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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Stecker mit einer Elektronikschaltung
sowie auf eine Verwendung des Steckers.
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Üblicherweise
sind im Rahmen einer Verbindungselektronik eingesetzte Stecker lediglich
mit einem Steckkontakte aufweisenden Steckanschluß versehen,
welcher die elektrische Verbindung zwischen Stecker und Buchse über einen
elektrischen Kontakt herstellt. Im Rahmen bestimmter Gebiete der Verbindungselektronik,
insbesondere im Bereich der Fahrzeugelektronik, ist es darüber hinaus
erforderlich, einen jeweils für
die Verbindung geeigneten Teil der Schaltungselektronik vorzusehen.
Die Anordnung der Elektronikschaltung erfolgt dabei separat außerhalb
des Steckers an einer dafür
vorgesehenen Position und ist mit einem zugehörigen Gehäuse versehen, welches eine
infolge der Verlustleistung der Elektronikschaltung naturgemäß entstehende
Wärmeentwicklung
besonders günstig
abführt.
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Je
nach Auslegung der Elektronikschaltung kann diese Wärmeentwicklung
beträchtlich
sein und zu Problemen führen.
Um diesem Rechnung zu tragen, wird bislang das der Elektronikschaltung
zugehörige
Gehäuse
entsprechend großvolumig
ausgelegt, um genügend
Raum für
eine ausreichende Abführung
von Wärme
von der Elektronikschaltung zur Verfügung zu stellen. Dies hat den
Nachteil, dass die Elektronikschaltung mit ihrem Gehäuse in der
Regel unnötig
groß ausgeführt werden
muss und einen unangemessen hohen Platzbedarf hat. Des Weiteren führt die
Wärmeentwicklung
dazu, dass die Größe und Leistung
der Elektronikschaltung begrenzt ist.
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Hier
setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, einen gegenüber dem
Stand der Technik verbesserten Stecker anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch die Erfindung mittels eines Steckers der eingangs
genannten Art gelöst,
bei dem erfindungsgemäß zumindest
teilweise eine Elektronikschaltung integriert ist und für die Elektronikschaltung
eine am Stecker integrierte Kühlung
vorgesehen ist.
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Die
Erfindung führt
auch auf die Verwendung des Steckers für eine Fahrzeugelektronik.
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Die
Erfindung geht dabei von der Überlegung aus,
dass mit zunehmendem Umfang und mit zunehmender Verlustleistung
einer Elektronikschaltung auch deren Wärmeentwicklung steigt. Demzufolge wäre üblicherweise
der Elektronikschaltung ein ausreichender Umgebungsbereich zur Verfügung zu stellen,
um eine ausreichende Wärmeabfuhr
zu garantieren. Dies beträfe
bei einer Integration der Elektronikschaltung im Stecker in der
Regel die Größe eines
den Stecker umgebenden Steckergehäuses oder der Stecker müsste üblicherweise
mit einem geeignet großen
Abstand von weiteren Teilen der Verbindungselektronik angeordnet
sein. Dies würde letztendlich
zu unvorteilhaft groß dimensionierten Steckern
führen,
was insbesondere bei einer Fahrzeugelektronik von Nachteil ist,
die zweckmäßigerweise
nur einen begrenzten Platzbedarf in Anspruch nehmen sollte. Demgegenüber hat
die Erfindung erkannt, dass eine für die Elektronikschaltung integrierte
Kühlung
eine ausreichende Wärmeabfuhr
sicherstellt. Dies führt
nicht etwa zu einer Vergrößerung eines
Platzbedarfs der Gesamtbaugruppe, sondern zu einer optimalen Verteilung
der Wärme
erzeugenden Teile der Elektronikschaltung. Denn die Kühlung ist durch
eine im/am Stecker integrierten Anordnung platz- und raumsparend
angebracht.
