stand der TechnikState of the art

Aus der US 8441793B2 ist ein universelles Racksystem mit rückwärtiger Leiterplatte bekannt. Dies wird insbesondere bei Computersystemen verwendet.From the US 8441793B2 A universal rack system with a rear circuit board is known. This is particularly used in computer systems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine robuste Kühlung insbesondere im Kraftfahrzeugbereich vorzusehen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.The invention is based on the object of providing robust cooling, particularly in the motor vehicle sector. This task is solved by the features of the independent claim.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Vorrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass auch in Einschubrichtung insbesondere durch Steckverbindungen feststehende Elektronikbaugruppen gerade im zahlreichen Erschütterungen ausgesetzten Kraftfahrzeugbereich gut gekühlt werden können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass quer zur Einschubrichtung bewegbare Kühlelemente und entsprechende Anpresselemente zum Anpressen des Kühlelements an die Elektronikbaugruppe vorgesehen sind. Dadurch wird der Wärmeübergang verbessert bei gleichzeitig möglicher Kontaktierung der Elektronikbaugruppe bei einer Steckerausrichtung in Einschubrichtung.The device according to the features of independent claim 1 has the advantage that electronic modules that are fixed in the insertion direction, particularly through plug connections, can be cooled well, especially in the motor vehicle area that is exposed to numerous vibrations. According to the invention, this is achieved by providing cooling elements that can be moved transversely to the insertion direction and corresponding pressing elements for pressing the cooling element onto the electronic assembly. This improves heat transfer while at the same time making contact with the electronic assembly possible when the plug is aligned in the insertion direction.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist ein Befestigungsmechanismus für das Kühlelement vorgesehen. Durch eine entsprechende Fixierung können gegebenenfalls auch Verstellung und Antriebskräfte der gewünschten Art und Weise auf die Kühlelemente aufgebracht werden. Besonders zweckmäßig sind hierzu mehrere Kühlelemente vorgesehen, die besonders zweckmäßigerweise durch den Befestigungsmechanismus gehalten werden. Damit können mehrere Elektronikbaugruppen besonders effizient entwärmt werden.In an expedient development, a fastening mechanism is provided for the cooling element. Appropriate fixation can also be used to apply adjustment and driving forces to the cooling elements in the desired manner. For this purpose, a number of cooling elements are particularly expediently provided, which are particularly expediently held by the fastening mechanism. This means that several electronic assemblies can be cooled particularly efficiently.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist das Anpresselement zwischen Gehäuse und Kühlelement und/oder zwischen austauschbarer Elektronikbaugruppe und Kühlelement und/oder zwischen zwei Kühlelementen angeordnet. Damit kann ein Anpresselement dazu verwendet werden, die entsprechenden Kräfte quer zur Einschubrichtung auf mehrere Kühlelemente in besonders einfacher Art und Weise aufzubringen. Die entsprechende Vorrichtung vereinfacht sich.In an expedient development, the pressing element is arranged between the housing and the cooling element and/or between the replaceable electronic assembly and the cooling element and/or between two cooling elements. This means that a pressing element can be used to apply the corresponding forces transversely to the insertion direction to several cooling elements in a particularly simple manner. The corresponding device is simplified.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist ein flexibler Anschluss für ein Kühlmedium für das Kühlelement vorgesehen. Damit kann das Kühlelement auch von außen beispielsweise über einen zentralen Kühler entwärmt werden.In an expedient development, a flexible connection for a cooling medium is provided for the cooling element. This means that the cooling element can also be cooled from the outside, for example via a central cooler.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist als Kühlelement zumindest eine starre oder elastische Platte, insbesondere mit eingelegter Kühlschlange, vorgesehen. Diese Geometrie kann sich besonders einfach an eine entsprechend ausgestaltete Elektronikbaugruppe anpassen, sodass die Elektronikbaugruppe zuverlässig entwärmt wird.In an expedient development, at least one rigid or elastic plate, in particular with an inserted cooling coil, is provided as the cooling element. This geometry can be adapted particularly easily to an appropriately designed electronic assembly, so that the electronic assembly is reliably cooled.

