-
Die Erfindung betrifft ein Dichtelement für eine elektronische Vorrichtung, insbesondere ein Pulswechselrichter, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
-
Bei Kraftfahrzeugen sind Pulswechselrichter als elektronische Vorrichtungen bekannt, welche ein Gehäuse aufweisen, in welchem elektrische und/oder elektronische Komponenten angeordnet sind. Diese elektrischen und/oder elektronischen Komponenten sind dabei typischerweise in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet. Dabei sind solche elektronischen Vorrichtungen bekannt, welche elektrische und/oder elektronische Komponenten aufweisen, die von einem Fluid direkt gekühlt werden, indem die elektrische und/oder elektronische Komponenten in einem Fluidstrom des Fluids angeordnet werden und von dem Fluid direkt angeströmt und/oder umströmt werden. Das Fluid flutet dabei den Innenraumbereich des Gehäuses, in welchem die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten angeordnet sind. Solche elektrische und/oder elektronischen Komponenten weisen dabei beispielswiese eine Platine mit elektronischen Bauteilen zur Steuerung auf, die ebenso im Fluidstrom angeordnet ist und von dem Fluid angeströmt und/oder umströmt wird. Dabei zeigt sich jedoch, dass bereits kleinste Schmutzpartikel in dem Fluid zu Kurzschlüssen auf der Platine führen können, was elektronische Bauteile auf der Platine stören oder beschädigen kann, was zu einem Ausfall der elektronischen Vorrichtung führen kann, was es zu vermeiden gilt.
-
-
Die
DE 10 2019 123 262 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug-Leistungssteuergerät, welches zumindest zwei Module umfasst, die im zusammengesetzten Zustand miteinander mechanisch verbunden sind, wobei jedes der Module elektronische Bauteile umfasst und jedes der Module ein eigenes Außengehäuse aufweist mit einer äußeren Kühlfläche, an welcher die Module aneinander anliegen.
-
Die
DE 10 2021 115 991 B3 offenbart eine elektrische Komponente mit einem eingebauten Verbindungselement, welches ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement aufweist.
-
Es ist die Aufgabe, eine elektronische Vorrichtung mit einem Dichtelement zu schaffen, welche hinsichtlich der Kühlung von zu kühlenden Komponenten verbessert ist und dennoch ein Schutz elektronischer Bauteile auf der Platine erreicht. Auch betrifft die Aufgabe, ein Verfahren zur effektiven Montage zu schaffen.
-
Die Aufgabe zu der Vorrichtung wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung, insbesondere Pulswechselrichter oder Leistungselektronik, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse mit einem Gehäuseinnenraum und mit zumindest einer darin angeordneten ersten Komponente und mit zumindest einer darin angeordneten Platine mit elektronischen Bauteilen, wobei das Gehäuse einen Zulaufanschluss für die Zuführung eines Fluids in den Gehäuseinnenraum und einen Zulaufabfluss für die Abführung des Fluids aus dem Gehäuseinnenraum aufweist, wobei die zumindest eine erste Komponente im Fluidstrom in dem Gehäuseinnenraum angeordnet ist, wobei in dem Gehäuseinnenraum ein Innengehäuse mit einem Innengehäuseinnenraum angeordnet ist, welcher gegenüber dem Fluidstrom abgeschirmt ist, wobei die Platine in dem Innengehäuse angeordnet ist, wobei das Innengehäuse zumindest eine Öffnung aufweist und die zumindest eine erste Komponente ein vorragendes elektrisches Verbindungselement aufweist, welches durch die Öffnung hindurchragt und die Platine elektrisch kontaktiert, wobei ein Dichtelement vorgesehen ist, welches einerseits das elektrische Verbindungselement umgreift und weiterhin an der ersten Komponente und an dem Innengehäuse dichtend anliegt. Dadurch wird eine elektronische Vorrichtung geschaffen, welche eine Direktkühlung von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten erlaubt und dennoch die Platine der Vorrichtung sicher von dem Fluid abgeschirmt wird, um Probleme mit Verunreinigungen im Fluid zu vermeiden.
-
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn das Dichtelement als rohrähnliches elastisches Element ausgebildet ist, welches auf das jeweilige elektrische Verbindungselement aufsetzbar ist, und unter Vorspannung an der ersten Komponente als auch an dem Innengehäuse um die Öffnung abdichtend angeordnet ist. Das derart ausgebildete Dichtelement kann das elektrische Verbindungselement über den gesamten Umfang umfassen und unter Kraftbeaufschlagung elastisch zusammengedrückt werden, so dass es unter Vorspannung dichtend um die Öffnung an dem Innengehäuse und an der ersten Komponente anliegt. Damit wird die elektrische Verbindung mit dem elektrischen Verbindungselement durch das Dichtelement von dem Fluid abgeschirmt und gleichzeitig wird die Öffnung des Innengehäuses sicher abgedichtet.
