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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Servolenksystem für ein Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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Eine Vielzahl von Servolenksystemen für Kraftfahrzeuge ist bekannt. Hierbei erzeugt ein Elektromotor bzw. Lenkunterstützungsmotor ein Lenkunterstützungsmoment (auch Servomoment genannt) zur Unterstützung einer Lenkbewegung des Fahrers des Kraftfahrzeugs.
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Der Lenkunterstützungsmotor ist in einem Lenkunterstützungsmotorgehäuse angeordnet. Das Lenkunterstützungsmotorgehäuse besteht üblicherweise aus einer Aluminiumlegierung.
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Nachteilig hieran ist, dass das Servolenksystem ein hohes Gewicht aufweist. Zudem ist nachteilig, dass das Lenkunterstützungsmotorgehäuse eine nicht sehr hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist. Zudem werden Geräusche durch das Lenkunterstützungsmotorgehäuse schlecht gedämpft. Darüber hinaus ist das Herstellen des Lenkunterstützungsmotorgehäuses teuer und technisch aufwendig.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Servolenksystem für ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Vorteile der Erfindung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, ein Servolenksystem für ein Kraftfahrzeug aufzuzeigen, wobei das Servolenksystem ein geringes Gewicht und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Servolenksystem für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei das Servolenksystem einen Lenkunterstützungsmotor zum Erzeugen eines Lenkunterstützungsmoments aufweist, wobei der Lenkunterstützungsmotor in einem Lenkunterstützungsmotorgehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkunterstützungsmotorgehäuse zu mindestens 80%, insbesondere zu mindestens 90%, aus einem Kunststoff und/oder einem Kunststoffverbundwerkstoff besteht.
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Ein Vorteil hiervon ist, dass das Servolenksystem typischerweise ein geringes Gewicht aufweist, da der Kunststoff bzw. Kunststoffverbundwerkstoff des Lenkunterstützungsmotorgehäuses bei hoher mechanischer Stabilität ein geringes Gewicht aufweist. Zudem weist der Kunststoff bzw. Kunststoffverbundwerkstoff im Allgemeinen eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit auf. Hierdurch weist das Servolenksystem in der Regel eine besonders lange Lebensdauer auf. Zudem ist das Servolenksystem üblicherweise besonders zuverlässig. Darüber hinaus ist das Lenkunterstützungsmotorgehäuse im Allgemeinen technisch einfach mit geringem Energieaufwand herstellbar. Darüber hinaus weist das Lenkunterstützungsmotorgehäuse typischerweise eine gute Schallisolierung auf, so dass Geräusche des Lenkunterstützungsmotors stark gedämpft werden.
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Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
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Die Erfindung basiert auf der Grundidee, einen Kunststoff und/oder einen Kunststoffverbundwerkstoff als Gehäusewerkstoff für einen Lenkunterstützungsmotor eines Servolenksystems zu verwenden. Kunststoff bzw. Kunststoffverbundwerkstoffe weist bzw. weisen ein besonders günstiges Verhältnis zwischen Gewicht und mechanischer Stabilität auf. Zudem ist das Lenkunterstützungsmotorgehäuse technisch einfach und kostengünstig herstellbar.
