JP4224031B2 - 熱保護装置を有する制御ユニットおよびその制御ユニットから成る電気加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つのトラックと、および回路基板上に取付けられ、かつ少なくとも１つのトラックへ電気的に接続されるトランジスタとから成る回路基板を有する制御ユニットに関する。

半導体制御素子としてのトランジスタから成るこれらの型式の制御ユニットは、多くの用途、たとえば、自動車における駆動、加熱および照明の装置の制御用に使用され、特にそれらの用途において、全体装置一式において制御されることになる装置が多いので、個別の制御ユニットをできるだけ経済的に製造することが重要である。

種々の用途が考えられ、そこにおいて、たとえば、制御され、かつトラックを通過する電流により、制御ユニットの過熱が生じることがある。そのような機能不良は、特にトランジスタへの直前の損傷により生じる。トランジスタの大量生産中に、この直前の損傷は、ｐｐｍ範囲だけに生じる。しかしながら、特にコストの低い大量生産の場合に、トランジスタが、射出成形部材上に配置されるか、またはそれらの部材に取囲まれるので、トランジスタの過熱は、周囲のプラスチック部材の過熱も生じる。プラスチック部材は、過熱、たとえば、３００℃の範囲の過熱温度で燻ぶり始め、最悪の場合は焼ける。その結果、中に制御ユニットが設置される装置は、部分的にまたは完全に破壊される恐れがある。

そのような制御ユニットは、たとえば、特許文献１から知られるように、たとえば、自動車用の電気加熱装置にも使用される。自動車において、特に燃費最適化されたディーゼルエンジンを有する、および将来は、少量の熱エネルギーを生じる石油駆動エンジンを有する自動車における用途の場合、内部とエンジンを加熱するために電気的補助加熱器が使用される。電気加熱装置は、他の用途、たとえば、屋内設備の分野において特に室内空調、および産業用プラントなどの用途にも適切である。

自動車の加熱／空調システムにおける電気補助加熱器の使用を通して、エンジンからの廃棄熱が加熱目的に未だ利用されない時間を広げることができる。電気補助加熱器は、僅か数秒後にその作動温度に達するので、空気流を加熱することができる。

自動車の加熱／空調システムに使用されるそのような電気補助加熱器の場合、電流を熱に変換するＰＴＣ加熱部材が好ましくは使用される。ＰＴＣ加熱部材は、熱伝導のためにＰＴＣ加熱部材の放熱部材へ接合される。ＰＴＣ加熱部材により生成された熱は、放熱部材の手段により空気流へ伝達される。

電流を供給する、ＰＴＣ加熱部材、放熱部材および接触プレートの層状化された構造の全体配置は、クランプ止め圧力を受けて、性能が向上する。このクランプ止めにより、ＰＴＣ加熱部材への電気的および熱的接触の改良が達成される。

加熱電力の制御は、リレ−制御器に置換わる半導体構成部材により、かなりの程度まで対処されている。要求される加熱電力には関係なく、制御ユニットは、個別のＰＴＣ加熱部材へ供給される電流を閉ループモードで制御する。好ましくは半導体構成部材は、スイッチとして作動して、個別のＰＴＣ加熱部材へ送られる電流をスイッチオンまたはオフする。加熱電力を一層正確に加えるために、加熱部材へ送られる電流を、半導体構成部材の手段により、連続的に調整できる。そのような連続閉ループ制御の欠点は、高い電力損失であり、その電力が熱に変換され、したがって過熱の要因になる恐れがある。

電流の調節に使用される半導体構成部材は、種々の付加機能を有する多数の変形態様で得ることができる。複雑かつ高価なトランジスタは、多くの所謂「高性能電力制御」機能を有する。それらのトランジスタを使用することにより、たとえば、トランジスタの自動温度監視を実現することができる。しかしながら、そのようなトランジスタでの欠点は、価格が高いことであり、そのためにそのようなトランジスタは高級車だけに使用される。

自動車における補助加熱器のこの型式の制御装置の過熱により、燻るプラスチックにより生成されるガスは、自動車の換気システムを通して直接広がり、乗員室に流入する。ついで、乗員室に着座する乗員は、排出されたガスにより健康障害を直接受ける。また排出されたガスは、乗員室を曇らせて、外側へ向けてのドライバの視界を阻害し、かつ視界を完全に閉塞さえもする。

トランジスタの温度監視を使用しても、または過熱が生じる前に電流を適時にスイッチオフするために実際の温度の種々の電子監視を通してでも、実施される過熱防護の不十分な信頼性の問題もある。また制御ユニットの電気加熱防護は、不十分な解決策を提供する。というのは、ここで必要とされる信頼性が、必ずしも達成されないからである。いずれにせよ、監視される高電流では、電気加熱防護の実現は、かなりの設置サイズの制御ユニットをもたらす。
ＥＰ０３５９５２８Ａ号