Besonders zweckmäßig ist zwischen dem Kühlelement und der austauschbaren Elektronikbaugruppe und/oder dem Gehäuse der Elektronikbaugruppe und/oder einem wärmeerzeugenden Elektronikbauteil der austauschbaren Elektronikbaugruppe eine thermische Anbindung, insbesondere ein flexibles Wärmeleitmedium wie beispielsweise ein sogenanntes Gappad, angeordnet. Damit kann der Wärmeübergang weiter verbessert werden. Ein entsprechendes Verpressen des Kühlelements verbessert diesen Wärmeübergang zusätzlich.A thermal connection, in particular a flexible heat-conducting medium such as a so-called gap pad, is particularly expediently arranged between the cooling element and the replaceable electronic assembly and/or the housing of the electronic assembly and/or a heat-generating electronic component of the interchangeable electronic assembly. This can further improve heat transfer. Corresponding compression of the cooling element further improves this heat transfer.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Befestigungsmechanismus mit mehreren Kühlelement verbunden und/oder dient für eine Zu- oder Abfuhr von Kühlmedium für das Kühlelement. Damit kann die Vorrichtung weiter vereinfacht werden durch eine entsprechende Doppelnutzung der verwendeten Elemente.In an expedient development, the fastening mechanism is connected to a plurality of cooling elements and/or serves to supply or remove cooling medium for the cooling element. This means that the device can be further simplified through a corresponding double use of the elements used.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Befestigungsmechanismus schwenkbar und/oder quer zur Einschubrichtung verschiebbar, insbesondere teleskopartig ausgebildet. Auf diese Art und Weise kann besonders flexibel auf unterschiedliche Abmessungen der zu kühlenden Geräte reagiert werden. Besonders zweckmäßig umfasst hierfür der Befestigungsmechanismus zumindest zwei Elemente, die teleskopartig ineinander geführt und/oder relativ zueinander verschiebbar ausgebildet sind und/oder die relativ zueinander drehbar ausgebildet sind, wobei jedes der Elemente mit zumindest einem Kühlelement verbunden ist. Damit lässt sich besonders einfach und flexibel eine Anpassung an unterschiedliche Geometrien der zu kühlenden Anordnungen erreichen.In an expedient development, the fastening mechanism is pivotable and/or displaceable transversely to the insertion direction, in particular designed to be telescopic. In this way, you can react particularly flexibly to different dimensions of the devices to be cooled. Particularly expediently for this purpose, the fastening mechanism comprises at least two elements which are guided telescopically into one another and/or are designed to be displaceable relative to one another and/or which are designed to be rotatable relative to one another, each of the elements being connected to at least one cooling element. This makes it particularly easy and flexible to adapt to different geometries of the arrangements to be cooled.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist als Anpresselement zumindest eine Feder, ein Keil, eine Schraube, eine Keilarretierung bzw. Wedgelock vorgesehen. Je nach Anwendungsfall sind die geeigneten Anpressmittel vorzusehen.In an expedient development, at least one spring, a wedge, a screw, a wedge lock or wedge lock is provided as a pressing element. Depending on the application, suitable contact pressure devices must be provided.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung umfasst das Gehäuse eine Aufnahme der austauschbaren Elektronikbaugruppe, wobei zwischen dem Kühlelement und der Aufnahme zumindest ein Anpresselement, insbesondere eine Feder, angeordnet ist und/oder wobei auf der anderen Seite des Kühlelements ein weiteres Anpresselement, vorzugsweise zwischen Gehäuse und dem Kühlelement, vorgesehen ist. Damit lassen sich ohnehin vorhandene Elemente wie die Aufnahme als Gegenflächen zur Aufbringung einer Kraft quer zur Einschubrichtung nutzen.In an expedient further development, the housing includes a receptacle replaceable electronic assembly, wherein at least one pressing element, in particular a spring, is arranged between the cooling element and the receptacle and/or wherein a further pressing element, preferably between the housing and the cooling element, is provided on the other side of the cooling element. This means that existing elements such as the receptacle can be used as counter surfaces to apply a force transversely to the insertion direction.

Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.Further useful developments result from further dependent claims and from the description.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Es zeigen:

1 eine perspektivische Gesamtansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung mit mehreren austauschbaren Elektronikbaugruppen in der Explosionsdarstellung,
2 eine schematische Darstellung mehrerer austauschbarer Elektronikbaugruppen mit Kühlelementen,
3 einen Schnitt durch eine Anordnung mit verschiebbaren Kühlelementen,
4 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses mit mehreren Kühlelementen,
5 eine schematische Darstellung zueinander verschiebbarer und schwenkbarer Kühlelemente, mit teleskopierbaren Anschlüssen sowie
6 eine schematische Seitenansicht zueinander verschiebbaren Kühlelemente zum Klemmen und Kühlen eingelegter Elektronik.

