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Stand der Technik
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung geht aus von einer Schneid-Klemm-Verbindung und einem
Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Aus
der
US 2001/0022050
A1 ist ein Elektronikmodul bekanntgeworden, das in den
Elektromotor eines Fensterhebers einschiebbar ist. Zur elektrischen
Verbindung vom Steckeranschluss zum Kollektor des Elektromotors
sind an dem Elektronikmodul gabelartige Motorstrom-Stecker angeformt,
in die korrespondierende zungenartige Stecker-Pins des Elektromotors
eingreifen können.
Damit die Motor-Pins leichter in die gabelartigen Stecker eingeführt werden
können,
weisen letztere eine Verdünnung
auf, aufgrund derer die gabelartigen Stecker in einem gewissen Bereich
aus der Fügerichtung
verkippt werden können.
Dies hat jedoch den Nachteil, dass der Stecker-Pin beim Einführen in den gabelartigen Stecker
leicht verkanten kann, da die beiden Steckelemente nicht mehr beide
entlang einer gemeinsamen Geraden entlang der Einschubrichtung angeordnet
sind.
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Schneid-Klemm-Verbindung,
sowie das erfindungsgemäße Verfahren zum
Verbinden zweier Bauteile mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben
demgegenüber den
Vorteil, dass zumindest ein Schneid-Klemm- Element in einer Ebene quer zur Einschubrichtung
verschiebbar angeordnet ist. Dadurch kann beim Einfügen des
ersten Schneid-Klemm-Elements das zweite Schneid-Klemm-Element derart positioniert werden, dass
beide Schneid-Klemm-Elemente exakt auf einer Geraden entlang der
Fügerichtung
angeordnet sind. Aufgrund des Verschiebens des einen Schneid-Klemm-Elements
quer zur Fügerichtung wird
ein Verkanten der beiden Schneid-Klemm-Elementen zueinander verhindert,
wobei trotz der beweglichen Anordnung eine zuverlässige elektrische Hochstromverbindung
gewährleistet
ist. Eine solche Schneidklemmverbindung 37 bildet eine
Zugentlastung, die auch über
große
Temperaturschwankungen und große
Lebensdauern die Befestigung der Schneid-Klemm-Elemente an den Bauteilen
zuverlässig
schützt.
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Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den
unabhängigen
Ansprüchen
gegebenen Merkmale möglich.
Besonders günstig
ist es dabei, mindestens ein Schneid-Klemm-Element mittels eines Biegebereichs
an dem entsprechenden Bauteil zu befestigen, so dass auch im beweglichen
Bereich, mit dem das Schneid-Klemm-Element mit dem Bauteil verbunden ist,
eine zuverlässige
elektrische Stromführung
aufgrund des einteilig mit dem Schneid-Klemm-Element ausgeführten Biegebereichs
des elektrischen Leiters gewährleistet
ist.
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Aufgrund
einer erfindungsgemäßen Weiterbildung,
bei der eine Verbindung als Flachband-Verbindung ausgebildet ist,
die im Bereich ihres freien Endes ein Schneidklemmverbindungselement
und mindestens eine Stützschulter
zur Aufnahme einer Zusammenfügkraft
beim Verbinden mit einem Gegenelement aufweist, ist ein hochstrombelastbarer, einfacher
Verbindungsweg geschaffen. Die Hochstromverbindung führt von
dem Substrat, mit dem sie vorzugsweise direkt verbunden ist, über das Schneidklemmverbindungselement
zu einem mit letzterem durch Zusammenfügkraft verbundenen Gegenelement,
wobei der beschriebene Verbindungsweg als Flachband-Verbindung ausgebildet
ist, die einstückig
ausgestaltet ist, sodass nur eine Verbindungsstelle mit dem Schneidklemmverbindungselement
vorliegt. Um das Schneidklemmverbindungselement mit einem entsprechenden
Gegenelement zu verbinden, muss eine Zusammenfügkraft aufgebracht werden,
die von der mindestens einen Stützschulter
abgefangen wird, sodass keine unzulässigen Kräfte beim mechanischen Verbinden
in das Substrat eingeleitet werden. Es liegt demgemäß eine sehr
niederohmige Verbindung vor, die überdies hochstrombelastbar
ist und einfach und problemlos gehandhabt werden kann.
