WO2023160746A1

WO2023160746A1 - Halter für elektrische steckverbindung und elektrisches antriebssystem

Info

Publication number: WO2023160746A1
Application number: PCT/DE2023/100093
Authority: WO
Inventors: Filip Badáň; Vitali Reh
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2022-02-24
Filing date: 2023-02-07
Publication date: 2023-08-31
Also published as: DE102022104364B3

Abstract

Ein Halter (1) für eine elektrische Steckverbindung umfasst einen Grundkörper (11) und eine gegen diesen entlang einer Achse (10) verschiebbare Steckerplatte (12). Der Grundkörper (11) kann Führungs- (111) und/oder Begrenzungselemente (112) für die Verschiebung der Steckerplatte (12) entlang der Achse (10) aufweisen. Das elektrische Antriebssystem (200), bei dem es sich um ein E-Achsen-System handeln kann, umfasst eine Leistungselektronikeinheit (220) und mindestens einen Elektromotor (210). Eine elektrische Steckverbindung zwischen Leistungselektronikeinheit (220) und Elektromotor (210), etwa zur Übertragung von Sensorsignalen, umfasst einen solchen Halter (1).

Description

HALTER FÜR ELEKTRISCHE STECKVERBINDUNG UND ELEKTRISCHES ANTRIEBSSYSTEM

Die Erfindung betrifft einen Halter für eine elektrische Steckverbindung und ein entsprechendes elektrisches Antriebssystem. Genauer weist der Halter eine Steckerplatte und einen Grundkörper auf.

Elektrische Steckverbindungen finden unter anderem in Antriebssystemen Anwendung, etwa im Kraftfahrzeugbereich, hier beispielsweise auch bei E-Achsen- Systemen. Herkömmliche Steckverbindungen wie etwa solche, bei denen die Fixierung der Steckverbindung nach dem Prinzip des Einrastens erfolgt, erfordern es, dass die zu verbindenden Teile der Verbindung, in der Regel Stecker und zugehörige Buchse, bei der Montage zum Zwecke der Herstellung der Steckverbindung zugänglich sind. Bei knappem zur Verfügung stehendem Bauraum wird es zunehmend schwieriger, diese Zugänglichkeit beim Entwurf eines Systems, etwa eines Antriebssystems, zu ermöglichen.

Die EP 1 302 381 A1 zeigt einen Steckverbinder, insbesondere zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen benachbarten Wagenkästen eines Schienenfahrzeuges.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, Elemente einer elektrischen Steckverbindung so zu gestalten, dass bei der Montage eines entsprechenden Systems die erforderlichen Steckverbindungen auch ohne direkte Zugänglichkeit zu den Teilen der Steckverbindung zuverlässig zustande kommen, trotz Montagetoleranzen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Halter für eine elektrische Steckverbindung gemäß Anspruch 1 . Anspruch 8 betrifft ein entsprechendes elektrisches Antriebssystem. Die Unteransprüche beziehen sich jeweils auf vorteilhafte Ausführungsformen.

Der erfindungsgemäße Halter für eine elektrische Steckverbindung umfasst eine Steckerplatte und einen Grundkörper. Die Steckerplatte ist zur Aufnahme von ein oder mehreren Steckern in definierter Position relativ zur Steckerplatte ausgebildet. Dadurch ist gewährleistet, dass jeder Stecker an der richtigen Position sitzt, um bei der Montage eines entsprechenden Systems in eine korrespondierende Buchse einzugreifen. Zur Aufnahme der Stecker können in der Steckerplatte ein oder mehrere entsprechende Aussparungen vorgesehen sein, die vorzugsweise an die Form der Stecker angepasst sind.

Erfindungsgemäß ist die Steckerplatte gegen den Grundkörper in einer Achse verschiebbar. Die Richtung dieser Achse ist die Richtung, in der bei einer Montage die in der Steckerplatte gehaltenen Stecker in die korrespondierenden Buchsen eingreifen müssen, um die geforderte elektrische Verbindung herzustellen. Auf diese Weise können sich bei der Montage ergebende Toleranzen in Richtung dieser Achse ausgeglichen werden, und es ist nicht erforderlich, die jeweiligen Stecker etwa von Hand einzeln in die korrespondierenden Buchsen einzuführen. Auf eine entsprechende Zugänglichkeit der Steckverbindung braucht daher beim Entwurf eines Systems, das eine entsprechende Steckverbindung erfordert, nicht geachtet zu werden.

