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Die Erfindung betrifft ein Motorgehäuse für einen Motor, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solches Motorgehäuse für einen Motor, insbesondere eines Kraftwagens, ist beispielsweise bereits aus der
DE 10 2008 049 226 A1 als bekannt zu entnehmen. Das Motorgehäuse umfasst ein äußeres Gehäuseteil sowie ein in dem äußeren Gehäuseteil angeordnetes, inneres Gehäuseteil. Ferner weist das Motorgehäuse einen zwischen den Gehäuseteilen angeordneten und durch die Gehäuseteile begrenzten Kühlmantel auf, welcher von einem Kühlmedium zum Kühlen zumindest des inneren Gehäuseteils durchströmbar ist.
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Bei der
DE 10 2008 049 226 A1 ist der Motor als elektrische Maschine ausgebildet, wobei das innere Gehäuseteil ein Statorträger das äußere Gehäuseteil ein Statorgehäuse ist. Bei einem solchen Motorgehäuse sind die Gehäuseteile üblicherweise auf aufwendige Weise miteinander verbunden. Ferner ist eine fluiddichte, insbesondere flüssigkeitsdichte, Verbindung der Gehäuseteile wünschenswert, um unerwünschte Leckagen, infolge derer das Kühlmedium aus dem Motorgehäuse austreten könnte, zu vermeiden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Motorgehäuse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Gehäuseteile auf besonders einfache Weise und insbesondere fluiddicht miteinander verbunden werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Motorgehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Motorgehäuse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Gehäuseteile auf besonders einfache Weise und insbesondere fluiddicht, vorzugsweise flüssigkeitsdicht, miteinander verbunden werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Gehäuseteile an ihren jeweiligen Stirnseiten durch Rührreibschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Hierdurch kann auf einfache Weise eine besonders feste Verbindung zwischen den beispielsweise koaxial zueinander angeordneten Gehäuseteilen realisiert werden.
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Darüber hinaus können die Gehäuseteile durch das Rührreibschweißen besonders dicht, das heißt fluiddicht beziehungsweise flüssigkeitsdicht, ausgebildet werden.
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Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein zwischen den Gehäuseteilen angeordneter und durch die Gehäuseteile begrenzter Kühlmantel vorgesehen ist, welcher von einem Kühlmedium zum Kühlen zumindest des inneren Gehäuseteils durchströmbar ist. Durch das feste und fluiddichte, insbesondere flüssigkeitsdichte, Verbinden der Gehäuseteile kann die Gefahr von Leckagen, infolge derer das Kühlmedium aus dem als medienführender Hohlraum ausgebildeten Kühlmantel austreten könnte, besonders gering gehalten werden.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Gehäuseteile aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind. Dabei können die Gehäuseteile trotz der unterschiedlichen Werkstoffe fest fluiddicht miteinander verbunden werden. Ferner kann das Gewicht des Motorgehäuses gering gehalten werden.
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Beispielsweise ist das äußere Gehäuseteil ein Statorgehäuse, wobei das innere Gehäuseteil ein Statorträger ist. Der Motor ist hierbei als elektrische Maschine ausgebildet, welche beispielsweise als Komponente eines Antriebsstrangs eines Kraftwagens genutzt wird, um den Kraftwagen anzutreiben. Dabei wird die elektrische Maschine auch als Traktionsmaschine bezeichnet.
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Alternativ ist es denkbar, dass das äußere Gehäuseteil ein Zylindergehäuse und das innere Gehäuseteil eine Zylinderlaufbuchse ist, wobei der Motor als Hubkolbenmaschine, insbesondere Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, ausgebildet ist. Die Hubkolbenmaschine kann dabei als Komponente eines Antriebsstrangs eines Kraftwagens, insbesondere Personenkraftwagens verwendet werden, wobei der Kraftwagen mittels der Hubkolbenmaschine antreibbar ist.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass das Bestreben, den CO2-Ausstoß beziehungsweise den Energieverbrauch von Kraftwagen zu reduzieren, vermehrt die Leistungssteigerung von Antriebsstrangkomponenten der Kraftwagen sowie die Umsetzung alternativer Antriebe in den Fokus rückt. Durch intelligente Leichtbautechnologien können dabei der Energieverbrauch und somit der Kraftstoffverbrauch beziehungsweise der CO2-Ausstoß der Kraftwagen reduziert werden.
