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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gehäuseanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie einen Elektromotor mit einer solchen Gehäuseanordnung.
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Aktuatoren weisen häufig Gleichstrommotoren auf. Die Gleichstrommotoren umfassen einen Rotor, der mit einer Motorwelle verbunden ist und in einem Gehäuse drehbar gelagert ist. Der Rotor ist mit Permanentmagneten versehen. In dem Rotor ist ein Stator angeordnet, der auf einem Eisenkern eine Anzahl von Wicklungen trägt. Bei geeigneter Ansteuerung erzeugen die Wicklungen ein Magnetfeld, das den Rotor zur Rotation antreibt. Die Wicklungen werden üblicherweise dreiphasig gewickelt und werden dementsprechend mit drei elektrischen Anschlüssen versehen, über die die Wicklungen mit einer Steuereinheit (ECU) verbunden werden können. Diese Steuergeräte werden insbesondere im Motorraum eingesetzt und sind dort erheblichen Temperaturschwankungen ausgesetzt, die zu größeren Druckschwankungen im Inneren des Gehäuses führen können. Zum Ausgleich dieser Druckschwankungen sind aus dem Stand der Technik semipermeable Membranen bekannt, die über eine Entlüftungsöffnung angeordnet Luft und auch Wasserdampf nach außen und innen über die Membran passieren lassen jedoch Wasser in flüssiger Form nicht. Bei Aktuatoren, die im Motorraum von Straßenfahrzeugen eingesetzt werden, besteht außerdem die Forderung zum Schutz der Aktuatoren vor von Dampfdruckstrahlern erzeugtem Dampfdruck.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gehäuseanordnung mit einem möglichst einfachen Steckverbinder und mit einem möglichst einfachen Entlüftungselement bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird von einer Gehäuseanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Demnach ist eine Gehäuseanordnung aufweisend einen Gehäusedeckel eines eine Leiterplatte umgebenden Gehäuses und einen Steckverbinder, der auf der Außenseite des Gehäusedeckels mit einem Flansch befestigt ist, der eine Öffnung des Gehäusedeckels überdeckt und der Kontakte zur unmittelbaren elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte aufweist, die die Öffnung des Gehäusedeckels durchsetzen, vorgesehen, wobei der Steckverbinder im Flansch ein Druckausgleichselement aufweist. Eine solche Anordnung ist ganz allgemein bei Gehäuseanordnungen von Vorteil, wenn der Steckverbinder mit Druckausgleichselement besonders einfach aufgebaut sein soll.
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Durch Integration des Druckausgleichelementes in den Steckverbinder, wird der Herstellungsprozess deutlich vereinfacht. Der Steckverbinder weist bevorzugt einen außerhalb des Gehäusedeckels liegenden Verbindungsbereich für einen Anschlussstecker auf.
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Vorzugsweise umfasst das Druckausgleichselement eine wasserundurchlässige Membran, die in eine den Flansch durchsetzende Öffnung eingesetzt ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Steckverbinder ein Grundgehäuse, in dem die Kontakte verlaufen und das sich dem Flansch anschließt, wobei die Öffnung außerhalb der Anbindung des Flanschs an das Grundgehäuse angeordnet ist. Dabei ist es bevorzugt, wenn das Grundgehäuse abgewinkelt, insbesondere gekröpft ist und ein flanschferner Endbereich des Grundgehäuses, insbesondere die Kröpfung, oberhalb der Öffnung des Flanschs liegt. Das Grundgehäuse selbst schützt somit die Öffnung vor Eindringen von Wasser und Staub und vor Beschädigung der Membran.
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Vorzugsweise ist die Membran durch Ultraschallschweißen, Laserstrahlschweißen oder Kleben mit dem Steckverbinder verbunden.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Membran von einer Schutzgeometrie auf der gehäusedeckelfernen Seite zumindest teilweise überdeckt ist. Diese Schutzgeometrie schützt die Membran vor Beschädigung durch Wasserdampf. Die Schutzgeometrie kann beispielsweise einen Kasten umfassen, der über der Öffnung des Flansches angeordnet ist und Öffnungen in den Seiten und/oder dem Boden zur Entlüftung des Gehäuses aufweist.
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Die Schutzgeometrie kann aber auch eine topfförmige Abdeckung umfassen, die Öffnungen zur Entlüftung des Gehäuses im Rand aufweist.
