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Gebiet der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fixierung eines Lagerschildes an einem Druckguss-Gehäuseteil, umfassend die Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Lagerschildes und Bereitstellen eines Druckguss-Gehäuseteiles.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Anordnung, zumindest umfassend ein Druckguss-Gehäuseteil und einen Lagerschild.
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Die Fixierung eines Lagerschildes an einem Druckguss-Gehäuse kann zum Beispiel in Rahmen der Montage eines elektromotorischen Getriebeaktuators erfolgen.
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Stand der Technik
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Werden Elektromotoren auf herkömmliche Weise in einem Druckguss-Gehäuse montiert, so erfolgt die Fixierung des Lagerschildes durch Einkleben oder durch Befestigung des Lageschildes mittels Schrauben in dem Gehäuse oder im Wege eines Klemmens mittels eines Gehäusedeckels. Als nachteilig hieran wird empfunden, dass zur Fixierung des Lagerschildes in einem Druckguss-Gehäuse zusätzliche Bauteile (wie bspw. Schrauben) und/oder zusätzliche Prozesse zur Fixierung erforderlich sind.
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Aus der
DE 79 01 984 U1 ist eine elektrische Maschine mit durch Verstemmen miteinander befestigten Bauteilen bekannt. Die Bauteile sind an ihren Verbindungsstellen mit die spezifische Pressung vermindernden Einrichtungen versehen.
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Aus der
DE 10 2009 001 942 A1 ist ein Gehäuse einer elektrischen Maschine bekannt, das mittels eines Fließpressverfahrens hergestellt ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung hinsichtlich des eingangs beschriebenen Verfahrens die Aufgabe zugrunde, dieses vorteilhaft weiterzubilden, insbesondere derart, dass keine gesonderten Befestigungsmittel wie bspw. Schrauben für die Fixierung des Lagerschilds erforderlich sind. Hinsichtlich der eingangs genannten Anordnung liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese vorteilhaft weiterzubilden, insbesondere derart, dass der Lagerschild ohne gesonderte Befestigungsmittel wie bspw. Schrauben an dem Druckguss-Gehäuseteil fixiert werden kann.
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Betreffend das Verfahren zur Fixierung eines Lagerschildes eines Elektromotors an einem Druckguss-Gehäuseteil wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei der Lagerschild an dem Druckguss-Gehäuseteil mittels Verstemmen des Druckguss-Gehäuseteils formschlüssig und/oder kraftschlüssig fixiert wird. Dabei wird unter Verstemmen das Herstellen einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung zwischen dem Lagerschild und dem Druckguss-Gehäuseteil mittels plastischer, also bleibender, Verformung verstanden. Insofern von einem Verstemmen des Druckguss-Gehäuseteils gesprochen wird, bedeutet dies, dass das Druckguss-Gehäuseteil zur Erzielung der form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung plastisch verformt wird, um das Lagerschild an dem Druckguss-Gehäuseteil zu fixieren. Alternativ oder kombinativ wäre denkbar, dass zur Fixierung des Lagerschilds an dem Druckguss-Gehäuseteil der Lagerschild mittels Verstemmen plastisch, also bleibend, verformt wird. Beim Verstemmen des Druckguss-Gehäuseteils erfolgt die Fixierung aufgrund einer plastischen Verformung des Druckguss-Gehäuseteils, ohne dass dafür zusätzliche Befestigungsmittel wie bspw. Schrauben oder Klebstoff benötigt werden. Gegenüber herkömmlichen Befestigungsmethoden des Lagerschilds kann die Fixierung vereinfacht werden und können Fertigungszeiten verkürzt werden. Die das Verfahren und auch die dadurch erhältliche oder erhaltene Anordnung betreffenden Aspekte der Erfindung können nicht nur Anwendung zur Fixierung eines Lagerschildes eines Elektromotors an einem Druckguss-Gehäuseteil finden, sondern sind auch ganz allgemein bei Elektromotoren bzw. bei deren Montage verwendbar. Es versteht sich, dass die Erfindung auch zur Fixierung eines Lagerschildes an einem Gehäuseteil, bei dem es sich um kein Druckguss-Gehäuseteil handelt, verwendbar wäre, somit sogar zur Fixierung eines Lagerschildes an einem beliebigen Gehäuseteil. Überraschend ist jedoch, dass sich das von der Erfindung zur Fixierung eines Lagerschilds vorgeschlagene Verstemmen auch auf im Druckguss-Verfahren hergestellte Gehäuseteile, also auf sog. Druckguss-Gehäuseteile, anwenden lässt. Dies ist besonders für metallische Druckguss-Gehäuseteile, wie bspw. für Druckguss-Gehäuseteile aus Aluminium-Legierungen, überraschend, da diese bisweilen als spröde betrachtet werden.
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Es bestehen zahlreiche weitere Möglichkeiten zur vorteilhaften Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Verfahrens:
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Bevorzugt ist, dass die genannte Aluminiumlegierung Kupfer und/oder Silizium aufweist. Bevorzugt ist ein Siliziumanteil von 9% - 12%. Bei der Aluminiumlegierung kann es sich zum Beispiel um eine der folgenden Legierungen handeln: AC-43400 entsprechend zu AC-AlSi10Mg(Fe), AC-44300 entsprechend zu AC-AlSil2(Fe), AC-44400 entsprechend zu AC-AlSi9, AC-46000 entsprechend zu AC-AlSi9Cu3(Fe), AC-46100 entsprechend zu AC-AlSi11Cu2(Fe), AC-46200 entsprechend zu AC-AlSi8Cu3, AC-46500 entsprechend zu AC-AlSi9Cu3(Fe) (Zn), AC-47100 entsprechend zu AC-AlSi12Cu1(Fe) oder AC-51200 entsprechend zu AC-AlMg9.