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Gemäß einer Ausführungsform besteht das Lenkunterstützungsmotorgehäuse im Wesentlichen vollständig aus dem Kunststoff und/oder dem Kunststoffverbundwerkstoff. Vorteilhaft hieran ist, dass das Lenkunterstützungsmotorgehäuse typischerweise ein noch geringes Gewicht aufweisen kann. Zudem weist das Lenkunterstützungsmotorgehäuse in der Regel noch geringere Herstellungskosten auf. Darüber hinaus kann das Lenkunterstützungsmotorgehäuse üblicherweise im Wesentlichen nicht korrodieren.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Lenkunterstützungsmotorgehäuse Kühlrippen auf seiner Außenseite auf. Hierdurch wird typischerweise technisch einfach eine Kühlung des Lenkunterstützungsmotors durch eine geeignete Oberflächengröße erreicht.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kunststoff und/oder der Kunststoffverbundwerkstoff einen thermoplastischen Kunststoff. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Lenkunterstützungsmotorgehäuse typischerweise technisch besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kunststoff und/oder der Kunststoffverbundwerkstoff Polybutylentherephthalat. Vorteilhaft hieran ist, dass das Lenkunterstützungsmotorgehäuse in der Regel eine besonders hohe Dimensionsstabilität, eine besonders hohe Steifigkeit und eine gute Wärmeformbeständigkeit aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kunststoff und/oder der Kunststoffverbundwerkstoff ein Polykondensat. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Lenkunterstützungsmotorgehäuse typischerweise eine hohe Festigkeit, eine hohe Zähigkeit und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Kunststoffverbundwerkstoff ein Faserverbundwerkstoff. Hierdurch weist das Lenkunterstützungsmotorgehäuse typischerweise eine besonders hohe Formstabilität und Festigkeit bei besonders geringem Gewicht auf. Daher kann das Lenkunterstützungsmotorgehäuse in der Regel besonders dünnwandig ausgebildet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Faserverbundwerkstoff ein Faservolumenanteil von mindestens ca. 20%, insbesondere mindestens ca. 30%, auf. Hierdurch weist Lenkunterstützungsmotorgehäuse typischerweise eine besonders hohe mechanische Stabilität auf.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Kunststoffverbundwerkstoff Graphit, einen mineralischen Füllstoff und/oder keramische Zusätze auf. Hierdurch kann typischerweise die Wärmeleitfähigkeit technisch einfach verändert bzw. angepasst werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Fasern des Faserverbundwerkstoffs Glasfasern, insbesondere sind die Fasern des Faserverbundwerkstoffs Glasfasern. Vorteilhaft hieran ist, dass das Lenkunterstützungsmotorgehäuse typischerweise bei besonders geringem Gewicht eine besonders hohe Formstabilität und eine besonders hohe Zugfestigkeit aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Servolenksystem ein Servolenksystem mit Doppelritzelantrieb. Vorteilhaft hieran ist, dass der Lenkunterstützungsmotor typischerweise eine besonders geringe (Maximal-)Leistung aufweisen kann. Somit kann der Lenkunterstützungsmotor im Allgemeinen ein besonders kostengünstiger Lenkunterstützungsmotor sein.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Material des Lenkunterstützungsmotorgehäuses einen Wärmeleitfähigkeitswert von mindestens ca. 1,50 W/(m*K) auf. Ein Vorteil hiervon ist, dass üblicherweise Wärme, die von dem Lenkunterstützungsmotor erzeugt werden, sehr effektiv in die Umgebung geleitet werden kann. Hierdurch kann das Lenkunterstützungsmotorgehäuse typischerweise besonders kompakt bzw. raumsparend ausgebildet sein.
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Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen des Servolenksystems beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
- 1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Servolenksystems;
- 2a zeigt eine erste perspektivische Detailansicht des Lenkunterstützungsmotorgehäuses des Servolenksystems aus 1;
- 2b zeigt eine zweite perspektivische Detailansicht des Lenkunterstützungsmotorgehäuses des Servolenksystems aus 1; und
- 3 zeigt eine perspektivische Detailansicht eines Lenkunterstützungsmotorgehäuses einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Servolenksystems.
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Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Servolenksystems 10. 2a zeigt eine erste perspektivische Detailansicht des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 des Servolenksystems 10 aus 1. 2b zeigt eine zweite perspektivische Detailansicht des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 des Servolenksystems 10 aus 1.
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Das Servolenksystem 10 ist zum Lenken eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Das Servolenksystem 10 umfasst einen Lenkunterstützungsmotor 20, der ein Lenkunterstützungsmoment bzw. Drehmoment erzeugt, um das Lenken des Kraftfahrzeugs durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs zu unterstützen bzw. zu erleichtern.
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Das Kraftfahrzeug kann ein PKW, ein LKW, ein Bus oder ähnliches sein.
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Das Servolenksystem 10 kann ein Servolenksystem 10 mit Doppelritzelantrieb (auch EPSdp genannt). Hierbei ist der Lenkunterstützungsmotor 20 an einem zweiten Ritzel angeordnet.
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Vorstellbar ist auch, dass das Servolenksystem 10 ein EPSapa-Servolenksystem oder ein EPSc-Servolenksystem ist. Bei einem EPSapa-Servolenksystem ist der Lenkunterstützungsmotor 20 achsparallel zu der Lenkachse angeordnet. Bei einem EPSc-Servolenksystem ist der Lenkunterstützungsmotor 20 an der Lenksäule angeordnet.