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Vorzugsweise ist der Steckverbinder mit der Schutzgeometrie einteilig im Spritzgussverfahren ausgebildet.
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Das Gehäuse bzw. der Gehäusedeckel ist aus Metall gebildet. Das Gehäuse ist bevorzugt das Gehäuse eines Elektromotors, welcher vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Die Gehäuseanordnung mit Gehäusedeckel verschließt dabei das Gehäuse des Elektromotors.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleichartige oder gleichwirkende Bauteile werden in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen:
- 1: eine Draufsicht auf einen herkömmlichen Aktuator mit Steckverbinder und Druckausgleichselement,
- 2: zwei räumliche Ansichten eines Steckverbinders,
- 3: einen Längsschnitt durch den Steckverbinder aus 2,
- 4: eine räumliche Ansicht eines zweiten Steckverbinders,
- 5: einen Längsschnitt durch den Steckverbinder aus 4,
- 6: eine räumliche Ansicht eines weiteren Steckverbinders, sowie
- 7: einen Längsschnitt durch den Steckverbinder aus 6.
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1 zeigt einen aus dem Stand der Technik bekannten Aktuator 1 mit einem Gehäusedeckel 2 eines Gehäuses. Im Inneren des Gehäuses ist ein Elektromotor, eine Steuereinheit tragende Leiterplatte und eine Pumpeneinheit angeordnet. Der Gehäusedeckel 2 weist an der leiterplattennahen Stirnseite zwei Öffnungen 3,4 auf. In eine erste Öffnung 3 ist eine Membran mit Clip zur Ausbildung eines Druckausgleichselementes 5 eingesetzt. Die zweite Öffnung 4 wird von einem Steckverbinder 6 verschlossen. Der Steckverbinder 6 kontaktiert unmittelbar mit seinen Kontakten die im Inneren des Gehäuses befindliche Leiterplatte. Zum Anschluss des Steuergerätes weist der Steckverbinder 6 einen Verbindungsbereich 7 für einen nicht dargestellten Anschlussstecker auf, der außerhalb des Gehäuses bzw. des Gehäusedeckels 2 liegt.
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Die 2 bis 7 zeigen Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Gehäuseanordnung mit Steckverbinder 6, der wie zuvor beschrieben, eine Leiterplatte, bevorzugt die eines Aktuators, elektrisch kontaktiert und einen außerhalb des Gehäuses liegenden Verbindungsbereich 7 für einen Anschlussstecker aufweist. Der Steckverbinder 6 weist ein zylindrisches und rechtwinkliges, gekröpftes Grundgehäuse 8 auf. In dem Grundgehäuse 8 verlaufen die Kontakte 9. Die Kontakte 9 stellen eine Leitungsstruktur dar, die bevorzugt durch Stanzen aus Kupferblech hergestellt ist. Die Kontakte 9 sind etwa um 90° gebogen und verlaufen in einem gehäusefernen Endbereich, radial nach außen, parallel zur Oberfläche des Gehäusedeckels 2. An dem Grundgehäuse 8 schließt auf der gehäusenahen Seite ein Flansch 10 zur Befestigung des Steckverbinders 6 mit dem Gehäusedeckel 2 an. Das Grundgehäuse 8 sitzt mit seinem gehäusenahen Endbereich etwa senkrecht auf dem Flansch 10. Der Flansch 10 weist an seiner Unterseite eine geschlossene Nut 11 zum Einlegen einer Dichtung auf. Aus der Unterseite ragen die Kontaktenden 12 zur unmittelbaren elektrischen Kontaktierung mit der die Steuereinheit aufweisenden Leiterplatte. Die Kontaktenden 12 sind bauchig ausgeformte Pins. Sie sind insbesondere als Einpressstifte zur Press-Fit-Kontaktierung ausgebildet. Der gehäuseferne Endbereich des Grundgehäuses 8 ist als Verbindungsbereich 7 für einen Anschlussstecker ausgebildet. Der Flansch 10 weist außerhalb der Anbindung an das Grundgehäuse 8 eine durchsetzende Öffnung 13 auf. Diese Ausnehmung 13 ist von einer wasserundurchlässigen Membran 14 zum Druckausgleich verschlossen. Die Membran 14 wird durch Ultraschallschweißen, Laserstrahlschweißen oder Kleben mit dem Steckverbinder 6 bzw. der Öffnung 13 verbunden. Die Membran 14 ist von einer Schutzgeometrie 15 auf der gehäusefernen Seite zumindest teilweise überdeckt. Diese Schutzgeometrie 15 dient zum Schutz der Membran 14 vor Dampfdruck. Durch die Integration des Druckausgleichselementes in den Steckverbinder 6 werden mögliche Leckstellen reduziert, zudem werden die Kosten reduziert, da weniger Dichtstellen vorhanden sind. Außerdem kann die Einbaulage des Aktuators beliebig gewählt werden, da das Druckausgleichselement von einer geeigneten Schutzgeometrie 15 umgeben ist. Der Steckverbinder 6 ist bevorzugt in einem einzigen Spritzgussteil gefertigt. Die Kontakte 9 werden bei der Herstellung mit Kunststoff umspritzt und somit integriert ausgebildet. Das Gehäuse bzw. der Gehäusedeckel ist bevorzugt ein Metallgehäuse. Das Gehäuse kann ein Aktuatorgehäuse und/oder ein Gehäuse eines Elektromotors, bevorzugt in einem Kraftfahrzeug sein.
