DE102009036128A1

DE102009036128A1 - Elektrische Komponente eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102009036128A1
Application number: DE102009036128A
Authority: DE
Inventors: Alexander Kifer; Klaus Zaps; Peter Pawlik
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2011-02-10
Also published as: CN102696167B; CN102696167A; KR101506271B1; US20120319511A1; US9119324B2; WO2011015275A1; KR20120055607A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrische Komponente eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kunststoffgehäuse und einer in das Kunststoffgehäuse im Spritzgießverfahren zumindest zu einem wesentlichen Teil eingebetteten Leiterbahnstruktur (1) zur Bereitstellung der funktionsnotwendigen elektrischen Verbindungen. Es wird vorgeschlagen, dass die Leiterbahnstruktur (1) aus separaten, jeweils nicht gerade verlaufenden Drähten besteht und dass jede Abweichung von einem geraden Verlauf der Drähte fertigungstechnisch ausschließlich auf einen entsprechenden Biegevorgang zurückgeht.

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Komponenten eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder 2 sowie Verfahren zur Herstellung solcher Komponenten gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 15 oder 16.
Bei der in Rede stehenden elektrischen Komponente kann es sich beispielsweise um einen Antrieb für einen Fensterheber, einen Antrieb für eine Sitzverstellung, ein Kraftfahrzeugschloss oder dergleichen handeln. All diese elektrischen Komponenten sind in der Regel mit Aktuatoren und Sensoren ausgestattet, die elektrische Versorgungs- und Signalleitungen erfordern.
Bei der in Rede stehenden elektrischen Komponente kann es sich aber auch um eine Teilkomponente beispielsweise eines Elektromotors handeln. In einer Variante handelt es sich um ein Verschaltungselement zum Verschalten der Stator-Wicklungen eines Elektromotors. Andere Varianten sind denkbar.
Um die funktionsnotwendigen elektrischen Verbindungen auf kostengünstige Weise herstellen zu können, findet regelmäßig eine Leiterbahnstruktur Anwendung, die in das Kunststoffgehäuse der elektrischen Komponente zumindest zu einem wesentlichen Teil eingebettet ist. Dieses Einbetten erfolgt beispielweise bei der Herstellung des Kunststoffgehäuses im Spritzgiessverfahren.
Bei der bekannten elektrischen Komponente ( EP 0 510 843 B1 ), von der die Erfindung ausgeht, ist die Leiterbahnstruktur als Stanzgitter ausgebildet. Solche Stanzgitter werden regelmäßig aus einem leitfähigen Blech in einem Stanzvorgang ausgestanzt. Die dadurch entstehenden Leiterbahnen sind nach dem Stanzvorgang an vorbestimmten Stellen miteinander verbunden, so dass das Stanzgitter insgesamt handhabbar ist und nicht zerfällt. In diesem Zustand wird das Stanzgitter einem Spritzgießprozess zugeführt, in dem das Kunststoffgehäuse unter Einschluss des Stanzgitters gespritzt wird. Anschließend werden die noch bestehenden Verbindungen elektrisch unterbrochen.
Nachteilig bei der bekannten Herstellung der Leiterbahnstruktur ist zunächst die Tatsache, dass der Verlauf der Drähte engen Beschränkungen unterworfen ist.
Selbstredend ist aufgrund des Stanzprozesses eine Überkreuzung der einzelnen Leiter nicht möglich.
Ferner ist bei der als Stanzgitter ausgestalteten Leiterbahnstruktur nachteilig, dass eine gezielte Beschichtung, beispielsweise eines bestimmten Abschnitts eines bestimmten Leiters, nur mit großem Aufwand möglich ist, da das Stanzgitter eben nur als ganzes handhabbar ist.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, für die elektrische Komponente die konstruktive Freiheit zu erhöhen und die Fertigbarkeit zu optimieren.
Das obige Problem wird bei einer elektrischen Komponente gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Wesentlich ist die Überlegung, die Leiterbahnstruktur aus separaten, jeweils nicht gerade verlaufenden Drähten auszubilden, wobei jede Abweichung von einem geraden Verlauf der Drähte fertigungstechnisch ausschließlich auf einen entsprechenden Biegevorgang zurückgeht.
Durch die vorschlagsgemäße Lösung ist jeder beliebige Verlauf der Leiter realisierbar. Auch die Realisierung sich überkreuzender Leiter ist ohne weiteres möglich, natürlich nur soweit die Leiter gegeneinander entsprechend isoliert sind.