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Erfindungsgemäß weist der Lagerschild einen Außenrand auf, weist das Druckguss-Gehäuseteil eine Ausnehmung auf, die sich entlang einer Axialrichtung von einem Gehäuseboden bis zu einer Öffnung erstreckt, die geometrisch eine Öffnungsebene aufspannt, und wird für das Verstemmen der Lagerschild in dem Druckguss-Gehäuseteil und/oder an zumindest einer zuvor in der Ausnehmung angeordneten Komponente des Elektromotors angebracht und/oder, insbesondere in Axialrichtung, abgestützt , so dass sich der Außenrand des Lagerschildes zumindest umfangsabschnittsweise in der Ausnehmung befindet, wobei zumindest ein bezüglich der Axialrichtung von dem Gehäuseboden abgewandter Oberflächenabschnitt des Außenrandes von der Öffnungsebene in Axialrichtung beabstandet ist oder an die Öffnungsebene angrenzt. Vorzugsweise befindet sich dabei der besagte Oberflächenabschnitt innerhalb der Ausnehmung. Bevorzugt ist, dass sich der Außenrand des Lagerschilds entlang einer ersten Kreiskontur erstreckt und/oder dass sich ein Öffnungsrand der Öffnung der Ausnehmung entlang einer zweiten Kreiskontur erstreckt. Zweckmäßig kann die zweite Kreiskontur im Vergleich zu der ersten Kreiskontur einen geringfügig größeren Durchmesser haben, so dass eine Ausrichtung, insbesondere im Hinblick auf eine Lagerung des Elektromotors, ermöglicht wird. Erfindungsgemäß sind vor dem Verstemmen eine nach radial außen weisende Oberfläche des Außenrandes des Lagerschilds und eine dem Rand der Öffnung benachbarte, nach radial innen zu der Ausnehmung bzw. zu dem Außenrand des Lagerschilds weisende Oberfläche des Druckguss-Gehäuseteils mittels eines radialen Spaltes voneinander beabstandet. Alternativ könnten die nach radial außen weisende Oberfläche des Außenrandes und die nach radial innen weisende Oberfläche der Ausnehmung einander berühren. Die beiden genannten Oberflächen können sich, bei Betrachtung entlang der Axialrichtung, zum Beispiel parallel zu der Axialrichtung erstrecken, also bspw. zylindrisch oder zylindersegmentartig geformt sein. Auch bestünde bspw. die Möglichkeit, dass eine oder beide dieser genannten Oberflächen in Bezug auf eine durch die Längsmittelachse der Ausnehmung verlaufenden Querschnittsebene geneigt zu der Längsmittelachse bzw. Axialrichtung verläuft, wobei die Neigungsrichtung so gewählt sein kann, dass sich in zumindest einem axialen Teilabschnitt eines zwischen den Oberflächen gebildeten Spalts dessen Breite bei zunehmendem Abstand von der Öffnungsebene der Ausnehmung vergrößert. Dazu kann zum Beispiel die nach radial außen weisende Oberfläche des Außenrandes eine Fase aufweisen oder bspw. insgesamt konisch ausgebildet sein.
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Erfindungsgemäß wird in zumindest einem Umfangsteilabschnitt eines Öffnungsrandes der Öffnung ein Verstemmwerkzeug, insbesondere ein Stempel, gegen einen radial außerhalb der Öffnung liegenden, an die Öffnung angrenzenden Flächenbereich einer Stirnfläche des Druckguss-Gehäuseteils in zumindest einer Pressrichtung gepresst, so dass ein dem Öffnungsrand benachbarter, insbesondere hieran angrenzender, Wandbereich des Druckguss-Gehäuseteils plastisch verformt wird, wobei es zum Fließen von Gehäusematerial in Pressrichtung und/oder quer zu der Pressrichtung nach radial innen kommt, wobei sich die zumindest eine Pressrichtung insbesondere parallel zu der Axialrichtung in Richtung zu dem Gehäuseboden erstreckt. Je nach Bedarf besteht die Möglichkeit, dass das Verstemmen nicht nur an einem Umfangsteilabschnitt, sondern an mehreren, vorzugsweise an mehreren in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Umfangsteilabschnitten, erfolgt.
