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Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Steckerelement für ein Einschubmodul, sowie das Einschubmodul selbst. Ein derartiges Einschubmodul kann in Verbindung mit einer Motoreinheit, insbesondere einem Verstellmotor verwendet werden, der beispielsweise zur Bewegung von Fensterscheiben, Türen, Klappen oder Verdecken eingesetzt.
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Moderne Kraftfahrzeuge haben heutzutage fremdkraftbetätigte bzw. motorbetriebene Vorrichtungen zum Bewegen (Öffnen oder Schließen) von Fensterscheiben. Derartige Vorrichtungen umfassen dabei eine Motoreinheit als Verstellmotor, die in einer Kraftfahrzeugtür mittels einer Getriebeeinrichtung und entsprechend Seilzügen zum Bewegen der Fensterscheibe vorgesehen ist. Dabei verlangt der Montageprozess in Kraftfahrzeugen in der Regel einen modularen Aufbau der einzelnen Komponenten, wie denen einer Fensterhebervorrichtung. Ein Modul wird dabei von der Motoreinheit gebildet, die in einem Gehäuse sowohl einen Elektromotor als auch ein entsprechendes Getriebe aufweisen kann, wobei ein zweites Modul, das als Einschubmodul ausgebildet sein kann, zur Stromversorgung und Ansteuerung des Elektromotors mit dem Modul der Motoreinheit verbindbar ist. Zur Versorgung des Motors mit elektrischer Energie bzw. mit elektrischem Strom sind in dem Gehäuse bzw. Modul der Motoreinheit elektrische Kontaktelemente angeordnet, die bei einem Einbringen des Einschubmoduls mit entsprechenden Motorkontakten des Einschubmoduls elektrisch verbunden werden müssen. Hat das Einschubmodul keine genaue Führung, was in der Praxis nur mit sehr großem Aufwand erreichbar ist, so ist aufgrund eines entsprechenden Bewegungsspiels des Einschubmoduls ein Einbringen in das Gehäuse bzw. Modul der Motoreinheit nur aufwändig und mit mehrmaligem Ausprobieren realisierbar, wenn zur elektrischen Kontaktierung der Motorkontakte des Einschubmoduls mit den elektrischen Kontakten der Motoreinheit eine zuverlässige Steckverbindung erreicht werden soll.
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Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, mit der eine zuverlässige Kontaktierung insbesondere im Rahmen einer Steckverbindung zwischen einem Einschubmodul und einer damit zu verbindenden Motoreinheit herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird dabei ein elektrisches Steckerelement für ein Einschubmodul geschaffen, das zur Verbindung mit einer Motoreinheit, insbesondere einem Verstellmotor eines Kraftfahrzeugs dient. Dabei hat das elektrische Steckerelement einen Fixierabschnitt zum Halten bzw. Fixieren des Steckerelements. Insbesondere kann es im verwendungsgemäßen Gebrauch in dem Einschubmodul in ein dafür vorgesehenes Trägerelement eingebracht werden. Vorzugsweise weist das Trägerelement eine Ausnehmung auf, in die das elektrische Steckerelement eingepresst wird, wobei es dann an dem Fixierabschnitt gehalten wird. Das elektrische Steckerelement weist ferner eine (endseitigen) Kontaktabschnitt zum in Eingriff treten mit einem entsprechenden Steckverbinder der Motoreinheit in einer Montagerichtung auf, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Der Kontaktabschnitt kann dabei eine kontaktabschnittseitige Achse aufweisen, die parallel zur Montagerichtung verläuft. Ferner hat das elektrische Steckerelement einen Lageausrichtungsabschnitt, der den Fixierabschnitt und den Kontaktabschnitt verbindet, und dafür ausgelegt ist, eine Bewegung des Kontaktabschnitts in eine Richtung senkrecht zur Montagerichtung bzw. zur kontaktabschnittseitigen Achse zu ermöglichen. Dabei weist der Lageausrichtungsabschnitt zumindest zwei Stege auf, die den Fixierabschnitt mit dem Kontaktabschnitt verbinden und von denen zumindest einer der Stege einen verformbaren Abschnitt aufweist, welcher für eine Bewegung des Kontaktabschnitts in einer Richtung senkrecht zur Montagerichtung ausdehnbar oder zusammen stauchbar ist. Anders ausgedrückt, ist einer der zumindest zwei Stege mit dem verformbaren Abschnitt in der Länge veränderbar. Insbesondere kann eine Verformung des verformbaren Abschnitts derart erfolgen, dass dessen Länge parallel zur Montagerichtung verformt wird. Diese Ausbildung des Lagerabschnitts des elektrischen Steckerelements hat dabei den Vorteil, dass das Steckerelement geeignet ist, im Einsatz in dem Einschubmodul beim Verbinden mit der Motoreinheit einen Ausgleich der Montagetoleranz sicherzustellen, so dass auch bei nicht ordnungsgemäßer Zusammenführung des Kontaktabschnitts mit dem entsprechenden Steckverbinder der Motoreinheit eine Beschädigung des Kontaktabschnitts und ein eventueller Funktionsverlust des Einschubmoduls verhindert wird. Dies wird durch die Anpassbarkeit des Lageausrichtungsabschnitts ermöglicht, der eine Bewegung des Kontaktabschnitts des elektrischen Steckerelements in einer Richtung senkrecht zur Montagerichtung ermöglicht, um so Fluchtungsfehler bei den entsprechenden motoreinheitsseitigen Steckverbinder auszugleichen. Des Weiteren garantiert die Verbindung des Fixierabschnitts mit dem Kontaktabschnitt durch zumindest zwei Stege des Lagerabschnitts eine hohe Stromtragfähigkeit des gesamten elektrischen Steckerelements, da der verfügbare Querschnitt zur Stromleitung trotz der bewegbaren bzw. verformbaren Ausgestaltung groß bleibt, insbesondere größer, als wenn lediglich ein Steg zur Verbindung verwendet werden würde.
