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Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Antriebseinheit für Stellantriebe in Kraftfahrzeugen, die ein Gehäuse mit einer Einschuböffnung für eine bestückte Steuerplatine aufweist. Diese Platine ist elektrisch mit einer Steckerbuchse gekoppelt, die wiederum in einen Gehäuseabschnitt der Antriebseinheit integriert ist.
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Stand der Technik
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Elektromotorische Stellantriebe finden vielseitig Verwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere im Kraftfahrzeuginnenraum, wie etwa in elektrischen Fensterhebern, Verstelleinrichtungen für Schiebedächer, Verstelleinrichtungen für Kraftfahrzeugsitze, Seitenspiegel und dergleichen.
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Die elektromotorischen Antriebseinheiten für derartige Stellantriebe weisen ein zumeist staub- und feuchtigkeitsdichtes Gehäuse auf und sind mit einer Steuer- und Regelelektronik ansteuerbar. Die Steuer- und Regelelektronik für den Stellantrieb ist vorzugsweise mit der Antriebseinheit in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.
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Die elektrische Kontaktierung zu einem externen Signalgeber, wie etwa einem Schalter oder dergleichen Bedienelement erfolgt über ein Kabel, das mittels einer Steckverbindung mit der elektromotorischen Antriebseinheit verbindbar ist. Hierzu ist am Gehäuse der Antriebseinheit typischerweise eine Steckerbuchse ausgebildet, die elektrisch mit der auf einer Platine untergebrachten Steuer- und Regelelektronik gekoppelt ist.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer mechanischen und elektrischen Kopplung einer Steuer- und Regelplatine an einem Gehäuseabschnitt einer elektromotorischen Antriebseinheit nach dem Stand der Technik.
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Der in der 1 gezeigte Gehäuseabschnitt 12 ist im Wesentlichen als eine ebene Platte mit einer umlaufenden Dichtungslippe 20 ausgebildet. Dieser plattenartige Gehäuseabschnitt bildet im Endmontagezustand eine Außenwand des Gehäuses der nicht explizit dargestellten elektromotorischen Antriebseinheit. An der Innenseite des Gehäuseabschnitts 12 ist die Steuer- und Regelplatine 10 angeordnet.
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Die Ebene der Platine 10 verläuft hierbei senkrecht zur Ebene des Gehäuseabschnitts 12. Der Gehäuseabschnitt 12 ist zudem von einer Steckerbuchse 14 durchsetzt, die sich im Wesentlichen parallel zur Flächennormalen des Gehäuseabschnitts 12 in den Innenraum des Gehäuses erstreckt.
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Die elektrische Kontaktierung von Platine 10 und Steckerbuchse 14 erfolgt über abgewinkelte Kontaktstifte 16 oder Pins, die typischerweise auf die Platine aufgelötet sind. Solche zumeist rechtwinklig ausgebildeten Kontaktstifte 16 verlaufen mit ihrem an die Platine angelöteten Schenkel senkrecht zur Platinenebene und mit ihrem abgewinkelten Schenkel parallel zur Platinenebene. Der letztgenannte abgewinkelte Schenkel der Kontaktstifte 16 kommt hierbei innerhalb der Steckerbuchse 14 zu liegen und dient als direkter elektrischer Kontakt für einen in die Steckerbuchse 14 einsteckbaren Stecker.
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Die Verwendung solch abgewinkelter Kontaktstifte oder Pins 16 ist verhältnismäßig kostenintensiv und erfordert zudem eine relativ aufwendige Montage von Steckerbuchse 14, Platine 10 und den Kontaktstiften 16. Die rechtwinklige Ausgestaltung der in die Steckerbuchse 14 hineinragenden Kontaktstifte 16 erfordert die strikte Einhaltung einer vorgegebenen Montagereihenfolge. Der Fertigungsprozess ist daher unflexibel und kann nur mit erheblichem Aufwand modifiziert werden. Ebenso verhält es sich bei der Demontage oder bei einem Austausch einzelner Komponenten einer solch vorbekannten elektromotorischen Antriebseinheit.