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird das obige Problem bei einer elektrischen Komponente gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 2 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 2 gelöst.
Bei dieser weiteren Lehre ist es vorgesehen, dass die Leiterbahnstruktur in das Kunststoffgehäuse eingeklipst ist und dass die Leiterbahn im Übrigen aus separaten, jeweils nicht gerade verlaufenden Drähten besteht, wobei jede Abweichung von einem geraden Verlauf der Drähte wie oben fertigungstechnisch ausschließlich auf einen entsprechenden Biegevorgang zurückgeht.
Es ist also erkannt worden, dass die Verwendung gebogener Drähte auch bei einer in das Kunststoffgehäuse eingeklipsten Leiterbahnstruktur vorteilhaft Anwendung finden kann. Auch hier ist besonders günstig die große Flexibilität bei der konstruktiven Auslegung und die kostengünstige Realisierbarkeit.
Es wurde schon darauf hingewiesen, dass es sich bei der vorschlagsgemäßen elektrischen Komponente um irgendeine Komponente eines Kraftfahrzeugs handeln kann. Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 8 ist die vorschlagsgemäße elektrische Komponente als Verschaltungselement zum Verschalten der Statorwicklungen eines Elektromotors ausgestaltet. Mit der vorschlagsgemäßen Realisierung der Leiterbahnstruktur aus eingeklipsten Drähten lassen sich auf kostengünstige Weise selbst komplizierte Verschaltungen der Statorwicklungen realisieren.
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird das obige Problem bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 15 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 15 gelöst.
Wesentlich ist hier, dass die Leiterbahnstruktur vor dem Einbetten in das Kunststoffgehäuse aus Drähten gebogen wird und dass jede Abweichung von einem geraden Verlauf ausschließlich auf einen entsprechenden Biegevorgang zurückgeht.
Es ergibt sich bereits aus den obigen Erläuterungen, dass sich die konstruktive Freiheit bei der Realisierung der Leiterbahnstruktur hiermit ganz erheblich erhöht. Auf die Möglichkeit der Überkreuzung von einzelnen Leitern wurde bereits hingewiesen.
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird das obige Problem bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 16 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 16 gelöst.
Nach dieser weiteren Lehre ist erkannt worden, dass die Leiterbahnstruktur aus gebogenen Drähten auch vorteilhaft bei einem Herstellungsverfahren Anwendung finden kann, bei dem die Leiterbahnstruktur wie oben erläutert in das Kunststoffgehäuse eingeklipst wird.
Das Biegen der Drähte zu einer Leiterbahnstruktur einerseits und das Einklipsen der resultierenden Leiterbahnstruktur andererseits führt insgesamt zu einer außerordentlichen Flexibilität bei der konstruktiven Auslegung und besonders geringen Herstellungskosten.
Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 18 ist es vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Drähte nach dem Biegen, jeweils zumindest abschnittsweise, nachbehandelt werden. Diese Nachbehandlung geht vorzugsweise auf eine Beschichtung zurück.
Dadurch, dass die einzelnen Leiter aus separaten Drähten gebogen werden, kann diese Beschichtung ohne weiteres auf ausgewählte Leiter beschränkt sein. Denkbar ist auch, dass bei diesen Leitern nur ein ganz bestimmter Abschnitt beschichtet wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 eine vorschlagsgemäße Leiterbahnstruktur als solche,
2 den Stator eines Elektromotors, dem eine vorschlagsgemäße, als Verschaltungselement ausgestaltete elektrische Komponente zugeordnet ist, a) in einer Schnittansicht im Bereich eines Wicklungsendes, b) in einer perspektivischen Detailansicht und c) in einer perspektivischen Gesamtansicht,
3 das Verschaltungselement des Stators gemäß 2a) in einer Ansicht von oben und b) in einer Ansicht von unten, jeweils im demontierten Zustand,
4 ein der Unterseite des Verschaltungselements gemäß 3 zugeordneter Draht der dortigen Leiterbahnstruktur und
5 drei der Oberseite des Verschaltungselements gemäß 3 zugeordnete Drähte der dortigen Leiterbahnstruktur.
Die in 1 dargestellte Leiterbahnstruktur 1 ist einer vorschlagsgemäßen elektrischen Komponente eines Kraftfahrzeugs zugeordnet und dient der Bereitstellung der für die elektrische Komponente funktionsnotwendigen elektrischen Verbindungen. Die elektrische Komponente ist mit einem nicht dargestellten Kunststoffgehäuse ausgestattet, in das die Leiterbahnstruktur 1 zumindest zu einem wesentlichen Teil eingebettet ist.