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Gemäß einer Ausgestaltung des elektrischen Steckerelements ist der verformbare Abschnitt an zumindest einem der Stege des Lageausrichtungsabschnitts mäanderförmig ausgebildet und hat beispielsweise eine S-Form. Eine derartige Ausgestaltung des verformbaren Abschnitts ist leicht und mit geringen Aufwand zu realisieren und ermöglicht eine gute Verformbarkeit des verformbaren Abschnitts. Generell und insbesondere in dieser Ausgestaltung in einer Mäanderform oder S-Form kann der verformbare Abschnitt auch als ein elastisch verformbarer Abschnitt ausgebildet sein. Die Mäanderform bzw. S-Form ermöglicht dabei eine Federwirkung, so dass Fluchtungsfehler bei der Montage zuverlässig ausgeglichen werden können. Es ist jedoch auch denkbar den verformbaren Abschnitt in einer anderen Form als der Mäanderform auszubilden, beispielsweise in einer Zick-zack-Form (im einfachsten Fall in einer V-Form), so dass die geometrische Abmessung bzw. Länge ausdehnbar und/oder verringerbar ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Lagerabschnitt des Steckerelements weist zumindest ein erster der zumindest zwei Stege des Lagerabschnitts einen verformbaren Abschnitt auf, wobei ein zweiter der zumindest zwei Stege keinen derartig verformbaren Abschnitt aufweist. Insbesondere ist dabei der zweite der zumindest zwei Stege in Richtung der Montagerichtung bzw. der kontaktabschnittseitigen Achse ausgerichtet. Das bedeutet, dass dieser zweite der zumindest zwei Stege in Montagerichtung nicht verformbar ist, und somit dem elektrischen Steckerelement, wenn das Einschubmodul an bzw. in der Motoreinheit mit den motoreinheitseitigen Steckverbindern in Kontakt tritt, eine gewisse Steifigkeit verleitet. Dies ist wichtig, wenn der motoreinheitseitige Steckverbinder nicht ordnungsgemäß auf den Kontaktabschnitt des elektrischen Steckverbinders trifft, da hierbei dann eine ungewollte Verformung des elektrischen Steckverbinders auftritt.
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Hingegen hat der zweite der zumindest zwei Stege einen Gelenkabschnitt, der ein Verschwenken des zumindest einen zweiten Stegs und folglich des damit verbundenen Kontaktabschnitts in eine Richtung senkrecht zur Montagerichtung (und senkrecht zur Achse des Kontaktabschnitts) ermöglicht. Dabei kann der Gelenkabschnitt insbesondere direkt am Fixierabschnitt des elektrischen Steckverbinders vorgesehen sein, beispielsweise als ein Bereich mit verringertem Querschnitt im Vergleich zum weiteren Verlauf des Stegs in Richtung Kontaktabschnitt. Auf diese Weise wird trotz einer gewissen Steifigkeit in Montagerichtung eine relativ geringe Kraft zur Bewegung des Kontaktabschnitts in Richtung senkrecht zur Montagerichtung benötigt, so dass auch bei Fluchtungsfehlern während des Einsetzens des Einschubmoduls in die Motoreinheit oder ein Gehäuse davon nur geringe Kräfte für die Montage benötigt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das elektrische Steckerelement als ein Stanzteil, insbesondere als ein flaches Stanzteil ausgebildet. Es kann dabei als ein Blechteil, beispielsweise in einer Kupfer-Knet-Legierung ausgebildet sein. Durch die Möglichkeit, das elektrische Steckerelement als Stanzteil auszubilden, kann der verfahrens- und vorrichtungstechnische Aufwand bei der Herstellung des Steckerelements, und somit die Kosten gering gehalten werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der verformbare Abschnitt eines Stegs des Lageausrichtungsabschnitts eine geringere Biegefestigkeit auf als der Kontaktabschnitt. Auf diese Weise wird bei einem Fluchtungsfehler beim Aufeinandertreffen des Kontaktabschnitts mit einem entsprechenden Steckverbinder der Motoreinheit nicht der Kontaktabschnitt deformiert, sondern wird die eine Verformung bewirkende Kraft auf den verformbaren Abschnitt eines Stegs des Lageausrichtungsabschnitts geleitet, so dass dieser sich verformt und eine Bewegung des Kontaktabschnitts bewirkt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Kontaktabschnitt einen Basissteg auf, von dem zwei sich gegenüber liegende Federstege (Kontaktstege) ausgehen, die endseitig eine Kontaktstelle bilden, dabei ist ein jeweiliger Steg an seinem inneren Ende mit dem Basissteg verbunden. Insbesondere hat ein jeweiliger Federsteg eine dicke quer zur Montagerichtung, die geringer ist als die Dicke des Basisstegs quer zur Montagerichtung. Auf diese Weise kann eine eine Verformung bewirkende Kraft bei nicht ordnungsgemäßen Aufeinandertreffen des Kontaktabschnitts auf einen entsprechenden Steckverbinder einer Motoreinheit von den jeweiligen Federstegen aufgenommen werden, um so eine ungewollte Deformation des gesamten elektrischen Steckerelements zu verhindern. Durch die Verformung des Federelements werden derartige Fluchtungsfehler jedoch wieder ausgeglichen.