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Aus der
DE 101 41 246 C1 ist eine mechanische Schnittstellenvorrichtung für eine Antriebseinheit in einer Kraftfahrzeugtür bekannt, mit einer Führungseinrichtung zum Einstecken einer Steuereinheit. Die Steuereinheit besteht aus einem zweiteiligen Gehäuse mit verklippsbaren Gehäuseschalen, in welchen eine Leiterplatte aufgenommen ist. Die Leiterplatine besitzt eine vorstehende Leiterplattenzunge mit darauf angeordneten, sich parallel zur Leiterplattenebene erstreckenden, elektrischen Kontaktzungen. Die Steuereinheit ist mit der Leiterplatinenzunge voraus in eine Aussparung des Gehäuses der Antriebseinheit einschiebbar, wobei die Kontaktzungen elektrisch in Kontakt mit der Antriebseinheit treten. Zum Führen und Fixieren der Steuereinheit ist am Gehäuse der Antriebseinheit eine C-förmige Führung vorgesehen, deren Schenkel die miteinander verbundenen Gehäuseschalen zumindest teilweise umgreifen.
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Aus der
DE 20 2004 015 409 U1 ist eine elektrische Antriebseinheit für Kraftfahrzeuge, insbesondere eine Antriebseinheit für einen elektrischen Fensterheber bekannt, mit einem Motorgehäuseabschnitt, in dessen Einführöffnung eine Einschubelektronik einschiebbar ist. Die Einschubelektronik weist eine Leiterplatine mit darauf angeordneten, sich parallel zur Platinenebene erstreckenden Kontaktzungen auf. An die Einschubelektronik ist ein Anschlussstecker anschließbar, der die Einführöffnung nach außen verschließt und dabei mit Rasthaken am Motorgehäuse gesichert ist.
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Schließlich ist aus der
DE 102 29 606 A1 ein Stellantrieb für elektrische Fensterheber, Sitzverstellungen und Schiebedächer bekannt, mit einem einteiligen Gehäuse, innerhalb welchem eine Leiterplatte positionierbar ist. An der Leiterplatte sind Kontaktfahnen angeordnet, welche sich durch Steckeraufnahmen an der einen Gehäuseseite erstrecken. Auf der Rückseite des Gehäuses ist die Leiterplatte durch einen mit dem Gehäuse verklippsbaren Gehäusedeckel abgeschlossen. Die Kontaktfahnen und die Einsteckrichtung für die Stecker verlaufen senkrecht zur Leiterplatte.
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Aufgabe
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eingangs beschriebene elektromotorische Antriebseinheiten für Kraftfahrzeug-Stellantriebe zu verbessern und eine kostengünstigere und flexiblere elektrische und/oder mechanische Ankopplung der im Antriebsgehäuse angeordneten Steuer- und Regelelektronik zur Verfügung zu stellen.
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Erfindung und vorteilhafte Wirkungen
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mittels einer elektromotorischen Antriebseinheit gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Antriebseinheit für Stellantriebe in Kraftfahrzeugen mit einem Gehäuse bzw. einem Gehäusegrundmodul, welches eine mit einem Einschubmodul verschließbare Einschuböffnung für eine bestückte Steuer- und Regelplatine aufweist. An dem Einschubmodul ist eine Steckerbuchse ausgebildet, die wiederum mit der in die Einschuböffnung einschiebbaren Steuerplatine elektrisch gekoppelt ist. Die Steckerbuchse erstreckt sich erfindungsgemäß im Wesentlichen parallel zur Flächennormalen der Platine. Die Einsteckrichtung für einen mit der Steckerbuchse korrespondierenden und in die Buchse einsteckbaren Stecker verläuft demgemäß ebenfalls parallel zur Platinennormalen bzw. senkrecht zur Platinenebene.
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Die erfindungsgemäße Anordnung und Ausrichtung der Steckerbuchse bezüglich Ausrichtung und Anordnung der Steuerplatine erlaubt eine kostengünstigere Implementierung der elektrischen Kopplung und Kontaktierung der Ansteuerelektronik zu externen Signalgebern. Deren Anbindung an die den elektromotorischen Antrieb bzw. an dessen Steuer- und Regelplatine erfolgt mit Hilfe eines mit der Steckerbuchse korrespondierenden Steckers.
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Die Anordnung der Steckerbuchse senkrecht zur Platinenebene ermöglicht zudem eine Verringerung des Montage- bzw. Demontageaufwands und erlaubt zudem einen universellen Austausch einzelner Komponenten sowie einer flexible Gestaltung einzelner Montageschritte.