本発明の目的は、確実な過熱防護を有する制御ユニットを提供することにある。

本発明の別の態様によれば、制御ユニット上に単純な方法で取付けできる確実な過熱防護が設けられる。

本発明の第３の態様によれば、過熱に対して防護される制御ユニットを有する、特に自動車用の電気加熱装置が設けられる。

本発明の目的の第１の態様の解決策は、請求項１の特徴を有する制御ユニットで明示され、そのユニットは、本発明によれば、中断部材へ割当てられる作動部材を有する中断部材によりさらに形成される。本発明によれば、回路基板に関して規定される初期状態で、中断部材は、少なくとも１つのトラックの反対方向に面する両端部を電気的に接続する。上述の作動部材は、トランジスタが過熱すると起動する作動部材である。これは、トランジスタ上での温度が許容できない高温を超えたときにだけ、作動部材が作動されることを意味する。熱的に誘導起動するこの型式の作動部材の場合、トラックの両端部の電気的接続が中断されると、中断部材が回路基板から離脱され中断部材が回路基板から離脱されるまで、作動部材は中断部材へ押付けられる。

本発明の第１の態様によれば、それに応じて電気機械的解決策が設けられ、そこにおいて、過熱の場合に機械的に動かされる中断部材は、トランジスタに至るトラックの電気的接続を中断するために、初期位置から安全位置に動かされる。本発明により提案される電気機械的解決策の原理は、制御ユニット用の確実な過熱防護を保証し、制御ユニットの過熱が予想される全ての考えられる場合に使用できる。この過熱は、たとえば、トラックを通過する電流により生じ、および特にトランジスタにおいて制御ユニットにより制御される。過熱防護は、制御ユニットが隣接する環境から受ける熱に対しても、制御ユニット用に実施可能である。

本発明の好ましい別の改良点によれば、作動部材は、その初期位置において事前に張力が付与され、およびトランジスタへ熱的に連結される可融部材により固定される。これに関して可融部材は、作動部材が作用方向に事前に張力が付与される初期位置に作動部材を保持する。可融部材は、溶融すれば、作動部材を解放し、その作動部材が、初期位置から離れ、これに関して、中断部材へ直接的にまたは間接的に作用する。可融部材とトランジスタとの間の熱的連結は、それぞれの場合、可融部材が、トランジスタにおいて、またはトランジスタの直ぐ周辺における許容されない高温で溶融するようになされる。アクリルニトリルブタジェンスチロール（ＡＢＳ）またはポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）の可融ピンを、たとえば、可融部材として使用できる。本発明のこの好ましい改良点により、作動部材の熱的起動を、簡単な方法で実現できる。

好ましくは、可融部材は、トランジスタから反対方向に面する回路基板の側面に配置され、かつ可融部材とトランジスタとの間でトラック内で延びる熱的トラックを有する。この配置により、トランジスタは好ましくは、熱的トラックと直接熱接触するように、回路基板の上端側にＳＭＤ構成部材（表面実装デバイス）として取付けられる。トランジスタの領域において支配的な温度は、熱的トラックの手段により、回路基板の下面へ伝達され、その底面において可融部材が、回路基板へ押付けられ、好ましくはそれへ直接押付けられる。事前に張力が付与された作動部材が可融部材の手段により固定されるので、作動部材は、どのような場合でも、可融部材をその間に入れて、回路基板へ直接押付けられ、そのために、本発明に記載の電気機械的加熱防護を、少数の付加部材を設けて単純な方法で実現できる。

熱的トラックは好ましくは、ハンダで満たされた回路基板内の多くの穴から形成される。このようにして、トランジスタと熱防護部材との間の熱的接触が、機械的接触から連結解除される。その結果、トランジスタと回路基板とのハンダ箇所の機械的逃げにより、確実な熱的転移が得られ、またそのような転移により、信頼性が向上する。

さらに別の好ましい改良点によれば、その改良点は、過熱の場合に中断部材により短絡が防止され、その改良点により、中断部材の安全な設定が実施され、その改良点は、回路基板上にハンダ付けされる接触プレートにより形成されるので、回路基板と接触プレートとの間のトランジスタ側のハンダ接続部が、トランジスタへ熱的に連結される。過熱の場合、ハンダ接続部のトランジスタとのこの熱的連結により、ハンダ接続部に位置するハンダが溶融する。同時に作動部材は、熱的に誘導されて作用して、接触プレートを動かす。接触プレートと回路基板との間に形成される別のハンダ接続部は、このハンダ接続部の手段により接触プレートが保持されるように、トランジスタからの熱的連結が解除される。これは好ましくは、回路基板が接触プレートの真下に切欠いた作動開口部を有するように生じ、またその開口部において、作動部材の作動端部が、初期位置において収納される。この作動開口部の一端において、トランジスタへ熱的に連結されるハンダ接続部が位置決めされる。他端には、熱的に連結が解除されるハンダ接続部があり、その接続部の回りに、過熱の場合に接触プレートが好ましくは回動する。したがって、トランジスタの過熱の場合に接触プレートが制御ユニット内で自由に移動できることは期待されないし、また場合によっては、トラックの両端部間の中断された電気的接続部を制御されないで復元することは期待されない。

