WO2015110122A1 - Anordnung zum befestigen einer klemme für eine elektrische maschine an einer leiterplatte für die leistungselektronik - Google Patents

Anordnung zum befestigen einer klemme für eine elektrische maschine an einer leiterplatte für die leistungselektronik Download PDF

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Viktor Lichtenwald
Tomas Smetana
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    • H05K2201/10598—Means for fastening a component, a casing or a heat sink whereby a pressure is exerted on the component towards the PCB

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for fastening an electrical terminal for an electrical machine to a printed circuit board for the power electronics according to the
  • Printed circuit board connected to the power electronics.
  • the aim of the connection is the power line from the power electronics to the electric motor.
  • the printed circuit board must not be deformed or only with the allowable tolerance.
  • the preparation of such a connection is only possible if the motor terminal to the circuit board has a slight play. To ensure a smooth production, this certain manufacturing tolerances are required. This requires a complex manufacturing process and there are additional costs, so that tolerance chain and tolerance range can be kept small.
  • a fastening assembly for attaching a component B to a component A with independent tolerance compensation between the components A and B is shown.
  • a fixable on component A base element is provided, into which a fastening screw on a first thread pairing can be screwed.
  • the invention is therefore based on the object to simplify the structure and manufacture in an arrangement of the aforementioned type, to make inexpensive and to ensure a secure power line.
  • Screw connection has at least one line contact for electrical power line between terminal and circuit board.
  • the screw connection for tolerance compensation and for producing a line contact on at least one compensation element which is axially applied to the circuit board and axially fixable by radial clamping on the screw connection.
  • the compensation element can be applied to the circuit board axially. As a result, a tolerance compensation and a line contact between the terminal and circuit board can be produced.
  • the compensation element Since when tightening the screw connection, the compensation element is axially fixed by radial clamping, only radial forces acting on the components and there are no or only small axial loads, in particular on the circuit board, so that a deformation, in particular a bending thereof, is reliably avoided.
  • a stop is provided on the compensating element for contact with the printed circuit board, on which the compensating element can be applied to the printed circuit board without play.
  • the screw connection has at least one balancing nut, which is arranged at least in sections in a guide bushing, is rotatably supported thereon and axially guided.
  • the balance nut is slightly axially movable in the guide bush when tightening the screw connection during assembly. At the same time the balance nut is by further tightening the
  • Screw connection radially expandable and clamped in the guide bush.
  • a guide slot is provided in the at least one
  • Guide element engages the guide bush.
  • the guide element is designed as a guide rib arranged on the inside diameter of the guide bush, which engages radially in the guide slot.
  • the guide bush is arranged axially and rotationally fixed to the terminal. Preferably, this is by tightening the screw connection the
  • Balancing nut in the guide bush at the terminal radially clamped and thereby axially fixable Balancing nut in the guide bush at the terminal radially clamped and thereby axially fixable.
  • a particularly simple screw connection between the terminal and the printed circuit board is possible by means of a fastening screw which is arranged in a fastening opening on the printed circuit board and screwed into an internal thread of the balancing nut.
  • the balance nut on an axial end portion for contact with the circuit board on a radially projecting collar, the front side forms an axial stop. At the stop the balancing nut can be applied to the circuit board without play.
  • the screw connection has at least one compensating bushing.
  • a fastening nut engages coaxially in the compensating bushing for radial expansion.
  • the expansion bush is so when tightening the screw connection during assembly by the expansion of the
  • Retaining nut radially expandable and clamped. It is advantageous if the fastening nut forms a cone for engagement in the compensating bush at an end section on the outside diameter. At the cone, the compensating bushing can be radially and axially supported on the fastening nut in a simple manner and can be radially expanded by it.
  • the balance bush is arranged in a mounting opening on the circuit board, while the fastening nut is arranged fixedly connected to the terminal.
  • the compensation bushing can be radially clamped by widening in the fastening opening on the printed circuit board.
  • the compensating bushing has at one end portion a radially projecting collar, which is supported axially on the one end on a fastening screw of the screw connection and on the other hand forms a stop for engagement with the circuit board.
  • the collar is formed axially deformable. By axial deformation of the collar so the tightening of the screw connection, the compensating bushing on the stop on the circuit board can be applied axially.
  • the collar is designed elastically-plastically deformable curved axially outward.
  • the collar forms radially on the outside at its axial inner side an annular contact surface as a stop for engagement with the printed circuit board.
  • the arrangement according to the invention can advantageously be used for fastening components between which an electrical line contact is to be made and which may not be deformed or only slightly deformed.
  • Figure 1 is a sectional view of a first embodiment of an inventive arrangement in a first mounting state
  • Figure 2 is a sectional view of the inventive arrangement of Figure 1 in a second mounting state
  • Figure 3 is a perspective single view of a component of the arrangement of Figure 1
  • Figure 4 is a perspective single view of another component of the arrangement
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 5 a sectional representation of a second exemplary embodiment of an arrangement according to the invention in a first mounting state
  • FIG. 6 shows a sectional view of the arrangement according to the invention from FIG. 5 in a second mounting state
  • FIG. 7 shows a perspective individual view of a component of the arrangement from FIG. 5 in a first variant
  • FIG. 8 shows a perspective individual view of the component from FIG. 7 in a second variant
  • FIG. 9 shows a perspective individual view of the component from FIG. 7 in a third
  • Figure 1 shows a first embodiment of an inventive arrangement for attaching a terminal 1 for an electric machine, not shown on a
  • the clamp 1 may be immobile or very stiff. It forms a connection for electrical lines or an electrical line contact and is embodied here by way of example as a motor terminal with phase connections for the electrical machine.
