WO2022101309A1

WO2022101309A1 - Elektronikeinheit für ein nebenaggregat eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: WO2022101309A1
Application number: PCT/EP2021/081314
Authority: WO
Inventors: Jan Kaiser; Matthias Markert; Markus Rauch; Dominik ANDERSON; Holger Schmitt; Marco Stock
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
Priority date: 2020-11-13
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2022-05-19
Also published as: CN116548074A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektronikeinheit (16) für ein Nebenaggregat (2) eines Kraftfahrzeugs. Die Elektronikeinheit (16) weist ein topfartiges Elektronikgehäuse (18) auf, wobei in diesem eine Leiterplatte (28) aufgenommen ist, wobei an der einem Boden (20) des Elektronikgehäuses (18) zugewandten Seite der Leiterplatte (28) ein zur Durchsteckmontage vorgesehenes elektronisches Bauelement (30) angeordnet ist, und wobei das elektronische Bauelement (30) zur Reduzierung einer Vibrationsbelastung in einer an der Leiterplatte (28) montierten Kappe (32) gehalten ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein insbesondere als elektrischer Kältemittelantrieb ausgebildetes Nebenaggregat (2) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Nebenaggregat (2) eine solche Elektronikeinheit (16) aufweist.

Description

Beschreibung

Elektronikeinheit für ein Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Elektronikeinheit für ein Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Nebenaggregat mit einer solchen Elektronikeinheit. Das Nebenaggregat ist insbesondere ein elektrischer Kaltem ittelan- trieb, beispielsweise ein Kältemittelverdichter.

Bei Kraftfahrzeugen sind regelmäßig Klimaanlagen eingebaut, die mit Hilfe einer einen Kältemittelkreislauf bildenden Anlage den Fahrzeuginnenraum klimatisieren. Derartige Anlagen weisen grundsätzlich einen Kreislauf auf, in dem ein Kältemittel geführt ist. Das Kältemittel, beispielsweise R-134a (1 ,1 ,1 ,2-Tetrafluorethan) oder R-744 (Kohlenstoffdioxid), wird an einem Verdampfer erwärmt und mittels eines (Kältemittel-)Verdichters verdichtet, wobei das Kältemittel anschließend über einen Wärmetauscher die aufgenommene Wärme wieder abgibt, bevor es über eine Drossel erneut zum Verdampfer geführt wird.

In einer derartigen Anwendung wird beispielsweise eine Scrollverdichter (Scroll- Maschine) als Verdichter für das Kältemittel eingesetzt. Ein solcher Scrollverdich- ter weist typischerweise zwei relativ zueinander bewegbare Scroll-Teile auf, die im Betrieb nach Art einer Verdrängerpumpe arbeiten. Die beiden Scroll-Teile sind hierbei typischerweise als ein ineinander verschachteltes (schneckenförmiges) Spiralen- oder Scrollpaar ausgeführt. Mit anderen Worten greift eine der Spiralen zumindest teilweise in die andere Spirale ein. Die erste (Scroll-)Spirale ist hierbei in Bezug auf ein Verdichtergehäuse feststehend (stationärer Scroll, Stator Scroll, engl.: fixed scroll), wobei die zweite (Scroll-)Spirale (beweglicher Scroll, Rotorscroll, engl.: movable/orbiting scroll) mittels eines Elektromotors innerhalb der ersten Spirale orbitierend angetrieben ist.

Insbesondere ist zum elektrischen oder elektromotorischen Antrieb der zweiten (Scroll-)Spirale ein bürstenloser Elektromotor vorgesehen. Dieser weist üblicherweise einen mit einer mehrphasigen Feld- oder Statorwicklung versehenen Stator auf, welcher koaxial zu einem Rotor mit einem oder mehreren Permanentmagneten angeordnet ist.

Bei einem bürstenlosen Elektromotor wird der zur Speisung der Statorwicklung vorgesehene Wechselstrom üblicherweise von einem Umrichter (Wechselrichter) erzeugt. Beispielsweise ist dieser Umrichter zusammen mit einer zugeordneten Steuereinheit in einem Elektronikgehäuse aufgenommen, das als Elektronikfach in ein Motor- oder Antriebsgehäuse integriert ist.

Im Elektronikgehäuse ist hierzu eine Leiterplatte vorgesehen, an bzw. auf welcher elektrische und/oder elektronische Bauteile montiert sind. Bei Betrieb des Verdichters und/oder des den Verdichter aufweisenden Kraftfahrzeugs kann eine Vibration angeregt werden, welche insbesondere vergleichsweise große elektrische oder elektronischen Bauteile, also Bauteile, welche mehr als 10mm oder mehr als 12 mm von der Leiterplatte emporstehen, und deren Anbindungsstelle an die Leiterplatte belasten oder diese sogar beschädigen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Elektronikeinheit für ein Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs anzugeben. Insbesondere soll eine Vibrationsbelastung dessen elektronischer Bauteile reduziert werden. Der Weiterhin soll eine Elektronikeinheit mit einem solchen Nebenaggregat angegeben werden.

Hinsichtlich der Elektronikeinheit wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Nebenaggregats mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Die im Hinblick auf die Elektronikeinheit angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Nebenaggregat übertragbar und umgekehrt.

Hierzu weist die Elektronikeinheit ein topfartiges Elektronikgehäuse auf. Das Elektronikgehäuse umfasst also einen (Gehäuse-)Boden an welchem umfangsseitig, insbesondere senkrecht, eine Gehäusewand emporsteht. Beispielsweise ist das topfartige Elektronikgehäuse mit einem (Gehäuse-) Deckel fluiddicht verschlossen.

