Die Erfindung betrifft eine Antriebs- und Steuervorrichtung für ein Durchflussmessgerät mit einer elektrischen Antriebseinheit, einem Anschlussgehäuse, das mit der elektrischen Antriebseinheit verbunden ist, einer Hauptplatine und einer Befestigungsstruktur, mittels derer die Hauptplatine zur elektrischen Antriebseinheit positioniert ist, wobei die Befestigungsstruktur ein Befestigungselement aufweist, an dem die elektrische Antriebseinheit befestigt ist.

Durchflussmessgeräte werden beispielsweise genutzt, um eingespritzte Fluidmengen von Einspritzventilen an Verbrennungsmotoren zu bestimmen. Diese Durchflussmengenmessgeräte weisen einen elektromotorisch angetriebenen Verdrängerzähler in Form einer Zahnradpumpe auf, der parallel zu einem Differenzdruckaufnehmer in Form eines in einer Kolbenkammer angeordneten Kolbens angeordnet ist, wobei die Zahnradpumpe so angesteuert wird, dass der Differenzdruck am Differenzdruckaufnehmer ausgeglichen wird, also kein Differenzdruck über den Kolben entsteht.

Hierzu ist es erforderlich, die Antriebs- und Steuervorrichtung der Zahnradpumpe entsprechend anzusteuern. Diese besteht aus einer elektrischen Antriebseinheit sowie der zugehörigen Hauptplatine, über die beispielsweise die Signale des Elektromotors aufgenommen werden können, die Stromversorgung des Stators entsprechend der geforderten Ansteuersignale erfolgen kann oder die Verarbeitung der Daten des Durchflussmessgerätes durchgeführt werden kann. Je nach Anwendung können entsprechend unterschiedliche Daten zur Hauptplatine übermittelt oder in dieser verarbeitet werden müssen, wobei in diesem Fall unter Umständen auch weitere Platinen zum korrekten Datenaustausch mit der Hauptplatine verbunden werden müssen. Des Weiteren ist es erforderlich, das gesamte Durchflussmessgerät vor Verschmutzungen von außen zu schützen, weswegen der die Antriebs- und Steuervorrichtung darstellende Teil in der Regel unter einer Haube angeordnet wird, welche möglichst klein auszuführen ist, um Bauraum zu sparen.

Entsprechend ist es erforderlich, eine zuverlässige mechanische und gegebenenfalls elektrische Verbindung zwischen der Hauptplatine und der elektrischen Antriebseinheit zu schaffen, welche möglichst einfach unter Vermeidung möglicher Montagefehler herstellbar ist und andererseits eine hohe Lebensdauer aufweist, so dass auch bei auftretenden Erschütterungen die Position der Hauptplatine und der elektrischen Antriebseinheit unter der Haube erhalten bleiben, um möglichst zuverlässige elektrische Verbindungen schaffen zu können. Des Weiteren soll eine möglichst gute Zugänglichkeit der Hauptplatine zur Stromversorgung oder/und zum Anschluss an weitere Platinen sichergestellt werden.

Um dies sicherzustellen, können Befestigungsstrukturen verwendet werden, an denen sowohl die Hauptplatine als auch die elektrische Antriebseinheit befestigt werden, da hierdurch die relative Lage dieser Bauteile zueinander festgelegt wird und ein einfaches Überstülpen der Haube sichergestellt wird. Diese Positionierung stellt zusätzlich sicher, dass im Bereich der elektrischen Verbindungen, die als einfach montierbare Steckverbindungen ausgeführt werden können, keine Zugkräfte oder dergleichen auftreten können, die zu einem Lösen dieser Verbindungen führen könnten.

