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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steckermodul umfassend ein Gehäuse, einen Leadframe, Kontakte zum Kontaktieren des Leadframes mit einem Abnehmer und Abstützungen zum Abstützen der Kontakte. Weiter umfasst die Anmeldung einen Aktor umfassend solch ein Steckermodul und ein Verfahren zum Zusammenbau solch eines Steckermoduls.
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Steckermodule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sind aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt beispielsweise die
DE 10 2019 102 713 A1 ein Steckermodul mit Stanzgitter bzw. Leadframe. Das Stanzgitter ist hier umspritzt und um einen Elko herumgeführt. Das Stanzgitter ist dann ferner mit einer Platine verbunden, durch die hindurchgeführt wird und mit den Anschlüssen zum Steuern oder Stromversorgen eines Aktors verbunden wird. Es ist notwendig, dass das Stanzgitter geführt und abgestützt wird. Gleiches gilt für die Platine. Außerdem müssen entsprechend stabile Kontakte mit den Anschlüssen des Aktormotors gewährleistet werden. Um diese Anforderungen zu gewährleisten ist eine Anzahl von Elementen und Arbeitsschritten notwendig, die den Zusammenbau des Steckermodul aufwendig und kompliziert machen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher diese Probleme aus dem Stand der Technik wenigstens zu verringern.
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Diese Aufgabe wird durch einen gattungsgemäßen Steckermodul nach den Kennzeichen des Anspruchs 1, einem Aktor nach Anspruch 7 und einem Verfahren nach Anspruch 8 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das Steckermodul zeichnet sich dadurch aus, dass im Gehäuse ein Stützring aufgenommen ist. Der Stützring selber kann dabei insbesondere aus Kunststoff oder einem andern an sich nichtleitendem, d.h. elektrisch isolierendem Material bestehen. Weiter ist der Stützring auch nicht umspritzt. Der Stützring bildet sowohl die Abstützungen zum Abstützen der Kontakte auf als auch weiter Befestigungselemente zum Befestigen des Leadframes am Gehäuse integral aus. Bevorzugt sind weder Leadframe noch Stützring umspritzt, d.h. sie sind umspritzungsfrei ausgebildet. Mittels des Stützrings können mehrere Funktionen gleichzeitig abgedeckt werden. Er stabilisiert den Leadframe, stützt die Kontakte zum Verbinden mit dem Leadframe und verbindet diesen mit dem Gehäuse. Hierdurch kann insbesondere ein einfacher Zusammenbau gewährleistet werden.
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Um einen einfachen seriellen Zusammenbau, vorzugsweise innerhalb des Gehäuses zu ermöglichen, ist es in einer Weiterentwicklung vorgesehen, dass die Abstützungen zum Abstützen der Kontakte und Befestigungselemente zum Befestigen des Leadframes auf entgegengesetzten Seiten des Stützrings angeordnet sind.
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Besonders günstig kann es sich bei den Befestigungselementen um Mutterstecker oder Abstandshülsen zur Aufnahme von gehäuseseitigen Vatersteckern oder Pins als Gehäusestrukturen handelt. Eine entsprechende Wirkungsumkehr kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, d.h. die Befestigungselemente sind Vaterstecker oder Pins und auf Seite des Gehäuses sind Mutterstecker, Hülsen oder Abstandshülsen vorgesehen. Auf diese Weise kann der Stützring einfach in das Gehäuse eingeführt und mit diesem fest verbunden werden. Insbesondere findet eine radiale Ausrichtung, d.h. eine Ausrichtung innerhalb der Ebene des Stützrings statt. Eine axiale Ausrichtung des Stützrings zum Gehäuse, d.h. in einer Richtung Senkrecht zur Ebene des Stützrings kann auch ermöglicht werden, wenn entsprechende Kanten, Schulter oder Anschlagkonturen auf Seiten der Befestigungselemente oder der komplementären Gehäusestrukturen vorgesehen sind.
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Eine einfache Herstellung uns sichere Positionierung des Stützrings kann erreicht werden, wenn die Pins integral aus dem Gehäuse und die Abstandshülsen integral aus dem Stützring ausgeformt sind.
