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Die Erfindung betrifft ein Set aus Motoren mit mindestens einem ersten Motor und mit mindestens einem zweiten Motor, wobei der erste Motor ein erstes Motorgehäuse mit einer ersten Flanschfläche und einem ersten Motorflansch aufweist, wobei der zweite Motor ein zweites Motorgehäuse mit einer zweiten Flanschfläche und einem zweiten Motorflansch aufweist, wobei der Motorflansch jeweils als ein separates Bauteil ausgebildet ist und auf der jeweiligen Flanschfläche aufgesetzt und befestigt ist, und wobei das erste Motorgehäuse einen anderen Außendurchmesser als das zweite Motorgehäuse aufweist und/oder wobei die erste Flanschfläche einen anderen Außendurchmesser als die zweite Flanschfläche aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Fertigung des Sets.
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Elektromotoren werden in vielfältigen Anwendungen verwendet. Neben der eigentlichen Auslegung der Elektromotoren erfordern diese stets eine mechanische Befestigung an der Umgebungskonstruktion. Die Anforderungen an die mechanische Befestigung unterscheiden sich üblicherweise mit Blick auf die funktionalen Eigenschaften der mechanischen Befestigung sowie der verfügbaren Schnittstellen und dem verfügbaren Bauraum.
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Vor diesem Hintergrund werden Elektromotoren üblicherweise an die jeweilige Anwendung angepasst, so dass anwendungsindividualisierte Elektromotoren gefertigt werden. Dabei ist es üblich, dass die Elektromotoren bereits bei der Herstellung mit individualisierten Flanschen versehen werden, um diese an der Umgebungskonstruktion befestigen zu können.
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Beispielsweise sind in der Druckschrift
DE 690 25 317 T2 verbesserte Motoren und Verfahren zur Herstellung derselben beschrieben, wobei unterschiedliche Montageflansche aus geformten Metallteilen zur Befestigung der Motoren an einem Rahmen offenbart sind. An jedem Flansch wird zum ordnungsgemäßen Ausrichten des Flansches relativ zu dem Rahmen eine Rahmenausrichtungseinrichtung positioniert.
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Bezüglich der Befestigung, Zentrierung und/oder Ausrichtung von Bauteilen sind in Mertens, H.: 15.5 Formschlussverbindungen - Positive connections. In: Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau. 18. Auflage. Berlin [u. a.]; Springer, 1995, Seite G28f Formschlussverbindungen beschrieben, die zur Befestigung und Lagesicherung von Bauteilen dienen können.
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Die Druckschrift
DE 10 2012 222 602 A1 beschreibt eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor mit einem Gehäuse und mit einem an dem Gehäuse angeordneten Befestigungsflansch. Der Befestigungsflansch ist als ein Flanschblech ausgebildet und auf das Gehäuse aufgeschoben.
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Ein Getriebeaktuator mit einem Elektromotor, der ein Motorgehäuse mit einer tubusartigen Gehäuseverlängerung umfasst, ist in der Druckschrift
DE 10 2016 222 815 A1 offenbart. Die Gehäuseverlängerung ist nach Art eines Presssitzes in einem separaten mit dem Getriebegehäuse befestigten Befestigungsflansch steckbefestigt. Alternativ kann der Befestigungsflansch mit der Gehäuseverlängerung gefügt, insbesondere durchsetzgefügt, sein.
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Es sind auch bereits Bestrebungen bekannt, Flansche hinsichtlich ihrer Schnittstellen zur Verbindung mit einem anderen Flansch zu standardisieren.
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Allgemeine Hinweise zur Entwickelung von Baukastensystemen z.B. durch Standardisierung von Bauteilen sind aus Pahl, Gerhard; Beitz, Wolfgang: Konstruktionslehre - Methoden und Anwendung 4., neubearbeitete und erweiterte Auflage. Berlin [u. a]: Springer, 1997, Seiten 605-621 zu entnehmen.
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Ein Zwischengehäuse für den Zusammenbau von Elektromotoren und Arbeitsmaschinen ist in der Druckschrift
DE 73 45 106 U offenbart. Das Zwischengehäuse ist zur Anbringung von Motorflanschen verschiedener Größen verwendbar. Hierzu weist es Befestigungsflansche mit mehreren kreisförmig angeordneten Lochsätzen zur Aufnahme von Schrauben und zur Verschraubung mit den Motorflanschen auf. Die Löcher eines jeden Satzes unterscheiden sich in ihrem Radius voneinander. Dadurch können unterschiedlich große Motorflansche angeschraubt werden.
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Norm-Flansche zur Kopplung eines modular aufgebauten Kraftfahrzeug-Generators mit einem Motorblock bzw. mit einem Getriebegehäuse sind in der Druckschrift
DE 195 45 922 A1 vorgeschlagen.