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Weiter
ist vorgesehen, dass die Flachband-Verbindung als Metallstreifen,
insbesondere Blechstanzteil, ausgebildet ist. Ein derartiger Metallstreifen
ist hochstromfest und sehr einfach einstückig insbesondere als Blechstanzteil
herstellbar.
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Ferner
ist es vorteilhaft, mindestens zwei, einander gegenüberliegende
Stützschultern
vorzusehen. Die Flachband-Verbindung stützt sich beim Zusammenfügen mit
dem Gegenelement an den beiden Stützschultern ab, wodurch hohe
Zusammenfügekräfte problemlos
aufgebracht werden können,
ohne dass es zu unzulässigen
Krafteinleitungen kommt.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn der direkte Anschluss der Schneid-Klemm-Elemente
an den Bauteilen, z. B. dem Substrat als Löt-, Schweiß- und/oder Nietverbindung
ausgebildet ist.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Flachband-Verbindung
in Richtung ihrer Längserstreckung
durch die Ausbildung mindestens einer Biegestelle verformbar ist.
Demzufolge liegt beim Zusammenfügen
mit dem Gegenelement eine gewisse Verformbarkeit vor, sodass Toleranzen
ausgeglichen werden können.
Die Biegestelle ist bevorzugt als U-Steg ausgebildet. Dies bedeutet,
dass die Flachband-Verbindung bis zur Biegestelle verläuft, dort
aus ihrer Längserstreckung
in die U-Form des U-Stegs übergeht
und von dort wiederum in die ursprüngliche Längserstreckungsrichtung. Der
U-Steg weist im
Wesentlichen einen quadratischen Querschnitt auf, sodass eine gute
Verformbarkeit besteht, die hinsichtlich des sonst im Wesentlichen
vorzugsweise rechteckigen, insbesondere lang-rechteckigen Querschnitts
der Flachband-Verbindung nicht gegeben ist.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn das Schneidklemmverbindungselement als
Einsteckschlitz für
einen Einstecksteg des Gegenelements oder als Einstecksteg für einen
Einsteckschlitz des Gegenelements ausgebildet ist.
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Ferner
betrifft die Erfindung eine Leistungselektronikvorrichtung mit einer
Leistungselektronikschaltung, insbesondere wie vorstehend beschrieben,
wobei eine mit der Flachband-Verbindung durch Zusammenfügen elektrisch
verbundene Gegen-Flachband-Verbindung
vorgesehen ist. Diese Gegen-Flachband-Verbindung ist bevorzugt als
Gegenelement ausgebildet oder weist dieses auf.
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Ferner
ist vorgesehen, dass die Gegen-Flachband-Verbindung als Metallstreifen,
insbesondere Blechstanzteil, ausgebildet ist. Demzufolge ist der
grundsätzliche
Aufbau von Flachband-Verbindung und Gegen-Flachbandverbindung sehr ähnlich. Unterschiedlich
sind lediglich die Verbindungselemente, um die Teile zusammenfügen zu können. Diese
Verbindungselemente müssen
einander entsprechend ausgebildet sein, um durch Zusammenfügen, insbesondere
Zusammenstecken, eine elektrisch haltbare Verbindung zu schaffen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass diese elektrische Verbindung als nach
dem Zusammenfügen
unlösbare
Verbindung ausgebildet ist. Die Unlösbarkeit resultiert daraus, dass
beim Zusammenfügen
eine entsprechende Materialverformung stattfindet.
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Weiter
ist vorgesehen, dass zumindest eines der Bauteile einen elektrisch
nicht leitenden Lagerkanal aufweist, in den die Flachband-Verbindung
derart eingelegt ist, dass sie sich mit ihrer mindestens einen Stützschulter,
vorzugsweise mit beiden Stützschultern,
an den Kanalrändern
abstützt.
Demzufolge ist die Flachband-Verbindung
in Längsrichtung
des Kanals verschiebbar, jedoch quer dazu abgestützt, sodass das Gegenelement
mit einer entsprechenden Zusammenfügekraft zum elektrischen Verbinden
zugeführt
werden kann.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass nach Fertigstellung des Zusammenfügens von
Flachband-Verbindung und Gegen-Flachband-Verbindung ein hermetisches
Verschließen
erfolgt, sodass dann auch keine optische Kontrolle mehr möglich ist.