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Eine axiale Ausrichtung des Leadframes, d.h. in einer Richtung senkrecht zur Ebene des Stützrings kann ermöglicht werden, wenn entsprechende Kanten, Schulter oder Anschlagkonturen auf Seiten der Befestigungselemente zum vorgesehen sind. Dieses kann insbesondere auch nur für einen Teil der Befestigungselemente vorgesehen sein, die zusätzlich zum Befestigen des Stützrings am Gehäuse auch für die Befestigung des Leadframes am Stützgitter vorgesehen sind. Es können auch zusätzliche zweite Befestigungselemente alleine zum Befestigen des Leadframes am Stützring vorgesehen sein. Ein Vaterstecker kann dafür aus einem Vorsprung hervorstehen, während der Vorsprung eine zum Leadframe parallele Oberfläche aufweist. Ein Mutterstecker oder eine Abstandshülse weist entsprechend eine zum Leadframe parallele Oberfläche auf, wodurch der Leadframe bei Anlage an oder auf dem Stützring in seiner axialen Position bezüglich einer Achse durch das Gehäuse hindurch, durch Anlage des Leadframes an den beiden Oberflächen festgelegt ist.
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Weiter kann vorgesehen sie Aufnahme der Kontakte weiter zu verbessern. Hierfür kann vorgesehen sein, dass die Kontakte in Kontaktaufnahmen des Gehäuses aufgenommen sind, wobei die Kontaktaufnahmen eine axiale Oberfläche bzw. Stirnfläche oder Stirnseite aufweisen. Der Stützring weist dann Aufnahmen für die Aufnahme der Kontakte auf, die den Oberflächen oder Stirnseiten zugewandt sind, d.h. vom Stützring in Richtung des Gehäuses aus der Ebene des Stützringes heraus weisen. Die Aufnahmen selber weisen ebenfalle eine Oberfläche oder Stirnseite auf, mit der sie vorteilhafterweise in Kontakte mit der Oberfläche der Kontaktaufnahme kommen und so die axiale Positionierung und in einer Weiterentwicklung zusätzlich eine radiale Positionierung des Stütztrings in Bezug auf die Kontakte ermöglicht. Es ist eine Anordnung der Kontaktaufnahmen innerhalb der Gehäuses möglich, die mit den hier entsprechenden Aufnahmen auf Seiten des Stützrings eine Poka Yoke Struktur bilden. Ferner sind die Aufnahmen hohl ausgebildet, so dass die Kontakte durch die jeweiligen Oberflächen sowie durch die Aufnahme hindurchragen. Weiter ist der der Leadframe so auf Befestigungselementen und/oder Gehäusestrukturen angeordnet, dass die Kontakte durch ihn, ihn kontaktierend hindurchragen und in den Abstützungen auf der dem Leadframe abgewandten Seite des Stützrings abgestützt sind. Auch die Abstützungen sind hierfür entsprechend hohl ausgebildet. Die Abstützungen können dabei geometrischen so ausgildet sein, dass sie entweder eine Kontaktgeometrie mit leitender Verbindung zu den Kontakten aufweisen oder einen direkten Kontakt zwischen den Kontakten auf Seiten des Leadframes bzw. Gehäuses und weiterleitenden Strukturen andererseits ermöglichen.
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Für den Erfindungsgemäßen Aktor ist vorgesehen, dass der den Leadframe kontaktierende Abnehmer ein E-Motor ist. Über den Leadframe können dann Steuer- oder Messsignale oder Betriebsstrom oder eine Kombination hiervor geleitet werden.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren zum Zusammenbau eines Steckermoduls, wie es oben beschrieben wurde gelöst.
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Dieses Verfahren sieht vor, dass für den Zusammenbau des Steckermoduls folgende Schritte durchgeführt werden:
- Als erstes werden die Kontakte in den Kontaktaufnahmen des Gehäuses aufgenommen.
- In einem zweiten Schritt wird der Leadframe von den Kontakten und Pins des Gehäuses in radialer Richtung zu einer Achse positioniert wird. Zeitgleich mit der radialen Positionierung kann auch eine axiale Positionierung durch Vorsprünge, Anschläge oder ähnliches erfolgen.
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Anschließend wird der Stützring axial auf den Leadframe angeordnet, indem die Kontakte in Abstützungen des Stützrings aufgenommen werden.
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Die axiale Festlegung des Leadframes kann auch zusätzlich oder alternativ in diesem Verfahrensschritt erfolgen, indem der Leadframe durch die Oberfläche, bzw. Stirnseite der Kontaktaufnahmen und der dazu entsprechenden Oberfläche/Stirnseite der Abstandshülsen des Stützrings sowie durch die Oberfläche von Vorsprüngen der Pins in axialer Richtung festgelegt wird.