  • the power electronics serve to transform electrical energy with electronic components, in particular for controlling and switching the electrical current, which is supplied to or removed from the electric machine.
  • the printed circuit board 2 is a carrier for electronic components. It serves for mechanical fastening and electrical connection. Terminal 1 and circuit board 2 are indicated only schematically. They are spaced from each other and at least partially arranged in parallel.
  • the arrangement has a screw connection, via which terminal 1 and printed circuit board 2 are connected with tolerance compensation between them.
  • Screw connection forms at least one line contact for electrical
  • Fixing screw 5 of the screw connection this is radially clamped in a mounting opening on the terminal 1 and at the same time on the circuit board 2 axially applied. Due to the radial clamping the screw connection is also fixed axially. As a result, axial loads on the components, in particular on the printed circuit board 2, can be avoided or at least reduced to a slightly tolerable level. A bending of the circuit board 2 can be safely avoided. In this way, manufacturing tolerances can be compensated by the screw connection during assembly between terminal 1 and circuit board 2 and an electrical line contact produced. As a result, the production can be simplified and the manufacturing costs can be reduced.
  • the screw connection has to compensate for tolerances and to produce a
  • Balancing nut 3 is executed and is arranged in sections in a guide bushing 4.
  • the balance nut 3 is rotatably supported on the guide bushing 4 and axially guided in this.
  • the guide bush 4 is at a mounting opening, in particular one
  • the fastening screw 5 is inserted in a mounting opening on the circuit board 2 and is located with its screw head on the outside of the mounting hole on the circuit board 2 and is screwed into an internal thread on the balance nut 3. By tightening the fastening screw 5 is rotatably supported in the guide bushing 4
  • Balance nut 3 axially displaceable. In this case, it first aligns with a collar 6 formed on its end facing the printed circuit board 2 on the printed circuit board 2 until it rests against it without play. In this way, a continuous tolerance compensation between terminal 1 and circuit board 2 by means of the balance nut 3 during assembly is automatically carried out.
  • an axially extending guide element 7 projecting on the inner diameter is provided, which in a continuous guide slot 8 formed corresponding to the compensating nut 3 or in a corresponding other
  • the guide element 7 is designed here as the inner diameter of the guide bush 4 projecting guide rib.
  • the guide bush 4 is inserted at an end portion for attachment to the inner diameter of the mounting hole on the terminal 1.
  • the outer diameter of the end portion of the guide bush 4 is corresponding to the inner diameter of the
  • the guide bush 4 forms at this end portion a radial shoulder 9 and is non-positively inserted into the mounting hole until it stops at the heel 9, at the same time an axial positive engagement with the clamp 1 is formed.
  • the guide bush 4 is flush at its plugged into the mounting end on the outside of the mounting hole with the clamp 1 flush.
  • Attachment opening are caulked axially and is fixed in this way on both sides axially to the mounting hole of the terminal 1.
  • the balance nut 3 protrudes at its the printed circuit board 2 end facing out of the
  • Figure 1 shows the arrangement in a preassembled first mounting state in which the fastening screw 5 is screwed into the internal thread of the balance nut 3 but not tightened.
  • the balance nut 3 is provided with a slight radial clearance 10, i. with a slight radial air gap, arranged axially displaceable relative to the guide bush 4.
  • the guide slot 8 of the balance nut 3 is aligned with the guide element 7 of the guide bush 4.
  • the balance nut 3 is supported on the guide bush 4 against rotation.
  • FIG. 2 shows the arrangement from FIG. 1 in a final mounted second mounting state.
  • the fastening screw 5 is tightened on the internal thread of the balance nut 3.
  • Screw head and circuit board 2 contact 11
  • axially between collar 6 of the balance nut 3 and circuit board 2 contact 12
  • radially between the outer diameter of the balance nut 3 and inner diameter of the guide bush 4 contact 13
  • Figures 3 and 4 show balancing nut 3 and guide bush 4 in each case
  • the balance nut 3 ( Figure 3) is designed in a sleeve-like shape with an internal thread on the inner diameter.
  • the guide slot or gap 8 extends over the entire axial length of the balance nut 3.
  • At one end of the collar-shaped radially projecting collar 6 is formed, which forms an annular axial contact surface as a stop on its outer axial end face.
  • Guide bushing 4 ( Figure 4) is designed as the guide rod protruding on the inner diameter guide member 7 corresponding to the engagement in the guide slot 8 formed on the balance nut 3.
  • the guide bushing 4 is at its on the annular shoulder 9 with reduced outer diameter remote end portion of the mounting hole of the terminal 1 non-positively and positively inserted.
  • FIG. 5 shows a second exemplary embodiment of an arrangement according to the invention with a screw connection.
  • the compensating bushing 15 is axially on the one hand on a screw head of the fastening screw. 5 and on the other hand supported on the fastening nut 16 by this radially expandable.
  • the fastening nut 16 engages the radial expansion in the compensating bushing 15 coaxially.
  • the fastening nut 16 at an end portion on the outer diameter of a cone 17, which tapers towards the end.
  • the compensating bushing 15 is radially and at the same time axially supported at an axial end on the inner diameter.
  • the compensating bushing 15 At its end of the fastening screw 5 facing the compensating bushing 15 has a radially projecting collar 18, which is designed to be curved axially outward. At the curvature of the compensating bushing 15 is axially elastically-plastically deformable on the
  • the compensating bushing 15 protrudes at its collar 18 from the mounting hole on the circuit board 2 out.
