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Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung, umfassend einen elektrischen Verbraucher mit Anschlüssen für eine Stromversorgung und für eine Ansteuerung, mindestens einen Sensor, dessen Ausgabe für die Ansteuerung nutzbar ist, und eine elektronische Steuereinheit (ECU, Electronic Control Unit) für die Ansteuerung des Verbrauchers, wobei die Steuereinheit in einem Gehäuse angeordnet ist.
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Solche Schaltungen sind an sich bekannt. Sie werden z.B. allgemein in der Elektrotechnik oder in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um Fahrerassistenzsysteme oder Steuerungen zu verwirklichen.
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Aus der
DE 10 2009 050 876 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung bekannt, bei dem ein Leuchtmodul durch eine lineare Bewegung in einem Gehäuse montierbar und hierbei elektrisch verbindbar ist. Das Gleiche gilt für eine Demontage entsprechend. Eine gleichzeitige Verbindung verschiedener beabstandeter Einheiten ist nicht offenbart.
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Die
WO 2012/031808 A1 beschreibt eine Aufnahmeeinheit für ein Steuergerät in einem Kraftfahrzeug, die mit einer elektrischen Zuleitung verbunden ist und bei der mit dem Einführen des Steuergeräts elektrische Kontakte zwischen beiden hergestellt werden. Auch hier ist eine gleichzeitige Verbindung verschiedener beabstandeter Einheiten nicht offenbart.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Schaltung zu schaffen, die in der Endmontage einfach und schnell ohne zusätzliche Kabel fertig zu stellen ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Steuereinheit ist mit einer einzigen linearen Bewegung mit dem Verbraucher und dem Sensor elektrisch verbindbar. Die Steuereinheit, der Sensor und der elektrische Verbraucher werden oft von verschiedenen Herstellern gefertigt und bei einem Endhersteller zu einer funktionalen Einheit zusammengesetzt. Dies gilt besonders für elektrische Lenkunterstützungs-Systeme (EPS; Electric Powered Steering). Nach dem Stand der Technik müssen die mechanisch montierten Teile noch elektrisch z.B. durch entsprechende Kabel mit Steckern verbunden werden. Dies ist aufwändig und erfordert zusätzliche Kabel. Nach der Erfindung dagegen sind gleichzeitig mit der mechanischen Montage auch die elektrischen Kontakte zwischen den Teilen hergestellt, so dass weitere Montageschritte und Kabel entfallen. Dies wird durch entsprechende Positionierung von Kontaktbuchsen an der Steuereinheit gewährleistet. Diese ist wie üblich mit einer Stromversorgung und/oder einer übergeordneten Steuervorrichtung elektrisch zu verbinden.
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Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Verbraucher ein Motor. Für Motorsteuerungen ist die Erfindung besonders geeignet.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Schaltung ein Lenkunterstützungs-System. Hier sind mehrere Sensoren für z.B. einen Einschlagwinkel eines Lenkrads sowie ein auf das Lenkrad ausgeübtes Drehmoment und der Motor mit der Steuereinheit zu verbinden, was bisher entsprechend aufwendig war.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind als elektrische Verbindungen Federkontakte angeordnet. Diese sind für die lineare Bewegung zur Herstellung der erforderlichen Kontakte besonders sicher.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das Gehäuse mechanisch an einem Halter befestigt ist, wobei mit dem Befestigen die elektrischen Verbindungen herstellbar sind. Hierdurch ist die dauerhafte Befestigung und Kontaktierung gewährleistet.
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Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend am Beispiel eines elektrische Lenkunterstützungs-Systems näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine Ansicht auf ein elektrisches Lenkunterstützungs-System bei abgenommener Steuereinheit,
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2 eine Ansicht auf die Steuereinheit und
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3 eine Gesamtansicht auf das Lenkunterstützungs-System kurz vor einem Zusammenfügen.
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Wie aus den Figuren ersichtlich umfasst ein Lenkunterstützungs-System einen elektrischen Motor 1, einen kombinierten Drehwinkel- und Torsionssensor 2, einen Motorstellungssensor 3 und eine Steuereinheit 4.
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Der Motor 1 wirkt über ein Getriebe, von dem nur ein Getriebegehäuse 5 sichtbar ist, auf eine Lenkstange 6. Er ist mit dem Motorstellungssensor 3 gekoppelt, der hier in dem Getriebegehäuse 5 angeordnet ist und die Stellung eines vorbestimmten Getrieberades bestimmt, also ausgehend von einer Nullposition dessen Drehwinkel und Umdrehungszahl. Der Motor 1 weist als Anschlüsse eine Motorbuchse 6 mit drei Polen auf, die außen auf dem Getriebegehäuse 5 im Bereich Eingangs des Getriebes angeordnet ist. Räumlich beabstandet von der Motorbuchse 6 in einem dem Eingang gegenüberliegenden Bereich ist eine erste Buchse 7 mit Kontaktflächen zum elektrischen Anschluss des Motorstellungssensor 3 auf dem Getriebegehäuse 5 angeordnet. Öffnungen der Motorbuchse 6 und der ersten Buchse 7 weisen in dieselbe Richtung.