Show it:

1 an overall perspective view of an exemplary embodiment of a device with several interchangeable electronic assemblies in the exploded view,
2 a schematic representation of several interchangeable electronic assemblies with cooling elements,
3 a section through an arrangement with movable cooling elements,
4 a perspective view of a housing with several cooling elements,
5 a schematic representation of mutually movable and pivotable cooling elements, with telescopic connections and
6 a schematic side view of mutually movable cooling elements for clamping and cooling inserted electronics.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

Die Erfindung ist anhand mehrerer Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is shown schematically using several exemplary embodiments and is described in detail below with reference to the drawing.

In 1 umfasst die Vorrichtung 10 zumindest zwei Elektronikbaugruppen 25 und ein diese zumindest teilweise umgebendes Gehäuse 11. Je nach Anwendungsfall können noch weitere Elektronikbaugruppen 25 austauschbar in dem Gehäuse 11 angeordnet werden. Das Gehäuse 11 weist zwei Seitenflächen 14 auf. Das Gehäuse 11 wird an der Rückseite über eine rückseitige Gehäuseabdeckung 22, insbesondere durch eine mechanische Fixierung wie beispielsweise eine Verschraubung, geschlossen. Parallel zu der rückseitigen Gehäuseabdeckung 22 und senkrecht zu den austauschbaren Elektronikbaugruppen 25 bzw. senkrecht zu einer Einschubrichtung 35 der Elektronikbaugruppen 25 ist zumindest eine Leiterplatte 34 angeordnet. An der Leiterplatte 34 sind Steckverbindungen 31 vorgesehen, die eine elektronische Kontaktierung zwischen den einzelnen Elektronikbaugruppen 25 und der Leiterplatte 34 über zumindest eine Steckverbindung 50 herstellen. Auf der Leiterplatte 34 sind beispielhaft weitere nicht eigens dargestellte Elektronikbauteile vorgesehen, die beispielsweise die Kommunikationsabläufe steuern. Über die Leiterplatte 34 können Stecker für die Kontaktierung nach außen platziert werden. Optional können an der Vorderseite der Leiterplatte 38 Stecker 62 angebracht sein, die dann durch entsprechende Öffnungen (ebenfalls gestrichelt angedeutet) in der Vorderseite 20 ragen.In 1 The device 10 comprises at least two electronic assemblies 25 and a housing 11 that at least partially surrounds them. Depending on the application, further electronic assemblies 25 can be arranged interchangeably in the housing 11. The housing 11 has two side surfaces 14. The housing 11 is closed at the back via a rear housing cover 22, in particular by a mechanical fixation such as a screw connection. At least one circuit board 34 is arranged parallel to the rear housing cover 22 and perpendicular to the replaceable electronic assemblies 25 or perpendicular to an insertion direction 35 of the electronic assemblies 25. Plug connections 31 are provided on the circuit board 34, which establish electronic contact between the individual electronic modules 25 and the circuit board 34 via at least one plug connection 50. Additional electronic components, not specifically shown, are provided on the circuit board 34, for example, and control the communication processes, for example. Plugs for contacting to the outside can be placed via the circuit board 34. Optionally, plugs 62 can be attached to the front of the circuit board 38, which then protrude through corresponding openings (also indicated by dashed lines) in the front 20.