  • the fastening screw 5 is inserted coaxially into the compensating bush 15 on the collar 18 and protrudes therefrom with its
  • the compensating bush 15 is located on the front side at the curvature of its out of the mounting opening of the printed circuit board. 2
  • the mounting nut 16 is inserted for attachment to an end portion on the inner diameter of the mounting hole on the terminal 1.
  • the outer diameter of the end portion of the fastening nut 16 is drawn corresponding to the inner diameter of the mounting opening on the terminal 1.
  • the fastening nut 16 at this end portion forms an annular radial shoulder 19. It is here positively inserted into the mounting hole up to the stop on the shoulder 19 and at the same time forms an axial positive engagement with the clamp 1.
  • the fastening nut 16 protrudes at her Printed circuit board 2 facing end portion with the cone 17 of the
  • Figure 5 shows the arrangement in a preassembled first mounting state in which the fastening screw 5 is screwed to the internal thread of the fastening nut 16 but not tightened.
  • the compensating bush 15 is arranged at two points with slight play to the circuit board 2, namely: with an axial clearance 20 between the collar 18 of the compensating bushing 15 and circuit board 2 and a radial clearance 21 between the outer diameter of the compensating bushing 1 and the
  • FIG. 6 shows the arrangement from FIG. 5 in a final mounted second mounting state.
  • the fastening screw 5 is tightened on the internal thread of the fastening nut 16.
  • the compensating bushing 15 is radially expanded via the cone 17 on the fastening nut 16 and radially to the
  • Attachment opening of the printed circuit board 2 is pressed and jammed there.
  • collar-shaped curved collar 18 of the compensating bushing 15 is pressed axially against the circuit board 2, wherein it deforms axially and aligned without play on the circuit board 2 at the stop.
  • the clamping force between the compensating bushing 15 and the mounting hole of the circuit board 2 is greater than the force for elastic-plastic deformation of the collar 18 to tighten the mounting screw 5.
  • Fixing nut 16 (contact 25), on the threads of fixing nut 16 and fixing screw 5 (contact 26).
  • FIGS. 7 to 9 the compensating bushing 15 is shown in a single view in three
  • a radially projecting collar-shaped collar 18 is integrally formed at one end, which is elastically deformable plastically deformed axially outward and at the same time forms an annular axial contact surface as a stop on the radially outer side.
  • the compensating bushing 15 has an axially continuous slot or recess 27, while in a second variant of Figure 8, two diametrically opposed slots 28 are provided, starting from the end facing away from the collar 18 of the compensating element axially extend to about its middle.
  • Compensating bush 15 is shown without a slot in Figure 9. In this way, the compensating bushing 15 can be executed in particular with different elasticity or rigidity.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Befestigen einer Klemme (1) für eine elektrische Maschine an einer Leiterplatte (2) für die Leistungselektronik, dadurch gekennzeichnet, dass Klemme (1) und Leiterplatte (2) über eine Schraubenverbindung mit Toleranzausgleich verbunden sind und die Schraubenverbindung zumindest einen Leitungskontakt zur elektrischen Stromleitung zwischen Klemme (1) und Leiterplatte (2) aufweist.

Description

Anordnung zum Befestigen einer Klemme für eine elektrische Maschine an einer Leiterplatte für die Leistungselektronik
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Befestigen einer elektrischen Klemme für eine elektrische Maschine an einer Leiterplatte für die Leistungselektronik gemäß der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Art.
Üblicherweise wird ein Elektromotor an einer sogenannten Motorklemme mit einer
Leiterplatte der Leistungselektronik verbunden. Ziel der Verbindung ist die Stromleitung von der Leistungselektronik zum Elektromotor. Dabei darf die Leiterplatte nicht bzw. nur mit der zulässigen Toleranz verformt werden. Die Herstellung einer solchen Verbindung ist nur möglich, wenn die Motorklemme zur Leiterplatte ein geringfügiges Spiel aufweist. Um eine reibungslose Herstellung zu gewährleisten, sind hierzu gewisse Fertigungstoleranzen erforderlich. Dies bedingt einen aufwendigen Fertigungsprozess und es entstehen zusätzliche Kosten, damit Toleranzkette und Toleranzbereich klein gehalten werden können.
Beispielsweise ist in DE 10 2012 102 906 AI eine Befestigungsanordnung zum befestigen eines Bauteils B an einem Bauteil A mit selbstständigem Toleranzausgleich zwischen den Bauteilen A und B gezeigt. Dort ist ein am Bauteil A festlegbares Basiselement vorgesehen, in das eine Befestigungsschraube über eine erste Gewindepaarung einschraubbar ist. Dabei ist ein Verstellelement mit einem Außengewinde über eine zweite Gewindepaarung in das
Basiselement einschraubbar. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass zur Befestigung zwei aufwendig ausgestaltete Gewindepaarungen erforderlich sind. Außerdem ist kein Leitungskontakt zwischen den zu befestigenden Bauteilen herstellbar. Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung der vorgenannten Art den Aufbau und die Herstellung zu vereinfachen, kostengünstig zu gestalten und eine sichere Stromleitung zu gewährleisten.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Es wird eine Anordnung zum Befestigen einer Klemme für eine elektrische Maschine an einer Leiterplatte für die Leistungselektronik vorgeschlagen, bei der Klemme und Leiterplatte über eine Schraubenverbindung mit Toleranzausgleich verbunden sind, wobei die
Schraubenverbindung zumindest einen Leitungskontakt zur elektrischen Stromleitung zwischen Klemme und Leiterplatte aufweist. Auf diese Weise sind durch eine einfach aufgebaute Schraubenverbindung fertigungsbedingte Toleranzen zwischen Klemme und Leiterplatte ausgleichbar und zugleich ein elektrischer Leitungskontakt zwischen diesen Bauteilen herstellbar. Bevorzugt weist die Schraubenverbindung zum Toleranzausgleich und zur Herstellung eines Leitungskontakts zumindest ein Ausgleichselement auf, das an der Leiterplatte axial anlegbar und durch radiales Verklemmen an der Schraubenverbindung axial fixierbar ist. Durch das Anziehen der Schraubenverbindung ist das Ausgleichselement an der Leiterplatte axial anlegbar. Dadurch sind ein Toleranzausgleich und ein Leitungskontakt zwischen Klemme und Leiterplatte herstellbar. Da beim Anziehen der Schraubenverbindung das Ausgleichselement durch radiales Verklemmen axial fixierbar ist, wirken nur radiale Kräfte auf die Bauteile und es entstehen keine oder nur geringe axiale Belastungen, insbesondere an der Leiterplatte, so dass eine Verformung, insbesondere eine Verbiegung derselben, sicher vermieden wird.