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Bevorzugt ist, dass bei der plastischen Verformung an dem Wandbereich des Druckguss-Gehäuseteils eine zungenartige Prägung bzw. ein Vorsprung gebildet wird, die sich nach radial innen gerichtet bis zur zumindest teilweisen Überlappung des Außenrandes des Lagerschildes erstreckt, wobei insbesondere eine dem Gehäuseboden zugewandte Oberfläche der Prägung gegen den zumindest einen von dem Gehäuseboden abgewandten Oberflächenabschnitt des Außenrandes angepresst wird. Vor dem Verstemmen kann eine direkte oder indirekte Abstützung des Lagerschilds an dem Druckguss-Gehäuseteil zweckmäßig so erfolgen, dass der Außenrand des Lagerschilds den zufolge der Verstemmung auf ihn einwirkenden axialen Kräften eine axiale Gegenkraft entgegenstellt. Zum Beispiel kann der Lagerschild vor dem Verstemmen zur Abstützung an einem Elektromotor angebracht sein, der an anderer Stelle an dem Druckguss-Gehäuse abgestützt und/oder angebracht ist. Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Lagerschild direkt im Druckguss-Gehäuseteil, vorzugsweise neben (elastisches Glied) oder direkt unterhalb der Verstemmbereiche, abgestützt ist. Zweckmäßig kann das Druckguss-Gehäuseteil seinerseits für das Verstemmen bspw. in einer Halteeinrichtung derart abgestützt werden, dass beim Verstemmen auf das Druckguss-Gehäuseteil einwirkende Kräfte mittels dieser Abstützung aufgenommen werden. Mittels der zuvor beschriebenen zungenartigen Prägung kann der Lagerschild vorzugsweise in Axialrichtung an dem Druckguss-Gehäuse fixiert werden. Diese Fixierung kann zum Beispiel formschlüssig und kraftschlüssig ausgeführt sein. Alternativ oder kombinativ ist eine radiale Fixierung des Lagerschilds an dem Druckguss-Gehäuse möglich.
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Bevorzugt ist, dass nach dem Verstemmen eine nach radial außen weisende Oberfläche des Außenrandes des Lagerschilds und eine dem Rand der Öffnung benachbarte, nach radial innen zu der Ausnehmung weisende Oberfläche des Druckguss-Gehäuseteils in Radialrichtung gegeneinander verpresst sind oder lose aneinander angrenzen oder mittels eines Spaltes voneinander beabstandet sind. Eine radiale Pressung kann zur kraftschlüssigen Fixierung des Lagerschilds an dem Druckguss-Gehäuseteil genutzt werden.
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Bei einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein Lagerschild verwendet wird, von dessen Außenrand ausgehend sich nach radial außen ausgeformte Zungen erstrecken, dass ein Druckguss-Gehäuseteil verwendet wird, von dessen Öffnungsrand ausgehend sich nach radial außen Gehäuseaussparungen erstrecken, dass vor dem Verstemmen je eine Zunge in je eine Gehäuseaussparung eingesetzt wird. Bevorzugt ist, dass ein Verstemmwerkzeug, insbesondere ein Stempel, gegen zumindest einen einer Gehäuseaussparung benachbarten, insbesondere an die Gehäuseaussparung angrenzenden, Flächenbereich einer Stirnfläche des Druckguss-Gehäuseteils in zumindest einer Pressrichtung gepresst wird, so dass ein der Gehäuseaussparung benachbarter, insbesondere an die Gehäuseaussparung angrenzender Wandbereich des Druckguss-Gehäuseteils plastisch verformt wird, wobei es zum Fließen von Gehäusematerial in der Pressrichtung und/oder quer zu der Pressrichtung in Richtung zu der Zunge kommt, wobei sich die zumindest eine Pressrichtung insbesondere parallel zu der Axialrichtung erstreckt. Es besteht die Möglichkeit, dass bei der plastischen Verformung an dem Wandbereich des Druckguss-Gehäuseteils eine zungenartige Prägung gebildet wird, die sich bis zur zumindest teilweisen Überlappung der in der Gehäuseaussparung befindlichen Zunge erstreckt, wobei insbesondere zumindest eine zu der Zunge weisende Oberfläche der zungenartigen Prägung gegen die Zunge angepresst wird. Als zweckmäßig wird angesehen, dass zu einem jeweiligen Rand von zwei sich an der Gehäuseaussparung gegenüberliegenden Rändern je ein Flächenbereich der Stirnfläche, insbesondere angrenzend, benachbart ist, dass gegen jeden der beiden Flächenbereiche je ein Verstemmwerkzeug oder gegen beide Flächenbereiche ein Verstemmwerkzeug in zumindest einer Pressrichtung gepresst wird, so dass an jedem der Ränder ein dazu, insbesondere angrenzend, benachbarter Wandbereich des Druckguss-Gehäuseteils plastisch verformt wird, wobei es zum Fließen von Gehäusematerial in der Pressrichtung und/oder quer zu der Pressrichtung in Richtung zu der Zunge bis zu einer jeweils teilweisen Überlappung der Zunge kommt. Zum Beispiel besteht die Möglichkeit, dass ein Druckguss-Gehäuse verwendet wird, dessen Gehäuseaussparungen in zu ihrer radial verlaufenden Längsrichtung senkrechten Ebenen einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, und dass ein Lagerschild verwendet wird, dessen Zungen in zu ihrer radial verlaufenden Längsrichtung senkrechten Ebenen einen rechteckigen oder trapezförmigen oder kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen, wobei, wenn der Querschnitt trapezförmig oder kreissegmentförmig ist, die Ausrichtung so gewählt ist, dass sich der Querschnitt der Zunge mit von einem Boden der Gehäuseaussparung zunehmendem Abstand verjüngt.
