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Baugruppe für elektronische Steuergeräte Stand der Technik Die Erfindung
geht von einer Baugruppe für elektronische Steuergeräte nach der Gattung des Hauptanspruchs
aus. Bei einer bekannten Baugruppe sind auf einem Kühlwinkel elektrische Bauelemente
durch ein kammartiges Fixierteil in ihrer seitlichen Lage auf dem Kühlwinkel fixiert
und durch ein Federteil an den Kühlwinkel gepreßt. Das Federteil liegt dabei in
nachteiliger Weise direkt an den Bauelementen an und kann beim Anordnen, beispielsweise
Aufschieben durch Scherwirkung die Bauelemente beschädigen und/ oder verschieben,
wodurch die Anschlußelektroden der Bauelemente abgeknickt werden können. Darüber
hinaus ist bei der bekannten Baugruppe von Nachteil, daß das Federteil am Kühlteil
durch Nieten oder Schrauben befestigt ist, was in unwirtschaftlicher Weise zu einem
höheren Naterialbedarf, zusätzlichen Befestigungsteilen und einer größeren Bauhöhe
der Baugruppe und somit größerem Steuergerät führt Außerdem muß bei Steuergeräten
mit einer zweiten Leiterplatte für die Baugruppe, welche höher als der gewünschte
Abstand zwischen den Leiterplatten ist, Platz für die Baugruppe durch einen Ausschnitt
geschaffen werden, wodurch wertvoller Bestückungsplatz auf der zweiten Leiterplatte
verlorengeht.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Baugruppe mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ihre Bauhöhe wesentlich
verringert werden kann, zum Fixieren und lösbaren Befestigen der auf dem Kühlteil
angeordneten elektrischen - einschließlich elektronischen -Bauelemente keine zusätzlichen
Teile benötigt werden und vor allem Fixier- und Federteil so ausgebildet sind, daß
beim Aufschieben des Federteils keine Scherkräfte auf die Bauelemente wirken und
somit die Bauelemente vor Schäden und deren Anschlußelektroden vor dem Abknicken
bewahrt bleiben, weil das Federelement nur über das Fixierteil die Bauelemente an
das Kühlteil gepreßt hält.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Baugruppe möglich. Besonders vorteilhaft
ist, daß am Kühlteil ein- oder beidseitig Bauelemente unterschiedlicher Art angeordnet
werden könne, über welche elastische Halteabschnitte des Fixierteils greifen und
das die Bauelemente haltende und dazu auf die elastischen Halteabschnitte drückende
Federelement am Kühlteil oder am Fixierteil ohne weitere Befestigungsmittel lösbar
befestigt werden kann. Darüber hinaus kann in vorteilhafter Weise die Baugruppe
mit der verringerten Bauhöhe als zusätzliche Abstützung für eine zweite Leiterplatte
des Steuergerätes dienen, um unerwünschte Schwingungen, die bei dem rauhen Betrieb
in Kraftfahrzeugen auftreten können ausreichend zu dämpfen.
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Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur
1 ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Baugruppe mit einem beidseitig
mit unterschiedlichen Bauelementen bestückten Kühlteil in Vorderansicht, Figur 2
die Baugruppe in Draufsicht, Figur 3 die Baugruppe in Seitenansicht, Figur 4 die
Baugruppe im Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Figur 1, die Baugruppe in Rückansicht,
Figur 6 ein zweites Ausführungsbeispiel der Baugruppe mit einem beidseitig mit den
gleichen Bauelementen bestückten Kühlteil in Vorderansicht, Figur 7 das Fixierteil
nach Figur 6 in Vorderansicht, Figur 8 ein drittes Ausführungsbeispiel der Baugruppe
mit einem einseitig mit Bauelementen bestückten Kühlteil in Vorderansicht, Figur
9 die Baugruppe im Querschnitt entlang der Linie IX-IX in Figur 8 und Figur 10 eine
Abwandlung der Baugruppen nach Figuren 6 bis 9 im Querschnitt.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele In einem an sich bekannten und
nicht näher dargestellten elektronischen Steuergerät sind abzuleitende Verlustwärme
abgebende elektrische - dazu gehören auch elektronische -Bauelemente direkt an einem
Kühlteil 1 lösbar angeordnet.