Im Sinne dieser Anmeldung ist der Begriff Stecker so auszulegen, dass er einzelne Pins, Gruppen von Pins, aber auch komplexere Verbindungselemente, die eine elektrische Verbindung durch Einschieben eines Elements (des Steckers) in ein Gegenstück, etwa in eine Buchse, herstellen, umfasst.

In einer Ausführungsform weist der Grundkörper ein oder mehrere Führungselemente für die Steckerplatte auf; durch diese Führungselemente ist die Steckerplatte entlang der vorgenannten Achse führbar. Insbesondere werden durch die Führungselemente Fehlpositionierungen der Steckerplatte, und damit letztlich der in der Steckerplatte gehaltenen Stecker, in Richtungen senkrecht zur Achse vermieden. Die Führungselemente können beispielsweise parallel zu der Achse orientierte Stifte sein, welche durch Bohrungen in der Steckerplatte verlaufen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Führungselemente als profilierte Schienen auszugestalten, in denen die Ecken der Steckerplatte geführt werden; eine in der Grundform rechteckige Steckerplatte könnte dann durch Führungselemente geführt werden, die als 90-Grad-Winkelschienen gestaltet sind, wobei jede Ecke der Steckerplatte in einer Schiene geführt wird. In einer Ausführungsform weist der Grundkörper ein oder mehrere Begrenzungselemente auf. Zweck dieser Begrenzungselemente ist es, eine Verschiebung der Steckerplatte entlang der Achse zu beschränken, also zu verhindern, dass die Steckerplatte zu weit in Richtung der Achse verschoben wird. So kann, je nach Ausführungsform, etwa verhindert werden, dass die Steckerplatte in Richtung der Achse so weit verschoben wird, dass die Steckerplatte nicht mehr von den Führungselementen geführt werden kann, weil sie, mit Bezug auf die oben genannten Ausführungsformen, etwa von den Stiften oder aus den Führungsschienen geschoben wird. Die Begrenzungselemente können als Anschläge für die Steckerplatte ausgestaltet sein. Solche Anschläge können etwa auch durch Elemente in Hakenform realisiert werden. Werden letztere zusätzlich elastisch ausgestaltet, so ist ein Einführen der Steckerplatte in den Grundkörper durch elastische Deformation der Begrenzungselemente einfach möglich.

Es ist auch denkbar, die Funktion von Führungselementen und Begrenzungselementen zu vereinen, indem etwa an den Führungselementen Anschläge vorgesehen werden, die die Verschiebung der Steckerplatte entlang der Achse begrenzen.

In einer Ausführungsform ist ein elastisches Element vorgesehen, durch welches zwischen Grundkörper und Steckerplatte eine Kraft entlang der Achse ausübbar ist. Durch diese Kraft kann beim Zusammenbau eines Systems die Steckerplatte so weit verschoben werden, dass die von ihr gehaltenen Stecker entlang der Achse in die korrespondierenden Buchsen eingreifen und dadurch die erforderliche Steckverbindung bilden. Besonders in dieser Ausführungsform ist die Herstellung der Steckverbindung ohne Zugriff auf die Elemente der Steckverbindung, etwa durch einen Monteur, möglich. Es genügt, die Komponenten des Systems, an denen sich der Halter mit den Steckern bzw. die korrespondierenden Buchsen befinden, in der vorgesehenen Weise zusammenzufügen. Es ist von besonderem Vorteil, in dieser Ausführungsform auch Führungselemente und Begrenzungselemente vorzusehen. Die Begrenzungselemente verhindern, dass vor der Montage die Steckerplatte durch das elastische Element von den Führungselementen geschoben wird. Die Führungselemente gewährleisten, dass die Verschiebung der Steckerplatte durch die vom elastischen Element ausgeübte Kraft parallel zur Achse erfolgt.

Das elastische Element kann insbesondere mindestens eine Schraubenfeder sein. In einer derartigen Ausführungsform können Steckerplatte und Grundkörper für jede Schraubenfeder jeweils ein Element zur Fixierung der Schraubenfeder in Richtungen senkrecht zur Achse aufweisen. In einer Weiterbildung können diese Elemente zur Fixierung jeweils mindestens einen Vorsprung umfassen, durch welchen die Schraubenfeder senkrecht zur Achse fixiert wird und zugleich eine Kompression der Schraubenfeder in Richtung der Achse begrenzt wird.