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Insbesondere durch die Ausbildung des Kontaktabschnitts in Form von zwei Federstegen, die somit an zwei Stellen mit dem entsprechenden Steckverbinder der Motoreinheit in Kontakt treten können, um eine elektrische Verbindung herstellen zu können, kann eine hohe Stromtragfähigkeit erreicht werden. Des Weiteren bewirkt die besondere Ausgestaltung des Lageausrichtungsabschnitts, der eine Bewegung des Kontaktabschnitts senkrecht zur Montagerichtung ermöglicht, dass bei einem Fluchtungsfehler sich der Kontaktabschnitt an die „falsche“ Position des entsprechenden Steckverbinders der Motoreinheit anpassen kann, so dass immer gewährleistet bleibt, dass beide Federstege in Verbindung mit dem entsprechenden Steckverbinder der Motoreinheit in Kontakt bleiben. Gemäß einer Ausgestaltung des Kontaktabschnitts ist die Kontaktstelle durch sich gegenüberliegende Wülste gebildet, die von jedem der Federstege zueinander gerichtet abstehen und der lichte Abstand zwischen den Wülsten im Bereich der Kontaktstelle geringer ist als die Erstreckung des Gegenkontakts des entsprechenden Steckverbinders der Motoreinheit quer zur Montagerichtung. Auf diese Weise wird eine zuverlässige und stabile elektrische Kontaktierung ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Kontaktabschnitts bilden die Federstege zwischen der Kontaktstelle und ihren freien Enden einen Kontakttrichter. Durch diesen Trichter wird gewährleistet, dass ein „falsch“ positionierter Steckverbinder eines Motorkontakts beim Auftreffen auf die Federstege während der Montage auf die Trichterinnenseite trifft und somit die Federstege bzw. den Kontaktabschnitt beim Weiterbewegen des Kontaktabschnitts in Montagerichtung in eine Richtung senkrecht zur Montagerichtung bewegen bzw. ausrichten kann. Somit wird ein „Haken“ bei der Montage vermieden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Einschubmodul zur Verbindung mit einer Motoreinheit, insbesondere mit einem Verstellmotor geschaffen. Ein derartiger Verstellmotor kann zum Bewegen eines verstellbaren Elements eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, wie beispielsweise als Verstellmotor für eine Fensterhebervorrichtung. Dabei hat das Einschubmodul einen Verbindungsabschnitt zum mechanischen Verbinden des Einschubmoduls in einem Gehäuse mit der Motoreinheit. Es hat ferner zumindest ein elektrisches Steckerelement nach obiger Erläuterung oder einer Ausgestaltung hiervon zum elektrischen Kontaktieren eines entsprechenden komplementären Steckverbinders der Motoreinheit. Insbesondere hat das Einschubmodul einen elektrischen Steckverbinder gemäß obiger Darstellung oder Ausgestaltung hiervon.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Fensterhebervorrichtung geschaffen. Dabei hat die Verstellvorrichtung eine Motoreinheit zum fremdkraftbetätigten Bewegen eines fahrzeugseitigen bewegbaren Elements, wie beispielsweise einer Fensterscheibe, einer Klappe, eines Verdecks oder einer Tüt, allgemein gesagt für Verschlußelemente von Öffnungen des Fahrgastraums. Es hat ferner ein Einschubmodul gemäß obiger Darstellung oder einer Ausgestaltung hiervon zum Verbinden mit der Motoreinheit, um die Motoreinheit mit Energie zu versorgen und ggf. zusätzlich auch den Betrieb bezüglich Geschwindigkeit, und Bewegungsrichtung zu steuern.
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Dabei sind vorteilhafte Ausgestaltungen des elektrischen Steckerelements soweit auf das Einschubmodul oder die Verstellvorrichtung anwendbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltung des Einschubmoduls oder die Verstellvorrichtung anzusehen, und umgekehrt.
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Im Folgenden sollen nun beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht von oben und hinten bzw. vorne eines Einschubmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 ein elektrisches Steckerelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zum Einsatz beispielsweise in dem Einschubmodul gemäß den 1;
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3 eine Schnittansicht durch den vorderen Teil eines Trägerelements des Einschubmoduls nach den 1 entlang einer Achse des Trägerelements zum Verdeutlichen der Anordnung des elektrischen Steckerelements nach den 2 in einer Ausnehmung des Trägerelements;
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4 eine Draufsicht von unten auf das Einschubmodul nach den 1;
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5 eine Seitenansicht des Einschubmoduls nach den 1;
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6 eine Ansicht von unten auf das Einschubmodul von 1, wobei es sich hierbei um einen Zwischenmontagezustand handelt, bei dem die Kontaktstifte noch nicht bearbeitet wurden;
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7 eine Schnittansicht durch das in 6 gezeigte Einschubmodul in einer Ebene parallel zur Bildebene von 6 zur Erläuterung der Anordnung der Kontaktstifte in einem Anschlusskörper;
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8 eine Darstellung des Einschubmoduls mit verbundener Leiterplatte;
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9 eine schematische Darstellung einer Motoreinheit als Verstellmotor für eine Fensterhebervorrichtung, der mit einem Einschubmodul gemäß obiger Darstellung verbunden wird.
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Es sei zunächst auf die 1 verwiesen, in denen eine perspektivische Darstellung eines Einschubmoduls ESM gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung aus einer Blickrichtung von oben gezeigt ist. Genauer gesagt zeigt 1A das Einschubmodul ESM im Wesentlichen aus einer Blickrichtung von oben und hinten (mit Fokus auf einen Anschlusskörper ASK bzw. ein Anschlussstück AST), während 1B das Einschubmodul ESM aus einer Blickrichtung von oben und von vorne (mit Fokus auf einen Stecker STK bzw. ein Trägerelement TRE von diesem) zeigt.
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Wie es in 9 noch näher erläutert werden wird, ist das Einschubmodul ESM eine Komponente, die in ein Gehäuse MGH einer Motoreinheit ME gesteckt wird, um den Motor mit elektrischer Energie bzw. elektrischen Strom zu versorgen. Insbesondere werden derartige Verstellmotoren zum Bewegen von Fensterscheiben, Türen, Klappen oder Verdecken verwendet, allgemein gesagt für Verschlusselemente von Öffnungen des Fahrgastraums.
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Als Hauptkomponenten umfasst das Einschubmodul einen Stecker STK, der mit einem Anschlusskörper ASK verbunden ist. Genauer gesagt, sind ein Trägerelement TRE des Steckers und ein Anschlusskörpergehäuse AGH des Anschlusskörpers ASK aus einem Kunststoff hergestellt (vorzugsweise spritzgegossen, und dabei vorzugsweise einstückig ausgebildet). Die Herstellung eines einstückigen Bauteils aus Kunststoff im Spritzgußvefahren ist dabei kostengünstig und mit geringem verfahrenstechnischen Aufwand verbunden.
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Das Anschlusskörpergehäuse AGH weist als zentrales Teil eine plattenförmige Aufnahme bzw. einen plattenförmigen Verbindungsabschnitt VAS auf, an dem Befestigungsbohrungen BBO ausgebildet sind für die Fixierung des Einschubmoduls ESM in dem Motorgehäuse MGH (vgl. hierzu 9), vorzugsweise einem Getriebegehäuse des Motors.