-
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Dichtelement aus einem elastischen Material hergestellt ist, insbesondere aus Gummi. Damit weist das Dichtelement ausreichende elastische Eigenschaften auf, um sich sicher abdichtend an dem Innengehäuse und an der zweiten Komponente anzulegen. Auch ist es zweckmäßig, wenn das Dichtelement eine zentrale Durchgangsöffnung aufweist, wobei der Außendurchmesser des Dichtelements mehr als das Zweifache des Durchmessers der Durchgangsöffnung beträgt, insbesondere mehr als das Dreifache des Durchmessers der Durchgangsöffnung beträgt. Dadurch wird eine hohe Formstabilität des Dichtelements unter Beanspruchung erreicht, was die Abdichtung langfristig sicherstellt.
-
Auch ist es vorteilhaft, wenn das elektrische Verbindungselement als Verbindungsstift ausgebildet ist, welcher elektrisch leitend in eine Öffnung oder Aufnahme der Platine einpressbar ist und dadurch elektrisch und mechanisch befestigbar ist. Damit wird eine unkomplizierte und sichere elektrische und mechanische Verbindung erreicht.
-
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Verbindungselement einen ersten Endbereich aufweist, welcher an der ersten Komponente elektrisch leitend befestigt ist und einen zweiten Endbereich aufweist, welcher in eine Öffnung oder Aufnahme der Platine form- und/oder reibschlüssig verbindbar einsetzbar ist, insbesondere einpressbar ist.
-
So ist eine sichere elektrische Verbindung zwischen der ersten Komponente und der Platine möglich.
-
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn der zweite Endbereich ausbauchend gestaltet ist. Damit wird eine sichere und dauerhaft haltbare Einpressung in eine Öffnung oder Aufnahme der Platine in einem Schritt ermöglicht. Dies erleichtert die Montage.
-
Die Aufgabe zu dem Verfahren wird mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung, wobei über das vorragende elektrische Verbindungselement ein Dichtelement geschoben wird und anschließend das elektrische Verbindungselement durch die Öffnung der Innengehäuses gesteckt und mit der Platine elektrisch verbunden wird, wobei sich dabei das Dichtelement an der ersten Komponente und an dem Innengehäuse dichtend anlegt. Damit kann eine effektive Verfahrensweise geschaffen werden, welche eine einfache Vorgehensweise und effektive Abdichtung bewirkt.
-
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch zweckmäßig, wenn das Dichtelement beim Verbinden des elektrischen Verbindungselements mit der Platine komprimiert wird und sich unter Vorspannung abdichtend an der ersten Komponente und an dem Innengehäuse anlegt. So wird erreicht, dass das elastische Dichtelement dauerhaft sicher dichtend angeordnet und ausgebildet ist.
-
Vorteilhaft ist es auch, wenn das Verbinden des elektrischen Verbindungselements mit der Platine durch Einpressen des elektrischen Verbindungselements in eine Öffnung oder Aufnahme der Platine erfolgt. Diese Verfahrensweise stellt eine Möglichkeit zur Herstellung einer sicheren elektrischen Verbindung dar, die dauerhaft sicher und schnell herstellbar ist.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektronischen Vorrichtung,
- 2 eine vergrößerte Teildarstellung der elektronischen Vorrichtung gemäß 1,
- 3 eine schematische Schnittdarstellung und Frontdarstellung eines Dichtelements,
- 4 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Komponente mit einem elektrischen Verbindungselement, einem Dichtelement und weiterhin mit einer Platine in einem Innengehäuse,
- 5 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Komponente mit einem elektrischen Verbindungselement und weiterhin mit einer Platine in einem Innengehäuse gemäß 4, wobei das Dichtelement auf das elektrische Verbindungselement aufgeschoben ist, und
- 6 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Komponente mit einem elektrischen Verbindungselement und weiterhin mit einer Platine in einem Innengehäuse gemäß 5, wobei das Dichtelement auf das elektrische Verbindungselement aufgeschoben ist und das elektrische Verbindungselement mit der Platine verbunden ist.
-
Die 1 und 2 zeigen in einem ersten Ausführungsbeispiel eine elektronische Vorrichtung 1, die beispielsweise als Pulswechselrichter oder als Leistungselektronik, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
-
Die elektronische Vorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem Gehäuseinnenraum 3 auf, welcher von einem Fluid 4 durchströmt werden kann. Dazu weist das Gehäuse 2 einen Zulaufanschluss 5 für die Zuführung eines Fluids 4 in den Gehäuseinnenraum 3 und einen Zulaufabfluss 6 für die Abführung des Fluids 4 aus dem Gehäuseinnenraum 3 auf.
-
In dem Gehäuseinnenraum 3 ist zumindest eine erste Komponente 7 angeordnet, welche eine elektrische und/oder elektronische Komponente 7 ist, welche im unmittelbaren Fluidstrom des Fluids 4 steht und derart direkt von dem Fluid 4 gekühlt werden kann.
-
Weiterhin ist in dem Gehäuseinnenraum 3 ein Innengehäuse 8 angeordnet, in welchem eine Platine 9 mit elektronischen Bauteilen 10 angeordnet ist. Die Platine 9 ist sehr empfindlich auf Verschmutzungen des Fluids 4, weshalb sie von dem Fluidstrom des Fluids 4 im Gehäuseinnenraum 3 getrennt angeordnet ist und daher abgedichtet in dem Innengehäuse 8 angeordnet ist.