Im Elektronikgehäuse ist eine Leiterplatte aufgenommen, welche parallel zum Boden des Elektronikgehäuses angeordnet ist. An deren dem Boden des Elektronikgehäuses zugewandten Seite ist zumindest ein elektrisches oder elektronisches Bauelement angeordnet, welches zur Durchsteckmontage, manchmal auch als Einsteckmontage bezeichnet, vorgesehen und eingerichtet ist. Das elektrische oder elektronische Bauelement zur Durchsteckmontage wird im Folgenden kurz auch als THD-Element (englisch: „through hole device“) bezeichnet. Ein solches THD-Element weist zumindest einen Drahtanschluss auf, welcher im Zuge der Montage durch ein entsprechendes Kontaktloch der Leiterplatte gesteckt und anschließend durch einen Lötprozess elektrisch mit einer Leiterbahn der Leiterplatte verbunden wird. Zusammenfassend ist das Bauelement mit der Leiterplatte elektrisch verbunden.

Das THD-Element, also das elektrische oder elektronische Bauelement kann dabei sowohl für Niederspannungen, also Spannungen kleiner als 60V, oder auch für Hochspannungen, also Spannungen größer oder gleich 60V, insbesondere 470V oder 800V eingerichtet sein.

Das THD-Element ist beispielsweise ein Kondensator, insbesondere ein Zwischenkreiskondensator, eine Spule, insbesondere eine Drossel- oder Entstörspule, oder ein Transformator.

Zweckmäßigerweise ist die Leiterplatte und das THD-Element, also das elektrische oder elektronische Bauelement zur Durchsteckmontage, Bestandteil einer im Elektronikgehäuse aufgenommenen Elektronik. Dabei umfasst die Elektronik vorzugsweise einen Umrichter, insbesondere einen Wechselrichter, der zum Anschluss an eine Batterie sowie an einen Elektromotor vorgesehen ist. Vorzugsweise umfasst die Elektronik des Weiteren eine Steuereinheit für den Umrichter. Zusammenfassend ist im Elektronikgehäuse eine Elektronik mit der Leiterplatte und mit dem THD-Element aufgenommen. Vorzugsweise bilden Dabei die Leiterplatte und das THD-Element einen Bestandteil des Umrichters und/oder der Steuereinheit.

Erfindungsgemäß umfasst die Elektronikeinheit weiterhin eine Kappe, in welcher das das THD-Element gehalten ist. Somit ist das THD-Element in einer von der Kappe umfassten Aufnahmeraum aufgenommen. Die Kappe ist dabei an der Leiterplatte montiert, mit anderen Worten ist die Kappe mit der Leiterplatte gefügt.

Besonders vorteilhaft ist aufgrund des Haltens des THD-Elements in der Kappe dessen Vibration und damit einhergehend die Gefahr dessen Beschädigung oder einer Beschädigung dessen Lötverbindung mit der Leiterplatte reduziert.

Weiter vorteilhaft bildet die Kappe einen (mechanischen) Schutz gegen eine Beschädigung, insbesondere im Zuge der Montage, wenn die Leiterplatte mit dem THD-Element und der Kappe in das Elektronikgehäuse eingebracht wird. Die Kappe verhindert aufgrund des Umfassens des THD-Elements vorteilhaft ein Abknicken dessen Drahtanschlusses im Bereich des Kontaktlochs der Leiterplatte sowohl beim Montageprozess als auch aufgrund einer Vibration.

Geeigneter Weise ist die Kappe aus einem Kunststoff gebildet. Auf diese Weise ist vorteilhaft anhand der Kappe eine elektrische Isolation des THD-Elements gegen das Elektronikgehäuse gebildet. Folglich kann ein Abstand zwischen dem THD- Element und dem Gehäuse verringert und somit Bauraum eingespart werden.

Zweckmäßigerweise ist die Kappe vorgefertigt. Mit anderen Worten ist diese bereits vor deren Montageprozess an der Leiterplatte als zur Leiterplatte separates Teil gefertigt. Somit ist die Kappe im Montagezustand auf dem THD-Element aufgesteckt. Insbesondere im Vergleich zu einem Umspritzen des THD-Elements mit Kunststoff ist eine Beschädigung dessen durch die vergleichsweise hohe Temperatur des (geschmolzenen) Kunststoffs vermieden sowie der Montageprozess vereinfacht. Sofern mehr als ein THD-Element an der dem Boden zugewandten Seite der Leiterplatte angeordnet sind, sind geeigneter Weise jedes der THD-Elemente, zumindest eine Teilgruppe hiervon, in der Kappe gehalten. Die hier dargestellten Ausführungen gelten dann in analoger Weise.

Die Elektronikeinheit ist insbesondere für ein Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und eingerichtet, welches Nebenaggregat vorzugsweise ein elektrischer Kältemittelverdichter ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das elektrische oder elektronische Bauelement zur Durchsteckmontage, also das THD-Element, mit der Kappe verklebt. Mit anderen Worten ist im mittels der Kappe gebildeten Aufnahmeraum zusätzlich zum THD-Element der Kleber aufgenommen. Der Kleber verbindet dabei zumindest stellenweise das THD-Element mit der Kappe. Mit anderen Worten ist das THD-Element und die Kappe stoffschlüssig mittels des Klebers miteinander gefügt. Somit hält der Kleber das THD-Element in der Kappe.