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Es besteht die Möglichkeit, dass das Verstemmen an mehreren voneinander in Umfangsrichtung der Öffnung voneinander beabstandeten Positionen, insbesondere zueinander gleichzeitig, erfolgt. In diesem Fall kann das Druckguss-Gehäuseteil an den jeweiligen Positionen jeweils einzelne oder mehrere der vorangehend beschriebenen Merkmale aufweisen. Auch der Lagerschild kann an den jeweiligen Positionen einzelne oder mehrere der vorangehend beschriebenen Merkmale aufweisen. Zum Verstemmen an verschiedenen, voneinander beabstandeten Positionen könnte bspw. ein einzelner Stempel verwendet werden, mit dem das Verstemmen an den verschiedenen Positionen in gewünschter Reihenfolge erfolgt. Alternativ könnte ein Stempel verwendet werden, welcher mehrere Pressbereiche bzw. Kontaktzonen für die verschiedenen zu verstemmenden Positionen trägt. Weiter wäre denkbar, dass das Verstemmen an verschiedenen Positionen mittels mehrerer Stempel, vorzugsweise gleichzeitig, erfolgt. Es besteht die Möglichkeit, dass das Verstemmen als Kaltumformung (bspw. bei Raumtemperatur) oder als Warmumformung durchgeführt wird.
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Betreffend die erfindungsgemäße Anordnung schlägt die Erfindung zur Lösung der eingangs beschriebenen Aufgabe vor, dass die Anordnung mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens erhältlich ist oder erhalten wurde. Eine Anordnung, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wurde, weist zur Fixierung des Lagerschilds an dem Druckguss-Gehäuseteil an letzterem zumindest einen oder mehrere mittels Verstemmen plastisch verformten Bereich bzw. verformte Bereiche auf, mittels denen oder aufgrund deren der Lagerschild formschlüssig und/oder kraftschlüssig an dem Druckguss-Gehäuseteil fixiert ist.
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Es bestehen zahlreiche Möglichkeiten zur bevorzugten Weiterbildung einer vorangehend genannten erfindungsgemäßen Anordnung.
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So besteht die Möglichkeit, dass zur Fixierung des Lagerschildes bei dem Verstemmen eine plastische Verformung an einem oder mehreren Bereichen des Lagerschildes erfolgt, um eine form- und/oder kraftschlüssige Fixierung zu erreichen. Eine solche plastische Verformung des Lagerschildes könnte kombinativ oder sogar alternativ zu einer plastischen Verformung des Druckguss-Gehäuseteils ausgeführt sein. Das zweckmäßige Vorgehen bzw. die zweckmäßige Ausführung kann je nach gestellten Anforderungen und insbesondere auch in Abhängigkeit von den für den Lagerschild und das Druckguss-Gehäuseteil verwendeten Materialien gewählt werden.
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Zur Weiterbildung der zuvor genannten erfindungsgemäßen Anordnung ist bevorzugt, dass der Lagerschild einen Außenrand aufweist, dass das Druckguss-Gehäuseteil eine Ausnehmung aufweist, die sich entlang einer Axialrichtung von einem Gehäuseboden bis zu einer Öffnung erstreckt, die geometrisch eine Öffnungsebene aufspannt, und dass der Lagerschild in dem Druckguss-Gehäuseteil und/oder an zumindest einer in der Ausnehmung angeordneten Komponente eines Elektromotors, insbesondere in Axialrichtung, angebracht oder abgestützt ist, so dass sich der Außenrand des Lagerschildes ganz oder zumindest umfangsabschnittsweise in der Ausnehmung befindet, wobei zumindest ein bezüglich der Axialrichtung von dem Gehäuseboden abgewandter Oberflächenabschnitt des Außenrandes von der Öffnungsebene in Axialrichtung beabstandet ist oder an die Öffnungsebene angrenzt. Es besteht die Möglichkeit, dass eine radial außerhalb der Öffnung liegende Stirnfläche des Druckguss-Gehäuseteils zufolge des Verstemmens zumindest eine, insbesondere an die Öffnung angrenzende und insbesondere auf einen Umfangsteilabschnitt der Öffnung begrenzte, Eintiefung aufweist. Anstelle von Eintiefung könnte auch von Eindellung gesprochen werden, wobei mit diesen Begriffen ein im Vergleich zu zumindest einem benachbarten Flächenbereich tiefer liegender Flächenbereich bezeichnet wird, ohne dass dies als eine Richtungsangabe bzgl. oben oder unten aufzufassen ist. Die Eintiefung kann sich vorzugsweise zumindest überwiegend
oder vollständig eben erstrecken. Es besteht bspw. auch die Möglichkeit, dass anstelle von nur einer Eintiefung mehrere Eintiefungen vorhanden sind, die entlang des Umfanges voneinander beabstandet sind. Bevorzugt ist, dass ein an die Eintiefung angrenzender Wandabschnitt des Druckguss-Gehäuseteils in eine Prägung übergeht, die sich nach radial innen gerichtet bis zu einer zumindest teilweisen Überlappung des Außenrandes des Lagerschildes erstreckt, wobei insbesondere eine dem Gehäuseboden zugewandte Oberfläche der Prägung gegen den zumindest einen von dem Gehäuseboden abgewandten Oberflächenabschnitt des Außenrandes des Lagerschildes angepresst ist. Sofern mehrere Eintiefungen ausgebildet sind, besteht die Möglichkeit, dass die hier zuvor genannten Merkmale bzgl. jeder der Eintiefungen ausgebildet sind.
