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CN105265031A - 电气控制设备 - Google Patents

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CN105265031A
CN105265031A CN201480031021.8A CN201480031021A CN105265031A CN 105265031 A CN105265031 A CN 105265031A CN 201480031021 A CN201480031021 A CN 201480031021A CN 105265031 A CN105265031 A CN 105265031A
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printed circuit
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electrical control
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CN201480031021.8A
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T.博利克
T.科特朗
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Abstract

本发明涉及一种具有用于容纳印制电路板(14)的壳体(12)的电气控制设备(10、70、90)，在所述印制电路板上设有电子电路(18)，其中，印制电路板(14)至少区域性地贴靠在形成壳体下部分(20)的金属冷却体(24)上并且完全被壳体上部分(22)覆盖，并且其中，两个壳体部分(20、22)借助摩擦配合式连接装置接合在一起以及借助环形密封件(44)相对彼此密封。此外规定，壳体上部分(22)通过塑料材料构成，并且壳体下部分(20)具有整体地构造在其上的插塞式接头(46)，该插塞式接头带有至少两个用于将印制电路板(14)导电连接到外部电路上的压入式触点(48、50)。由此，壳体(12)具有简单设计的且抗振动的结构，该结构能够允许低成本地大批量制造。此外通过闭合两个壳体部分(20、22)将印制电路板(14)自动地导电连接到外部电路上，其中，该外部电路例如是任何车辆的车载电子设备。

Description

电气控制设备
本发明涉及一种具有用于容纳印制电路板的壳体的电气控制设备，在印制电路板上设有电子电路，其中，印制电路板至少局部区域贴靠在形成壳体下部分的金属冷却体上并且完全被壳体上部分覆盖，并且其中，两个壳体部分借助摩擦配合式连接装置接合在一起以及借助环形密封件相对彼此密封。
具有用于气密地封装电子部件的壳体的电气控制设备较大范围变化地使用在电气技术中，以便尽可能最大程度地保护尤其是敏感的电子元件以及导体电路不受有害环境因素的影响，例如剧烈的振动、大或深的环境温度、湿度、化学腐蚀性物质、电磁干扰场等。这些要求特别是当电子元件或整个电子组件迅速增加地采用在移动应用，例如所有类型的车辆中的情况下特别重要。为了减小在电气控制设备中所使用的电子部件的热负载，还已知的是，印制电路板与冷却体粘合。
由DE102007029913A1已知一种电气控制设备，其中，导体电路基板在两侧装配有电子和/或电气元件。电气元件在导体电路基板的每个侧面都分别用槽形壳体部分覆盖，其中，在电气元件和各壳体部分之间具有空隙。在第一和第二壳体部分以及导体电路基板之间还分别具有一个密封圈。在通过壳体部分覆盖的电气部件的外部以及在配有设备插头的导体电路基板区域外部，提供接触部位用于连接另一个外部电气部件。壳体部分还直接安装在冷却体上以便最佳地导出从电气元件中散出的损失热。在与之备选的实施形式中，导体电路基板的仅一个远离冷却体指向的侧面用壳体部分覆盖，而此处与之背对的、导体电路基板的第二侧面至少局部区域直接地贴靠在冷却体上，该冷却体为此目的具有作为对这些元件高度补偿的凹处。此外，在该情况下，在导体电路基板和冷却体直接还具有由导热层构成的中间层。该电气控制设备的缺点是，构造耗费高，从而带来比较高的制造成本。
