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Die
Erfindung betrifft eine elektromotorische Antriebseinheit für Stellantriebe
in Kraftfahrzeugen, die ein Gehäuse
mit einer Einschuböffnung
für eine bestückte Steuerplatine
aufweist. Diese Platine ist elektrisch mit einer Steckerbuchse gekoppelt,
die wiederum in einen Gehäuseabschnitt
der Antriebseinheit integriert ist.
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Stand der Technik
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Elektromotorische
Stellantriebe finden vielseitig Verwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere im
Kraftfahrzeuginnenraum, wie etwa in elektrischen Fensterhebern,
Verstelleinrichtungen für
Schiebedächer,
Verstelleinrichtungen für
Kraftfahrzeugsitze, Seitenspiegel und dergleichen.
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Die
elektromotorischen Antriebseinheiten für derartige Stellantriebe weisen
ein zumeist staub- und feuchtigkeitsdichtes Gehäuse auf und sind mit einer Steuer- und Regelelektronik
ansteuerbar. Die Steuer- und Regelelektronik für den Stellantrieb ist vorzugsweise
mit der Antriebseinheit in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.
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Die
elektrische Kontaktierung zu einem externen Signalgeber, wie etwa
einem Schalter oder dergleichen Bedienelement erfolgt über ein
Kabel, das mittels einer Steckverbindung mit der elektromotorischen
Antriebseinheit verbindbar ist. Hierzu ist am Gehäuse der
Antriebseinheit typischerweise eine Steckerbuchse ausgebildet, die
elektrisch mit der auf einer Platine untergebrachten Steuer- und
Regelelektronik gekoppelt ist.
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1 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer mechanischen und elektrischen
Kopplung einer Steuer- und Regelplatine an einem Gehäuseabschnitt
einer elektromotorischen Antriebseinheit nach dem Stand der Technik.
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Der
in der 1 gezeigte Gehäuseabschnitt 12 ist
im Wesentlichen als eine ebene Platte mit einer umlaufenden Dichtungslippe 20 ausgebildet.
Dieser plattenartige Gehäuseabschnitt
bildet im Endmontagezustand eine Außenwand des Gehäuses der
nicht explizit dargestellten elektromotorischen Antriebseinheit.
An der Innenseite des Gehäuseabschnitts 12 ist die
Steuer- und Regelplatine 10 angeordnet.
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Die
Ebene der Platine 10 verläuft hierbei senkrecht zur Ebene
des Gehäuseabschnitts 12.
Der Gehäuseabschnitt 12 ist
zudem von einer Steckerbuchse 14 durchsetzt, die sich im
Wesentlichen parallel zur Flächennormalen
des Gehäuseabschnitts 12 in
den Innenraum des Gehäuses
erstreckt.
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Die
elektrische Kontaktierung von Platine 10 und Steckerbuchse 14 erfolgt über abgewinkelte Kontaktstifte 16 oder
Pins, die typischerweise auf die Platine aufgelötet sind. Solche zumeist rechtwinklig ausgebildeten
Kontaktstifte 16 verlaufen mit ihrem an die Platine angelöteten Schenkel
senkrecht zur Platinenebene und mit ihrem abgewinkelten Schenkel
parallel zur Platinenebene. Der letztgenannte abgewinkelte Schenkel
der Kontaktstifte 16 kommt hierbei innerhalb der Steckerbuchse 14 zu
liegen und dient als direkter elektrischer Kontakt für einen
in die Steckerbuchse 14 einsteckbaren Stecker.
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Die
Verwendung solch abgewinkelter Kontaktstifte oder Pins 16 ist
verhältnismäßig kostenintensiv
und erfordert zudem eine relativ aufwendige Montage von Steckerbuchse 14,
Platine 10 und den Kontaktstiften 16. Die rechtwinklige
Ausgestaltung der in die Steckerbuchse 14 hineinragenden
Kontaktstifte 16 erfordert die strikte Einhaltung einer
vorgegebenen Montagereihenfolge. Der Fertigungsprozess ist daher
unflexibel und kann nur mit erheblichem Aufwand modifiziert werden.