Das hermetische Verschließen
kann beispielsweise durch Einbringen in ein Gehäuse, Eingießen und/oder Umspritzen mit
einem elektrischen nicht leitenden Material erfolgen.
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Das
erfindungsgemäße Fügeverfahren
hat den Vorteil, dass durch die Messung des Fügekraftverlaufs die korrekte
Ausbildung der Schneidklemmverbindung und der mechanischen Fügeverbindung überwacht
werden kann, auch dann, wenn die Schneidklemmverbindungen nicht
sichtbar sind. Durch die Einstellung einer maximalen Fügekraft kann
der Fügeprozess
definiert beendet werden, sodass immer eine zuverlässige Verbindung
durch den gleichen Kraftschluss gewährleistet ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
und zwar zeigt:
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 eine
Leistungselektronikschaltung, die mit einem Schneid-Klemm-Element versehen
ist,
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2 ein
Bauteil mit einem alternativen Scheid-Klemm-Element,
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3 ein
Schneid-Klemm-Element, das mit einem korrespondierenden Schneid-Klemm-Element gemäß 1 gekoppelt
werden kann,
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4 ein
Schneid-Klemm-Element, das mit einem als Gegenelement ausgebildeten Schneid-Klemm-Element
gekoppelt ist.
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5 eine
elektrische Trägerplatte
mit daran angeordneten Schneid-Klemm-Elementen,
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6 eine
Draufsicht auf einen Elektromotor mit darauf angeordneten Schneid-Klemm-Elementen,
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7 schematisch
den Fügevorgang
der beiden Schneid-Klemm-Elementen,
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8 einen
gemessenen Kraftverlauf beim Zusammenfügen zweier Bauteile
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9 Explosionsdarstellung
der zu verbindenden Bauteile und
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10 ein
Ausschnitt einer Presspassung der zweier Bauteile im Schnitt.
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Die 1 zeigt
ein Substrat 1, das als Leiterplatte 2 ausgebildet
ist. Auf der Leiterplatte 2 befindet sich eine Leistungselektronik,
die der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. An der Leiterplatte 2,
also an einer Kontaktfläche 40,
die mit der Leistungselektronik verbunden ist, ist eine elektrische,
hochstrombelastbare Verbindung 3 angeschlossen, wobei die
Anschlussstelle 4 als Löt-,
Schweiß-
und/oder Nietverbindung ausgebildet sein kann. Die Anschlussstelle 4 ist
als direkte Anschlussstelle 4 ausgebildet, das heißt, die
Verbindung 3 ist direkt mit der erwähnten Kontaktfläche 40 verbunden.
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Die
Verbindung 3 ist als Flachband-Verbindung 5 ausgebildet.
Sie besteht aus einem elektrisch leitfähigen Metallstreifen 6,
der im Wesentlichen einem rechteckigen Querschnitt aufweist. Der
eine Endbereich 7 ist mit Kröpfung 8 versehen.
An die Kröpfung 8 schließt sich
ein geradlinig verlaufender Bereich 9 an, der in eine Biegestelle 10 übergeht.
Die Biegestelle 10 überragt
den Metallstreifen 6 seitlich und weist einen etwa quadratischen
Querschnitt auf. Von der Breitseite des Bereichs 9 her
betrachtet ist die Biegestelle 10 als U-Steg 11 ausgebildet.
Bei einem nichtdargestellten Ausführungsbeispiel kann anstelle
des U-Stegs 11 auch ein mäanderförmiges Element vorgesehen sein.
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Nach
der Biegestelle 10 geht der Metallstreifen 6 wieder
in seinen rechteckigen Flachbandquerschnitt über und taucht in einen Lagerkanal 12 ein, der
in einem Stützelement 13 aus
elektrisch nicht leitendem Material ausgebildet ist. Der Endbereich 7 ist innerhalb
des Lagerkanals 12 nach oben, in Einssteckrichtung 50 hin
abgebogen (Biegung 14) und verläuft bis zu einem ersten Schneid-Klemm-Element 15,
das außerhalb
des Lagerkanals 12 liegt. Das Schneid-Klemm-Element 15 ist
im Bereich eines freien Endes 16 der Flachband-Verbindung 5 ausgebildet.
Dort befinden sich zwei aneinander gegenüberliegende Stützschultern 17 der
Flachband-Verbindung 5, die einstückig mit dem Metallstreifen 6 ausgebildet
sind und sich an den Kanalrändern
des Lagerkanals 12 abstützen.