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Aus einer Stirnseite STS des Verbindungsabschnitts VAS ragt in einem vorbestimmten Winkel ein Anschlussstück AST mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, der an seinem freien Ende einen umlaufenden dünnwandigen Bund BU aufweist, heraus. Dieser Bund BU umgibt einen Anschlussschacht ASS, in dem freiliegende erste Endabschnitte EA11, EA21 (vgl. hierzu 7) von in dem Anschlussstück AST bzw. Anschlusskörper ASK angeordneten elektrischen Kontaktstiften ESK1, ESK2 (und weiteren Kontaktstiften) ragen. Diese ersten Endabschnitte EA11, EA21 sind zur Kontaktierung mit einem nicht dargestellten Anschlussstecker vorgesehen, der in den Anschlussschacht ASS eingesteckt wird und der dabei, durch den Bund BU geführt, eine genaue Lagezuordnung zu den ersten Endabschnitten EA11 und EA21 erfährt. Der Anschlussstecker kann dabei mit einem Kabelbaum im Fahrzeug verbunden sein, oder aus diesem hervorgehen. Dabei kann durch diesen Anschlussstecker einerseits elektrische Energie bzw. elektrischer Strom zum Betrieb des Motors übertragen werden, sowie auch Steuersignale, zum Einstellen der Bewegungsgeschwindigkeit bzw. Bewegungsrichtung des Motors.
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An einer Vorderseite oder zweiten Seitenfläche FS2 des Verbindungsabschnitts VAS ragen zweite Endabschnitte EA12 und EA22 der elektrischen Kontaktstifte ESK1, ESK2 und weitere Kontaktstifte heraus, die in abgewinkelter Form Kontaktbohrungen einer Leiterplatte LP zugeführt und in diesen stoffschlüssig kontaktiert (beispielsweise verlötet) sind, wie es in 8 gezeigt ist. Die Leiterplatte LP selbst ist in nicht näher dargestellter Weise in dem Verbindungsabschnitt VAS gelagert und steht lotrecht von der zweiten Fläche bzw. Seitenfläche FS2 ab. Dabei erfüllt die Leiterplatte LP eine haltende bzw. tragende Funktion für Elektronikbausteine EBS, beispielsweise ein Relais RL oder einen Sensor SE.
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In einer nicht näher dargestellten Weise stehen mit der Leiterplatte LP zumindest mittelbar auch Motorkontakte oder elektrische Steckerelemente ESE elektrisch in Verbindung (vgl. diesbezüglich auch 3). Insbesondere kontaktieren diese elektrischen Steckerelemente die Leiterplatte stoffschlüssig bzw. sind an dieser verlötet. Wie es unten noch näher erläutert werden wird, sind zwei elektrische Steckerelemente ESE in einer jeweiligen Ausnehmung in dem Trägerelement TRE des Steckers angeordnet und über eine Pressverbindung in der jeweiligen Ausnehmung fixiert. Wie es ferner noch in 3 zu sehen wird, sind zwei freiliegende Kontaktabschnitte KAB der elektrischen Steckerelemente ESE bzw. ESE2 derart in dem Trägerelement TRE angeordnet, dass sie senkrecht zu einer Montagerichtung RM versetzt angeordnet und in der Bildebene von 3 von oben nach unten beabstandet sind. Über diese Kontaktabschnitte KAB wird elektrischer Strom bzw. elektrische Ausgangssignale des Einschubmoduls ESM an die Motoreinheit ME übermittelt.
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Mit dem Einsetzen des Einschubmoduls ESM in das Motorgehäuse MGH, in welchem der eigentliche Elektromotor starr gelagert ist, treffen die elektrischen Steckerelemente ESE, ESE2 auf einen entsprechenden komplementären, jeweiligen ortsfesten Gegenkontakt, in 9 durch die Steckverbinder SV1 und SV2 gekennzeichnet. Um trotz der Maßtoleranzen, die über das Bewegungsspiel zwischen dem Einschubmodul ESM und dem Motorgehäuse MGH beim Einsetzvorgang unvermeidlich sind, eine genaue Lage zuordnen zwischen den elektrischen Steckerelementen ESE, ESE2 bzw. deren Kontaktabschnitten KAB und den komplementären Gegenkontakten der Motoreinheit zu erzielen, sind die elektrischen Steckerelemente so ausgestaltet, dass sie in ausreichendem Umfang Lageänderungen senkrecht zur Montagerichtung RM des Einschubmoduls ESM ausführen können.
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Zur Erläuterung dieser besonderen Funktion eines elektrischen Steckerelements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in den 2 das elektrische Steckerelement ESE detailliert dargestellt. Dieses Steckerelement kann dabei insbesondere als ein Stanzteil aus einem Blech, beispielsweise einer Kupfer-Knet-Legierung ausgebildet sein.
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In 2A ist dabei das elektrische Steckerelement ESE in einer Lage zu sehen, bei der es in einem unbelasteten Zustand bzw. in einer Ruhelage in Anlage mit einem blattartigen bzw. kammartigen Gegenkontakt GK in Verbindung gebracht wird. Der Gegenkontakt GK soll dabei für einen elektrischen Kontakt der Motoreinheit stehen, wie beispielsweise für einen der Steckverbinderkontakte SV1 oder SV2 im Gehäuse MGH der Motoreinheit ME. In den 2B und 2C ist das elektrische Steckerelement in einem Zustand gezeigt, bei dem zur Anpassung einer falschen Positionierung des Gegenkontakt GK jeweils eine Bewegung senkrecht zur Montagerichtung RM ausführt, einmal in einer Richtung in der Bildebene nach oben (2B) und einmal in einer Richtung der Bildebene nach unten (2C).
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Das Steckerelement ESE umfasst im Wesentlichen drei Hauptbestandteile, zum Einen einen Fixierabschnitt FAS zum Halten des Steckerelements in dem Trägerelement TRE, einen Kontaktabschnitt KAB zum Ineingrifftreten mit einem entsprechenden Steckverbinder SV1, SV2 der Motoreinheit, sowie einen Lageausrichtungsabschnitt LAA zum Verbinden des Fixierabschnitts FAS mit dem Kontaktabschnitt KAB und zur Lageausrichtung des Kontaktabschnitts während des Verbindens des elektrischen Steckerelements mit einem entsprechenden (falsch positionierten) Gegenkontakt.