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Alternativ oder kombinativ besteht die Möglichkeit, dass in einem Umfangsabschnitt, in dem sich eine Eintiefung befindet, eine nach radial innen zu der Ausnehmung weisende Oberfläche des Druckguss-Gehäuseteils und eine nach radial außen weisende Oberfläche des Außenrandes des Lagerschilds in Radialrichtung gegeneinander gepresst sind oder lose aneinander angrenzen oder mittels eines Spaltes voneinander beabstandet sind. Sofern mehrere Eintiefungen ausgebildet sind, besteht die Möglichkeit, dass die hier zuvor genannten Merkmale bzgl. jeder der Eintiefungen ausgebildet sind.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, dass auf der bezüglich der Axialrichtung von dem Gehäuseboden abgewandten Seite in dem Außenrand des Lagerschilds zumindest eine Aussparung ausgebildet ist, deren Bodenfläche den zumindest einen Oberflächenabschnitt bildet, und dass sich die zumindest eine Prägung unter Ausbildung einer Verdrehsicherung radial in die zumindest eine Aussparung im Außenrand des Lagerschilds erstreckt. Bevorzugt ist, dass die Aussparung bzw. die Aussparungen schon vor der Stemmung in dem Außenrand des Lagerschilds ausgebildet sind. Bevorzugt ist, dass sich die Aussparung in einer Radialrichtung erstreckt und in quer zu der Radialrichtung liegenden Querschnittsebenen einen trapezförmigen oder halbrohrförmigen oder kreissegmentförmigen Querschnitt aufweist.
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Betreffend eine Anordnung, bei welcher sich von dem Außenrand des Lagerschildes ausgehend Zungen in Gehäuseaussparungen des Druckguss-Gehäuses erstrecken, ist bevorzugt, dass in dem verstemmten Zustand eine radial außerhalb der Öffnung liegende Stirnfläche des Druckguss-Gehäuseteils zumindest eine an eine Gehäuseaussparung angrenzende Eintiefung aufweist und dass ein an die Eintiefung angrenzender Wandabschnitt des Druckguss-Gehäuseteils in eine Prägung übergeht, welche die in der Gehäuseaussparung angeordnete Zunge überlappt und welche insbesondere gegen die Zunge angepresst ist.
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Bevorzugt ist, dass das Druckguss-Gehäuseteil ein metallisches Druckguss-Gehäuseteil ist, insbesondere aufweisend eine Aluminiumlegierung oder bestehend aus einer Aluminiumlegierung. Es besteht die Möglichkeit, dass der Lagerschild Bestandteil eines in den Druckguss-Gehäuseteil eingesetzten oder darin fixierten Elektromotors ist, wobei der Elektromotor insbesondere Bestandteil eines Aktuators für ein Getriebe ist.
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Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung, die zumindest ein Druckguss-Gehäuseteil und einen Lagerschilds umfasst, wobei diese Komponenten noch voneinander lösbar sind, jedoch zur Fixierung des Lagerschilds an dem Druckguss-Gehäuseteil mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind. Insofern schlägt die Erfindung vor, dass das Druckguss-Gehäuseteil eine Ausnehmung aufweist, die sich entlang einer Axialrichtung von einem Gehäuseboden bis zu einer Öffnung erstreckt, die geometrisch eine Öffnungsebene aufspannt, und dass der Lagerschild in dem Druckguss-Gehäuseteil und/oder an zumindest einer in der Ausnehmung angeordneten Komponente eines Elektromotors angebracht oder abgestützt ist, so dass sich der Außenrand des Lagerschildes ganz oder zumindest umfangsabschnittsweise in der Ausnehmung befindet, wobei zumindest ein bezüglich der Axialrichtung von dem Gehäuseboden abgewandter Oberflächenabschnitt des Außenrandes von der Öffnungsebene in Axialrichtung beabstandet ist oder an die Öffnungsebene angrenzt.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Figuren, welche bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen, weiter beschrieben. Im Einzelnen zeigt:
- 1 in perspektivischer Draufsicht eine erfindungsgemäße Anordnung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, nach dem Verstemmen;
- 1a einen Längsschnitt entlang Schnittebene Ia - Ia gemäß 1;
- 2 in Draufsicht die in 1 gezeigte Anordnung, jedoch vor dem Verstemmen;
- 2a einen vergrößerten Teilschnitt entlang Schnittebene IIa - IIa in 2;
- 2b einen Teilschnitt entlang Schnittlinie IIb - IIb in 2a;
- 2c eine Abwandlung des in 2b gezeigten Querschnittes;
- 2d eine weitere Abwandlung des in 2b gezeigten Querschnittes;
- 3 eine Draufsicht auf die in 1 gezeigte Anordnung in dortiger Blickrichtung III, d. h. nach dem Verstemmen;
- 3a einen vergrößerten Teilschnitt entlang Schnittebene IIIa - IIIa in 3;
- 4 in einer Draufsicht eine erfindungsgemäße Anordnung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel, vor dem Verstemmen;
- 4a eine Schnittansicht entlang Schnittebene IVa - IVa in 4;