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Mit
anderen Worten: Das einem Stecker zur Verfügung stehende Umgebungsvolumen,
insbesondere die Abmessungen eines Steckergehäuses, ist trotz Integration
der Elektronikschaltung aufgrund der am Stecker integrierten Kühlung möglichst
klein, insbesondere kleiner als das aus dem Stand der Technik bekannte
Umgebungsvolumen aus separater Elektronikschaltung und separaten
Stecker. Zudem ist eine Größen- und/oder Leistungsbegrenzung
der Elektronikschaltung praktisch nicht mehr gegeben, zumal die
für die
Elektronikschaltung integrierte Kühlung auf den bestimmten Kühlungsbedarf
der Elektronikschaltung vorteilhaft angepasst werden kann. Es lässt sich
also mit dem vorgeschlagenen Konzept der Platzbedarf einer Verbindungselektronik
erheblich reduzieren und gleichzeitig entfällt eine Leistungsbegrenzung
für eine
im Stecker vorgehaltene Elektronikschaltung.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu
entnehmen und geben insbesondere im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten
an, die Kühlung
platzsparend und effektiv zu realisieren.
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Während an
sich schon die vorgeschlagene integrierte Kühlung Platz sparend angebracht
werden kann, erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn die
Kühlung
im Gehäuse
des Steckers (im weiteren Steckergehäuse genannt) integriert ist.
Das heißt,
Kühlmaßnahmen
außerhalb
des Steckers sind nicht notwendig. Diese Weiterbildung erweist sich
als besonders Platz sparend.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
wird dazu die Kühlung
in Form eines das Steckergehäuse
selbst bildenden Kühlkörpers ausgeführt. Das
heißt,
der Kühlkörper übernimmt
gleichzeitig die Funktion eines die Elektronikschaltung umgebenden
und schützenden
und zugleich kühlenden Steckergehäuses und
ist auf diese Weise im Stecker integriert. Einerseits sind bei dieser
Weiterbildung keinerlei zusätzlichen
Platz bedürftigen
Maßnahmen notwendig.
Andererseits kann der Kühlkörper mit Steckergehäusefunktion
wesentlich kleiner ausgestaltet werden als ein übliches Gehäuse für eine Elektronikschaltung
mit Kühlkörper, zumal
die Kühlung
auf den Kühlungsbedarf
der Elektronikschaltung vorteilhaft angepasst werden kann. So kann
beispielsweise jeweils nach Bedarf bei einer Elektronikschaltung
mit bestimmter Verlustleistung ein entsprechend angepasster Kühlkörper mit
einem sehr geringen Volumen vorgesehen sein. Bei einer Elektronikschaltung
mit geringerer Verlustleistung kann das Volumen des Kühlkörpers weiter
reduziert werden.
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Mit
zusätzlichen
Maßnahmen
kann des Weiteren, auch bei zunehmender Verlustleistung einer Elektronikschaltung,
die Effektivität
der Kühlung
erhöht
werden, so dass der Platzbedarf des Steckers, insbesondere der eines
umgebenden Kühlkörpers, weiterhin
gering bleibt. So erweist es sich als zweckmäßig, dass der Kühlkörper eine
Anzahl von ersten Kühlelementen
aufweist. Weiterhin kann die Kühlung in
Form einer Anzahl von auf der Elektronikschaltung angebrachten zweiten
Kühlelementen
gebildet sein. Ein erstes und/oder zweites Kühlelement kann beispielsweise
in Form einer Kühlrippe
oder in einer beliebigen anderen bedarfsmäßigen Form ausgestaltet sein.
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Zweckmäßig ist
auch, dass bei einer Elektronikschaltung mit einem Schaltungselement,
das einen bestimmten Kühlungsbedarf
aufweist, die Kühlung
auf den bestimmten Kühlungsbedarf
des Schaltungselements ausgerichtet. Dies kann auf vielfältige Weise
je nach Bedarf erreicht werden. So kann beispielsweise ein Kühlelement
einem Schaltungselement speziell zugeordnet sein, indem es in direkter räumlicher
Nähe zum
Schaltungselement angeordnet und bedarfsmäßig, je nach Verlustleistung
des Schaltungselements, dimensioniert ist.
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Die
Kühlung
ist vorteilhaft mit wärmeleitenden
Materialien aufgebaut. Des Weiteren ist die Elektronikschaltung
zweckmäßigerweise
innerhalb des Steckergehäuses
zwischen einem Steckanschluß und
einem Kabel angeordnet.
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Des
Weiteren führt
die Erfindung auf ein Steckersystem mit dem oben genannten Stecker
und einer mit dem Stecker korrespondierenden Buchse.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Diese soll die Ausführungsbeispiele
nicht maßstäblich darstellen,
vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter
und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen
der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den
einschlägigen
Stand der Technik verwiesen. Im Einzelnen zeigen:
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1 schematisch einen Stecker
mit einem Kabel und einem Steckergehäuse in geschlossenem Zustand,
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2 den Stecker gemäß 1 in geöffnetem Zustand mit einer zumindest
teilweise integrierten Elektronikschaltung, und
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3 ein Steckersystem mit
einem Stecker der 1 und 2.