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Die Druckschrift
DE 10 2005 058 274 A1 beschreibt eine Pumpe mit einem Pumpengehäuse und einem Motor sowie mit einer Laterne, über die die Pumpe mit dem Motor verbunden ist. Die Laterne umfasst einen Flansch mit zwei eine Mehrzahl an Bohrungen aufweisenden Ringflächen, wobei die Ringflächen axial um einen Abstand d zueinander versetzt sind, sodass zwei verschiedene Elektromotoren mit unterschiedlichen Motorflanschabmessungen an der Laterne verschraubt werden können.
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Aus „Hilge GmbH & Co. KG: GEA Hilge HYGIA", Bodenheim, 2017, S. 1-144 sind Kreiselpumpen, hier Steril- und Prozesspumpen aus Edelstahl, bekannt.
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Aus der
DE 10 2016 224 265 A1 ist ein Elektromotor bekannt, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem poltopfartigen Motorgehäuse mit einem stirnseitigen Gehäuseboden und mit einem an der gegenüberliegenden Stirnseite angeordneten Lagerschild sowie mit einer drin gelagerten Motorwelle, wobei der Gehäuseboden eine Aufnahme als Lagersitz mit zentraler Wellenöffnung aufweist, wobei die Motorwelle abtriebsseitig in einem Lager des Lagersitzes gelagert ist, und wobei ein Befestigungsflansch gehäuseaußenseitig an die Stirnseite des Gehäusebodens geführt und an diesem befestigt ist.
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Aus „Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau", 24. Auflage. Berlin [u. a.]; Springer, 1995, S. G23-G24 sind umformtechnische Fügeverfahren zwischen überlappt angeordneten Fügeteilen bekannt.
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Aus „Klaus Ehrlenspiel, Alfons Kiewert, Odo Lindemann, Markus Mörtl, Kostenfünsit Entwickeln und Konstruieren", 7. Auf. Berlin, Springe Vieweg, 2014, S. 294-347 ist ein Variantenmanagement für Varianten, also Gegenständen ähnlicher „Gestalt“ und/oder Funktion, bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fertigung von Motoren zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird durch ein Set aus Motoren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Fertigung des Sets mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß wird ein Set aus Motoren, insbesondere Elektromotoren, vorgeschlagen. Das Set umfasst mehrere Motoren, insbesondere Elektromotoren, unterschiedlicher Baugröße und/oder Leistung. Das Set umfasst mindestens einen ersten Motor und einen zweiten Motor. Von diesen Motoren wird jeweils eine hohe Stückzahl hergestellt. So ist für den mindestens ersten und/oder zweiten Motor eine Mehrzahl von Ausführungen, wie zum Beispiel mehr als 100, insbesondere mehr als 1000, im Speziellen mehr als 10.000 vorgesehen.
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Der erste Motor weist ein erstes Motorgehäuse auf, wobei das erste Motorgehäuse eine erste Flanschfläche bereitstellt. Ferner weist der erste Motor einen ersten Motorflansch auf. Der zweite Motor weist ein zweites Motorgehäuse auf, wobei das zweite Motorgehäuse eine zweite Flanschfläche bereitstellt. Zudem weist der zweite Motor einen zweiten Motorflansch auf.
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Der Motorflansch, insbesondere die Motorflansche der Motoren des Sets, ist jeweils als ein separates Bauteil ausgebildet, welches auf der jeweiligen Flanschfläche aufgesetzt und befestigt ist. Der Motorflansch bezeichnet insbesondere das separate Bauteil vor dem Aufsetzen und Befestigen auf dem Motorgehäuse. Insbesondere ist der Motorflansch als ein Zwischenprodukt ausgebildet. Der Motorflansch trägt Schnittstellen zur Befestigung des Motors an einer Umgebungskonstruktion. Die Schnittstellen können beispielsweise als Durchgangsöffnungen ausgebildet sein.
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Alternativ oder ergänzend können die Schnittstellen als Gewindeeinsätze, Bolzen etc. realisiert sein. Der Motorflansch ist insbesondere als ein Metallbauteil ausgebildet.
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Das Motorgehäuse, insbesondere die Motorgehäuse der Motoren des Sets, kann jeweils einen Gehäuseabschnitt aufweisen, wobei der Gehäuseabschnitt beispielsweise als ein Umformteil ausgebildet ist. Der Gehäuseabschnitt stellt jeweils die Flanschfläche bereit. Vorzugsweise ist die Flanschfläche jeweils als eine Kreisringfläche ausgebildet, wobei die Kreisringfläche besonders bevorzugt koaxial zu einer Rotorwelle des Motors angeordnet ist. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Flanschfläche in einer Radialebene zu der Rotorwelle.
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Es ist vorgesehen, dass das erste Motorgehäuse einen anderen Außendurchmesser als das zweite Motorgehäuse aufweist. Allgemein ausdrückt, weisen die Motorgehäuse der jeweiligen Motoren des Sets unterschiedliche Außendurchmesser auf. Insbesondere wird der Außendurchmesser in einem Endbereich des Motorgehäuses gemessen, der benachbart zu dem Motorflansch ist. Der Außendurchmesser des Motorgehäuses wird im Speziellen durch den Außendurchmesser der Rotor-Stator-Anordnung des Motors bestimmt.