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Ist der Motor beispielsweise als elektrische Maschine ausgebildet, so kann mittels des Kühlmantels und des Kühlmediums eine Statorkühlung realisiert werden, so dass hinreichend hohe Leistungen der elektrischen Maschine realisierbar sind. Der Kühlmantel wird dabei durch eine Doppelwand-Konstruktion gebildet, da der Kühlmantel zwischen dem inneren Gehäuseteil und dem äußeren Gehäuseteil angeordnet ist. Zwischen diesen Gehäuseteilen kann das Kühlmedium zirkulieren. Beispielsweise ist das äußere Gehäuseteil aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, gebildet, wobei das innere Gehäuseteil beispielsweise aus einem Stahl gebildet ist. Das Verbinden beziehungsweise Fügen beider Gehäuseteile sollte leckagefrei sowie möglichst spielfrei erfolgen, was üblicherweise bei der Paarung unterschiedlicher Werkstoffe nur mit hohem Aufwand hinsichtlich Passungen, Dichtungen, Dichtflächen, Bauraum etc. möglich ist.
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Da nun jedoch erfindungsgemäß das Rührreibschweißen zum stoffschlüssigen Verbinden der Gehäuseteile zum Einsatz kommt, können die Gehäuseteile auf besonders einfache und kostengünstige Weise miteinander verbunden werden. Ferner ist es durch das Rührreibschweißen möglich, die Gehäuseteile fluiddicht, insbesondere flüssigkeitsdicht, miteinander zu verbinden, so dass eine vorteilhafte Dichtheit des Kühlmantels darstellbar ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigen in:
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1 eine schematische Vorderansicht auf ein Motorgehäuse gemäß einer ersten Ausführungsform für einen Motor, insbesondere eines Kraftwagens, mit einem äußeren Gehäuseteil, mit einem in den äußeren Gehäuseteil angeordneten, inneren Gehäuseteil, und mit einem zwischen den Gehäuseteilen angeordneten und durch die Gehäuseteile begrenzten Kühlmantel, wobei die Gehäuseteile an ihren jeweiligen Stirnseiten durch Rührreibschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden sind;
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2 eine schematische Längsschnittansicht durch das Motorgehäuse gemäß 1;
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3 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht auf das Motorgehäuse gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht durch das Motorgehäuse gemäß 3 entlang einer in 3 gezeigten Schnittlinie A-A;
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5 eine schematische Draufsicht auf das Motorgehäuse gemäß einer dritten Ausführungsform; und
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6 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht durch das Motorgehäuse gemäß 5 entlang einer in 5 gezeigten Schnittlinie A-A.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Motorgehäuse gemäß einer ersten Ausführungsform für einen Motor, insbesondere eines Kraftwagens wie beispielsweise eines Personenkraftwagens. Das in 1 gezeigte Motorgehäuse ist in 2 in einer schematischen Längsschnittansicht gezeigt. In Zusammenschau mit 2 ist besonders gut erkennbar, dass das Motorgehäuse ein äußeres Gehäuseteil 10 sowie ein inneres Gehäuseteil 12 umfasst, welches in dem äußeren Gehäuseteil 10 aufgenommen ist. Das Motorgehäuse weist ferner wenigstens einen zwischen den Gehäuseteilen 10 und 12 angeordneten und durch die Gehäuseteile 10 und 12 begrenzten Kühlmantel 14 auf, welcher von einem Kühlmedium zum Kühlen zumindest des inneren Gehäuseteils 12 durchströmbar ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kühlmedium um eine Kühlflüssigkeit, so dass eine Flüssigkeitskühlung zumindest des inneren Gehäuseteils 12 dargestellt ist.
