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Die Erfindung betrifft ein Stecksystem zur elektrischen Verbindung von wenigstens zwei elektronischen Baugruppen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie eine Druckbereitstellungseinrichtung für ein Bremssystem mit einem solchen Stecksystem.
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Stecksysteme zur Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen elektronischen Baugruppen sind in vielfältigen Varianten bekannt. Beispielsweise ist es für Druckbereitstellungseinrichtungen elektrohydraulischer Bremssysteme bekannt, den Elektromotor einer solchen Druckbereitstellungseinrichtung über ein starres Kontaktelement mit einer dem Elektromotor zugeordneten Steuereinheit zu verbinden.
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Dabei werden zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Elektromotor und dem Steuergerät bzw. einer entsprechenden Platine üblicherweise Steckelemente verwendet, die mit entsprechenden Kontaktstellen des Elektromotors verbunden sind. Bei den Steckelementen handelt es sich häufig um Stanz-Biege-Elemente, die in sich steif sind und oftmals nur über eine Stanzkante mit entsprechenden Kontaktstellen der Platine verbunden sind. Die Steckelemente sind dabei üblicherweise mit den entsprechenden Kontaktstellen des Elektromotors verschweißt.
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Eine derartige Kontaktierung hat jedoch eine Reihe von Nachteilen.
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Zunächst ist eine solche Kontaktierung in ihrer Herstellung schwierig, da auf entsprechende Positionstoleranzen bei der Befestigung am Elektromotor geachtet werden muss. Ferner ist bei einer solchen Kontaktierung kein Toleranzausgleich in Steckrichtung, also entlang der Steckelemente möglich. Folglich kommt es bei einer thermischen Ausdehnung der Komponenten zu Bewegungen im Kontaktbereich zwischen Steckelement und Platine. Dies erhöht die Kontaktübergangswiderstände, was eine Reduktion der Leistungsfähigkeit des Motors zur Folge haben kann.
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Ferner erschwert die starre Verbindung zwischen den beiden zu kontaktierenden Teilen (Motor und Platine) über die Steckelemente die Montagefähigkeit der Kontaktpartner, da kein ausreichender Toleranzausgleich vorhanden ist.
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Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Stecksystem und eine Druckbereitstellungseinrichtung zu schaffen, das einen erweiterten Toleranzausgleich bietet und gleichzeitig die Montagefähigkeit der verbundenen Elemente verbessert.
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Diese Aufgabe wird mit dem Stecksystem nach Anspruch 1 und mit der Druckbereitstellungseinrichtung nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Stecksystem zur elektrischen Verbindung von wenigstens zwei elektronischen Baugruppen, wobei das Stecksystem wenigstens zwei Kontaktbuchsen aufweist, die über wenigstens ein Leitungselement elektrisch miteinander verbunden sind und dazu ausgebildet sind, mit gegenstückigen Kontaktstellen der elektronischen Baugruppen elektrische Verbindungen herzustellen. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das wenigstens eine Leitungselement als flexibles Element ausgebildet ist, und das Stecksystem wenigstens eine Haltevorrichtung aufweist, in der die Kontaktbuchsen schwimmend gelagert sind.
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Durch die Ausführung des Leitungselements als flexibles Element einerseits und durch die schwimmende Lagerung der Kontaktbuchsen in einer entsprechenden Haltevorrichtung andererseits wird eine Infrastruktur geschaffen, bei der die elektronischen Baugruppen mechanisch voneinander entkoppelt sind. So haben beispielsweise unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten oder Vibrationen keinen Einfluss auf die Kontaktübergangswiderstände im Kontaktpunkt zwischen Kontaktbuchse und Kontaktstelle der entsprechenden Baugruppe. Durch die schwimmende Lagerung der Kontaktbuchsen in der Haltevorrichtung kann dabei jede benötigte Toleranzausgleich realisiert werden.
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Dabei ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass die wenigstens zwei Kontaktbuchsen über wenigstens zwei, insbesondere drei jeweils als elastisches Kabelstück ausgebildete Leitungselemente miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind je zwei Kontaktbuchsen über ein Kabelstück miteinander verbunden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass die Länge der Kabelstücke jeweils größer ist als der Abstand zwischen den durch das jeweilige Kabelstück verbundenen Kontaktbuchsen. Auf diese Weise können die flexiblen Kabelstücke bei Verlängerung des Abstands zwischen den Kontaktbuchsen, beispielsweise in Folge einer thermischen Ausdehnung der Komponenten, weiterhin die Kontaktbuchsen miteinander verbinden, wobei ein Kontaktverlust infolge eines Abrisses der Kabelstücke ausgeschlossen ist.