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Es sei zunächst detaillierter auf den Fixierabschnitt FAS eingegangen. Dieser hat eine Fixierstruktur TST, die im Wesentlichen eine Tannenbaumstruktur aufweist. Dabei wird beim Zusammenbauen bzw. der Montage des Einschubmoduls diese Fixierstruktur TST, wie es in 3 gezeigt ist, in einem Halteabschnitt HAA einer entsprechenden Ausnehmung im Trägerelement eingebracht und unter Krafteinwirkung mit diesen verpresst. Durch den Verpressvorgang fließt das Kunststoffmaterial des Trägerelements in die Zwischenräume der Vorsprünge der tannenbaumartigen Struktur TST, so dass dadurch eine Fixierung gegeben ist und ein Herausziehen eines Steckerelements ESE aus einem Halteabschnitt HAA (in der Richtung in der Bildebene nach oben) verhindert wird. Die Fixierstruktur TST geht (in der Bildebene in eine Richtung nach unten) in einen Kontaktierungsabschnitt LPA über, der zur elektrischen Kontaktierung mit der Leiterplatte dient und über den elektrischen Strom bzw. elektrische Energie in das elektrische Steckerelement eingebracht werden kann.
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In der Darstellung der 2 auf der jeweiligen rechten Seite hat das elektrische Steckerelement ESE den Kontaktabschnitt KAB zum Kontaktieren eines Gegenkontakts GK bzw. entsprechenden Steckverbinder der Motoreinheit. Dabei umfasst der Kontaktabschnitt KAB einen Basissteg 43, von dem jeweils endseitig ein in Montagerichtung RM gerichteter Federsteg FE1 und FE2 absteht. Diese bilden zwischen ihnen einen (länglichen) Schlitz SZ aus. Die Anfangs parallel zueinander verlaufenden Stege FE1 und FE2 weisen im weiteren Verlauf (in Richtung des freien Endes in der Darstellung in Richtung nach rechts) in symmetrischer Anordnung jeweils einen nach innen gerichteten Wulst W1 und W2 auf. Zwischen diesen Wülsten ist eine enge Kontaktstelle KS gebildet. Der lichte Abstand zwischen den Wülsten W1 und W2 im Bereich der Kontaktstelle KS ist geringer als die Erstreckung E des Gegenkontakts GK senkrecht zur Montagerichtung. Dadurch federn die Federstege FE1 und FE2 etwas zurück (bewegen sich in einer Richtung senkrecht zur Montagerichtung weg vom Gegenkontakt GK), wenn der Gegenkontakt GK die Kontaktstelle KS passiert.
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Zur erleichterten Zuführung des Gegenkontakts GK zu der Kontaktstelle KS vergrößert sich der Abstand der beiden Federstege FE1 und FE2 von der Kontaktstelle KS zu deren freien Enden hin wieder (in der Bildebene von links nach rechts), so dass hier ein Kontakttrichter KTR gebildet ist.
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Läuft nun, wie in 2A dargestellt, der Gegenkontakt GK außermittig auf die Kontaktstelle KS zu, so trifft der Gegenkontakt außermittig auf den Kontakttrichter KTR. Um ein sicheres Ineingrifftreten des Gegenkontakts mit der Kontaktstelle zu ermöglichen, und eine Beschädigung der beiden Komponenten zu verhindern, hat das elektrische Steckerelement ESE nun den Lageausrichtungsabschnitt LAA. Dieser weist zunächst einen Fußabschnitt FAB auf, der mit dem Fixierabschnitt FAS verbunden ist. Von dem Fußabschnitt FAB stehen in einer Richtung parallel zur Montagerichtung RM (senkrecht zur Ausrichtung des Fixierabschnitts) zwei Stege ST1 und ST2 ab, die den Fixierabschnitt FAS mit dem Kontaktabschnitt KAB verbinden und von denen zumindest einer der Stege, hier der Steg ST1, einen verformbaren Abschnitt VAB aufweist. Dieser verformbare Abschnitt dient schließlich dazu, eine Bewegung des Kontaktabschnitts KAB in einer Richtung RU bzw. RO, wie es in den 2B und 2B gezeigt ist, senkrecht zur Montagerichtung zu ermöglichen. Genauer gesagt wird die Bewegung bzw. das Verschwenken des Kontaktabschnitts KAB dadurch ermöglicht, dass einerseits der zweite Steg ST2 einen Abschnitt zwischen dem Fußabschnitt FAB und dem Basissteg BAS aufweist, bei dem sein Querschnitt ein Minimum einnimmt. Dieser Abschnitt dient dabei als ein Gelenkabschnitt bzw. Gelenkpunkt GP zum Erreichen eines Verschwenkens des Kontaktabschnitts KAB um den Gelenkpunkt GP.
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Hingegen ist der erste Steg ST1 derart ausgebildet, dass er einen Bereich aufweist, der in seiner Länge bzw. seinen Abmessungen ausdehnbar oder zusammen stauchbar ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der verformbare Abschnitt VAB seine Ausdehnung in einer Richtung parallel und senkrecht zur Montagerichtung verändern kann, um der Schwenkbewegung des Kontaktabschnitts um den Gelenkpunkt GP zu folgen. Dies wird gemäß der Darstellung in den 2 durch einen mäanderförmigen, hier insbesondere S-förmigen veränderbaren Abschnitt VAB erreicht.
