DE102004034029A1

DE102004034029A1 - Elektrische Antriebseinheit mit mindestens zwei elektrischen Bauteilträgern, sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen

Info

Publication number: DE102004034029A1
Application number: DE102004034029A
Authority: DE
Inventors: Peter Steuer; Robert Heitz; Siegfried Reichmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-07-13
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2006-02-09
Also published as: KR20060050117A; FR2874290A1; KR100982904B1

Abstract

Elektrische Antriebseinheit (10) sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen, insbesondere zum Antreiben von Funktionselementen im Kraftfahrzeug, mit einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil (12, 14, 11) und mindestens zwei elektrischen Bauteilträgern (24, 22, 32), die eine elektrische Kontaktfläche (30) aufweisen, wobei an dem ersten Gehäuseteil (12, 11) mindestens eine elektrische Kontaktbrücke (44) angeordnet ist, die in fertig montiertem Zustand der Gehäuseteile (12, 14, 11) mit den Kontaktflächen (30) zusammenwirkt und eine elektrische Verbindung zwischen den Bauteilträgern (24, 22, 32) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit mit mindestens zwei elektrischen Bauteilträgern, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.

Mit der DE 198 05 185 A1 ist eine Antriebsvorrichtung, insbesondere zum Verstellen eines Schiebedachs eines Kraftfahrzeugs bekanntgeworden. Die Antriebsvorrichtung weist ein Polgehäuse mit einem Elektromotor und ein Getriebegehäuse mit einem nachgeschalteten Getriebe auf, wobei auf einer Ankerwelle ein Kommutator angordnet ist. Zur elektrischen Kontaktierung des Kommutators ist auf einer Leiterplatte der Elektronikeinheit ein Bürstenhalter mit Kohlebürsten angeordnet. Der Bürstenhalter ist als separate Baueinheit aus Kunststoff hergestellt und ist mechanisch und elektrisch mit der Leiterplatte verbunden. Eine solche Anordnung des Bürstenhalter-Elements auf der Leiterplatte beansprucht relativ viel Bauraum radial zur Ankerwelle und erfordert relativ große Abmessungen der Leiterplatte, wodurch die konstruktive Gestaltungsfreiheit des Gehäuses relativ stark eingeschränkt ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Antriebseinheit, sowie das Verfahren zur Herstellung einer solchen mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben den Vorteil, dass durch die Anordnung einer Kontaktbrücke auf der Innenseite eines Gehäuseteils zwei separate Träger von elektrischen Bauteilen nebeneinander angeordnet werden können, wodurch der radiale Bauraum deutlich reduziert wird. Durch die Kontaktierung der Kontaktbrücke mit den Kontaktflächen der elektrischen Bauteilträger ist dabei trotzdem eine zuverlässige elektrische Verbindung der beiden Bauteilträger gewährleistet, so dass die Bauteilträger an beliebigen Stellen innerhalb des Gehäuses angeordnet werden können. Dabei ist die Kontaktbrücke gegenüber den Kontaktflächen mittels Zusammenfügen der Gehäuseteile derart fixiert, dass auch bei einer Vibrationsbelastung der Antriebseinheit ein zuverlässiger elektrischer Kontakt zwischen den Bauteilträgern gegeben ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen. Ist beispielsweise einer der elektrischen Bauteilträger als Elektronik-Platine ausgebildet, so kann über die Kontaktbrücke im ersten Gehäuseteil eine zuverlässige elektrische Verbindung zu elektrischen Bauteilen eines zweiten Bauteilträgers, beispielsweise einer Minileiterplatte oder eines Bürstenhalters hergestellt werden.

Die Ausführung eines Bauteilträgers als Bürstenhalter ermöglicht dessen Anordnung in gleichem radialen Abstand zu einem weiteren elektrischen Bauteilträger, so dass der radiale Bauraum der Antriebseinheit reduziert werden kann. Dabei kann der Bürstenhalter als Kunststoffbauteil ausgeführt sein, an dem beispielsweise Hammerbürsten angeordnet sind, die über die Kontaktbrücke elektrisch mit einer Leiterplatte verbunden sind.