Die Vorderseite 20 räumt Zugriff zu den im Inneren der Vorrichtung 10 angeordneten austauschbaren Elektronikbaugruppen 25 ein. Die Vorderseite 20 ist über mechanische Fixierungen zu öffnen und zu verschließen. An der Innenseite der Seitenflächen 14 des Gehäuses 11 sind jeweils mehrere Aufnahmen 18 vorgesehen als Beispiel für einen möglichen Einschubmechanismus. Diese im wesentlichen schienenförmigen Aufnahmen 18 dienen der reversiblen Aufnahme, Einschub und/oder Verklemmung der austauschbaren Elektronikbaugruppen 25 in Einschubrichtung 35 durch eine Keilarretierung. Die Elektronikbaugruppe 25 kann beispielsweise eine oder mehrere Leiterplatten 38 bzw. eine Elektronikeinheit umfassen. Die Elektronikeinheiten mit zugehörigen Elektronikbauteilen umfassen insbesondere Hochleistungs-Rechnerkerne, die im Kraftfahrzeug besonders rechenintensive Funktionen übernehmen. Hierbei kann es sich beispielsweise um autonome oder teilautonome Fahrfunktionen, Infotainment, Kommunikationsschnittstellen zwischen verschiedenen Bussystemen (Ethernet, CAN, LIN etc.) bzw. Gateway-Funktionalitäten, bestimmte Sicherheitsanwendungen zur Einräumung einer Berechtigung, um beispielsweise auch von außerhalb auf das Kraftfahrzeug zuzugreifen, oder weitere im Kraftfahrzeug mit insbesondere hoher Rechenleistung verbundene Operationen handeln. Bei den Elektronikbauteilen handelt es sich besonders bevorzugt um leistungsstarke Prozessoren, Multikern-Prozessoren oder hochintegrierte Schaltungen (SoC, System-on-Chip), die sich durch hohe Verlustleistungen auszeichnen. Auch ein Einsatz bei Flugzeugen etc. ist denkbar.The front side 20 provides access to the replaceable electronic assemblies 25 arranged inside the device 10. The front 20 can be opened and closed using mechanical fixings. On the inside of the side surfaces 14 of the housing 11, several receptacles 18 are provided as an example of a possible insertion mechanism. These essentially rail-shaped receptacles 18 serve to reversibly accommodate, insert and/or clamp the replaceable electronic assemblies 25 in the insertion direction 35 by means of a wedge lock. The electronics assembly 25 can, for example, include one or more circuit boards 38 or an electronics unit. The electronic units with associated electronic components include, in particular, high-performance computer cores that take on particularly computing-intensive functions in the motor vehicle. This can include, for example, autonomous or semi-autonomous driving functions, infotainment, communication interfaces between different bus systems (Ethernet, CAN, LIN, etc.) or gateway functionalities, certain security applications for granting authorization, for example to access the motor vehicle from outside, or further operations in the motor vehicle that involve particularly high computing power. The electronic components are particularly preferably powerful processors, multi-core processors or highly integrated circuits (SoC, system-on-chip), which are characterized by high power losses. Use in aircraft etc. is also conceivable.

Die Leiterplatte 38 der Elektronikbaugruppe 25 wird von zumindest einer Seite durch ein Gehäuse 52 bzw. eine Gehäusehälfte 52 zumindest teilweise umschlossen. In den Seitenbereichen läuft die Gehäusehälfte 52 in entsprechenden Überständen aus, die auf die Aufnahmen 18 im Gehäuse 11 gelegt bzw. in die Aufnahmen 18 eingeschoben werden können. Die Gehäusehälfte 52 umschließt in diesem Ausführungsbeispiel die Leiterplatte 38, 39 (vgl. 3) seitlich beinahe vollständig.The circuit board 38 of the electronic assembly 25 is at least partially enclosed on at least one side by a housing 52 or a housing half 52. In the side areas, the housing half 52 ends in corresponding projections, which can be placed on the receptacles 18 in the housing 11 or inserted into the receptacles 18. In this exemplary embodiment, the housing half 52 encloses the circuit board 38, 39 (cf. 3 ) almost completely on the side.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 zeigt schematisch in der Seitenansicht mehrere übereinander angeordnete austauschbare Elektronikbaugruppen 25, die jeweils über Steckverbindungen 31 mit der rückseitigen Leiterplatte 34 verbunden sind. Zwischen benachbarten Elektronikbaugruppen 25 befinden sich jeweils an der Unterseite bzw. Oberseite Kühlelemente 40. Die Kühlelemente 40 sind beispielsweise flächig ausgebildet und erstrecken sich über die komplette Unterseite bzw. Oberseite des Gehäuses 52 der austauschbaren Elektronikbaugruppe 25. Zwischen zwei benachbarten Kühlelementen 40 ist jeweils ein Anpresselement 48 vorgesehen. Das Anpresselement 48 ist dazu ausgelegt, eine Kraft auf das Kühlelement 40 quer zur Einschubrichtung 35 der Elektronikbaugruppe 25 auszuüben. Damit wird das jeweilige Kühlelement 40 fest gegen die Elektronikbaugruppe 25 oder ein sonstiges Wärme erzeugendes (oder die abzuführende Wärme weiterleitendes) Bauteil gedrückt, um eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit zur Entwärmung auszuüben. Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind beispielhaft als Anpresselemente 40 ein Keil und eine Feder gezeigt. Über den Keil (bei einer Verstellung in Einschubrichtung 35) können die beweglichen Kühlelemente 40 auseinandergedrückt werden. Alternativ sind die beweglichen Kühlelemente 40 durch eine Feder als mögliches Anpresselement 40 vorgespannt.The exemplary embodiment according to 2 shows a schematic side view of several replaceable electronic assemblies 25 arranged one above the other, each of which is connected to the rear circuit board 34 via plug connections 31. Between adjacent electronic assemblies 25 there are cooling elements 40 on the bottom or top side. The cooling elements 40 are, for example, flat and extend over the entire bottom or top side of the housing 52 of the replaceable electronic assembly 25. There is a pressing element between two adjacent cooling elements 40 48 provided. The pressing element 48 is designed to exert a force on the cooling element 40 transversely to the insertion direction 35 of the electronic assembly 25. The respective cooling element 40 is thus pressed firmly against the electronic assembly 25 or another component that generates heat (or conducts the heat to be dissipated) in order to exert particularly good thermal conductivity for heat dissipation. In the exemplary embodiment according to 2 A wedge and a spring are shown as examples as pressing elements 40. The movable cooling elements 40 can be pushed apart via the wedge (when adjusted in the insertion direction 35). Alternatively, the movable cooling elements 40 are biased by a spring as a possible pressing element 40.