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Das Kühlteil 1 ist ebenfalls in an sich bekannter und nicht näher
dargestellter Weise im Steuergerät angeordnet und mit einem wärmeableitenden Gehäuse-
und/oder beispielsweise Kraftfahrzeugteil verbunden. Das Kühlteil 1 des ersten Ausführungsbeispiels
der Baugruppe nach Figuren 1 bis 5 ist winklig ausgebildet. Es ist mit zwei Befestigungslaschen
2 und 3 versehen, die rechtwinklig an einem Kühlschenkel 4 angeformt sind. In den
Befestigungslaschen 2 und 3 ist je eine Bohrung 5 zum Befestigen des Kühlteils 1
am Gehäuse und je eine Bohrung 6 zum Befestigen einer in an sich bekannter und nicht
näher dargestellter Weise mit Leiterbahnen versehenen Leiterplatte 7 am Kühlteil
1 vorgesehen.
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Der Kühlschenkel 4 ist im wesentlichen rechteckig ausgebildet und
hat nahe seinen Stirnseiten 8 und 9 mindestens einen an mindestens einer seiner
beiden Aufnahmeseiten 10 und 11 angeformten Fixiervorsprung 12. An jeder Stirnseite
8; 9 ist eine Rastnase 13 ausgebildet.
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Auf der Aufnahmeseite 10 des Kühlschenkels 4 liegt eine Isolierfolie
14, die an den Fixierzapfen 12 eingehängt ist. Auf der Isolierfolie 14 sind bis
zu fünf elektronische Bauelemente 15, beispielsweise Transistoren TO 220 angeordnet.
Auf der Aufnahmeseite 11 des Kühlschenkels 4 sitzt ein elektrisches Bauelement 16,
beispielsweise ein Widerstand KKA5.
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Ein Fixierteil 17 aus Kunststoff ist annähernd U-förmig ausgebildet.
Es liegt mit seinem Rücken 18 auf der Oberseite 19 des Kühlschenkels 4, während
seine U-Schenkel 20 und 21 über die Bauelemente 15 bzw. 16 an den Aufnahmeseiten
10 bzw. 11 des Kühlschenkels 4 ragen. Die U-Schenkel 20 und 21 weisen dünne federnde
Haltelappen 22 bzw. 23 auf, welche über die Bauelemente 15 bzw. 16 greifen. Die
Anzahl und Länge der Haltelappen 22 und 23 richtet sich nach der Anzahl und Art
der Bauelemente 15, 16. Auch können Fixierteile mit einer Lappenart bei Anordnungen
unterschiedlicher Bauelemente verwendet werden. Das Fixierteil 17 hat an der Innenseite
seiner U-Schenkel 20 und 21 vorstehende Fixierrippen 24 bzw. 25.
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Die Fixierrippen 24 und 25 erstrecken sich beiderseits der Bauelemente
15 bzw. 16 und halten die Bauelemente 15 und 16 in ihrer gewünschten Lage an den
Aufnahmeseiten 10 bzw. 11 des Kühlschenkels 4. Das Fixierteil 17 seinerseits ist
in seiner gewünschten Lage am Kühlschenkel 4 durch die Fixiervorsprünge 12 gehalten.
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Ein Federelement 26 beispielsweise aus Federblech hat ebenfalls annähernd
U-förmigen Querschnitt. Es hat an seinem Rücken 27 angebogene U-Schenkel, die in
einzelne Federschenkel 28 bzw. 29 unterteilt sind, welche an den federnden Haltelappen
22 bzw. 23 des Fixierteils 17 unter Federspannung anliegen. Die Federschenkel 28
und 29 drücken somit die Haltelappen 22 bzw. 23 auf die Bauelemente 15 und 16,.
die dadurch fest an den Kühlschenkel 4 gedrückt gehalten sind. An jeder Stirnseite
des Federelements 26 ist ein federnder Rastarm 30 bzw.