In einfacher Weise kann die Kontaktfläche des elektrischen Bauteilträgers als Lötpad, beispielsweise einer Leiterplatte ausgebildet sein. Durch die großflächige Ausbildung einer solchen leitenden Schicht, die in etwa parallel zur Oberfläche des Bauteilträgers verläuft, kann die Montage der Kontaktbrücke mit relativ großen Toleranzbereichen erfolgen, wodurch beispielsweise auch eine verdeckte Montage beim Zusammenfügen des Getriebegehäuses ermöglicht wird. Dadurch muß die Kontaktbrücke bei der Montage der Gehäuseteile nicht sehr exakt zu den Bauteilträgern positioniert sein.

In einer alternativen Ausführung weisen die Bauteilträger elektrisch leitfähige Kontaktzungen auf, die näherungsweise senkrecht auf dem Bauteilträger, und vorzugsweise radial zur Ankerwelle angeordnet sind. Diese Kontaktzungen eignen sich für eine leicht montierbare Klemm- oder Schneidverbindung mit der Kontaktbrücke.

Weist die Kontaktbrücke in radialer Richtung federnde Kontaktelemente auf, kann durch Verschließen der Gehäuseteilen durch das Anpressen der Kontaktelemente gegen die Kontaktflächen der Bauteilträger ein zuverlässiger elektrischer Kontakt erzeugt werden. Dabei können auch Höhendifferenzen der Bauteilträger problemlos ausgeglichen werden. Für die Kontaktierung ist hierbei kein zusätzlicher Montageschritt notwendig, sondern geschieht automatisch mit der Montage der Gehäuseteile.

Alternativ können an der Kontaktbrücke vorteilhaft Klemm- oder Schneidelemente angeformt werden, die bei der Montage der Gehäuseteile mit entsprechenden Gegenelementen auf den Bauteilträgern zusammenwirken. Hierbei können beispielsweise die Kontaktzungen der Bauteilträger in beweglich angeordnete Gabelstecker der Kontaktbrücke greifen, wodurch ein niederohmiger elektrischer Kontakt garantiert ist.

In vorteilhafter Weise können in die Kontaktbrücke auf der Innenseite eines Gehäuseteils weitere elektrische Bauteile, wie beispielsweise Drosselelemente integriert werden, wodurch die Größe der elektrischen Bauteilträger reduziert werden kann. Die Kontaktbrücke kann sich dabei auch über einen großen Teil des Gehäuseteils erstrecken, und dadurch weit voneinanderliegende Bauteilträger elektrisch miteinander verbinden.

Weist die Kontaktbrücke – beispielsweise ein Biege-Stanzteil – eine Aussparung auf, kann die Kontaktbrücke günstig auf einen Fortsatz des Gehäuseteils aufgeschoben werden. Dabei kann an der Aussparung eine Kante angeformt werden, mit der sich die Kontaktbrücke zu deren Fixierung am Gehäuseteil abstützt.

Zur Fixierung der Kontaktbrücke am Gehäuseteil können ebenso weitere kraft- oder formschlüssige Verbindungen, beispielsweise mittels Einpressen, Verstemmen, Verkrallen, Verschweißen, Umspritzen, Schrumpfen oder Kleben hergestellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen der Antriebseinheit hat den Vorteil, dass zur elektrischen Verbindung der Bauteilträger keine zusätzlichen Prozessschritte notwendig sind, sondern der elektrische Kontakt durch das Verbinden der Gehäuseteile hergestellt wird. Bei einer ersten Alternative werden die Motorbauteile und die elektrischen Bauteilträger in ein vorzugsweise topfförmiges Gehäuseteil eingelegt und mit einem beispielsweise deckelförmigen Gehäuseteil verschlossen, an dessen Innenseite die Kontaktbrücken befestigt sind. In einem alternativen Verfahren können jedoch auch die Motorbauteile und die elektrischen Bauteilträger in ein erstes Gehäuseteil eingelegt werden, an dem die Kontaktbrücken befestigt sind, und anschließend die elektrischen Kontaktstellen mit der Montage des zweiten Gehäuseteils fixiert werden.