Ebenso verhält
es sich bei der Demontage oder bei einem Austausch einzelner Komponenten
einer solch vorbekannten elektromotorischen Antriebseinheit.
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Aufgabe
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eingangs
beschriebene elektromotorische Antriebseinheiten für Kraftfahrzeug-Stellantriebe
zu verbessern und eine kostengünstigere und
flexiblere elektrische und/oder mechanische Ankopplung der im Antriebsgehäuse angeordneten Steuer-
und Regelelektronik zur Verfügung
zu stellen.
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Erfindung und vorteilhafte
Wirkungen
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mittels einer elektromotorischen
Antriebseinheit gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung betrifft eine elektromotorische Antriebseinheit für Stellantriebe
in Kraftfahrzeugen mit einem Gehäuse
bzw. einem Gehäusegrundmodul,
welches eine mit einem Einschubmodul verschließbare Einschuböffnung für eine bestückte Steuer-
und Regelplatine aufweist. An dem Einschubmodul ist eine Steckerbuchse
ausgebildet, die wiederum mit der in die Einschuböffnung einschiebbaren
Steuerplatine elektrisch gekoppelt ist. Die Steckerbuchse erstreckt
sich erfindungsgemäß im Wesentlichen
parallel zur Flächennormalen
der Platine. Die Einsteckrichtung für einen mit der Steckerbuchse korrespondierenden
und in die Buchse einsteckbaren Stecker verläuft demgemäß ebenfalls parallel zur Platinennormalen
bzw. senkrecht zur Platinenebene.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
und Ausrichtung der Steckerbuchse bezüglich Ausrichtung und Anordnung
der Steuerplatine erlaubt eine kostengünstigere Implementierung der
elektrischen Kopplung und Kontaktierung der Ansteuerelektronik zu
externen Signalgebern. Deren Anbindung an die den elektromotorischen
Antrieb bzw. an dessen Steuer- und
Regelplatine erfolgt mit Hilfe eines mit der Steckerbuchse korrespondierenden
Steckers.
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Die
Anordnung der Steckerbuchse senkrecht zur Platinenebene ermöglicht zudem
eine Verringerung des Montage- bzw. Demontageaufwands und erlaubt
zudem einen universellen Austausch einzelner Komponenten sowie einer
flexible Gestaltung einzelner Montageschritte.
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Nach
einer ersten Weiterbildung der Erfindung sind an der Platine im
Wesentlichen geradlinig und im Wesentlichen senkrecht zur Platinenebene verlaufende
Kontaktstifte oder Kontaktpins angeordnet. Die freien Enden, das
heißt
die von der Platine abgewandten Enden, dieser Kontaktstifte oder
Kontaktpins kommen hierbei innerhalb der Steckerbuchse zu liegen.
Sie stellen somit eine unmittelbare elektrische Kopplung zwischen
der Steckerbuchse und der Steuerplatine zur Verfügung.
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Anstelle
von abgewinkelten, insbesondere rechtwinklig ausgebildeten Kontaktstiften,
wie sie im Stand der Technik Verwendung finden, sieht die Erfindung
kostengünstig
zu implementierende und flexibel handhabbare, im Wesentlichen geradlinig
verlaufende, senkrecht von der Platine hervorstehende Kontaktstifte
oder Kontaktpins vor.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steckerbuchse in eine im
Wesentlichen parallel zur Platine verlaufende obere Gehäusewand
des Einschubmoduls integriert ist. Diese obere Gehäusewand
des Einschubmoduls bildet im Endmontagezustand einen Gehäuseabschnitt
der elektromotorischen Antriebseinheit. Die Steckerbuchse ist somit
in die Außenwand
des Gehäuses
für die
Antriebseinheit integriert.