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In einem letzten Schritt, bzw. durch die Summe der vorherigen Schritte wird der Stützring am Gehäuse befestigt, so dass eine Positionierung und Befestigung des Leadframes alleine über den Stützring und die Kontakte erfolgt. Die Kontakte sind über die Aufnahmen im Stützring für entsprechende Zuleitungen eines Abnehmers, wie eines E-Motors zugänglich. Der Kontakte kann durch einen entsprechenden Steckkontakt erfolgen.
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Ein Beispiel der Erfindung, auf das diese nicht beschränkt ist, und aus dem sich weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben können, ist in den folgenden Figuren gezeigt. Es zeigen:
- 1: einen Schnitt durch ein Steckermodul,
- 2: eine dreidimensionale Ansicht des Steckermoduls, und
- 3: eine Explosionsdarstellung des Steckermoduls.
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In 1 ist ein Schnitt durch ein Steckermodul 1 für einen hier nicht gezeigten Aktor dargestellt. Gezeigt ist das Gehäuse 2 des Steckermoduls 1 mit zwei Anschlusssockeln 20, 21. Im Anschlusssockel 20 sind Anschlüsse 22 eines Leadframes 3 des Steckermoduls nach Außen gelegt, so dass ein entsprechender korrespondierender Stecker oder Anschluss hierzu Kontakt herstellen kann. Im zweiten Anschlusssockel 21 sind Anschlüsse 23 für eine innerhalb des Steckermoduls 1 bereitgestellte Leitplatte 24 nach Außen geführt. Der Leadframe 3 dient der sicheren Kontaktierung eines aktorinternen Abnehmers, wie einem E-Motor mit den an den Anschlüssen 22 angeschlossenen Anschlüssen, bzw. einer mit diesen verbundenen Leistungselektronik und/oder Steuerungsmodul.
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Das Gehäuse 2 weist einen zylindrischen Abschnitt 25 auf, welcher den Leadframe 3 und die Leiterplatte 24 radial umschließt. Durch den zylindrischen Abschnitt 25 kann eine Achse 15 definiert werden, um die herum sich der zylindrische Abschnitt 25 in Umfangsrichtung erstreckt. Die Achse 15 ist dabei senkrecht zur Ebene sowohl des Leadframes 3, als auch der Leiterplatte 24 angeordnet.
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Der Leadframe 3 weist ausgehend von den Anschlüssen 22 einen koaxialen Verlauf relativ zur Achse 15 auf und ist durch eine Durchführung 26 durch einen axialen Randbereich 27 des Gehäuses 2 hindurchgeführt. Im Inneren des Gehäuses 2 erstreckt sich der Leadframe 3 im Wesentlichen in einer Ebene, wobei bei Bedarf auch Stufen vorhanden sein können. Leadframe 3 erstreckt sich in Umfangsrichtung im Wesentlichen parallel zum zylindrischen Abschnitt 25 und koaxial zur Achse 15. Der Leadframe 3 weist dabei im Wesentlichen teilringförmigen Verlauf am Innenradius des zylindrischen Abschnitts 25 auf.
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Der Leadframe 3 liegt in axialer Richtung auf Gehäusestrukturen 30 des Gehäuses 2 auf, die hier als Pins 10 mit Vorsprüngen 11 ausgebildet sind.
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Die Vorsprünge 11 weisen eine Oberfläche 12 auf, die in der Art einer Stirnfläche der Vorsprünge 11 ausgebildet sind und von denen sich die Pins 10 weiter in axialer Richtung erstrecken.
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Die Oberflächen 12 können dabei auf unterschiedlichen axialen Niveaus in Bezug auf den axialen Randbereich 27 des Gehäuses 2 befinden, wobei sie dem entsprechenden axialen Verlauf des Leadframes 3 folgen, der, wie bereits erwähnt Stufen aufweisen kann, die zu solch unterschiedlichen axialen Niveaus führen. Die Oberflächen 12 dienen der axialen Positionierung und Abstützung des Leadframes 3.
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Die Vorsprünge 11 befinden sich gehäuseseitig zwischen dem Leadframe 3 und dem axialen Randbereich 27. Auf der anderen Seite des Leadframes 3 erstrecken sich die Pins 10 weiter in axialer Richtung.
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Weiter sind gehäuseseitig sich in axialer Richtung erstreckende Kontaktaufnahmen 16 vorgesehen. Diese Kontaktaufnahmen 16 nehmen Kontakte 4 auf. Die Kontaktaufnahmen 16 weisen, wie die Pins 10 Stirnflächen in Form von Oberflächen 17 auf, die auch hier der axialen Positionierung und Abstützung des Leadframes 3 dienen.