Ein erfindungsgemäßes elektrisches Antriebssystem umfasst einen Elektromotor und eine Leistungselektronikeinheit zur Ansteuerung des Elektromotors.

Erfindungsgemäß ist eine elektrische Verbindung zwischen dem Elektromotor und der Leistungselektronikeinheit durch eine Steckverbindung unter Verwendung eines vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Halters gegeben.

In einer Ausführungsform ist das elektrische Antriebssystem ein E-Achsen-System mit zwei Elektromotoren. Zwischen den beiden Elektromotoren ist eine Leistungselektronikeinheit angeordnet, die zur Ansteuerung der beiden Elektromotoren dient. Eine elektrische Verbindung zwischen jedem der beiden Elektromotoren und der Leistungselektronikeinheit ist jeweils durch eine Steckverbindung unter Verwendung eines vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Halters gegeben.

Die elektrische Verbindung kann insbesondere der Übermittlung von Sensorsignalen an die Leistungselektronikeinheit dienen. So können Signale von in den Elektromotoren verbauten Sensoren an die Leistungselektronikeinheit übermittelt werden, etwa um eine Überwachung der Elektromotoren und deren korrekte Ansteuerung durch die Leistungselektronikeinheit zu ermöglichen.

Nachfolgend werden die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halters. Figur 2 zeigt die Ausführungsform aus Figur 1 in einer Explosionszeichnung.

Figur 3 zeigt den Grundkörper des Halters aus Figur 1 .

Figur 4 zeigt ein elektrisches Antriebssystem mit einem erfindungsgemäßen Halter.

Figur 5 zeigt eine Ansicht eines Elektromotors des Antriebssystems aus Figur 4.

Figur 6 zeigt eine Ansicht der Leistungselektronikeinheit des Antriebssystems aus Figur 4.

Figur 7 zeigt einen erfindungsgemäßen Halter an einem Elektromotor des Antriebssystems aus Figur 4.

Figur 8 zeigt ein Detail eines erfindungsgemäßen Halters.

Figur 9 zeigt ein Detail eines erfindungsgemäßen Halters.

Die Figuren stellen lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und sind nicht als Beschränkung der Erfindung auf die gezeigten Ausführungsbeispiele aufzufassen.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Halter 1 mit Grundkörper 11 und Steckerplatte 12. Elastische Elemente in Form von Schraubenfedern 13 üben eine Kraft in Richtung der Achse 10 aus. Der Grundkörper 11 weist Führungselemente 111 auf; diese haben hier die Form von Winkelschienen, wobei in jedem Führungselement 111 eine Ecke der Steckerplatte 12 geführt wird. Durch das Zusammenwirken der vier Führungselemente 111 ergibt sich eine Führung der Steckerplatte 12 in Richtung der Achse 10. Die Verschiebung der Steckerplatte 12 in Richtung der Achse 10 wird durch Begrenzungselemente 112 begrenzt, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als elastische Haken ausgebildet sind. Der Grundkörper 11 weist einen Montagebereich 113 auf, über den der Halter 1 in einer Einbauumgebung fixiert werden kann. Die Steckerplatte 12 verfügt über Aussparungen 121 , in denen Stecker aufgenommen werden können, die eine Steckverbindung mit korrespondierenden Buchsen bilden sollen. Die Stecker werden dabei in definierten Positionen relativ zur Steckerplatte 12 aufgenommen. Die Achse 10 ist die Achse, in deren Richtung die Stecker in die korrespondierenden Buchsen eingeschoben werden müssen, um die Steckverbindung zu bilden. Die Aussparungen 121 in der Steckerplatte 12 sind in ihrer Form den aufzunehmenden Steckern angepasst, um diese Stecker zuverlässig an definierter Position relativ zur Steckerplatte 12 zu halten.