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Die
obere Gehäusewand
des Einschubmoduls ist zumindest bereichsweise parallel zur Platinenebene
ausgebildet, sodass sich die Steckerbuchse im Wesentlichen senkrecht
zur Platinenebene erstreckt, wodurch sich eine im Wesentlichen parallel zur
Flächennormalen
der Platine verlaufende Einsteckrichtung für den mit der Steckerbuchse
korrespondierenden Stecker ergibt.
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Das
Einschubmodul ist eine Komponente des Gehäuses der elektromotorischen
Antriebseinheit, welches die für
die Steuerplatine vorgesehene Einschuböffnung im Endmontagezustand,
des Gehäuses
verschließt.
Das die Einschuböffnung
für die Steuerplatine
aufweisende Gehäusemodul
umgibt vorzugsweise den Elektromotor sowie weitere das Motordrehmoment übertragende
Komponenten, wie etwa ein Getriebe oder Seiltrommeln für beliebige Verstelleinrichtung.
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Im
zusammengefügten
Endmontagezustand bilden die beiden Gehäusemodule vorzugsweise ein feuchtigkeitsdichtes
und/oder staubdichtes Gehäuse, welches
die innerhalb des Gehäuses
angeordneten elektrischen und mechanischen Komponenten zuverlässig vor
externen Umwelteinflüssen
schützt.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass das Einschubmodul an seiner der Einschieberichtung
abgewandten Seite eine im Wesentlichen senkrecht zur Platine verlaufende
bzw. senkrecht zur Platine ausgerichtete Rückwand aufweist. An dieser
Rückwand schließt sich
in einem Abstand zur Platine die obere Gehäusewand des Einschubmoduls
an, in welcher die Steckerbuchse integriert ist. Die an der Platine angeordneten
elektrischen Kontaktstifte weisen eine Längserstreckung auf, die im
Wesentlichen dem Abstand zwischen Platine und oberer Gehäusewand des
Einschubmoduls entspricht. Sowohl Rückwand als auch obere Gehäusewand
des Einschubmoduls bilden im Endmontagezustand eine Außenwand
des zusammengefügten
Gehäuses
der Antriebseinheit.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass an dem Einschubmodul zumindest eine sowohl
senkrecht zur Rückwand
als auch senkrecht zur oberen Gehäusewand verlaufende Seitenwand
vorgesehen ist, die die Rückwand
und die obere Gehäusewand
zum einen begrenzt und zum anderen dem Einschubmodul eine erforderliche
mechanische Festigkeit und Steifigkeit verleiht. Die Seitenwand
des Einschubmoduls weist eine Schräge auf, die mit einer Wandung
der Einschuböffnung
des Gehäusegrundmoduls
korrespondiert.
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Diese
miteinander korrespondierenden Schrägen des Einschubmoduls und
des Gehäusegrundmoduls
dienen als Einbau- und
Justierhilfe beim Zusammenfügen
der beiden Gehäusemodule. Diese
können
folglich beim Zusammenfügen
entlang der Schrägen
bis zum Erreichen der baulich vorgegebenen Endmontageposition aneinander
entlang gleiten. Die Genauigkeit einer Vorpositionierung oder Justage
der miteinander zu verbindenden Gehäusemodule kann daher in vorteilhafter
Weise verringert werden, ohne dass dies negative Auswirkungen auf die
Endmontagegenauigkeit hat.