Vorzugsweise ist am Ausgleichselement zur Anlage an der Leiterplatte ein Anschlag vorgesehen, an dem das Ausgleichselement an der Leiterplatte spielfrei anlegbar ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Schraubenverbindung zumindest eine Ausgleichsmutter auf, die zumindest abschnittsweise in einer Führungsbuchse angeordnet, an dieser drehfest abgestützt und axial geführt ist. Durch die drehfeste
Abstützung und axiale Führung an der Führungsbuchse ist die Ausgleichsmutter beim Anziehen der Schraubenverbindung während der Montage geringfügig axial in der Führungsbuchse bewegbar. Zugleich ist die Ausgleichsmutter durch weiteres Anziehen der
Schraubenverbindung radial aufweitbar und in der Führungsbuchse verklemmbar.
Eine einfache drehfeste Abstützung und axiale Führung der Ausgleichsmutter an der
Führungsbuchse wird erreicht, wenn an der Ausgleichsmutter ein axial verlaufende
Ausnehmung, insbesondere ein Führungsschlitz vorgesehen ist, in den zumindest ein
Führungselement an der Führungsbuchse eingreift. Vorzugsweise ist das Führungselement als eine am Innendurchmesser der Führungsbuchse vorstehend angeordnete Führungsrippe ausgebildet, die radial in den Führungsschlitz eingreift.
Vorzugsweise ist die Führungsbuchse mit der Klemme axial- und drehfest verbunden angeordnet. Bevorzugt ist hierbei durch das Anziehen der Schraubenverbindung die
Ausgleichsmutter in der Führungsbuchse an der Klemme radial verklemmbar und dadurch axial fixierbar.
Eine besonders einfache Schraubenverbindung zwischen Klemme und Leiterplatte ist durch eine Befestigungsschraube möglich, die in einer Befestigungsöffnung an der Leiterplatte angeordnet und in ein Innengewinde der Ausgleichsmutter eingeschraubt ist. Durch das Einschrauben der Befestigungsschraube am Innengewinde der Ausgleichsmutter ist eine axiale Ausgleichsbewegung der Ausgleichsmutter in der Führungsbuchse erzeugbar. Zugleich ist dadurch die Ausgleichsmutter am Innengewinde aufweitbar und in der Führungsbuchse radial verklemmbar.
Bevorzugt weist die Ausgleichsmutter an einem axialen Endabschnitt zur Anlage an der Leiterplatte einen radial abstehender Bund auf, der stirnseitig einen axialen Anschlag bildet. Am Anschlag ist die Ausgleichsmutter spielfrei an der Leiterplatte anlegbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Schraubenverbindung zumindest eine Ausgleichsbuchse auf. Vorzugsweise greift dabei eine Befestigungsmutter in die Ausgleichsbuchse zur radialen Aufweitung koaxial ein. Die Ausgleichsbuchse ist so beim Anziehen der Schraubenverbindung während der Montage durch die Aufweitung der
Befestigungsmutter radial aufweitbar und verklemmbar. Es ist von Vorteil, wenn die Befestigungsmutter zum Eingriff in die Ausgleichsbuchse an einem Endabschnitt am Außendurchmesser einen Konus bildet. Am Konus ist die Ausgleichsbuchse auf einfache Weise radial und axial an der Befestigungsmutter abstützbar und durch diese radial aufweitbar.
Vorzugsweise ist die Ausgleichsbuchse in einer Befestigungsöffnung an der Leiterplatte angeordnet, während die Befestigungsmutter mit der Klemme festverbunden angeordnet ist. Durch Anziehen der Schraubenverbindung ist die Ausgleichsbuchse durch Aufweitung in der Befestigungsöffnung an der Leiterplatte radial verklemmbar.
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Ausgleichsbuchse an einem Endabschnitt einen radial abstehenden Kragen aufweist, der axial stirnseitig einerseits an einer Befestigungsschraube der Schraubenverbindung abgestützt ist und andererseits einen Anschlag zur Anlage an der Leiterplatte bildet. Bevorzugt ist der Kragen axial verformbar ausgebildet. Durch axiales Verformen des Kragens ist so beim Anziehen der Schraubenverbindung die Ausgleichsbuchse am Anschlag an der Leiterplatte axial anlegbar. Vorzugsweise ist der Kragen elastisch-plastisch verformbar nach axial außen gewölbt ausgeführt.
