DE102020110005A1

DE102020110005A1 - Method for attaching an element to a rotatable component of an electric motor

Info

Publication number: DE102020110005A1
Application number: DE102020110005.1A
Authority: DE
Inventors: Felix Blaser; Uwe Schäfer; Helmut Schneider
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2021-09-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines Elements an einem drehbaren Bauteil eines Elektromotors mittels eines Niederhalters, eine Anordnung mit einem Tragelement, einem zu fixierenden Element und einem Niederhalter sowie einen Niederhalter zur Fixierung zweier Elemente mittels Ultraschallschweißens. Bei dem Verfahren weist das drehbare Bauteil eine Aufnahmefläche auf, die sich senkrecht zu einer Drehachse des Bauteils um die Drehachse erstreckt und dazu eingerichtet ist, das Element aufzunehmen. Ferner weist bei dem Verfahren der Niederhalter einen ersten Energierichtungsgeber und einen zweiten Energierichtungsgeber auf, die aus einer Oberfläche des Niederhalters hervorstehen. Das drehbare Bauteil weist eine erste Auflagefläche auf, die sich entlang eines Randes der Aufnahmefläche erstreckt und dazu eingerichtet ist, den Niederhalter über den ersten Energierichtungsgeber in axialer Richtung abzustützen. Das Element weist eine zweite Auflagefläche auf, die dazu eingerichtet ist, den Niederhalter über den zweiten Energierichtungsgeber abzustützen. Das Verfahren umfasst das Anordnen des Elements auf der Aufnahmefläche sowie das Auflegen des Niederhalters auf die erste und die zweite Auflagefläche, so dass der erste Energierichtungsgeber in Kontakt mit der ersten Auflagefläche kommt und der zweite Energierichtungsgeber in Kontakt mit der zweiten Auflagefläche kommt. Anschließend wird ein Ultraschallschweißvorgang durchgeführt, um das Element mittels des Niederhalters an dem drehbaren Bauteil zu befestigen.The invention relates to a method for attaching an element to a rotatable component of an electric motor by means of a hold-down device, an arrangement with a support element, an element to be fixed and a hold-down device, and a hold-down device for fixing two elements by means of ultrasonic welding. In the method, the rotatable component has a receiving surface which extends perpendicular to an axis of rotation of the component around the axis of rotation and is set up to receive the element. Furthermore, in the method, the hold-down device has a first energy director and a second energy director, which protrude from a surface of the hold-down device. The rotatable component has a first support surface which extends along an edge of the receiving surface and is set up to support the hold-down device in the axial direction via the first energy director. The element has a second support surface which is set up to support the hold-down device via the second energy director. The method comprises arranging the element on the receiving surface and placing the hold-down on the first and second bearing surfaces so that the first energy director comes into contact with the first bearing surface and the second energy director comes into contact with the second bearing surface. An ultrasonic welding process is then carried out in order to fasten the element to the rotatable component by means of the hold-down device.

Description

GEBIETAREA

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines Elements an einem drehbaren Bauteil eines Elektromotors mittels eines Niederhalters. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung mit einem Tragelement, einem zu fixierenden Element und einem Niederhalter sowie einen Niederhalter zur Fixierung zweier Elemente mittels Ultraschallschweißen.The present invention relates to a method for fastening an element to a rotatable component of an electric motor by means of a hold-down device. The invention further relates to an arrangement with a support element, an element to be fixed and a hold-down device, as well as a hold-down device for fixing two elements by means of ultrasonic welding.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Elektrische Kleinmotoren wie beispielsweise bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren) kommen unter anderem im Automobilbereich und in der Automatisierungstechnik zur Anwendung, zum Beispiel als Servomotor, Lüftermotor oder Antrieb für Stellaktuatoren wie Klappensteller oder Ventile, beispielsweise Nadelventile. In solchen Elektromotoren müssen häufig Elemente an drehbaren Bauteilen wie beispielsweise Zahnrädern angebracht werden. Beispielsweise kann auf einem Abtriebsrad eines Elektromotors ein Magnet angeordnet sein, um mittels eine Hall-Sensors anhand des von dem Magneten erzeugten Magnetfelds die Stellung des Abtriebsrads zu ermitteln, zum Beispiel um die Stellung eines mit dem Abtriebsrad gekoppelten Stellglieds zu bestimmen.Small electric motors such as brushless direct current motors (BLDC motors) are used in the automotive sector and in automation technology, for example as servo motors, fan motors or drives for actuators such as flap actuators or valves, such as needle valves. In such electric motors, elements often have to be attached to rotatable components such as, for example, gearwheels. For example, a magnet can be arranged on an output gear of an electric motor in order to determine the position of the output gear by means of a Hall sensor based on the magnetic field generated by the magnet, for example to determine the position of an actuator coupled to the output gear.

Um den Magneten an dem Abtriebsrad zu befestigen, kann dieser mittels eines Spritzgussverfahrens umspritzt oder mit dem Abtriebsrad verklebt werden. Allerdings sind die zur Herstellung solcher Magnete verwendeten Materialien häufig sehr spröde. Dadurch besteht ein hohes Risiko, dass der Magnet bei direktem Umspritzen oder Verkleben beschädigt wird. Zudem kann beispielsweise eine Befestigung durch Verkleben in einer automatisierten Serienfertigung unpraktikabel sein.In order to attach the magnet to the driven gear, it can be encapsulated by means of an injection molding process or glued to the driven gear. However, the materials used to manufacture such magnets are often very brittle. This means that there is a high risk that the magnet will be damaged if it is directly overmolded or glued. In addition, fastening by gluing, for example, can be impractical in automated series production.

ÜBERBLICKOVERVIEW

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Befestigen eines Magneten an einem drehbaren Bauteil eines Elektromotors anzugeben, bei dem das Risiko einer Beschädigung des Magneten beim Durchführen des Verfahrens verringert ist.It is therefore an object of the invention to specify a method for fastening a magnet to a rotatable component of an electric motor, in which the risk of damage to the magnet when the method is carried out is reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie einen Niederhalter mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention, this object is achieved by a method with the features of claim 1, an arrangement with the features of claim 10 and a hold-down device with the features of claim 20. Refinements of the invention are given in the dependent claims.