Das Schneid-Klemm-Element 15 weist einen Einsteckschlitz 18 auf,
das heißt, endseitig
ist die Flachband-Verbindung 5 gabelartig mit zwei Gabelzinken 19, 20 gestaltet.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 2 liegt – gegenüber der 1 – eine identische
Ausbildung vor, sodass auf die vorstehende Beschreibung verwiesen
wird. Unterschiedlich ist lediglich, dass am ersten Schneid-Klemm-Element 15 kein
Einsteckschlitz 18 vorhanden ist, sondern dass anstelle
von diesem ein Einstecksteg 21 ausgebildet ist. Der Einstecksteg 21 ist
an beiden Enden mit der übrigen Struktur
des Metallstreifens 6 verbunden, das heißt, ein
Ende des Einsteckstegs 21 steht mit einem ersten Schenkel 25 des
ersten Schneid-Klemm-Elements 15 und das andere Ende mit
einem zweiten Schenkel 26 einstückig in Verbindung.
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Die 3 zeigt
ein Gegenelement als zweites Schneid-Klemm-Element 22,
das mit der hochstrombelastbaren Verbindung 3 der 1 durch
Zusammenstecken in Fügerichtung 50 im
Zuge eines Fügeprozesses
elektrisch verbunden werden kann.
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Insbesondere
erfolgt ein unlösbares
Zusammenfügen
der beiden Teile. Auch das zweite Schneid-Klemm-Element 22 ist
hochstrombelastbar. Insgesamt wird eine Schneidklemmverbindung 37 geschaffen.
Das zweite Schneid-Klemm-Element 22 gehört beispielsweise einem elektrischen
Verbraucher, insbesondere einem Elektromotor 58 an, wobei dieser
Verbraucher/Elektromotor 58 mit der in den 1 und 2 angedeuteten
Leistungselektronikschaltung 23 elektrisch verbunden werden
soll, das heißt,
die Leistungselektronik auf dem Substrat 1 versorgt über die
Flachbandverbindung 5 und das zweite Schneid-Klemm-Element 22 den
entsprechenden elektrischen Verbraucher.
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Gemäß 3 weist
das zweite Schneid-Klemm-Element 22 einen Einstecksteg 18 auf.
Der Einstecksteg 21 ist zwischen der zwei Schenkel 25 und 26 des
zweite Schneid-Klemm-Elements 22 angeordnet,
insbesondere einstückig
am Gegenelement 22 realisiert. Die beiden Enden 28 und 29 des
Einsteckstegs 21 sind einstückig an die Schenkel 25 und 26 angebunden.
Da der Einstecksteg 21 eine randoffene Ausnehmung überbrückt, grenzt
radial an ihn eine offene Ausnehmung 30 sowie ein Durchbruch 32 an.
Das zweite Schneid-Klemm-Element 22 weist beispielsweise den
aus der 3 hervorgehenden gekröpften Verlauf
mit zwei Abbiegungen 33 und 34 auf und ist mit Stützstegen 35 versehen.
Mit dem Gegenelement 22 ist vorzugsweise direkt der elektrische
Verbraucher, beispielsweise ein Elektromotor 58, elektrisch
verbunden, sodass eine niederohmige, hochstrombelastbare Verbindung
geschaffen ist.
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Das
zweite Schneid-Klemm-Element 22 ist – ebenso wie die Flachbandverbindung 5 – als Metallstreifen 6', insbesondere
Blechstanzteil, ausgebildet. Das zweite Schneid-Klemm-Element 22 stellt eine Gegen-Flachband-Verbindung 36 zum
Zusammenfügen
mit der Flachband-Verbindung 5 dar. Zum Zusammenfügen wird
die Gegen-Flachband-Verbindung 36 mit
ihrem Einstecksteg 21 zwischen die Gabelzinken 19 und 20 der
Flachband-Verbindung 5 gedrückt, sodass der Einstecksteg 21 in
den Einsteckschlitz 18 eindringt, wodurch ein Fügeprozess
erfolgt und die hochstrombelastbare Verbindung geschaffen wird.