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Durch die Anordnung der Kontaktaufnahmen 16 und Pins 10 in Umfangsrichtung und in vorgelegten radialen Abständen kann in Verbindung mit entsprechenden Löchern und Kontaktstellen im Bereich des Leadframes 3 eine Poka Yoke Struktur gebildet werden, die die radiale und umfangsgemäße Position des Leadframes 3 vorgibt. Der Leadframe 3 weist dafür einerseits Löcher auf, die ein axiales Durchgreifen der Pins 10 ermöglichen und andererseits Kontaktstellen, die ein Durchgreifen der Kontakte 4 mit gleichzeitiger, elektrisch leitender Kontaktierung mit dem Leadframe 3 ermöglichen.
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Der Leadframe 3 wird im Steckermodul 1 auf der dem axialen Randbereich 27 gegenüberliegenden axialen Seite durch einen Stützring 6 axial gehalten und abgestützt. Der Stützring 6 folgt dem Innenradius des zylindrischen Abschnitt 25 des Gehäuses 2 im Wesentlichen parallel zum Leadframe 3.
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Der Stützring 6 weist integrale Strukturen zum axialen Positionieren und Halten des Leadframes 3 einerseits und wenigstens der Unterstützung der Kontaktierung des Leadframes 3 mit dem aktorinternen Abnehmer.
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Auf einer, dem Leadframe 3 zugewandten Seite 9 sind die integralen Strukturen zu einem ersten Teil als Befestigungselemente 7 in Form von Abstandshülsen 13 ausgebildet, die sich, in Abhängigkeit vom axialen Verlauf des Leadframes 3 unterschiedlich weit axial erstrecken können. Die Abstandshülsen 13 weisen dabei Stirnseiten mit Oberflächen 14 auf, die im Zusammenbau des Steckermoduls 1 den Oberflächen 12 der Pins 10 gegenüberliegen und mit diesen die axiale Position des Leadframes 3 festlegen und den Leadframe 3 abstützen. Der Stützring 6 und auch seine integralen Strukturen bestehen dabei aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff.
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Die integralen Strukturen auf der, dem Leadframe 3 zugewandten Seite 9 sind zu einem zweiten Teil als Aufnahmen 18 ausgebildet. Sowohl die Aufnahmen 18, als auch die Abstandshülsen 13 sind integral, stoffschlüssig Bestandteil des Stützrings 6 und dabei aus einem elektrisch isolierendem Kunststoff hergestellt. Die Aufnahmen 18 sind radial innen Hohl und gewähren den Kontakten 4 einen Durchgriff durch den Stützring 6. Sie liegen dabei den Kontaktaufnahmen 16 axial gegenüber und weisen entsprechende Stirnseiten mit Oberflächen 19 auf. Auch hier wird der Leadframe 3 durch die Oberflächen 16 der Kontaktaufnahmen 16 und der Oberflächen 19 der Aufnahmen 18 gemeinsam axial positioniert und abgestützt. Gleichzeitig wird eine Kontaktierung des Leadframes 3 mit den Kontakten 4 ermöglicht und die Kontakte 4 gleichzeitig auf die andere Seite 8 des Stützrings 6 hindurchgeführt. Insbesondere können auch die Kontaktaufnahmen 16 respektive die Aufnahmen 18 Bestandteil der beschriebenen Poka Yoke Struktur sein.
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Wie beschrieben sind die Aufnahmen 18 radial innen hohl und sind an den Stellen des Leadframes 3 mit Kontaktstellen zur Kontaktierung der Kontakte 4 angeordnet. Der Stützring 6 weist ferner an diesen Stellen einen Durchgriff für ein axiales Durchgreifen der Kontakte 4 auf. Auf der, dem Leadframe 3 gegenüberliegenden Seite 8 des Stützrings 6 sind die integralen Strukturen wenigstens Teilweise als Abstützungen 5 ausgebildet. Diese Abstützungen 5 sind innen hohl und erstrecken sich axial in den Raum der Seite 8 hinein. Sie können an ihren axialen Enden einen Kontakt der Kontakte 4 mit hier nicht dargestellten Kontaktstellen / Steckern eines aktorinternen Abnehmers, wie einem E-Motor gewährleisten. Hierfür können die Abstützungen 5 selber einen leitenden Abschlussbereich zur Kontaktierung sowohl der Kontakte 4, als auch der Kontaktstellen des Abnehmers aufweisen. Im hier dargestellten Fall weisen die Abstützungen 5 aber eine axiale Öffnung auf, so dass Steckkontakte hier eingreifen können. Die Kontakte 4 sind bevorzugt als Schneidkontakte ausgebildet so dass durch zusammengreifen der Kontakte des Abnehmers und der Kontakte 4 eine sichere Verbindung entsteht.