Es wird ein Verfahren zum Befestigen eines Elements an einem drehbaren Bauteil eines Elektromotors mittels eines Niederhalters vorgesehen. Dabei weist das drehbare Bauteil eine Aufnahmefläche auf, die dazu eingerichtet ist, das Element aufzunehmen. Die Aufnahmefläche erstreckt sich senkrecht zu einer Drehachse des Bauteils um die Drehachse. Der Niederhalter hat einen ersten Energierichtungsgeber und einen zweiten Energierichtungsgeber, die aus einer Oberfläche des Niederhalters hervorstehen. Das drehbare Bauteil weist eine erste Auflagefläche auf, die sich entlang eines Randes der Aufnahmefläche erstreckt und dazu eingerichtet ist, den Niederhalter über den ersten Energierichtungsgeber in axialer Richtung abzustützen. Das Element weist eine zweite Auflagefläche auf, die dazu eingerichtet ist, den Niederhalter über den zweiten Energierichtungsgeber abzustützen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst (1) das Anordnen des Elements auf der Aufnahmefläche; (2) das Auflegen des Niederhalters auf die erste und die zweite Auflagefläche, so dass der erste Energierichtungsgeber in Kontakt mit der ersten Auflagefläche kommt und der zweite Energierichtungsgeber in Kontakt mit der zweiten Auflagefläche kommt; sowie (3) das Durchführen eines Ultraschallschweißvorgangs, um das Element mittels des Niederhalters an dem drehbaren Bauteil zu befestigen. Die Nummerierung der Schritte dient ausschließlich der Klarheit und impliziert keinesfalls eine bestimmte Abfolge, in der die Schritte ausgeführt werden. Soweit technisch möglich, können Schritte vertauscht werden und das Verfahren und sämtliche weiteren Ausgestaltungen in einer beliebigen Abfolge ausgeführt werden. Insbesondere können einige Schritte zumindest zum Teil gleichzeitig ausgeführt werden.A method is provided for attaching an element to a rotatable component of an electric motor by means of a hold-down device. The rotatable component has a receiving surface which is set up to receive the element. The receiving surface extends perpendicular to an axis of rotation of the component around the axis of rotation. The hold-down device has a first energy director and a second energy director that protrude from a surface of the hold-down device. The rotatable component has a first support surface which extends along an edge of the receiving surface and is set up to support the hold-down device in the axial direction via the first energy director. The element has a second support surface which is designed to support the hold-down device via the second energy director. The method according to the invention comprises (1) arranging the element on the receiving surface; (2) placing the hold-down device on the first and second support surfaces so that the first energy director comes into contact with the first support surface and the second energy director comes into contact with the second support surface; and (3) performing an ultrasonic welding process to secure the element to the rotatable component by means of the hold-down device. The numbering of the steps is for clarity only and in no way implies a specific sequence in which the steps are carried out. As far as technically possible, steps can be exchanged and the method and all further configurations can be carried out in any sequence. In particular, some steps can be carried out at least partially at the same time.

Das zu befestigende Element kann zum Beispiel ein Magnet, insbesondere ein Seltenerdmagnet, zur Bestimmung der Stellung des drehbaren Bauteils sein. Der Magnet kann beispielsweise ringförmig oder scheibenförmig sein. Die Aufnahmefläche kann in ihren lateralen Ausdehnungen und/oder ihrem Höhenprofil passgenau an die Form des Elements angepasst sein. Bevorzugt ist die Aufnahmefläche eine ebene Fläche. Die Aufnahmefläche kann beispielsweise die Bodenfläche einer Vertiefung in dem drehbaren Bauteil sein. In einigen Ausgestaltungen ist die Aufnahmefläche auf der Drehachse des drehbaren Bauteils angeordnet, so dass sich die Drehachse durch die Aufnahmefläche und den darauf angeordneten Magneten hindurch erstreckt. In anderen Beispielen ist die Aufnahmefläche ringförmig und verläuft um die Drehachse herum.The element to be fastened can, for example, be a magnet, in particular a rare earth magnet, for determining the position of the rotatable component. The magnet can, for example, be ring-shaped or disk-shaped. The receiving surface can be adapted to the shape of the element in its lateral dimensions and / or its height profile. The receiving surface is preferably a flat surface. The receiving surface can be, for example, the bottom surface of a recess in the rotatable component. In some configurations, the receiving surface is arranged on the axis of rotation of the rotatable component, so that the axis of rotation extends through the receiving surface and the magnet arranged thereon. In other examples, the receiving surface is annular and runs around the axis of rotation.

Der Magnet kann zur Positionsbestimmung des drehbaren Elementes mit einer magnetisch sensitiven Sensoranordnung, insbesondere mit einem Hallsensor, zusammenwirken. Der Hallsensor kann zur Detektion einer oder mehrerer räumlicher Komponenten des Magnetfeldes ausgebildet sein. Aus dem Verlauf der registrierten magnetischen Feldstärke kann somit auf eine Drehwinkelstellung des drehbaren Elementes, beispielsweise eines Zahnrades, geschlossen werden. Insbesondere kann der Hallsensor in der Nähe des Magneten auf einer Leiterplatte angeordnet sein. Die Leiterplatte kann ferner weitere elektronische Komponenten, insbesondere einen Mikrocontroller zur Steuerung eines Elektromotors umfassen.To determine the position of the rotatable element, the magnet can interact with a magnetically sensitive sensor arrangement, in particular with a Hall sensor. The Hall sensor can be designed to detect one or more spatial components of the magnetic field. From the course of the registered magnetic field strength, a rotational angle position of the rotatable element, for example a gear, are closed. In particular, the Hall sensor can be arranged in the vicinity of the magnet on a circuit board. The circuit board can furthermore comprise further electronic components, in particular a microcontroller for controlling an electric motor.

Die Form des Niederhalters ist bevorzugt ebenfalls an die Form der Aufnahmefläche und/oder des Magnets angepasst. In einigen Ausführungsformen ist die Form des Niederhalters so gewählt, dass sich der aufgelegte Niederhalter entlang eines Randes des Magneten und/oder eines Randes der Aufnahmefläche erstreckt. Die Energierichtungsgeber sind dazu eingerichtet, während des Ultraschallschweißvorganges ganz oder teilweise aufzuschmelzen, z.B. aufgrund der Reibung zwischen den Energierichtungsgebern und der jeweiligen Auflagefläche. Im Querschnitt senkrecht zur Oberfläche des Niederhalters können die Energierichtungsgeber beispielsweise eine Spitze an ihrem von der Oberfläche des Niederhalters abgewandten Ende aufweisen. In einigen Ausgestaltungen haben die Energierichtungsgeber eine dreieckige Querschnittsfläche. Der erste und/oder der zweite Energierichtungsgeber kann sich ebenfalls entlang eines Randes des Magneten und/oder eines Randes der Aufnahmefläche erstrecken. In manchen Beispielen sind der erste und/oder der zweite Energierichtungsgeber durchgehende Stege. Die durchgehenden Stege können sich jeweils entlang eines geschlossenen Pfads erstrecken.The shape of the hold-down device is preferably also adapted to the shape of the receiving surface and / or the magnet. In some embodiments, the shape of the hold-down device is selected such that the hold-down device placed on it extends along an edge of the magnet and / or an edge of the receiving surface. The energy directors are set up to melt completely or partially during the ultrasonic welding process, e.g. due to the friction between the energy directors and the respective contact surface. In cross-section perpendicular to the surface of the hold-down device, the energy directors can, for example, have a point at their end facing away from the surface of the hold-down device. In some configurations, the energy directors have a triangular cross-sectional area. The first and / or the second energy director can also extend along an edge of the magnet and / or an edge of the receiving surface. In some examples, the first and / or the second energy director are continuous webs. The continuous webs can each extend along a closed path.