- 4b eine Ausschnittsvergrößerung von Detail IVb auf 4a;
- 5 in Draufsicht die in 4 gezeigte Anordnung, jedoch nach dem Verstemmen;
- 5a eine Schnittansicht entlang Schnittebene Va- Va in 5;
- 5b eine Ausschnittsvergrößerung von Detail Vb aus 5a;
- 6 in Draufsicht eine erfindungsgemäße Anordnung gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, vor dem Verstemmen;
- 6a eine Schnittansicht entlang Schnittebene VIa- VIa in 6;
- 6b eine Ausschnittsvergrößerung von Detail VIb aus 6a;
- 7 einen Teilschnitt entlang Schnittlinie VII - VII gemäß 6b;
- 8 eine Variante zu 7;
- 9 die in 6 gezeigte Anordnung, jedoch nach dem Verstemmen;
- 10 eine Ausschnittsvergrößerung von Detail X aus 9;
- 11 einen Teilschnitt entlang Schnittebene XI - XI in 10 und
- 12 eine Variante zu 11, zu 8 passend.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Die 2 und 2 a zeigen eine erfindungsgemäße Anordnung 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei es sich um eine noch lose Anordnung vor dem Verstemmen handelt. Die 1, 3 und 3a zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 1, die ausgehend von der in den 2, 2a gezeigten Anordnung 1 mittels Verstemmung erhalten wurde. Mit Bezug auf die 1 bis 3a wird insofern auch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Fixierung eines Lagerschildes an einem Gehäuseteil gemäß einer ersten bevorzugten Vorgehensweise beschrieben. Die Anordnung 1 umfasst ein Druckguss-Gehäuseteil 2 und einen Lagerschild 3, der Bestandteil eines in den Figuren im Übrigen nicht dargestellten Elektromotors ist. Der Elektromotor kann Bestandteil eines Aktuators, bspw. für ein Getriebe sein. Zur Herstellung der in 2 gezeigten Anordnung 1 wurde das Druckguss-Gehäuseteil 2 bereitgestellt und der Lagerschild 3 eines Elektromotors bereitgestellt und zunächst lösbar an das Druckguss-Gehäuseteil 2 angesetzt. Das Bereitstellen des Lagerschildes 3 kann insbesondere im Wege des Bereitstellens eines den Lagerschild 3 umfassenden Elektromotors erfolgen. Die Figuren zeigen, dass der Lagerschild 3 einen sich in dem Beispiel entlang des gesamten Umfanges erstreckenden Außenrand 4 aufweist. Das Druckguss-Gehäuseteil 2 besitzt eine zentrale Ausnehmung 5, die sich als Hohlraum entlang einer zentralen Axialrichtung A (diese erstreckt sich senkrecht zu der Zeichenebene der 2 und 3) von einem Gehäuseboden 6 bis zu einer Öffnung 7, welche geometrisch eine Öffnungsebene 7' aufspannt, erstreckt. Mit L ist die geometrische Längsmittelachse der Ausnehmung bezeichnet. Bei der in 2 gezeigten Anordnung 1 ist der Lagerschild 3 an dem ihn umfassenden Elektromotor angebracht und der Elektromotor so in die Ausnehmung 5 eingesetzt und darin in Axialrichtung abgestützt, dass mehrere am Umfang des Außenrandes 4 voneinander in Umfangsrichtung beabstandete, jeweils bezüglich der Axialrichtung A von dem Gehäuseboden 6 abgewandte Oberflächenabschnitte 8 des Außenrandes 4 von der Öffnungsebene 7' in Axialrichtung A beabstandet sind. Ein jeweiliger Oberflächenabschnitt 8 erstreckt sich in dem Beispiel parallel zu der Öffnungsebene 7'. Auf der bezüglich der Axialrichtung A von dem Gehäuseboden 6 abgewandten Seite des Außenrandes 4 des Lagerschilds 3 sind mehrere Aussparungen 9 gebildet, die je eine Bodenfläche 10 aufweisen. Jede Bodenfläche 10 bildet einen der Oberflächenabschnitte 8 aus. In dem Beispiel ist das Druckguss-Gehäuseteil 2 aus Aluminiumlegierung hergestellt.
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Aus dem Teilschnitt in 2b ist ersichtlich, dass die Aussparung 9 in der zu ihrer radialen Haupterstreckungsrichtung senkrechten Querschnittsebene (diese stimmt mit der Zeichenebene von 2b überein einen flachen, rechteckigen Querschnitt aufweist. Die 2c und 2d zeigen exemplarisch, dass stattdessen der Querschnitt der Aussparung zum Beispiel trapezförmig oder kreissegmentförmig bzw. Halbrohr-förmig ausgebildet sein könnte.
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Ausgehend von der in 2, 2a gezeigten, noch lose zusammengesetzten Anordnung 1 wurden zur Fixierung des Lagerschildes 3 an dem Druckguss-Gehäuseteil 2, d. h. zur Herstellung der in den 1, 3, 3a gezeigten Anordnung, weitere Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt. Dazu wurde das Druckguss-Gehäuseteil 2 verstemmt, um mittels einer resultierenden plastischen Verformung des Druckguss-Gehäuseteils 2 eine in dem Beispiel kraftschlüssige und formschlüssige Verbindung zwischen dem Druckguss-Gehäuseteil 2 und dem Lagerschild 3 zu erzeugen. 