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Alternativ oder ergänzend weist die erste Flanschfläche einen anderen Außendurchmesser als die zweite Flanschfläche auf. Allgemein ausdrückt, weisen die Flanschflächen der jeweiligen Motoren des Sets unterschiedliche Außendurchmesser auf. Für den Fall, dass die Flanschfläche eine Kreisringform aufweist, wird zur Bemessung der Außendurchmesser bevorzugt der Außendurchmesser der Kreisringform genommen. Insbesondere weist das erste Motorgehäuse eine andere Anbindungsgeometrie wie das zweite Motorgehäuse auf. Allgemein ausgedrückt ist es bevorzugt, dass die Motorgehäuse der jeweiligen Motoren des Sets unterschiedliche Anbindungsgeometrien aufweisen.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der erste Motorflansch und der zweite Motorflansch aus baugleichen Universalrohflanschen hergestellt oder als die baugleichen Universalrohflansche ausgebildet sind. Insbesondere sind die Universalrohflansche als Gleichteile ausgebildet. Somit ist es möglich, aus dem gleichen Universalrohflansch den Motorflansch für den ersten Motor und den zweiten Motor und/oder für das erste Motorgehäuse und das zweite Motorgehäuse zu bilden. Allgemein ausdrückt ist es möglich, aus dem gleichen Universalrohflansch den Motorflansch alle Motoren des Sets zu bilden.
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Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass durch die Verwendung von baugleichen Universalrohflanschen die Varianten der zu fertigenden Rohflansche reduziert werden kann. Dadurch können die Universalrohflansche als Gleichteile für alle Motoren des Sets aufgrund der höheren Stückzahl kostengünstiger hergestellt werden. Ferner sind Verwechslungen der Universalrohflansche bei der Fertigung der jeweiligen Motoren ausgeschlossen, da der gleiche und damit unverwechselbare Universalrohflansch eingesetzt wird. Dies kann Fehlmontagen verhindern und somit die Fertigung noch kostengünstiger machen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Set mehr als zwei, drei, vier, fünf oder mehr als zehn unterschiedliche Motoren auf, wobei die unterschiedlichen Motoren jeweils einen Motorflansch aufweisen, der aus den baugleichen Universalrohflanschen hergestellt oder als diese ausgebildet sind. Im Rahmen der Erfindung weist ein n-ter Motor ein n-tes Motorgehäuse mit einer n-ten Flanschfläche und einen n-ten Motorflansch auf, wobei der n-te Motorflansch jeweils als ein separates Bauteil ausgebildet ist und auf der jeweiligen Flanschfläche aufgesetzt und befestigt ist. Das n-te Motorgehäuse weist einen anderen Außendurchmesser als die anderen Motorgehäuse auf. Alternativ oder ergänzend weist die n-te Flanschfläche einen anderen Außendurchmesser als die anderen Flanschflächen auf. Der n-te Motorflansch ist aus einem der Universalrohflansche hergestellt oder als einer der Universalrohflansche ausgebildet. Damit erweitert sich der Vorteil der Erfindung auf eine beliebige Anzahl von unterschiedlichen Motoren in dem Set, wobei in dem Set vorzugsweise mehr als 3, insbesondere mehr als 5 und im Speziellen mehr als 10 unterschiedliche Motoren vorgesehen sind. Somit gilt n > 3, insbesondere n > 5 und im Speziellen n > 10.
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Im Rahmen der Erfindung weisen die Motoren des Sets eine Umform-Verbindung auf, wobei die Motorflansche an den jeweiligen Motorgehäusen über die Umform-Verbindung befestigt sind. Die Umform-Verbindung weist mehrere Umform-Punkte auf, wobei die Verteilung der Umform-Punkte bei den Motoren des Sets gleich ausgebildet ist. Die Umform-Punkte können auch als Umform-Bereiche ausgebildet sein und werden trotzdem als Umform-Punkte bezeichnet. Insbesondere sind die Umform-Punkte bei den Motoren des Sets in dem gleichen Muster angeordnet. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, dass die Umform-Punkte, insbesondere parallel und/oder in einem parallelen Arbeitsschritt, gleich an allen Motoren des Sets gesetzt werden können. Dadurch ist es möglich, ein einheitliches Werkzeug für die Umform-Punkte zu verwenden, ohne dass dieses zwischen den unterschiedlichen Motoren des Sets gewechselt werden muss. Dies erspart Rüstzeiten und/oder zusätzliche Werkzeuge, insbesondere Matrizen, für die Fertigung der Umformverbindung.