Bevorzugt bildet der Kragen radial außen an seiner axialen Innenseite eine ringförmige Anlagefläche als Anschlag zur Anlage an der Leiterplatte.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann vorteilhaft zum Befestigen von Bauteilen eingesetzt werden, zwischen denen ein elektrischer Leitungskontakt herzustellen ist und die nicht oder nur geringfügig verformt werden dürfen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung in einem ersten Montagezustand, Figur 2 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung aus Figur 1 in einem zweiten Montagezustand,
Figur 3 eine perspektivische Einzelansicht eines Bauteils der Anordnung aus Figur 1, Figur 4 eine perspektivische Einzelansicht eines weiteren Bauteils der Anordnung aus
Figur 1,
Figur 5 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung in einem ersten Montagezustand,
Figur 6 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung aus Figur 5 in einem zweiten Montagezustand,
Figur 7 eine perspektivische Einzelansicht eines Bauteils der Anordnung aus Figur 5 in einer ersten Variante, Figur 8 eine perspektivische Einzelansicht des Bauteils aus Figur 7 in einer zweiten Variante,
Figur 9 eine perspektivische Einzelansicht des Bauteils aus Figur 7 in einer dritten
Variante.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Befestigen einer Klemme 1 für eine nicht dargestellte elektrische Maschine an einer
Leiterplatte 2 für die nicht dargestellte Leistungselektronik. Die Klemme 1 kann unbeweglich bzw. sehr steif ausgebildet sein. Sie bildet einen Anschluss für elektrische Leitungen oder einen elektrischen Leitungskontakt und ist hier beispielhaft als Motorklemme mit Phasenanschlüssen für die elektrische Maschine ausgeführt. Die Leistungselektronik dient der Umformung elektrischer Energie mit elektronischen Bauelementen, insbesondere zum Steuern und Schalten des elektrischen Stroms, welcher der elektrischen Maschine zugeführt oder von dieser abgenommen wird. Die Leiterplatte 2 ist ein Träger für elektronische Bauteile. Sie dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung. Klemme 1 und Leiterplatte 2 sind nur schematisch angedeutet. Sie sind beabstandet zueinander und zumindest anschnittsweise parallel angeordnet.
Die Anordnung weist eine Schraubenverbindung auf, über die Klemme 1 und Leiterplatte 2 mit Toleranzausgleich zwischen ihnen verbunden sind. Die
Schraubenverbindung bildet dabei zumindest einen Leitungskontakt zur elektrischen
Stromleitung zwischen Klemme 1 und Leiterplatte 2. Durch Anziehen einer
Befestigungsschraube 5 der Schraubenverbindung ist diese in einer Befestigungsöffnung an der Klemme 1 radial verklemmbar und zugleich an der Leiterplatte 2 axial anlegbar. Durch das radiale Verklemmen ist die Schraubenverbindung zugleich axial fixiert. Dadurch sind axiale Belastungen an den Bauteilen, insbesondere an der Leiterplatte 2, vermeidbar oder zumindest auf ein geringfügiges tolerierbares Maß reduzierbar. Ein Verbiegen der Leiterplatte 2 kann so sicher vermieden werden. Auf diese Weise sind durch die Schraubenverbindung bei der Montage zwischen Klemme 1 und Leiterplatte 2 fertigungsbedingte Toleranzen ausgleichbar und ein elektrischer Leitungskontakt herstellbar. Dadurch kann die Fertigung vereinfacht und können die Herstellungskosten reduziert werden.
Die Schraubenverbindung weist zum Toleranzausgleich und zur Herstellung eines
Leitungskontakts zumindest ein Ausgleichselement auf, das hier beispielhaft als
Ausgleichsmutter 3 ausgeführt ist und abschnittsweise in einer Führungsbuchse 4 angeordnet ist. Die Ausgleichsmutter 3 ist an der Führungsbuchse 4 drehfest abgestützt und in dieser axial geführt. Die Führungsbuchse 4 ist an einer Befestigungsöffnung, insbesondere einer
Durchgangsöffnung oder einem Durchgangsloch, an der Klemme 1 fest angebunden. Die Befestigungsschraube 5 ist in einer Befestigungsöffnung an der Leiterplatte 2 eingesteckt und liegt mit ihrem Schraubenkopf an der Außenseite der Befestigungsöffnung an der Leiterplatte 2 an und ist in ein Innengewinde an der Ausgleichsmutter 3 eingeschraubt. Durch das Anziehen der Befestigungsschraube 5 ist die drehfest in der Führungsbuchse 4 abgestützte
Ausgleichsmutter 3 axial verschiebbar. Hierbei richtet sie sich zuerst an einem an ihrem der Leiterplatte 2 zugewandten Ende ausgebildeten Bund 6 an der Leiterplatte 2 aus bis sie spielfrei an dieser anliegt. Auf diese Weise ist ein stufenloser Toleranzausgleich zwischen Klemme 1 und Leiterplatte 2 mit Hilfe der Ausgleichsmutter 3 während der Montage automatisch durchführbar.
An der Führungsbuchse 4 ist ein am Innendurchmesser vorstehendes sich axial erstreckendes Führungselement 7 vorgesehen, das in einen korrespondierend an der Ausgleichsmutter 3 ausgebildeten durchgehenden Führungsschlitz 8 oder in eine entsprechende andere
Ausnehmung zur Führung radial eingreift. Am Führungselement 7 ist die Ausgleichsmutter 3 axial verschiebbar und zugleich drehfest abgestützt. Das Führungselement 7 ist hier als am Innendurchmesser der Führungsbuchse 4 vorstehende Führungsrippe ausgeführt.