DE102006000958A1描述一种电气设备，尤其是用于车辆的功率分配器。该功率分配器还具有两个电路载体和至少一个接触元件用于供电，其中，接触元件与汇流条连接，该汇流条被至少一个弹性的连接件固定。借助本身已知的压入技术，两个电路载体相互连接以及电路载体电气连接到外部电接头上。为此目的，一方面提供压入式销钉，另一方面提供闸刀式触头作为连接件，此连接件共同作用以便接触。但功率分配器不具有气密密封封装的壳体，同样不提供具有较高损失热的用于电气和/或电子部件的冷却可能性。
从EP0902609A1中已知一种用于制造配有粘上的冷却板的作为复合元件的印制电路板的方法、一种按这种方法制造的复合元件以及一种用于实施此方法的装置。印制电路板具有与粘上的冷却板一样的优选矩形的形状，其中，冷却板的形状并非强制依照印制电路板的形状设计。两侧设有保护膜的、干燥的可转移的和持久弹性的粘接膜，例如例如由公司出售的商品名为的粘接膜用作胶粘剂。此处的方法或为实施该方法所使用的摇杆式装置允许借助特别的粘接技术以及借助热后处理实现基本上无气泡的粘接。借助粘接膜避免由于冷却板和印制电路板不同的线性热膨胀系数造成的机械应力，该机械应力会导致印制电路板折断或焊点断裂。这种已知技术的缺点在于，优选在全面地粘合印制电路板和冷却板之后才进行导体电路基板装配，以便将电子元件的机械负载和/或热负载保持在一定的范围之内。
因此，本发明所要解决的技术问题是，建议一种具有用于容纳承载电子电路的印制电路板的壳体的电气控制设备，该电气控制设备可简单且成本低廉地制造并且尽可能地抗振动。
本发明基于此认知：在电气控制设备的单独的壳体部件承担双重功能的情况下，一般降低电气控制设备的制造费用并且因此随之可减少单件造价。
因此，本发明涉及一种具有用于容纳印制电路板的壳体的电气控制设备，在印制电路板上设有电子电路，其中，印制电路板至少局部区域贴靠在形成壳体下部分的金属冷却体上并且完全被壳体上部分覆盖，并且其中，两个壳体部分借助摩擦配合式连接装置接合在一起以及借助环形密封件相互密封。为了解决该技术问题规定，壳体上部分通过塑料材料构成，壳体上部分具有整体地构造在其上的插塞式接头，该插塞式接头具有至少两个压入式触点用于将印制电路板导电连接到外部电气电路上。
由此实现了一种控制设备，其具有带集成冷却体的壳体，用于容纳带有多个布置在其上的电子和/或电气部件的印制电路板，该控制设备可简单地制造并且具有较高的抗振动性。此外，控制设备的设计结构在所使用的单个构件的尺寸稳定性方面提出较低的要求并且能够实现毫无问题地补偿可能存在的元件公差，从而能够比较简单且成本低廉地制造电气控制设备。为了进一步优化电气控制设备的机械负载能力，壳体的电绝缘塑料材料优选配设有由同样不导电的纤维，例如玻璃纤维等构成的纤维加固件。
在有利设计方案中规定，控制设备设计为，使得通过将两个壳体部分接合在一起，借助至少两个压入式触点自动地进行印制电路板的电接触。由此，可以将印制电路板特别简单、快速以及成本低廉地集成到壳体中以及实现它们的接触。当接合在一起之后，可以以简单的方式和方法，例如借助导电性能测试确定电接触的正常功能。
在另一个有利的扩展设计中规定，在印制电路板的下侧和壳体下部分之间至少局部区域设有中间层用于改善传热。以此进一步优化布置在印制电路板上的电子元件的冷却，因为壳体下部分和印制电路板的可能的表面粗糙度通过中间层补偿。该优选极其好的导热的中间层一般可以是粘接层、导热胶、持久弹性的导热膏、丙烯酸类薄膜、丙烯酸类粘合剂、所谓的“间隙垫”或所谓的“间隙填料”。