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Bei einer bevorzugten Konkretisierung der Erfindung ist die Umform-Verbindung als eine Durchsetzfügen-Verbindung ausgestaltet. Die Umform-Punkte als Fügestellen weisen jeweils einen gemeinsam umgeformten Bereich von Motorflansch und Motorgehäuse auf. Bei dem Durchsetzfügen wird das doppellagige Material von Motorflansch und Motorgehäuse durch einen Stempel in eine Matrize gedrückt. Vorzugsweise weist die Matrize Aufnahmen für alle Umform-Punkte der Umformverbindung auf. Insbesondere ist die Matrize hinsichtlich der Verteilung der Umform-Punkte starr ausgebildet, so dass für alle Motoren des Sets die gleiche oder zumindest eine baugleiche Matrize eingesetzt wird. Eine spezielle Ausführung der Durchsetzfügen-Verbindung ist durch das sogenannte „Clinchen“ oder „Toxen“ gegeben.
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Die Umform-Punkte bei den Motoren des Sets sind jeweils in einem Verbindungskreisringbereich angeordnet. Insbesondere wird der Verbindungskreisringbereich durch den kleinsten Teilkreisdurchmesser der Verbindungspunkte und den größten Teilkreisdurchmesser der Verbindungspunkte oder durch den Teilkreisdurchmesser aller Verbindungspunkte definiert. Bei einem der Motoren des Sets liegt der Verbindungskreisringbereich im ersten äußeren Drittel der Flanschfläche und/oder der Verbindungskreisringbereich liegt bei einem anderen Motor des Sets in einem zweiten äußeren Drittel der Flanschfläche und/oder bei einem weiteren Motor des Sets in einem dritten äußeren Drittel, also im ersten inneren Drittel, der Flanschfläche. Das erste äußere Drittel der Flanschfläche ist insbesondere der Unterkreisringbereich, welcher zwischen dem Außendurchmesser und einem ersten äußeren Drittel der Kreisringbreite des Kreisringbereichs liegt. Das zweite äußere Drittel der Flanschfläche ist insbesondere der Unterkreisringbereich, welcher zwischen dem ersten äußeren Drittel der Kreisringbreite des Kreisringbereichs und dem zweiten äußeren Drittel der Kreisringbreite des Kreisringbereichs liegt. Das dritte äußere Drittel der Flanschfläche ist insbesondere der Unterkreisringbereich, welcher zwischen dem zweiten äußeren Drittel der Kreisringbreite des Kreisringbereichs und dem dritten äußeren Drittel der Kreisringbreite des Kreisringbereichs liegt. Insbesondere wird die Kreisringbreite in drei radiale, gleichlange Abschnitte unterteilt, die jeweils ein Drittel der Kreisringbreite bilden.
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Erfindungsgemäß bilden die Umform-Punkte der Umform-Verbindung Fixpunkte bei der Anbindung des Motorflansches an das Motorgehäuse, wobei die Fixpunkte bei allen Motoren des Sets gleich verteilt sind und/oder das gleiche Muster aufweisen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen die Motoren vorzugsweise ergänzend eine Freiform-Verbindung auf, wobei die Motorflansche an den jeweiligen Motorgehäusen über die Freiform-Verbindung befestigt sind. Die Freiform-Verbindung weist mehrere Freiform-Punkte auf. Die Freiform-Punkte können auch als Freiform-Bereiche ausgebildet sein und werden trotzdem als Freiform-Punkte bezeichnet. Es kann vorgesehen sein, dass die Verteilung und/oder die Anzahl der Freiform-Punkte bei den Motoren des Sets unterschiedlich oder gleich ausgebildet ist.
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Dieser bevorzugten Weiterbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass bei der Anbindung der Motorflansche an die Getriebegehäuse mit der Umformverbindung aufgrund der gleichen Ausgestaltung der Umformverbindung bei allen Motoren diese nicht individuell für die unterschiedlichen Motoren angepasst sein kann. Insbesondere, wenn die Umform-Punkte in einem inneren Drittel des Kreisringbereichs der Flanschfläche liegen, kann dies zu Nachteilen bei der Festigung der Verbindung zwischen Motorflansch und Motorgehäuse zum Beispiel bei dynamischen Belastungen führen. Es ist auch nicht möglich, die Verbindung zwischen Motorflansch und Motorgehäuse individuell auf die unterschiedlichen Motoren hinsichtlich der Erfordernisse von NVH (Noise-Vibration-Harshness), also insbesondere hinsichtlich der Vibrationseigenschaften und/oder der Geräuschentwicklung anzupassen. Durch den Einsatz der Freiform-Verbindung kann insbesondere ergänzend eine Befestigung geschaffen werden, die selektiv oder motorenindividuell die Funktionseigenschaften des jeweiligen Motors verbessert.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Weiterbildung ist die Freiform-Verbindung als eine Stoffschluss-Verbindung ausgebildet. Insbesondere ist die Freiform-Verbindung als eine Schweißverbindung ausgebildet. Derartige Freiform-Verbindungen können hinsichtlich der Anzahl und der Position der Freiform-Punkte bei automatisierten Fertigungsanlagen frei programmiert werden und somit in einfacher Weise in die Verfahrensfolge zur Befestigung des Motorflansches an das Motorgehäuse eingebracht werden.