本発明の別の好ましい改良点によれば、作動部材は、回路基板に関して規定される打抜そらせ部材により形成される。この打抜そらせ部材は、弾性的に曲げられ、湾曲したセグメントと、可融部材を保持する受容部材が設けられる収容セグメントと、および湾曲したセグメントと収容セグメントとの間に延びる接続セグメントとから成り、接続セグメントから、切欠きを通して接続セグメント中に形成され、かつ回路基板に対してほぼ直角に延びる作動ウエブが分岐する。バネを形成する上述の一体の打抜そらせ部材は、作動部材の特に低価格で容易に製造される改良点を表し、かつ本発明に記載の制御ユニットについて可能な最も低価格の大量生産に関して実現される。

本発明に記載の制御ユニットの別の好ましい改良点は、請求項７乃至１２に示され、かつ特に本発明に記載の過熱防護の別の改良点に関し、その改良点により、この目的の第２の態様が解決される。組立が容易な過熱保護部を設けるために、本発明の第２の態様によれば、事前に組立てられた作動ユニットが、中断部材用に設けられ、その作動ユニットは、作動部材を収納する収納ハウジングを備え、中断部材と有効に接続することができ、かつ収納ハウジング上に形成される一体のラッチ掛け部材により事前張力を受けて離脱自在に保持される。ラッチ掛け部材は、組立補助部材として作用し、かつ事前に張力が付与された初期位置において、収納ハウジングへ固定される作動部材を保持する。しかしながら、この事前に張力が付与された初期位置において、作動部材の保持は離脱自在であり、すなわち、ラッチ掛け部材は、たとえば、請求項１乃至１２に記載の回路基板を有する制御ユニット上の事前に組立てられた作動ユニットの組立中または組立後に解放される。ついで作動部材の機械的保持は、取消されるので、作動部材を熱的手段だけにより起動できる。

本発明に記載の作動ユニットの好ましい改良点によれば、それにより、ラッチ掛け部材による事前張力を受けて作動部材の保持は、たとえば、制御ユニットの回路基板上で作動部材の組立中に必然的に達成され、ラッチ掛け部材は、収納ハウジングの取付け面上に突出し、かつその上で回動できるように支持され、およびランオフ傾斜部を有し、その傾斜部は、事前組立中に、作動部材と相互作用する。事前組立中に、好ましくは打抜そらせ部材として形成される作動部材は、好ましくはプラスチック射出成形により形成される収納ハウジングへ連結され、事前張力を受けた位置に導かれる。これに関して、作動部材は、ランオフ傾斜部へ摺接し、ついで、作動部材に従う当接面が、作動部材が初期位置に達すると作動部材へ押付けられるように、作動部材は、ランオフ傾斜部に弾性的に事前張力を付与する。作動部材は、それに応じて、初期位置におけるラッチ掛け部材のスプリングバックにより事前組立を終了すると、強制的に固定される。

作動部材のこの固定は、好ましい実施例に記載の収納ハウジングの取付け面の対向する面に当接することで必然的に解放され、その実施例において、ラッチ掛け部材は、収納ハウジング上で回動できるように取付け面から反対方向に面する一端において支持され、またランオフ傾斜部から反対方向に面する側の他端において、ラッチ掛け部材は、取付け面に重なる縁曲げされたヘッドを有する。組立中に、このヘッドは、取付け面へ向けて制御ユニットの対向面へ押付けられ、その結果、ラッチ掛け部材の当接面が、事前張力を受けて保持される作動部材を解放するまで、収納ハウジング上のラッチ掛け部材の軸受の回りに回動される。ついで、組立目的のための作動部材の固定は、取消され、および作動部材を、ラッチ掛け部材から解放して、過熱中に熱的に誘導されて作動できる。

事前組立された作動ユニットの別の好ましい改良点は、副請求項１６乃至１９に示される。

本発明の目的の第３の態様の解決策の場合、本発明によれば、装置ハウジングを備える電気加熱装置が設けられ、そのハウジングは、少なくとも１つの放熱部材と少なくとも１つの並列接触プレートとから成る層構造部材を保持し、かつそれらの間に少なくとも１つのＰＴＣ加熱部材を収納する。たとえば、ＥＰ−Ａ−０３５０５２８から知られる、この電気加熱装置は、請求項１乃至１２のいずれかに記載の制御ユニットを有する、過熱に対して確実で経済的な防護手段を提供する本発明により形成される。

好ましくは電気加熱装置には、収納ハウジングが設けられ、そのハウジングは、周知の方法で、熱放散部材まで横方向に延び、かつ電気的絶縁のためにそれらの熱放散部材を互いに離間する横方向突張りから成り、およびそのハウジング上に、回路基板と、および本発明に記載の制御ユニットの作動部材とが保持される。