Am der Leiterplatte 34 zugewandten Ende der jeweiligen Elektronikbaugruppe 25 befinden sich Anschlüsse 42 für ein die Kühlelemente 40 entwärmendes Kühlmedium wie beispielsweise Wasser. Die Anschlüsse 42 sind aufgrund der Beweglichkeit der Kühlelemente 40 flexibel ausgebildet. Hierbei kann es sich beispielsweise um elastische Gummischläuche etc. handeln. Die Anschlüsse 42 können beispielsweise mit einem nicht näher bezeichneten Kühler verbunden sein, über den das Kühlmedium zirkuliert bzw. gekühlt wird.At the end of the respective electronic assembly 25 facing the circuit board 34 there are connections 42 for a cooling medium, such as water, which cools the cooling elements 40. The connections 42 are designed to be flexible due to the mobility of the cooling elements 40. These can be, for example, elastic rubber hoses etc. The connections 42 can, for example, be connected to a cooler (not specified), via which the cooling medium is circulated or cooled.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 zeigt im Querschnitt ein Teil des Gehäuses 11. In dem Gehäuse 11 ist zumindest eine austauschbare Elektronikbaugruppe 25 auf jeweiligen Aufnahmen 18, die seitlich am Gehäuse 11 angeordnet sind, angeordnet. Das Gehäuse 52 umschließt zumindest eine im Inneren der Elektronikbaugruppe 25 angeordnete Leiterplatte 38. Im Ausführungsbeispiel sind noch weitere Leiterplatten 39 vorgesehen, die jeweils mit der Leiterplatte 38 kontaktiert sind. Zwischen der Oberseite der Aufnahme 18 und der Unterseite des plattenförmig ausgebildeten Kühlelements 40 ist ein Anpresselement 48, beispielhaft als Feder ausgebildet, angeordnet. Zwischen der Oberseite des Kühlelements 40 und dem Gehäuse 11 ist ein weiteres Anpresselement 48 angeordnet. Beispielhaft handelt es sich hierbei um ein sogenanntes Wedgelock, eine Keilarretierung mit veränderbaren Außenabmessungen, so dass das Kühlelement 40 nach unten gegen ein zu entwärmendes Elektronikbauteil 50 bzw. eine entsprechende Stelle am Gehäuse 52 bzw. wie im Ausführungsbeispiel angedeutet eine thermische Anbindung 51 (zwischen der Außenseite des Gehäuses 52 und der Unterseite des Kühlelements 40 angeordnet) gedrückt wird.The exemplary embodiment according to 3 shows a cross section of a part of the housing 11. In the housing 11, at least one replaceable electronic assembly 25 is arranged on respective receptacles 18, which are arranged laterally on the housing 11. The housing 52 encloses at least one printed circuit board 38 arranged inside the electronic assembly 25. In the exemplary embodiment, further printed circuit boards 39 are provided, each of which is contacted with the printed circuit board 38. A pressing element 48, designed for example as a spring, is arranged between the top of the receptacle 18 and the underside of the plate-shaped cooling element 40. A further pressing element 48 is arranged between the top of the cooling element 40 and the housing 11. By way of example, this is a so-called wedge lock, a wedge lock with variable external dimensions, so that the cooling element 40 is positioned downwards against an electronic component 50 to be cooled or a corresponding point on the housing 52 or, as indicated in the exemplary embodiment, a thermal connection 51 (between the Outside of the housing 52 and the underside of the cooling element 40) is pressed.