Die Einbettung der Leiterbahnstruktur 1 ist in einer ersten Alternative, die Gegenstand einer ersten Lehre ist, bei der Herstellung des Kunststoffgehäuses im Spritzgiessverfahren vorgesehen. In einer zweiten Alternative, die Gegenstand einer weiteren, eigenständigen Lehre ist, wird die Leiterbahnstruktur 1 in das Kunststoffgehäuse eingeklipst.
Es lässt sich der Darstellung in 1 entnehmen, dass die Leiterbahnstruktur 1 aus separaten, jeweils nicht gerade verlaufenden Drähten besteht und dass jede Abweichung von einem geraden Verlauf der Drähte fertigungstechnisch ausschließlich auf einen entsprechenden Biegevorgang zurückgeht. Ein Ausstanzen der Leiter ist also ausdrücklich nicht mehr vorgesehen.
Mit dem Biegen der Drähte ist es ohne Weiteres auch denkbar, dass zumindest ein Teil der Drähte dreidimensional gebogen ist.
Es lässt sich der Darstellung in der Zeichnung ferner entnehmen, dass zumindest ein Teil der Drähte so gebogen ist, dass insbesondere Endabschnitte 2 der Drähte zur Kontaktierung o. dgl. aus dem Kunststoffgehäuse herausragen. Grundsätzlich können die Drähte auch Schleiferbahnen 3 bereitstellen, die entsprechend aus dem Kunststoffgehäuse herausragen. Diese Schleiferbahnen 3 können jeweils ein Bestandteil einer Potentiometeranordnung zur Messung der Stellung von Hebeln oder dergleichen sein.
Insbesondere für den Teil der Drähte, der aus dem Kunststoffgehäuse herausragt, kann eine Nachbehandlung, insbesondere eine Beschichtung vorteilhaft sein.
Diese Nachbehandlung beschränkt sich vorzugsweise genau auf den aus dem Kunststoffgehäuse herausragenden Abschnitt der jeweiligen Drähte.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Beschichtung um eine Zinn-, Kupfer-, Nickel-, Silber- oder Gold-Beschichtung. Andere Beschichtungsarten sind denkbar.
Hier und vorzugsweise ist es so, dass die Leiterbahnstruktur 1 zu einem wesentlichen Teil eben ausgestaltet ist. Dies bietet sich an, wenn die Drähte im Wesentlichen entlang einer Gehäusewand oder dergleichen verlaufen sollen. Vorteilhaft ist bei der vorschlagsgemäßen Lösung dann die Tatsache, dass sich die Drähte an einer Stelle oder an mehreren Stellen überkreuzen können, sofern eine entsprechende Isolierschicht zwischen den Drähten verbleibt.
Für die Realisierung der vorschlagsgemäßen Lösung können alle Arten von Drähten Anwendung finden. Dabei sind in erster Linie im Querschnitt runde oder rechteckige Drähte zu nennen, wobei der Durchmesser des im Querschnitt runden Drahts vorzugsweise zwischen 0,4 mm und 1,8 mm liegt und die Kantenlängen des im Querschnitt rechteckigen Drahts vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 1,8 mm liegen. Besonders vorteilhafterweise liegen die Dimensionen des im Querschnitt rechteckigen Drahts beispielweise bei etwa 1,5 mm × 0,7 mm oder 0,2 mm × 0,7 mm.
Die vorschlagsgemäße Lösung ermöglicht auch eine auf den jeweiligen Anwendungsfall hin ausgerichtete Auslegung der Leiterbahnstruktur 1. Es ist nämlich möglich, für die unterschiedlichen Leiter entsprechend unterschiedliche Drähte, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Querschnittsdimensionen zu wählen. Dies kann zu Material- und damit zu Kosteneinsparungen führen.
Die vorschlagsgemäße Lösung ist auf alle möglichen elektrischen Komponenten eines Kraftfahrzeugs anwendbar. In diesem Zusammenhang darf beispielhaft auf einen Antrieb für einen Fensterheber, einen Antrieb für eine Sitzverstellung und ein Kraftfahrzeugschloss oder dergleichen hingewiesen werden.