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31 ausgebildet. Die Rastarme 30 und 31 haben jeweils eine Ausnehmung
32 mit einer Rastkante 33. Die Rastkanten 33 sind hinter der Rastnase 13 an den
Stirnseiten 8 und 9 des Kühlschenkels 4 eingerastet. Dadurch sind die elektrischen
Bauelemente 15 und 16 lösbar am Kühlteil 1 gehalten.
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Das so bestückte Kühlteil 1 bildet eine elektrisch prüfbare vormontierte
Baugruppe 1, 14, 15, 16, 17, 26, die auf der Leiterplatte 7 angeordnet und befestigt
ist. Die Anschlußelektroden 34 und 35 der Bauelemente 15 bzw. 16 ragen dabei durch
Öffnungen 36 der Leiterplatte 7 im Bereich zugeordneter Leiterbahnen, mit denen
sie in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise beispielsweise durch
Löten verbunden sind.
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Soll in dem elektronischen Steuergerät noch eine zweite Leiterplatte
37 vorgesehen werden, so können aufgrund der geringen Bauhöhe der Baugruppe 1, 14
bis 17, 26 die beiden Leiterplatten 7 und 37 in verhältnismäßig geringem Abstand
angeordnet werden, ohne daß in der zweiten Leiterplatte 37 ein Ausbruch für die
Baugruppe 1, 14 bis 17, 26 benötigt wird, da oberhalb der Bauelemente das Federelement
nicht mehr am Kühlteil durch Schrauben oder Nieten befestigt werden muß. Darüber
hinaus
kann sich die zweite Leiterplatte 37 mit ihrem Dämpfungsteil 37' am Rücken 27 des
Federelements 26 abstützen. Somit bildet die Baugruppe 1, 14 bis 17, 26 eine zusätzliche
Auflage zum Verhindern von Schwingbewegungen der Leiterplatte, die beim rauhen Betrieb
in Kraftfahrzeugen immer wieder auftreten können.
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Die Baugruppe selbst läßt sich in einfacher Weise montieren und demontieren,
ohne die verhältnismäßig empfindlichen Bauelemente wie beispielsweise die Transistoren
15 zu beschädigen. Auf die am Kühlschenkel 4 anliegenden und durch das Fixierteil
17 in ihrer Lage fixierten Bauelemente 15, 16 kann beim Aufschieben des Federelements
26 keine Scherkraft mehr wirken, da die Federschenkel 28 und 29 nur auf dem Fixierteil
17 und zwar auf dessen federnden Haltelappen 22 und 23 gleiten und nur über sie
eine Anpreßkraft auf die Bauelemente 15 und 16 ausüben, die einen guten Wärmeübergang
von Bauelement zu Kühlteil gewährleistet. Die vom Federelement 26 beim Aufschieben
auf die federnden Haltelappen 22 und 23 des Fixierteils 17 ausgeübte Reibkraft wird
über den Rücken 18 des Fixierteils 17 vom Kühlteil 11 abgefangen und wirkt somit
nicht als Scherkraft auf die Bauelemente 15, 16. Auch ein Abknicken der Anschlußelektroden
34, 35 der Bauelemente 15, 16 wird dabei verhindert.
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Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Baugruppe nach Figuren 6
und 7 sind an dem Kühlteil ebenfalls an beiden Aufnahmeseiten elektronische Bauelemente
angeordnet. Soweit die Teile gleich denen des ersten Ausführungsbeispieles sind,
haben sie dieselben Bezugszahlen.