In 4 ist beispielhaft das Gehäuse 11 mit mehreren Kühlelementen 40 gezeigt. Die Kühlelemente 40 sind jeweils an der Oberseite einer die jeweiligen austauschbaren Elektronikbaugruppe 25 aufnehmenden Kammer angeordnet. An der Rückseite des Gehäuses 11 ist ein Befestigungsmechanismus 46 zur Halterung des jeweiligen Kühlelements 40 vorgesehen. Es kann auch ein Befestigungsmechanismus 46 zur Halterung mehrerer Kühlelemente 40 vorgesehen sein. Im Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Befestigungsmechanismus 46 am Ende bzw. an der Rückseite des Gehäuses 11 quer zur Einschubrichtung 35. Die Kühlelemente 40 können als Ganzes durch den Befestigungsmechanismus 46 verschoben werden.In 4 the housing 11 with several cooling elements 40 is shown as an example. The cooling elements 40 are each arranged on the top of a chamber accommodating the respective replaceable electronic assembly 25. On the back of the housing 11 there is a fastening mechanism 46 for holding the respective cooling element 40. A fastening mechanism 46 for holding several cooling elements 40 can also be provided. In the exemplary embodiment, the fastening mechanism 46 extends at the end or on the back of the housing 11 transversely to the insertion direction 35. The cooling elements 40 can be moved as a whole by the fastening mechanism 46.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 5 zeigt einen Befestigungsmechanismus 46 für zwei Kühlelemente 40. Der Befestigungsmechanismus 46 besteht aus zumindest zwei Elementen, die teleskopartig ineinandergeschoben sind. Die Elemente sind eventuell drehbar entlang einer Drehachse ausgebildet. Außerdem können die beiden Elemente zueinander entlang der optionalen Drehachse verschoben werden. Quer zur Drehachse sind die jeweiligen Kühlelemente 40 mit je einem der Elemente verbunden. Bei einer Verschiebung der beiden Elemente entlang der Drehachse verändert sich der Abstand zwischen den beiden Kühlelementen. Auf diese Art und Weise könnten Anpresskräfte auf die Kühlelemente 40 ausgeübt werden. Die Kühlelemente 40 sind somit sowohl zueinander verschiebbar wie auch schwenkbar mit teleskopierbaren Anschlüssen ausgebildet. Über diese Elemente (rohrförmige Halterung dient gleichzeitig als Zuführung des Kühlmediums) könnte den Kühlelementen 40 jeweils Kühlmedium zugeführt werden.The exemplary embodiment according to 5 shows a fastening mechanism 46 for two cooling elements 40. The fastening mechanism 46 consists of at least two elements that are telescopically pushed into one another. The elements are possibly designed to be rotatable along an axis of rotation. In addition, the two elements can be moved relative to each other along the optional axis of rotation. The respective cooling elements 40 are connected to one of the elements transversely to the axis of rotation. When the two elements are moved along the axis of rotation, the distance between the two cooling elements changes. In this way, contact forces could be exerted on the cooling elements 40. The cooling elements 40 are thus designed to be both displaceable relative to one another and pivotable with telescopic connections. Cooling medium could be supplied to the cooling elements 40 via these elements (tubular holder also serves as a supply of the cooling medium).

Das Ausführungsbeispiel gemäß 6 zeigt mehrere zueinander verschiebbare Kühlelemente 40. Im Ausführungsbeispiel sind die Kühlelemente 40 als Kühlplatten ausgebildet. Die Kühlelemente 40 sind beispielsweise einzelne oder zentral gefedert über entsprechende Anpresselemente 48. Im Ausführungsbeispiel sind jeweils mehrere Leiterplatten 38 gezeigt, an deren Ober- und/oder Unterseite jeweils wärmeerzeugende Elektronikbauteile 50 angeordnet sind. Die Elektronikbauteile 50 geben über entsprechende thermische Anbindungen 51 Wärme an das jeweilige angrenzende Kühlelement 40 ab. Federn als mögliche Anpresselemente 48 sind jeweils an den Seiten zwischen Kühlelement 40 und Leiterplatte 38 angeordnet.The exemplary embodiment according to 6 shows several mutually displaceable cooling elements 40. In the exemplary embodiment, the cooling elements 40 are designed as cooling plates. The cooling elements 40 are, for example, individually or centrally sprung via corresponding pressure elements 48. In the exemplary embodiment, several circuit boards 38 are shown, on the top and / or bottom of which heat-generating electronic components 50 are arranged. The electronic components 50 release heat to the respective adjacent cooling element 40 via corresponding thermal connections 51. Springs as possible pressure elements 48 are each arranged on the sides between the cooling element 40 and the circuit board 38.