Zweckmäßiger Weise wird der Kleber vor dem Aufstecken der Kappe auf das THD-Element in die Kappe eingebracht. Alternativ hierzu ist in der Kappe eine Einfüllöffnung für den Kleber vorgesehen. Allenfalls ist vorteilhafter Weise Keine weitere Fixierung des THD-Elements für den Trockenprozess des Klebers notwendig, da dieses in der Kappe gehalten ist.

Geeigneter Weise ist in der Kappe ein Hinterschnitt, eine Kontur, und/oder eine Durchgangsöffnung für den Kleber vorgesehen, so dass der Kleber nach dem Trockenprozess bzw. Härtungsprozess den Hinterschnitt hintergreift, in die Kontur eingreift bzw. durch die Durchgangsöffnung durchragt. Auf diese Weise ist ein Formschluss des Klebers mit der Kappe gebildet.

Vorteilhaft ist aufgrund der zumindest geringfügigen Elastizität des getrockneten Klebers eine Dämpfung für eine Vibration realisiert. Grundsätzlich weist das THD- Element aufgrund dessen Anbringen an der Leiterplatte anhand dessen Anschlussdrahtes oder anhand dessen Anschlussdrähten eine vergleichsweise hohe Toleranz auf. Diesem wird aufgrund der Formanpassung des Klebers im Zuge der Montage entgegengewirkt. Mit anderen Worten erfolgt anhand des Klebers vorteilhaft ein Toleranzausgleich.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Kappe eine federelastische Klemmlasche oder mehrere federelastische Klemmlaschen auf. In geeigneter Ausgestaltung sind die Klemmlaschen an die Kappe angeformt. Im Montagezustand drückt bzw. drücken diese gegen das THD-Element, so dass eine Vibration dessen aufgrund der Federelastizität gedämpft oder sogar verhindert wird. Vorzugsweise drückt dabei die Klemmlasche bzw. drücken die Klemmlaschen in eine Richtung, welcher einer Kipprichtung des THD-Elements aufgrund der Anordnung dessen Lötstellen entgegenwirkt. Folglich ist auch ein Abknicken des Drahtanschlusses des THD-Elements vorteilhaft vermieden. Zusammenfassen ist das THD-Element mittels der federelastischen Klemmlasche in der Kappe gehalten.

Sofern mehrere THD-Elemente in der Kappe gehalten sind, ist für jeder dieser THD-Elemente jeweils eine Klemmlasche oder mehrere Klemmlaschen vorgesehen.

Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung weist die Kappe an deren der Leiterplatte zugewandten Seite eine Anzahl an Fügeelementen auf. Diese sind vorzugsweise angeformt. Die Fügeelemente sind dabei im Montagezustand der Kappe an der Leiterplatte in eine jeweils korrespondierende Aufnahme der Leiterplatte aufgenommen. Die Fügeelemente sind dabei beispielsweise jeweils als ein Fügezapfen oder als ein Rasthaken ausgebildet, wobei der Rasthaken die Leiterplatte hintergreift und somit einen Formschluss ausbildet. Vorteilhaft ist somit eine werkzeugfreie und vergleichsweise einfache Montage der Kappe an der Leiterplatte ermöglicht. Beispielsweise können die Fügezapfen zusätzlich im Montagezustand zur Bildung eines Formschlusses thermisch verformt werden. Vorzugsweise weist die Kappe mindestens drei Fügeelemente auf, wobei diese derart angeordnet sind, dass die zugeordneten Aufnahmen eine Ebene aufspannen. Die Fügeelemente sind also nicht auf einer (einzigen) gemeinsamen Geraden angeordnet. Auf diese Weise ist die Kappe vergleichsweise stabil an der Leiterplatte montiert. Zudem wird durch diese Mehrfachanbindung die Leiterplatte in diesem Bereich versteift.

Vorteilhafterweise ist bei einer solchen Fügung der Kappe mit der Leiterplatte im Vergleich zu einem Verschrauben der Leiterplatte ein Platzbedarf reduziert, denn es müssen keine Kriechstrecken um die Schrauben berücksichtigt werden.

Sollte jedoch eine erwartete Vibrationsbelastung vergleichsweise hoch sein, so ist es auch möglich die Kappe dennoch an der Leiterplatte zu verschrauben.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung weist die Elektronikeinheit ein Führungselement auf. Dieses ist an der dem Boden des Elektronikgehäuses abgewandten Seite der Leiterplatte angeordnet. Dabei ist das Führungselement in einer Richtung senkrecht zur Leiterplatte über der Kappe angeordnet. Mit anderen Worten ist die Leiterplatte zwischen der Kappe und dem Führungselement angeordnet. Mit noch anderen Worten ist eine Art Sandwich-Bauweise anhand des Führungselements, der Leiterplatte und der Kappe realisiert.

Dabei ist das Führungselement mit der Kappe gefügt. Beispielsweise weist die Kappe die oben erwähnten, insbesondere als thermisch verformbare Fügezapfen oder als Rasthaken ausgebildete, Fügeelemente auf, welche hier jedoch durch eine Durchführung der Leiterplatte hindurchragen und mit einer entsprechenden Aufnahme des Führungselements gefügt sind. Alternativ oder zusätzlich hierzu werden die Kappe und das Führungselement miteinander, geeigneter Weise anhand zumindest einer selbstschneidenden Schraube verschraubt. Insbesondere durchragt die Schraube dabei eine zugeordnete Durchführung der Leiterplatte. Es erfolgt also in bauraumsparender Weise keine separate Fügung der Kappe und des Fügeelements, sondern es sind für die Kappe und für das Führungselement gemeinsame Fügestellen in der Leiterplatte vorgesehen.