So wird in der CN 204423922U ein Stellantrieb vorgeschlagen, der eine Befestigungsstruktur aufweist, an der sowohl der Elektromotor als auch die Hauptplatine durch Schraubverbindungen befestigt sind. Die Platine trägt einen Stecker zur Stromversorgung beziehungsweise elektrischen Verbindung nach außen und wird von außen an der Befestigungsstruktur angeschraubt. Die Herstellung dieser offenbarten Befestigungsstruktur ist jedoch sehr aufwendig und die Montage und der elektrische Anschluss gestalten sich schwierig. Insbesondere ist ein Kontakt zwischen einem zusätzlich zu montierenden Außengehäuse und der Platine bei der Montage nicht mit Sicherheit zu vermeiden. Eine Festlegung der Position zu einem zusätzlichen externen Gerät ist nicht vorgesehen.

Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Antriebs- und Steuervorrichtung für ein Durchflussmengenmessgerät bereitzustellen, bei deren Montage Fehler vermieden werden, verschiedene externe Geräte einfach und gut zugänglich angeschlossen werden können und sichere und dauerhaltbare elektrische Verbindungen herstellbar sind. Gleichzeitig soll auch eine zuverlässige Führung für die Verbindung zu den externen Geräten, insbesondere zusätzlichen Platinen, geschaffen werden. Ein störungsfreies und sicheres Montieren einer Schutzhaube über die elektrische Antriebseinheit und die Hauptplatine soll ebenfalls ermöglicht werden, ohne hierdurch die Möglichkeit eines zusätzlichen Anschlusses einer weiteren Anschlussbox zu verlieren.

Diese Aufgabe wird durch eine Antriebs- und Steuervorrichtung für ein Durchflussmengenmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass die Befestigungsstruktur ein Platinenhalteelement aufweist, an dem die Hauptplatine befestigt ist und welches zur Positionierung auf am Befestigungselement ausgebildete Führungsschienen aufgeschoben ist, kann zunächst die Hauptplatine korrekt zur elektrischen Antriebseinheit ausgerichtet und bei guter Zugänglichkeit montiert werden und anschließend deren Position zur elektrischen Antriebseinheit festgelegt werden, ohne zusätzliche Verschraubungen an der Platine vornehmen zu müssen. Entsprechend wird eine lang haltbare mechanische Verbindung zur elektrischen Antriebseinheit durch einfaches Aufschieben hergestellt. Montagefehler werden zuverlässig vermieden und es besteht die Möglichkeit eine Haube über die elektrische Antriebseinheit und die Hauptplatine zu stülpen, ohne einen Kontakt zwischen Hauptplatine und Haube befürchten zu müssen, der zu Schäden führen könnte.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das erste Befestigungselement eine Verbindungsplatte auf, von dessen seitlichen Enden sich zwei Seitenplatten parallel zueinander erstrecken, an deren von der Verbindungsplatte abgewandten Enden sich die Führungsschienen vom Anschlussgehäuse weg weisend und abgewinkelt zu den Seitenplatten parallel zueinander erstrecken. Somit kann nach der Befestigung der Antriebseinheit das Platinenhalteelement auf die Führungsschienen einfach aufgesteckt werden, wobei sich die Hauptplatine parallel zur elektrischen Antriebseinheit erstreckt. Das Aufstecken erfolgt dabei von der freien Seite in Richtung des Anschlussgehäuses.

Vorzugsweise ist die elektrische Antriebseinheit zwischen den Seitenplatten befestigt. Somit befindet er sich in einem Raum der im Querschnitt durch die Verbindungsplatte, die Seitenplatten und das Platinenhalteelement begrenzt wird. Neben der hierdurch einfach herstellbaren sicheren Halterung der Antriebseinheit schützen die Befestigungsstrukturen diesen auch beim Aufsetzen einer Haube, für die sie als Führung dienen können.

Das Platinenhalteelement weist vorteilhafterweise eine Anschlussplatte auf, die sich von der Hauptplatine senkrecht zur Hauptplatine in Richtung der Antriebseinheit erstreckt und in der zwei Öffnungen ausgebildet sind, die korrespondierend zu den Führungsschienen geformt sind, welche durch die Öffnungen gesteckt sind. Durch diese Ausführung wird die Befestigungsebene der Hauptplatine zur elektrischen Antriebseinheit eindeutig festgelegt. Durch dieses horizontale Einschieben unter definierter Führung kann auch ein rückwärtiges Steckerelement der Platine gegebenenfalls in einen entsprechenden Stecker am Anschlussgehäuse gesteckt werden, in dessen Richtung das Platinenhalteelement auf die Führungsschienen aufgesteckt wird. Die Führungsschienen legen mit den Öffnungen an der Anschlussplatte die seitliche Lage des Platinenhalteelementes fest und verhindern zusätzlich durch ihre axiale Länge und Auflage auf der Hauptplatine eine Kippbewegung, so dass ausschließlich eine Bewegung entlang der Führungsschienen möglich ist.