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Besonders bevorzugt weist die Befestigung der Motorflansche an den Motorgehäusen somit Fixpunkte auf, welche durch die Umformverbindung gebildet sind und welche bei allen Motoren des Sets gleich sind, sowie optional ergänzend Freiform-Punkte auf, welche motorenindividuell gesetzt werden können, ohne die Fertigung deutlich zu verteuern.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Universalrohflansch als ein Plattenteil aus Metall ausgebildet. Insbesondere ist der Universalrohflansch als ein Stanzbauteil realisiert. Derartige Stanzbauteile können gerade in hohen Stückzahlen besonders kostengünstig produziert werden. Prinzipiell ist es möglich, dass der Universalrohflansch als Plattenteil auf die Motorgehäuse als der Motorflansch montiert wird.
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In Abhängigkeit der Anwendung kann es notwendig sein, den Universalrohflansch zu verstärken. Es ist daher bevorzugt, dass der Motorflansch aus dem Universalrohflansch durch Erzeugung von mindestens einer umgeformten Verstärkungsstruktur hergestellt ist.
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Bei einer ersten Ausgestaltung der Erfindung können die Verstärkungsstrukturen bei den verschiedenen Motoren unterschiedlich ausgestaltet sein. Damit wird der Vorteil dadurch begründet, dass für alle Motoren des Sets auf dem gleichen Universalrohflansch basieren. Der Umformschritt für die Verstärkungsstruktur wird dagegen motorenindividuell und/oder selektiv für die unterschiedlichen Motoren eingebracht.
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Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Verstärkungsstrukturen bei den verschiedenen Motoren gleich ausgestaltet. Damit ist es möglich, dass für die Motorflansche der gleiche Umformschritt durchgeführt wird und damit das gleiche Werkzeug benutzt werden kann, um den Motorflansch zu bilden. In dieser Ausgestaltung wird somit nicht nur ein Universalrohflansch, sondern ein Universalmotorflansch bei allen Motoren des Sets verwendet. Der Universalmotorflansch ist somit aus dem Universalrohflansch durch Einbringen der Verstärkungsstruktur gebildet.
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Die Verstärkungsstruktur kann bei einer ersten Ausführungsvariante als ein insbesondere umlaufender Kragen an einem Innenumfang des Motorflansches eingebracht sein. Alternativ oder ergänzend ist die Verstärkungsstruktur als eine insbesondere randseitige Verstärkungskante ausgebildet.
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Bei bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Universalrohflansche und/oder die Motorflansche jeweils einen baugleichen Zentrierbolzen aufweisen, wobei der Zentrierbolzen bezogen auf den Universalrohflansch und/oder auf den Universalmotorflansch bei den Motoren des Sets an der gleichen Position angeordnet ist. Auf diese Weise werden den Universalbauteilen weitere Merkmale zugefügt, welche in kostensparender Weise bei allen Universalrohflanschen und/oder Motorflanschen baugleich ausgeführt sind.
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Es ist auch möglich, dass die Universalrohflansche und/oder die Motorflansche jeweils eine baugleiche Wellendurchgangsöffnung als eine Zentrieröffnung für das Motorgehäuse aufweisen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Innenumfang der Flanschfläche bei allen Motoren des Sets gleich ausgeführt ist, so dass bei allen Universalrohflanschen und/oder Motorflanschen die baugleiche Wellendurchgangsöffnung eingesetzt ist. Insbesondere bildet die Wellendurchgangsöffnung eine Zentrieröffnung für den jeweiligen Motor.
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Da die Belastungsanforderungen bei großen Motoren stark abhängig sind von der Leistung und/oder der Baugröße und/oder dem Außendurchmesser der Motoren, ist es bevorzugt, dass die Motoren des Sets einen Außendurchmesser, insbesondere wie zuvor definiert, des Motorgehäuses aufweisen, welcher kleiner oder gleich 100 mm ausgebildet ist. Die unterschiedlichen Motoren des Sets weisen Unterschiede in dem Außendurchmesser von dem Motorgehäuse und/oder von der Flanschfläche von mindestens 10 mm, vorzugsweise von mindestens 20 mm und insbesondere von mindestens 30 mm auf. Beispielsweise sind die Motoren als Stellmotoren bei ABS-Anwendungen ausgebildet.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Fertigung des Sets der Motoren, wie dies zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Das Verfahren umfasst die Schritte: Fertigung der Universalrohflansche für die Motoren und nachfolgend Befestigen der Universalrohflansche als die Motorflansche oder der aus den Universalrohflanschen hergestellten Motorflansche an den Motorgehäusen der Motoren des Sets mittels der Umform-Verbindung mit mehreren Umform-Punkten, wobei die Umform-Punkte Fixpunkte bilden, die in der absoluten Lage bei allen Motoren des Sets gleich verteilt sind und/oder das gleiche Muster aufweisen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische, dreidimensionale, teilgeschnittene Ansicht eines Motors von einem Set von Motoren als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische, dreidimensionale Ansicht eines weiteren Motors von einem Set von Motoren als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 3 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Fertigung des Sets von Motoren;
- 4 ein Flussdiagramm für einen Teilschritt in dem Verfahren gemäß 3.