In besonders vorteilhafter Weise lässt sich die vorschlagsgemäße Lösung auf eine elektrische Komponente anwenden, die als Verschaltungselement zum Verschalten der Statorwicklungen 4 des Stators eines Elektromotors ausgestaltet ist. Den Stator eines solchen Elektromotors zeigt 2 beispielhaft. Bei dem Elektromotor kann es sich um einen bürstenlosen Gleichstrommotor, um einen Drehstrommotor o. dgl. handeln. Alle Erläuterungen von Varianten zu der in 1 dargestellten Leiterbahnstruktur 1 gelten für die in den 2 bis 5 dargestellte Verschaltungselement entsprechend.
Die Statorwicklungen 4 des in 2 dargestellten Stators sind über den Umfang des Stators verteilt und auf die nur angedeutete Motorwelle 5 ausgerichtet. Die Statorwicklungen 4 sind über Spulenkörper 6 auf einen Statorstern aus geschichteten Statorblechen 7 aufgesteckt. Statorstern und Statorwicklungen 4 sind von einem Jochpacket 8 umschlossen.
Es sind verschiedene Varianten zur elektrischen Verschaltung der Statorwicklungen 4 über die Leiterbahnstruktur 1 denkbar. Bei der in 2 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausgestaltung sind die insgesamt zwölf Statorwicklungen 4 zu einer Sternschaltung verschaltet. Dabei sind zunächst einmal jeweils zwei nebeneinanderliegende Statorwicklungen 4 auf direktem Wege in Reihe geschaltet. Die insgesamt sechs Reihenschaltungen sind paarweise parallelgeschaltet und bilden in dieser Parallelschaltung jeweils einen der drei Sternarme der Sternschaltung.
Das Kunststoffgehäuse der elektrischen Komponente bildet hier und vorzugsweise ein im Wesentlichen ringförmiges Tragelement 9 zur Aufnahme der Leiterbahnstruktur 1. Bei dem in 2 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Tragelement 9 im montierten Zustand koaxial zu der Motorwelle 5 an einer Stirnseite des Stators angeordnet, insbesondere an diese Stirnseite des Stators angesetzt.
Bei dem in 2 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Leiterbahnstruktur 1 aus insgesamt vier Drähten 1a–1d, die separat voneinander vom Tragelement 9 aufgenommen sind. Dabei bilden die Drähte 1a, 1b und 1c jeweils im Wesentlichen Ringabschnitte (5), während der Draht 1d einen geschlossenen Ring bildet (4). Der Draht 1d stellt vorliegend den Sternpunkt der Sternschaltung bereit.
Die beiden Enden des Drahtes 1d (4) sind über Heißverstemmen o. dgl. miteinander verbunden. Dabei ist eine überkreuzte Anordnung dieser Enden realisiert. Diese Anordnung sorgt für eine gewisse mechanische Stabilität für das Tragelement 9 insgesamt.
Das Tragelement 9 weist eine Oberseite, die in 3a) dargestellt ist, und eine Unterseite, die in 3b) dargestellt ist, auf. Oberseite und Unterseite des Tragelements 9 sind bezogen auf die Motorwelle 5 axial entgegengerichtet. Interessant dabei ist die Tatsache, dass ein Teil der Drähte 1a–1d, nämlich die in 5 dargestellten Drähte 1a–1c, in die Oberseite des Tragelements 9 eingesetzt ist bzw. sind und dass der andere Teil der Drähte 1a–1d, nämlich der in 4 dargestellte Draht 1d, in die Unterseite 9b des Tragelements 9 eingesetzt ist.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass die in 3 dargestellte Leiterbahnstruktur 1 im Spritzgiessverfahren in das Tragelement 9 eingebettet ist, was fertigungstechnisch kostengünstig realisierbar ist.
Hier und vorzugsweise ist es allerdings so, dass das Tragelement 9 Aufnahmeteile 10 für die Drähte 1a–1d aufweist und dass die Drähte 1a–1d in die Aufnahmeteile 10 eingeklipst sind (1a)). Das Einklipsen der Drähte 1a–1d erfolgt dabei vorzugsweise in einer axialen Montagerichtung.
Hinsichtlich der Ausgestaltung der Aufnahmeteile 10 sind zahlreiche Varianten denkbar. In besonders bevorzugter Ausgestaltung sind die Aufnahmeteile 10 elastisch verformbar, so dass die Drähte 1a–1d unter elastischer Verformung der Aufnahmeteile 10 in diese eingeklipst werden können. Eine besonders einfache Realisierung ergibt sich dadurch, dass die Aufnahmeteile 10 durch Wandabschnitte des Tragelements 9, hier und vorzugsweise durch Ausnehmungen in Wandabschnitten des Tragelements 9, gebildet sind. Vorzugsweise sind die Aufnahmeteile 10 also einstückig mit dem Tragelement 9 ausgestaltet.