Die erste Auflagefläche erstreckt sich entlang eines Randes der Aufnahmefläche. In einigen Ausführungsformen kann die Auflagefläche beispielsweise eine entlang eines Randes der die Aufnahmefläche umfassenden Vertiefung verlaufende Oberfläche sein. Die erste Auflagefläche kann in einigen Beispielen parallel zur Aufnahmefläche und damit senkrecht zur Drehachse sein.The first bearing surface extends along an edge of the receiving surface. In some embodiments, the support surface can be, for example, a surface running along an edge of the recess comprising the receiving surface. In some examples, the first support surface can be parallel to the receiving surface and thus perpendicular to the axis of rotation.

Die zweite Auflagefläche ist eine freiliegende Oberfläche des zu befestigenden Elements, beispielsweise eine von der Aufnahmefläche abgewandte Oberfläche oder eine seitliche Randfläche des Elements. Wenn der Magnet auf der Aufnahmefläche angeordnet ist, kann die zweite Auflagefläche in einigen Beispielen ebenfalls parallel zur Aufnahmefläche und damit senkrecht zur Drehachse sein.The second support surface is an exposed surface of the element to be fastened, for example a surface facing away from the receiving surface or a lateral edge surface of the element. If the magnet is arranged on the receiving surface, the second bearing surface can, in some examples, also be parallel to the receiving surface and thus perpendicular to the axis of rotation.

Das Anordnen des Elements auf der Aufnahmefläche kann das Auflegen des Elements auf die Aufnahmefläche umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das Anordnen des Elements zudem das Anpassen einer Position und/oder Orientierung des Elements umfassen. In einem Beispiel wird das Element so auf der Aufnahmefläche angeordnet, dass der Schwerpunkt des Elements auf der Drehachse zu liegen kommt. In einem anderen Beispiel ist das Element ein Magnet und der Magnet wird so auf der Aufnahmefläche angeordnet, dass die Verbindungslinie zwischen einem Nord- und einem Südpol des Magneten eine vordefinierte Orientierung relativ zur Drehachse und/oder relativ zu dem drehbaren Bauteil aufweist.Arranging the element on the receiving surface can include placing the element on the receiving surface. In some embodiments, arranging the element can also include adjusting a position and / or orientation of the element. In one example, the element is arranged on the receiving surface in such a way that the center of gravity of the element comes to lie on the axis of rotation. In another example, the element is a magnet and the magnet is arranged on the receiving surface in such a way that the connecting line between a north and a south pole of the magnet has a predefined orientation relative to the axis of rotation and / or relative to the rotatable component.

Das Auflegen des Niederhalters kann in einigen Ausführungsformen ebenfalls das Anpassen einer Position und/oder Orientierung des Niederhalters umfassen, z.B. so dass der Schwerpunkt des Niederhalters auf der Drehachse zu liegen kommt und/oder dass der Niederhalter eine vordefinierte Orientierung relativ zur Drehachse, zu dem drehbaren Bauteil und/oder zu dem Element aufweist.In some embodiments, placing the hold-down can also include adjusting a position and / or orientation of the hold-down, for example so that the center of gravity of the hold-down comes to lie on the axis of rotation and / or that the hold-down has a predefined orientation relative to the axis of rotation, to the rotatable Has component and / or to the element.

Der Ultraschallschweißvorgang kann durchgeführt werden, indem eine hochfrequente mechanische Schwingung auf den Niederhalter, das Element und/oder das Bauteil übertragen wird. Die Frequenz der Schwingung kann beispielsweise im Bereich zwischen 20 kHz und 40 kHz liegen. Die Schwingung kann eine Relativbewegung zwischen den Energierichtungsgebern und der jeweiligen Auflagenfläche hervorrufen. Die daraus resultierende Reibung kann zu einer starken Erhitzung führen und dadurch die Energierichtungsgeber und/oder die jeweilige Auflagefläche ganz oder teilweise schmelzen. In einigen Ausführungsformen kann dadurch nach dem Abkühlen eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Energierichtungsgebern und der jeweiligen Auflagenfläche hergestellt werden. In manchen Ausgestaltungen wird eine Orientierung des drehbaren Bauteils während des Schweißvorgangs so gewählt, dass die Energierichtungsgeber und die jeweilige Auflagefläche durch die Gravitation gegeneinander gedrückt werden. In einigen Beispielen kann während des Schweißvorgangs zudem von außen Druck auf den Niederhalter, das Element und/oder das Bauteil ausgeübt werden, um die Energierichtungsgeber und die jeweilige Auflagefläche gegeneinander zu drücken.The ultrasonic welding process can be carried out by transmitting a high-frequency mechanical vibration to the hold-down device, the element and / or the component. The frequency of the oscillation can, for example, be in the range between 20 kHz and 40 kHz. The oscillation can cause a relative movement between the energy directors and the respective support surface. The resulting friction can lead to strong heating and thereby the energy directors and / or the respective contact surface melt completely or partially. In some embodiments, this allows a material connection to be established between the energy directors and the respective support surface after cooling. In some configurations, an orientation of the rotatable component during the welding process is selected in such a way that the energy directors and the respective support surface are pressed against one another by gravity. In some examples, external pressure can also be exerted on the hold-down device, the element and / or the component during the welding process in order to press the energy directors and the respective support surface against one another.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der erste Energierichtungsgeber bei dem Ultraschallschweißvorgang mit der ersten Auflagefläche verschweißt wird, während der zweite Energierichtungsgeber zumindest teilweise geschmolzen wird, ohne dass der zweite Energierichtungsgeber mit der zweiten Auflagefläche verschweißt wird. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Materialwahl erreicht werden wie unten in Bezug auf die erfindungsgemäße Anordnung beschrieben. Somit kann eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Niederhalter und dem drehbaren Bauteil hergestellt werden. Gleichzeitig kann der Niederhalter nach dem Abkühlen mit dem zu befestigenden Element in direktem Kontakt sein ohne mit diesem stoffschlüssig verbunden zu sein. Dadurch kann das Element axial spielfrei auf der Aufnahmefläche fixiert werden ohne Verspannungen in dem Element hervorzurufen, die insbesondere bei sprödem Material zu Beschädigungen führen können.In a preferred embodiment, the first energy director is welded to the first bearing surface during the ultrasonic welding process, while the second energy director is at least partially melted without the second energy director being welded to the second bearing surface. This can be achieved, for example, by a suitable choice of material, as described below in relation to the arrangement according to the invention. A material connection between the hold-down device and the rotatable component can thus be established. At the same time, after cooling, the hold-down device can be in direct contact with the element to be fastened without being firmly connected to it. As a result, the element can be fixed axially backlash-free on the receiving surface without causing tension in the element can lead to damage, especially in the case of brittle material.

In einer anderen Ausgestaltung wird sowohl der erste Energierichtungsgeber bei dem Ultraschallschweißvorgang mit der ersten Auflagefläche, als auch der zweite Energierichtungsgeber mit der zweiten Auflagefläche verschweißt. Dies kann wiederrum durch eine geeignete Materialwahl erreicht werden. Beispielsweise kann das Element ein Verbundmagnet umfassend einen thermoplastischen Verbundwerkstoff sein, während der Niederhalter aus einem thermoplastischen Material besteht.In another embodiment, both the first energy director is welded to the first support surface during the ultrasonic welding process and the second energy director is welded to the second support surface. This can in turn be achieved through a suitable choice of material. For example, the element can be a bonded magnet comprising a thermoplastic composite material, while the hold-down device consists of a thermoplastic material.