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Gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt in einer schematischen, dreidimensionalen Darstellung in einer Schnittdarstellung einen Motor 1 von einem Set 20 (3) von Motoren 1.1...1.n (3) als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Motor 1 ist als ein Elektromotor ausgebildet. Der Motor 1 weist ein Motorgehäuse 2 auf, wobei in der 1 nur ein Gehäuseabschnitt 3 dargestellt ist. Das Motorgehäuse 2 umgreift in axialer Verlängerung einen Rotor und einen Stator (nicht dargestellt) von dem Motor 1. Allerdings ist in der 1 ein Lagerschild 4 gezeigt, welches eine Durchgangsöffnung 5 zur Durchführung einer Rotorwelle (nicht dargestellt) des Motors 1 aufweist. Die Rotorwelle bzw. die Durchgangsöffnung 5 definieren eine Hauptachse H des Motors 1.
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Der Motor 1 weist einen Motorflansch 6 auf, welcher auf das Motorgehäuse 2 aufgesetzt ist. Als Auflagefläche für den Motorflansch 6 weist das Motorgehäuse 2, insbesondere der Gehäuseabschnitt 3, eine Flanschfläche 7 auf. Die Flanschfläche 7 bildet als Auflagefläche eine Kreisringfläche, welche koaxial zu der Hauptachse H verläuft und in einer Radialebene zu der Hauptachse H angeordnet ist. Die Flanschfläche 7 weist einen Innendurchmesser FID und einen Außendurchmesser FAD auf.
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Das Motorgehäuse 2, insbesondere der Gehäuseabschnitt 3, weist an der dem Motorflansch 6 zugewandten Endseite eine die Hauptachse H umlaufende Ausformung 8 auf, welche als ein Ring und/oder Steg ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Motorgehäuse 2, insbesondere der Gehäuseabschnitt 3, als ein Umformteil aus Metall ausgebildet. Das Motorgehäuse 2, insbesondere der Gehäuseabschnitt 3 weist einen Außendurchmesser MAD auf, wobei der Außendurchmesser MAD durch die radiale Abmessung der nicht dargestellten Rotor-Stator-Anordnung und/oder durch die radiale Abmessung des Lagerschilds 4 festgelegt ist. Insbesondere sind das Motorgehäuse 2 und/oder der Gehäuseabschnitt 3 zylinderförmig ausgebildet.
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Der Motorflansch 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein Plattenteil und insbesondere als ein Stanzteil aus Metall ausgebildet. Wie später noch erläutert wird, ist der Motorflansch 6 als ein Universalrohflansch 9 ausgebildet. Der Motorflansch 6 weist einen Zentrierbolzen 10 auf, welcher von dem Motorgehäuse 2 weg weist und zur Zentrierung des Motors 1 in einer Umgebungskonstruktion dient. Ferner weist der Motorflansch 6 eine Mehrzahl von Schnittstellen 11 auf, welche zur Befestigung des Motorflansches 6 und damit des Motors 1 in der Umgebungskonstruktion dienen. Die Schnittstellen 11 sind teilweise als Durchgangsöffnungen und teilweise als Einsatzelemente ausgebildet.
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Ferner weist der Motorflansch 6 eine Wellendurchgangsöffnung 12 auf, wobei die Wellendurchgangsöffnung 12 koaxial zu der Hauptachse H angeordnet ist. Die Wellendurchgangsöffnung 12 bildet eine Zentrieröffnung für den Motor 1 und umgreift die Ausformung 8 in radialer Richtung zu der Hauptachse H formschlüssig. Mit der Wellendurchgangsöffnung 12 kann bei der Montage des Motorflansches 6 auf dem Gehäuse 2, insbesondere auf dem Gehäuseabschnitt 3, die Einbaulage zentriert werden.
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Der Motorflansch 6 weist einen Mittelbereich 13 auf, an dem sich zwei Flügelbereiche 14 a, b anschließen. Die Schnittstellen 11 sind zumindest teilweise an den Flügelbereichen 14 a, b angeordnet.
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Die 2 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung einen weiteren Motor 1 von einem weiteren Set 20 von Motoren 1.1...1.n als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Vergleich zu dem Motor 1 in der 1 weist der Motorflansch 6 an den Längskanten, welche sich von dem Flügelbereich 14 a über den Mittelbereich 13 zu den Flügelbereich 14 b erstrecken, Verstärkungsstrukturen 15 a, b auf, welche als Verstärkungskanten ausgebildet sind. Der Motorflansch 6 ist wie der Motorflansch 6 in der 1 aus einem Universalrohflansch hergestellt wie dies nachfolgend noch erläutert wird.