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Aufgrund der größeren Länge der Kabelstücke, vergleichen mit dem Abstand der Kontaktbuchsen sind die Kabelstücke üblicherweise gekrümmt zwischen den Kontaktbuchsen angeordnet. Dabei kann vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Kabelstücke zwischen den Kontaktbuchsen gegenläufig gekrümmt sind. Unter „gegenläufig gekrümmt“ ist hierbei zu verstehen, dass bei einer bestimmten Krümmung eines ersten Kabelstücks das zweite Kabelstück in einer Weise gekrümmt ist, die gegenüber der Krümmung des ersten Kabelstücks spiegelsymmetrisch ist. Die Symmetrie bezieht sich dabei beispielsweise auf eine Verbindungsachse zwischen eben jenen Kontaktbuchsen, die durch das Kabelstück verbunden sind. Die Krümmung eines Kabelstücks kann dabei beispielsweise durch eine Vorspannung der Kontaktbuchsen in Längsrichtung des Stecksystems, also einer Stauchung entlang des Leitungselements erzeugt werden. Bei einer gegenläufigen Krümmung der Kabelstücke werden dabei Scherkräfte in dem Stecksystem vermieden, die bei einer gleichläufigen Krümmung entstehen können.
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Die Anordnung der Kontaktbuchsen in der Haltevorrichtung wird nach einer weiteren Ausführungsform dadurch vereinfacht, dass die Kontaktbuchsen in wenigstens zwei Kontaktkammern angeordnet sind, wobei die Kontaktkammern schwimmend in der Haltevorrichtung gelagert sind. Bei den Kontaktkammern handelt es sich beispielsweise um Gehäuse mit entsprechenden Ausnehmungen für die Kontaktbuchsen, wobei die Kontaktbuchsen in die entsprechenden Ausnehmungen eingesteckt werden. Auf diese Weise können mehrere Kontaktbuchsen je Kontaktseite in einem gemeinsamen Element zusammengefasst werden, was die Handhabung der Kontaktbuchsen vereinfacht. Dabei sind die Kontaktkammern vorzugsweise einteilig ausgeführt und bestehen beispielsweise aus einem Kunststoff oder einer Keramik.
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Dabei weisen die Kontaktkammern nach einer weiteren Ausführungsform jeweils einen Befestigungsabschnitt und einen an den Befestigungsabschnitt angrenzenden Kontaktabschnitt auf, wobei nur der Befestigungsabschnitt in der Haltevorrichtung angeordnet ist. Der Kontaktabschnitt ist demgegenüber zur Anordnung an einer der elektronischen Baugruppen zur Herstellung der elektrischen Verbindung vorgesehen.
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Der Befestigungsabschnitt einer Kontaktkammer ist nach einer weiteren Ausführungsform durch eine zumindest abschnittsweise umlaufende Nut von dem Kontaktabschnitt der Kontaktkammer abgegrenzt ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass die Nut mit einer gegenstückigen Auskragung der Haltevorrichtung eine Bewegung der Kontaktkammern entlang einer Längsachse der Haltevorrichtung begrenzt. So kann verhindert werden, dass in der Haltevorrichtung angeordnete Kontaktkammern in Längsrichtung der Haltevorrichtung aus der Haltevorrichtung gedrückt werden.
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Die Festlegung der Kontaktkammern in der Haltevorrichtung entlang des Leitungselements wird nach einer weiteren Ausführungsform dadurch unterstützt, dass im Bereich des Kontaktabschnitts einer Kontaktkammer ein zumindest abschnittsweise umlaufender Kragen an der Kontaktkammer ausgebildet ist, wobei der Kragen in montiertem Zustand auf einer Außenfläche der Haltevorrichtung aufliegt.
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Zur Herstellung der schwimmenden Lagerung der Kontaktkammern in der Haltevorrichtung ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass in den Befestigungsabschnitten der Kontaktkammern Rampenelemente angeordnet sind, die dazu ausgebildet sind mit an der Haltevorrichtung ausgebildeten Ausnehmungen Clipverbindungen zu bilden, die die Kontaktkammern schwimmend an der Haltevorrichtung lagern.
