WO2019086278A1 - SCHNITTSTELLE ZUM ANSCHLIEßEN EINES ELEKTROMOTORS AN EINEN KABELBAUM SOWIE ELEKTROMOTOR - Google Patents

SCHNITTSTELLE ZUM ANSCHLIEßEN EINES ELEKTROMOTORS AN EINEN KABELBAUM SOWIE ELEKTROMOTOR Download PDF

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Frank Kummer
Eiji Hirao
Toshiyuki Yahari
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U-Shin Deutschland Zugangssysteme Gmbh
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    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/10—Connectors or connections adapted for particular applications for dynamoelectric machines

Definitions

  • the invention relates to an interface for connecting an electric motor to a wiring harness and an electric motor with such an interface.
  • the object of the invention is to reliably connect an electric motor to a cable harness, without the need for a high effort to be operated.
  • an interface for connecting an electric motor is provided according to the invention to a wiring harness, with a motor-side housing, in which two plug-in chambers are provided, hineinerstreckt into each plug-in chamber, a contact blade of the electric motor, each plug-in chamber with a stop for a socket and a locking element is provided for the plug-in sleeve.
  • an electric motor is provided with such an interface according to the invention.
  • the invention is based on the idea of integrating into the electric motor a mechanical latching device which ensures a mechanical latching both during insertion and against unintentional release. This results in a high contact security, while at the same time the socket can be mounted in the usual way, namely can be plugged onto the contact blade of the electric motor.
  • the stop and the locking element are formed by opposite end faces of a constriction of the plug-in chamber.
  • the two elements can be compact on one and the same component form, namely at the constriction.
  • the constriction is located approximately at the level of the free end of the contact blade. This ensures that the receptacle has to be pushed far enough onto the contact blade of the electric motor before a locking spring provided on the receptacle engages behind the constriction.
  • the plug-in chamber preferably has an insertion bevel for the plug-in sleeve, so that the plug-in sleeve is reliably guided into the plug-in chamber.
  • the housing in which the plug-in chambers are integrated, is preferably a brush holder housing of the electric motor, so that no additional components are required.
  • the brush holder housing can accommodate a printed circuit board on which a motor sensor is arranged. With the motor sensor speed and / or angular position signals can be detected.
  • the integration into the brush holder housing allows the corresponding sensor to be arranged at a suitable location with little effort.
  • the circuit board preferably has a recess which is arranged concentrically with the motor shaft. It is thus possible to mechanically support the motor shaft, if, for example, a pinion is pressed onto the motor shaft on the opposite side.
  • the circuit board may be secured to the housing by at least one plastically deformed retaining pin.
  • a retaining pin for example, after it has been heated, can be suitably shaped so that it reliably holds the printed circuit board in the manner of a rivet, without the risk of the connection between the printed circuit board and the housing becoming detached during vibration.
  • a connector for connecting the motor sensor is preferably provided on the circuit board. This makes it easier to fully connect the electric motor to the wiring harness.
  • the plug-in chambers extend in the axial direction. This makes it easier to contact the contact blades of the electric motor, since the back of the electric motor is usually comparatively easily accessible.
  • the housing is provided with a torque support, with which a torque of the electric motor can be supported.
  • the torque support prevents the electric motor from rotating in the receptacle provided for it when a particularly high torque acts. If the electric motor were to twist, this could result in damage to the cables of the wiring harness or the plug connection between the cables and the electric motor.
  • Figure 1 is a perspective view of an embodiment of an interface according to the invention.
  • Figure 2 is a plug-in chamber used in the interface in a first sectional view; and FIG. 3 shows the plug-in chamber of FIG. 2 in a second sectional view.
  • an electric motor 10 is seen, which is particularly intended to be used in actuators, such as those used in motor vehicles.
  • An example is a spindle drive.
  • the interface serves both to transmit the electrical energy for operating the electric motor 10 and to connect the electric motor 10 with a controller.
  • the interface has a housing 12, which is designed here as a brush holder housing.
  • the housing 12 are two plug-in chambers (see also the FIGS. 2 and 3), which are arranged so that a contact blade 16 of the electric motor extends into each plug-in chamber 14.
  • the two contact blades 16 serve to transmit the electrical drive power to the electric motor 10.
  • Each plug-in chamber 14 is provided with a constriction 20 which has a shoulder on opposite sides.