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Der Lenkunterstützungsmotor 20 ist ein elektrischer Motor. Der Lenkunterstützungsmotor 20 kann ein Servomotor sein. Der Lenkunterstützungsmotor 20 ist in einem Gehäuse bzw. einem Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 angeordnet. Das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 umgibt den Lenkunterstützungsmotor 20 zu mindestens 50%. Denkbar ist, dass das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 den Lenkunterstützungsmotor 20 mindestens zu 80%, zu 90% oder sogar im Wesentlichen vollständig umgibt.
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Das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 bzw. das Material des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 umfasst Kunststoff bzw. ein Kunststoffverbundmaterial. Das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 besteht größtenteils, d.h. zu mindestens zu mindestens 80%, insbesondere zu mindestens 90%, aus Kunststoff bzw. einem Kunststoffverbundmaterial/Kunststoffverbundwerkstoff.
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Das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 kann zu mindestens 80%, insbesondere mindestens 90% oder 95%, des Volumens aus einem oder mehreren Kunststoffen bzw. Kunststoffverbundwerkstoffen bestehen. Es ist denkbar, dass das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 im Wesentlichen vollständig aus Kunststoff oder Kunststoffverbundwerkstoff besteht. Dies kann insbesondere bedeuten, dass zumindest 98%, beispielsweise ca. 99%, ca. 99,5% oder ca. 100%, (des Volumens) des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 aus Kunststoff oder Kunststoffverbundwerkstoff besteht.
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Das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 kann beispielsweise einen thermoplastischen Kunststoff aufweisen oder daraus zu mindestens 50% bestehen. Der Kunststoff kann Polybutylentherephthalat sein. Eine weitere Möglichkeit für das Material des Kunststoffs ist ein Polykondensat oder mehrere Polykondensate.
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Insbesondere kann der Kunststoff Polyamid, insbesondere Polyamid 66 bzw. Nylon sein. Auch eine Kombination der genannten Kunststoffe ist möglich.
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Das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 kann ein Kunststoffverbundwerkstoff bzw. Kunststoffverbundmaterial (auch Compound genannt) umfassen oder zu mindestens 50% daraus bestehen. Der Kunststoffverbundwerkstoff kann ein Faserverbundwerkstoff sein.
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Die Fasern des Faserverbundwerkstoffs können Glasfasern und/oder Kohlefasern, Aramidfasern, Naturfasern und/oder Kunststofffasern umfassen. Somit kann der Faserverbundwerkstoff ein kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) und/oder ein glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) und/oder ein aramidfaserverstärkter Kunststoff (AFK) und/oder ein naturfaserverstärkter Kunststoff (NFK) und/oder Wood-Plastic-Composites (WPC) sein.
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Die Fasern des Faserverbundwerkstoffs können gezielt ausgerichtet sein, so dass die größten auftretenden mechanischen Kräfte entlang der Fasern verlaufen.
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Der Volumenanteil der Fasern in dem Faserverbundwerkstoff kann mindestens 20%, insbesondere mindestens 30%, betragen. Auch höhere Volumenanteile, wie z.B. ca. 40% sind vorstellbar.
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Der Kunststoff bzw. Kunststoffverbundwerkstoff (z.B. PA 66) kann Graphit umfassen. Hierdurch kann die Wärmeleitfähigkeit erhöht werden. Der Graphitanteil (Volumenanteil) kann beispielsweise ca. 10% betragen. Der Kunststoffverbundwerkstoff kann somit beispielsweise Glasfasern und Graphit aufweisen.
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Es ist möglich, dass der Kunststoff bzw. Kunststoffverbundwerkstoff mineralische Füllstoffe und/oder Keramik aufweist.
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2a zeigt eine Aufsicht auf die Oberseite des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30. Hierbei ist unteren anderem eine kreisrunde Aussparung auf der Oberseite des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 zu sehen. Dies bedeutet, dass die Oberseite des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 offen ist, d.h. kein Material befindet sich auf der Oberseite des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30.
