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Die Erfindung betrifft ein Antriebsgehäuse für einen elektrischen Antrieb, mit einem in dem Antriebsgehäuse untergebrachten Elektromotor mit Stator und einem zugeordneten Rotor, sowie mit einem Getriebestrang, über welchen ein Abtriebsglied (insbesondere eine Abtriebswelle) durch den Elektromotor mittelbar oder unmittelbar angetrieben ist, wobei das Antriebsgehäuse im Wesentlichen einen Gehäusekörper und einen Gehäusedeckel umfasst, wobei der Gehäusekörper von dem Gehäusedeckel abgedeckt ist und wobei an dem Antriebsgehäuse zumindest eine Öffnung vorhanden ist und eine nach innen gerichtete Lagerfläche zur Lagerung der mindestens einen Abtriebswelle vorgesehen ist und wobei zwischen dem Gehäusekörper und der mindestens einen Abtriebswelle und/oder zwischen dem Gehäusedeckel und der mindestens einen Abtriebswelle wenigstens ein Dichtelement angeordnet ist, welches das Gehäuseinnere nach außen hin abdichtet.
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Elektrische Antriebe, insbesondere Stellantriebe sind häufig unwirtlichen Umgebungsbedingungen ausgesetzt, weswegen sie häufig zu ihrem Schutz in einem Antriebsgehäuse untergebracht sind. Um dabei die Antriebskraft ohne nachteilige Auswirkungen aus dem Antriebsgehäuse nach außen vermitteln zu können, wird das Antriebsgehäuse regelmäßig mit einem Dichtelement versehen, das an einem aus dem Antriebsgehäuse austretenden Element angeordnet ist, um das Innere des Antriebsgehäuses gegen die Umgebung, insbesondere gegen Schmutz und/oder Feuchtigkeit, abzudichten. Insbesondere kann das aus dem Antriebsgehäuse austretende Element durch eine Abtriebswelle gegeben sein.
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Das erwähnte Dichtelement kann dabei zur Abdichtung des Gehäuseinneren prinzipiell an der Gehäuseinnenseite vorgesehen sein. Häufig werden jedoch Einrichtungen, an denen die betreffenden Antriebe angeordnet sind, Reinigungsvorgängen unterzogen, beispielsweise unter Einsatz von Hochdruckreinigungsgeräten, bei denen die ohnehin bei einer Innenanordnung nur ungenügend gedichtete Lagerstelle des Abtriebsglieds in Mitleidenschaft gezogen würde. Letzten Endes würde sich das Abtriebsglied in seinem Lager in kurzer Zeit festfressen und versagen. Gleiches gilt für durch Witterungsverhältnisse bedingte oder anders bedingte Feuchtigkeit. In beiden Fällen kann sich bei innenliegenden Dichtelementen Feuchtigkeit innerhalb des Gehäuses, insbesondere im Bereich des Dichtelementes ansammeln, und kann dann beispielsweise durch Gefrieren ein bewegliches Antriebselement, wie zum Beispiel eine Abtriebswelle, blockieren oder dessen Bewegung hemmen. Ebenso können sich bei derartigen abgedichteten Antriebsgehäusen relativ einfach Schmutzpartikel im Gehäuseinneren im Bereich des Dichtungselementes ablagern und damit zu einer Hemmung oder Blockierung eines dort angeordneten Antriebselementes führen. Bei Anordnung des Dichtelements an der Außenseite des Antriebsgehäuses besteht hingegen die Gefahr, dass sich das Dichtelement mit dem Abtriebsglied mitbewegt oder eine axiale Bewegung durchführt, insbesondere dass es sich von dem Antriebsgehäuse teilweise oder vollständig löst.