Die Führungsbuchse 4 ist an einem Endabschnitt zur Befestigung am Innendurchmesser der Befestigungsöffnung an der Klemme 1 eingesteckt. Hierzu ist der Außendurchmesser des Endabschnitts der Führungsbuchse 4 korrespondierend zum Innendurchmesser der
Befestigungsöffnung in einer Presspassung eingezogen. Die Führungsbuchse 4 bildet an diesem Endabschnitt einen radialen Absatz 9 und ist kraftschlüssig in die Befestigungsöffnung bis zum Anschlag am Absatz 9 eingesteckt, an dem dabei zugleich ein axialer Formschluss mit der Klemme 1 entsteht.
In der dargestellten bevorzugten Ausgestaltung schließt die Führungsbuchse 4 an ihrem in die Befestigungsöffnung eingesteckten Ende an der Außenseite der Befestigungsöffnung mit der Klemme 1 bündig ab. Dadurch kann die Führungsbuchse 4 ggf. zusätzlich an der
Befestigungsöffnung axial verstemmt werden und ist auf diese Weise beidseitig axial an der Befestigungsöffnung der Klemme 1 fixierbar. Die Ausgleichsmutter 3 ragt an ihrem der Leiterplatte 2 zugewandten Ende aus der
Führungsbuchse 4 heraus und weist dort den kragenförmig radial abstehenden ringförmigen Bund 6. Dieser bildet an seiner der Leiterplatte 2 zugewandten axial äußeren Stirnseite einen Anschlag zur Anlage an der Leiterplatte 2.
Figur 1 zeigt die Anordnung in einem vormontierten ersten Montagezustand, bei dem die Befestigungsschraube 5 in das Innengewinde der Ausgleichsmutter 3 eingeschraubt aber nicht fest angezogen ist. Hierbei ist der Ausgleichsmutter 3 mit einem geringfügigen radialen Spiel 10, d.h. mit einem geringfügigen radialen Luftspalt, gegenüber der Führungsbuchse 4 axial verschiebbar angeordnet. Beim Einschrauben der Befestigungsschraube 5 richtet sich der Führungsschlitz 8 der Ausgleichsmutter 3 am Führungselement 7 der Führungsbuchse 4 aus. Dadurch ist die Ausgleichsmutter 3 an der Führungsbuchse 4 gegen ein Verdrehen abgestützt. Die Ausgleichsmutter 3 wird am Führungsschlitz 8 an der Führungsbuchse 4 geführt und axial verschoben bis sie am Bund 6 an der Leiterplatte 2 spielfrei anliegt und zwischen Bund 6 und Leiterplatte 2 ein axialer Kontakt 11 gebildet wird. Figur 2 zeigt die Anordnung aus Figur 1 in einem endmontierten zweiten Montagezustand. Hierbei ist die Befestigungsschraube 5 am Innengewinde der Ausgleichsmutter 3 fest angezogen. Durch ein weiteres Anziehen der Befestigungsschraube 5 und das
Aneinandergleiten der Gewindeflanken von Befestigungsschraube 5 und Ausgleichsmutter 3 weitet sich letztere auf, so dass das Spiel 10 überwunden und die Ausgleichsmutter 3 in der Führungsbuchse 4 radial verklemmt wird. Dadurch ist die Ausgleichsmutter 3 in der
Führungsbuchse 4 axial fixiert. Das radiale Verklemmen der Ausgleichsmutter 3 stellt sicher, dass beim Festanziehen der Schraubenverbindung die Leiterplatte 2 nicht oder nur geringfügig axial belastet wird, so dass Verformungen an der Leiterplatte 2 sicher vermieden werden. Außerdem entsteht dadurch über die Schraubenverbindung zugleich ein elektrischer
Leitungskontakt zwischen Klemme 1 und Leiterplatte 2. Dieser ist nach dem Festziehen der Befestigungsschraube 5 an vier Kontaktstellen vorhanden, nämlich: axial zwischen
Schraubenkopf und Leiterplatte 2 (Kontakt 11), axial zwischen Bund 6 der Ausgleichsmutter 3 und Leiterplatte 2 (Kontakt 12), radial zwischen Außendurchmesser der Ausgleichsmutter 3 und Innendurchmesser der Führungsbuchse 4 (Kontakt 13) und an den Gewinden von
Ausgleichsmutter 3 und Befestigungsschraube 5 (Kontakt 14).
Figuren 3 und 4 zeigen Ausgleichsmutter 3 und Führungsbuchse 4 jeweils in einer
perspektivischen Einzeldarstellung. Die Ausgleichsmutter 3 (Figur 3) ist in hülsenartiger Form mit einem Innengewinde am Innendurchmesser ausgeführt. Der Führungsschlitz oder -spalt 8 verläuft über die gesamte axiale Länge der Ausgleichsmutter 3. An einem Endabschnitt ist der kragenförmig radial abstehende Bund 6 angeformt, der an seiner äußeren axialen Stirnseite eine ringförmige axiale Anlagefläche als Anschlag bildet. Am Innendurchmesser der
Führungsbuchse 4 (Figur 4) ist das als am Innendurchmesser vorstehende Führungsrippe ausgeführte Führungselement 7 korrespondierend zum Eingriff in den Führungsschlitz 8 an der Ausgleichsmutter 3 ausgebildet. Die Führungsbuchse 4 ist an seinem am ringförmigen Absatz 9 mit reduziertem Außendurchmesser abgesetzte Endabschnitt an der Befestigungsöffnung der Klemme 1 kraft- und formschlüssig einsteckbar.