  • the shoulder arranged on the outside of the plug-in chamber 14 constitutes a stop 22, and the shoulder arranged on the inside of the plug-in chamber 14 constitutes a latching element 24.
  • the constriction lies in the axial direction of the contact blade 16 considered, approximately at the height of the free end of the contact sword.
  • Each plug-in chamber 14 is also provided with chamfers 26, which guide a connector when it is inserted into the plug-in chamber 14 in the correct position.
  • sockets 30 are used, each having a terminal end 32, which serves to connect the wires of a cable.
  • the cable can be crimped for example with the sockets.
  • Each receptacle 30 further comprises a contact portion 34 which serves to contact the corresponding contact blade 16.
  • the plug-in sleeve 30 has two latching tabs 36, which serve to latch behind the latching elements 24 of the constriction 20 when the plug-in sleeve is completely inserted.
  • each plug-in sleeve 30 has two stop tabs 38 which can rest on the stop 22 of the constriction 20 when the plug-in sleeve 30 is pushed onto the corresponding contact blade 16.
  • Both the detent springs 36 and the stop tabs 38 are bent out of the material of the receptacle 30 by suitably stamping and then deforming a one-piece blank. Ensure the detent springs 36 together with the stop tabs 38 that the socket 30, if it is pushed far enough on the corresponding contact blade 16, mechanically locked within the plug-in chamber 14, but also can not be pushed overly far.
  • the brush holder housing 12 also serves to receive a printed circuit board 40, which serves a motor sensor for detecting the rotational speed and / or the angular position of the rotor of the electric motor. The motor sensor is not visible here, since it is arranged on the side facing the electric motor side of the printed circuit board 40.
  • the printed circuit board 40 covers the back of the brush holder housing 12 almost completely, as can be seen in FIG. Only the access to the plug-in chambers 14 remains free and a central recess 42 which is concentric with the motor shaft. Through the recess 42 through the motor shaft can be supported, for example, to be able to press a pinion on the output side.
  • the circuit board 40 carries a connector 44 into which a complementary connector can be plugged to electrically connect the motor sensor to a controller.
  • the circuit board 40 is mechanically secured to the brush carrier housing 12 by having two retaining pins 46 integral with the brush support housing 12 extending through corresponding holes in the circuit board 40 and plastically deformed on the outside, for example, by hot forming.
  • the brush carrier housing 12 also has a torque support 48 which is here formed in the form of two axially extending pins.
  • the pins can engage in complementary recesses of a module housing or other receptacle for the electric motor 10, so that the motor housing can not rotate in the circumferential direction. This prevents that the connection cables of the electric motor are damaged by the fact that the electric motor rotates about its own axis, when acting on a particularly high reaction torque.
  • the plug-in sleeves 30 are attached in the axial direction. This is assembly technology advantageous. In addition, results in the insertion of the sockets 30 a haptic feedback when the detent springs 36 engage behind the constriction 20.
  • the locking springs 36 ensure that the receptacle 30 remains reliable on the contact blade 16. To remove the receptacle 30, the detent springs 36 must be bent so much that the receptacle is unusable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schnittstelle zum Anschließen eines Elektromotors (10) an einen Kabelbaum, mit einem motorseitigen Gehäuse (12), in dem zwei Steckkammern (14) vorgesehen sind, wobei sich in jede Steckkammer (14) ein Kontaktschwert (16) des Elektromotors (10) hineinerstreckt, wobei jede Steckkammer (14) mit einem Anschlag (22) für eine Steckhülse (30) und einem Rastelement (24) für die Steckhülse (30) versehen ist. Die Erfindung betrifft auch einen Elektromotor (10) mit einer solchen Schnittstelle.

Description

Schnittstelle zum Anschließen eines Elektromotors an einen Kabelbaum sowie Elektromotor
Die Erfindung betrifft eine Schnittstelle zum Anschließen eines Elektromotors an einen Kabelbaum sowie einen Elektromotor mit einer solchen Schnittstelle.
In vielen Anwendungsfällen ist es üblich, dass diejenigen Kabel, über die die elektrische Energie zum Betreiben des Elektromotors bereitgestellt wird, mit den entsprechenden Anschlüssen des Elektromotors verlötet werden. Dies ist zwar vorteilhaft im Hinblick auf die Kontaktsicherheit (jedenfalls wenn die Lotstelle vorschriftsmäßig ausgeführt ist). Allerdings ist ein Verlöten mit einem hohen Aufwand verbunden.