In einigen Ausführungsformen weist einer der Energierichtungsgeber eine Anzahl hervorstehender Nasen auf, beispielsweise wie unten in Bezug auf die erfindungsgemäße Anordnung und den erfindungsgemäßen Niederhalter beschrieben. Die Nasen können voneinander beabstandet entlang eines Pfades auf der Oberfläche des Niederhalters angeordnet sein, wobei der Pfad in manchen Beispielen geschlossen sein kann, z.B. kreisförmig oder elliptisch. Die Anzahl der hervorstehenden Nasen kann beispielsweise zwischen 1 und 30 liegen, bevorzugt zwischen 3 und 15. Die zugehörige Auflagefläche kann eine durchgehende Auflagefläche sein, die keine Vertiefungen, Aussparungen oder Vorsprünge aufweist. Der Niederhalter kann so auf die Auflageflächen gelegt wird, dass die hervorstehenden Nasen in Kontakt mit der durchgehenden Auflagefläche kommen. Durch die Verwendung eines Energierichtungsgebers mit voneinander beabstandeten Nasen kann die zum Schmelzen des Energierichtungsgebers erforderliche Energie verringert werden und Verspannungen an der Grenzfläche verhindert werden. In einem Beispiel ist die zweite Auflagefläche eine durchgehende Auflagefläche und der zweite Energierichtungsgeber weist eine Anzahl hervorstehender Nasen auf.In some embodiments, one of the energy directors has a number of protruding noses, for example as described below in relation to the arrangement according to the invention and the hold-down device according to the invention. The tabs can be spaced from one another along a path on the surface of the hold-down, which path can in some examples be closed, e.g., circular or elliptical. The number of protruding noses can be, for example, between 1 and 30, preferably between 3 and 15. The associated bearing surface can be a continuous bearing surface that has no depressions, recesses or projections. The hold-down device can be placed on the support surfaces in such a way that the protruding lugs come into contact with the continuous support surface. By using an energy director with spaced apart noses, the energy required to melt the energy director can be reduced and tension at the interface can be prevented. In one example, the second bearing surface is a continuous bearing surface and the second energy director has a number of protruding lugs.

In manchen Ausgestaltungen kann eine der Auflageflächen eine Vielzahl von Auflagerippen umfassen, beispielsweise wie unten in Bezug auf die erfindungsgemäße Anordnung beschrieben. Die Auflagerippen können voneinander beabstandet entlang eines Pfades auf dem Element oder dem Bauteil angeordnet sein, wobei der Pfad in manchen Beispielen geschlossen sein kann, z.B. kreisförmig oder elliptisch. Die Anzahl der Auflagerippen kann beispielsweise zwischen 1 und 30 liegen, bevorzugt zwischen 3 und 15. Der zugehörige Energierichtungsgeber kann einen durchgehenden Steg umfassen, der sich entlang eines Pfades auf der Oberfläche des Niederhalters erstreckt, wobei der Pfad in manchen Beispielen geschlossen sein kann, z.B. kreisförmig oder elliptisch. Der Niederhalter kann so auf die Auflageflächen gelegt werden, dass die Auflagerippen in Kontakt mit dem durchgehenden Steg kommen. Durch die Verwendung einer Auflagefläche mit voneinander beabstandeten Auflagerippen kann die zum Schmelzen des Energierichtungsgebers und/oder der Auflagerippen erforderliche Energie verringert werden und Verspannungen an der Grenzfläche verhindert werden.In some configurations, one of the bearing surfaces can comprise a multiplicity of bearing ribs, for example as described below in relation to the arrangement according to the invention. The support ribs can be arranged at a distance from one another along a path on the element or the component, wherein the path can in some examples be closed, for example circular or elliptical. The number of support ribs can be, for example, between 1 and 30, preferably between 3 and 15. The associated energy director can comprise a continuous web that extends along a path on the surface of the hold-down device, wherein the path can be closed in some examples, e.g. circular or elliptical. The hold-down device can be placed on the support surfaces in such a way that the support ribs come into contact with the continuous web. By using a support surface with spaced-apart support ribs, the energy required to melt the energy director and / or the support ribs can be reduced and tension at the interface can be prevented.

Bevorzugt wird das Element auf der Aufnahmefläche drehfest angeordnet. Hierzu kann das Element beispielsweise eine Aussparung und/oder eine Ausbuchtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, mit einem entsprechenden Gegenstück auf dem drehbaren Bauteil ineinander zu greifen, z.B. wie im Folgenden in Bezug auf die erfindungsgemäße Anordnung beschrieben. Durch eine drehfeste Anordnung des Elements können die auf die Grenzflächen zwischen dem Niederhalter und dem Bauteil bzw. dem Element wirkenden Kräfte in Umfangsrichtung oder azimutaler Richtung verringert werden.The element is preferably arranged non-rotatably on the receiving surface. For this purpose, the element can, for example, have a recess and / or a bulge which is designed to interlock with a corresponding counterpart on the rotatable component, e.g. as described below with reference to the arrangement according to the invention. By arranging the element in a rotationally fixed manner, the forces acting on the boundary surfaces between the holding-down device and the component or the element in the circumferential direction or in the azimuthal direction can be reduced.

In einigen Ausgestaltungen ist der Niederhalter ringförmig ist und wird so auf die erste und die zweite Auflagefläche aufgelegt wird, dass die Drehachse des drehbaren Bauteils durch eine Öffnung des Niederhalters verläuft. In manchen Beispielen kann das Element ebenfalls ringförmig sein und so auf der Aufnahmefläche angeordnet werden, dass die Drehachse des drehbaren Bauteils durch eine Öffnung des Elements verläuft. Dadurch kann beispielsweise ein Schaft oder eine Welle, die mit dem drehbaren Bauteil gekoppelt ist, in der Öffnung des Niederhalters und/oder in der Öffnung des Elements angeordnet werden. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Aufstecken oder Überstülpen des Niederhalters und/oder des Elements auf den Schaft bzw. die Welle.In some refinements, the hold-down device is ring-shaped and is placed on the first and second support surfaces in such a way that the axis of rotation of the rotatable component runs through an opening in the hold-down device. In some examples, the element can also be ring-shaped and can be arranged on the receiving surface in such a way that the axis of rotation of the rotatable component runs through an opening in the element. In this way, for example, a shaft or a shaft which is coupled to the rotatable component can be arranged in the opening of the hold-down device and / or in the opening of the element. In some embodiments, the method comprises slipping or slipping the hold-down device and / or the element onto the shaft or the shaft.

In einem Beispiel ist das drehbare Bauteil ein Zahnrad, insbesondere ein Abtriebsrad des Elektromotors. Das Verfahren kann weiterhin das mechanische Koppeln des Zahnrads mit einem Rotor des Elektromotors umfassen, beispielsweise durch mechanisches Koppeln des Zahnrads mit einem Getriebe oder mit einem mit dem Rotor verbundenen Zahnrad. In manchen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner das mechanische Koppeln des Abtriebsrads mit einem von dem Elektromotor anzutreibenden Stellglied umfassen.In one example, the rotatable component is a gear, in particular an output gear of the electric motor. The method can furthermore comprise mechanically coupling the gearwheel to a rotor of the electric motor, for example by mechanically coupling the gearwheel to a transmission or to a gearwheel connected to the rotor. In some embodiments, the method may further include mechanically coupling the output gear to an actuator to be driven by the electric motor.