进一步优选规定，在构造于壳体上部分上的环形壳体边缘的区域内至少局部区段构造有突出到壳体的内部空间中的凸起，该凸起在两个壳体部分接合在一起之后贴靠在印制电路板面朝壳体上部分的一侧上。以此，当两个壳体部分接合在一起之后，印制电路板机械地自动夹紧在这两个壳体部分之间并且印制电路板的位置被固定。
在有利的设计方案中，壳体下部分在至少两个压入式触点的区域内分别具有一个凹口。由此避免通过电流的压入式触点与由金属材料构成的并且用作冷却体的壳体下部分短路。
按另一个有利的设计方案，壳体上部分的壳体边缘具有环形槽，该环形槽具有近似V形的横截面几何形状。以此有利于在安装时将壳体上部分相对壳体下部分定向。两个壳体部分相互间的精确定向借助在接合工具和/或两个壳体部分上的未示出的导向件实现。此外，通过环形槽优化壳体上部分的连接刚性。
与壳体上部分中的环形槽共同作用地，壳体下部分在边缘侧具有环形凸起，该环形凸起具有近似V形的横截面几何形状，该环形凸起朝壳体上部分中的槽的方向延伸。以此简化了壳体上部分与壳体下部分的连接以及密封器件或密封件在壳体上部分和壳体下部分之间的布置。
因此，按另一个设计方案，密封器件或密封件布置在壳体上部分的槽和壳体下部分的凸起之间。由此进一步改善了两个壳体部分之间的密封作用，因为尤其避免了当两个壳体部分接合在一起之后优选绳状或环形的密封件滑落。
相应于本发明主题的另一个扩展设计可以规定，为了容纳印制电路板和相对垂直于其面法线作用的力对印制电路板进行位置固定，壳体下部分具有小深度的盆形凹处，其中，该凹处的最大深度相当于印制电路板的厚度。由此，印制电路板已直接锁定在壳体下部分中以防其移动。
密封件优选通过或者由弹性塑料材料、尤其是通过或者由弹性体构成，该塑料材料具有近似V形的横截面几何形状。由此，也在控制设备恶劣的工作条件或环境条件下形成对壳体的可靠密封作用。
按另一个有利的设计方案，压入式触点设计成销钉形并且分别具有一个可压入印制电路板的端部尖。以此，在电路技术中广泛使用的标准式插塞套筒可以作为插头的部分插在壳体的插头槽的销钉形压入式触点上。压入式触点在此具有指向印制电路板的方向的端部尖，耗费相对较小的力就能将所述端部尖压入印制电路板中，以便在印制电路板的印制导线和压入式触点之间形成导电连接。然后借助可插装在压入式触点上的套筒或接触弹簧可以在电气控制设备和外部电路之间通过插接方式建立导电连接，该电气控制设备例如可以是用于车辆的防抱死系统的控制设备。
进一步规定，壳体上部分与壳体下部分的摩擦配合式连接通过至少一个整体地构造在壳体上部分的壳体边缘上的卡固件实现，该卡固件可与壳体下部分锁定。由此，电气控制设备能特别快速地安装并且必要时快速地以及不用工具地再次打开。
在作为其备选的实施形式中规定，壳体上部分与壳体下部分的摩擦配合式连接通过至少一个固定件，如螺栓和/或铆钉构成。由此形成电气控制设备的两个壳体部分的特别能承受机械负载的连接。
在第三连接变型中规定，印制电路板借助至少一个固定件，如螺栓和/或铆钉，与壳体下部分连接。由此形成印制电路板在壳体内部相对外部作用力的特别可靠的位置固定。
为了更好地理解本发明，说明书附有带有三个实施例的附图。在附图中示出：
图1示出按本发明设计的电气控制设备的第一实施形式的横截面图，
图2示出电气控制设备的第二实施形式的横截面图，以及
图3示出电气控制设备的第三实施形式的横截面图。
在附图中，相同设计的元件分别具有相同的附图标记。因此，图1示出按本发明的电气控制设备10的第一实施形式的示意性横截面图。该控制设备10具有壳体12，在壳体12中容纳有印制电路板14，该印制电路板14具有多个通过印制导线和通孔敷镀相互电路连接的、共同形成电子电路18的电气和/或电子部件16。