本発明の実施形態の一例を図面に基づいて以下に詳細に説明する。

図１は、本発明に記載の制御ユニットの実施例を拡大図で示す。制御ユニットは、回路基板１と、トランジスタ２の形態の半導体制御部材と、接触プレート３として形成される中断部材と、打抜そらせ部材（打抜偏向部材）４により形成される作動部材とから構成される。さらに可融部材を形成する可融ピン５と、および打抜そらせ部材４を収納する射出成形された収納ハウジング６とが設けられる。

回路基板１は、トランジスタ２と接触プレート３へ割当てられるその上端側に、図面に図示されないトラックを有し、そのトラックがトランジスタ２へ至る。回路基板１は、それに面する取付け面側に、所謂リードフレームを有し、そのフレームにより、トランジスタ２が、回路基板１の上端側に形成される少なくとも１つのトラックへ電気的に接続される。このトラックは、回路基板１に切欠けられる作動開口部７により破断されるので、トラックの両端部は、回路基板１の表面上の作動開口部の両側に解放されて位置する。勿論、別のトラックの幾つかの相互に割当てられる端部を、トランジスタ２へ至る作動開口部７の両側に設けることができる。

トランジスタ２には、接触プレート３から反対の方向に面するその後側に、幾つかの接続部８が設けられ、それらの接続部は、回路基板１上に形成される別のトラックへ電気的に接続される。たとえば、温度および／または電流測定用の「高性能電力制御」機能をトランジスタが多く有するほど、それだけ多くの接続部が必要になる。図１に示される接続部の数は、一例だけである。

回路基板１においてトランジスタの下方に幾つかの穴９が設けられる。これらの穴は、銅メッキされ、かつハンダ付け工程中にハンダで満たすことができる。このようにして形成される熱的トラック１０は、トランジスタと、機械的に緊張させられて、不十分な電気的接続のリスクが生じる回路基板との間のハンダ接続部を必要とすることなく、トランジスタから可融ピン５までの確実な熱伝導を与える。

収納ハウジング６には、ほぼＨ形のベース部位が設けられ、その中央ウエブは、底部４９（たとえば、図２）が設けられる窪み１１を有する。収納ハウジング６は、回路基板１の底側に接触できる平坦な取付け面１２を形成する。Ｈ形収納ハウジング６の中央ウエブに対してほぼ直角に延びる横方向ウエブ上に、ここでは図示されない係止部材が設けられ、係止部材は、収納ハウジング６が回路基板１上に取付けられるときに、回路基板１上に切欠けられる図示されない係止穴と係合し、および対向面を形成する回路基板１の底側が、取付け面１２と当接する。

打抜そらせ部材４は、打抜き工程により形成されるシート帯片により形成され、および中に配置される打抜係止ラグ１４を有する取付けセグメント１３と、取付けセグメント１３に隣接し、かつ中に弾性部材が取付け状態で格納される湾曲したセグメント１５とを備え、その弾性部材を通して、湾曲したセグメント１５に隣接する接続セグメント１６および打抜そらせ部材４の自由端部に設けられる収納セグメント１７が、回路基板１の方向に事前に張力が付与される。平坦な接続セグメント１６の中央部は、切欠けられ、回路基板１の方向に曲げられて、作動ウエブ１８を形成する。

接続セグメント１６は、作動ウエブ１８の曲げ方向と反対の方向に曲げられた補強側板１９を有し、それにより、接続セグメント１６の曲げ剛性が増加し、かつ作動ウエブ１８の縦方向に作用する力による接続セグメント１６のたわみが減少する。

収納セグメント１７は、打抜き工程により形成される穴２０を有し、その径は、接続栓２１よりも僅かに大きく、その栓は、可融ピン５よりも径が小さく、かつ取付け側上の可融ピン５の端部上の単一部材として形成される。

可融ピン５はプラスチックから形成され、そのプラスチックは、実施例において説明される制御ユニットが、過熱前、たとえば、３００℃を超える温度の前にスイッチオフされるならば、所定の溶融温度、たとえば、１００℃と１８０℃との間の温度で溶融する。その溶融工程は、規定された温度に達すると始まる。規定された温度の下限は、ハンダが軟化または溶融する温度にほぼ対応する。溶融工程の開始にとり好ましい温度は、約１００℃である。好ましくは可融ピンは、長さが約８ｍｍで、径がたとえば、１．５乃至２ｍｍの円筒形にＡＢＳまたはＰＶＣから製造される。

図２は、図１の拡大図に示される部材の縦方向断面を示す。同一の部材は、同一の参照符号が示される。可融ピン５は、収納セグメント１７と回路基板１との間に組立てられた状態で収納されることが分かる。可融ピン５は、打抜そらせ部材４の事前張力により回路基板１の底側に押付けられる。かくして回路基板側の可融ピン５の端部は、トランジスタ下方の通し接触領域１０と接触するので、可融ピン５は、熱的トラックを経てトランジスタ２へ熱的に連結される。