Zur einfachen Befestigung der Hauptplatine am Platinenhalteelement weist das Platinenhalteelement Haltestege auf, die die Hauptplatine durchdringen und über die die Hauptplatine am Platinenhalteelement befestigt ist.

In einer weiterführenden Ausbildung der Erfindung weist die Anschlussplatte eine Anschlussöffnung auf, welche derart korrespondierend zu einem unmittelbar hinter der Anschlussöffnung ausgebildeten Stecker geformt ist, dass durch die Anschlussöffnung eine elektrische Kontaktierung zu einem gegenüberliegenden Stecker herstellbar ist. Entsprechend kann eine einen Stecker aufweisende Anschlussbox von der vom Anschlussgehäuse weg weisenden, freien Seite einfach elektrisch mit der Hauptplatine verbunden werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich parallel zur Anschlussplatte eine Befestigungsplatte, die an der Hauptplatine befestigt ist und welche nach dem Aufschieben auf die Führungsschienen am Anschlussgehäuse festschraubbar ist. Durch diese Verschraubung kann nach dem Aufschieben des Platinenhalteelementes auch die axiale Fixierung der Hauptplatine auf einfache Weise hergestellt werden.

Vorzugsweise erstrecken sich von der Anschlussplatte neben den Öffnungen der Anschlussplatte zur Aufnahme der Führungsschienen zwei parallel zu den Führungsschienen verlaufende Stege. Diese dienen als Führung für die Führungsschienen, um diese sicher in die Öffnungen zu führen. Des Weiteren wird insbesondere bei einer Ausführung der Befestigungsstruktur aus einfachem gebogenem Blech eine erhöhte Steifigkeit des Platinenhalteelementes erreicht und eine größere Fläche zur Befestigung des Platinenhalteelementes an der Hauptplatine zur Verfügung gestellt.

In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung weist eine Anschlussbox, die eine oder mehrere Platinen aufnimmt, einen zum Stecker der Hauptplatine und zur Anschlussöffnung des Platinenhalteelementes korrespondierenden Stecker und zwei Positionierungsöffnungen auf, über die die Anschlussbox mittels der durch die Öffnungen der Anschlussplatte des Platinenhalteelementes ragenden Enden der Führungsschienen zum Platinenhalteelement positioniert ist. Die Führungsschienen dienen entsprechend nicht nur zur Positionierung der Hauptplatine zur Antriebseinheit, sondern zusätzlich zur Positionierung weiterer elektrischer Anschlussmittel zur Hauptplatine, so dass mehrere Bauteile zueinander durch die Führungsschienen positioniert werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausbildung sind an den durch die Öffnungen der Anschlussplatte ragenden Enden der Führungsschienen ein oder mehrere Spitzen ausgebildet und die korrespondierenden Öffnungen der Anschlussplatte und/oder die korrespondierenden Positionierungsöffnungen der Anschlussbox weisen in Höhe der Spitzen einen im Vergleich zur Ausdehnung der Spitzen vergrößerten Öffnungsquerschnitt auf, während der übrige Öffnungsquerschnitt der Öffnungen und/oder Positionierungsöffnungen dem Querschnitt der Führungsschienen entspricht. Diese vergrößerte Öffnung ermöglicht ein einfacheres Einfädeln der Führungsschienen über die Spitzen in die korrespondierenden Öffnungen. Dennoch wird beim weiteren Einschieben der Führungsschienen in die Öffnungen eine ausreichende Festigkeit der Verbindung hergestellt, da der Bereich der Öffnungen neben den Erweiterungen spielfrei an den Führungsschienen anliegt.