2a zeigt in ausschnittsweiser Vergrößerung, dass vor dem Verstemmen eine nach radial außen weisende Oberfläche 11 des Außenrandes 4 des Lagerschildes 3 und eine dem Rand der Öffnung 7 benachbarte, nach radial innen zu der Ausnehmung 5 bzw. zu dem Außenrand 4 weisende Oberfläche 12 des Druckguss-Gehäuseteils 2 mittels eines radialen Spaltes 13 voneinander beabstandet sind. Der Spalt 13 kann zum Ausrichten einer Welle des Elektromotors dienen. Um den Lagerschild 3 an dem Druckguss-Gehäuseteil 2 zu fixieren, wird das Druckguss-Gehäuseteil 2 ausgehend von der in 2 gezeigten Situation in dem Beispiel an mehreren Umfangsteilabschnitten 15 eines Öffnungsrandes 14 der Öffnung 7 verstemmt. Diese Umfangsteilabschnitt 15 sind in 2 schematisch mittels gestrichelter Linien angedeutet. Diese Bereiche können auch von den nur exemplarisch gewählten Darstellungen abweichende Konturen und Größen aufweisen. Bezüglich einer Umfangsrichtung U um die in der Ausnehmung 5 zentrale Längsmittelachse L ist je einem Umfangsteilabschnitt 15 des Druckguss-Gehäuseteil 2 je eine Aussparung 9 des Lagerschildes 3 lagemäßig zugeordnet. Das Verstemmen erfolgt, indem gegen einen jeweiligen in einem der Umfangsteilabschnitte 15 liegenden Flächenbereich 17 der Stirnfläche 18 des Druckguss-Gehäuseteil 2 ein in den Figuren nicht dargestellter Stempel als Verstemmwerkzeug in der in 2a gezeigten Pressrichtung 16 gepresst wird. Die Pressrichtung 16 verläuft im Beispiel parallel zu der Axialrichtung A. In dem Beispiel erstreckt sich die Stirnfläche 18 mit den Flächenbereichen 17 senkrecht zu der Axialrichtung A, so dass die Pressrichtung 16 ihrerseits senkrecht auf die Flächenbereiche 17 trifft. In diesem beschriebenen Sinn ist die Pressrichtung 16 richtungsmäßig zu dem Gehäuseboden 6 hin orientiert. Beim Anpressen des Stempels wird ein an den Öffnungsrand 14 angrenzender Wandbereich 19 des Druckguss-Gehäuseteils 2 plastisch, also bleibend, verformt. Bei der Verformung kommt es zum Fließen von Gehäusematerial in der Pressrichtung 16 und quer zu der Pressrichtung 16 nach radial innen. Dabei wird an bzw. aus dem Wandbereich 19 eine zungenartige Prägung 20 (auch als sog. Stemmung bezeichnet) gebildet, vgl. 3a. Diese erstreckt sich nach radial innen, so dass sie, wie ebenfalls 3a zeigt, den Außenrand 4 des Lagerschildes 3 in Radialrichtung teilweise überlappt. Dies allein bewirkt bereits eine formschlüssige aushebe- bzw. verliersichere Halterung des Lagerschilds 3 an dem Druckguss-Gehäuseteil 2. Der Lagerschild 3 ist mittels der weiteren Komponenten des in den Figuren nicht näher dargestellten Elektromotors in der Ausnehmung 5 des Druckguss-Gehäuseteils 2 axial abgestützt, so dass sein Außenrand 4, wenn er von der Prägung 20 in Richtung der Pressrichtung 16 belastet wird, eine zu der Pressrichtung 16 entgegengesetzte Gegenkraft überträgt. In dem Beispiel wurde das Verstemmen bzw. Verpressen so durchgeführt, dass eine dem Gehäuseboden 6 zugewandte Oberfläche 21 der Prägung 20 in Pressrichtung 16 gegen den ihr jeweils lagemäßig zugeordneten, von dem Gehäuseboden 6 abgewandten Oberflächenabschnitt 8 des Außenrandes 4 des Lagerschilds 3 axial angepresst wird. Die axiale Klemmkraft bewirkt eine in Axialrichtung spielfreie Fixierung des Lagerschilds 3. Zufolge der zwischen den Oberflächenabschnitten 8 und der Oberfläche 21 jeweils wirkenden Reibungskräfte wird zusätzlich auch eine spielfreie Fixierung in zu der Axialrichtung A senkrechten Richtungen erreicht. Hinzu kommt durch die bzgl. der Umfangsrichtung U erfolgte lagemäßige Zuordnung, dass sich je eine Prägung 20 nach radial innen in je eine der Aussparungen 9 erstreckt, so dass Seitenflächen der Prägungen mit Seitenflächen der ihnen jeweils zugeordneten Aussparung 9 einen Formschluss und somit eine formschlüssige Verdrehsicherung bilden. Dazu kann sogar die jeweilige Breite der Prägungen 20 auf die Breite der Aussparungen 9 abgestimmt werden, um einen in beiden denkbaren Drehrichtungen wirksamen und möglichst spielfreien Drehformschluss zu erreichen.
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Die 1, 3 und 3a, welche den verstemmten Zustand der Anordnung 1 zeigen, verdeutlichen auch, dass zufolge der Stemmung in den Umfangsteilabschnitten 15 an der Stirnfläche des Druckguss-Gehäuseteils 2 jeweils eine an die Öffnung 7 angrenzende, auf einen jeweiligen Umfangsteilabschnitt begrenzte Eintiefung 22 gebildet wurde. An jede Eintiefung 22 grenzt ein Wandabschnitt 23 an, der nach radial innen in die Prägung 20 übergeht. Bei der Prägung 20 handelt es sich um einen zungenartigen Vorsprung, der sich von dem Wandabschnitt 23 ausgehend nach radial innen erstreckt und die Überlappung mit dem Außenrand 4 des Lagerschildes 3 bewirkt.
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3a veranschaulicht, dass in diesem gewählten Beispiel beim Verstemmen der radiale Spalt 13 erhalten geblieben ist.