壳体12由基本上平坦的或板形的壳体下部分20和盆形壳体上部分22构成。壳体下部分20除了其主要的壳体功能外同时用作冷却体24，用于排放在电子和/或电气部件16上释放的损失热。壳体上部分22优选由必要时纤维增强的塑料材料形成，而壳体下部分20由导热尽可能好的金属材料组成，例如铝、铜和/或其它金属合金。
为了简化印制电路板14和用作冷却体24的壳体下部分20之间的热传递，在印制电路板14的下侧26和壳体下部分20之间至少局部区域设有面状的以及具有较小热阻的中间层28。该中间层28可以是粘接层、导热胶、持久弹性的导热膏、丙烯酸类薄膜、丙烯酸类粘合剂、所谓的“间隙垫”或所谓的“间隙填料”。
印制电路板14这样容纳在壳体下部分20内的扁平盘形凹处30中，使得印制电路板14至少相对垂直于其面法线作用在两个壳体部分20、22上的机械力被固定在所示的位置中。凹处30的外周轮廓在此基本上随着印制电路板14的外周轮廓变化。
在壳体上部分22的环形壳体边缘32的区域内构造有具有近似V形的横截面几何形状的凸起34。在按图1的壳体12的封闭状态下，凸起34按压到容纳在凹处30中的印制电路板14的上侧上，使得它在边缘侧机械牢固地夹紧在壳体下部分20和壳体上部分22中的凸起34之间以及与壳体下部分20中的凹处30连接地全面固定在所示位置中。为之所需的、在两个壳体部分20、22之间的摩擦配合式连接装置在按图1的控制设备10的实施形式中通过至少一个卡固钩36在结构设计上实现，该至少一个卡固钩36单构件式地构造在壳体上部分22的壳体边缘32上并且在图1所示的状态中至少局部区段形状配合地抓握壳体下部分20的壳体边缘38。由于壳体上部分22能够借助卡固钩36与壳体下部分20锁定，所以电气控制设备10可以简单、快速且成本最佳地安装以及必要时再拆卸。
在壳体上部分22的壳体边缘32的区域内还存在具有大致呈V形的横截面几何形状的槽40。在壳体下部分20上设有环形凸起42，该环形凸起具有与槽40对应设计的大致呈V形的横截面形状，其中，凸起42朝槽40的方向指向。为保证壳体12相对周围环境气密的密封，具有同样近似V形的横截面几何形状的环形绳状密封件44置入槽40中。密封件44优选由弹性的塑料材料构成，尤其是通过弹性体等构成。通过将凸起42啮合到具有其中置入了密封件44的槽40中，同时确保了两个壳体部分20、22在水平方向上相互精确且自动的定向。
为了将控制设备10与未示出的外部电路导电连接，在壳体上部分22上材料统一地成型有优选设计成插头槽形式的、具有两个销钉形压入式触点48、50的插塞式接头46。压入式触点48、50的两个端部尖52、54在壳体12的此处所示的封闭状态中压入印制电路板14并且因此在电路18和附图未示出的外部电路之间建立期望的导电连接。外部电路的接触或导电连接在此自动地在壳体上部分22卡锁到壳体下部分20上时实现。
为避免在压入式触点48、50的端部尖52、54的区域内由于形势为壳体下部分20的导电冷却体24产生短路，分别在端部尖52、54下方，在导电的壳体下部分20或冷却体24中开设小的凹口56、58。因此，端部尖52、54不接触壳体下部分20，虽然它们在图1至图3的实施例中穿过印制电路板14。
此外，在印制电路板14下方，可以可选地在壳体下部分20中具有空穴60，因此印制电路板14不是在整个面积上都支承在用作冷却体24的具有中间层28的壳体下部分20上。空穴60可以在必要时定位在散发比较少的损失热的电子部件16的下方或者在印制电路板14双面装配时容纳电子构件。
图2示出按本发明设计的电气控制设备70的第二实施形式。该控制设备70的壳体12又具有壳体上部分22和壳体下部分20，其中，壳体下部分20同时用作冷却体24。在两个壳体部分20、22之间同样夹紧有包括中间层28在内的印制电路板14，其中，印制电路板14通过插塞式接头46的两个压入式触点48、50与外部电路导电连接。在两个壳体部分20、22之间的密封在本实施例中也借助已述的绳状密封件44实现。通过在内侧构造在壳体边缘32的区域内的环形凸起34或者说隆起，印制电路板14在图2所示的壳体12的封闭状态下机械牢固地夹紧在两个壳体部分20、22之间。