Besonders günstig ist hierbei eine radiale Montage der Gehäuseteile und der elektrischen Bauteilträger, da hierdurch beim Verbinden der Gehäuseteile automatisch der elektrische Kontakt zwischen der Kontaktbrücke und den Bauteilträgern hergestellt, bzw. gesichert wird.

Zeichnungen
In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Antriebs und
2 einen Schnitt durch ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt einen elektrische Antriebseinheit 10, beispielsweise zum Verstellen eines Schiebedachs im Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse 11, das ein erstes Gehäuseteil 12 und ein zweites Gehäuseteil 14 aufweist. Innerhalb des Gehäuses 11 ist eine Ankerwelle 16 angeordnet, die beispielsweise aus einem nicht näher dargestellten Polgehäuse ragt. Die Lagerung der Ankerwelle 16 im Gehäuse 11 ist hierbei lediglich schematisch dargestellt. Auf der Ankerwelle 16 ist drehfest ein Kommutator 18 zur Stromversorgung von elektrischen Wicklungen 20 angeordnet. Auf einem als Bürstenhalter 22 ausgebildeten elektrischen Bauteilträger 24 sind Kohlebürsten 26 angeordnet, die einen Schleifkontakt zum Kommutator 18 bilden. Der elektrische Bauteilträger 24 ist beispielsweise aus Kunststoff hergestellt, und weist an seiner Oberfläche 28 elektrische Kontaktflächen 30 auf, die elektrisch leitend mit den Kohlebürsten 26 verbunden sind. Innerhalb des Gehäuses 11 ist ein weiterer elektrischer Bauteilträger 24 angeordnet, der als elektronische Leiterplatte 32 ausgebildet ist. Auf diesem Bauteilträger 32 sind beispielsweise Positionssensoren 34, ein Mikroprozessor 36 und ein Steckerelement 38 zur externen Stromversorgung angeordnet. Die beiden Bauteilträger 24 sind etwa im gleichen radialen Abstand 40 zur Ankerwelle 16 angeordnet und liegen an einem Anschlag 42 des Gehäuses 11 an. Die beiden Bauteilträger 24 sind mittels mindestens einer Kontaktbrücke 44, die an einer Innenseite 13 des ersten Gehäuseteils 12 angeordnet ist, elektrisch leitend miteinander verbunden. Die Kontaktbrücke 44 weist hierzu Federelemente 46 auf, die gegen die Kontaktflächen 30 an der Oberfläche 28 der Bauteilträger 24 gepresst werden. Durch die großflächige Ausbildung der Federelemente 46 und der Kontaktflächen 30 ist eine exakte Positionierung der Kontaktbrücke 44 gegenüber dem Bauteilträger 24 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung nicht notwendig. Die Kontaktbrücke 44 ist beispielsweise als laschenförmiges Biegestanzteil 48 ausgebildet, das eine Aussparung 50 aufweist, in die ein Fortsatz 52 des ersten Gehäuseteils 12 eingreift. Zur Fixierung der Kontaktbrücke 44 an dem ersten Gehäuseteil 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel an der Aussparung 50 eine Kante 54 angeformt, die sich am Fortsatz 52 des gehäuseteils 12 festkrallt.
Zur Montage des Antriebs 10 werden in diesem Ausführungsbeispiel zuerst die Motorbauteile 18, 20 mit der Ankerwelle 16 in das zweite Gehäuseteil 14 eingelegt, wobei an diesem keine Kontaktbrücke 44 angeordnet ist. Nach der Montage der Ankerwelle 16 werden der Bürstenhalter 22 und die Leiterplatte 32 in Radialrichtung 56 montiert. Anschließend wird das erste Gehäuseteil 12, an dem die Kontaktbrücke 44 fixiert ist, radial zur akerwelle 16 montiert und mit dem Gehäuseteil 14 verbunden. Dabei werden die Federelemente 46 der Kontaktbrücke 44 gegen die Kontaktflächen 30 der Bauteilträger 24 gepresst, die andererseits an den Anschlägen 42 des Gehäuses 11, 14 anliegen.