Durch die beschriebenen Ausführungsbeispiele ist es möglich, dass die Kühlelemente quer zu den Ober- beziehungsweise Unterseiten der Elektronikbaugruppen 25 bewegt bzw. verpresst werden. Die Elektronikbaugruppen 25 hingegen können zur Kontaktierung mit der rückseitigen Leiterplatte 34 in der hierzu notwendigen Position verbleiben. Weiterhin sind entsprechende Anpresselemente 48 wie beispielsweise Schrauben, Wedgelock, Keil, Feder oder Ähnliches vorgesehen, die entsprechende Kräfte auf das Kühlelement 40 in einer Richtung quer zur Einschubrichtung 35 ausüben und so die Kühlelemente 40 gegen die Elektronikbaugruppe 25 bzw. das entsprechende Gehäuse 52 bzw. an eine entsprechende thermische Anbindung 51 oder das zu entwärmende Elektronikbauteil 50 selbst pressen. Die Kühlelemente 40 selbst können als starre oder elastische Platten ausgebildet sein; jedoch auch andere Geometrien sind möglich. Denkbar sind beispielsweise sogenannte coldplates mit eingelegten Kühlschlangen, aber auch sogenannte roll-bonding-Kühler. Die Anbindung erfolgt idealerweise durch ein Wärmeleitmedium, im Ausführungsbeispiel als thermische Anbindung 51 bezeichnet. Jedoch auch ein direkter Kontakt ist möglich. Die bewegliche Befestigung der Kühlelemente 40 kann beispielsweise durch einen als Schwenkmechanismus ausgebildeten Befestigungsmechanismus 46, Biegung oder durch lineares Verschieben erfolgen (Translation, Rotation), aber auch durch Formänderung. So kann sich das System auch auf unterschiedliche Abmessungen der zu kühlenden Elektronikbaugruppen 25 anpassen.The exemplary embodiments described make it possible for the cooling elements to be moved or pressed transversely to the top or bottom sides of the electronic assemblies 25. The electronic assemblies 25, on the other hand, can remain in the position required for this purpose in order to make contact with the rear printed circuit board 34. Furthermore, corresponding pressing elements 48 such as screws, wedge locks, wedges, springs or the like are provided, which exert corresponding forces on the cooling element 40 in a direction transverse to the insertion direction 35 and thus press the cooling elements 40 against the electronic assembly 25 or the corresponding housing 52 or press it onto a corresponding thermal connection 51 or the electronic component 50 itself to be cooled. The cooling elements 40 themselves can be designed as rigid or elastic plates; However, other geometries are also possible. For example, so-called cold plates with inserted cooling coils, but also so-called roll-bonding coolers are conceivable. The connection is ideally made by a heat-conducting medium, referred to as thermal connection 51 in the exemplary embodiment. However, direct contact is also possible. The movable attachment of the cooling elements 40 can take place, for example, by a fastening mechanism 46 designed as a pivoting mechanism, bending or by linear displacement (translation, rotation), but also by changing the shape. In this way, the system can also adapt to different dimensions of the electronic assemblies 25 to be cooled.

Die Anschlüsse 42 für eine Flüssigkühlung, die flexibel gestaltet werden müssen, können beispielsweise elastische Gummischläuche sein. Aber auch in sich flexible Kühler oder teleskopierbare bzw. schwenkbare Anschlusselemente 42 bzw. Befestigungsmechanismen 46 sind möglich, vergleiche 5.The connections 42 for liquid cooling, which must be designed to be flexible, can be, for example, elastic rubber hoses. But inherently flexible coolers or telescopic or pivotable connection elements 42 or fastening mechanisms 46 are also possible, compare 5 .