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An der Platine sind im Wesentlichen geradlinig und im Wesentlichen senkrecht zur Platinenebene verlaufende Kontaktstifte oder Kontaktpins angeordnet. Die freien Enden, das heißt die von der Platine abgewandten Enden, dieser Kontaktstifte oder Kontaktpins kommen hierbei innerhalb der Steckerbuchse zu liegen. Sie stellen somit eine unmittelbare elektrische Kopplung zwischen der Steckerbuchse und der Steuerplatine zur Verfügung.
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Anstelle von abgewinkelten, insbesondere rechtwinklig ausgebildeten Kontaktstiften, wie sie im Stand der Technik Verwendung finden, sieht die Erfindung kostengünstig zu implementierende und flexibel handhabbare, im Wesentlichen geradlinig verlaufende, senkrecht von der Platine hervorstehende Kontaktstifte oder Kontaktpins vor.
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Die Steckerbuchse ist in eine im Wesentlichen parallel zur Platine verlaufende obere Gehäusewand des Einschubmoduls integriert. Diese obere Gehäusewand des Einschubmoduls bildet im Endmontagezustand einen Gehäuseabschnitt der elektromotorischen Antriebseinheit. Die Steckerbuchse ist somit in die Außenwand des Gehäuses für die Antriebseinheit integriert.
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Die obere Gehäusewand des Einschubmoduls ist zumindest bereichsweise parallel zur Platinenebene ausgebildet, sodass sich die Steckerbuchse im Wesentlichen senkrecht zur Platinenebene erstreckt, wodurch sich eine im Wesentlichen parallel zur Flächennormalen der Platine verlaufende Einsteckrichtung für den mit der Steckerbuchse korrespondierenden Stecker ergibt.
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Das Einschubmodul ist eine Komponente des Gehäuses der elektromotorischen Antriebseinheit, welches die für die Steuerplatine vorgesehene Einschuböffnung im Endmontagezustand, des Gehäuses verschließt. Das die Einschuböffnung für die Steuerplatine aufweisende Gehäusemodul umgibt vorzugsweise den Elektromotor sowie weitere das Motordrehmoment übertragende Komponenten, wie etwa ein Getriebe oder Seiltrommeln für beliebige Verstelleinrichtung.
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Im zusammengefügten Endmontagezustand bilden die beiden Gehäusemodule vorzugsweise ein feuchtigkeitsdichtes und/oder staubdichtes Gehäuse, welches die innerhalb des Gehäuses angeordneten elektrischen und mechanischen Komponenten zuverlässig vor externen Umwelteinflüssen schützt.
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Das Einschubmodul weist an seiner der Einschieberichtung abgewandten Seite eine im Wesentlichen senkrecht zur Platine verlaufende bzw. senkrecht zur Platine ausgerichtete Rückwand auf. An dieser Rückwand schließt sich in einem Abstand zur Platine die obere Gehäusewand des Einschubmoduls an, in welcher die Steckerbuchse integriert ist. Die an der Platine angeordneten elektrischen Kontaktstifte weisen eine Längserstreckung auf, die im Wesentlichen dem Abstand zwischen Platine und oberer Gehäusewand des Einschubmoduls entspricht. Sowohl Rückwand als auch obere Gehäusewand des Einschubmoduls können im Endmontagezustand eine Außenwand des zusammengefügten Gehäuses der Antriebseinheit bilden.
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An dem Einschubmodul ist zumindest eine sowohl senkrecht zur Rückwand als auch senkrecht zur oberen Gehäusewand verlaufende Seitenwand vorgesehen, die die Rückwand und die obere Gehäusewand zum einen begrenzt und zum anderen dem Einschubmodul eine erforderliche mechanische Festigkeit und Steifigkeit verleiht. Die Seitenwand des Einschubmoduls weist eine Schräge auf, die mit einer Wandung der Einschuböffnung des Gehäusegrundmoduls korrespondiert.