Zur mechanischen Stabilisierung, aber auch zur elektrischen Isolation ist das Tragelement 9 zumindest abschnittsweise mit ringförmig verlaufenden Nuten 11 ausgestattet, in die die Drähte 1a–1d eingesetzt sind. Interessant ist hierbei wiederum, dass diese Nuten 11 auf beiden Stirnseiten des Tragelements 9 vorhanden sind.
Zur Realisierung der jeweils gewünschten elektrischen Verschaltung der Statorwicklungen 4 ist eine Kontaktierung zwischen den Wicklungsenden 12 der Statorwicklungen 4 und der Leiterbahnstruktur 1 vorgesehen. Für das Verständnis der folgenden Ausführungen ist zunächst wichtig, dass der in 2 dargestellte Stator wie oben erläutert zwölf Statorwicklungen 4 aufweist, die wie ebenfalls erläutert jeweils paarweise in Reihe geschaltet sind. Entsprechend stehen insgesamt nur zwölf Wicklungsenden 12 für die Kontaktierung der Leiterbahnstruktur 1 zur Verfügung.
Um die Wicklungsenden 12 auf mechanisch stabile Weise an der jeweiligen Kontaktstelle bereitstellen zu können, weist das Tragelement 9 Führungen 13 für die Wicklungsenden 12 auf. Hier und vorzugsweise handelt es sich bei den Führungen 13 um axiale Führungen 13, die eine axiale Ausrichtung der Wicklungsenden 12 gewährleisten.
Die Wicklungsenden 12 laufen bezogen auf die Motorwelle 5 in axialer Richtung durch die Führungen 13 des Tragelements 9 hindurch. Die Führungen 13 werden hier und vorzugsweise durch Durchbrechungen 14 im Tragelement 9 gebildet, wobei die Durchbrechungen 14 weiter vorzugsweise jeweils mit einer den Statorwicklungen 4 zugewandten, trichterartigen Ausformung 15 zum Zentrieren des jeweiligen Wicklungsendes 12 bei der Montage ausgestattet sind. Die trichterförmigen Ausformungen 15 lassen sich der Darstellung in 2a) entnehmen.
Die Drähte 1a–1d folgen abschnittsweise im Wesentlichen der Ringform des Tragelements 9 und weisen Kontaktausbiegungen 16 für den Kontakt mit den Wicklungsenden 12 auf. Hier und vorzugsweise ist es so, dass die Kontaktausbiegungen 16 bezogen auf die Motorwelle 5 radial nach Innen gerichtet sind. Damit ist gemeint, dass die Kontaktausbiegungen 16 zur Motorwelle 15 hin gerichtet sind.
Es lässt sich am besten der Darstellung in 2b) entnehmen, dass die Kontaktausbiegungen 16 Schlaufen 16a bilden, soweit die jeweilige Kontaktausbiegung 16 nicht an einem Ende 16b des Drahtes 16a–16d gelegen ist. Die Schlaufenflächen liegen hier und vorzugsweise jeweils in einer bezogen auf die Motorwelle 15 radial ausgerichteten Ebene. Zusätzlich sind die Schlaufenflächen im Wesentlichen parallel zu der Motorwelle 15 ausgerichtet. Insgesamt ergibt sich mit der obigen Ausgestaltung der Kontaktausbiegungen 16 als Schlaufen 16a eine stabile Kontaktstruktur und insbesondere ein doppelter Kontakt des jeweiligen Wicklungsendes 12, nämlich an einem oberen Schenkel und an einem unteren Schenkel der jeweiligen Schlaufe 16a.
Die obige Ausrichtung der Kontaktausbiegungen 16, nämlich radial nach Innen, führt zu einer kompakten Ausgestaltung. Zusammen mit den Durchbrechungen 14 im Tragelement 9 lässt sich so der vorhandene Bauraum an der Stirnseite des Stators optimal ausnutzen. Dabei sind die Durchbrechungen 14 zwischen dem Innenradius und dem Außenradius des ringförmigen Tragelements 9 angeordnet.
Die endgültige elektrische Verbindung zwischen den Wicklungsenden 12 und den jeweiligen Drähten 1a–1d erfolgt durch Löten, Schweißen oder Heißverstemmen. Hierfür werden die Wicklungsenden 12 mit den jeweiligen Kontaktausbiegungen 16 mittels einer zangenartigen Anordnung aneinander gedrückt.