In 2 ist ein Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Antriebseinheit 10 dargestellt, bei der zwei elektrische Bauteilträger 24 mittels einer Kontaktbrücke 44 elektrisch miteinander verbunden sind. Die Kontaktflächen 30 der Bauteilträger 24 sind hierbei als Kontaktzungen 58 ausgebildet, die näherungsweise senkrecht zur Oberfläche 28 der Bauteilträger 24, beispielsweise der Leiterplatte 32, ausgerichtet sind. An der Kontaktbrücke 44 sind entsprechend korrespondierende Gabelstecker 60 angeordnet, die zusammen mit den Kontaktzungen 58 eine Klemm- oder Schneidverbindung 62 bilden. Zur einfacheren Justierung der Bauteilträger 24 gegenüber der Kontaktbrücke 44 sind die Gabelstecker 60 vorzugsweise leicht beweglich an einem Grundkörper 64 der Kontaktbrücke 44 befestigt, beispielsweise mittels einstückigem Anformen über einen verformbaren Bereich 66. Die Kontaktbrücke 44 ist hier beispielsweise mittels Spritzguss-Verfahren fest mit dem Gehäuseteil 11 verbunden.
Zur Montage dieser Antriebseinheit 10 werden die elektrischen Bauteilträger 24 in das erste Gehäuseteil 12 eingesetzt, in dem die mindestens eine Kontaktbrücke 44 angeordnet ist. Dabei werden schon bei der Montage der Bauteilträger 24 in radialer Richtung 56 die elektrischen Verbindungen zwischen denselben hergestellt. Durch die Montage des zweiten Bauteils 14, das mit seinen Anschlägen 42 gegen die Bauteilträger 24 gepresst wird, werden dann die elektrischen Verbindungen zwischen der Kontaktbrücke 44 und den Bauteilträgern 24 fest fixiert.
In einer alternativen Ausführung der Kontaktbrücke 44, ist in diese ein weiteres elektrisches Bauelement 68 integriert, das beispielsweise als Entstördrossel 70 ausgebildet ist. Dabei ist dieses zusätzliche Bauelement 68 zusammen mit dem Grundkörper 64 der Kontaktbrücke 44 an der Innenseite 13 des Gehäuseteils 12 fixiert.
Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispielen vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise die Anzahl und konkrete Ausgestaltung der Gehäuseteile 11, 12, 14, sowie der elektrischen Bauteilträger 24, 22, 32 beliebig variiert werden. Ebenso kann die Anzahl, Form und Befestigungsweise der Kontaktbrücke 44 am Gehäuseteil 12, sowie die elektrischen Kontakte zwischen der Kontaktbrücke 44 und den Bauteilträgern 24 den verschiedenen Anwendungen angepasst werden. So können beispielsweise zwischen zwei Bauteilträgern 24 jeweils drei Kontaktbrücken 44 für das Plus-Potential, das Minus-Potential und die Masse angeordnet werden. Zur besseren elektrischen Kontaktierung können die Kontaktflächen 30 beispielsweise aus Zinn oder Kupfer gebildet werden. Des weiteren kann der Bürstenhalter 22 als Hammerbürste 26 ausgebildet sein, deren Anschlüsse direkt eine Kontaktfläche 30 zur Kontaktierung mit der Kontaktbrücke 44 bilden. Die erfindungsgemäße elektrische Verbindung zweier Bauteilträger 24 ist nicht auf die Anwendung in einem bestimmten elektrischen Antrieb 10 beschränkt, sondern kann in allen Elektronik-Gehäusen 11 eingesetzt werden, bei denen elektrische Bauteilträger 24 platzsparend und montagefreundlich elektrisch miteinander verbunden werden sollen.