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Diese miteinander korrespondierenden Schrägen des Einschubmoduls und des Gehäusegrundmoduls dienen als Einbau- und Justierhilfe beim Zusammenfügen der beiden Gehäusemodule. Diese können folglich beim Zusammenfügen entlang der Schrägen bis zum Erreichen der baulich vorgegebenen Endmontageposition aneinander entlang gleiten. Die Genauigkeit einer Vorpositionierung oder Justage der miteinander zu verbindenden Gehäusemodule kann daher in vorteilhafter Weise verringert werden, ohne dass dies negative Auswirkungen auf die Endmontagegenauigkeit hat.
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Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Seitenwand eine Geometrie nach Art eines rechtwinkligen Dreiecks aufweist. Die beiden den rechten Winkel miteinander bildenden Katheten der dreieckförmigen Seitenwand grenzen an den die Steckerbuchse aufweisenden oberen Wandungsabschnitt und an die Rückwand des Einschubmoduls an. Die Hypotenuse der dreieckförmigen Seitenwand bildet die Schräge, die wiederum beim Zusammenfügen der Gehäusemodule mit der korrespondierenden Schräge der Einschuböffnung zusammenwirkt.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Einschubmodul auswechselbar, insbesondere lösbar mit dem Gehäusegrundmodul der Antriebseinheit verbindbar ist. Somit können einzelne Komponenten, wie etwa die Steuer- und Regelplatine der Antriebseinheit im Bedarfsfall in einfacher Art und Weise ausgetauscht werden. Die Verbindung von Einschubmodul und Gehäusegrundmodul ist vorzugsweise eine formschlüssige Verbindung, die zum Beispiel mittels einer Rastverbindung realisiert werden kann.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die Steuerplatine über die Steckerbuchse mechanisch mit dem Einschubmodul gekoppelt ist. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die Steuerplatine vor dem Zusammenfügen der beiden Gehäusemodule an einer vorgegebenen Position am Einschubmodul angeordnet wird, sodass beim Zusammenfügen der beiden Gehäusemodule die Platine automatisch in die vorgesehene Einschuböffnung des Gehäusegrundmoduls eingeführt wird. Die mechanische Anbindung der Steuerplatine an dem Einschubmodul ermöglicht somit eine weitere Kosten einsparende Fertigungsrationalisierung.
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Die am Einschubmodul ausgebildete Steckerbuchse erfüllt hierbei eine Doppelfunktion, indem sie sowohl eine mechanische als auch eine elektrische Kopplung der Steuerplatine zum Gehäuse der elektromotorischen Antriebseinheit zur Verfügung stellt. Zusätzlich zu den elektrischen Kontaktstiften können an der Platine auch mechanische Befestigungselemente vorgesehen sein, die eine stabile und zuverlässige mechanische Verbindung zwischen Steuerplatine und Steckerbuchse zur Verfügung stellen.
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Weiterhin ist denkbar, dass die Steuerplatine nicht ausschließlich über die Steckerbuchse, sondern auch unmittelbar mit Gehäuseabschnitten, wie etwa Seitenwand, Rückwand und/oder oberer Gehäusewand des Einschubmoduls in Eingriff steht.
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Das Gehäusekonzept und der modulare Aufbau der elektromotorischen Antriebseinheit ermöglicht ein vielseitiges und breites Anwendungsspektrum. Dem jeweiligen Anforderungsprofil des Antriebs entsprechende Steuer- und Regelplatinen können somit in ein genormtes Gehäuse eingefügt werden, sodass letztlich eine Vielzahl unterschiedlicher Steuerungsmechanismen in ein und denselben Gehäusetyp problemlos implementiert werden können.
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Ausführungsbeispiel
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Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Hierbei bilden sämtliche beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale in ihrer sinnvollen Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von den Patentansprüchen und deren Rückbeziehung. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer Steckerbuchsen-Platinen-Anbindung nach dem Stand der Technik und
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2 eine perspektivische Darstellung des Gehäusegrundmoduls und des Einschubmoduls gemäß der erfindungsgemäßen elektrischen Schnittstellen-Konfiguration.
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2 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen elektromotorischen Antriebseinheit für Stellantriebe in Kraftfahrzeugen. Dargestellt ist das Gehäusegrundmodul 34 der Antriebseinheit 32, in welchem der elektromotorische Antrieb sowie Drehmoment übertragende Komponenten angeordnet sind. Das Gehäusegrundmodul 34 weist eine schachtartig ausgebildete Einschuböffnung 48 mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsprofil auf.