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Das winklige Kühlteil 1 ist wiederum an seinen Befestigungslaschen
2 und 3 auf der Leiterplatte 7 befestigt. Am Kühlschenkel 4 sind an der rückwärtigen
Aufnahmeseite 11 zwei Fixiervorsprünge 12 zur Aufnahme eines Fixierteils 38 aus
Kunststoff und einer Isolierfolie 39 und an der Aufnahmeseite 10 wiederum zwei Fixiervorsprünge
12 zur Aufnahme der Isolierfolie 14 angeformt. Im mittleren Bereich der beiden Aufnahmeseiten
10 und 11 sind je zwei abzuleitende Verlustwärme abgebende elektronische Bauelemente
15, beispielsweise Transistoren TO 220 angeordnet. Das ebenfalls im wesentlichen
U-förmige Fixierteil 38 greift über die vier Bauelemente 15. Dabei sitzt sein Rücken
auf der Oberseite 19 des Kühlschenkels 4, die federnden Haltelappen 40 der U-Schenkel
41 und 42 liegen an den zugeordneten Bauelementen 15 an und die an der Innenseite
der U-Schenkel 41 und 42 vorstehenden Fixierrippen 24 und 25 erstrecken sich wiederum
entlang der Seiten der Bauelemente 15. Der sich an der rückwärtigen Aufnahmeseite
11 erstreckende U-Schenkel 42 des Fixierteils 38 ist mit zwei seitlichen Fixierfortsätzen
43 versehen, in denen je ein Langloch 44 ausgebildet ist. Das Fixierteil 38 ist
mit dem toleranzausgleichenden Langloch 44 an den Fixiervorsprüngen 12 der Aufnahmeseite
11 des Kühlschenkels 4 eingehängt und somit am Kühlteil 1 fixiert. Auf der Außenseite
jedes Haltelappens 40 des Fixierteils 38 ist eine Rastnase 45 angeformt.
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Ein U-förmiges Federelement 46 hat in jeweils zwei Federschenkel 47
unterteilte U-Schenkel. In den Federschenkeln 47 ist jeweils eine Rastöffnung 48
ausgebildet. Das über das Fixierteil 38 gesebobene Federelement 46 rastet mit der
Rastöffnung 48 an der zugeordneten Rastnase 45 des Fixierteils 38 ein. Die Federschenkel
47 drücken dann über die federnden Haltelappen 40 die Bauelemente 15 an den Kühlschenkel
4.
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Die noch an der Aufnahmeseite 10 angeordneten elektronischen Bauelemente
49 haben eine Größe und Bauform, die das an sich bekannte Befestigen, beispielsweise
mit Schrauben auch bei geringerer Bauhöhe des Kühlteils 1 erlaubt. Die Anschlußeleketroden
34 und 50 der Bauelemente 15 bzw. 49 ragen wiederum durch zugeordnete Öffnungen
der Leiterplatte 7 und sind mit zugeordeten Leiterbahnen verbunden.
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Die lösbare Befestigung der elektronischen Bauelemente 15 mittels
des am Fixierteil 38, 45 eingerasteten Federelements 46 bis 48 hat den zusätzlichen
Vorteil, unabhängig von Fertigungstoleranzen des Kühlteils 1 und von den verschiedenen
Wärmeausdehnungskoeffizienten der unterschiedlichen Werkstoffe von Kühlteil 1, Fixierteil
38 und Federelement 46 zu sein.
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Ein drittes Ausführungsbeispiel der Baugruppe ist in den Figuren 8
und 9 dargestellt. Soweit die Teile gleich denen der anderen Baugruppen sind, haben
sie dieselben Bezugszahlen.
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Die Baugruppe besteht im wesentlichen aus dem Kühlteil 1, den an seinem
Kühlschenkel 4 angeordneten Bauelementen 15 und den Fixier- und Haltemitteln zum
löbaren Befestigen der Bauelemente 15. Die Baugruppe ist wiederum an der Leiterplatte
7 angeordnet und befestigt. Die elektronischen Bauelemente 15 sind allerdings nur
auf der AuSnahmeseite 10 des Kühlschenkels 4 des Kühlteils 1 und wieder unter Zwischenlage
der Isolierfolie 14 angeordnet.