Bei der Montage anhand einer Schraube wird diese geeigneter Weise von der dem Boden abgewandten Seite vor dem Aufbringen des Deckels für das Elektronikgehäuse verschraubt.

Das Führungselement weist eine Führungsstruktur für einen Leiter auf. Beispielsweise ist der Leiter ein Versorgungsleiter oder ein Signalleiter, welcher insbesondere durch eine Gehäuseöffnung von gehäuseaußen in den Gehäuseinnenraum hineinragt. Die Führungsstruktur führt den Leiter in einer vorgegebenen und definiert Position im Gehäuseinneren. Beispielsweise weise die Führungsstruktur hierzu von einer zur Leiterplatte parallel orientierten Grundfläche senkrecht emporstehende Stege oder Zapfen auf. Vorzugsweise sind die Leiter zusätzlich anhand der Führungsstruktur gehalten. Hierzu umfasst die Führungsstruktur beispielsweise haken- oder schlaufenartige Fortsätze, welche ein unerwünschtes verrutschen des Leiters, beispielsweise im Zuge der Montage, verhindern.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist das Führungselement weiterhin eine Aufnahmestruktur für eine Steckerverbindung auf. Die Steckerverbindung ist also im Montagezustand in die Aufnahmestruktur eingebracht, und weist somit eine definierte Position auf. Vorzugsweise umfasst die Aufnahmestruktur Halteelemente wie Rasthaken, welche die Steckerverbindung gegen ein herauslösen aus der Aufnahmestruktur sichern.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung weist das Führungselement an dessen der Leiterplatte zugewandten Seite Rippen auf. Anhand dieser Rippen ist ein Biegen des Führungselements verhindert, mit anderen Worten ist das Führungselement anhand der Rippen versteift. Die Rippen sind dabei derart angeordnet, dass die Lötstelle bzw. die Lötstellen des in der Kappe gehaltenen THD-Elements oder der in der Kappe gehaltenen THD-Elemente zwischen den Rippen angeordnet sind. Mit anderen Worten ist der Bereich zwischen den Rippen für die Lötstellen vorgesehen. Die Rippen bilden somit einen mechanischen Schutz für diese Lötstellen. Beispielswiese weist das Führungselement eine ebene Grundfläche auf, die parallel zur Leiterplatte angeordnet ist. In diesem Fall dienen die Rippen zusätzlich als Abstandhalter für die Grundfläche zur Leiterplatte, so dass die Lötstellen von der Grundfläche überdeckt und geschützt sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist dass das Führungselement einen Schirm auf, welcher sich zweckmäßigerweise parallel zur Leiterplatte und beab- standet zu dieser erstreckt. Ein weiteres elektrisches oder elektronisches Bauteil, insbesondere ein SMD-Element (englisch: „surface-mounted device“), welches zwischen der Leiterplatte und dem Schirm angeordnet ist, wird somit vom Schirm abgedeckt und ist vor einer mechanischen Belastung, beispielsweise im Zuge der Montage einer weiteren Komponente, insbesondere vor einer Beschädigung durch ein Montagewerkzeug, geschützt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Kappe eine Öffnung für ein Wärmeleitpad, also für einen sogenannten Gapfiller auf. Sind mehr als ein THD- Element in der Kappe gehalten, ist vorzugsweise für jedes der THD-Elemente jeweils eine Öffnung und ein Wärmeleitpad vorgesehen. Das elektronische Bauelement und das Elektronikgehäuse sind dabei mittels des Wärmeleitpads thermisch miteinander gekoppelt. Vorteilhaft kann auf diese Weise eine Entwärmung des THD-Elements, also ein Abtransport von bei Betrieb der Elektronikeinheit entstehenden Wärme im THD-Element zum Elektronikgehäuse, erfolgen. Eine gegebenenfalls vorhandene Vibration wird anhand des Wärmeleitpads vorteilhaft weiter gedämpft.

Zweckmäßigerweise ist die Öffnung in der dem Boden zugewandten Seite der Kappe eingebracht, was eine Montage erleichtert. Allenfalls ist das Wärmeleitpad in der Öffnung angeordnet, insbesondere durchragt das Wärmeleitpad die Öffnung. Das erfindungsgemäße Nebenaggregat ist geeigneter Weise ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs. Allenfalls weist das Nebenaggregat eine Elektronikeinheit in einer der vorstehend dargestellten Varianten auf.

Beispielsweise ist das Nebenaggregat eine Pumpe, insbesondere eine Wasseroder Ölpumpe, wie eine Schmiermittelpumpe. In einer Alternative hierzu ist das Nebenaggregat ein Verstellantrieb, wie eine Lenkunterstützung also eine sog. Servolenkung. Geeigneter Weise ist das Nebenaggregat im Montagezustand mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs elektrisch kontaktiert und wird mittels dessen bestromt. Beispielswiese ist das Bordnetz des Kraftfahrzeugs ein Niedervoltbordnetz und führt zum Beispiel eine elektrische Spannung von 12 Volt, 24 Volt oder 48 Volt. Alternativ hierzu beträgt die elektrische Spannung die bei Betrieb an dem Nebenaggregat anliegt bzw. die das Bordnetz des Kraftfahrzeugs aufweist, 288 V, 470 V, 650 V oder 800 V (Volt).