回路基板１に関しての収納ハウジング６の位置は、図２に示される打抜そらせ部材４が回路基板１に関して事前張力が付与される初期位置において、作動ウエブ１８が、接触プレート３へ僅かな間隔をつけて作動開口部7内に収納されるように、さらに選択される。

打抜そらせ部材４の係止ラグ１４は、収納ハウジング６上に形成される一体ウエブ２２の背後を把持し、その結果、収納ハウジング６内に拘束収納される。

接触プレート３は、回路基板１の上面に置かれ、トランジスタ側のハンダ接続部２３と作動開口部７の反対側に設けられるハンダ接続部２４との手段により回路基板１へ接続される。ハンダ接続部２４は、図２における図面平面に対して直角で延びる接触プレート３の前面側縁部の領域だけに設けられる。

図２に図示される初期位置において、穴２０を取囲む打抜そらせ部材４の縁部は、接続栓２１と可融ピン５との間に形成される鍔状部へ押付けられる。可融ピン５は、図２に図示されるバネ事前張力付与された初期位置で打抜そらせ部材４を保持し、その位置において、湾曲したセグメント１３を有する打抜そらせ部材４は、収納ハウジング６の底部４９に形成される凸状当接部２５と接触する。

過熱が、たとえば、事前の機械的損傷（たとえば、「チップ割れ」）によるか、またはトランジスタ内の直接の電気的過負荷（「電気的過応力」）により、トランジスタ２の領域に生じるならば、トランジスタ２内に生成された熱は、熱伝導によりトランジスタ側のハンダ接続部２３へ、かつ可融ピン５へ伝達される。可融ピンへの熱伝導は、熱的トラック１０を経て生じるが、トランジスタ２とトランジスタ側のハンダ接続部２３との間の間隔、すなわち、トランジスタ２と接触プレート３との間の間隔は、たとえば、３００℃までのトランジスタの許容されない加熱中にトランジスタにより放散される熱が、ハンダの溶融温度を超えるハンダ接続部２４の加熱をもたらすように選択される。このために、トランジスタ側のハンダ接続部２３を、銅ピン１０に直ぐ近接して形成でき、それらのピンは、回路基板１内での密接実装により、熱を好ましくは、回路基板１の基板方向にも伝達する。

伝達される熱により、可融ピン５は徐々に溶融する。打抜そらせ部材４におけるバネ事前張力の理由で、そのそらせ部材は、可融ピン５の溶融される長さに従うので、可融ピン５は、回路基板の通し接触領域１０の下面に当接し続ける。

接触プレート３への僅かな間隔を有する初期位置での開始時に作動開口部７に収納される、作動側の作動ウエブ１８の端部は、ここで接触プレート３へ押付けられる。トランジスタにより生成され、かつトランジスタ側のハンダ接続部２３へ基板方向に伝達される熱は、トランジスタ側のハンダ接続部２３の溶融をもたらす。トランジスタ側の作動開口部７の端部に隣接する作動ウエブ１８が接触プレート３へ押付けられるので、ついで接触プレート３は、回路基板１から持ち上げられ、作動開口部７によりトランジスタ２から熱的に切離される他のハンダ接続部２４の回りに回動されるので、他のハンダ接続部２４のハンダが固体のままである。接触プレート３の縁部の領域に設けられるハンダ接続部２４は、ここではヒンジとして作用する。接触プレート３が回路基板から持上げられると、回路基板１の表面に形成されるトラックの両端部の接触は中断される。このトラックを流れる電流によるトランジスタ２のさらなる加熱は、避けられ、またトランジスタ２は、過熱から防護される。

図１と２に示される実施例は、事前張力付与状態の打抜そらせ部材４の事前組立を容易にするラッチ掛け部材２６を有する。ラッチ掛け部材２６が図２に図示され、ラッチ掛け部材２６は、それが打抜そらせ部材４を固定する位置において、打抜そらせ部材４と収納ハウジング６とから成る事前組立部材内に事前張力を受けて保持される。実際、ラッチ掛け部材２６は、しかしながら、図２に示される位置に関して左へ回動される位置に、事前組立された作動ユニットを回路基板１上に取付け後に位置決めされ、これは以下に詳細に説明される。

特に図２の説明図から分かるように、ラッチ掛け部材２６は、ほぼプレート状構成部材として形成され、切欠き１１の幅全体にわたり延びる。ラッチ掛け部材２６は、切欠き１１に面する内面上に、ラッチ掛け部材２６の内面から初めて下方に広くなるランオフ傾斜部２７を有する。このランオフ傾斜部２７の後に、当接面２８が配置され、その当接面は、ラッチ掛け部材２６の縦方向伸張部に対してほぼ直角で延びる。図２に示されるラッチ掛け部材２６の事前組立された位置において、打抜そらせ部材４は、その収納セグメント１７でランオフ傾斜部２７を背後で把持して、当接面２８と接触する。ランオフ傾斜部２７は、プレート状ラッチ掛け部材２６の縁部において、かつ図２における図面平面に関して、可融ピン５の背後に位置決めされる。