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Diese Einschuböffnung 48 dient als Aufnahme für eine mit Elektronikkomponenten bestückte Regelungs- und Steuerplatine 30, die mit ihrem in 2 L-förmig dargestellten Fortsatz in einen im Inneren des Gehäuses 34 angeordneten Slot einführbar ist.
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Die Platine 30 ist in diesem Ausführungsbeispiel sowohl mechanisch als auch elektrisch mit einem Einschubmodul 42 gekoppelt, das wiederum als Abschlussstück oder als Verschluss für die Einschuböffnung 48 ausgebildet ist. Im Endmontagezustand bilden das Gehäusegrundmodul 34 und das Einschubmodul 42 ein staub- und/oder feuchtigkeitsdichtes Gehäuse. So können im Bereich der mechanischen Schnittstelle zwischen Gehäusegrundmodul und Einschubmodul etwaige elastische Dichtlippen ausgebildet sein.
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Das Einschubmodul weist eine obere Gehäusewand 52 auf, in der eine Steckerbuchse 46 flächenbündig integriert ist. Innerhalb dieser im vorliegenden Ausführungsbeispiel rechteckig ausgestalteten Steckerbuchse 46 kommen einzelne geradlinig ausgebildete Kontaktstifte 44 zu liegen, welche senkrecht zur Ebene der Platine 30 verlaufen und an dieser ortsfest angeordnet sind. Die Kontaktstifte oder Kontaktpins 44 sind vorzugsweise auf die Platine 30 gelötet und stellen zwischen einem in die Steckerbuchse 46 einführbaren Stecker und den Elektronikkomponenten der Platine 30 eine unmittelbare elektrische Verbindung her.
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Die geometrische Ausgestaltung des Einschubmoduls und die diesbezügliche Anordnung und Ausrichtung der Platine 30 ermöglicht die vorteilhafte Implementierung geradlinig verlaufender Kontaktstifte oder Kontaktpins 44. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform nach dem Stand der Technik, ist bei der Ausführungsform nach der Erfindung gemäß 2 vorgesehen, dass der mit der Steckerbuchse 46 korrespondierende Stecker in Richtung senkrecht zur Ebene der Platine 30 in die Steckerbuchse 46 einführbar ist.
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Die Steuer- und Regelplatine 30 kann zum einen über die in den Innenraum des Einschubmoduls 42 hineinragende Steckerbuchse 46 mechanisch mit dem Einschubmodul 42 verbunden bzw. mechanisch gekoppelt werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Platine 30 auch mit einer Seitenwand 50 und/oder mit einer aufgrund der perspektivischen Darstellung nicht sichtbaren Rückwand des Einschubmoduls 42 zusammenwirken. Beispielsweise kann die Platine in eine innenseitig verlaufende Nut der Rückwand oder der Seitenwand 50 des Einschubmoduls eingeführt werden.
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Das Einschubmodul 42 weist im Wesentlichen vier aneinander angrenzende und senkrecht zueinander angeordnete Seitenbegrenzungen, nämlich eine obere Gehäusewand 48, zwei dreieckig ausgebildete Seitenwände 50 und eine in der perspektivischen Darstellung verdeckte und nicht einsehbare Rückwand auf. Die Seitenwände 50 weisen eine Schräge 40 auf, die mit einer Schräge 38 einer Wandung 36 der Einschuböffnung 48 des Gehäusegrundmoduls 34 korrespondiert. Die beiden miteinander korrespondierenden Schrägen 38, 40 des Gehäusegrundmoduls 34 und des Einschubmoduls 42 stellen eine Einführhilfe für das Einschubmodul 42 bei der Endmontage des Gehäuses dar. Zudem verleihen die Seitenwände 50 dem Einschubmodul 42 eine erforderliche Stabilität und Steifigkeit.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Platine
- 12
- Gehäusewandung
- 14
- Steckerbuchse
- 16
- Kontaktstifte
- 20
- Dichtungslippe
- 30
- Steuerplatine
- 32
- Antriebseinheit
- 34
- Gehäusegrundmodul
- 36
- Wandung
- 38
- Schräge
- 40
- Schräge
- 42
- Einschubmodul
- 44
- Kontaktstifte
- 46
- Steckerbuchse
- 48
- Einschuböffnung
- 50
- Seitenwand
- 52
- oberer Wandungsabschnitt