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Es besteht daher die Aufgabe, ein Antriebsgehäuse zu schaffen, bei dem auf einfache Weise die Lagerstellen von Abtriebsgliedern gedichtet und derart das Gehäuseinnere mit einer hohen Schutzart gegen Verschmutzung und Feuchtigkeit, insbesondere auch gegen Beaufschlagung mit einer Reinigungsflüssigkeit, geschützt ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Antriebsgehäuse der eingangs genannten Art, bei welchem das mindestens eine Dichtelement an der Außenseite des Antriebsgehäuses (des Gehäusekörpers und/oder des Gehäusedeckels) angeordnet ist und durch mindestens ein Haltemittel ortsfest gehalten ist. Die Anordnung an der Außenseite schützt hier eine zur Lagerung des Abtriebsglieds, als Lagerfläche ausgebildete, nach innen gerichtete Ausformung des Gehäusekörpers, beziehungsweise des Gehäusedeckels. Dabei stellt das mindestens eine Haltemittel sicher, dass das Dichtelement an der gewünschten Position verbleibt und dort seine Funktion ausübt. Vorzugsweise bilden der Gehäusekörper und der Gehäusedeckel zwei gegenüberliegende Seitenwände des Antriebsgehäuses aus.
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In einer vorteilhaften Ausführung des Antriebsgehäuses weisen hierbei die Öffnung, die Lagerfläche für das mindestens eine Abtriebsglied und das mindestens eine, vorzugsweise als Abtriebswelle ausgebildete, Abtriebsglied einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf. Die Lagerstelle ist bevorzugt in Form eines Hohlzylinders gegeben um eine im Wesentlichen zylindrische oder hohlzylindrische Abtriebswelle zu lagern. Die Abtriebswelle kann ein angeformtes Zahnrad aufweisen, um die Kraftübertragung von der Antriebsseite einer Getriebeanordnung auf die Abtriebswelle zu realisieren.
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In einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform kann das mindestens eine Dichtelement an der Außenseite des Antriebsgehäuses angeordnet werden ohne hierbei etwa einen Überstand oder Vorsprung zu bilden, wofür zwischen der Öffnung und der Lagerfläche ein Absatz durch einen Rücksprung in Form eines erweiterten Durchmessers gebildet ist, an dem das Dichtelement flächig abgestützt ist. Insbesondere wenn hierbei das der Öffnung zugewandte Ende des Dichtelements unterhalb des Öffnungsrands angeordnet ist oder bündig mit diesem abschließt, können unerwünschte Effekte auf das Dichtelement bei mechanischer Beaufschlagung des Antriebsgehäuses vermieden werden.
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Das Dichtelement kann hierbei bevorzugt durch wenigstens einen das Abtriebsglied einfassenden Dichtring gebildet sein. Besonders bevorzugt hat der Dichtring dabei den Querschnitt eines C-Profils oder U-Profils, dessen Schenkel in etwa in Richtung der Öffnung weisen. Idealerweise kann sich ein solches Profil mit dem die Schenkel des Profils verbindenden Steg an dem Absatz des Rücksprungs abstützen. Im Prinzip ist aber auch eine Abstützung beispielsweise an der Stirnseite des äußeren Schenkels denkbar.
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Bei einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Antriebsgehäuses ist der dem Abtriebsglied zugewandte Schenkel des Dichtrings in Richtung des Abtriebsglieds geneigt und berührt dieses zumindest mit einem Abschnitt in Gebrauchsstellung dauerhaft. Der Dichtring ist mit diesem Schenkel hierbei federnd nachgiebig ausgebildet. Beispielsweise kann das freie Ende des betreffenden Schenkels auch mit einem vorspringenden Bereich oder einer Art Zunge eine Dichtlippe an dem Außenumfang des Abtriebsglieds bilden. Dabei können auch mehrere Lippenartige Vorsprünge an dem dem Abtriebsglied zugewandten Schenkel das Abtriebsglied berühren und eine Dichtfunktion ausüben. Anstatt durch Neigung des Schenkels kann die Berührung des Außenumfangs des Abtriebsglieds auch durch Anordnung einer Schlauchfeder im Endbereich des Schenkels realisiert werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Antriebsgehäuses ist das mindestens eine Haltemittel an dem Rand der Öffnung angeordnet und übergreift das mindestens eine Dichtelement von dem Rand nach innen vorspringend zumindest teilweise. Das teilweise Übergreifen bezieht sich hierbei darauf, dass das Dichtelement weder an allen Stellen, noch an diesen vollständig in Richtung des Abtriebsglieds übergriffen sein muss, um in seiner Position festgelegt zu sein. Als Haltemittel kann zusätzlich auch eine Vertiefung, beziehungsweise Rille oder Nut, an der mindestens einen Abtriebswelle umlaufend ausgebildet sein, wobei das mindestens eine Dichtelement in die Vertiefung eingreift und so in axialer Richtung gehalten wird.