ラッチ掛け部材２６は、収納ハウジング６の一部としての膜ヒンジの手段により一体の射出成形部材として形成される。膜ヒンジは、それぞれの場合にラッチ掛け部材２６の前面側端部上に位置決めされ、かつその端部を、切欠き１１の側壁へ、実際はラッチ掛け部材２６の下端部２９において接続する。図１と２に示されるラッチ掛け部材２６の事前組立された位置において、ラッチ掛け部材２６の他端部は、取付け面１２に重なり、ランオフ傾斜部２７から反対方向に面する側へ傾斜する縁曲げられたヘッド３０を有し、そのヘッドは、ランオフ傾斜部２７の傾斜方向に傾斜摺動面３１を形成する。

以下に、作動ユニットの事前組立が、図１を参照して先ず説明される。収納ハウジング６が固定され、ついで、打抜そらせ部材４は、その取付けセグメント１３と共に、係止ラグ１４がウエブ２２の背後を把持するまで、ウエブ２２と凸状当接部２５との間で収納ハウジング６上に形成される収納スロット３２中に押込まれる。ついで、打抜そらせ部材４は、当接部２５に接触することにより湾曲したセグメント１５の弾性曲げをほぼ受けて切欠き１１に嵌込まれる。ここでは切欠き１１に入る収納セグメント１７は、この嵌込動作の最後においてランオフ傾斜部２７と相互作用し、ラッチ掛け部材２６を切欠き１１から移動させる。ここでラッチ掛け部材２６は、その膜ヒンジの回りに回動される。膜ヒンジの領域において弾性部材がそのヒンジに押付けられる。収納セグメント１７がランオフ傾斜部２７と当接面２８との間の転移部を通過すると、ラッチ掛け部材２６は弾性部分により、切欠き１１の方向に回動して戻される。ここで当接面２８は、収納セグメント１７上に移動させられる。ここで、打抜そらせ部材４は、打抜そらせ部材４とラッチ掛け部材２６を有する収納ハウジング６とにより形成される事前組立された作動ユニット内で事前張力を受けて固定される。

しかしながら、打抜そらせ部材４のこの固定は、ラッチ掛け部材２６を切欠き１１から回動することにより解決できる。この回動動作は、事前組立された作動ユニットの装着中に以下に説明される方法で強制的に二重にされる。事前組立された作動ユニットは、回路基板１の真下に動かされ、実際は、回路基板１上に設けられる係止穴が収納ハウジング６上に形成される係止部材と面一になるように動かされる。可融ピン５は好ましくは、先行の組立ステップ中に、接続栓２１により、打抜そらせ部材４の穴２０に嵌込まれている。

ここで、事前組立された作動ユニットと回路基板１は、共に動かされる。ここで先ず、作動側の作動ウエブ１８の端部が、作動開口部７に入る。連続的な動きにより、ヘッド３０は、摺動面３１により回路基板１の下面に置かれ、摺動面３１により回路基板１の下面を摺動する。これは、切欠き１１からの下端部２９の回りのラッチ掛け部材２６の回動を生じ、その回動を通して、打抜そらせ部材４とラッチ掛け部材２６の当接面２８との間の係止接続が取消される。最後に、事前組立された作動ユニットは、回路基板１上の係止部材をラッチ掛けすることにより、回路基板１へクリップ留めされる。ここでラッチ掛け部材２６は、図２の説明図に関して左へ回動される位置に位置決めされ、そこにおいて、ランオフ傾斜部２７は、溶融する可融ピン５による打抜そらせ部材４の引き続く移動に対する抵抗を生じないように、その傾斜部に割当てられた当接面２８により、切欠き１１から動かされる。

上述の事前組立された作動ユニットは、事前張力を受けて事前組立された状態に保持される打抜そらせ部材４が、事前組立された作動ユニットを回路基板１上に取付けると必然的に解放されるという利点を提供する。したがって、この改良点により、温度防護システムの回路基板１上の組立を単純にできるばかりではなく、組立不良を防止し、かつそれに応じて、過熱防護の信頼性を向上できる。

熱的防護部材を有する、本発明に記載の制御ユニットは、制御ユニットから生じる熱の発生が全体の装置にとり危険である場合に使用できる。本発明によれば、過熱およびその結果生じる損傷を確実に防止できる。好ましくは本発明は、自動車用の電気補助加熱器に使用され、具体的には、一体の制御ユニットを有する補助加熱器と、および別個の制御ユニットを有する補助加熱器との両方に使用される。