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Es
ist insbesondere vorgesehen, dass die Seitenwand eine Geometrie
nach Art eines rechtwinkligen Dreiecks aufweist. Die beiden den
rechten Winkel miteinander bildenden Katheten der dreieckförmigen Seitenwand
grenzen an den die Steckerbuchse aufweisenden oberen Wandungsabschnitt und
an die Rückwand
des Einschubmoduls an. Die Hypotenuse der dreieckförmigen Seitenwand
bildet die Schräge,
die wiederum beim Zusammenfügen der
Gehäusemodule
mit der korrespondierenden Schräge
der Einschuböffnung
zusammenwirkt.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Einschubmodul
auswechselbar, insbesondere lösbar
mit dem Gehäusegrundmodul
der Antriebseinheit verbindbar ist. Somit können einzelne Komponenten,
wie etwa die Steuer- und Regelplatine der Antriebseinheit im Bedarfsfall
in einfacher Art und Weise ausgetauscht werden. Die Verbindung von
Einschubmodul und Gehäusegrundmodul
ist vorzugsweise eine formschlüssige
Verbindung, die zum Beispiel mittels einer Rastverbindung realisiert
werden kann.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Steuerplatine über die Steckerbuchse mechanisch
mit dem Einschubmodul gekoppelt ist. Hierbei ist insbesondere vorgesehen,
dass die Steuerplatine vor dem Zusammenfügen der beiden Gehäusemodule
an einer vorgegebenen Position am Einschubmodul angeordnet wird,
sodass beim Zusammenfügen
der beiden Gehäusemodule
die Platine automatisch in die vorgesehene Einschuböffnung des
Gehäusegrundmoduls
eingeführt
wird. Die mechanische Anbindung der Steuerplatine an dem Einschubmodul
ermöglicht somit
eine weitere Kosten einsparende Fertigungsrationalisierung.
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Die
am Einschubmodul ausgebildete Steckerbuchse erfüllt hierbei eine Doppelfunktion,
indem sie sowohl eine mechanische als auch eine elektrische Kopplung
der Steuerplatine zum Gehäuse
der elektromotorischen Antriebseinheit zur Verfügung stellt. Zusätzlich zu
den elektrischen Kontaktstiften können an der Platine auch mechanische
Befestigungselemente vorgesehen sein, die eine stabile und zuverlässige mechanische Verbindung
zwischen Steuerplatine und Steckerbuchse zur Verfügung stellen.
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Weiterhin
ist denkbar, dass die Steuerplatine nicht ausschließlich über die
Steckerbuchse, sondern auch unmittelbar mit Gehäuseabschnitten, wie etwa Seitenwand,
Rückwand
und/oder oberer Gehäusewand
des Einschubmoduls in Eingriff steht.
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Das
Gehäusekonzept
und der modulare Aufbau der elektromotorischen Antriebseinheit ermöglicht ein
vielseitiges und breites Anwendungsspektrum. Dem jeweiligen Anforderungsprofil
des Antriebs entsprechende Steuer- und Regelplatinen können somit
in ein genormtes Gehäuse
eingefügt
werden, sodass letztlich eine Vielzahl unterschiedlicher Steuerungsmechanismen
in ein und denselben Gehäusetyp
problemlos implementiert werden können.
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Ausführungsbeispiel
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Weitere
Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnungen. Hierbei bilden sämtliche beschriebenen und/oder
bildlich dargestellten Merkmale in ihrer sinnvollen Kombination
den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von
den Patentansprüchen
und deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Steckerbuchsen-Platinen-Anbindung
nach dem Stand der Technik und
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2 eine
perspektivische Darstellung des Gehäusegrundmoduls und des Einschubmoduls
gemäß der erfindungsgemäßen elektrischen
Schnittstellen-Konfiguration.
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2 zeigt
eine schematische und perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen elektromotorischen
Antriebseinheit für
Stellantriebe in Kraftfahrzeugen. Dargestellt ist das Gehäusegrundmodul 34 der
Antriebseinheit 32, in welchem der elektromotorische Antrieb
sowie Drehmoment übertragende Komponenten
angeordnet sind. Das Gehäusegrundmodul 34 weist
eine schachtartig ausgebildete Einschuböffnung 48 mit einem
im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsprofil auf.
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Diese
Einschuböffnung 48 dient
als Aufnahme für
eine mit Elektronikkomponenten bestückte Regelungs- und Steuerplatine 30,
die mit ihrem in 2 L-förmig dargestellten Fortsatz
in einen im Inneren des Gehäuses 34 angeordneten
Slot einführbar
ist.