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2b zeigt eine Aufsicht auf die Unterseite des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 aus 2a. Die Unterseite des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30, die der Oberseite gegenüber liegt, weist eine zurückgesetzte kreisförmige Scheibe mit einem vorstehenden Rand auf. In der Mitte der zurückgesetzten Scheibe der Unterseite ist eine kreisrunde Aussparung ausgebildet.
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Auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 ist jeweils ein nach Außen vorstehender Vorsprung 50, 51 ausgebildet. In jedem der beiden Vorsprünge 50, 51 ist jeweils eine Befestigungsaussparung 60, 61 ausgebildet. Durch die Befestigungsaussparung 60, 61 kann eine Schraube, ein Bolzen, eine Niete oder ähnliches geführt werden, um das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 an dem Servolenksystem 10 oder anderen Teilen des Kraftfahrzeugs zu befestigen.
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Das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 weist in 2a bzw. 2b im Wesentlichen die Form eines geraden Kreiszylinders auf.
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Das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 weist in 2a auf seiner Mantelfläche, die zwischen der Oberseite und der Unterseite angeordnet ist, eine glatte Oberfläche ohne größere Erhebungen und Vertiefungen auf (von den beiden oben beschriebenen Vorsprüngen 50, 51 abgesehen). Diese Form bzw. Ausgestaltung des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 entspricht typischerweise der Form bzw. Ausgestaltung eines Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 aus Aluminium, wie dieses aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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3 zeigt eine perspektivische Detailansicht eines Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Servolenksystems 10.
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Das Material des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 der zweiten Ausführungsform kann das gleiche Material, das im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, sein.
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Bei der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Servolenksystems 10 weist die Außenseite des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 mehrere Kühlrippen 40-43 auf. Die Kühlrippen 40-43 verlaufen jeweils parallel zu einer Richtung, die von der Oberseite des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 zu der Unterseite des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 verläuft.
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Die Kühlrippen 40-43 sind äquidistant zueinander angeordnet.
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Das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 weist in 3 im Wesentlichen die Form eines geraden Kreiszylinders auf.
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Die Kühlrippen 40-43 erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Außenseite bzw. Mantelfläche des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30. In einem Bereich der Außenseite bzw. der Mantelfläche des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30, in dem die beiden Vorsprünge 50, 51 mit jeweils einer Befestigungsaussparung 60, 61 ausgebildet sind, weist die Mantelfläche des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 keine Kühlrippen auf.
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Mittels der Kühlrippen 40-43 kann der Lenkunterstützungsmotor 20 bzw. das Innere des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 effektiv gekühlt werden. Somit kann das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 besonders kompakt ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen dem Lenkunterstützungsmotor 20 und dem Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 sehr gering ist.
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Das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 kann teilweise oder vollständig ausschließlich den Lenkunterstützungsmotor 20 und keine weiteren Elemente des Servolenksystems 10 umschließen. Typischerweise umschließt das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 den Lenkunterstützungsmotor zumindest zu 50%, insbesondere im Wesentlichen vollständig. Es ist vorstellbar, dass das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 neben dem Lenkunterstützungsmotor einen Teil eines Steuergeräts umschließt.
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Der Kunststoff oder Kunststoffverbundwerkstoff kann eine hohe Wärmeleitfähigkeit oder eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Beispielsweise weist der Kunststoff oder Kunststoffverbundwerkstoff bzw. das Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,20 W/(m*K) bis ca. 13,00 W/(m*K) auf. Vorstellbar ist, dass die Wärmeleitfähigkeit ca. 0,25 W/(m*K) bis ca. 1,8W/(m*K) beträgt. So kann die Wärmeleitfähigkeit beispielsweise ca. 0,60 W/(m*K) betragen. Bei einem Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 mit Kühlrippen kann die Wärmeleitfähigkeit beispielsweise ca. 0,20 W/(m*K) bis ca. 1,00 W/(m*K), z.B. 0,27 W/(m*K), betragen. Bei einem Lenkunterstützungsmotorgehäuse 30 ohne Kühlrippen kann die Wärmeleitfähigkeit beispielsweise zwischen ca. 1,00 W/(m*K) und ca. 3, 00 W/(m*K), z.B. ca. 1,6 W/(m*K), betragen.
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Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Lenkunterstützungsmotorgehäuses 30 kann die von dem Lenkunterstützungsmotor 20 erzeugte Wärme besonders gut an die Umgebung abgegeben werden.
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Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