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Ausgehend von dem in 2A dargestellten Beispiel, bei dem der Gegenkontakt GK außermittig auf den trichterförmigen Abschnitt KTR trifft, ist es nun nötig, dass der Kontaktabschnitt KAB zum Erreichen eines sicheren Ineingrifftretens in einer Richtung RU (ein Bild nach oben) verschwenkbar ist, damit der Gegenkontakt GK auf die Kontaktstelle treffen kann und eine Kontaktierung des Gegenkontakts durch beide Federstege FE1 und FE2 für eine gute Stromtragfähigkeit ermöglicht wird. Durch die Ausbildung des veränderbaren Abschnitts VAB in einer S-Form wird bei einem Verschwenken des Kontaktabschnitts VAB in der Richtung RU der S-förmige Abschnitt auseinandergedehnt (die Krümmung der bauchförmigen Abschnitte des „S“ wird verringert), so dass ein Verbindungspunkt VP des ersten Stegs ST1 mit dem Basissteg BAS aufgrund des Verschwenkens um den Gelenkpunkt GP eine Bewegung nach rechts in Richtung des Pfeils LR und nach oben in Richtung des Pfeils LU (d.h. längs der Montagerichtung RM und senkrecht dazu) erfährt.
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Unter der Annahme, dass das Verschwenken des Kontaktabschnitts KAB um den Gelenkpunkt GP erfolgt, wird bei dem in 2B dargestellten Beispiel eine Achse AO entsprechend einem Ruhezustand bzw. unbelasteten Zustand des elektrischen Steckerelements ESE um einen Winkel V1 gegen den Uhrzeigersinn versetzt bzw. verschwenkt, so dass das Steckerelement ESE nach Verschwenken in Richtung des Pfeils RU eine erste verschobene Achse AU aufweist, die wie gesagt um den Winkel V1 von der unbelasteten Achse AO verdreht ist.
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Es sei nun auf 2C verwiesen, bei der wiederum ein Fall dargestellt ist, der ein Ineingrifftreten eines außermittig positionierten Gegenkontakts GK mit der Kontaktstelle KS erläutern soll. Dabei würde in einem Ausgangszustand analog zu 2A der Gegenkontakt GK nicht auf den oberen, sondern auf den unteren Federsteg FE1 (außermittig) auftreffen. Um nun ein Ineingrifftreten mit der Kontaktstelle zu ermöglichen, kann sich während der Montage, d.h. der Bewegung des elektrischen Steckerelements ESE in Montagerichtung RM der Kontaktabschnitt KAB entlang des Pfeils RD senkrecht zur Montagerichtung bewegen, um eine Lageausrichtung und somit ein sicheres Ineingrifftreten zu ermöglichen. Dazu wird der Kontaktabschnitt KAB wiederum um den Gelenkpunkt GP verschwenkt, wobei dadurch der veränderbare VAB gestaucht bzw. zusammengedrückt wird. Genauer gesagt bewegt sich der Verbindungspunkt VP nun in einer Richtung des Pfeils LD nach unten und in einer Richtung des Pfeils LL nach links in Richtung des Fußabschnitts FAB. Dadurch wird die Krümmung der bauchartigen Abschnitte der S-Form vergrößert.
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Unter der Annahme, dass das Verschwenken des Kontaktabschnitts KAB um den Gelenkpunkt GP erfolgt, wird bei dem in 2C dargestellten Beispiel die Achse AO entsprechend dem Ruhezustand bzw. unbelasteten Zustand des elektrischen Steckerelements ESE um einen Winkel V2 im Uhrzeigersinn versetzt bzw. verschwenkt, so dass das Steckerelement ESE nach Verschwenken in Richtung des Pfeils RD eine erste verschobene Achse AD aufweist, die wie gesagt um den Winkel V2 von der unbelasteten Achse AO verdreht ist.
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Auf diese Weise kann durch die besondere Ausbildung des verformbaren Abschnitts VAB ein Verschwenken des Kontaktabschnitts KAB um den Gelenkpunkt GP des ersten Stegs ermöglicht werden. Insbesondere das Vorsehen von zwei Stegen ST1 und ST2 zur Verbindung des Fixierabschnitts mit dem Kontaktabschnitt gewährleistet eine hohe Stromtragfähigkeit des elektrischen Steckerelements und ermöglicht einen Lageausgleich des Kontaktabschnitts bei Fluchtungsfehlern.
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Es sei nun auf 3 verwiesen, in der eine Schnittansicht des vorderen bzw. freien Endes des Trägerelements TRE gezeigt ist, um die Aufnahme eines elektrischen Steckerelements ESE in dem Trägerelement darzustellen. Das Trägerelement TRE hat sowohl für das elektrische Steckerelement ESE als auch das elektrische Steckerelement ESE2 eine jeweilige Ausnehmung. Diese Ausnehmung AMM (im Beispiel nur für das elektrische Steckerelement ESE gezeigt, jedoch auf ESE2 analog anzuwenden) hat eine Öffnung OFN, durch die ein jeweiliges elektrisches Steckerelement ESE in die Ausnehmung einführbar ist. Im Beispiel des Steckerlements ESE ist die Öffnung nach oben im Bild ausgerichtet, so dass der elektrische Steckverbinder ESE während der Montage in Richtung von oben nach unten entlang des Pfeils RE derart angesetzt wird, dass der Fixierabschnitt FAS des elektrischen Steckerelements in den Halteabschnitt HAA des Trägerelements eingreift. Wie schon erwähnt, wird der elektrische Steckverbinder dann mittels der Tannenbaumstruktur TST in dem Halteabschnitt HAA verpresst.
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Wie es in 3 zu sehen ist, ist die Öffnung OFN derart ausgerichtet, dass das elektrische Steckerelement ESE (auch ESE2) senkrecht zur Montagerichtung in die entsprechende Ausnehmung ANM einzusetzen ist. Damit verbunden ist es möglich, dass der Fußabschnitt FAB des elektrischen Steckerelements ESE an einer Innenwand bzw. an einem Anschlagabschnitt AAS der Ausnehmung ANM anliegt. Dieser direkte Kontakt zu der senkrecht zur Montagerichtung verlaufenden Innenwand stabilisiert das elektrische Steckerelement ESE, wenn es beim Zusammensetzen des Einschubmoduls ESM in das Motorgehäuse MGH auf die jeweiligen korrespondieren Steckverbinder trifft. Insbesondere bei einer falschen Positionierung der Steckverbinder SV1 oder SV2 erfährt das elektrische Steckerelement ESE eine Stütze durch den Anschlagabschnitt AAS.