Die Anpresselemente 48 für die Kühlelemente 40 können beispielsweise als Wedgelocks bzw. Keilverstellung ausgebildet sein, aber auch als Schrauben, als Hebel-Kinematik oder als Formänderung. Die Anpresselemente 48 können auch Teil des Gehäuses 11 oder der Vorrichtung 10 bzw. Elektronikbaugruppe 25 sein.The pressing elements 48 for the cooling elements 40 can be designed, for example, as wedge locks or wedge adjustment, but also as screws, as lever kinematics or as a change in shape. The pressing elements 48 can also be part of the housing 11 or the device 10 or electronic assembly 25.

Die Vorrichtung 10 kommt insbesondere bei austauschbaren Elektronikbauelementen im Kraftfahrzeugbereich bzw. Flugzeugbereich zum Einsatz. In den austauschbaren Elektronikbaugruppen 25 mit hohen Kühlanforderungen können insbesondere rechenintensive Funktionen im Kraftfahrzeugbereich realisiert werden wie beispielsweise teilautonomes oder autonomes Fahren, Kommunikationsmodule, Gateway-Funktionalitäten, Infotainment, Sicherheitsanwendungen etc. Solche Funktionen können jeweils in einer austauschbaren Elektronikbaugruppe 25 realisiert sein. Die Austauschbarkeit erlaubt auch ein späteres Nachrüsten von aktueller Hardware, indem Elektronikbaugruppen 25 leicht ausgetauscht werden können.The device 10 is used in particular for replaceable electronic components in the motor vehicle or aircraft sector. In particular, computing-intensive functions in the motor vehicle sector can be implemented in the interchangeable electronic assemblies 25 with high cooling requirements, such as semi-autonomous or autonomous driving, communication modules, gateway functionalities, infotainment, security applications, etc. Such functions can each be implemented in an interchangeable electronic assembly 25. The interchangeability also allows current hardware to be retrofitted later, in that electronic modules 25 can be easily replaced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 8441793 B2 [0002]

Claims

Device for cooling exchangeable electronic assemblies, in particular of a motor vehicle, comprising at least one housing (11), which is designed to accommodate a plurality of exchangeable electronic assemblies (25) that can be inserted in the insertion direction (35), comprising at least one cooling element (35) which can be moved transversely to the insertion direction (35). 40) and at least one pressing element (48) for pressing the cooling element (40) onto the electronic assembly (25) transversely to the insertion direction (35).

Device according to Claim 1 , characterized in that at least one fastening mechanism (46) is provided for the cooling element (40).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of cooling elements (40) are provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressing element (48) is arranged between the housing (11) and the cooling element (40) and/or between the replaceable electronic assembly (25) and the cooling element (40) and/or between two cooling elements (40). is.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one particularly flexible connection (42) is provided for a cooling medium for the cooling element (40).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one rigid or elastic plate, in particular with an inserted cooling coil, is provided as the cooling element (40).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that between the cooling element (40) and the replaceable electronic assembly (25) and/or the housing (52) of the interchangeable electronic assembly and/or a heat-generating electronic component (50) of the interchangeable electronic assembly (25) a thermal connection (51), in particular a flexible heat-conducting medium such as a so-called gap pad, is arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fastening mechanism (46) is connected to a plurality of cooling elements (40) and/or that the fastening mechanism (46) is used for supplying and/or removing cooling medium for the cooling element (40). is.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fastening mechanism (46) is designed to be pivotable and/or displaceable transversely to the insertion direction (35), in particular telescopically.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fastening mechanism (46) comprises at least two elements which are guided telescopically into one another and/or are designed to be displaceable relative to one another and/or are designed to be rotatable relative to one another, each of the elements having at least one cooling element (40) is connected.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one spring, a wedge, a screw, a wedge lock or wedge lock is provided as the pressing element (48).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (11) comprises a receptacle (18) for receiving the replaceable electronic assembly (25), with at least one pressing element (48) between the cooling element (40) and the receptacle (18). , in particular a spring, is arranged and/or wherein a further pressing element (48), preferably between the housing (11) and the cooling element (40), is provided on the other side of the cooling element (40).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one front side (20) is provided which is detachably connected to the housing (11), via which access is possible to the replaceable electronic assemblies (25) which can be arranged inside the housing (11), and /or that a rear housing cover (22) is provided and/or that at least one printed circuit board (34), which is aligned transversely to an insertion direction (35) of the electronic assemblies (25), and is used to contact the replaceable electronic assemblies (25), is provided.