Fig. 2 zeigt eine Explosionsansicht der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halters 1. Die meisten der gezeigten Elemente wurden bereits in Zusammenhang mit Figur 1 diskutiert. Besser als in Figur 1 ist zu erkennen, dass in dieser Ausführungsform zwei Schraubenfedern 13 verwendet werden, um eine Kraft in Richtung der Achse 10 (siehe Fig. 1 ) auszuüben. Gezeigt sind noch Fixierungselemente 114, hier in Form ringförmiger Vorsprünge des Grundkörpers 11 , zur Fixierung der Schraubenfedern 13 in Richtungen senkrecht zur Achse. Das grundkörperseitige Ende einer jeden Schraubenfeder 13 ist im zusammengebauten Zustand des Halters 1 innerhalb eines solchen ringförmigen Vorsprungs aufgenommen. Ebenfalls gezeigt sind analoge Fixierungselemente 124 an der Steckerplatte 12, in Form ringförmiger Vorsprünge der Steckerplatte 12, zur Fixierung der Schraubenfedern 13 in Richtungen senkrecht zur Achse. Das steckerplattenseitige Ende einer jeden Schraubenfeder 13 ist im zusammengebauten Zustand des Halters 1 innerhalb eines solchen ringförmigen Vorsprungs aufgenommen.

Fig. 3 zeigt den Grundkörper 11 des erfindungsgemäßen Halters aus Figur 1 . Gezeigt sind die bereits vorstehend diskutierten Führungselemente 111 , Begrenzungselemente 112, Montagebereich 113 und Fixierungselemente 114. Der Grundkörper 11 weist ferner Schlitze 115 auf, die dazu vorgesehen sind, Kabel aufzunehmen, die zu im erfindungsgemäßen Halter gehalterten Steckern gehören.

Fig. 4 zeigt ein elektrisches Antriebssystem 200, spezieller ein E-Achsen-System. Das Antriebssystem 200 umfasst zwei Elektromotoren 210 und eine dazwischen angeordnete Leistungselektronikeinheit 220. Zur Montage des Antriebssystems 200 werden die Elektromotoren 210 in Richtung der Pfeile 211 mit der Leistungselektronikeinheit 220 zusammengesetzt. Die Kreise markieren dabei Bereiche 212 an den Elektromotoren 210, in denen sich erfindungsgemäße Halter mit Steckern befinden, um bei diesem Zusammensetzen zuverlässig elektrische Steckverbindungen zwischen den Elektromotoren 210 und der Leistungselektronikeinheit 220 zu bilden, ohne dass dafür manuelle Intervention in den Bereichen 212 erforderlich ist. Daher müssen für solche manuelle Intervention auch keine Zugangsmöglichkeiten vorhanden sein und es ist ein kompakter, bauraumsparender Entwurf des Antriebssystems 200 möglich.

Fig. 5 zeigt einen der Elektromotoren 210 des Antriebssystems 200 aus Fig. 4. Ein erfindungsgemäßer Halter 1 ist an den Elektromotor 210 montiert.

Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt der Leistungselektronikeinheit 220 des Antriebssystems 200 aus Fig. 4. Im Bereich 221 sind Buchsen vorgesehen, mit denen in Zusammenwirkung mit dem Halter 1 am Elektromotor 210 aus Fig. 5, und mit darin gehaltenen Steckern, eine elektrische Steckverbindung hergestellt werden kann.

Fig. 7 zeigt eine Teilansicht eines Elektromotors 210 sowie einen erfindungsgemäßen Halter 1. Der Halter 1 ist über den Montagebereich 113 an dem Elektromotor 210 befestigt, etwa verschraubt. In dem Halter 1 sind mehrere Stecker 3 aufgenommen; die Stecker 3 sind in der Steckerplatte 12 in definierter Position relativ zur Steckerplatte 12 gehalten. Eine Achse entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Achse 10 ist hier senkrecht zur Zeichenebene.

Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Halters, dargestellt sind ein Teil des Grundkörpers 11 und ein Teil der Steckerplatte 12. Es ist zu erkennen, wie ein hakenförmig ausgebildetes Begrenzungselement 112 einen Anschlag für die Verschiebung der Steckerplatte 12 in Richtung der Achse 10 darstellt.