Auch bekannt ist, dass die Kabel mit Steckkontakten versehen sind, die auf die elektrischen Anschlüsse des Elektromotors aufgesteckt werden. Dies ist allerdings im Hinblick auf die Kontaktierungssicherheit nicht optimal. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Elektromotor zuverlässig an einen Kabelbaum anzuschließen, ohne dass hierfür ein hoher Aufwand betrieben werden muss.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Schnittstelle zum Anschließen eines Elektromotors an einen Kabelbaum vorgesehen, mit einem motorseitigen Gehäuse, in dem zwei Steckkammern vorgesehen sind, wobei sich in jede Steckkammer ein Kontaktschwert des Elektromotors hineinerstreckt, wobei jede Steckkammer mit einem Anschlag für eine Steckhülse und einem Rastelement für die Steckhülse versehen ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß auch ein Elektromotor mit einer solchen Schnittstelle vorgesehen. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, in den Elektromotor eine mechanische Rastvorrichtung zu integrieren, die sowohl beim Einstecken als auch gegen ein unbeabsichtigtes Lösen eine mechanische Verrastung gewährleistet. Hierdurch ergibt sich eine hohe Kontaktierungssicherheit, während gleichzeitig die Steckhülse in üblicher weise angebracht werden kann, nämlich auf das Kontaktschwert des Elektromotors aufgesteckt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Anschlag und das Rastelement durch entgegengesetzte Stirnseiten einer Verengung der Steckkammer gebildet. Somit lassen sich die beiden Elemente kompakt an ein und demselben Bauteil ausbilden, nämlich an der Verengung.
Vorzugsweise ist die Verengung etwa auf Höhe des freien Endes des Kontaktschwerts angeordnet. Dies gewährleistet, dass die Steckhülse ausreichend weit auf das Kontaktschwert des Elektromotors aufgeschoben werden muss, bevor eine an der Steckhülse vorgesehene Rastfeder hinter der Verengung einrastet.
Die Steckkammer weist vorzugsweise eine Einführschräge für die Steckhülse auf, sodass die Steckhülse zuverlässig in die Steckkammer geführt wird.
Das Gehäuse, in das die Steckkammern integriert sind, ist vorzugsweise ein Bürstenhaltergehäuse des Elektromotors, sodass keine zusätzlichen Bauteile erforderlich sind.
Das Bürstenhaltergehäuse kann eine Leiterplatte aufnehmen, auf der ein Motorsensor angeordnet ist. Mit dem Motorsensor können Drehzahl- und/oder Winkellagesignale erfasst werden. Durch die Integration in das Bürstenhaltergehäuse lässt sich der entsprechende Sensor mit wenig Aufwand an einer geeigneten Stelle anordnen.
Die Leiterplatte weist vorzugsweise eine Aussparung auf, die konzentrisch mit der Motorwelle angeordnet ist. Es ist damit möglich, die Motorwelle mechanisch abzustützen, wenn auf der entgegengesetzten Seite beispielsweise ein Ritzel auf die Motorwelle aufgepresst wird.
Die Leiterplatte kann am Gehäuse durch mindestens einen plastisch verformten Haltestift befestigt sein. Ein solcher Haltestift kann beispielsweise, nachdem er erwärmt wurde, geeignet umgeformt sein, sodass er die Leiterplatte nach Art eines Niets zuverlässig hält, ohne dass das Risiko besteht, dass sich bei Vibrationen die Verbindung zwischen Leiterplatte und Gehäuse löst. Auf der Leiterplatte ist vorzugsweise ein Steckverbinder zum Anschließen des Motorsensors vorgesehen. Dies erleichtert es, den Elektromotor vollständig mit dem Kabelbaum zu verbinden.
Vorzugsweise erstrecken sich die Steckkammern in axialer Richtung. Dadurch ist das Kontaktieren der Kontaktschwerter des Elektromotors erleichtert, da die Rückseite des Elektromotors üblicherweise vergleichsweise gut zugänglich ist.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse mit einer Drehmomentabstützung versehen, mit der ein Drehmoment des Elektromotors abgestützt werden kann. Die Drehmomentabstützung verhindert, dass sich der Elektromotor in der für ihn vorgesehenen Aufnahme verdreht, wenn ein besonders hohes Drehmoment wirkt. Würde sich der Elektromotor verdrehen, könnte dies dazu führen, dass die Kabel des Kabelbaums oder die Steckverbindung zwischen den Kabeln und dem Elektromotor beschädigt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schnittstelle;
Figur 2 eine bei der Schnittstelle verwendete Steckkammer in einer ersten Schnittansicht; und - Figur 3 die Steckkammer von Figur 2 in einer zweiten Schnittansicht.