Claims

Elektrische Antriebseinheit (10), insbesondere zum Antreiben von Funktionselementen im Kraftfahrzeug, mit einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil (12, 14, 11) und mindestens zwei elektrischen Bauteilträgern (24, 22, 32), die eine elektrische Kontaktfläche (30) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Gehäuseteil (12, 11) mindestens eine elektrische Kontaktbrücke (44) angeordnet ist, die in fertig montiertem Zustand der Gehäuseteile (12, 14, 11) mit den Kontaktflächen (30) zusammenwirkt und eine elektrische Verbindung zwischen den Bauteilträgern (24, 22, 32) bildet.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der elektrischen Bauteilträger (24, 22, 32) als Leiterplatte (32) ausgebildet ist, die insbesondere eine Ansteuereinheit für die elektrische Antriebseinheit (10) aufnimmt.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass midestens einer der elektrischen Bauteilträger (24, 22, 32) als ein Bürstenhalter (22) ausgebildet ist, in dem Kohlebürsten (26) – insbesondere Hammerbürsten (26) – gelagert sind, die mit einem Kommutator (18) der elektrische Antriebseinheit (10) zusammenwirken.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (30) als eine sich im wesentlichen parallel zur Oberfläche (28) des Bauteilträgers (24, 22, 32) erstreckende Schicht aus elektrisch leitendem Material – beispielsweise Zinn – ausgebildet ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (30) als elektrisch leitende Kontaktzunge (58) ausgebildet ist, die näherungsweise quer zur Oberfläche (28) des Bauteilträgers (24, 22, 32) angeordnet ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (44) metallene Federelemente (46) aufweist, die durch Anpressen gegen die Kontaktflächen (30) eine elektrische Verbindung zu den Bauteilträgern (24, 22, 32) bilden.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (44) Klemm- oder Schneidelemente (60) – insbesondere flexibel gelagerte Gabelstecker (60) – aufweist, die in montiertem Zustand eine elektrischen Klemm- oder Schneid-Verbindung (62) mit den Bauteilträgern (24, 22, 32) bilden.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (44) mit mindestens einem weiteren elektrischen Bauteil (68, 70) – insbesondere einer Drossel (70) – direkt verbunden ist, das ebenfalls am ersten Gehäuseteil (12, 11) angeordnet ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (44) eine Aussparung (50) aufweist, in die ein Fortsatz (52) des ersten Gehäuseteils (12, 11) eingreift.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (44) mittels Einlegen, Einpressen, Schrumpfen, Umspritzen, Verstemmen, Verkrallen oder Verschweißen an dem ersten Gehäuseteil (12, 11) befestigt ist.
Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Antriebseinheit (10) mit einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil (12, 14, 11) und mindestens zwei elektrischen Bauteilträgern (24, 22, 32), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – im ersten Gehäuseteil (12, 11) wird eine Kontaktbrücke (44) befestigt – die Kontaktflächen (30) aufweisende Bauteilträger (24, 22, 32) werden in einem der beiden Gehäuseteile (12, 14, 11) eingesetzt – die beiden Gehäuseteile (12, 14, 11) werden miteinander verbunden, derart, dass ein dauerhafter, schüttelfester elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen (30) und der Kontaktbrücke (44) entsteht.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Antriebseinheit (10) einen Elektromotor mit einer Ankerwelle (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäuseteile (12, 14, 11) radial zur Ankerwelle (16) zusammengefügt werden.