Von besonderer Bedeutung ist vorliegend der Anschluss der in 2 dargestellten Baugruppe mit einer Steuereinheit, die hier und vorzugsweise an der in 2 freien Stirnseite des Verschaltungselements anbringbar, insbesondere dort aufsteckbar ist. Hierfür weist zumindest ein Teil der Drähte 1a–1c mindestens eine, hier genau eine, Anschlussausbiegung 17 für den elektrischen Anschluss des Stators auf.
Der Stator ist über die Anschlussausbiegungen 17 an eine obige, nicht dargestellte Steuereinheit o. dgl. anschließbar. Wesentlich ist nun zunächst, dass die Anschlussausbiegungen 17 axial ausgerichtet sind. Dies bedeutet, dass ein einfaches axiales Aufstecken einer Steuereinheit möglich ist.
Ferner sind hier und vorzugsweise die Anschlussausbiegungen 17 gleichmäßig über den Umfang des Tragelements 9 verteilt, so dass sich insoweit eine symmetrische Anordnung ergibt. Dies ist im Hinblick auf den universellen Einsatz des Stators von Vorteil.
Bei der in den 2 bis 5 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausgestaltung bilden die Anschlussausbiegungen 17 Schlaufen, die den Anschlussausbiegungen 17 besondere mechanische Stabilität verleihen.
Anstelle der Steuereinheit kann grundsätzlich auch ein Anschlusselement o. dgl. an dem Verschaltungselement angebracht, insbesondere dort aufgesteckt sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass dieses Anschlusselement einen seitlich abragenden Stecker für den Anschluss des Stators an eine Steuereinheit o. dgl. bereitstellt.
Zusammenfassend darf darauf hingewiesen werden, dass mit der Verwendung handelsüblicher Rund- und/oder Flachdrähte der Aufwand zur Herstellung der vorschlagsgemäßen elektrischen Komponenten ganz erheblich reduziert werden kann. Ein Verschnitt von Leiterbahnmaterial tritt praktisch nicht auf. Bei der Verwendung von Runddrähten lässt sich der Montageprozess besonders robust ausgestalten, da eine Verletzung anderer Bauteile beim Einsetzen des Runddrahtes ausscheidet.
Die Montage durch Einklipsen bei der in den 2 bis 5 dargestellten Anordnung ist kostengünstig, insbesondere weil auf zusätzliche Befestigungselemente für die Leiterbahnstruktur 1 verzichtet werden kann.
Im Zusammenhang mit der Ausgestaltung des Tragelements 9 ist schließlich vorteilhaft, dass sich das Tragelement 9 als einfaches Kunststoffspritzteil kostengünstig herstellen lässt. Bei entsprechender Auslegung ist eine kostengünsitge Herstellung des Tragelements 9 im Kunststoff-Spritzgießverfahren ohne Schieber möglich.
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Komponente eines Kraftfahrzeugs beansprucht. Bei der elektrischen Komponente handelt es sich um eine oben beschriebene elektrische Komponente mit einer Leiterbahnstruktur 1 zur Bereitstellung der funktionsnotwendigen elektrischen Verbindungen, die zumindest zu einem wesentlichen Teil in das Kunststoffgehäuse im Spritzgiessverfahren eingebettet wird.
Wesentlich ist für das vorschlagsgemäße Verfahren, dass die Leiterbahnstruktur 1 vor dem Einbetten in das Kunststoffgehäuse aus separaten Drähten gebogen wird und dass jede Abweichung von einem geraden Verlauf wie oben erläutert ausschließlich auf einen entsprechenden Biegevorgang zurückgeht.
In bevorzugter Ausgestaltung ist es so, dass die unterschiedlich zu biegenden Drähte separat, insbesondere parallel, auf unterschiedlichen Biegemaschinen gebogen werden. Das kann im Rahmen der Optimierung einer Fertigungslinie vorteilhaft sein.
Nach dem Biegen wird zumindest ein Teil der Drähte zumindest abschnittsweise nachbehandelt, insbesondere beschichtet, wobei es sich bei der Beschichtung weiter vorzugsweise um eine Zinn-, Kupfer-, Nickel-, Silber- oder Gold-Beschichtung handelt. Diese Beschichtung erfolgt insbesondere auf der gleichen Fertigungslinie wie das Biegen.