-
Der Innengehäuseinnenraum 11 des Innengehäuses 8 ist frei von dem Fluid 4. Der Innengehäuseinnenraum 11 ist gegenüber dem Fluidstrom des Fluids 4 abgeschirmt.
-
Die Platine 9 steht elektrisch in Kontakt mit der ersten Komponente 7, die außerhalb des Innengehäuses 8 angeordnet ist, wobei die Platine 9 abgedichtet in dem Innengehäuse 8 angeordnet ist.
-
Um diesen elektrischen Kontakt herzustellen, weist das Innengehäuse 8 zumindest eine Öffnung 12 auf, wobei eine erste Komponente 7 ein vorragendes elektrisches Verbindungselement 13 aufweist. Dieses Verbindungelement 13 ragt durch die Öffnung 12 hindurch und die Platine 9 wird elektrisch kontaktiert.
-
Zur Abdichtung ist ein Dichtelement 14 vorgesehen, welches einerseits das elektrische Verbindungselement 13 umgreift und weiterhin an der ersten Komponente 7 und an dem Innengehäuse 8 dichtend anliegt.
-
Die 3 bis 6 zeigen dies ebenso noch einmal schematisch.
-
Die 3 zeigt das Dichtelement 14, welches beispielsweise als rohrähnliches elastisches Element ausgebildet ist, welches auf das jeweilige elektrische Verbindungselement 13 aufsetzbar ist, siehe die 4, 5 und 6. Dieses Dichtelement 14 kann im montierten Zustand der 6 unter Vorspannung an der ersten Komponente 7 als auch an dem Innengehäuse 8 um die Öffnung 12 abdichtend angeordnet sein, siehe 6.
-
Wie aus den 2 und 6 zu erkennen ist, ist das Dichtelement 14 aus einem elastischen Material hergestellt, insbesondere aus Gummi. Wird es beaufschlagt, so verformt es sich.
-
Das Dichtelement 14 weist eine zentrale Durchgangsöffnung 15 auf, wobei der Außendurchmesser A des Dichtelements 14 mehr als das Zweifache des Durchmessers D der Durchgangsöffnung 15 beträgt, insbesondere mehr als das Dreifache des Durchmessers D der Durchgangsöffnung 15 beträgt. Dadurch wird erreicht, dass beim Komprimieren des Dichtelements 14 dieses sich vollständig und gut abdichtend an der Öffnung 12 anlegen kann, siehe 6.
-
Aus den 1, 2, 4 bis 6 ist erkennbar, dass das elektrische Verbindungselement 13 als Verbindungsstift ausgebildet ist, welcher elektrisch leitend in eine Öffnung 16 oder Aufnahme der Platine 9 einpressbar ist und dadurch elektrisch und mechanisch befestigbar ist. Der Verbindungsstift als Verbindungselement 13 ist ein so genanntes Pressfit-Element, welches in die Platine 9 in die Öffnung 16 oder in die Aufnahme eingepresst wird und dadurch sowohl eine elektrische Verbindung als auch eine dauerhafte mechanische Verbindung erzeugt.
-
Bei genauerer Betrachtung ist erkennbar, dass der Verbindungsstift als Verbindungselement 13 einen ersten Endbereich 17 aufweist, welcher an der ersten Komponente 7 elektrisch leitend befestigt ist. Weiterhin weist der Verbindungsstift als Verbindungselement 13 einen zweiten Endbereich 18 auf, welcher in eine Öffnung 16 oder Aufnahme der Platine 9 form- und/oder reibschlüssig verbindbar einsetzbar ist, insbesondere einpressbar ist.
-
Beispielhaft ist der zweite Endbereich 18 ausbauchend gestaltet, was die Verbindung mit der Platine 9 durch Einpressen erleichtert.
-
Das Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung 1 gemäß der obigen Beschreibung erfolgt auch dadurch, dass über das vorragende elektrische Verbindungselement 13 ein Dichtelement 14 geschoben wird und anschließend das elektrische Verbindungselement 13 durch die Öffnung 12 des Innengehäuses 8 gesteckt wird und mit der Platine 9 elektrisch verbunden wird. Dabei legt sich das Dichtelement 14 sowohl an der ersten Komponente 7 als auch an dem Innengehäuse 8 im Bereich der Öffnung 12 dichtend an. Die elektrische Verbindung ist erzeugt und das Innengehäuse 8 ist abgedichtet.
-
Das Dichtelement 14 wird beim Verbinden des elektrischen Verbindungselements 13 mit der Platine 9 komprimiert und legt sich unter Vorspannung abdichtend an der ersten Komponente 7 und an dem Innengehäuse 8 an.
-
Das Verbinden des elektrischen Verbindungselements 13 mit der Platine 9 erfolgt durch Einpressen des elektrischen Verbindungselements 13 in eine Öffnung 16 oder Aufnahme der Platine 9.