Fig. 9 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Halters, dargestellt sind ein Teil des Grundkörpers 11 und ein Teil der Steckerplatte 12. Gezeigt sind ferner ein Fixierungselement 114 in Form eines ringförmigen Vorsprungs am Grundkörper 11 , und ein Fixierungselement 124 in Form eines ringförmigen Vorsprungs an der Steckerplatte 12. Die Fixierungselemente 114 und 124 dienen zur Fixierung der Schraubenfeder 13, die dazu dient, eine Kraft zwischen Steckerplatte 12 und Grundkörper 11 entlang der Achse 10 auszuüben. Die Fixierungselemente 114 und 124 fixieren die Schraubenfeder 13 dabei in Richtungen senkrecht zu der Achse 10. Wird die Schraubenfeder 13 entlang der Achse 10 mehr und mehr komprimiert, so stoßen die Fixierungselemente 114 und 124 schließlich aneinander und verhindern eine weitere Kompression der Schraubenfeder 13. Dies schützt die Schraubenfeder 13 und kann auch dazu dienen, ausreichend Platz für in die Steckerplatte 12 aufzunehmende Stecker zu garantieren. Als beispielhafte, nicht-einschränkende Alternativen zu den ringförmigen Vorsprüngen wären auch zylinderförmige Vorsprünge oder Vorsprünge in Form eines Kegelstumpfes denkbar, auf welche die Enden der Schraubenfeder 13 aufgesteckt werden.

Bezugszeichenliste

1 Halter

3 Stecker

10 Achse

11 Grundkörper

12 Steckerplatte

13 Schraubenfeder

111 Führungselement

112 Begrenzungselement

113 Montagebereich

114 Fixierungselement

115 Schlitz

121 Aussparung

124 Fixierungselement

200 Antriebssystem

210 Elektromotor

211 Pfeil

212 Bereich

220 Leistungselektronikeinheit

221 Bereich

Claims

Patentansprüche

1 . Halter (1 ) für elektrische Steckverbindung, umfassend eine Steckerplatte (12), die zur Aufnahme von ein oder mehreren Steckern (3) in definierter Position relativ zur Steckerplatte (12) ausgebildet ist, und einen Grundkörper (11 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerplatte (12) gegen den Grundkörper (11) in einer Achse (10) verschiebbar ist.

2. Halter (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Grundkörper (11 ) ein oder mehrere Führungselemente (111 ) für die Steckerplatte (12) aufweist, durch welche die Steckerplatte (12) entlang der Achse (10) führbar ist.

3. Halter (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Grundkörper (11 ) ein oder mehrere Begrenzungselemente (112) aufweist, durch welche eine Verschiebung der Steckerplatte (12) entlang der Achse (10) beschränkt ist.

4. Halter (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein elastisches Element vorgesehen ist, durch welches zwischen Grundkörper (11 ) und Steckerplatte (12) eine Kraft entlang der Achse (10) ausübbar ist.

5. Halter (1 ) nach Anspruch 4, wobei das elastische Element mindestens eine Schraubenfeder (13) ist.

6. Halter (1 ) nach Anspruch 5, wobei Steckerplatte (12) und Grundkörper (11 ) für jede der mindestens einen Schraubenfeder (13) jeweils ein Fixierungselement (114, 124) zur Fixierung der jeweiligen Schraubenfeder (13) in Richtungen senkrecht zur Achse (10) aufweisen.

7. Halter (1 ) nach Anspruch 6, wobei die Elemente zur Fixierung (114, 124) der Schraubenfeder (13) Vorsprünge umfassen, welche die Schraubenfeder (13) in Richtungen senkrecht zur Achse (10) fixieren und eine Kompression der Schraubenfeder (13) in Richtung der Achse (10) begrenzen.

8. Elektrisches Antriebssystem (200) umfassend einen Elektromotor (210) und eine Leistungselektronikeinheit (220) zur Ansteuerung des Elektromotors (210), dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Elektromotor (210) und der Leistungselektronikeinheit (220) durch eine Steckverbindung unter Verwendung eines Halters (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 gegeben ist.

9. Elektrisches Antriebssystem (200) nach Anspruch 8, wobei das elektrische Antriebssystem (200) ein E-Achsen-System ist mit zwei Elektromotoren (210) und einer zwischen den beiden Elektromotoren (210) angeordneten Leistungselektronikeinheit (220) zur Ansteuerung der beiden Elektromotoren (210), wobei eine elektrische Verbindung zwischen jedem der beiden Elektromotoren (210) und der Leistungselektronikeinheit (220) jeweils durch eine Steckverbindung unter Verwendung eines Halters (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 gegeben ist.

10. Elektrisches Antriebssystem (200) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die elektrische Verbindung der Übermittlung von Sensorsignalen an die Leistungselektronikeinheit (220) dient.