Insbesondere ist vorgesehen, dass bei dem Fügeprozess eine Kraft-Wegkurve 70 vom
Fügeprozess aufgenommen
wird. Beim Zusammenfügen
liegen die Teile zunächst
gegeneinander an. Hierbei ist der Einstecksteg 21 in den
Einsteckschlitz 18 teilweise eingesteckt, wobei jedoch
noch nicht die Endposition eingenommen ist. Durch Krafterhöhung tritt
Gleitreibung ein, sodass die Fügekraft 72 abfällt. Danach steigt
die Fügekraft 72 bis
zum Endsitz wieder an. In dieser Phase wird eine erste Schneidklemmverbindung 37 hergestellt,
mit einer deutlichen Kraftspitze. Nach deren Abfall wird – sofern
eine mehrpolige Verbindung zum Anschluss des Verbrauchers an die Leistungselektronik
benötigt
wird, eine zweite, entsprechend gleiche Verbindung hergestellt,
dies ebenfalls mit einer deutlichen Kraftspitze. Auch hier erhöht sich
die Kraft kontinuierlich bis zum Aufsitzen. Mit der erwähnten Kraftmessung
kann also festgestellt werden, ob alle Verbindungen im Rahmen der
vorgegebenen Toleranz liegen. Ist dies nicht der Fall, könnten Teile
fehlen, Schneid-Klemm-Elemente 15, 22 verbogen
sein oder Kontakte nicht hergestellt worden sein. Alternativ kann
zusätzlich
noch eine Presspassung gefügt
werden, die zusätzlich
bei der aufgenommenen Kraftmessung sichtbar sein muss, um eine Kontrolle
zu haben. Beim Fügeprozess
stützt
sich die Flachbandverbindung 5 – wie aus der 1 ersichtlich – mit ihren
Stützschultern 17 auf
den Randseiten des Lagerkanals 12 ab, sodass keine schädlichen Kräfte in das
Substrat 1 usw. eingeleitet werden. Aufgrund des Lagerkanals 12 ist
in Längsrichtung
des Lagerkanals 12 unter Stauchung oder Aufweitung der
Biegestelle 10 eine Ausrichtverlagerung der Flachband-Verbindung 5 quer
zur Fügerichtung 50 möglich.
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Die 4 zeigt
eine Flachbandverbindung 5 mit Einsteckschlitz 18,
wobei die Flachband-Verbindung 5 mit dem ersten Bauteil 52 verbunden
ist, das beispielsweise die Leistungselektronik aufweist. Die Flachband-Verbindung 5 ist
mit einer Gegen-Flachband-Verbindung 36 zusammengeführt, wobei
diese den Einstecksteg 21 aufweist, der in den Einsteckschlitz 18 eingepresst
ist, sodass eine Schneidklemmverbindung 37 geschaffen wurde.
Die Gegen-Flachband-Verbindung 36 ist direkt mit einem zweiten
Bauteil 54, beispielsweise einem elektrischen Verbraucher 58 verbunden.
Der Einstecksteg 21 ist unbeweglich in einer Tasche 38 des
zweiten Bauteils 54 angeordnet, z. B. in Kunststoff eingespritzt.
Dabei greifen die beiden Gabelzinken 19, 20 des
ersten Schneid-Klemm-Elements 15 in die Ausnehmungen 30, 32 des
zweiten Scheid-Klemm-Elements 22.
Das erste Schneid-Klemm-Element 15 ist mittels der Biegestelle 10 quer
zur Fügerichtung 50 in gewissen
Grenzen im Lagerkanal 12 des ersten Bauelements 52 beweglich
angeordnet. Beim Einfügen liegen
die Stützschultern 17 am
Lagerkanal 12 an, wobei die Stützschultern 17 nach
dem Einfügen
mit entsprechenden Anlageflächen
auch an der Tasche 38 des zweiten Bauteils 54 anliegen.
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In 5 ist
eine elektrische Trägerplatte 44 dargestellt,
die beispielsweise als Stanzgitter 46 ausgebildet ist.
Dabei sind beispielsweise mehrere elektrisch getrennte Teile des
Stanzgitters 46 mit einer Kunststoffplatte 45 umspritzt.