Eine bevorzugte Variante der Beschichtung besteht darin, dass das Beschichtungsmaterial über einen Draht zugeführt wird und unter Hitze auf den jeweiligen Abschnitt des jeweiligen Drahtes aufgebracht wird. Andere Beschichtungsvarianten wie Tauchen, Sprühen oder dergleichen sind denkbar.
Nach dem Biegen und der obigen, gegebenenfalls vorgesehenen Nachbehandlung werden die Drähte für die anschließenden Fertigungsschritte relativ zueinander fixiert. Diese Fixierung erfolgt insbesondere durch ein Umspritzen der Drähte im Kunststoff-Spritzgießverfahren. Denkbar ist aber auch die Verwendung von Klipsen oder dergleichen.
Die so relativ zueinander fixierten Drähte werden in einen Blister als Werkstückaufnahme zur Weiterverarbeitung eingelegt und der Weiterverarbeitung zugeführt. Die Weiterverarbeitung kann hier grundsätzlich das oben angesprochene Spritzen des Kunststoffgehäuses unter Einschluss der Leiterbahnstruktur 1 sein.
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein alternatives Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Komponente eines Kraftfahrzeugs beansprucht.
In Abweichung zu der letztgenannten Lehre ist es hier vorgesehen, dass die Leiterbahnstruktur 1 zumindest zu einem wesentlichen Teil in das Kunststoffgehäuse eingeklipst wird. Dies ist insbesondere in montagetechnischer Hinsicht vorteilhaft. Im Übrigen gelten alle zu der letztgenannten Lehre gemachten Ausführungen entsprechend.
Abschließend darf noch darauf hingewiesen werden, dass es sich bei den Drähten 1a–1d der Leiterbahnstruktur 1 um Drähte aller möglichen Materialien, insbesondere Kupfer, Eisen, Stahl o. dgl. handeln kann. Die Drähte 1a–1d sind ausdrücklich nicht mit einer isolierenden Ummantelung versehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0510843 B1 [0005]

Claims

Elektrische Komponente eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kunststoffgehäuse und einer in das Kunststoffgehäuse im Spritzgiessverfahren zumindest zu einem wesentlichen Teil eingebetteten Leiterbahnstruktur (1) zur Bereitstellung der funktionsnotwendigen elektrischen Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnstruktur (1) aus separaten, jeweils nicht gerade verlaufenden Drähten besteht und dass jede Abweichung von einem geraden Verlauf der Drähte fertigungstechnisch ausschließlich auf einen entsprechenden Biegevorgang zurückgeht.
Elektrische Komponente eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kunststoffgehäuse und einer in das Kunststoffgehäuse eingeklipsten Leiterbahnstruktur (1) zur Bereitstellung der funktionsnotwendigen elektrischen Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnstruktur (1) aus separaten, jeweils nicht gerade verlaufenden Drähten besteht und dass jede Abweichung von einem geraden Verlauf der Drähte fertigungstechnisch ausschließlich auf einen entsprechenden Biegevorgang zurückgeht.
Elektrische Komponente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Drähte dreidimensional gebogen ist.
Elektrische Komponente nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Drähte insbesondere jeweils mit einem Endabschnitt (2) zur Kontaktierung o. dgl. aus dem Kunststoffgehäuse herausragt.
Elektrische Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Drähte, jeweils zumindest abschnittsweise nachbehandelt, insbesondere beschichtet ist, vorzugsweise, dass es sich bei der Beschichtung um eine Zinn-, Kupfer-, Nickel-, Silber- oder Gold-Beschichtung handelt.
Elektrische Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte im Wesentlichen entlang einer Gehäusewand o. dgl. verlaufen, vorzugsweise, dass sich die Drähte an einer Stelle oder an mehreren Stellen überkreuzen.
Elektrische Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Komponente als Antrieb für einen Fensterheber, als Antrieb für eine Sitzverstellung, als Kraftfahrzeugschloss o. dgl. ausgestaltet ist.
Elektrische Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Komponente als Verschaltungselement zum Verschalten der Statorwicklungen (4) eines Elektromotors über die Leiterbahnstruktur (1) ausgestaltet ist und dass das Kunststoffgehäuse ein im Wesentlichen ringförmiges Tragelement (9) zur Aufnahme der Leiterbahnstruktur (1) bildet, das im montierten Zustand koaxial zu einer Motorwelle (5) an einer Stirnseite des Stators angeordnet ist.