Die Erfindung stellt weiterhin eine Anordnung mit einem Tragelement, einem zu fixierenden Element und einem Niederhalter bereit. Der Niederhalter ist dazu eingerichtet ist, durch Ultraschallschweißen mit dem Tragelement verbunden zu werden, um das zu fixierende Element an dem Tragelement zu befestigen. Das Tragelement weist eine Vertiefung auf, die dazu eingerichtet ist, das zu fixierende Element aufzunehmen. Das Tragelement umfasst zudem eine erste Auflagefläche, die entlang eines Randes der Vertiefung angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, den Niederhalter abzustützen. Der Niederhalter weist einen ersten Energierichtungsgeber und einen zweiten Energierichtungsgeber auf, die aus einer Oberfläche des Niederhalters hervorstehen. Der erste Energierichtungsgeber ist dazu eingerichtet, mit der ersten Auflagefläche in Kontakt zu kommen, um der Niederhalter auf der ersten Auflagefläche abzustützen. Der zweite Energierichtungsgeber umfasst eine Anzahl von hervorstehenden Nasen, die jeweils dazu eingerichtet sind, mit dem zu fixierenden Element in Kontakt zu kommen, wenn das zu fixierende Element in der Vertiefung angeordnet ist und der Niederhalter auf der ersten Auflagefläche abgestützt wird.The invention further provides an arrangement with a support element, an element to be fixed and a hold-down device. The hold-down device is designed to be connected to the support element by ultrasonic welding in order to fasten the element to be fixed to the support element. The support element has a recess which is set up to receive the element to be fixed. The support element also comprises a first support surface which is arranged along an edge of the recess and is set up to support the hold-down device. The hold-down points a first energy director and a second energy director protruding from a surface of the hold-down. The first energy director is set up to come into contact with the first support surface in order to support the hold-down device on the first support surface. The second energy director comprises a number of protruding lugs which are each designed to come into contact with the element to be fixed when the element to be fixed is arranged in the recess and the hold-down device is supported on the first support surface.

In manchen Ausgestaltungen kann das Tragelement ein drehbares Bauteil eines Elektromotors sein, das dazu eingerichtet ist, sich um eine Drehachse zu drehen. Die Vertiefung kann an eine Form des zu fixierenden Elements angepasst sein. Beispielsweise können die lateralen Abmessungen der Vertiefung so gewählt sein, dass das zu fixierende Element passgenau in der Vertiefung angeordnet werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine Tiefe der Vertiefung an eine Dicke des zu fixierenden Elements angepasst sein, z.B. so dass das zu fixierenden Element bündig mit einer die Vertiefung umgebenden Oberfläche ist, wenn sich das zu fixierende Element in der Vertiefung befindet. Die Bodenfläche der Vertiefung kann im Folgenden auch als Aufnahmefläche bezeichnet werden. In einigen Beispielen ist die die Vertiefung umgebende Oberfläche die erste Auflagefläche.In some configurations, the support element can be a rotatable component of an electric motor which is set up to rotate about an axis of rotation. The recess can be adapted to a shape of the element to be fixed. For example, the lateral dimensions of the recess can be selected such that the element to be fixed can be arranged in the recess with an accurate fit. Alternatively or additionally, a depth of the depression can be adapted to a thickness of the element to be fixed, e.g. so that the element to be fixed is flush with a surface surrounding the depression when the element to be fixed is located in the depression. The bottom surface of the recess can also be referred to below as the receiving surface. In some examples, the surface surrounding the recess is the first bearing surface.

In einigen Ausführungsformen ist der Niederhalter ähnlich oder identisch zu dem bei dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Niederhalter oder zu dem unten beschriebenen erfindungsgemäßen Niederhalter. Die Energierichtungsgeber sind dazu eingerichtet, während eines Ultraschallschweißvorgangs ganz oder teilweise aufzuschmelzen, z.B. aufgrund der Reibung zwischen den Energierichtungsgebern und der jeweiligen Auflagefläche. Der zweite Energierichtungsgeber kann beispielsweise zwischen 1 und 30 Nasen umfassen, bevorzugt zwischen 3 und 15 Nasen. Die Nasen sind voneinander beabstandet entlang eines Pfades auf der Oberfläche des Niederhalters angeordnet, in einigen Beispielen entlang eines geschlossenen Pfades. In manchen Ausgestaltungen umfasst der erste Energierichtungsgeber einen umlaufenden Steg, der aus der Oberfläche des Niederhalters hervorsteht. Der umlaufende Steg erstreckt sich entlang eines Pfades auf der Oberfläche des Niederhalters, in einigen Beispielen entlang eines geschlossenen Pfades.In some embodiments, the hold-down device is similar or identical to the hold-down device used in the method according to the invention described above or to the hold-down device according to the invention described below. The energy directors are set up to melt completely or partially during an ultrasonic welding process, e.g. due to the friction between the energy directors and the respective contact surface. The second energy director can for example comprise between 1 and 30 noses, preferably between 3 and 15 noses. The tabs are spaced from one another along a path on the surface of the hold-down, in some examples along a closed path. In some configurations, the first energy director comprises a circumferential web that protrudes from the surface of the hold-down device. The circumferential ridge extends along a path on the surface of the hold-down device, in some examples along a closed path.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Energierichtungsgeber dazu eingerichtet, mit der ersten Auflagefläche verschweißt zu werden, um den Niederhalter mit dem Trageelement zu verbinden. Hierzu können der erste Energierichtungsgeber und die erste Auflagefläche Materialen umfassen, die miteinander durch Ultraschallschweißen verschweißbar sind, z.B. ein geeignetes Metall und/oder einen geeigneten Kunststoff. In einigen Beispielen bestehen der erste Energierichtungsgeber und die erste Auflagefläche aus dem gleichen Material, z.B. aus Aluminium oder einem thermoplastischen Kunststoff.In a preferred embodiment, the first energy director is set up to be welded to the first support surface in order to connect the hold-down device to the support element. For this purpose, the first energy director and the first support surface can comprise materials which can be welded to one another by ultrasonic welding, e.g. a suitable metal and / or a suitable plastic. In some examples, the first energy director and the first bearing surface are made from the same material, such as aluminum or a thermoplastic.