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In 1 ist ein Stecker 1 mit
einem Kabel 3, das in ein Steckergehäuse 5 mündet, aus
welchem ein mit Steckkontakten 8 versehener Steckanschluß 7 ragt,
gezeigt. Der Steckanschluß 7 weist
zwischen den Steckkontakten 8 verlaufende Stegelemente 9 und
Rahmenelemente 11 beispielsweise zur Festigkeit und Versteifung
der stiftartigen Steckkontakte 8 auf. Der Stecker 1 ist
im geschlossenen Zustand gezeigt, d. h. das Steckergehäuse 5 schließt unmittelbar
an den Steckanschluß 7 an,
welcher das Steckergehäuse 5 schmutzsicher
verschließt.
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2 zeigt den Stecker 1 gemäß 1 im geöffneten Zustand, d. h. das
Steckergehäuse 5 ist vom
Steckanschluß 7 in
Richtung des angeschlossenen Kabels 3 in eine den Stecker 1 öffnenden
Position geführt,
in welcher eine zwischen dem Kabel 3 und dem Steckanschluß 7 angeordnete
und somit zumindest teilweise integrierte Elektronikschaltung 13 freigegeben
wird. Mit anderen Worten: Im geschlossenen Zustand des Steckers 1 umgibt
das Steckergehäuse 5 die
Elektronikschaltung 13, so dass diese gegenüber mechanischen
Belastungen und/oder Schmutz sicher angeordnet ist.
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Im
Betrieb des Steckers 1 kommt es durch die zugehörige Elektronikschaltung 13 zu
einer Wärmeabgabe,
die möglichst
gut abgeführt
werden soll. Hierzu ist der Stecker 1 mit einer integrierten
Kühlung K
versehen. In einer besonders einfachen Ausführungsform ist die Kühlung K
als ein das Steckergehäuse 5 selbst
bildender Kühlkörper 15 ausgeführt. Der
Kühlkörper 15 umgibt
somit vollständig
die Elektronikschaltung 13 ohne Öffnung, so dass die Elektronikschaltung 13 vor
Verschmutzung oder sonstigen schädlichen
Einflüssen
geschützt
ist. Gleichzeitig ist der Kühlkörper 15 so
ausgelegt, dass er in der Lage ist, eine jedenfalls aufgrund der
mittleren Verlustleistung der Elektronikschaltung 13 entstehenden Wärmemenge "wegzukühlen".
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In
weiteren zweckmäßigen Ausgestaltungen dieser
Ausführungsform
kann der Kühlkörper 15 dazu
aus einem gut wärmeleitenden
Material mit gleichzeitig hoher Wärmekapazität ausgebildet sein. Gleichzeitig
ist die Wärmekontaktierung
der Elektronikschaltung 13 an den Kühlkörper 15 möglichst
gut Wärme
leitend ausgelegt.
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Wie
in 2 gezeigt, ist mit
dem Steckanschluß 7 die
auf einer Leiterplatine L aufgebrachte Elektronikschaltung 13 des
Steckers 1 aus dem Steckergehäuse 5 und somit aus
dem Kühlkörper 15 herausziehbar,
wobei sich auch Kabelleitungen 19 aus dem Kabel 3 herausziehen
lassen. Die Elektronikschaltung 13 ist zwischen den Kabelleitungen 19 des Kabels 3 und
dem Steckanschluß 7 mit
den Steckkontakten 8 geschaltet.
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Die
Elektronikschaltung 13 weist ein erstes Schaltungselement 21,
z. B. einen Kondensator oder einen lokalen Energiespeicher auf.