区别于按图1的控制设备10的第一实施形式，在按图2的控制设备70中，取代在壳体上部分22的壳体边缘32的区域内的卡固钩36设置至少一个单独的固定件72，该固定件72在此例如以螺栓74实现。取代螺栓74也可以使用铆钉、膨胀螺栓或类似物。
为了容纳或安装螺栓74，在壳体上部分22的壳体边缘32上单构件式地成型带有贯通的钻孔78的水平法兰76。该钻孔78平行于印制电路板14的面法线延伸。法兰76具有近似矩形的横截面形状。与该钻孔78对齐地在壳体下部分20中开设螺纹孔80。为了在两个壳体部分20、22之间制造期望的摩擦配合式的且必要时又可轻易拆卸的机械连接，螺栓74导引穿过壳体上部分22的法兰76内的钻孔78并且旋拧入壳体下部分20的螺纹孔80中。代替壳体下部分20内的螺纹孔80，作为其备选，也可以在下侧将自固定式螺母或类似物旋拧在螺栓74上。此外可行的是，将螺母或螺纹套筒压入壳体下部分20而不是螺纹孔80中。由此，在两个壳体部分20、22之间形成可承受较高机械负载的以及抗振动的螺纹连接。
不同于仅举例示出的一个固定件72，多个固定件可以优选均匀地相互间隔地布置在法兰76的区域内。此外可行的是，将按图1的两个壳体部分20、22之间的卡锁连接装置或卡固钩连接装置与图2所示的两个壳体部分20、22的螺纹连接装置进行组合。从中还获得的优点是，两个壳体部分20、22在控制设备制造期间快速地相互锁定并且首先彼此可靠地固定在其位置中，因此其它的制造步骤，包括两个壳体部分20、22的最终机械夹紧在内，可以借助固定件72与壳体部分20、22的连接过程无关地进行。
图3示出按本发明的电气控制设备90的第三实施形式。控制设备90的壳体12同样由两个壳体部分20、22构成，其中，壳体下部分20同时用作冷却体24。印制电路板14夹紧在两个壳体部分20、22之间，在该印制电路板14中压入插塞式接头46的两个压入式触点48、50。由于牢固地夹紧在两个壳体部分20、22之间的环形密封件44确保了印制电路板14气密密封的封装。两个壳体部分20、22又借助按图2的第二实施形式的螺纹连接接合在一起，其中，作为固定件72的螺栓74导引通过壳体上部分22的法兰76的钻孔78并且与壳体下部分20内的螺纹孔80拧紧。区别于按图2的第二实施形式，在按图3的电气控制设备90中，印制电路板14附加地通过三个固定件92机械牢固地与壳体下部分20连接，其中，这三个固定件92例如设计成螺栓94。代替所示的螺栓94，也可以使用铆钉、膨胀螺栓或其它固定件。
因为印制电路板14在此通过三个螺栓94与壳体下部分20牢固地拧紧，所以在控制设备90的第三实施形式中可以省掉在控制设备90的前两个实施形式的情况下构造在壳体上部分22的壳体边缘32的区域的内侧且在此仅用虚线表示的环形的V形凸起34，该V形凸起34用于将印制电路板14夹紧在两个壳体部分20、22之间。
附图标记清单
10电气控制设备(第一实施形式)
12壳体
14印制电路板
16电子部件
18电子电路
20壳体下部分
22壳体上部分
24冷却体
26印制电路板的下侧
28中间层
30凹处
32壳体上部分上的壳体边缘
34壳体上部分上的凸起
36卡固钩
38壳体下部分的壳体边缘
40壳体上部分中的槽
42壳体下部分上的凸起
44密封件
46插塞式接头
48压入式触点
50压入式触点
52端部尖
54端部尖
56壳体下部分中的第一凹口
58壳体下部分中的第二凹口
60壳体下部分中的空穴
70电气控制设备(第二实施形式)
72固定件
74螺栓
76壳体上部分上的法兰
78壳体上部分中的钻孔
80螺纹孔
90电气控制设备(第三实施形式)
92固定件
94螺栓

Claims (14)