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Eine zuverlässige Anordnung des mindestens einen Dichtelements ergibt sich bei einer bevorzugten Weiterbildung des Antriebsgehäuses, bei der das Haltemittel durch eine Mehrzahl von Vorsprüngen gebildet ist, die an dem Rand der Öffnung, insbesondere gleichmäßig beabstandet, verteilt sind und mit dem Dichtelement eine form- und kraftschlüssige Verbindung eingehen. Besonders bevorzugt kann hierbei die Verbindung der Vorsprünge mit dem Dichtelement durch ein Druckkraft und Wärme verwendendes Umformverfahren, insbesondere durch Heißverstemmen oder Ultraschallverformen, herstellbar sein. Das mindestens eine Haltemittel kann dabei auch durch einen einzigen Vorsprung ausgeformt sein, wobei dieser eine Vorsprung umlaufend ausgebildet sein kann.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Antriebsgehäuses weist an diesem an zwei gegenüberliegenden Seitenwänden zwei gegenüberliegende Öffnungen mit jeweils einer nach innen gerichteten Lagerfläche zur Lagerung der mindestens einen Abtriebswelle auf. In diesen Lagerflächen sind insgesamt bis zu zwei benachbarte Abtriebswellen gelagert und von dem gleichen Getriebeteil des Getriebestrangs angetrieben, so dass an dem Antriebsgehäuse eine Verzweigung in zwei Antriebsstränge gebildet sein kann. Diese Verzweigung ist jedoch vorzugsweise durch eine einzelne Abtriebswelle realisiert, indem beide Wellenenden jeweils ein Kupplungsstück aufweisen und mit einem anzutreibenden Bauteil verbindbar sind. Der Getriebestrang selbst bildet beispielsweise ein Übersetzungsgetriebe, beispielsweise mit einer Übersetzung ins Langsame (auch Untersetzung genannt). Die Seitenwände können hierbei auch durch einen Gehäusedeckel und einen Boden des Antriebsgehäuses gebildet sein.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert. In teilweise schematisierter Form zeigen dabei die
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1 eine ebene Ansicht der Unterseite des Antriebsgehäuses mit Öffnung und Dichtelement;
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2 eine ebene Seitenansicht des Antriebsgehäuses aus der 1;
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3 eine Draufsicht von oben auf das Antriebsgehäuse der 1 und 2;
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4 eine perspektivische Ansicht schräg von oben auf das Antriebsgehäuse der 1 bis 3;
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5 eine stirnseitige, rückwärtige Ansicht des Antriebsgehäuses der 1 bis 4 mit den elektrischen Anschlüssen;
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6 eine Detailansicht des Details X aus der 3 mit Öffnung, Abtriebsglied und Dichtelement und Haltemittel;
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7 eine geschnittene Seitenansicht des Antriebsgehäuses aus den 1 bis 5 mit Elektromotor und Getriebestrang;
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8 eine Detailansicht des Details Y aus der 7 mit Öffnung, Abtriebsglied und Dichtelement und Haltemittel;
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9 eine Detailansicht entsprechend der 8, das die Haltemittel 20 vor dem Umformprozess zeigt.