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Die
Platine 30 ist in diesem Ausführungsbeispiel sowohl mechanisch
als auch elektrisch mit einem Einschubmodul 42 gekoppelt,
das wiederum als Abschlussstück
oder als Verschluss für
die Einschuböffnung 48 ausgebildet
ist. Im Endmontagezustand bilden das Gehäusegrundmodul 34 und
das Einschubmodul 42 ein staub- und/oder feuchtigkeitsdichtes Gehäuse. So
können
im Bereich der mechanischen Schnittstelle zwischen Gehäusegrundmodul und
Einschubmodul etwaige elastische Dichtlippen ausgebildet sein.
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Das
Einschubmodul weist eine obere Gehäusewand 52 auf, in
der eine Steckerbuchse 46 flächenbündig integriert ist. Innerhalb
dieser im vorliegenden Ausführungsbeispiel
rechteckig ausgestalteten Steckerbuchse 46 kommen einzelne
geradlinig ausgebildete Kontaktstifte 44 zu liegen, welche
senkrecht zur Ebene der Platine 30 verlaufen und an dieser
ortsfest angeordnet sind. Die Kontaktstifte oder Kontaktgins 44 sind
vorzugsweise auf die Platine 30 gelötet und stellen zwischen einem
in die Steckerbuchse 46 einführbaren Stecker und den Elektronikkomponenten
der Platine 30 eine unmittelbare elektrische Verbindung
her.
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Die
geometrische Ausgestaltung des Einschubmoduls und die diesbezügliche Anordnung
und Ausrichtung der Platine 30 ermöglicht die vorteilhafte Implementierung
geradlinig verlaufender Kontaktstifte oder Kontaktgins 44.
Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform
nach dem Stand der Technik, ist bei der Ausführungsform nach der Erfindung
gemäß 2 vorgesehen,
dass der mit der Steckerbuchse 46 korrespondierende Stecker
in Richtung senkrecht zur Ebene der Platine 30 in die Steckerbuchse 46 einführbar ist.
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Die
Steuer- und Regelplatine 30 kann zum einen über die
in den Innenraum des Einschubmoduls 42 hineinragende Steckerbuchse 46 mechanisch
mit dem Einschubmodul 42 verbunden bzw. mechanisch gekoppelt
werden. Zusätzlich
oder alternativ dazu kann die Platine 30 auch mit einer
Seitenwand 50 und/oder mit einer aufgrund der perspektivischen
Darstellung nicht sichtbaren Rückwand
des Einschubmoduls 42 zusammenwirken. Beispielsweise kann
die Platine in eine innenseitig verlaufende Nut der Rückwand oder
der Seitenwand 50 des Einschubmoduls eingeführt werden.
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Das
Einschubmodul 42 weist im Wesentlichen vier aneinander
angrenzende und senkrecht zueinander angeordnete Seitenbegrenzungen,
nämlich
eine obere Gehäusewand 48,
zwei dreieckig ausgebildete Seitenwände 50 und eine in
der perspektivischen Darstellung verdeckte und nicht einsehbare Rückwand auf.
Die Seitenwände 50 weisen
eine Schräge 40 auf,
die mit einer Schräge 38 einer
Wandung 36 der Einschuböffnung 48 des
Gehäusegrundmoduls 34 korrespondiert.
Die beiden miteinander korrespondierenden Schrägen 38, 40 des
Gehäusegrundmoduls 34 und
des Einschubmoduls 42 stellen eine Einführhilfe für das Einschubmodul 42 bei
der Endmontage des Gehäuses
dar. Zudem verleihen die Seitenwände 50 dem
Einschubmodul 42 eine erforderliche Stabilität und Steifigkeit.
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- 10
- Platine
- 12
- Gehäusewandung
- 14
- Steckerbuchse
- 16
- Kontaktstifte
- 20
- Dichtungslippe
- 30
- Steuerplatine
- 32
- Antriebseinheit
- 34
- Gehäusegrundmodul
- 36
- Wandung
- 38
- Schräge
- 40
- Schräge
- 42
- Einschubmodul
- 44
- Kontaktstifte
- 46
- Steckerbuchse
- 48
- Einschuböffnung
- 50
- Seitenwand
- 52
- oberer
Wandungsabschnitt