Der zweite Energierichtungsgeber umfasst bevorzugt ein Material, das durch Ultraschallschweißen schmelzbar ist, aber nicht mit dem zu fixierenden Element durch Ultraschallschweißen verschweißbar ist. Dadurch kann der zweite Energierichtungsgeber auf der zweiten Oberfläche aufgeschmolzen werden, um einen spielfreien Kontakt zwischen dem Niederhalter und dem zu fixierenden Element herzustellen ohne dabei Verspannungen in dem zu fixierenden Element hervorzurufen. Alternativ kann der zweite Energierichtungsgeber ein Material umfassen, das mit dem zu fixierenden Element durch Ultraschallschweißen verschweißbar ist. In manchen Ausführungsformen bestehen der erste und der zweite Energierichtungsgeber oder der gesamte Niederhalter aus dem gleichen Material.The second energy director preferably comprises a material that can be melted by ultrasonic welding, but cannot be welded to the element to be fixed by ultrasonic welding. As a result, the second energy director can be melted on the second surface in order to produce a backlash-free contact between the hold-down device and the element to be fixed without causing tension in the element to be fixed. Alternatively, the second energy director can comprise a material that can be welded to the element to be fixed by ultrasonic welding. In some embodiments, the first and second energy directors or the entire hold-down device are made of the same material.

In einigen Ausgestaltungen umfasst die erste Auflagefläche eine Vielzahl von Auflagerippen. Die Auflagerippen können voneinander beabstandet entlang eines Pfades auf dem Tragelement angeordnet sein, wobei der Pfad in manchen Beispielen geschlossen sein kann, z.B. kreisförmig oder elliptisch. Die Auflagerippen können senkrecht zur Aufnahmefläche oder Bodenfläche der Vertiefung aus dem Tragelement hervorstehen. Im Querschnitt parallel zur Aufnahmefläche können die Auflagerippen eine längliche Form aufweisen, die sich senkrecht zu dem Pfad erstreckt. Die zur Aufnahmefläche parallelen Oberflächen der Auflagerrippen können die erste Auflagefläche bilden. Die Auflagerippen können in der Vertiefung entlang des Randes der Vertiefung angeordnet sein. In einem anderen Beispiel sind die Auflagerippen außerhalb der Vertiefung entlang des Randes der Vertiefung angeordnet.In some configurations, the first bearing surface comprises a plurality of bearing ribs. The support ribs can be arranged at a distance from one another along a path on the support element, which path can in some examples be closed, for example circular or elliptical. The support ribs can protrude from the support element perpendicular to the receiving surface or bottom surface of the recess. In cross section parallel to the receiving surface, the support ribs can have an elongated shape which extends perpendicular to the path. The surfaces of the support ribs that are parallel to the receiving surface can form the first support surface. The support ribs can be arranged in the recess along the edge of the recess. In another example, the support ribs are arranged outside the recess along the edge of the recess.

Bevorzugt sind die Auflagerippen entlang des Randes der Vertiefung so angeordnet sind, dass das zu fixierende Element durch die Auflagerippen drehfest in der Vertiefung gehalten wird. Die erste Auflagefläche kann sich beispielsweise entlang eines Rings erstrecken, z.B. um die Drehachse des Tragelements. Ein Umfang, der durch die zum Rand der Vertiefung parallelen Seitenflächen der Auflagerippen definiert wird, kann zum Beispiel im Vergleich mit einer Kreisform eine Aussparung oder Ausbuchtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, mit einem entsprechenden Gegenstück auf dem zu fixierenden Element ineinander zu greifen, um das zu fixierende Element drehfest in der Vertiefung zu halten.The support ribs are preferably arranged along the edge of the recess in such a way that the element to be fixed is held in the recess in a rotationally fixed manner by the support ribs. The first bearing surface can for example extend along a ring, for example around the axis of rotation of the support element. A circumference that is defined by the side surfaces of the support ribs that are parallel to the edge of the recess can, for example, have a recess or bulge in comparison with a circular shape, which is designed to engage with a corresponding counterpart on the element to be fixed in order to to hold the element to be fixed in the recess so that it cannot rotate.

In manchen Ausführungsformen ist das Tragelement ein drehbares Bauteil, z.B. für einen Elektromotor, das dazu eingerichtet ist, sich um eine Drehachse zu drehen. Das Tragelement kann eine drehbare Welle oder einen drehbaren Schaft aufweisen, die/der sich z.B. entlang der Drehachse von einer Stirnseite des Tragelements weg erstreckt oder sich entlang der Drehachse durch das Tragelement erstreckt. Der Niederhalter kann dazu eingerichtet sein, das zu fixierende Element in axialer Richtung zu fixieren, d.h. eine Bewegung des zu fixierenden Elements entlang der Drehachse zu verhindern. In einigen Beispielen sind die erste und die zweite Auflagefläche und/oder die Aufnahmefläche senkrecht zur Drehachse des Tragelements.In some embodiments, the support element is a rotatable component, for example for an electric motor, which is set up to rotate about an axis of rotation. The support element can have a rotatable shaft or a rotatable shaft which extends, for example, along the axis of rotation away from an end face of the support element or extends along the axis of rotation through the support element. The hold-down device can be designed to fix the element to be fixed in the axial direction, ie to prevent a movement of the element to be fixed along the axis of rotation. In some examples, the first and the second bearing surface and / or the receiving surface are perpendicular to the axis of rotation of the support element.

In einem Beispiel ist oder umfasst das Tragelement ein Zahnrad, insbesondere ein Abtriebsrad eines Elektromotors. Das zu fixierende Element kann zum Beispiel ein Magnet zur Positionsbestimmung des Zahnrads sein, z.B. ein Seltenerdmagnet. Der Magnet kann beispielsweise ring- oder scheibenförmig sind und z.B. ein Dipol- oder Quadrupolmagnet sein.In one example, the support element is or comprises a gearwheel, in particular an output gear of an electric motor. The element to be fixed can, for example, be a magnet for determining the position of the gearwheel, for example a rare earth magnet. The magnet can, for example, be ring-shaped or disk-shaped and can be, for example, a dipole or quadrupole magnet.

In einigen Ausgestaltungen ist der Niederhalter durch Ultraschallschweißen mit dem Tragelement verbunden und fixiert das zu fixierende Element in der Vertiefung. Hierzu kann beispielsweise ein zum erfindungsgemäßen Verfahren ähnliches Verfahren mit der Anordnung durchgeführt worden sein. In anderen Beispielen ist ein solches Verfahren noch nicht durchgeführt worden und die Anordnung umfasst das Tragelement, das zu fixierende Element und den Niederhalter als separate Einzelteile.In some configurations, the hold-down device is connected to the support element by ultrasonic welding and fixes the element to be fixed in the recess. For this purpose, for example, a method similar to the method according to the invention may have been carried out with the arrangement. In other examples, such a method has not yet been carried out and the arrangement comprises the support element, the element to be fixed and the hold-down device as separate individual parts.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Niederhalter zur Fixierung zweier Elemente mittels Ultraschallschweißens. Der erfindungsgemäße Niederhalter umfasst einen Ring, einen ersten Energierichtungsgeber und einen zweiten Energierichtungsgeber. Der erste Energierichtungsgeber umfasst einen umlaufenden Steg, der in axialer Richtung auf einer Stirnseite des Rings hervorsteht und sich in Umfangsrichtung entlang des Rings erstreckt. Der zweite Energierichtungsgeber umfasst eine Anzahl von Nasen, die in axialer Richtung auf der Stirnseite des Rings hervorstehen und in Umfangsrichtung entlang des Rings angeordnet sind.The invention also relates to a hold-down device for fixing two elements in place by means of ultrasonic welding. The hold-down device according to the invention comprises a ring, a first energy director and a second energy director. The first energy director comprises a circumferential web which protrudes in the axial direction on one end face of the ring and extends in the circumferential direction along the ring. The second energy director comprises a number of lugs which protrude in the axial direction on the end face of the ring and are arranged in the circumferential direction along the ring.