1.一种电气控制设备(10、70、90)，具有用于容纳印制电路板(14)的壳体(12)，在所述印制电路板(14)上设有电子电路(18)，其中，所述印制电路板(14)至少区域性地贴靠在形成壳体下部分(20)的金属冷却体(24)上并且完全被壳体上部分(22)覆盖，并且其中，所述两个壳体部分(20、22)借助摩擦配合式连接装置接合在一起以及借助环形的密封件(44)相对彼此密封，其特征在于，所述壳体上部分(22)通过塑料材料形成，并且所述壳体上部分(22)具有整体地构造在其上的插塞式接头(46)，所述插塞式接头(46)带有至少两个用于将所述印制电路板(14)连接到外部电气电路上的压入式触点(48、50)。
2.按权利要求1所述的电气控制设备(10、70、90)，其特征在于，所述电气控制设备(10、70、90)设计为，使得通过将所述两个壳体部分(20、22)接合在一起，借助所述至少两个压入式触点(48、50)自动地进行所述印制电路板(14)的电接触。
3.按权利要求1或2所述的电气控制设备(10、70、90)，其特征在于，在所述印制电路板(14)的下侧(26)和所述壳体下部分(20)之间至少区域性地设有用于改善传热的中间层(28)。
4.按权利要求1至3之一所述的电气控制设备(10、70、90)，其特征在于，在设计于所述壳体上部分(22)上的环形壳体边缘(32)的区域内至少区段性地设计有突伸到所述壳体(12)的内部空间中的凸起(34)，所述凸起在所述两个壳体部分(20、22)接合在一起之后贴靠在所述印制电路板(14)面朝所述壳体上部分(22)的侧面上。
5.按权利要求1至4之一所述的电气控制设备(10、70、90)，其特征在于，所述壳体下部分(20)在所述至少两个压入式触点(48、50)的区域内分别具有凹口(56、58)。
6.按权利要求1至5之一所述的电气控制设备(10、70、90)，其特征在于，所述壳体上部分(22)的壳体边缘(32)具有环形的槽(40)，所述槽(40)具有近似V形的横截面几何形状。
7.按权利要求6所述的电气控制设备(10、70、90)，其特征在于，所述壳体下部分(20)在边缘侧具有环形凸起(42)，所述环形凸起具有近似V形的横截面几何形状，所述环形凸起(42)朝所述槽(40)的方向延伸。
8.按权利要求1至7之一所述的电气控制设备(10、70、90)，其特征在于，所述壳体下部分(20)具有小深度的盆形凹处(30)用于容纳所述印制电路板(14)并且相对垂直于其面法线作用的力对所述印制电路板(14)进行位置固定，其中，所述盆形凹处(30)的深度最大相当于所述印制电路板(14)的厚度。
9.按权利要求1至8之一所述的电气控制设备(10、70、90)，其特征在于，所述密封件(44)布置在所述壳体上部分(22)的槽(40)和所述壳体下部分(20)的凸起(42)之间。
10.按权利要求1至9之一所述的电气控制设备(10、70、90)，其特征在于，所述密封件(44)通过具有近似V形的横截面几何形状的弹性塑料材料构成。
11.按权利要求1至10之一所述的电气控制设备(10、70、90)，其特征在于，所述压入式触点(48、50)设计成销钉形并且分别具有能压入所述印制电路板(14)的端部尖(52、54)。
12.按权利要求1至11之一所述的电气控制设备(10)，其特征在于，所述摩擦配合式连接装置由至少一个整体地构造在所述壳体上部分(22)的壳体边缘(32)上的卡固件(36)构成，所述卡固件(36)能与所述壳体下部分(20)锁定。
13.按权利要求1至12之一所述的电气控制设备(70)，其特征在于，所述摩擦配合式连接装置由至少一个固定件(72)，如螺栓(74)和/或铆钉构成。
14.按权利要求1至13之一所述的电气控制设备(90)，其特征在于，所述印制电路板(14)借助至少一个固定件(92)，如螺栓(94)和/或铆钉与所述壳体下部分(20)连接。
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