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In den 1 bis 5 sowie 7 ist ein im Ganzen mit 1 bezeichnetes Antriebsgehäuse für einen elektrischen Antrieb zu erkennen, wobei die 1 bis 5 verschiedene Außenansichten des Antriebsgehäuses 1 zeigen, nämlich von unten (1), von der Seite (2), von oben (3), perspektivisch (4) und von der Anschlussseite (5). Dabei ist in diesen Figuren gezeigt, dass das Antriebsgehäuse 1 mit einem länglichen, im Querschnitt in etwa viereckigen Gehäusekörper 2 ausgebildet ist, der durch einen Deckel 1a verschlossen ist. Im unteren Teil des Gehäusekörpers 2 ist durch einen Bereich mit zurückspringendem Querschnitt im Gehäuseinneren eine kreisrunde Aufnahme 4 gebildet, in welcher ein als Innenläufer ausgebildeter elektrischer Antrieb 5 mit einem Stator 6 und einem tor 7 aufgenommen ist, wie es der 7 entnehmbar ist. Dort ist weiter zu sehen, dass ein Getriebestrang 8 die Drehbewegung des Rotors 7 über die Verzahnung von Zahnrädern in Richtung von einer an der mindestens einen Lagerfläche 9 angeordneten Abtriebswelle 10 weitergibt. Das Antriebsgehäuse 1 ist im vorliegenden Fall mit zwei gegenüberliegenden Lagerflächen 9 zur Aufnahme mindestens einer Abtriebswelle 10 ausgestattet, wobei die Abtriebswelle 10 auf der Bodenseite des Antriebsgehäuses 1 und auf der Seite des Gehäusedeckels 1a jeweils mit einem anzutreibenden Bauteil, beispielsweise jeweils einer weiteren Wellen, verbunden werden kann. Alternativ kann auch nur ein Wellenende einer Abtriebswelle 10 für den Antrieb eines anzutreibenden Bauteils ausgebildet oder verwendet werden. In einer weiteren, alternativen Ausgestaltung kann die Drehbewegung des Rotors 7 auf zwei sich gegenüberliegende Abtriebswellen weitergegeben werden, die von einem oder mehreren Zahnrädern des Getriebestrangs 8 angetrieben werden.
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Wieder auf die 1 bis 5 zurückkommend ist in diesen an dem Antriebsgehäuse 1a weiter an dessen für den Betrachter linkem Ende (1 bis 4) eine Anschlussbuchse 11 zu erkennen, in welcher sich elektrische Kontakte 12 befinden und an welche ein Stecker anschließbar ist. An dem gegenüberliegenden Ende des Gehäusekörpers 2 ist eine Öse 13 zur Festlegung des Gehäuses angeordnet, deren Öffnungsachse im Wesentlichen senkrecht zu derjenigen der mindestens einen Lagerfläche 9 verläuft.
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In der 7 erkennt man weiter, dass in der gezeigten Ausführung mit zwei Lagerflächen 9 und zwei gegenüberliegenden Öffnungen 14, 15 des Gehäusekörpers 2 und des daran angeordneten Deckels 1a die Öffnungen 14, 15 einen Durchgriff definieren. Im Bereich der Öffnungen 14, 15 ist jeweils eine Lagerfläche 9 ausgeformt in welcher mindestens eine durch ein Getriebeteil 18 angetriebene Abtriebswelle 10 angeordnet ist. Die Lagerflächen 9 können beispielsweise die Form eines Hohlzylinders aufweisen. Sie müssen dabei aber nicht einen umlaufenden Querschnitt aufweisen, sondern können auch jeweils einen anderen Querschnitt aufweisen. Beispielsweise aus einem oder mehreren Kreissegmenten bestehend, so dass die jeweilige Lagerfläche 9 genaugenommen aus mehreren Lagerflächenabschnitten zusammengesetzt ist.
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Zusammen mit den 6 und 8 erkennt man in der 7 weiter, dass an dem jeweils der Öffnung 14, 15 zugewandten Ende der Lagerfläche 9 durch einen Rücksprung des Querschnitts in Form einer Durchmessererweiterung ein Absatz 16 gebildet ist, an dem sich ein Dichtring als Dichtelement 17 flächig abstützt und das Innere des Antriebsgehäuses 1 gegen die Umgebung abdichtet. Weiter ist im Bereich des Absatzes 16, und zwar am Rand der jeweiligen Öffnung 14, 15 eine Anzahl von Vorsprüngen 19 zu erkennen, die das Haltemittel 20 bilden, welches das Dichtelement ortsfest hält. Der oder die Vorsprünge 19 können dabei jeweils in regelmäßigen Abständen konzentrisch um die Öffnungen 14, 15 angeordnet sein oder durch einen konzentrischen, umlaufenden Vorsprung 19, zum Beispiel in Form eines umgeformten Kragens des Gehäusekörpers 2 und/oder des Gehäusedeckels 1a, ausgebildet sein. Vorzugsweise werden die Vorsprünge durch ein Warmverformverfahren oder durch Ultraschallverformung umgeformt, zum Beispiel heißverstemmt, um das Dichtelement 17 zumindest teilweise zu umgreifen. Alternativ können die Vorsprünge 19 bereits derart am Antriebsgehäuse 1 (am Gehäusekörper 2 und/oder am Gehäusedeckel 1a) angespritzt sein, so dass das Dichtelement 17 zumindest teilweise übergriffen und damit insbesondere in axialer Richtung fixiert wird.