In Figur 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Schraubenverbindung dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung erfolgen der Toleranzausgleich und die Herstellung eines Leitungskontakts zwischen Klemme 1 und Leiterplatte 2 wieder durch ein Ausgleichselement, das hier als Ausgleichsbuchse 15 ausgeführt ist. Diese ist in einer
Befestigungsöffnung an der Leiterplatte 2 angeordnet, während eine Befestigungsmutter 16 in einer Befestigungsöffnung an der Klemme 1 mit dieser axial- und drehfest verbunden angeordnet ist. Dabei ist an der Ausgleichsbuchse 15 eine Befestigungsschraube 5
hindurchgeführt und in ein Innengewinde der Befestigungsmutter 16 eingeschraubt. Hierbei ist die Ausgleichsbuchse 15 axial einerseits an einem Schraubenkopf der Befestigungsschraube 5 und andererseits an der Befestigungsmutter 16 durch diese radial aufweitbar abgestützt. Die Befestigungsmutter 16 greift zur radialen Aufweitung in die Ausgleichsbuchse 15 koaxial ein. Hierzu weist die Befestigungsmutter 16 an einem Endabschnitt am Außendurchmesser einen Konus 17 auf, der sich zum Ende hin verjüngt. Am Konus 17 ist die Ausgleichsbuchse 15 an einem axialen Ende am Innendurchmesser radial und zugleich axial abgestützt.
An ihrem der Befestigungsschraube 5 zugewandten Endabschnitt weist die Ausgleichsbuchse 15 einen radial abstehender Kragen 18 auf, der nach axial außen gewölbt ausgeführt ist. An der Wölbung ist die Ausgleichsbuchse 15 axial elastisch-plastisch verformbar an der
Befestigungsschraube 5 abgestützt. Die Ausgleichsbuchse 15 ragt dabei an ihrem Kragen 18 aus der Befestigungsöffnung an der Leiterplatte 2 heraus. Die Befestigungsschraube 5 ist in die Ausgleichsbuchse 15 am Kragen 18 koaxial eingesteckt und ragt an diesem mit ihrem
Schraubenkopf an der Ausgleichsbuchse 15 heraus. Sie ist radial beanstandet zum
Innendurchmesser der Ausgleichsbuchse 15 durch diese hindurchgeführt und in das
Innengewinde der Befestigungsmutter 16 eingeschraubt. Dabei liegt die Ausgleichsbuchse 15 stirnseitig an der Wölbung ihres aus der Befestigungsöffnung der Leiterplatte 2
herausragenden Kragens 18 axial am Schraubenkopf an. An seiner vom Schraubenkopf abgewandten axialen Stirnseite bildet der Kragen 18 radial außen einen ringförmigen axialen Anschlag zur Anlage an der Leiterplatte 2.
Die Befestigungsmutter 16 ist zur Befestigung an einem Endabschnitt am Innendurchmesser der Befestigungsöffnung an der Klemme 1 eingesteckt. Hierzu ist der Außendurchmesser des Endabschnitts der Befestigungsmutter 16 korrespondierend zum Innendurchmesser der Befestigungsöffnung an der Klemme 1 eingezogen. Dabei bildet die Befestigungsmutter 16 an diesem Endabschnitt einen ringförmigen radialen Absatz 19. Sie ist hier kraftschlüssig in die Befestigungsöffnung bis zum Anschlag am Absatz 19 eingesteckt und bildet dabei zugleich an diesem einen axialen Formschluss mit der Klemme 1. Hierbei ragt die Befestigungsmutter 16 an ihrem der Leiterplatte 2 zugewandten Endabschnitt mit dem Konus 17 aus der
Befestigungsöffnung an der Klemme 1 heraus und greift in das aus der Befestigungsöffnung an der Leiterplatte 2 herausragende Ende der Ausgleichsbuchse 15 am Innendurchmesser koaxial zur Abstützung ein.
Figur 5 zeigt die Anordnung in einem vormontierten ersten Montagezustand, bei dem die Befestigungsschraube 5 am Innengewinde der Befestigungsmutter 16 eingeschraubt aber nicht fest angezogen ist. Vor dem Festziehen der Befestigungsschraube 5 ist die Ausgleichsbuchse 15 an zwei Stellen mit geringfügigem Spiel zur Leiterplatte 2 angeordnet, nämlich: mit einem axialen Spiel 20 zwischen Kragen 18 der Ausgleichsbuchse 15 und Leiterplatte 2 und einem radialen Spiel 21 zwischen Außendurchmesser der Ausgleichsbuchse 1 und der
Befestigungsöffnung an der Leiterplatte 2.