Ein zweites Schaltungselement 23 kann beispielsweise ein Schaltkreis
(kurz IC oder Integrated Circuit genannt) sein. Ein drittes Schaltungselement 25 kann
beispielsweise ein Speicherbaustein oder ähnliches sein. Die Art und
Anzahl der Schaltungselemente 21 bis 25 kann dabei
je nach Funktion des Steckers 1 variieren. Je nach Art
und Ausbildung des Steckers 1 und/oder der Elektronikschaltung 13 kann
diese zum Teil im Stecker 1 integriert und zum anderen
Teil außerhalb
des Steckers 1 angeordnet sein. Dabei sind insbesondere
wärmeempfindliche
oder eine Wärmeabführung benötigende
Komponenten der Elektronikschaltung 13 im Stecker 1 mit
dem die Kühlung
K bewirkenden und von diesem umgebenden Steckergehäuse 5 angeordnet.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Kühlung K kann diese ein auf
die Verlustleistung und damit die Wärmeabgabe eines jeweiligen
Schaltungselements 21, 23, 25 angepasstes
und ausgelegtes weiteres Kühlelement
KE umfassen. Dies könnte
beispielsweise ein in lokaler Nähe
eines Schaltungselementes 21, 23, 25 an
der Innenwandung des Kühlkörpers 15 vorgesehenes
erstes Kühlelement
KE1 in Form einer Kühlrippe
oder ein direkt auf der Platine der Elektronikschaltung 17 angebrachtes
zweites Kühlelement KE2
sein. Diese Maßnahme
erweist sich vor allem für die
Bauelemente mit hoher Wärmeentwicklung,
beispielsweise einen Energiespeicher oder einen Schaltkreis als
besonders vorteilhaft.
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In 3 ist ein Steckersystem 27 mit
einem Stecker 1 gemäß 1 und 2 sowie einer mit diesem korrespondierenden
Buchse 29 gezeigt. Am anschlussseitigen Ende des Steckers 1 rahmt
der als Steckergehäuse 5 ausgebildete
Kühlkörper 15 den Steckanschluß 7 ein.
Dabei sind die Stegelemente 9 und Rahmenelemente 11 und
die Steckkontakte 8 derart ausgebildet, dass deren Formgebung
den Steckanschluß 7 das
Gegenstück
zu der korrespondierenden Buchse 29 bilden. Nach dem Schlüssel-/Schloss- oder Stecker-/Buchsen-Prinzip
ist die Formgebung des Steckanschlußes 7 auf eine bestimmte
Art von Buchsen 29, z. B. einer Steckdose oder einer mehrpoligen,
z. B. 50-poligen Buchse, ausgelegt.
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Die
elektrische Kontaktierung des Steckers 1 über den
Steckanschluß 7 mit
der Buchse 29 erfolgt über
die Steckkontakte 8, die zweckmäßigerweise als freistehende
Stifte ausgebildet oder an einem Stegelement 9 oder an
einem Rahmenelement 11 angebracht sein können.
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Zusammenfassend
ist festzuhalten, dass ein Stecker 1, insbesondere einer
für eine
Fahrzeugelektronik, eine in diesen integrierte Elektronikschaltung 13 aufweist.
Eine Wärmeentwicklung
im Betrieb der Elektronikschaltung 13 bei einem Stecker 1 gemäß dem vorgeschlagenen
Konzept wird durch eine für die
Elektronikschaltung 13 steckerintegrierte Kühlung K
verringert. Bedingt durch ein daraus resultierendes kleines Bauvolumen
für das
Steckergehäuse 5 ist
der Platzbedarf des Steckers 1 erheblich reduziert und
gleichzeitig ist die Elektronikschaltung 17 in ihrer Leistung
durch die Wärmeentwicklung
im wesentlichen nicht mehr begrenzt. Besonders vorteilhaft erweist
sich, wenn die Kühlung
K in Form eines die Elektronikschaltung 13 umgebenden und
das Steckergehäuse 5 bildenden
Kühlkörpers 15 ausgeführt ist.
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- 1
- Stecker
- 3
- Kabel
- 5
- Steckergehäuse
- 7
- Steckanschluß
- 8
- Steckkontakte
- 9
- Stegelemente
- 11
- Rahmenelemente
- 13
- Elektronikschaltung
- 15
- Kühlkörper mit
Gehäusefunktion
- 19
- Kabelleitungen
- 21
- erstes
Schaltungselement, z. B. Kondensator oder lokaler
-
- Energiespeicher
- 23
- zweites
Schaltungselement, z. B. IC
- 25
- drittes
Schaltungselement, z. B. Speicherbaustein
- 27
- Steckersystem
- 29
- Buchse
- K
- Kühlung
- KE1
- erstes
Kühlelement
- KE2
- zweites
Kühlelement
- L
- Leiterplatine