Besonders bevorzugt weist das Nebenaggregat eine elektrische Maschine auf, die beispielsweise ein Generator oder ein Elektromotor ist. Der Elektromotor ist beispielsweise ein bürstenbehafteter Kommutatormotor. Besonders bevorzugt jedoch ist der Elektromotor bürstenlos ausgestaltet und geeigneter Weise ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC). Der Elektromotor ist zum Beispiel ein Asynchronmotor oder ein Synchronmotor.

Besonders bevorzugt ist das Nebenaggregat ein elektrischer Kältemittelantrieb, der insbesondere ein elektromotorischer Kältemittelverdichter ist. Der elektromotorische Kältemittelverdichter ist geeigneter Weise ein Bestandteil eines Kältemittelkreislaufs des Kraftfahrzeugs, mittels dessen bei Betrieb beispielsweise eine Temperierung des Innenraums des Kraftfahrzeugs und/oder eine Abkühlung eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs erfolgt.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 schematisch in einem Längsschnitt ein als elektromotorischer Kältemittelverdichter ausgebildetes Nebenaggregat, wobei dieses eine Elektronikeinheit aufweist, in dessen Elektronikgehäuse eine Leiterplatte sowie damit verbundene elektronische Bauelemente zur Durchsteckmontage angeordnet sind, und wobei diese elektronischen Bauelemente in einer Kappe gehalten sind,

Fig. 2 in perspektivischer Ansicht die Leiterplatte der einer ersten Variante der Elektronikeinheit mit Blick auf deren dem Boden des Elektronikgehäuses zugewandten Unterseite, wobei die als Kondensatoren und als Spule ausgebildeten elektronischen Bauelemente in der Kappe gehalten sind, und wobei die Kappe federelastische Klemmlaschen zum Halten der elektronischen Bauelemente sowie zur Dämpfung deren Vibration aufweist,

Fig. 3 in perspektivischer Ansicht die Elektronikeinheit Draufsicht, wobei auf der dem Boden abgewandten Seite der Leiterplatte ein Führungselement für einen Leiter angeordnet ist, und wobei das Führungselement mit der Kappe gefügt ist,

Fig. 4 in vergrößertem Maßstab die Elektronikeinheit mit Blick auf das Führungselement, in dessen Führungsstrukturen Leiter aufgenommen sind,

Fig. 5 in perspektivischer Ansicht die Kappe gemäß der ersten Variante der Elektronikeinheit, mit Blick auf die der Leiterplatte zugewandte Seite der Kappe,

Fig. 6 in perspektivischer Ansicht das Führungselement mit Blick auf deren der Leiterplatte zugewandten Seite, wobei das Führungselement zur Versteifung eine Anzahl an Rippen aufweist, Fig. 7 in perspektivischer Ansicht ausschnittsweise die Elektronikeinheit mit einer alternativen Ausgestaltung des Führungselements, wobei dieses zusätzlich eine Aufnahmestruktur für eine Steckerverbindung aufweist, und

Fig. 8 in perspektivischer Explosionsdarstellung die Elektronik einer zweite Variante der Elektronikeinheit, mit Blick auf die dem Boden zugewandte Seite der Leiterplatte, wobei die Kappe an deren der Leiterplatte zugewandten Seite zapfenförmige Fügeelemente aufweist.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In der Fig. 1 ist ein als elektromotorisch angetriebener Kältemittelverdichter eines Kraftfahrzeugs ausgebildetes Nebenaggregat 2 schematisch im Längsschnitt dargestellt. Das Nebenaggregat 2 weist einen als bürstenlosen Gleichstrommotor ausgebildeten Elektromotor 4 mit einem zylindrischen Rotor 6 sowie mit einem umfangsseitig des Rotors 6 angeordneten Stator 8 auf. Der Rotor 6 ist dabei anhand einer Welle 12 um eine Drehachse D (Rotationsachse) drehbar gelagert. Weiterhin umfasst das Nebenaggregat einen Verdichter 10, welcher hier als Scrollverdichter ausgeführt ist. In nicht näher dargestellter Weise ist eine (Scroll-) Spirale des Scrollverdichters zu deren Antrieb mittels des Elektromotors 4 drehfest mit der Welle 12 gekoppelt, während eine weitere Spirale feststehend bezüglich eines Antriebsgehäuse 14 ist.

Die Drehachse D liegt dabei in der Schnittebene der Figur 1. Im nebenstehenden Richtungsdiagramm ist dabei die Axialrichtung, welche parallel zur Drehachse A orientiert ist, mit dem Bezugszeichen A und die Radialrichtung bezüglich dieser Drehachse mit dem Bezugszeichen R versehen.

Der Elektromotor 4 sowie der Verdichter 10 sind dabei im Antriebsgehäuse 14 angeordnet, welches aus einem Metall, beispielsweise einem Aluminium, also reinem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, gebildet. Insbesondere ist es als Aluminiumdruckgussteil ausgebildet. Das Antriebsgehäuse 14 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch und konzentrisch zur Drehachse D.