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Zur weiteren Verbesserung der Stabilität ist die Ausnehmung ANM derart in dem Trägerelement ausgerichtet, dass das elektrische Steckerelement ESE im eingesetzten Zustand in Montagerichtung ausgerichtet ist. Außerdem entspricht der Abstand der Innenwände der Ausnehmung ANM, die parallel zur Bildebene verlaufen, im Bereich des Kontaktabschnitts im Wesentlichen der Breite des elektrischen Steckerelements, so dass eine Führung des elektrischen Steckerelements durch die Innenwände der Ausnehmung gegeben ist. Wie es insbesondere für die Ausnehmung des zweiten elektrischen Steckerelements ESE2 gezeigt ist, umfasst eine jeweilige Ausnehmung ANM des Trägerelements ferner einen länglichen Schlitz ASZ, der im Wesentlichen dem Schlitz SZ zwischen den Federstegen FE1 und FE2 des Kontaktabschnitts entspricht. Dieser Schlitz ASZ ermöglicht es, dass ein kammartiger Gegenkontakt GK, wie er beispielsweise in 2A gezeigt ist, ordnungsgemäß mit der Kontaktstelle KS in Eingriff treten kann. Zur Lageausrichtung Trägerelements gegenüber einem Gegenkontakt GK hat ein jeweiliger Schlitz ASZ auch der Ausnehmung ANM vorteilhafterweise an seinem freien Ende einen ausnehmungsseitigen Trichterabschnitt TTR, um den Gegenkontakt schon von Seiten des Trägerelements in Richtung der Kontaktstelle zu führen.
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Es sei noch erwähnt, dass die entsprechende Aufnahme für das zweite Steckerelement ESE2 derart ausgebildet ist, dass deren Öffnung ebenso senkrecht zur Montagerichtung RM und in einer entgegen gesetzten Richtung zur Öffnung OFN.
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Es sei nun auf 4 verwiesen, in der eine Ansicht von unten auf das Einschubmodul gemäß der Ausführungsform der Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, zu sehen ist. In dieser Figur sollen nun die geometrischen Verhältnisse zwischen Stecker und Anschlusskörper näher betrachtet werden. Wie es schon bei den vorangegangenen Figuren zu erkennen war, hat das Einschubmodul ESM einen Stecker STK zum Einsetzen in ein Gehäuse MGH der Motoreinheit längs der Montagerichtung RM. Der Stecker hat dabei das Trägerelement TRE mit einer Achse ATR parallel zur Montagerichtung RM. In dem Trägerelement ist eine Ausnehmung ANM zu erkennen, in die über die Öffnung OFN ein elektrisches Steckerelement einsetzbar und in der Ausnehmung ANM verpressbar ist, wie es in 3 gezeigt ist. Wie es in der Mitte von 4 zu sehen ist, steht das Trägerelement TRE an bzw. aus einem Randabschnitt RAB der zweiten Fläche FS2 des Verbindungsabschnitts VAS in einem rechten Winkel ab. Des Weiteren steht das Anschlussstück AST des Anschlusskörpers ASK in einem Winkel W von dem Verbindungsabschnitt VAS ab. Aufgrund dieser Anordnung des Anschlussstücks AST in einem Winkel zum Verbindungsabschnitt VAS ergibt sich, dass die Durchgangsausnehmungen DGA bzw. durch diese hindurchtretende Achsen ADG der Durchgangsausnehmungen nicht parallel zur Montagerichtung RM ausgerichtet sind. Vielmehr weisen die Achsen der jeweiligen Durchgangsausnehmungen ebenso den vorbestimmten Winkel W zur Montagerichtung RM auf, der kleiner als 180° ist.
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Wie es in 4 ferner zu sehen ist, ist das Trägerelement TRE derart an dem Randabschnitt RAB der zweiten Fläche FS2 angeordnet, dass die Austrittsöffnungen der Durchgangsausnehmungen an der zweiten Fläche FS2 dem Trägerelement TRE bzw. dessen Innenseite zugewandt sind. Anders ausgedrückt ist das Trägerelement TRE derart an der zweiten Seitenfläche angebracht, dass eine gedachte Verlängerung einer jeden Durchgangsausnehmung die Achse ATR des Trägerelements TRE kreuzt. Wie es in der 4 zu sehen ist, kreuzen die Achsen ADG der Durchgangsausnehmungen die Achse ATR des Trägerelements auch in dem Winkel W.
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5 zeigt nun eine Ansicht des Einschubmoduls ESM von der Seite, insbesondere aus einer Blickrichtung auf die Außenseite des Trägerelements TRE, d.h. die zweite Fläche FS2 bzw. die den Austrittsöffnungen der Durchgangsausnehmungen entgegengesetzten Seite des Trägerelements. Wie es in 5 zu sehen ist, weist das Trägerelement zwischen dem Abschnitt zum Aufnehmen der Steckerelemente (dem freiliegenden Abschnitt des Trägerelements) und dem mit dem Verbindungsabschnitt VAS verbundenen Abschnitt eine Ausnehmung AUS auf. Wie es in den folgenden Figuren erläutert werden wird, dient diese Ausnehmung insbesondere zum Einsetzen bzw. zur Montage der Kontaktstifte ESK1, ESK2 und weiterer Kontaktstifte in dem Anschlusskörper ASK.
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Zur Erläuterung der Montage der elektrischen Kontaktstifte in dem Anschlusskörper ASK sei nun auf 6 verwiesen, in der wiederum eine Ansicht des Einschubmoduls ESM von unten gezeigt ist. Dabei wird gleichzeitig auf 7 verwiesen, die einen Schnitt parallel zur Bildebene des in 6 dargestellten Einschubmoduls zeigt, um die geometrischen Verhältnisse innerhalb des Anschlusskörpers ASK zu verdeutlichen.