図３と４は、自動車用の電気加熱装置の実施例と、および加熱部材を有する構成ユニットを共通ハウジング内に形成する、本発明に記載の制御ユニットの別の実施例とを示す。図３に示されるハウジングは、一例だけである。本発明は、他の任意の形態のハウジングに組込むこともできる。

図３に示される電気加熱装置には、フレーム状ハウジング４０が設けられ、そのハウジングは、２つの縦方向に延びる窪みを付けられた金属ウエブまたは縦方向桁４１と、およびそれらの桁に対して直角に延びる２つの射出成形プラスチックウエブまたは横方向桁４２とにより形成される。この電気加熱装置は、縦方向桁４１に平行に延びる放熱部材５０の層と、および熱放散層４３とを有する。熱放散層のそれぞれには、１つ以上のＰＴＣ加熱部材が設けられ、それらの加熱部材は、２つの並列の電気的かつ熱的に伝導する接触プレート４４の間に保持され、かつ特にクランプ止めされる。これらの接触プレート４４を、平坦な輪郭の帯片の形態で別個の構成部材として形成できるか、または放熱部材の平坦な外面により形成でき、またそれらのプレートは、たとえば、アルミニウム押出機により製造される。この接触プレートの機能の本質的な特徴は、対向して位置決めされる接触プレート４４上でのＰＴＣ加熱部材の確実な熱的かつ電気的の伝導を支援することだけである。ここで放熱部材５０は、それぞれの場合に、一連の曲折状の湾曲した放熱プレートにより形成される。

図３に図示される実施例には、４つの熱放散層４３が設けられ、その接触プレート４４は、ウエブ４２内で互いに電気的に絶縁されて保持される。図３の上部保持ウエブ４２ａが、ボックス状に形成され、かつＰＴＣ加熱部材へ送られる電流を設定する制御ユニットを内蔵する。上部保持ウエブ４２ａは、２つの電気接続ピン４５により重ねられ、そのピンを通して、図示された加熱装置の自動車の車載ネットワークへの電気的接続が生じる。接続ピン４５の１つへ加えられる加熱電流は、熱放散層へ割当てられたトランジスタ２によりスイッチオンまたはオフされるので、電気加熱装置の加熱電力を段階的に制御できる。

加熱段階の１つを、その段階の加熱電力が連続的に調節自在であるように計画できるので、全体の加熱電力を一層正確に加えることができ、かつ内部へ供給される空気の急な温度変化が避けられる。

この制御を実施するトランジスタ２のための過熱防護装置が図４に示される。同一の構成部材は、ここでは、図１と２で使用されたものと同一の参照符号で識別される。上述の実施例とは対照的に、取付けセグメント１３を有する打抜そらせ部材が、円筒形の取付け突出部４６内に位置決めされ、その突出部は打抜そらせ部材４をラッチ掛けするために、収納スロット３２とウエブ２２を形成する。取付け突出部４６は、射出成形により保持ウエブ４２ａ上に一体構成部材として形成される。

接続ボルト４５からの加熱電流は、図４に図示されるボルト４７を経て個別の加熱段階へ分布される。

図３と４に示される実施例は、事前組立された取付けユニットを同様に有することができ、そのユニットは、上部保持ウエブ４２ａに挿入することにより規定された位置に動かされ、その位置において、回路基板１へ適用されたトラックは、熱放散部材４３へ電気的に接続され、かつそれらの部材により、接続ピン４５の１つへ電気的に接続される。他の接続ピン４５へのトランジスタ２の電気的接続は、たとえば、電気接触部材の挿入および／またはハンダ付けにより生じることができ、それらの接触部材も、他の接続部８を、トランジスタ２への制御リード用の図示されるプラグ部材４８へ接続する。

要約すると、本発明によれば、熱的保護部材を有する制御ユニットが提供され、そこにおいて、許容されない高温中の電流供給の中断は、最も高い信頼性で容易に実施される。この目的のために、スイッチオフされる電流を半導体スイッチ切替部材へ供給するトラックセクションが機械的に中断される。この目的のために、トラックの真下に事前張力が付与された作動部材が配置され、その作動部材は、調節自在の限界温度を超える温度でトラックを中断する。

本発明に記載の制御ユニットの実施例である。 図１に示される実施例の縦方向断面図である。 本発明に記載の制御ユニットの実施例を有する自動車用補助加熱器としての電気加熱装置の実施例である。 拡大形態での、図３の説明図に記載のセクションＡである。

符号の説明

１ 回路基板
２ トランジスタ
３ 中断部材
４ 作動部材

Claims (13)