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In der 2 ist das Steckermodul 1 in einer 3D-Darstellung gezeigt. Anliegend an den Innenradius des zylindrischen Abschnitts 25 ist der Stützring 6 erkennbar. Er wird von gehäuseseitigen Pins 10 axial durchgriffen, die so den hier teilweise sichtbaren Leadframe 3 sowohl axial zwischen Vorsprüngen 11, als auch Befestigungselementen 7 festlegen. Weiter sind die Abstützungen 5 mit darin befindlichen Kontakten 4 erkennbar. Auch hier wird, wie oben beschrieben eine axiale und umfangsgemäße Positionierung des Leadframes 3 unterstützt, während gleichzeitig eine sichere Kontaktierung der Kontakte 4 erfolgen kann.
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In der 3 ist eine Explosionszeichnung des Steckermoduls 1 gezeigt, aus der das Verfahren zum Zusammenbau des Steckermoduls 1 ablesbar ist.
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Das Gehäuse 2 weist auf der Innenseite Kontaktaufnahmen 16 auf, die hier integral aus dem Kunststoff des Gehäuses 2 ausgeformt sind. Sie dienen der Aufnahme von Kontakten 4, die, wie hier gezeigt axial in die Kontaktaufnahmen 16 eingeführt werden.
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Weiter umfasst das Gehäuse hier auch integral Pins 10 mit Vorsprüngen 11.
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Nach dem Einfügen der Kontakte 4 werden diese mit dem Leadframe 3 verbunden. Der Leadframe 3 weist Kontaktstellen und Löcher auf, die hier nicht erkennbar sind aber zum Einen mit den den Kontakten 4, als auch mit den Pins 10 übereinstimmen.
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Der Leadframe 3 weist axial verlaufende Anschlüsse 22 auf. Diese werden durch eine Durchführung 26 hindurchgeführt, während der Leadframe 3 axial auf den Oberflächen 14 und 17 der Vorsprünge 11 und Kontaktaufnahmen 16aufgelegt wird. Die Löcher des Leadframes 3 nehmen dann die Pins 10 auf, während die Kontaktstellen die Kontakte 4 kontaktieren.
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In einem abschließenden Schritt wird der Stützring 6 axial auf den Leadframe 3 auflegt und dabei über die Pins 10 und die Kontakte 4 geschoben. Die Positionen der Kontakte 4 und Pins 10 bilden dabei einen Poka Yoke Struktur, die den integralen Strukturen des Stützrings 6 entspricht. Beim Aufschieben werden die Pins 10 durch Abstandshülsen 13 auf der Seite 9 des Stützrings 6, die dem Leadframe 3 zugewandt ist hindurchgeschoben und durchgreifen sowohl die Abstandshülsen 13, als auch den Stützring 6 axial. Die Kontakte 4 durchgreifen in diesem Schritt sowohl Aufnahmen 18 auf der Seite 9, den Stützring 6, als auch Abstützungen 5 auf der dem Leadframe 3 abgewandten Seite 8 des Stützrings 6. Insbesondere durch den Kontakt der Kontakte 4 mit den Abstützungen 5 kann ein sicheres Sitzen des Stützringes 6 gewährleistet werden. Der Leadframe 3 ist sicher axial zwischen dem Stützring 6 und dem Gehäuse 2 gehalten, während die Kontakte 4 einen Kontakt zum Abnehmer gewährleisten und die Anschlüsse 22 zu Zuleitungen. Das Steckermodul 1 befindet sich als Unterzusammenbau in einem transportierbaren und testbaren Zustand. Es kann leicht zusammengebaut werden und erfordert ein Minium an Einzelteilen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steckermodul
- 2
- Gehäuse
- 3
- Leadframe
- 4
- Kontakte
- 5
- Abstützung
- 6
- Stützring
- 7
- Befestigungselement
- 8,9
- Seite
- 10
- Pin
- 11
- Vorsprung
- 12,14
- Oberfläche
- 13
- Abstandshülse
- 15
- Achse
- 16
- Kontaktaufnahme
- 17
- Oberfläche
- 18
- Aufnahme
- 19
- Oberfläche
- 20
- Anschlusssockel
- 21
- Anschlusssockel
- 22
- Anschlüsse
- 23
- Anschlüsse
- 24
- Leiterplatte
- 25
- zylindrischer Abschnitt
- 26
- Durchführung
- 27
- axialer Randbereich
- 30
- Gehäusestrukturen