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An der Aufnahmeseite 11 des Kühlschenkels 4 ist etwa in der Mitte
ein rechteckiger Fixiervorsprung 51 für ein Fixierteil 52 angeformt. Das Fixierteil
52 aus Kunststoff
ist auch wieder im wesentlichen U-förmig ausgebildet
Sein über die die Bauelemente 15 aufnehmende Seite 10 ragender U-Schenkel 53 hat
zwei an den zugeordneten Bauelementen 15 anliegende federnde Haltelappen 54 und
dazwischen einen etwas stärkeren Befestigungslappen 55, an dessen Außenseite eine
Rastnase 56 angeformt ist. An der Innenseite des U-Schenkels 53 vorstehende Fixierrippen
24 liegen wieder an den Seiten der Bauelemente 15.
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Auch der Befestigungslappen 55 erstreckt sich zwischen die Bauelemente
15 und dient als Fixierrippe. Der andere U-Schenkel 57 des Fixierteils 52 ist plattenförmig
ausgebildet und liegt an der Aufnahmeseite 11 an.
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Es hat eine Öffnung 58, mit welcher das Fixierteil 52 am Fixiervorsprung
51 und somit am Kühlschenkel 4 eingehängt und fixiert ist. Der Rücken 59 des Fixierteils
52 liegt dann auf der Oberseite 19 des Kühlschenkels 4.
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An der Außenseite des U-Schenkels 57 sind zwei Rastnasen 60 außermittig
angeformt.
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Ein U-förmiges Federelement 61 hat in seinem über den U-Schenkel 57
des Fixierteils 52 greifenden Federschenkel 62 zwei den Rastnasen 56 des Fixierteils
52 angepaßte Rastöffnungen 63. Der über die Bauelemente 15 greifende U-Schenkel
des Federelements 61 ist in zwei Federschenkel 64 und einen dazwischenliegenden
Rastschenkel 65 unterteilt. Die Federschenkel 64 liegen unter Federspannung an den
federnden Haltelappen 54 des Fixierteils 52 an und pressen die Bauelemente 15 an
das Kühlteil 1, 4. Im Rastschenkel 65 ist eine Rastöffnung 66 ausgebildet. Das auf
das Fixierteil 52 geschobene Federelement 61 rastet mit den Rastöffnungen 63 und
66 an den zugeordneten Rastnasen 60 bzw. 56 ein. Dadurch sind die Bauelemente 15
wiederum lösbar am Kühlteil 1, 4 befestigt, ohne daß beim Aufschieben des Federelements
61 die elektronisehen Bauelemente 15 beschädigt werden können.
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Eine seitliche Fixierung des Fixierteils 52 am Kühlschenkel 4 kann
noch durch die seitlichen Begrenzungen 67 und 68 einer Vertiefung der Oberseite
19 des Kühlschenkels 4 erfolgen.
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Eine abgewandelte Rastvorrichtung ist in Figur 10 dargestellt. Soweit
die Teile gleich denen der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 6 bis 9 sind, haben
sie dieselben Bezugszahlen.
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An einem wiederum im wesentlichen U-förmigen Fixierteil 69 sind an
der Außenseite seiner U-Schenkel 70 an Stelle der schmalen Rastnasen 45 oder 56
sich quer über die federnden Haltelappen 71 erstreckende Rastvorsprünge 72 angeformt.
Die auf die federnden Haltelappen 71 drückenden Federzungen 73 eines im wesentlichen
U-förmigen Federelements 74 werden beim Montieren der Baugruppe am Kühlteil 1, 4
über die Rastvorsprünge 72 geschoben und rasten hinter ihnen mit ihrem abgekröpften
Abschnitt 75 ein. Dadurch sind die in den Federschenkeln 47 nach Figur 6 bzw. 62
und 65 nach Figuren 8 und 9 ausgebildeten Rastöffnungen 48 bzw. 63 und 66 nicht
mehr erforderlich.
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Auch der Rastschenkel 65 nach Figuren 8 und 9 kann entfallen.