Figur 6 zeigt die Anordnung aus Figur 5 in einem endmontierten zweiten Montagezustand. Hierbei ist die Befestigungsschraube 5 am Innengewinde der Befestigungsmutter 16 fest angezogen. Durch das Festziehen der Befestigungsschraube 5 wird die Ausgleichsbuchse 15 über den Konus 17 an der Befestigungsmutter 16 radial aufgeweitet und radial an die
Befestigungsöffnung der Leiterplatte 2 gedrückt und dort verklemmt. Zugleich wird der am Schraubenkopf anliegende kragenförmig gewölbte Kragen 18 der Ausgleichsbuchse 15 axial gegen die Leiterplatte 2 gedrückt, wobei er sich axial verformt und am Anschlag spielfrei an der Leiterplatte 2 ausrichtet. Dabei ist die Klemmkraft zwischen der Ausgleichsbuchse 15 und der Befestigungsöffnung der Leiterplatte 2 größer als die Kraft zur elastisch-plastischen Verformung des Bundes 18 bis zum Festziehen der Befestigungsschraube 5. Durch die
Verformung der Ausgleichsbuchse 15 können Toleranzen zwischen Klemme 1 und Leiterplatte 2 ausgeglichen und kann zugleich ein elektrischer Leitungskontakt hergestellt werden. Das radiale Verklemmen der Ausgleichsbuchse 15 stellt sicher, dass beim Festanziehen der Schraubenverbindung die Leiterplatte 2 nicht oder nur geringfügig axial belastet wird, so dass Verformungen an der Leiterplatte 2 sicher vermieden werden. Zudem ist nach dem Festziehen der Befestigungsschraube ein elektrischer Leitungskontakt an fünf Kontaktstellen vorhanden, nämlich: ein axial zwischen Schraubenkopf und Kragen 18 der Ausgleichsbuchse 15 (Kontakt 22), axial zwischen Kragen 18 der Ausgleichsbuchse 15 und Leiterplatte 2 (Kontakt 23), radial zwischen Außendurchmesser der Ausgleichsbuchse 15 und der Befestigungsöffnung an der Leiterplatte 2 (Kontakt 24), zwischen Ausgleichsbuchse 15 und Konus 17 der
Befestigungsmutter 16 (Kontakt 25), an den Gewinden von Befestigungsmutter 16 und Befestigungsschraube 5 (Kontakt 26).
In Figuren 7 bis 9 ist die Ausgleichsbuchse 15 jeweils in einer Einzelansicht in drei
Ausgestaltungsvarianten dargestellt. An der Ausgleichsbuchse 15 ist an einem Ende ein radial abstehender kragenförmiger Kragen 18 angeformt, der elastisch-plastisch verformbar nach axial außen gewölbt ist und zugleich radial außen an seiner inneren Stirnseite eine ringförmige axiale Anlagefläche als Anschlag bildet. In einer ersten Variante gemäß Figur 7 weist die Ausgleichsbuchse 15 einen axial durchgängig verlaufenden Schlitz oder Ausnehmung 27 auf, während in einer zweiten Variante nach Figur 8 zwei diametral gegenüberliegende Schlitze 28 vorgesehen sind, die von dem vom Kragen 18 abgewandten Ende des Ausgleichselements ausgehend sich axial etwa bis zu dessen Mitte erstrecken. Eine dritte Variante der
Ausgleichsbuchse 15 ist ohne einen Schlitz in Figur 9 dargestellt. Auf diese Weise ist die Ausgleichsbuchse 15 insbesondere mit unterschiedlicher Elastizität bzw. Steifigkeit ausführbar.
Bezugszeichenliste
Klemme
Leiterplatte
Ausgleichsmutter
Führungsbuchse
Befestigungsschraube
Bund
Führungsrippe
Führungsschlitz
Absatz
Spiel
Kontakt
Kontakt
Kontakt
Kontakt
Ausgleichsbuchse
Befestigungsmutter
Konus
Kragen
Absatz
Spiel
Spiel
Kontakt
Kontakt
Kontakt
Kontakt
Kontakt
Schlitz
Schlitz

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zum Befestigen einer Klemme (1) für eine elektrische Maschine an einer
Leiterplatte (2) für die Leistungselektronik, dadurch gekennzeichnet, dass Klemme (1) und Leiterplatte (2) über eine Schraubenverbindung mit Toleranzausgleich verbindbar sind und die Schraubenverbindung zumindest einen Leitungskontakt zur elektrischen
Stromleitung zwischen Klemme (1) und Leiterplatte (2) aufweist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenverbindung zumindest ein Ausgleichselement aufweist, das an der Leiterplatte (2) axial anlegbar und durch radiale Verklemmung an der Schraubenverbindung axial fixierbar ist.
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schraubenverbindung zumindest eine Ausgleichsmutter (3) aufweist, die zumindest abschnittsweise in einer Führungsbuchse (4) angeordnet, an dieser drehfest abgestützt und axial geführt ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmutter (3) zur axialen Führung und drehfesten Abstützung einen axial verlaufenden Führungsschlitz (8) aufweist, wobei die Führungsbuchse (4) zumindest ein Führungselement (7) aufweist, das in den Führungsschlitz (8) eingreift.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Führungsbuchse (4) mit der Klemme (1) festverbunden angeordnet ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ausgleichsmutter (3) an einem axialen Ende zur Anlage an der Leiterplatte (2) einen radial abstehender Bund (6) aufweist, der stirnseitig einen axialen Anschlag bildet.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schraubenverbindung zumindest eine Ausgleichsbuchse (15) aufweist, in die eine
Befestigungsmutter (16) zur radialen Aufweitung koaxial eingreift.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmutter (16) zum Eingriff in die Ausgleichsbuchse (15) an einem Endabschnitt am Außendurchmesser einen Konus (17) bildet.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ausgleichsbuchse (15) in einer Befestigungsöffnung an der Leiterplatte (2) angeordnet und die Befestigungsmutter (16) mit der Klemme (1) festverbunden ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ausgleichsbuchse (15) an einem Endabschnitt einen radial abstehenden axial
verformbaren Kragen (18) aufweist, der axial stirnseitig einerseits an einer
Befestigungsschraube (5) abgestützt ist und andererseits einen Anschlag zur Anlage an der Leiterplatte (2) bildet.
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