Des Weiteren umfasst das Nebenaggregat 2 eine Elektronikeinheit 16 mit einem topfförmigen Elektronikgehäuse 18. Das Elektronikgehäuse 18 weist einen Boden 20 auf, welcher senkrecht zur Rotationsachse D orientiert ist. Unter Bildung der Topfform steht umfangsseitig des Bodens 20 eine Gehäusewand 22 senkrecht zu diesem empor. Der Boden 20 dient dabei als Trennwand zwischen dem auch als Elektronikfach bezeichneten und vom Elektronikgehäuse 18 umfassten Aufnahmeraum und dem von einem Kältemittel durchströmten Raumbereich 24, in welchem auch der Elektromotor 4 angeordnet ist. Das Elektronikfach und der vom Kältemittel durchströmte Raumbereich (Motorfach) 24 sind zusammenfassend mittels dem Boden 20 als Trennwand druckdicht voneinander getrennt.

Das Elektronikfach ist hinsichtlich der Axialrichtung A an einem axialen Ende des Antriebsgehäuses 14 angeordnet und mittels eines stirnseitig aufgesetzten Deckels 26 fluiddicht verschlossen. Also ist der Boden 20 dem Elektronikgehäuse 18 und dem Antriebsgehäuse 14 gemeinsam.

Im Elektronikfach ist weiterhin eine Elektronik mit einer Leiterplatte 28 aufgenommen. Dabei ist die Leiterplatte 28 mittels nicht weiter dargestellten Abstandselementen parallel und beabstandet zum Boden 20 des Elektronikgehäuses 18 gehalten. An deren dem Boden 20 zugewandten Seite sind elektronische Bauelemente 30 angeordnet, welche zur Durchsteckmontage an der Leiterplatte 28 vorgesehen und eingerichtet sind. Diese kurz als THD-Elemente 30 bezeichneten elektronischen Bauelemente zur Durchsteckmontage sind in der Figur 1 strichliniert dargestellt und elektrisch mit der Leiterplatte 28 elektrisch verbunden. Die THD-Elemente 30 sind dabei in einer Kappe 32 gehalten, um eine Vibrationsbelastung zu reduzieren.

Die Leiterplatte 28 sowie das Elektronikgehäuse 18 ragt in radialer Richtung R über das Antriebsgehäuse 14 hinaus. Dabei weist das Elektronikgehäuse 18 in dem über das Antriebsgehäuse 14 hinausragenden Bereich eine taschenartige Vertiefung 34 in Axialrichtung A auf. Dabei sind die THD-Elemente 30 mit der Kappe 32 in der Vertiefung 34 angeordnet. Da die THD-Elemente in Axialrichtung A vergleichsweise groß sind, also eine Ausdehnung größer als 10 mm, insbesondere größer als 12 mm aufweisen, ist anhand der radial versetzten Vertiefung 34 ein Bauraum in Axialrichtung A gespart.

Die Kappe 32 ist ein vorgefertigtes Teil, welches im Montagezustand auf die THD- Elemente aufgesteckt und mit der Leiterplatte 28 gefügt ist. Dabei ist die Kappe 32 aus einem Kunststoff gebildet, so dass anhand der Kappe 32 eine elektrische Isolation des THD-Elements 30 gegen das Elektronikgehäuse 18 gebildet.

Zum Halten der THD-Elemente 30 in der Kappe sind diese in nicht näher dargestellter Weise mit der Kappe 32 verklebt. Also ist im mittels der Kappe 32 gebildeten Aufnahmeraum für die THD-Elemente 30 zusätzlich der Kleber aufgenommen. Dabei verbindet der Kleber zumindest stellenweise das jeweilige THD-Element 30 mit der Kappe 32.

Die Kappe 32 weist an deren dem Boden 20 zugewandten Seite, also an deren dem Deckel 26 abgewandten Seite eine Öffnung 36 auf. Dabei sind die THD- Elemente 30 mittels eines Wärmeleitpads 40 als Gapfiller thermisch an den Boden 20 des Elektronikgehäuses 18 angebunden. Hierzu sitz das Wärmeleitpad 40 in der Öffnung 36 ein und durchragt diese.

In der Fig. 2 ist die Elektronik einer ersten Variante der Elektronikeinheit 16 dargestellt. Hierbei sind die in der Kappe 32 gehaltenen THD-Elemente 30 drei Zwischenkreiskondensatoren 30a, eine Entstörspule 30b, sowie zwei weitere Kondensatoren 30c und 30d.

Die Kappe 32 weist für jedes der THD-Elemente 30 eine federelastische Klemmlasche 38 auf, welche an die Kappe 32 angeformt sind. Diese drücken gegen das je- weilige THD-Element 30, so dass eine Vibration dessen aufgrund der Federelastizität gedämpft oder sogar verhindert wird. Bei den THD-Elementen 30a bis 30c bewirkt die jeweilige Klemmlasche 38 eine Kraft zur Leiterplatte 28 hin und verhindert - zusätzlich zum nicht weiter dargestellten Kleber - ein Verschieben dieser THD-Elemente 30a bis 30c von der Leiterplatte 28 weg. Wie insbesondere in der Fig. 5 erkennbar ist, drückt die dem THD-Element 30d zugeordnete Klemmlasche 38 seitlich gegen dieses, so dass dieses THD-Element 30d gegen ein Kippen gestützt ist.

Jedem der THD-Elemente 30a bis 30d ist ein Wärmeleitpad 40 zugeordnet, welches an der dem Boden 20 zugewandten Seite des jeweiligen THD-Elements 30 angebracht ist und dieses mit dem Boden 20 zur Entwärmung thermisch koppelt. Dabei sind zum Zwecke einer Übersichtlichkeit in der Fig. 2 lediglich die den Kondensatoren 30a zugeordneten Wärmeleitpads 40 strichliniert und transparent dargestellt.