In Figur 1 ist ein Elektromotor 10 zu sehen, der insbesondere dafür vorgesehen ist, in Stellantrieben verwendet zu werden, wie sie in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Ein Beispiel ist ein Spindelantrieb.
Auf seiner von der Abtriebsseite abgewandten Seite ist der Elektromotor mit einer Schnittstelle versehen, die dazu dient, ihn an einen Kabelbaum anzuschließen. Die Schnittstelle dient dabei sowohl dazu, die elektrische Energie zum Betreiben des Elektromotors 10 zu übertragen als auch dazu, den Elektromotor 10 mit einer Steuerung zu verbinden.
Die Schnittstelle weist ein Gehäuse 12 auf, das hier als Bürstenhaltergehäuse ausgeführt ist. In das Gehäuse 12 sind zwei Steckkammern (siehe auch die Figuren 2 und 3) integriert, die so angeordnet sind, dass sich in jede Steckkammer 14 hinein ein Kontaktschwert 16 des Elektromotors erstreckt. Die beiden Kontaktschwerter 16 dienen dazu, die elektrische Antriebsleistung zum Elektromotor 10 zu übertragen. Jede Steckkammer 14 ist mit einer Verengung 20 versehen, die auf entgegengesetzten Seiten jeweils eine Schulter aufweist. Die auf der Außenseite der Steckkammer 14 angeordnete Schulter stellt dabei einen Anschlag 22 dar, und die auf der Innenseite der Steckkammer 14 angeordnete Schulter stellt ein Rastelement 24 dar. Wie in Figur 2 zu sehen ist, liegt die Verengung, in axialer Richtung des Kontaktschwerts 16 betrachtet, etwa auf der Höhe des freien Endes des Kontaktschwertes.
Jede Steckkammer 14 ist außerdem mit Einführschrägen 26 versehen, die einen Steckverbinder, wenn er in die Steckkammer 14 eingesteckt wird, in die richtige Position führen.
Zur Kontaktierung der Kontaktschwerter 16 werden Steckhülsen 30 verwendet, die jeweils ein Anschlussende 32 aufweisen, das zum Anschließen der Adern eines Kabels dient. Das Kabel kann beispielsweise mit den Steckhülsen vercrimpt werden.
Jede Steckhülse 30 weist weiterhin einen Kontaktabschnitt 34 auf, der zum Kontaktieren des entsprechenden Kontaktschwerts 16 dient.
Im Bereich des Kontaktabschnittes 34 weist die Steckhülse 30 zwei Rastlaschen 36 auf, die dafür dienen, bei vollständig eingesteckter Steckhülse hinter den Rastelementen 24 der Einschnürung 20 einzurasten.
Schließlich weist jede Steckhülse 30 zwei Anschlaglaschen 38 auf, die beim Aufstecken der Steckhülse 30 auf das entsprechende Kontaktschwert 16 am Anschlag 22 der Einschnürung 20 anliegen können.
Sowohl die Rastfedern 36 als auch die Anschlaglaschen 38 sind aus dem Material der Steckhülse 30 gebogen, indem ein einstückiger Blechzuschnitt geeignet gestanzt und dann verformt wird. Die Rastfedern 36 zusammen mit den Anschlaglaschen 38 gewährleisten, dass die Steckhülse 30, wenn sie ausreichend weit auf das entsprechende Kontaktschwert 16 aufgeschoben ist, mechanisch innerhalb der Steckkammer 14 verrastet, jedoch auch nicht übermäßig weit aufgeschoben werden kann. Das Bürstenhaltergehäuse 12 dient außerdem zur Aufnahme einer Leiterplatte 40, die einen Motorsensor zur Erfassung der Drehzahl und/oder der Winkellage des Rotors des Elektromotors dient. Der Motorsensor ist hier nicht zu sehen, da er auf der dem Elektromotor zugewandten Seite der Leiterplatte 40 angeordnet ist.