An die elektrische Trägerplatte 44 sind
hier mehrere erste Schneid-Klemm-Elemente 15 angeordnet,
die über die
Biegung 14 näherungsweise
rechtwinklig zur Trägerplatte 44 abgewinkelt
sind. In den geraden Bereichen 9, die in der Ebene 49 quer
zur Fügerichtung 50 angeordnet
sind, sind wieder die Biegestellen 10 ausgeformt, die als
U-Steg 11 ausgebildet sind, die aus den geraden Bereichen 9 des
Metallstreifens 6 herausragen. Wird nun beispielsweise
das zweite Schneid-Klemm-Element 22 gemäß 3 in Fügerichtung 50 in
das erste Schneid-Klemm-Element 15 eingefügt, können letztere
aufgrund der näherungsweise
rechtwinkligen Biegung 14 innerhalb der Ebene 49 der
Trägerplatte 44 verschoben
werden. Dabei ändern
sich die Ausrichtungen der ersten Schneid-Klemm-Elemente 15 entlang der Fügerichtung 50 nicht,
so dass die zweiten Schneid-Klemm-Elemente 22 beim Einfügen nicht verkanten.
Beim Einfügen
können
die ersten Schneid-Klemm-Elemente 15 die
Einfügekraft 72 über die
angeformten Stützschultern 17,
oder direkt über
den abgewinkelten Bereich 9 des Metallstreifens 6,
der sich an dem ersten Bauteil 52 abstützt, aufnehmen. Zur Anbindung
weiterer elektrischer Bauteile sind am Stanzgitter 46 Verbindungselemente 48 angeformt,
die eine elektrische und/oder mechanische Verbindung mit diesen
elektrischen Komponenten, wie beispielsweise Drosseln oder Kondensatoren
ermöglichen.
Eine solche elektrische Trägerplatte 44 ist
beispielsweise innerhalb eines Elektronikgehäuses 60 angeordnet,
wobei hier das erste Bauteil 52 als erste Gehäuseschale 53 und
das zweite Bauteil 54 als zweite Gehäuseschale 55 ausgebildet
sind. Die Trägerplatte 44 weist
zur Verbindung mit dem ersten Bauteil 52 Aufnahmen 47 auf,
die beispielsweise mit dem Kunststoff der ersten Gehäuseschale 53 heißverprägt werden
kann. Werden hier die beiden Bauteile 52, 54 ineinander
gefügt,
wird über
die Schneid-Klemm-Elemente 15, 22 gleichzeitig
eine Schneid-Klemm-Bindung 37 hergestellt.
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In
einer alternativen Ausführung
gemäß 6 sind
beispielsweise an einer Stirnwand 56 des als Elektromotor 58 ausgebildeten
zweiten Bauteils 54 die zweiten Schneid-Klemm-Elemente 22 unbeweglich
angeordnet. In diese sind die ersten Schneid-Klemm-Elemente 15 des
ersten Bauteils 52, das als Elektronikgehäuse 60 ausgebildet
ist, einfügbar.
Die zweiten Schneid-Klemm-Elemente 22 sind mittels Krallen 88 elektrisch
mit Anschlusszungen 90 des Elektromotors 58 verbunden
und mechanisch in Taschen 38 gelagert. An den zweiten Schneid-Klemm-Elementen 22 sind
Einsteckstege 21 angeformt, in die beispielsweise die Einklemmschlitze 18 der
ersten Schneid-Klemm- Elemente
der Trägerplatte 44 gemäß 5 eingefügt werden,
die quer zur Fügerichtung 50 verschiebbar
bzw. verschwenkbar angeordnet sind.
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Alternativ
sind am Elektromotor 58 die quer zu Fügerichtung 50 beweglichen
ersten Schneid-Klemm-Elemente 15 angeordnet, die als Biegebereich 10 ein
mäanderförmigen Steg 111 aufweisen.
Dabei ist das erste Schneid-Klemm-Element 15 in dem Lagerkanal 12 lose
gelagert und ebenfalls elektrisch über Krallen 88 mit
dem Elektromotor 58 verbunden.
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Das
erste Bauteil 52 weist in 6 eine Ausformung 62 in
Fügerichtung 50 auf,
die beim Zusammenfügen
der beiden Bauteile 52, 54 in eine korrespondierende
Aussparung 64 des gegenüberliegenden
Bauteils 54 eingreift. Dabei kann zwischen der Ausformung 62 und
der Aussparung 64 eine Dichtung 66 angeformt sein,
die die beiden Bauteile 52, 54 staub- und wasserdicht
gegeneinander abschließt.