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Auf diese Weise wird eine Lagerung hergestellt, die zwar in Längsrichtung der Steckverbindung, also entlang der Leitungselemente in der Haltevorrichtung festgelegt ist, jedoch quer zur Längsrichtung der Steckverbindung eine Bewegung der Kontaktkammern zulässt. So kann ein ausreichender Toleranzausgleich für eine Relativbewegung zwischen den Baugruppen geschaffen werden.
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Die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Kontaktbuchsen und den Kontaktstellen der elektronischen Baugruppen im Zuge einer Montage des Stecksystems wird nach einer weiteren Ausführungsform ferner dadurch erleichtert, dass die Kontaktbuchsen elektrische Kontakte aufweisen, wobei in den Kontaktkammern jeweils trichterförmige Öffnungen im Bereich der elektrischen Kontakte der Kontaktbuchsen ausgebildet sind.
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Zur Festlegung der Haltevorrichtung in einer entsprechenden Montageumgebung ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Haltevorrichtung wenigstens zwei Befestigungslaschen mit jeweils wenigstens einem Bohrloch aufweist. Die Befestigungslaschen sind dabei vorzugsweise einteilig mit der Haltevorrichtung ausgebildet.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass die Haltevorrichtung einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist. So können Kontaktbuchsen oder Kontaktkammern und die zugehören Leitungselemente einfach seitlich in die Haltevorrichtung eingeschoben und mithin in der Haltevorrichtung festgelegt werden.
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Um dabei eine ausreichende Stabilität der Haltevorrichtung zu gewährleisten, ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Haltevorrichtung quer zu einer Längsachse der Haltevorrichtung verlaufende Versteifungsrippen aufweist. Die Versteifungsrippen sind dabei bevorzugt einteilig mit der Haltevorrichtung ausgebildet.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung aus Kunststoff oder einem Metall besteht. Insbesondere kann die Haltevorrichtung als Spritzgussteil ausgeführt sein.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Druckbereitstellungseinrichtung für ein Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, wobei die Druckbereitstellungseinrichtung einen Elektromotor und eine Steuereinheit für den Elektromotor aufweist, wobei Elektromotor mit einem Stecksystem nach einem der vorherigen Ansprüche mit der Steuereinheit elektrisch verbunden ist.
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Dabei ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Haltevorrichtung an dem Elektromotor, der Steuereinheit, oder einem zwischen Elektromotor und Steuereinheit angeordneten Bauteil des Bremssystems oder der Druckbereitstellungseinrichtung befestigt ist. Insbesondere kann es sich bei dem zwischen Elektromotor und Steuereinheit angeordneten Bauteil um einen Ventilblock des Bremssystems handeln.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung der Elemente einer beispielhaften Steckverbindung,
- 2 eine Draufsicht auf eine beispielhafte Haltevorrichtung und eine beispielhafte Kontaktkammer,
- 3 eine perspektivische Darstellung von in Kontaktkammern angeordneten Kontaktbuchsen mit zwischen den Kontaktbuchsen angeordneten Leitungselementen,
- 4 eine perspektivische Darstellung der Anordnung aus 3, angeordnet in einer Haltevorrichtung,
- 5 eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf die Anordnung der 4,
- 6 eine schematische Seitenansicht einer Druckbereitstellungseinrichtung mit einem Stecksystem, und
- 7 eine perspektivische Ansicht der Anordnung aus 6.
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Im Folgenden werden einander ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Darstellung verschiedener Elemente eines beispielhaften Stecksystems 200 nach einer Ausgestaltung der Erfindung. Dargestellt sind dabei zwei Kontaktkammern 202, sechs Kontaktbuchsen 204, die jeweils paarweise über gekrümmte, als Kabelstücke ausgebildete Leitungselemente 206 miteinander verbunden sind, sowie eine Haltevorrichtung 208.
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Die Kontaktkammern 202 sind dabei vorzugsweise einteilig aus einem Kunststoff oder einer Keramik gefertigt und weisen jeweils drei Ausnehmungen 210 auf, die zur Aufnahme je einer Kontaktbuchse 204 ausgebildet sind. Die Ausnehmungen 210 sind dabei auf einer Seite in ihrem Querschnitt so gestaltet, dass die Kontaktbuchsen 204 vollständig in die jeweilige Ausnehmung 210 eingeschoben werden können, während auf einer gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung ein Anschlag für die Kontaktbuchsen 204 ausgebildet ist, der den Einschub der Kontaktbuchsen 204 in die Ausnehmung 210 begrenzt. Der Anschlag weist dabei eine trichterförmige Öffnung 212 des entsprechenden Querschnitts auf, was die Montage des Stecksystems 200 vereinfacht.