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In der 3 ist ein schematisches Flussdiagramm für ein Verfahren zur Fertigung des Sets 20 von Motoren 1.1...1.n, wie diese jeweils als Beispiel in der 1 oder 2 dargestellt sind, gezeigt. Die Motoren 1.1...1.n des Sets 20 unterscheiden sich untereinander durch den Außendurchmesser von dem Motorgehäuse 2, insbesondere von Gehäuseabschnitt 3, also von dem Außendurchmesser MAD. Alternativ oder ergänzend unterscheiden sich die Motoren 1.1...1.n des Sets 20 durch den Außendurchmesser FAD der Flanschfläche 7.
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Zur grafischen Unterscheidung ist das Flussdiagramm in der 3 in Spalten unterteilt, wobei die Spalte 1.1 das Einzelverfahren zur Fertigung eines ersten Motors 1.1, die Spalte 1.2 das Einzelverfahren zur Fertigung eines zweiten Motors 1.2 und die Spalte 1.3 das Einzelverfahren zur Fertigung eines dritten Motors 1.3 zeigt. Die Spalte 1.n zeigt das Einzelverfahren zur Fertigung eines n-ten Motors 1.n, wobei n eine beliebige Zahl sein kann. Die Motoren 1.1...1.n unterscheiden sich durch die oben bezeichneten Merkmale, insbesondere den Außendurchmesser MAD von dem Motorgehäuse 2 und/oder den Außendurchmesser FAD der Flanschfläche 7.
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In einem Schritt 100 werden eine Mehrzahl von Universalrohflanschen 9 bereitgestellt, welche als Plattenteil ausgebildet sind und welche zueinander baugleich, insbesondere identisch ausgebildet sind.
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In einem optionalen Schritt 200 werden die Universalrohflansche 9 umgeformt, um die Verstärkungsstrukturen 15 a, b, wie zum Beispiel die Verstärkungskanten, zu bilden. Dabei kann bei einer Variante vorgesehen sein, dass die Verstärkungsstrukturen 15 a, b oder weitere Verstärkungsstrukturen bei allen Universalrohflanschen 9 identisch ausgebildet sind.
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In einem optionalen Schritt 300 werden die Zentrierbolzen 10 eingesetzt, wobei die Zentrierbolzen 10 baugleich, insbesondere identisch, bei allen Universalrohflanschen 9 eingesetzt werden.
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In einem Schritt 400 werden die vorbereiteten Motorflansche 6 zur weiteren Montage bereitgestellt.
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In einem Schritt 500 werden Motorgehäuse 2, insbesondere Gehäuseabschnitte 3, der Motoren 1.1...1.n bereitgestellt, wobei sich die Motorgehäuse 2, insbesondere die Gehäuseabschnitte 3, durch die oben genannten Merkmale unterscheiden. In Abhängigkeit des Schrittes 200 können die Motorflansche 6 für die Motoren 1.1...1.n baugleich ausgebildet sein oder sich ausschließlich durch die Ausbildung des Schritts 200 unterscheiden. Jedenfalls basieren die Motorflansche 6 auf baugleichen Universalrohflanschen 9.
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In einem Schritt 500 werden dann die Motorflansche 6 auf die Motorgehäuse 2 bzw. Gehäuseabschnitt 3 gesetzt und mit diesen gefügt, um die unterschiedlichen Motoren 1.1...1.n des Sets 20 der Motoren 1.1...1.n zu bilden.
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Mit dem dargestellten Verfahren ist es somit möglich, ein Set 20 mit unterschiedlichen Motoren 1.1...1.n aus baugleichen Universalrohflanschen 9 oder wahlweise aus baugleichen Motorflanschen 6 oder zumindest Motorflanschen 6, welche aus dem gleichen Universalrohflansch 9 hergestellt sind, zu bilden.
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In der 4 ist ein Flussdiagramm zu dem Schritt 500 gezeigt, wobei mögliche Zwischenschritte 510 und 520 ergänzt sind. Nach der Bereitstellung von dem Motorflansch 6 und dem Motorgehäuse 2 oder zumindest dem Gehäuseabschnitt 3 werden der Motorflansch 6 und das Motorgehäuse 2 bzw. der Gehäuseabschnitt 3 miteinander gefügt.
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In dem Schritt 510 wird eine Umform-Verbindung 16 (1) gebildet, wobei der Motorflansch 6 mit dem Motorgehäuse 2, insbesondere mit dem Gehäuseabschnitt 3, über mehrere Umform-Punkte 17 (1) verbunden werden. Die Umform-Punkte 17 sind jeweils als eine Durchsetzfügen-Verbindung ausgebildet. Insbesondere werden alle Umform-Punkte 17 in einem parallelen Arbeitsschritt durchgeführt, wobei mehrere Stempel in das Material des Motorflansches 6 eingedrückt werden. Das Material des Motorflansches 6 und des Motorgehäuses 2 bzw. des Gehäuseabschnitts 3 wird in axialer Richtung in eine nicht dargestellte, gemeinsame Matrize geformt, so dass die Umform-Punkte 17 gebildet sind. Bei der Durchsetzfügen-Verbindung kann es sich insbesondere um eine Clinch-Verbindung oder eine Tox-Verbindung handeln.