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Aus 2 ist erkennbar, dass sich der Kühlmantel 14 in Längserstreckungsrichtung des Motorgehäuses zumindest über einen Längenbereich der Gehäuseteile 10 und 12 erstreckt, wobei sich der Kühlmantel 14 in Umfangsrichtung des Motorgehäuses vollständig umlaufend um das innere Gehäuseteil 12 erstreckt, so dass das Kühlmedium das innere Gehäuseteil 12 besonders gut umströmen kann. Das innere Gehäuseteil 12 kann dabei infolge eines Wärmeübergangs von dem inneren Gehäuseteil 12 an das Kühlmedium gekühlt werden.
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Das Motorgehäuse ist Bestandteil des Motors, welcher gemäß der ersten Ausführungsform als elektrische Maschine ausgebildet ist. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise eine Traktionsmaschine und dabei eine Komponente eines Antriebsstrangs zum Antreiben des Kraftwagens. Die elektrische Maschine ist beispielsweise in einem Motorbetrieb als Elektromotor betreibbar, wobei der Kraftwagen in dem Motorbetrieb mittels der elektrischen Maschine antreibbar ist.
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Bei der ersten Ausführungsform ist das äußere Gehäuseteil 10 ein Statorgehäuse, wobei das innere Gehäuseteil 12 ein Statorträger ist. Die Gehäuseteile 10 und 12 weisen auf einer ersten Seite 16 jeweilige erste Stirnseiten 18 und 20 auf. Ferner weisen die Gehäuseteile 10 und 12 auf einer in axialer Richtung des Motorgehäuses der ersten Seite 16 abgewandten, zweiten Seite 22 jeweilige zweite Stirnseiten 24 und 26 auf. Um das Gewicht des Motorgehäuses gering zu halten, sind die Gehäuseteile 10 und 12 aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet. Dabei ist das äußere Gehäuseteil 10 aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, hergestellt, wobei das innere Gehäuseteil 12 aus einem Stahl gebildet ist. Somit ist das Motorgehäuse als Verbund-Motorgehäuse ausgebildet. Durch das innere Gehäuseteil 12 ist vorliegend ein Aufnahmeraum 13 begrenzt, in welchem Bauelemente wie beispielsweise Komponenten eines Stators der elektrischen Maschine aufnehmbar sind.
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Um nun die aus den unterschiedlichen Werkstoffen gebildeten Gehäuseteile 10 und 12 auf besonders einfache Weise sowie fluiddicht, insbesondere flüssigkeitsdicht, zu verbinden, sind die Gehäuseteile 10 und 12 zumindest auf einer der Seiten 16 und 22 an ihren jeweiligen Stirnseiten 18 und 20 beziehungsweise 24 und 26 durch Rührreibschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden. Mit anderen Worten sind die Gehäuseteile 10 und 12 Fügepartner, welche durch Rührreibschweißen im Bereich eines Fügedurchmessers 28 stoffschlüssig verbunden sind.
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Im Rahmen der Herstellung des Motorgehäuses wird das vorliegend zumindest im Wesentlichen zylindrische, innere Gehäuseteil 12 in das äußere Gehäuseteil 10 eingesenkt. Hierbei wird das innere Gehäuseteil 12 beispielsweise in eine Position relativ zu dem äußeren Gehäuseteil 10 derart bewegt, dass das innere Gehäuseteil 12 in Stützanlage mit wenigstens einem Anschlag bewegt wird. Daran anschließend wird das Rührreibschweißen beispielsweise zumindest auf der Seite 16 an den dort angeordneten Stirnseiten 18 und 20 durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich können die Gehäuseteile 10 und 12 auf der zweiten Seite 22 an ihren dort angeordneten Stirnseiten 24 und 26 verbunden werden.