Die Energierichtungsgeber sind dazu eingerichtet, während eines Ultraschallschweißvorganges ganz oder teilweise aufzuschmelzen, z.B. aufgrund der Reibung zwischen den Energierichtungsgebern und einer Auflagefläche, mit der der entsprechende Energierichtungsgeber in Kontakt ist. Im Querschnitt senkrecht zur Stirnseite des Rings können die Energierichtungsgeber beispielsweise eine Spitze an ihrem von der Stirnseite abgewandten Ende aufweisen. In einigen Ausgestaltungen haben die Energierichtungsgeber eine dreieckige Querschnittsfläche. Die Energierichtungsgeber können z.B. entlang gegenüberliegenden Rändern der Stirnseite angeordnet sein, d.h. entlang eines Innen- bzw. eines Außenrandes des Rings.The energy directors are set up to melt completely or partially during an ultrasonic welding process, e.g. due to the friction between the energy directors and a contact surface with which the corresponding energy director is in contact. In cross-section perpendicular to the face of the ring, the energy directors can, for example, have a point at their end facing away from the face. In some configurations, the energy directors have a triangular cross-sectional area. For example, the energy directors can be located along opposite edges of the face, i.e. along an inner and an outer edge of the ring, respectively.

In manchen Beispielen kann sich der umlaufende Steg des ersten Energierichtungsgebers in Umfangrichtung entlang des gesamten Rings erstrecken. Der umlaufende Steg kann sich z.B. entlang eines geschlossenen Pfades erstrecken, der beispielsweise kreisförmig oder elliptisch sein kann. In anderen Beispielen kann sich der umlaufende Steg des ersten Energierichtungsgebers in Umfangrichtung entlang eines Teils des Rings erstrecken. Der umlaufende Steg kann sich beispielsweise über eine Länge zwischen 75% und 100% eines entsprechenden Umfangs des Rings erstrecken, d.h. des Umfangs des Rings an der radialen Position des ersten Energierichtungsgebers.In some examples, the circumferential web of the first energy director can extend in the circumferential direction along the entire ring. The circumferential web can, for example, extend along a closed path, which can be circular or elliptical, for example. In other examples, the circumferential web of the first energy director can extend in the circumferential direction along part of the ring. The circumferential web can for example extend over a length between 75% and 100% of a corresponding circumference of the ring, i.e. the circumference of the ring at the radial position of the first energy director.

In einigen Ausführungsformen ist der zweite Energierichtungsgeber in radialer Richtung außerhalb des ersten Energierichtungsgebers angeordnet ist. Der erste Energierichtungsgeber kann beispielsweise entlang eines inneren Randes der Stirnseite angeordnet sein und der zweite Energierichtungsgeber kann entlang eines äußeren Randes der Stirnseite angeordnet sein. In anderen Beispielen kann einer der Energierichtungsgeber zwischen dem inneren und dem äußeren Rand in der Mitte der Stirnseite angeordnet sein.In some embodiments, the second energy director is arranged outside the first energy director in the radial direction. The first energy director can be arranged, for example, along an inner edge of the end face and the second energy director can be arranged along an outer edge of the end face. In other examples, one of the energy directors can be located between the inner and outer edges in the middle of the face.

Der zweite Energierichtungsgeber kann in manchen Ausgestaltungen eine Vielzahl von Nasen umfassen, in einem Beispiel zwischen 3 und 15 Nasen. Die Nasen können in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen voneinander in Umfangsrichtung entlang des Rings angeordnet sein. Die Nasen können in Umfangrichtung über den gesamten Umfang des Rings oder einen Teil davon angeordnet sein. Der zweite Energierichtungsgeber kann sich beispielsweise über eine Länge zwischen 25% und 100% des entsprechenden Umfangs des Rings erstrecken, d.h. des Umfangs des Rings an der radialen Position des zweiten Energierichtungsgebers. In einem Beispiel sind die Nasen entlang eines geschlossenen Pfades angeordnet, z.B. entlang eines kreisförmigen oder elliptischen Pfades. Jede der Nase kann sich beispielsweise über eine Länge zwischen 2% und 20% des entsprechenden Umfanges des Rings erstrecken. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Nasen kann ebenfalls zwischen 2% und 20% des entsprechenden Umfanges des Rings betragen.In some configurations, the second energy director can comprise a multiplicity of noses, in one example between 3 and 15 noses. The lugs can be arranged at regular or irregular intervals from one another in the circumferential direction along the ring. The lugs can be arranged in the circumferential direction over the entire circumference of the ring or part thereof. The second energy director can for example extend over a length between 25% and 100% of the corresponding circumference of the ring, i.e. the circumference of the ring at the radial position of the second energy director. In one example, the tabs are arranged along a closed path, such as a circular or elliptical path. Each of the lugs can for example extend over a length between 2% and 20% of the corresponding circumference of the ring. The distance between two adjacent lugs can also be between 2% and 20% of the corresponding circumference of the ring.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst der zweite Energierichtungsgeber eine Nut, die auf der Stirnseite des Rings neben einer der Nasen angeordnet ist. Die Nut kann dazu eingerichtet sein, geschmolzenes Material der Nase aufzunehmen. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn der zweite Energierichtungsgeber in Kontakt mit einer Auflagefläche geschmolzen wird, die ein Material umfasst, das nicht durch Ultraschallschweißen mit dem zweiten Energierichtungsgeber verschweißt werden kann. In manchen Ausgestaltungen ist auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Nase jeweils eine Nut angeordnet oder die Nut erstreckt sich um die gesamte Nase herum. In manchen Ausführungsformen kann der zweite Energierichtungsgeber eine Vielzahl von Nuten umfassen, die jeweils neben einer der Nasen angeordnet sind. In einem anderen Beispiel umfasst der zweite Energierichtungsgeber eine Nut, die sich in Umfangsrichtung entlang des gesamten zweiten Energierichtungsgebers an jeder der Nasen vorbei erstreckt, z.B. entlang des gesamten Rings.In a preferred embodiment, the second energy director comprises a groove which is arranged on the face of the ring next to one of the lugs. The groove can be designed to to absorb molten material of the nose. This can be particularly advantageous if the second energy director is melted in contact with a support surface that comprises a material that cannot be welded to the second energy director by ultrasonic welding. In some configurations, a groove is arranged on two opposite sides of the nose, or the groove extends around the entire nose. In some embodiments, the second energy director can include a plurality of grooves, each of which is disposed adjacent to one of the tabs. In another example, the second energy director includes a groove that extends circumferentially along the entire second energy director past each of the tabs, for example along the entire ring.