Es wird somit eine Antriebs- und Steuervorrichtung für ein Durchflussmessgerät geschaffen, bei deren Montage Fehler zuverlässig vermieden werden. Des Weiteren ist die Hauptplatine fest positioniert und einfach zugänglich, um weitere elektrische Verbindungen herzustellen oder externe Geräte anzuschließen. Es wird eine zuverlässige Führung zur Positionierung der Hauptplatine in einem umgebenden Gehäuse und gleichzeitig eine Führung externer anzuschließender Geräte zur Verfügung gestellt. Eine zusätzliche Schutzhaube kann über die elektrische Antriebseinheit und die Hauptplatine geschoben werden, ohne Schäden befürchten zu müssen, da die Befestigungsstruktur auch als Schutzhülle und Führung bei der Montage dient.

Die erfindungsgemäße Antriebs- und Steuervorrichtung für ein Durchflussmessgerät wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten, nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels beschrieben.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebs- und Steuervorrichtung während der Montage.

Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Haltelementes der erfindungsgemäßen Antriebs- und Steuervorrichtung aus Figur 1. Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung des Platinenhalteelementes der erfindungsgemäßen Antriebs- und Steuervorrichtung aus Figur 1 mit eingesetzter Hauptplatine.

Figur 4 zeigt eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Antriebs- und Steuervorrichtung gemäß der Figur 1 während des letzten Montageschritts.

Figur 5 zeigt eine perspektivische Darstellung der in Figur 4 enthaltenen Anschlussbox aus einem zu Figur 4 entgegengesetzten Blickwinkel.

Die erfindungsgemäße Antriebs- und Steuervorrichtung weist eine elektrische Antriebseinheit 10 auf, welche in vorliegendem Ausführungsbeispiel aus einem Elektromotor 12 mit daran angeschlossener Magnetkupplung 14 besteht, deren Antriebswelle durch ein Anschlussgehäuse 16 in einen Verdrängerraum einer Zahnradpumpe ragt, deren Antriebszahnrad auf der Antriebswelle befestigt ist.

An der Antriebseinheit 10 ist eine Befestigungsstruktur 18 mittels Schrauben 20 befestigt, die aus einem Befestigungselement 22, welches in Figur 2 dargestellt ist und einem Platinenhalteelement 24 besteht.

Das Befestigungselement 22 weist eine Verbindungsplatte 26 auf, von deren seitlichen Enden sich jeweils eine Seitenplatte 28 senkrecht zur Verbindungsplatte 26 und parallel zur jeweils anderen Seitenplatte 28 erstreckt. Die Verbindungsplatte 26 sowie die beiden Seitenplatten 28 umgeben entsprechend die Antriebseinheit 10 über einen axialen Abschnitt von drei Seiten. An den von der Verbindungsplatte 26 entfernten Enden der Seitenplatten 28 sind Führungsschienen 30 ausgebildet, die sich parallel zur Erstreckung der Verbindungsplatte 26 sowie parallel zur Mittelachse der Antriebseinheit 10 und senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Seitenplatten 28 von der Verbindungsplatte 26 aus betrachtet sowie vom Anschlussgehäuse 16 weg weisend erstrecken. Diese Führungsschienen 30 weisen an ihren vom Anschlussgehäuse 16 weg weisenden Enden eine dreieckige Ausnehmung 32 auf, so dass im unteren und oberen Bereich jeder Führungsschiene 30 eine Spitze 34 ausgebildet wird.