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Die 4, 4a und 4b zeigen eine erfindungsgemäße Anordnung 1 vor dem Verstemmen gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die 5, 5a und 5b zeigen eine erfindungsgemäße Anordnung 1 gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, die ausgehend von dem in den 4, 4a und 4b gezeigten Ausführungsbeispiel mittels Verstemmen erhalten wurde. Dabei sind Merkmale, die mit den vorangehenden Ausführungsbeispielen übereinstimmen oder vergleichbar sind, zur Übersicht mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Ein Unterschied liegt darin, dass der in 4b wiederum vorhandene radiale Spalt 13 nach der Verstemmung gemäß 5b nicht mehr vorhanden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel führt die Verstemmung in dem Wandbereich 19 zu einem so ausgeprägten, nach radial innen gerichteten Fließen des Gussmaterials, dass der Spalt 13 abschnittsweise verschwindet und dass eine nach radial innen zu der Ausnehmung 5 weisende Oberfläche 12 des Druckguss-Gehäuseteils 2 und eine nach radial nach außen weisende Oberfläche 11 des Außenrandes 4 des Lagerschilds 3 in radialer Richtung gegeneinander gepresst werden. Auch diese Pressung unterstützt die gewünschte Fixierung des Lagerschilds 3 an dem Druckguss-Gehäuseteil 2. In dem Beispiel weist die Oberfläche 11 eine Fase auf.
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Aus der Beschreibung wird deutlich, dass die Erfindung eine Fixierung des Lagerschilds 3 an einem Druckguss-Gehäuseteil 2 ermöglicht, ohne dass dazu gesonderte Befestigungsmittel oder Klebstoff oder dergleichen benötigt werden.
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Die 6, 6a, 6b und 7 zeigen ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 vor dem Verstemmen. An dem Lagerschild 3 erstrecken sich von dessen Außenrand 4 ausgehend nach radial außen ausgeformte Zungen 24. In dem Beispiel sind vier Zungen 24 vorgesehen, die am Umfang gleichmäßig voneinander beabstandet sind. An dem Druckguss-Gehäuseteil 2 erstrecken sich von dessen Öffnungsrand 14 ausgehend nach radial vier Gehäuseaussparungen 25 bei ebenfalls gleichmäßiger Beabstandung entlang des Umfanges. Der Lagerschild 3 ist derart in die Ausnehmung 5 eingesetzt, dass je eine Zunge 24 in je einer Gehäuseaussparung 25 liegt und sich auf einem Boden 26 der betreffenden Gehäuseaussparung 25 abstützt. Die Längsrichtung einer jeweiligen Zunge 24 wie auch einer jeweiligen Gehäuseaussparung 25 erstreckt sich in einer von der Längsmittelachse L ausgehenden Radialrichtung. 7 gibt an, dass in dem Beispiel in zu der Radialrichtung senkrechten
Querschnittsebenen die Zunge 24 einen trapezförmigen Querschnitt aufweist, der sich ab einem gewissen Abstand von dem Boden 26 mit weiter zunehmendem Abstand verjüngt. In dem Beispiel, d. h. nicht notwendig, ist die Breite der Zunge 24 etwa kleiner als die Breite der Gehäuseaussparung 25 gewählt. Mit schraffierten Konturen und dem Bezugszeichen 27 sind mehrere Flächenbereiche der Stirnfläche 18 bezeichnet, die jeweils an eine der Gehäuseaussparungen 25 angrenzen. Die Flächenbereiche 27 sind bevorzugt dazu vorgesehen, um dort ein jeweiliges Verstemmwerkzeug (in den Zeichnungen nicht mit dargestellt) in eine zu der Zeichenebene von 6 senkrechten Richtung gegen die Stirnfläche 18 anzupressen. Die Pressrichtung 28 ist in 6a schematisch angedeutet. Das Anpressen der Verstemmwerkzeuge dient zur Fixierung des Lagerschilds 3 an dem Druckguss-Gehäuseteil 2 mittels Verstemmen des Druckguss-Gehäuseteils 2. Die Flächenbereiche 27 und die jeweilige Pressrichtung 28 sind auch in 7 bezeichnet. Während des Verpressens kommt es in einem jeweiligen an die Gehäuseaussparung 25 seitlich angrenzenden Wandbereich 29 des Druckguss-Gehäuseteils 2 zu einer plastischen Verformung, wobei es zum Fließen von Gehäusematerial in der Pressrichtung und quer dazu in Richtung zu der Zunge 24 kommt.
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Die 9 bis 11 zeigen den verstemmten Zustand. 11 zeigt dabei schematisch, dass bei der plastischen Verformung an dem Wandbereich 29 des Druckguss-Gehäuseteils 2 eine jeweilige zungenartige Prägung 30 gebildet wird, welche die Zunge 24 im Bereich der ihr zugewandten Trapez-Abschrägung überlappt. In Verbindung mit der dabei resultierenden Pressung der Kontaktflächen wird eine form- und kraftschlüssige Verbindung erzielt. 11 zeigt auch schematisch, dass zufolge der plastischen Verformung beim Verstemmen in der Stirnfläche 18 im Bereich der Flächenbereiche 27 und der daran seitlich angrenzenden zungenartigen Prägungen 30 Eintiefungen gebildet sind. Ein an eine jeweilige Eintiefung 32 angrenzender Wandabschnitt 33 des Druckguss-Gehäuseteils 2 geht in die zungenartige Prägung 30 über, welche die in der Gehäuseaussparung 25 angeordnete Zunge 24 überlappt.
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In 7 sind die beiden seitlichen Ränder der Gehäuseaussparungen 25 mit 31 bezeichnet. Jeder Flächenbereich 27 grenzt an einen der beiden Ränder 31 an.
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Die 8 und 12 zeigen anhand von zu den 7 und 11 vergleichbaren Ansichten, dass die Zungen 24 alternativ zum Beispiel einen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen könnten.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. Die Unteransprüche charakterisieren mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