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Nachdem der Stecker und der Anschlusskörper als ein einstückiges Bauteil mit einem Spritzgussvorgang hergestellt worden sind und entsprechend auch die Kontaktstifte vorzugsweise als Stanzteile aus einem Blech hergestellt wurden, müssen diese Komponenten zusammengeführt werden. Beim Spritzgussvorgang wurden in dem Anschlusskörper ASK eine Vielzahl von Durchgangsausnehmungen DGA geschaffen, die von einer ersten Seitenfläche FS1 zu einer gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche bzw. Fläche FS2 des Anschlusskörpers reichen, um darin elektrische Kontaktstifte aufzunehmen. Beim Zusammenbauen des Einschubmoduls ESM werden nun die elektrischen Kontaktstifte ESK1 und ESK2 (und evtl. weitere) derart zusammengeführt, dass die zweiten Endabschnitte EA12 und EA22 der elektrischen Kontaktstifte in die jeweiligen Eintrittsöffnungen der jeweiligen Durchgangsausnehmungen an der ersten Seitenfläche FS1 gesteckt werden. Dann werden die jeweiligen Kontaktstifte entlang der Achse ADG der Durchgangsausnehmungen DGA bzw. entlang der Einschubrichtungen RE1 und RE2 (im Bild von links nach rechts) bewegt bzw. geschoben. Genauer gesagt, werden die elektrischen Kontaktstifte ESK1, ESK2 in den Anschlusskörper ASK eingepresst, derart, dass eine jeweilige tannenbaumartige Struktur KST1 und KST2 der elektrischen Kontaktstifte in eine jeweilige Durchgangsausnehmung eingedrückt wird, so dass sich dieser Abschnitt der Durchgangsausnehmung in seinen Abmessungen erweitert und zu fließen beginnt. Auf diese Weise werden die elektrischen Kontaktstifte durch das Material des Anschlusskörpers gehalten, das zwischen die Fortsätze der tannenbaumartigen Struktur geflossen ist. Des Weiteren ist an einem jeweiligen elektrischen Kontaktstift ESK1 und ESK2 ein Vorsprung V1 bzw. V2 ausgebildet, der nach in Kontakt treten mit einer entsprechenden Schulter S1 bzw. S2 des Anschlusskörpers eine weitere Bewegung des Kontaktstifts in einer Richtung RE1 bzw. RE2 verhindert. Auf diese Weise kann eine genaue Positionierung der elektrischen Kontaktstifte gewährleistet werden.
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Wie es auf der rechten Seite von 6 oder 7 zu erkennen ist, bedingt die abgewinkelte Anordnung des Anschlussstücks AST gegenüber dem Verbindungsabschnitt VAS, das zumindest der zweite Endabschnitt EA12 des ersten elektrischen Kontaktstifts ESK1 aufgrund seiner langgestreckten Struktur (die für ein Durchführen durch die Durchgangsausnehmungen beim Zusammenbau notwendig ist) an das Trägerelement TRE stoßen würde. Wie jedoch mit Bezug auf 5 bereits erwähnt worden ist, weist das Trägerelement eine Ausnehmung AUS auf, die derart bemessen ist, dass elektrische Kontaktstifte, deren Enden aus der zweiten Seitenfläche FS2 herausragen, durch das Trägerelement hindurchtreten können und nicht an dieses anstoßen. Durch das Vorsehen der Ausnehmung AUS in dem Trägerelement und eine entsprechende Messung ist es ferner möglich, dass ein Werkzeug für eine folgende Bearbeitung des jeweiligen zweiten Endabschnitts eines elektrischen Kontaktelements von außen her durch das Trägerelement zu den zweiten Endabschnitten hindurch dringen kann, um diese zu bearbeiten. In einem folgenden Bearbeitungsschritt werden dann auch die zweiten Abschnitte EA12 und EA22 (und evtl. weitere Endabschnitte) derart bearbeitet, dass sie senkrecht zu ihrer Austrittsrichtung nach unten gebogen werden, wie es in 5 zu sehen ist. Somit ist es dann möglich, dass eine von unten (vgl. 5 und 8) an das Einschubmodul herangeführte Leiterplatte einerseits mit den zweiten Endabschnitten EA1, EA2 und weiteren der elektrischen Kontaktstifte verbunden werden kann, sowie auch mit den Anschlüssen LPA und LPA2 von elektrischen Steckerelementen ESE bzw. ESE2.
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Wurde nun die Leiterplatte an dem Stecker STK angebracht und mit entsprechenden elektrischen Anschlüssen der Kontaktstifte bzw. der elektrischen Steckerelemente verbunden, so entsteht ein funktionsfähiges Einschubmodul ESM, wie es in 8 gezeigt ist. Dabei weist nun der Stecker STK sowohl ein Trägerelement als auch eine damit verbundene Leiterplatte LP auf, mit der einerseits die elektrischen Kontaktstifte als auch die elektrischen Steckerelemente verbunden sind, und die ferner elektronische Bausteine EBS, beispielsweise ein Relais RL usw. trägt.
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Ein derartiges funktionsfähiges Einschubmoduls ESM kann nun, wie es in 9 zu sehen ist, in ein Gehäuse MGH eine Motoreinheit ME entlang einer Montagerichtung RM eingeführt werden. Dabei können dann an dem Trägerelement TRE vorgesehene elektrische Steckerelemente ESE mit den entsprechenden Gegenkontakten bzw. Steckverbindern SV1 bzw. SV2 der Motoreinheit ME in Eingriff treten, um elektrischen Strom bzw. elektrische Energie über das Einschubmodul ESM der Motoreinheit ME zuzuführen. Zur Erleichterung des Einführens des Einschubmoduls in das Gehäuse MGH bzw. zur verbesserten Ausrichtung des Trägerelements und der darin gehaltenen elektrischen Steckerelemente hat das Trägerelement einen Führungsabschnitt FUA (vgl. auch die 1). Um desweiteren einen Toleranzausgleich zwischen den elektrischen Steckerelementen und den entsprechenden Gegenkontakten SV1 und SV2 zu ermöglichen, weist das Trägerelement bzw. die elektrischen Steckkontakte die in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Maßnahmen auf, so dass ein Funktionsverlust des Einschubmoduls ESM bei nicht fluchtender Zuführung der elektrischen Steckerelemente bzw. Motorkontakte zu deren Gegenkontakten im Motorgehäuse durch Beschädigung der elektrischen Steckerelemente vermieden ist.