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Aus 2 ist erkennbar, dass zum Durchführen des Rührreibschweißens ein in 1 und 2 mit 30 bezeichnetes Werkzeug verwendet wird, welches um seine eigene Längsachse 32 relativ zu den Gehäuseteilen 10 und 12 (Fügepartner) gedreht wird. Das Werkzeug 30 taucht unter Rotation auf dem Fügedurchmesser 28 in die Fügepartner ein und führt anschließend eine Relativbewegung zu den Fügepartnern entlang einer Fügestelle aus, an welcher die Fügepartner miteinander gefügt werden. Die genannte Relativbewegung ist dabei in 1 und 2 durch einen Richtungspfeil 34 veranschaulicht. Im Rahmen der Relativbewegung wird das Werkzeug 30 entlang einer Bahn bewegt, so dass die Fügestellen entlang dieser Bahn ausgebildet wird. Durch das Rührreibschweißen wird eine besonders feste Verbindung zwischen den Fügepartnern erzielt, wobei diese feste Verbindung sowohl Drehmomente als auch Axial- und Radialkräfte aufnehmen kann. Darüber hinaus ist diese Verbindung flüssigkeitsdicht, so dass die Gefahr von Leckagen, infolge derer Kühlflüssigkeit aus dem Kühlmantel 14 austreten könnte, besonders gering gehalten werden kann. Ferner können bei der elektrischen Maschine eine Statorverschraubung und eine Verzahnung im Motorgehäuse entfallen, so dass die elektrische Maschine insgesamt besonders kostengünstig hergestellt werden können.
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3 und 4 zeigen das Motorgehäuse gemäß einer zweiten Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform ist das äußere Gehäuseteil 10 ein Zylindergehäuse in Form eines Zylinderkurbelgehäuses, wobei der Motor als Hubkolbenmaschine, insbesondere Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, ausgebildet ist. Das innere Gehäuseteil 12 ist eine Zylinderlaufbuchse, welche beispielsweise als Dispal-Zylinderlaufbuchse ausgebildet ist. Die Zylinderlaufbuchse ist beispielsweise in das dünnwandige Zylindergehäuse eingegossen, wobei das Zylindergehäuse beispielsweise als Gussbauteil, insbesondere Druckgussbauteil, ausgebildet ist. Dabei ist es denkbar, dass das Zylindergehäuse aus einem Leichtmetall wie Aluminium oder Magnesium beziehungsweise einer entsprechenden Aluminiumlegierung beziehungsweise Magnesiumlegierung gebildet ist.
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Auch bei der zweiten Ausführungsform werden die Gehäuseteile 10 und 12 mittels des Werkzeugs 30 durch Rührreibschweißen verbunden, so dass eine feste und porenfreie Verbindung vorliegend an den jeweiligen Stirnseiten 18 und 20 darstellbar ist. Dadurch können beispielsweise Anbindungsfehler kompensiert werden. Ferner ist durch das Rührreibschweißen eine Versteifung für hohe Zylinderinnendrücke realisierbar. Das Zylindergehäuse kann dabei als Closed-Deck-Zylindergehäuse in Verbindung mit beispielsweise abgesetzten Zylinderbuchsen ausgebildet werden.
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Bei der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform sind die Fügepartner zumindest im Wesentlichen zylindrisch beziehungsweise zylinderförmig. 5 zeigt das Motorgehäuse gemäß einer dritten Ausführungsform, bei welchem die Gehäuseteile 10 und 12 nicht als zylindrische Doppelteile, sondern beispielsweise rechteckig ausgebildet sind. Das Rührreibschweißen kann somit auch als Fügetechnologie für nicht-zylindrische Doppelteile zum Übertragen von Drehmomenten genutzt werden, was bisher aufgrund von mangelnder Dichtungslösung beziehungsweise Deformation oder Belastung nicht möglich war. Mit anderen Worten werden die Gehäuseteile 10 und 12 bei der dritten Ausführungsform als nicht-zylindrische Doppelteile verschweißt, wobei die Doppelteile zumindest im Wesentlichen koaxial zueinander angeordnet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008049226 A1 [0002, 0003]