Eine Hauptplatine 36, welche sowohl zur Steuerung der Antriebseinheit 10 als auch zur elektronischen Auswertung der Messwerte des mit der Antriebseinheit verbundenen Durchflussmessgerätes geeignet sein kann, weist eine längliche Form mit zwei Längsseiten und zwei Querseiten auf. Am ersten Ende der Hauptplatine 36 erstreckt sich senkrecht zur Hauptplatine 36 entlang ihrer ersten Querseite eine Befestigungsplatte 38 mit zwei Bohrungen 40, durch welche Schrauben in Gewindebohrungen 44 des Anschlussgehäuses 16 geschraubt werden können. An der gegenüberliegenden, vom Anschlussgehäuse 16 entfernten Querseite erstreckt sich ebenfalls senkrecht zur Hauptplatine 36 das Platinenhalteelement 24, welches eine Anschlussplatte 46 aufweist, die parallel zur Befestigungsplatte 38 angeordnet ist. Die Anschlussplatte 46 weist eine Anschlussöffnung 48, die sich parallel zur Hauptplatine 36 erstreckt sowie zwei seitlich neben der schlitzförmigen Anschlussöffnung 48 angeordnete, sich senkrecht zur Hauptplatine 36 erstreckende längliche Öffnungen 50 auf, welche an ihrem oberen und unteren Ende vergrößert ausgebildet sind. Unmittelbar seitlich neben den Öffnungen 50 erstrecken sich zwei Stege 52 senkrecht zur Anschlussplatte 46 in Richtung zum Anschlussgehäuse 16 beziehungsweise zur Befestigungsplatte 38, die mit der Anschlussplatte 46 das Platinenhalteelement 24 bilden. Von der Befestigungsplatte 38 sowie von der Anschlussplatte 46 und den Stegen 52 erstrecken sich mehrere Haltestege 54 durch die Hauptplatine 36, über die diese mit der Befestigungsplatte 38 und dem Platinenhalteelement 24 zumindest formschlüssig verbunden ist.

Die Hauptplatine 36 weist an ihrem zur Anschlussplatte 46 gewandten Ende einen Stecker 56 auf, der als Flachstecker ausgebildet ist und unmittelbar gegen die Anschlussöffnung 48 anliegt, so dass ein Gegenstecker 58 für den Stecker 56 durch die Anschlussöffnung 48 in den Stecker 56 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung gesteckt werden kann. An der gegenüberliegenden Seite der Hauptplatine 36 erstreckt sich ein weiteres Steckerelement 60 in Richtung des Anschlussgehäuses 16.

Die Montage erfolgt derart, dass zunächst das Befestigungselement 22 an der Antriebseinheit 10 angeschraubt wird und das Platinenhalteelement 24 sowie die Befestigungsplatte 38 mit der Hauptplatine 36 über die Haltestege 54 verbunden werden. Die Hauptplatine 36 wird im Folgenden axial von der zum Anschlussgehäuse 16 gegenüberliegenden Seite auf die Führungsschienen 30 in Richtung des Anschlussgehäuses 16 geschoben. Dabei liegen die Stege 52 von außen gegen die Führungsschienen 30 an und die Hauptplatine 36 von unten gegen die Führungsschienen 30, so dass eine allseits geführte axiale Bewegung erzielt wird. Beim Weiterschieben der Hauptplatine 36 gelangen die Spitzen 34 der Führungsschienen 30 zu den Öffnungen 50, welche an ihrem oberen und unteren Ende einen vergrößerten Öffnungsquerschnitt aufweisen, so dass die Spitzen 34 ohne größeren Widerstand in die Öffnungen 50 einfädeln, während der übrige Öffnungsquerschnitt der Öffnungen 50 dem Querschnitt der Führungsschienen 30 entspricht. Die Hauptplatine 36 wird nun weiter in Richtung des Anschlussgehäuses geschoben bis die Befestigungsplatte 38 gegen das Anschlussgehäuse 16 anliegt und dort verschraubt werden kann und das Steckerelement 60 durch eine Bohrung 62 im Anschlussgehäuse zu einer weiteren Platine ragt, auf der beispielsweise ein Stellungssensor eines Kolbens eines Durchflussmessgerätes angeordnet sein kann. Diese Einsteckbewegung ist durch die Auflage der Führungsschienen 30 auf der Hauptplatine 36 sowie die korrespondierende Form der Öffnungen 50 zum Querschnitt der Führungsschienen 30 vollständig geführt. Auch die Anlage der Befestigungsplatte 38 am Anschlussgehäuse ist eindeutig definiert, so dass die Hauptplatine bei der Befestigung nicht gehalten werden muss. In diesem Zustand ragen die Enden der Führungsschienen 30 deutlich über die Anschlussplatte 46 hinaus. Eine Bewegung der Hauptplatine 36 zur Antriebseinheit 10 ist nicht mehr möglich.