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Ferner weisen die Kontaktkammern 202 jeweils einen Befestigungsabschnitt 214 und einen durch eine zumindest abschnittsweise umlaufende Nut 216 von dem Befestigungsabschnitt 214 abgetrennten Kontaktabschnitt 218 auf. Oberhalb, bzw. unterhalb der Nut 216 ist im Bereich des Kontaktabschnitts 218 ferner ein zumindest abschnittsweise umlaufender Kragen 220 ausgebildet.
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Unter „abschnittsweise umlaufend“ ist dabei zu verstehen, dass die Nut 216 bzw. der Kragen 220 sich nicht über den gesamten Umfang der Kontaktkammer 202 erstreckt, sondern eine Unterbrechung entlang des Umfangs der Kontaktkammer 202 aufweist.
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Im Bereich des Befestigungsabschnitts 214 sind an den Kontaktkammern 202 seitlich jeweils paarweise Rampenelemente 211 ausgebildet, die dazu ausbildet sind, mit entsprechenden Ausnehmungen 213 in der Haltevorrichtung 208 eine schwimmende Lagerung der Kontaktkammern 202 in der Haltevorrichtung 208 durch eine Clip-Verbindung auszubilden.
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Wie in der 1 weiter gut zu erkennen ist, sind die drei Leitungselemente 206 jeweils gegenläufig zueinander gekrümmt. Das bedeutet, dass sich die Krümmung eines Leitungselements 206 aus einer Spiegelung der Krümmung des benachbarten Leitungselements 206 an der Verbindungsachse zwischen den entsprechenden Kontaktbuchsen 204 ergibt.
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Die Haltevorrichtung 208, welche vorzugweise einteilig aus einem Kunststoff gefertigt ist, beispielsweise als Spritzgussteil, weist einen U-Förmigen Querschnitt auf. Dies ist insbesondere in der 2 a) gut zu erkennen, die die Haltevorrichtung der 1 in einer Draufsicht darstellt. Ferner weist die Haltevorrichtung quer zur Längsachse der Haltevorrichtung 208 verlaufende Versteifungsrippen 222 auf, die vorzugweise einteilig mit der Haltevorrichtung 208 ausgebildet sind und deren Stabilität verbessern.
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An der Haltevorrichtung 208 sind weiter an der Oberseite und der Unterseite jeweils Auskragungen 224 ausgebildet, die zusammen mit den Nuten 216 der Kontaktkammern 202 eine Begrenzung für eine Bewegung der Kontaktkammern 202 entlang der Längsachse der Haltevorrichtung 208 ausbilden. Hierzu umschreiben die Auskragungen 224 jeweils eine Geometrie, die dem Querschnitt der Kontaktkammern 202 im Bereich der Nuten 216 entsprechen. Dies ist ebenfalls in der 2 im Vergleich der Geometrie der Auskragung 224 und der Kontaktkammer 202 gut zu erkennen.
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Ferner sind die an der Haltevorrichtung 208 Befestigungslaschen 226 ausgebildet, die jeweils ein Bohrloch 228 zur Befestigung der Haltevorrichtung 208 in einer entsprechenden Montageumgebung aufweisen. Die Befestigungslaschen erstrecken sich dabei schräg von der U-Form der Haltevorrichtung 208 weg und sind vorzugsweise einteilig mit der Haltevorrichtung 208 ausgebildet.
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In der 3 ist nun eine perspektivische Ansicht dargestellt, bei der die Kontaktbuchsen 204 jeweils in die Ausnehmungen 210 der entsprechenden Kontaktkammern 202 eingeführt wurden. Durch die Zusammenfassung mehrerer Kontaktbuchsen 204 in einer gemeinsamen Kontaktkammer 202 wird dabei die Handhabung der einzelnen Kontakte vereinfacht.