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Die betreffenden Figuren zeigen, bis auf die 9, die Anordnung des Dichtelementes 17 an dem Absatz 16 nach der Anwendung eines Umformverfahrens, bei welchem das mindestens eine Haltemittel 20 mit dem Dichtelement 17 eine form- und kraftschlüssige Verbindung eingeht. Dabei werden die Vorsprünge 19 mit dem Dichtelement 17 durch Druckkraft und Wärme miteinander verbunden. Das an dem Rand der jeweiligen Öffnung 14, 15 angeordnete und von dem Rand nach innen vorspringende Haltemittel 20 übergreift das Dichtelement 17 wenigstens nach dem Umformen zumindest teilweise. Es wird bei dem Umformverfahren in Richtung des Inneren des Antriebsgehäuses 1 gedrückt und hält anschließend das Dichtelement 17 fest. Die Haltemittel können das Dichtelement 17 jedoch auch bereits vor dem Umformen zumindest teilweise übergreifen.
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Weiter ist in den 7 und 8 auch gezeigt, dass das mindestens ein Abtriebsglied 10 durch mindestens ein Kupplungsstück gebildet ist, in welchen eine nicht weiter dargestellte Welle eingreifen und hierdurch angetrieben werden kann. An diesem mindestens einen Abtriebsglied 10 ist dann jeweils drehfest ein Zahnrad 28 angeordnet, das durch das Getriebeteil 18 angetrieben wird. Im Beispiel ist das Kupplungsstück an beiden Öffnungen 14, 15 des Gehäusekörpers 2 jeweils im Wesentlichen an einer in, Form einer Hohlwelle ausgebildeten, Abtriebswelle 10 mit angeformtem Zahnrad ausgebildet. Diese Abtriebswelle 10 ist vorzugsweise an beiden Öffnungen jeweils in einem durch einen oder mehrere nach innen gestülpten Teil des Gehäusekörpers 2, bzw. des Gehäusedeckels 1a, gelagert. Somit ist durch die Formgebung des Gehäusekörpers, beziehungsweise des Gehäusedeckels, jeweils eine Lagerfläche 9 für die Abtriebswelle 10 und ein Haltemittel 20 für das Dichtelement 17 ausgebildet. Die mindestens eine Lagerfläche 9 kann beispielsweise ein Gleitlager ausbilden.
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In der 7, und noch besser in der 8, ist gezeigt, dass das Dichtelement 17 einen Querschnitt eines U-Profils hat, dessen Schenkel 21, 22 in etwa in Richtung der jeweiligen Öffnung 14, 15 weisen. Dabei ist der dem Abtriebsglied 10 zugewandte Schenkel des Dichtelements 17 in Richtung des Abtriebsglieds 10 geneigt und berührt dieses zumindest mit seinem Endabschnitt in Gebrauchsstellung dauerhaft. Dies ist in der 8 schematisch dadurch angedeutet, dass die das Abtriebsglied berührende Dichtlippe 23 des Endabschnitts scheinbar über das Abtriebsglied 10 greift.
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Weiter sind in der 7 verschiedene Details des Antriebsgehäuses 1 mit seinem Deckel 1a zu erkennen. So sind sowohl im Boden des Gehäusekörpers als auch im Gehäusedeckel 1a verschiedene Ausformungen als Achsaufnahmen 31 vorhanden, in denen die Achsen, beziehungsweise Wellen, der Zahnräder des Getriebestrangs 8 gelagert sind. Dabei ist eine der Achsaufnahmen 31 in einer Zwischenplatte 32 ausgeformt, wobei die Zwischenplatte 32 an mindestens drei innenliegenden Vorsprüngen des Antriebsgehäuses 1 oder auf einer Leiterplatte aufliegt und an mindestens einer weiteren Achse des Getriebestrangs 8 ausgerichtet wird. Die Zahnräder des Getriebestrangs 8 sind im Beispiel als Doppelzahnräder ausgebildet, so dass diese in axialer Richtung versetzt, in radialer Richtung überlappend angeordnet sein können, wodurch der nötige Bauraum minimiert werden kann.