Zusammenfassend ist eine Vibration der THD-Elemente 30 mittels des Klebers, mittels der Klemmlaschen 38 und mittels des jeweiligen Wärmeleitpads 40 gedämpft. Zudem sind die THD-Elemente 30 mittels des Klebers, mittels der jeweiligen Klemmlaschen 38 und mittels des jeweiligen Wärmeleitpads 40 in der Kappe 32 gehalten.

Die Zwischenkreiskondensatoren 30a sind beispielsweise miteinander parallel verschaltet. Für eine bauraumsparende Anordnung dieser Zwischenkreiskondensatoren 30a und deren elektrischer Verschaltung miteinander ist es zweckmäßig, dass einer der Kondensatoren 30a bezüglich einer Drehachse senkrecht zur Leiterplatte um ca. 45° verdreht ist. Mit anderen Worten ist eine Gerade, welche in einer von der Leiterplatte 28 aufgespannten Ebene liegt und die beiden Lötstellen des verdrehten Zwischenkreiskondensators 30a umfasst, um ca. 45° gegen eine Gerade geneigt, welche die beiden Lötstellen eines der beiden ist eine anhand dessen beiden anderen Zwischenkreiskondensatoren 30a umfasst. Auch sofern bei dieser Anordnung eine vergleichsweise hohe Vibrationsbelastung auf den gedrehten Zwischenkreiskondensator 30a einwirken sollte, ist diese Belastung anhand der Kappe 32, des Klebers, der Klemm laschen 38 und/oder der Wärmeleitpads 40 reduziert.

Wie insbesondere in der Fig. 3 erkennbar, weist die Elektronikeinheit 16 ein Führungselement 42 für Leiter 44 auf, welches an der dem Boden 20 des Elektronikgehäuses 18 abgewandten Seite der Leiterplatte 28 angeordnet ist. Die Leiterplatte 28 ist nach Art einer Sandwich-Bauweise zwischen der Kappe 32 und dem Führungselement 42 angeordnet.

Dabei ist das Führungselement 42 ist mit der Kappe 32 gefügt. Hierzu sind die Kappe und das Führungselement 42 anhand von Schraubelementen 46 miteinander verschraubt. Die Schraubelemente 46 sind dabei von der dem Boden 20 abgewandten Seite der Leiterplatte 28 eingeschraubt. Die Schraubelemente 46 durchragen dabei das Führungselement 42 sowie die Leiterplatte 28, und sind in einer korrespondierenden Schraubaufnahme 48 der Kappe 32 aufgenommen. Vorzugsweise sind die Schraubelemente 46 dabei als selbstschneidende Schrauben ausgebildet. Zusammenfassend sind die Kappe 32 und das Führungselement 42 miteinander gefügt.

Das Führungselement 42 umfasst eine parallel zur Leiterplatte 28 orientierte und im Wesentlichen ebene Grundfläche (Grundkörper), an welcher Führungsstrukturen 50 für die Leiter 44 angeformt sind.

Wie insbesondere in der Fig. 4 erkennbar ist, sind einige der Führungsstrukturen 50 als ein senkrecht zur Grundfläche emporstehender Steg 52 oder Zapfen 54 ausgebildet. Zudem sind weitere Führungsstrukturen 50 als einander zugwandten Rasthaken 56 ausgebildet, so dass das hakenartige Freiende den zwischen den Rasthaken 56 eingebrachten Leiter gegen ein Herauslösen aus der definierten Position sichert. Weiterhin sind Führungsstrukturen als ein Haltearm 55 ausgebildet, welcher den jeweiligen Leiter 44 zumindest abschnittsweise umfangsseitig umfasst.

Die, insbesondere als Versorgungs- oder als Signalleiter ausgebildeten, Leiter 44 sind durch eine im Bereich der Vertiefung angeordneten Gehäuseöffnung 58 in der Gehäusewand 22 in das Elektronikfach, also in das Gehäuseinnere geführt und in einer definierten Position gehalten.

Das Führungselement 42 weist einen Schirm 60 auf, welcher sich parallel zur Leiterplatte 28 und beabstandet zu dieser erstreckt. Ein hier als SMD-Element 62 ausgebildetes weiteres elektrisches oder elektronisches Bauteil der Elektronik ist zwischen der Leiterplatte 28 und dem Schirm 60 angeordnet. Also ist diese vom Schirm 60 abgedeckt und somit vor einer mechanischen Belastung geschützt.

In der Fig. 6 die der Leiterplatte 28 zugewandte Unterseite des Führungselements 42 dargestellt. Dieses weist an dessen der Leiterplatte 28 zugewandten Seite eine Anzahl von Rippen 64, welcher der Versteifung des Führungselements dienen.

Die Rippen sind dabei derart angeordnet, dass die Lötstellen der in der Kappe 32 gehaltenen THD-Elemente 30a bis 30d zwischen den Rippen 64 angeordnet sind. Zudem dienen die Rippen 64 als Abstandhalter der Grundfläche des Führungselements 42 zur Leiterplatte. Folglich sind die Lötstellen der THD-Elemente 30, also der THD-Elemente 30a bis 30d von der Grundfläche überdeckt und geschützt.