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Im Folgenden werden die einzelnen beispielhaften Ausführungsformen detailliert beschrieben.
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Die 2 und 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel. Das Druckausgleichselement bzw. die Öffnung 13 ist unterhalb des gehäusefernen Endbereichs des Grundgehäuses 8 angeordnet. Die Membran 14 ist von einem rechteckigen Kasten 15 zum Schutz vor Dampfdruck abgedeckt. Die Membran 14 ist bevorzugt, wie dargestellt, schräg liegend zu den Wänden des Kastens angeordnet, um auf der Membran stehendes Wasser bei beliebiger Einbaulage zu vermeiden. Der Boden 18 des Kastens ist dabei beanstandet zur Oberfläche des Flansches 10 angeordnet. Der Deckel des Kastens 15 wird somit durch den Flansch 10 selbst gebildet. Der Kasten 15 schließt sich unmittelbar an das Grundgehäuse 8 an, so dass die Wandung des Grundgehäuses eine Längsseite ausbildet. Der Steckverbinder 6 ist mit der Schutzgeometrie einteilig im Spritzgussverfahren ausgebildet. Der Kasten weist in seinen senkrecht auf der Außenseite des Grundgehäuses stehenden Querseiten mittig angeordnete Öffnung 16 auf. Eine weitere Öffnung 17 ist auf der grundgehäusefernen Längsseite vorgesehen. Durch die Öffnungen 16,17 findet eine Entlüftung des Gehäuses statt und in die Schutzgeometrie 15 eingedrungenes Wasser kann ablaufen.
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Eine weitere Ausführungsform ist in den 4 und 5 dargestellt. Der gezeigte Steckverbinder 6 entspricht im Wesentlichen dem zuvor Beschriebenen, bis auf die Öffnungen in dem Kasten der Schutzgeometrie 15. Der Kasten 15 weist in seinem Boden 18 eine mittige, kreisrunde Öffnung 19 auf. Eine weitere Öffnung 17 ist auf der grundgehäusefernen Längsseite vorgesehen. Durch diese Anordnung der Öffnungen 17,19 kann sichergestellt werden, dass bei beliebiger Einbaulage in die Schutzgeometrie eingedrungenes Wasser abläuft.
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Eine dritte Ausführungsform ist in den 6 und 7 gezeigt. Die Schutzgeometrie 15 umfasst eine topfförmige Abdeckung mit einer kreisrunden Grundfläche 20. Die Grundfläche 20 ist beabstandet zur Oberfläche des Flansches 10 angeordnet und überdeckt die Öffnung 13 im Flansch 10. Der Rand 21 der Abdeckung steht auf der Oberfläche des Flansches 10 und weist eine Vielzahl an Öffnungen 22 auf, durch die eine Entlüftung des unter der Abdeckung 15 angeordneten Druckausgleichselementes stattfindet. Der Rand 21 der Abdeckung weist eine geringe Höhe auf. Die Abdeckung 15 ist ein vorgefertigtes Element und wird bevorzugt aufgeklebt oder eingeclipst.
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Die Erfindung ist nicht auf den Einsatz in einem Gehäuse eines Aktuators beschränkt. Bei dem Gehäuse kann es sich beispielsweise um das Gehäuse eines Elektromotors, bevorzugt in einem Kraftfahrzeug, handeln.