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Es kann vorgesehen sein, dass bei allen Motoren 1.1...1.n die gleiche Matrize verwendet wird, so dass die Anzahl und die Verteilung der Umform-Punkte 17 bei den Motoren 1.1...1.n des Sets 20 gleich ausgeführt sind. Das hat den Vorteil, dass kostengünstig ein Werkzeug für die Umform-Verbindung aller Motoren 1.1...1.n verwendet werden kann.
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Allerdings weisen die Motoren 1.1...1.n des Sets 20 ein Motorgehäuse 2 auf, welche sich untereinander in dem Außendurchmesser MAD des Motorgehäuses 2 oder in dem Außendurchmesser FAD der Flanschfläche 7 unterscheiden. Damit nimmt die Umformverbindung 16 bei den Motoren 1.1...1.n des Sets 20 eine jeweilige unterschiedliche relative Position ein. Die Flanschfläche 7 kann, wie dies in der 1 gezeigt ist, in drei Verbindungskreisringbereiche I, II, III unterteilt werden, wobei die Verbindungskreisringbereiche I, II, III jeweils ein Drittel der radialen Breite der Flanschfläche 7 und/oder des Kreisringbereichs der Flanschfläche 7 einnehmen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Umform-Verbindung 16 bei dem ersten Motor 1.1 in dem ersten äußeren Drittel der Flanschfläche 7 in dem Verbindungskreisringbereiche I liegt. Die Umformverbindung 16 bei dem zweiten Motor 1.2 kann in dem zweiten äußeren Drittel der Flanschfläche 7 in dem Verbindungskreisringbereiche II liegen. Die Umformverbindung 16 bei dem dritten Motor 1.3 kann in dem dritten äußeren Drittel (oder in dem ersten inneren Drittel) der Flanschfläche 7 in dem Verbindungskreisringbereiche III liegen.
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Die Vereinheitlichung der Umform-Verbindung 16 bei den Motoren 1.1...1.n hat fertigungstechnische Vorteile, allerdings ergibt sich auch dadurch der Nachteil, dass die Umform-Verbindung 16 nicht individuell auf jeden der Motoren 1.1...1.n des Sets 20 abgestimmt werden kann. Es handelt sich somit um Fixpunkte, welche in der absoluten Lage bei allen Motoren 1.1...1.n des Sets 20 gleich sind.
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Die Fügeart zwischen dem Motorgehäuse 2, insbesondere dem Gehäuseabschnitt 3, und dem Motorflansch 6 bestimmt jedoch auch die Festigkeit der Verbindung sowie das dynamische und statische Verhalten der Motoren 1.1...1.n des Sets 20. Um das dynamische und statische Verhalten abzustimmen, kann optional in dem Schritt 520 vorgesehen sein, dass eine Freiform-Verbindung 19 (1) mit Freiform-Punkten 20 (1) vorgesehen ist, wobei die Verteilung und die Anzahl der Freiform-Punkte 19 unterschiedlich bei den Motoren 1.1...1.n des Sets 20 ausgebildet sind. Bei den Freiform-Punkten 19 handelt es sich um Bereiche mit einer Stoffschluss-Verbindung, insbesondere sind die Freiform-Punkte 19 als Schweißpunkte ausgebildet. Die Freiform-Verbindung 18 weist somit frei verteilbare Freiform-Punkte 19 auf.
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Da durch die Freiform-Verbindung 18 die Befestigung von dem Motorflansch 6 an dem Motorgehäuse 2, insbesondere an dem Gehäuseabschnitt 3, verstärkt ist, kann es ausreichend sein, dass die Anzahl der Umform-Punkte 17 der Umform-Verbindung 16 gering gewählt ist, so dass diese beispielsweise auf drei Umform-Punkte 17 begrenzt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Motor
- 2
- Motorgehäuse
- 3
- Gehäuseabschnitt
- 4
- Lagerschild
- 5
- Durchgangsöffnung
- 6
- Motorflansch
- 7
- Flanschfläche
- 8
- Ausformung
- 9
- Universalrohflansch
- 10
- Zentrierbolzen
- 11
- Schnittstellen
- 12
- Wellendurchgangsöffnung
- 13
- Mittelbereich
- 14 a, b
- Flügelbereiche
- 15 a,b
- Verstärkungsstruktur
- 16
- Umform-Verbindung
- 17
- Umform-Punkte
- 18
- Freiform-Verbindung
- 19
- Freiform-Punkte
- 20
- Set von Motoren 1.1...1.n
- H
- Hauptachse
- FID
- Innendurchmesser der Flanschfläche
- FAD
- Außendurchmesser der Flanschfläche
- MAD
- Außendurchmesser des Motorgehäuses 2 und/oder das Gehäuseabschnitt 3
- I, II, III
- Verbindungskreisringbereiche (Anspruch 3, nur Kreisringbereich)