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In 7 sind
vier Momentaufnahmen des Einfügevorgangs
der beiden Schneid-Klemm-Elemente 15, 22 dargestellt,
wobei der Einstecksteg 21 in den Einsteckschlitz 18 mittels
der Fügekraft 72 entlang
des Fügewegs 74 in
Fügerichtung 50 eingesteckt
wird. Die vier Momentaufnahmen sind in 8 bezüglich eines
Kraftverlaufs 70 der ersten Schneidklemmverbindung 37 markiert.
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In 8 ist
ein Kraftverlauf 70 der Fügekraft 72 gegenüber dem
Fügeweg 74 beim
Verbinden des Elektromotors 58 gemäß 6 mit einem
Elektronikgehäuse 60 dargestellt.
Das erste lokale Maximum 76 des Kraftverlaufs 70 entspricht
dem Verformen der Dichtung 66, die beispielsweise als O-Ring 67 ausgebildet
ist, der zwischen den beiden Bauteilen 52, 54 eingeklemmt
wird. Nach der Verformung der Dichtung 66 nimmt die Einfügekraft 72 wieder
ab, bis es zu einem erneuten Kraftanstieg mit einem weiteren Kraftmaximum 77 kommt,
das durch das Ineinanderfügen
der beiden Schneid-Klemm-Elemente 15, 22 erzeugt
wird. Je nach konkreter Ausgestaltung der Schneid-Klemm-Elemente 15, 22 nimmt
die Einfügekraft 72 aufgrund
der Gleitreibung zwischen den beiden Schneid-Klemm-Elementen 15, 22 wieder
ab, bis es zu einem erneute Kraftanstieg 78 am Ende 79 des Einfügewegs 74 kommt,
der durch die Ausbildung einer Presspassung 80 zwischen
den beiden Bauteilen 52, 54 verursacht wird. Ein
weiteres lokales Kraftmaximum 81 wird durch die Ausbildung
einer sequentiell bezüglich
der Fügerichtung 50 versetzt
angeordneten Schneidklemmverbindung 37 erzeugt. Wird beim Zusammenfügen der
beiden Bauteile 52 und 54 ein solcher Kraftverlauf 70 gemessen,
kann anhand der Messkurve kontrolliert werden, ob die Schneid-Klemm-Verbindung 37 und
die Presspassung 80 zwischen den Bauteilen 52 und 54 ordnungsgemäß zustande
gekommen ist. Bei einer vom Soll-Verlauf abweichenden Messkurve,
kann hingegen auf eine fehlerhafte Verbindung, beispielsweise durch
Abknicken eines Schneid-Klemm-Elements 15, 22 oder
einer Beschädigung
der Bauteile 52, 54, bzw. der Dichtung 66 geschlossen
werden.
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Die
Ausbildung einer solchen Presspassung 80 ist beispielhaft
in 9 dargestellt, bei der die Ausformung 62 des
ersten Bauteils 52 in die Aussparung 64 des zweiten
Bauteils 54 eingreift. Dabei ist zu erkennen, dass die
Ausformung 62 erst am Ende 79 des Einfügeweges 74 eine
Presspassung 80 mit der Aussparung 64 bildet,
der zu dem Kraftanstieg 78 beim Zusammenfügen der
Bauteile 52 und 54 führt. Über den ersten Bereich des
Einfügewegs 74 weist die
Ausformung 62 gegenüber
der Aussparung 64 ein Spiel 68 auf, aufgrund dessen
die beiden Bauteile 52 und 54 leicht und zuverlässig gegeneinander
vorzentriert werden. Die Ausformung 62 kann als Zapfen 82 ausgebildet
sein, der in eine korrespondierende Hülse 86 als Aussparung
eingreift. In einer weiteren Ausführung, in der zwei Gehäuseschalen 53 und 55 ineinander
gefügt
werden, ist die Ausformung 62 als umlaufende Wand 83 in
Fügerichtung 50 ausgebildet,
die in eine korrespondierende Aussparung 64 eingreift,
die beispielsweise als umlaufende Nut 84 oder gegenüberliegende
umlaufende Wand 85 ausgebildet ist.
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Je
nach konkreter geometrischer Ausbildung der Schneid-Klemm-Elemente 15, 22 tritt
beim Ineinanderfügen
der beiden Schneid-Klemm-Elemente 15, 22 ein lokales
Kraftmaximum 77 auf, wie dies in 8 dargestellt
ist, oder es kommt alternativ zu einem stetigen Kraftanstieg der
Einfügekraft 72.