Nach diesen Montageschritten wird eine Abdeckhaube 64 über die Antriebs- und Steuereinheit und gegen das Anschlussgehäuse 16 geschoben, welche an einer von dem Anschlussgehäuse 16 abgewandten Wandfläche 66 zumindest eine Ausnehmung 68 aufweist, durch die die Enden der Führungsschienen 30 ragen und durch welche der Stecker 56 zugänglich ist.

Von außen können im Folgenden je nach Bauart der Antriebseinheit 10 und des Durchflussmessgerätes mehrere weitere Platinen 70 über den Stecker 56 mit der Hauptplatine 36 verbunden werden und die Hauptplatine 36 und gegebenenfalls der Elektromotor 12 mit Strom versorgt werden. Hierzu wird eine Anschlussbox 72 verwendet, in der diese Platinen 70 angeordnet sind und an deren zur Hauptplatine 36 weisenden Ende der Gegenstecker 58 aus einem Gehäuse 74 der Anschlussbox 72 ragt. Zusätzlich sind auch an der Anschlussbox 72 zwei Positionierungsöffnungen 76 ausgebildet, die entsprechend zu den Führungsschienen 30 angeordnet und geformt sind, so dass die Anschlussbox 72 zur Vorfixierung und richtigen Ausrichtung zum Stecker 56 auf die Enden der Führungsschienen 30 geschoben werden kann. Eine gegen die axial begrenzende Wandfläche 66 der Haube 64 anliegende Flanschfläche 78, aus der auch der Gegenstecker 58 ragt und in der die Positionierungsöffnungen 76 ausgebildet sind, steht seitlich über die Anschlussbox 72 über und weist in diesem überstehenden Bereich zwei Bohrungen 80 auf, über die die Anschlussbox 72 an der Abdeckhaube 64 festgeschraubt wird.

Von der von vier Seiten im montierten Zustand frei zugänglichen Anschlussbox 72 können sich nach außen weitere elektrische Kontaktierungselemente nach außen erstrecken, über die die weiteren Platinen 70 angeschlossen und mit Strom versorgt werden können.

Die beschriebene Antriebs- und Steuervorrichtung ist einfach zu montieren. Insbesondere werden Montagefehler zuverlässig vermieden. Die Hauptplatine ist fest in der Antriebs- und Steuereinheit und unter der Abdeckhaube geschützt positioniert und dennoch zur elektrischen Kontaktierung einfach zugänglich, um weitere elektrische Verbindungen herzustellen oder externe Geräte und Platinen zur intelligenten Steuerung anzuschließen. Es wird eine zuverlässige Führung zur festen Positionierung der Hauptplatine in einem umgebenden Gehäuse und gleichzeitig eine Führung externer anzuschließender Geräte zur Verfügung gestellt. Die zusätzlich über die Antriebseinheit und die Hauptplatine geschobene Abdeckhaube kann, ohne Schäden befürchten zu müssen, übergeschoben werden, da die Befestigungsstruktur auch als Schutzhülle und Führung bei der Montage dient.

Es sollte deutlich sein, dass die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt ist, sondern verschiedene Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs des Hauptanspruchs möglich sind. Die Antriebs- und Steuereinheit kann insbesondere für verschiedene Anwendungen genutzt werden. Auch ist es denkbar, die Befestigungsstruktur und hier insbesondere das Platinenhalteelement anders auszuführen. So können beispielsweise die Befestigungsplatte und/oder die Anschlussplatte als sich von einer Grundplatte, auf der die Hauptplatine aufliegt, erstreckend ausgebildet werden. Weitere andersartige konstruktive Ausgestaltungen sind ebenfalls denkbar.