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Der Drehwinkel- und Torsionssensor 2 ist der Lenkstange 8 zugeordnet. Er dient der Bestimmung eines Drehwinkels der Lenkstange 8 und eines von einem Fahrer auf diese ausgeübten Drehmoments über eine Verdrehung eines Torsionsstabes. Der Drehwinkel- und Torsionssensor 2 ist in bekannter Weise an dem Getriebegehäuse 5 befestigt und coaxial um die Lenkstange 8 herum angeordnet. Er weist eine zweite Buchse 9 mit Kontaktflächen zum elektrischen Anschluss auf. Eine Öffnung der zweiten Buchse 9 weist in dieselbe Richtung wie die Motorbuchse 6 und die erste Buchse 7.
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Die Steuereinheit 4 umfasst eine mit Bauteilen bestückte Leiterplatte, die in einem Gehäuse 10 befestigt und von diesem weitestgehend dicht umschlossen ist. Das separat ausgebildete Gehäuse 10 ist im Wesentlichen quaderförmig und weist auf einer Fläche, die bei fertig montiertem Lenkunterstützungs-System zu dem Getriebegehäuse 5 weist, eine Vielzahl von hier drei Steckern 11, 12, 13 auf. Den Steckern 11, 12, 13 sind Kontakte zugeordnet, die an Leiterbahnen der Leiterplatte elektrisch leitend befestigt sind, z.B. durch Löten, Schweißen oder Einpressen. Die Anordnung der Stecker 11, 12, 13 korrespondiert mit der Anordnung der Buchsen 6, 7, 9. Weiterhin sind auf dieser Fläche des Gehäuses 10 eine Spannungseingangs-Buchse 14 zum Anschluss an eine Spannungsversorgung und eine Kommunikations-Buchse 15 zum Anschluss an eine übergeordnete Steuervorrichtung so angeordnet, dass sie bei montiertem Gehäuse 10 leicht zugänglich sind.
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Der Motorstecker 11 ist der Motorbuchse 6 zugeordnet und weist sechs Schleifkontakte auf, wobei bei montierter Steuereinheit 4 an jeder Kontaktzunge der Motorbuchse 6 zwei der Schleifkontakte elektrisch leitend anliegen.
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Ein erster der Stecker 12 ist der ersten Buchse 7 und ein zweiter der Stecker 13 ist der zweiten Buchse 9 zugeordnet. Der erste und der zweite Stecker 12, 13 weisen jeweils eine Vielzahl von Kontaktfedern, die bei montierter Steuereinheit 4 elektrisch leitend und elastisch vorgespannt an den zugehörigen Kontaktflächen anliegen.
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Zusätzliche Kabel zur elektrischen Verbindung sind nicht vorhanden.
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Die Steuereinheit 4 ist mechanisch z.B. durch Reibung und zusätzlich z.B. mittels Schrauben an dem Getriebegehäuse 5 befestigt. Durch mechanischen Kontakt dient hierbei das Getriebegehäuse 5 gleichzeitig als Wärmesenke für die Steuereinheit 4.
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Zur Montage des Lenkunterstützungs-Systems werden die Baugruppen Motor 1 mit Getriebe, Drehwinkel- und Torsionssensor 2, Motorstellungssensor 3 und Steuereinheit 4 bereitgestellt. Gegebenenfalls ist der Motorstellungssensor 3 bereits in dem Getriebegehäuse 5 vormontiert. Der Drehwinkel- und Torsionssensor 2 – oder zumindest dessen Rotoren – wird an der Lenkstange 8 im Bereich des Torsionsstabes befestigt. Die Steuereinheit 4 wird mittels einer linearen Bewegung in Richtung des Getriebegehäuses 5 gebracht, wobei die Stecker 11, 12, 13 in Richtung der Bewegung weisen. Mit der Bewegung werden die Stecker 11, 12, 13 in die zugehörigen Buchsen 6, 7, 9 geschoben und hierbei die erforderlichen elektrischen Kontakte hergestellt. Gleichzeitig werden die Stecker 11, 12, 13 sowie die Buchsen 6, 7, 9 dicht verschlossen, so dass auch die zugehörigen Baugruppen insgesamt dicht verschlossen sind. Mittels der Schrauben wird die Steuereinheit 4 sicher und mit festem Kontakt an dem Getriebegehäuse 5 befestigt, so dass eine Wärmeableitung von der Steuereinheit 4 an das Getriebegehäuse 5 erfolgen kann. Damit ist das Lenkunterstützungs-System fertig montiert.
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Eine Verkabelung des Systems ist lediglich für eine externe Spannungsversorgung, die über die Spannungseingangs-Buchse 14 erfolgt, und für den Anschluss an eine übergeordnete Steuervorrichtung erforderlich, der über die Kommunikations-Buchse 15 erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Motor
- 2
- Drehwinkel- und Torsionssensor
- 3
- Motorpositionssensor
- 4
- Steuereinheit
- 5
- Getriebegehäuse
- 6
- Motorbuchse
- 7
- erste Buchse
- 8
- Lenkstange
- 9
- zweite Buchse
- 10
- Gehäuse
- 11
- Motorstecker
- 12
- erster Stecker
- 13
- zweiter Stecker
- 14
- Spannungseingangs-Buchse
- 15
- Kommunikations-Buchse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009050876 A1 [0003]
- WO 2012/031808 A1 [0004]