Elektrische Komponente nach den Ansprüchen 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (9) Aufnahmeteile (10) für die Drähte (1a–1d) der Leiterbahnstruktur (1) aufweist und dass die Drähte (1a–1d) in die Aufnahmeteile (10) eingeklipst sind, vorzugsweise, dass die Drähte (1a–1d) unter elastischer Verformung der Aufnahmeteile (10) in die Aufnahmeteile (10) eingeklipst sind, weiter vorzugsweise, dass die Aufnahmeteile (10) durch Wandabschnitte des Tragelements (9), insbesondere durch Ausnehmungen in Wandabschnitten des Tragelements (9), gebildet sind.
Elektrische Komponente nach den Ansprüchen 2 und 8 und ggf. nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (9) eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, die bezogen auf die Motorwelle (5) axial entgegengerichtet sind, dass ein Teil der Drähte (1a–1d) in die Oberseite des Tragelements (9) eingesetzt ist und dass der andere Teil der Drähte (1a–1d) in die Unterseite (9b) des Tragelements (9) eingesetzt ist.
Elektrische Komponente nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (9) zumindest abschnittsweise ringförmig verlaufende Nuten (11) zur Aufnahme der Drähte (1a–1d) aufweist.
Elektrische Komponente nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (9) insbesondere axiale Führungen (13) für die Wicklungsenden (12) der Statorwicklungen (4) aufweist und dass die Wicklungsenden (12) bezogen auf die Motorwelle (5) in axialer Richtung durch die Führungen (13) des Tragelements (9) hindurchlaufen, vorzugsweise, dass die Führungen (13) jeweils eine Durchbrechung (14) im Tragelement (9) bilden, weiter vorzugsweise, dass die Durchbrechungen (14) jeweils mit einer den Statorwicklungen (4) zugewandten, trichterartigen Ausformung (15) zum Zentrieren des jeweiligen Wicklungsendes (12) bei der Montage ausgestattet sind.
Elektrische Komponente nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (1a–1d) abschnittsweise im Wesentlichen der Ringform des Tragelements (9) folgen und Kontaktausbiegungen (16) für den Kontakt mit den Wicklungsenden (12) aufweisen, vorzugsweise, dass die Kontaktausbiegungen (16) bezogen auf die Motorwelle (5) radial nach Innen gerichtet sind.
Elektrische Komponente nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Drähte (1a–1d) eine Anschlussausbiegung (17) für den elektrischen Anschluss des Stators aufweist, dass der Stator über die Anschlussausbiegungen (17) an eine Steuereinheit o. dgl. anschließbar ist und dass die Anschlussausbiegungen (17) axial ausgerichtet sind, vorzugsweise, dass die Anschlussausbiegungen (17) gleichmäßig über den Umfang des Tragelements (9) verteilt sind.
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Komponente eines Kraftfahrzeugs, wobei die elektrische Komponente eine Leiterbahnstruktur (1) zur Bereitstellung der funktionsnotwendigen elektrischen Verbindungen aufweist, die zumindest zu einem wesentlichen Teil in das Kunststoffgehäuse im Spritzgiessverfahren eingebettet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnstruktur (1) vor dem Einbetten in das Kunststoffgehäuse aus separaten Drähten gebogen wird und dass jede Abweichung von einem. geraden Verlauf der Drähte ausschließlich auf einen entsprechenden Biegevorgang zurückgeht.
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Komponente eines Kraftfahrzeugs, wobei die elektrische Komponente eine Leiterbahnstruktur (1) zur Bereitstellung der funktionsnotwendigen elektrischen Verbindungen aufweist, die zumindest zu einem wesentlichen Teil in das Kunststoffgehäuse eingeklipst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnstruktur (1) vor dem Einklipsen in das Kunststoffgehäuse aus separaten Drähten gebogen wird und dass jede Abweichung von einem geraden Verlauf der Drähte ausschließlich auf einen entsprechenden Biegevorgang zurückgeht.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlich zu biegenden Drähte separat, insbesondere parallel, auf unterschiedlichen Biegemaschinen gebogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Drähte nach dem Biegen, jeweils zumindest abschnittsweise, nachbehandelt, insbesondere beschichtet werden, vorzugsweise, dass es sich bei der Beschichtung um eine Zinn-, Kupfer-, Nickel-, Silber- oder Gold-Beschichtung handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte nach dem Biegen und einer ggf. vorgesehenen Nachbehandlung relativ zueinander fixiert werden, vorzugsweise, dass die Fixierung durch ein Umspritzen der Drähte im Kunststoff-Spritzgießverfahren erfolgt.