1. 少なくとも１つのトラックと、回路基板（１）の上面に取付けられ、かつ少なくとも１つのトラックへ電気的に接続されるトランジスタ（２）と、を含む前記回路基板（１）を有する制御ユニットであって、
   前記少なくとも１つのトラックが破断されるよう前記回路基板（１）に切欠けられた作動開口部（７）と、
   前記作動開口部（７）を覆うよう配置され、初期状態では、前記少なくとも１つのトラックの作動開口部を介して対向する端部（２３，２４）を電気的に接続する中断部材（３）と、
   前記回路基板（１）の下面に設けられた作動部材（４）及び可融部材（５）と、を備え、
   前記作動部材（４）は、
   前記回路基板（１）に対向する張力のもと、前記可融部材（５）と前記トランジスタ（２）との間の熱連結が確立されるよう前記作動部材（４）により前記トランジスタ（２）に対して押圧された前記可融部材（５）によって保持され、
   前記中断部材（３）の下方から前記作動開口部（７）を介して前記中断部材に対して作用する作動ウエブ（１８）を有し、前記可融部材（５）が前記トランジスタ（２）で発生した熱によって溶融したとき、前記張力によって前記中断部材（３）を少なくとも前記回路基板（１）から離脱させて電気接続を中断することを特徴とする制御ユニット。
2. 前記作動部材（４）は、前記可融部材（５）により前記張力が付与された初期状態で固定されることを特徴とする請求項１に記載の制御ユニット。
3. 前記可融部材（５）は、前記回路基板（１）の下面側に配置され、前記回路基板（１）は、前記回路基板（１）に押付けられる前記可融部材（５）と前記トランジスタ（２）との間に延びる熱的トラック（１０）を有することを特徴とする請求項２に記載の制御ユニット。
4. 前記中断部材（３）は、前記回路基板（１）へハンダ付けされる接触プレート（３）により形成され、前記回路基板（１）と前記接触プレート（３）との間のトランジスタ側にあるハンダ接続部（２３）は、前記トランジスタ（２）へ熱的に連結されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御ユニット。
5. 前記回路基板（１）は、前記接触プレート（３）の真下に切取られた前記作動開口部（７）を有し、その開口部内で作動側にある前記作動部材（４）の端部が、前記初期状態において収納されることを特徴とする請求項４に記載の制御ユニット。
6. 前記作動部材（４）は、前記回路基板（１）の打抜そらせ部材（４）により形成され、前記湾曲セグメントと、前記可融部材（５）を保持する受容部材（２０）を有する前記収容セグメント（１７）と、前記湾曲セグメント（１５）と前記収容セグメント（１７）との間に延びる接続セグメント（１６）と、を含み、前記接続セグメント（１６）から、切欠きを通して前記接続セグメント（１６）中に形成され、かつ前記回路基板（１）に対してほぼ直角に曲げられる前記作動ウエブ（１８）が分岐することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御ユニット。
7. 前記作動部材（４）は、前記作動部材（４）を収納する収納ハウジング（６）内で事前組立てされ、
   前記収納ハウジング（６）は、前記収納ハウジング（６）が前記回路基板（１）に取り付けられる前に、前記作動部材（４）を固定するラッチ掛け部材（２６）を有し、
   前記収納ハウジング（６）が前記回路基板（１）に接続されるとき、前記ラッチ掛け部材（２６）は前記作動部材（４）を解放することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御ユニット。
8. 前記作動部材（４）を収納する収納ハウジング（６）が前記回路基板（１）に取り付けられる前に前記作動部材（４）を固定するラッチ掛け部材（２６）は、前記収納ハウジング（６）を前記回路基板（１）に取り付ける前に前記収納ハウジング（６）の取付け表面に重なっており、
   前記ラッチ掛け部材（２６）は、前記収納ハウジング（６）上で回動できるように支持され、かつランオフ傾斜部（２７）を有し、前記ランオフ傾斜部（２７）は、事前組立て中に、前記作動部材（４）と相互作用し、かつ事前組立てした前記作動部材（４）を前記張力を受けて保持する取付け面（２８）が続くことを特徴とする請求項５に記載の制御ユニット。
9. 前記収納ハウジング（６）は、一体の射出成形部材として前記ラッチ掛け部材（２６）と共に成形されることを特徴とする請求項６または７に記載の制御ユニット。
10. 前記収納ハウジング（６）は、前記回路基板（１）へラッチ掛けされることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の制御ユニット。
11. 前記作動部材（４）は、前記収納ハウジング（６）へラッチ掛けされることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の制御ユニット。
12. 前記収納ハウジング（６）は、前記湾曲セグメント（１５）へ接続する前記作動部材（４）の取付け面（１３）を保持する収納スロット（３２）を有することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の制御ユニット。
13. 少なくとも１つの放熱部材（５０）と、少なくとも１つの接触プレート（４４）と、少なくとも１つの熱放散部材（４３）とから成る層構成部を保持する装置ハウジング（４０）を有する電気加熱装置であって、
    少なくとも１つの熱放散部材（４３）の加熱装置電力を制御する請求項１〜１２のいずれか１項に記載の制御ユニットを備えたことを特徴とする電気加熱装置。

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