Die Leiterplatte 40 deckt die Rückseite des Bürstenträgergehäuses 12 nahezu vollständig ab, wie in Figur 1 zu sehen ist. Lediglich der Zugang zu den Steckkammern 14 bleibt frei sowie eine mittige Aussparung 42, die konzentrisch mit der Motorwelle ist. Durch die Aussparung 42 hindurch kann die Motorwelle abgestützt werden, um beispielsweise auf der Abtriebsseite ein Ritzel aufpressen zu können. Die Leiterplatte 40 trägt einen Steckverbinder 44, in den ein komplementärer Steckverbinder eingesteckt werden kann, um den Motorsensor elektrisch mit einer Steuerung zu verbinden.
Die Leiterplatte 40 ist am Bürstenträgergehäuse 12 mechanisch dadurch befestigt, dass zwei Haltestifte 46, die einstückig mit dem Bürstenträgergehäuse 12 ausgeführt sind, sich durch entsprechende Löcher der Leiterplatte 40 hindurcherstrecken und auf der Außenseite plastisch verformt sind, beispielsweise durch Heißumformen.
Das Bürstenträgergehäuse 12 weist außerdem eine Drehmomentabstützung 48 auf, die hier in der Form von zwei sich in axialer Richtung erstreckenden Zapfen gebildet ist. Die Zapfen können in komplementären Aussparungen eines Modulgehäuses oder einer sonstigen Aufnahme für den Elektromotor 10 eingreifen, sodass sich das Motorgehäuse nicht in Umfangsrichtung verdrehen kann. Hierdurch ist verhindert, dass die Anschlusskabel des Elektromotors dadurch beschädigt werden, dass sich der Elektromotor um seine eigene Achse dreht, wenn auf hin ein besonders hohes Reaktionsdrehmoment wirkt.
Da die Steckkammern 14 in axialer Richtung ausgerichtet sind, werden auch die Steckhülsen 30 in axialer Richtung aufgesteckt. Dies ist montagetechnisch vorteilhaft. Außerdem ergibt sich beim Einstecken der Steckhülsen 30 eine haptische Rückmeldung, wenn die Rastfedern 36 hinter der Verengung 20 einrasten. Die Rastfedern 36 gewährleisten dabei, dass die Steckhülse 30 zuverlässig auf dem Kontaktschwert 16 verbleibt. Um die Steckhülse 30 zu entfernen, müssen die Rastfedern 36 so stark verbogen werden, dass die Steckhülse unbrauchbar ist.

Claims

Patentansprüche
1 . Schnittstelle zum Anschließen eines Elektromotors (10) an einen Kabelbaum, mit einem motorseitigen Gehäuse (12), in dem zwei Steckkammern (14) vorgesehen sind, wobei sich in jede Steckkammer (14) ein Kontaktschwert (16) des Elektromotors (10) hineinerstreckt, wobei jede Steckkammer (14) mit einem Anschlag (22) für eine Steckhülse (30) und einem Rastelement (24) für die Steckhülse (30) versehen ist.
2. Schnittstelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (22) und das Rastelement (24) durch entgegengesetzte Stirnseiten einer Verengung (20) der Steckkammer (14) gebildet sind.
3. Schnittstelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verengung (20) etwa auf Höhe des freien Endes des Kontaktschwerts (16) angeordnet ist.
4. Schnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckkammer (14) eine Einführschräge (26) für die
Steckhülse (30) aufweist.
5. Elektromotor (10) mit einer Schnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
6. Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Bürstenhaltergehäuse (12) des Elektromotors (10) ist.
7. Elektromotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bürstenhaltergehäuse (12) eine Leiterplatte (40) aufnimmt, auf der ein Motorsensor angeordnet ist.
8. Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (40) eine Aussparung (42) aufweist, die konzentrisch mit der
Motorwelle angeordnet ist.
9. Elektromotor nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (40) am Gehäuse (12) durch mindestens einen plastisch verformten Haltestift (46) befestigt ist.
10. Elektromotor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte (40) ein Steckverbinder (44) zum Anschließen des Motorsensors vorgesehen ist.
1 1 . Elektromotor nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Steckkammern (14) in axialer Richtung erstrecken.
12. Elektromotor nach einem der Ansprüche 5 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) mit einer Drehmomentabstützung (48) versehen ist, mit der ein Drehmoment des Elektromotors (10) abgestützt werden kann.
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