Wird der Kraftverlauf 70 beim Einfügevorgang gemessen, kann dieser
mit Soll-Kurven verglichen werden, um einen Fehler beim Fügevorgang
zu erkennen. In 8 weist der Kraftverlauf der
Schneid-Klemm-Verbindung 37 das
lokale Maximum 77 auf, was dadurch zustande kommt, dass
anfangs beim Einfügen
des Einklemmstegs 21 in dem Einklemmschlitz 18 (7:
Bild 2) die Einfügekraft 72 aufgrund
der Haftreibung und der Verformung der Schneid-Klemm-Elemente 15, 22 stark
ansteigt und danach in einen Gleitvorgang mit verringerter Gleitreibung übergeht
(7: Bild 3), wodurch die Einfügekraft 72 wieder
abnimmt.
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In 10 sind
schematisch nochmals verschiedene Bauteile 52, 54 dargestellt,
die mittels einer Schneidklemmverbindung 37 miteinander
verbunden werden können.
Beispielsweise werden einerseits die Gehäuseschalen 53 und 55 mittels
den Schneid-Klemm-Elementen 15, 22 miteinander
verbunden, und andererseits das zusammengefügte Elektronikgehäuse 60 mit
dem Elektromotor 58. Dabei ist das Stanzgitter 46 innerhalb
der Gehäuseschale 55 derart
angeordnet, dass sich die Scheid-Klemm-Elemente 15 vom
Stanzgitter nach oben zur ersten Gehäuseschale 53 und nach
unten zum Elektromotor 58 hin erstrecken und in entsprechende
zweite Schneid-Klemm-Elemente 22 dieser Bauteile
greifen. Mit der Schneidklemmverbindung 37 wird gleichzeitig
eine mechanische Verbindung der einzelnen Bauteile geschaffen, die
diese derart zueinander abschließt, dass die Schneid-Klemm-Elemente 15, 22 nicht
mehr sichtbar sind. Zwischen zwei Bauteilen 52, 54 ist
eine Dichtung 66 angeordnet, die beim Zusammenfügen zusammengepresst
wird, was einen Anstieg der Fügekraft 72 zur
Folge hat. Ist die Dichtung 66 vollständig verformt, nimmt die Fügekraft 72 über den
weiteren Fügeweg 74 wieder
ab. Am Ende 79 des Fügewegs 74 wird
eine Presspassung 80 ausgebildet, die zwischen den umlaufenden Wänden 83, 85 der
Bauteile 52 und 54 oder zwischen einem Zapfen 82 und
einer korrespondierenden Hülse 86 angeordnet
sein kann. Solche Schneidklemmverbindungen 37 eignen sich
besonders für
die Zuführung
eines Motorstroms über
einen Anschluss-Stecker 92, bei denen beispielsweise Ströme von 50
bis 150 Ampere fließen
können.
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Insbesondere
ist vorgesehen, dass eine erfindungsgemäß gebildete Schneidklemmverbindung 37 nach
dem Fügeprozess
mechanisch entkoppelt ausgebildet wird. Dies kann beispielsweise
dadurch erfolgen, dass die Hochstromverbindungen nach dem Fügeprozess
nicht mehr zugänglich
sind, da sie in zu schließenden
Gehäusen
eingesetzt werden. Um das Zusammendrücken von Flachband-Verbindungen 5 und
Gegen-Flachband-Verbindung 36 zu erleichtern, kann auf
diese ein Schmierstoff oder eine gleitende Beschichtung aufgetragen
werden. Die Schneidklemmverbindung 37 wird bevorzugt in
eine Tasche 38 eingebracht, die beim Fügeprozess verschlossen wird.
Damit ist ein Flitterschutz gegeben. Insbesondere ist das erste
Schneid-Klemm-Element 15 aufgrund der Biegestelle 10 als
bewegliches Element ausgebildet, das mit einem festen, unbeweglichen
als Gegenelement ausgebildeten zweiten Schneid-Klemm-Element 22 mittels
de Fügekraft 72 verbunden
werden kann. Alternativ kann auch derart vorgegangen werden, dass
das zweite Schneid-Klemm-Element 22 beweglich ist, und
das erste Schneid-Klemm-Element 15 fest angeordnet wird.
Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der
Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele
vielfältige
Kombinationsmöglichkeiten der
einzelnen Merkmale untereinander möglich sind.