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In 9 ist nochmals der bereits in 8 gezeigte Ausschnitt mit den Haltemitteln 20 zu sehen, die in Form der am Gehäusedeckel 1a des Antriebsgehäuses 1 ausgeformten Vorsprünge 19 realisiert sind. Die Vorsprünge 19 sind hier in ihrem Zustand vor dem Umformen gezeigt. Nach einem Umformprozess, wie zum Beispiel heißverstemmen, übergreifen die Vorsprünge das mindestens eine Dichtelement 17, wie besonders in 8 gut zu sehen ist, zumindest teilweise, so dass das Dichtelement 17 insbesondere in axialer Richtung gehalten wird.
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An dem dargestellten Antriebsgehäuse 1 sind also an zwei durch den Boden des Gehäuses 1 und seinen Gehäusedeckel 1a gebildeten gegenüberliegenden Seitenwänden zwei gegenüberliegende Öffnungen 14, 15 vorgesehen. Dabei sind am Antriebsgehäuse 1 (vorzugsweise am Gehäusekörper 2 und am Gehäusedeckel 1a) zwei Lagerflächen 9 im Inneren des Antriebsgehäuses 1 ausgebildet in denen mindestens ein Abtriebsglied, insbesondere eine Abtriebswelle 10 gelagert ist. Alternativ kann die Abtriebswelle 10 durch zwei benachbarte Abtriebswellen 10 ersetzt sein, die jeweils mindestens in einer der erwähnten Lagerflächen 9 des Gehäusekörpers 2, beziehungsweise des Gehäusedeckel 1a, gelagert sind. Diese Abtriebswellen werden dann idealerweise von dem gleichen Getriebeteil 18 des Getriebestrangs 8 angetrieben.
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Entsprechend betrifft die vorstehende Erfindung also ein Antriebsgehäuse 1 für einen elektrischen Antrieb 5, mit einem in dem Antriebsgehäuse 1 untergebrachten Elektromotor mit Stator 6 und einem zugeordneten Rotor 7, sowie mit einem Getriebestrang 8, über welchen ein Abtriebsglied 10 durch den Elektromotor angetrieben ist, wobei an dem Antriebsgehäuse 1 zumindest eine Öffnung 14, 15 vorgesehen ist, in welcher jeweils eine Lagerfläche 9 am Gehäuse 1 nach innen hin ausgeformt ist, in welcher ein Abtriebsglied 10, insbesondere die mindestens eine Abtriebswelle, gelagert ist und mit wenigstens einem Dichtelement 17, welches das Gehäuseinnere zwischen dem Antriebsgehäuse 1 und der mindestens einen Abtriebswelle 10 nach außen hin abdichtet. Erfindungsgemäß ist dabei das Dichtelement 17 an der Außenseite des Antriebsgehäuses 1 angeordnet ist und ist durch mindestens ein Haltemittel 20 ortsfest gehalten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsgehäuse
- 1a
- Gehäusedeckel
- 2
- Gehäusekörper
- 4
- Aufnahme
- 5
- elektrischer Antrieb
- 6
- Stator
- 7
- Rotor
- 8
- Getriebestrang
- 9
- Lagerfläche
- 10
- Abtriebsglied/Abtriebswelle
- 11
- Anschlussbuchse
- 12
- elektrischer Kontakt
- 13
- Öse
- 14
- Öffnung Gehäusekörper
- 15
- Öffnung Deckel
- 16
- Absatz
- 17
- Dichtelement
- 18
- Getriebeteil
- 19
- Vorsprung
- 20
- Haltemittel
- 21
- Schenkel
- 22
- Schenkel
- 28
- Zahnrad
- 30
- Durchmessererweiterung
- 31
- Achsaufnahmen