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In der in 4 gezeigten Anordnung wurde nun die Anordnung der 3 seitlich in die Haltevorrichtung 208 eingeschoben. Dabei wurden die Kontaktkammern 202 jeweils so positioniert, dass die Auskragungen 224 der Haltevorrichtung 208 genau in die Nuten 216 der Kontaktkammern 202 eingreifen. Als Folge hiervon liegt in dem montierten Zustand der jeweils Kragen 220 der Kontaktkammern 202 auf einer Außenfläche (Oberseite bzw. Unterseite) der Haltevorrichtung 208 auf.
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Dabei wurden die Rampenelemente 211 im Bereich der Ausnehmungen 213 in die Haltevorrichtung 208 eingedrückt, wodurch zunächst die Haltevorrichtung 208 an dieser Stelle aufgeweitet wird. In der Endposition der Kontaktkammern 202 in der Haltevorrichtung sind die Rampenelemente 211 vollständig innerhalb der Ausnehmungen 213 angeordnet, sodass die Kontaktkammern 202 durch diese Clip-Verbindung in der Haltevorrichtung 208 befestigt sind und ohne eine Verformung der Haltevorrichtung 208 nicht mehr aus der Haltevorrichtung 208 entfernt werden können.
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Durch die beschriebene Anordnung wird eine schwimmende Lagerung für die Kontaktkammern 202 in der Haltevorrichtung 208 ausgebildet. Die hierbei verbleibenden Freiheitsgrade für eine Bewegung der Kontaktkammern 202 relativ zu der Haltevorrichtung sind dabei in der 5 exemplarisch dargestellt. Dabei ist in der 5 a) ein oberer Bereich des Stecksystems 200 in einer Seitansicht und in der 5 b) eine Draufsicht auf das Stecksystem 200 dargestellt. Aus der 5 a) wird dabei erkennbar, dass eine Relativbewegung senkrecht zur Längsachse der Haltevorrichtung in Richtung der Öffnung der U-Form möglich ist, da die Kontaktkammer 202 nur in die entsprechende Aufnahme der Haltevorrichtung 208 eingeschoben, darin jedoch nicht fixiert ist. Ferner ist eine Bewegung quer zur in 5 a) dargestellten Bewegung möglich, auch da durch die Form der Auskragung 224 ein Restspiel zwischen dem Querschnitt der Kontaktkammer 202 im Bereich der Nut 216 und der Haltevorrichtung 208 verbleibt. Dies ist in 5 b) dargestellt.
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Die 6 zeigt schließlich eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Einbauposition des Stecksystems 200 in einer nur ausschnittsweise schematisch dargestellten Druckbereitstellungseinrichtung 300. Die Druckbereitstellungseinrichtung 300 weist dabei einen Elektromotor 302, eine Steuereinheit 304 (Platine) für den Elektromotor 302 und einen zwischen Elektromotor 302 und Steuereinheit 304 angeordneten Ventilblock 306 auf. Der in 6 dargestellte Aufbau ist in der 7 nochmals perspektivisch dargestellt, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit die Steuereinheit 304 und der Elektromotor 302 nicht dargestellt sind.
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Die in den Kontaktkammern 202 angeordneten Kontaktbuchsen 204 sind dabei auf Pins 312 als Kontaktstellen auf Seiten des Elektromotors 302 und auf Seiten der Steuereinheit 304 aufgesteckt. Dabei wird das Aufstecken der Kontaktbuchsen 204 auf die Pins 312 durch die Trichterförmigen Öffnungen 212 der Kontaktkammern 202 vereinfacht, da die Pins 312 zu den entsprechenden Kontaktstellen der Kontaktbuchsen 204 geführt werden. Die Kontaktbuchsen 204 sind wiederum durch die Leitungselemente 206 in der zuvor beschriebenen Weise miteinander verbunden, wobei sich die gegenläufig gekrümmten Leitungselemente 206 durch eine entsprechende Ausnehmung 314 in dem Ventilblock 306 erstrecken. Durch die elastische Ausführung der Leitungselemente 206 und die gewählte Art der Krümmung wird dabei ein Toleranzausgleich von thermischen Ausdehnungen und entsprechenden Relativverschiebungen zwischen Steuereinheit 304 und Elektromotor 302 im Betrieb der Druckbereitstellungseinrichtung 300 möglich.
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In der 7 ist ferner erkennbar, dass die Haltevorrichtung 208 über die Befestigungslaschen 226 in entsprechenden Ausnehmungen des Ventilblocks 306 festgelegt ist.