In der Fig. 7 ist eine alternative Ausgestaltung des Führungselements 42 gezeigt. Das Führungselement 42 weist hierbei alternativ zu einer der Führungsstrukturen 50 eine Aufnahmestruktur 66 auf, welche eine Steckerverbindung 68 bettet. Die Aufnahmestruktur 66 des Führungselements 42 ist hierbei anhand einer senkrecht zu dessen Grundfläche emporstehenden Wandung gebildet, wobei ein zur Form der Steckerverbindung 68 korrespondierender Aufnahmebereich gebildet ist. Die Aufnahmestruktur 66 umfasst zudem eine Anzahl an Rastelementen 70, welche die Steckerverbindung nach deren einbringen in die Aufnahmestruktur 66 im Zuge der Montage gegen ein herauslösen aus dieser halten. In der Fig. 8 ist die Elektronik einer zweiten Variante der Elektronikeinheit 16 dargestellt. Diese Unterscheidet sich insbesondere von der ersten Variante darin, dass die Kappe 32 an deren der Leiterplatte 28 zugewandten Seite eine Anzahl an zapfenartigen Fügeelementen 72 aufweist, welche jeweils in einer korrespondierenden Aufnahme 74 der Leiterplatte 28 aufgenommen sind. Im Montagezustand sind die Fügeelemente 72 unter Bildung eines Formschlusses mit der Leiterplatte 28 auf der dem Boden 20 abgewandten Seite thermisch verformt.

Weiterhin ist gemäß der zweiten Ausgestaltung kein Führungselement 42 vorgesehen. Gemäß einer nicht weiter dargestellten Variante der zweiten Ausgestaltung jedoch weist die Elektronikeinheit 16 ein Führungselement 42 gemäß der ersten Variante auf, wobei die Fügeelemente 72 als hakenförmige Rastzapfen ausgebildet sind und die Aufnahmen der Leiterplatte 28 durchragen, und wobei die die Rastzapfen in einer korrespondierenden Aufnahme des Führungselements 42 einsitzen und dieses hintergreifen.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

2 Nebenaggregat

4 Elektromotor

6 Rotor

8 Stator

10 Verdichter

12 Welle

14 Antriebsgehäuse

16 Elektronikeinheit

18 Elektronikgehäuse

20 (Gehäuse-)Boden

22 (Gehäuse-)Wand

24 Raumbereich

26 Deckel

28 Leiterplatte

30, 30a bis 30d elektronisches Bauteil zur Durchsteckmontage

32 Kappe

34 Vertiefung

36 Öffnung

38 Klemmlasche

40 Wärmeleitpad

42 Führungselement

44 Leiter

46 Schraubelement

48 Schraubaufnahme

50 Führungsstruktur

52 Steg

54 Zapfen

55 Haltearm

56 Rasthaken

58 Gehäuseöffnung 60 Schirm

62 SMD-Element/weiteres elektrisches oder elektronisches Bauelement

64 Rippe 66 Aufnahmestruktur

68 Steckerverbindung

70 Rastelement

72 Fügeelement

74 Aufnahme der Leiterplatte

A Axialrichtung

D Drehachse

R Radialrichtung

Claims

Ansprüche Elektronikeinheit (16) für ein Nebenaggregat (2) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend ein topfartiges Elektronikgehäuse (18),

- wobei im Elektronikgehäuse (18) eine Leiterplatte (28) aufgenommen ist,

- wobei an der einem Boden (20) des Elektronikgehäuses (18) zugewandten Seite der Leiterplatte (28) ein zur Durchsteckmontage vorgesehenes, elektrisches oder elektronisches Bauelement (30) angeordnet ist, und

- wobei das elektronische Bauelement (30) zur Reduzierung einer Vibrationsbelastung in einer an der Leiterplatte (28) montierten Kappe (32) gehalten ist. Elektronikeinheit (16) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement (30) mit der Kappe (32) verklebt ist. Elektronikeinheit (16) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (32) eine federelastische Klemmlasche (38) aufweist, welche zur Dämpfung einer Vibration des elektronischen Bauelements (30) gegen dieses drückt. Elektronikeinheit (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (32) an deren der Leiterplatte (28) zugewandten Seite eine Anzahl an Fügeelementen (72) aufweist, welche im Montagezustand in eine jeweils korrespondierende Aufnahme (74) der Leiterplatte (28) aufgenommen sind. Elektronikeinheit (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein an der dem Boden (20) des Elektronikgehäuses (18) abgewandten Seite der Leiterplatte (28) angeordnetes Führungselement (42), wobei das Führungselement (42) mit der Kappe (32) gefügt ist, und wobei das Führungselement (42) eine Führungsstruktur (50) für einen Leiter (44) aufweist. Elektronikeinheit (16) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (42) eine Aufnahmestruktur (66) für eine Steckerverbindung (68) aufweist. Elektronikeinheit (16) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (42) an dessen der Leiterplatte (28) zugewandten Seite zu dessen Versteifung Rippen (64) aufweist. Elektronikeinheit (16) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (42) einen Schirm (60) aufweist, welcher ein weiteres an der Leiterplatte (28) befestigtes elektrisches oder elektronisches Bauteil (62) abdeckt. Elektronikeinheit (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (32) eine Öffnung (36) aufweist, wobei ein das elektronische Bauelement (30) und das Elektronikgehäuse (18) thermisch koppelndes Wärmeleitpad (40) in der Öffnung (36) angeordnet ist. Nebenaggregat (2) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere elektrischer Kältemittelantrieb, aufweisend eine Elektronikeinheit (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.