In einigen Ausgestaltungen weist der Ring des Niederhalters eine Vielzahl von Vorsprüngen auf, die sich von dem Ring in radialer Richtung nach innen oder außen erstrecken. Einige oder alle Nasen des zweiten Energierichtungsgebers können jeweils auf einem der Vorsprünge angeordnet sein. Die Abmessungen der Vorsprünge, insbesondere ihre Länge in radialer Richtung und/oder ihre Querschnittsfläche senkrecht zur radialen Richtung, können so gewählt werden, dass der zweite Energierichtungsgeber eine vordefinierte Federkonstante aufweist, um eine bestimmte Kraft auf ein mittels des Niederhalters fixiertes Element auszuüben.In some configurations, the ring of the hold-down device has a multiplicity of projections which extend inward or outward from the ring in the radial direction. Some or all of the tabs of the second energy director can each be disposed on one of the projections. The dimensions of the projections, in particular their length in the radial direction and / or their cross-sectional area perpendicular to the radial direction, can be selected so that the second energy director has a predefined spring constant in order to exert a certain force on an element fixed by means of the hold-down device.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigen in schematischer Darstellung:

1a: eine Anordnung mit einem Tragelement, einem zu fixierenden Element und einem Niederhalter gemäß einem Beispiel in Draufsicht;
1b: die Anordnung aus 1a nach dem Verschweißen in Draufsicht;
1c: die Anordnung aus 1b im Querschnitt;
2a: einen Niederhalter gemäß einem Beispiel in Draufsicht;
2b: den Niederhalter aus 2a im Querschnitt;
3a: eine Anordnung mit einem Zahnrad, einem zu fixierenden ringförmigen Magneten und einem Niederhalter gemäß einem Beispiel in einer Explosionsdarstellung;
3b: die Anordnung aus 3 nach dem Verschweißen im Querschnitt;
4: ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Befestigen eines Elements an einem drehbaren Bauteil eines Elektromotors gemäß einem Beispiel;
5a: eine Anordnung mit einem Zahnrad, einem zu fixierenden scheibenförmigen Magneten und einem Niederhalter gemäß einem Beispiel im Querschnitt;
5b: die Anordnung aus 5a in Draufsicht;
5c: die Anordnung aus 5a vor dem Zusammenbau in Draufsicht; und
6: eine Anordnung mit einem Zahnrad, einem zu fixierenden scheibenförmigen Magneten und einem Niederhalter mit radialen Vorsprüngen gemäß einem Beispiel in einer Explosionsdarstellung.

The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. The figures show in a schematic representation:

1a : an arrangement with a support element, an element to be fixed and a hold-down device according to an example in plan view;
1b : the arrangement off 1a after welding in plan view;
1c : the arrangement off 1b in cross section;
2a : a hold-down device according to an example in plan view;
2 B : the hold-down device off 2a in cross section;
3a : an arrangement with a gear, a ring-shaped magnet to be fixed and a hold-down device according to an example in an exploded view;
3b : the arrangement off 3 after welding in cross section;
4th : a flowchart of a method for fastening an element to a rotatable component of an electric motor according to an example;
5a : an arrangement with a gear, a disk-shaped magnet to be fixed and a hold-down device according to an example in cross section;
5b : the arrangement off 5a in plan view;
5c : the arrangement off 5a before assembly in plan view; and
6th : an arrangement with a gear wheel, a disk-shaped magnet to be fixed and a hold-down device with radial projections according to an example in an exploded view.

BESCHREIBUNG DER FIGURENDESCRIPTION OF THE FIGURES

1a-1c zeigen eine erfindungsgemäße Anordnung 100 mit einem Tragelement 102, einem zu fixierenden Element 120 sowie einem Niederhalter 130 gemäß einem Beispiel. 1a zeigt die Komponenten 102, 120, 130 der Anordnung 100 als Einzelteile vor dem Verschweißen in Draufsicht. 1b und 1C zeigen die Anordnung nach dem Verschweißen in Draufsicht bzw. im Querschnitt. 1a-1c show an arrangement according to the invention 100 with a support element 102 , an element to be fixed 120 as well as a hold-down device 130 according to an example. 1a shows the components 102 , 120 , 130 the arrangement 100 as individual parts before welding in plan view. 1b and 1C show the arrangement after welding in plan view or in cross section.

In dem in 1a gezeigten Beispiel ist das Tragelement 102 ein Zahnrad, z.B. zur Verwendung in einem Elektromotor. In anderen Ausführungsformen kann das Tragelement z.B. ein anderes Bauteil eines Elektromotors sein, insbesondere ein drehbares Bauteil wie etwa ein Rotor, eine Welle oder ein mit dem Rotor mechanisch gekoppeltes Stellglied.In the in 1a The example shown is the support element 102 a gear, e.g. for use in an electric motor. In other embodiments, the support element can be, for example, another component of an electric motor, in particular a rotatable component such as a rotor, a shaft or an actuator mechanically coupled to the rotor.

Das Zahnrad 102 weist an seinem äußeren Umfang einen Zahnkranz 104 und in seinem Zentrum eine Öffnung 106 auf, die sich entlang einer Drehachse 108 durch das Zahnrad 102 erstreckt. Das Zahnrad 102 ist dazu eingerichtet, sich um die Drehachse 108 zu drehen. Das Zahnrad 102 weist z.B. einen Durchmesser zwischen 10 mm und 100 mm auf, in einem Beispiel zwischen 20 mm und 50 mm. Das Zahnrad 102 kann beispielsweise aus Metall hergestellt sein, z.B. aus Stahl und/oder Aluminium, und/oder aus einem harten Kunststoff, insbesondere einem glasfaserverstärkten Kunststoff. Das Zahnrad 102 kann beispielsweise mittels eines Fräsverfahrens und/oder eines Gussverfahrens hergestellt worden sein. In manchen Ausgestaltungen ist das gesamte Zahnrad 102 einstückig hergestellt. In anderen Beispielen können einzelne Elemente nachträglich an dem Zahnrad 102 befestigt worden sein, z.B. mit diesem verklebt sein.The gear 102 has a ring gear on its outer circumference 104 and an opening in its center 106 on, which is along an axis of rotation 108 through the gear 102 extends. The gear 102 is set up to revolve around the axis of rotation 108 to turn. The gear 102 has, for example, a diameter between 10 mm and 100 mm, in one example between 20 mm and 50 mm. The gear 102 can for example be made of metal, for example steel and / or aluminum, and / or of a hard plastic, in particular a glass fiber reinforced plastic. The gear 102 can for example have been produced by means of a milling process and / or a casting process. In some configurations, the entire gear is 102 manufactured in one piece. In other examples, individual elements can be retrofitted to the gear 102 have been attached, for example glued to this.

Das Zahnrad 102 umfasst ferner eine zylindrische Hohlwelle 110, die den Rand der Öffnung 108 bildet und sich über die Stirnflächen des Zahnrads 102 hinaus entlang der Drehachse 108 erstreckt. Die Hohlwelle 110 kann dazu eingerichtet sein, mit einer Achse 112 mechanisch gekoppelt zu werden, z.B. um das Zahnrad 102 mit einem anderen Element mechanisch zu koppeln. In einigen Ausführungsformen weist eine Innen- oder Außenseite der Hohlwelle 110 ein Mitnahmeprofil auf, z.B. ein polygonales Mitnahmeprofil wie etwa einen Innen- oder Außensechskant. In manchen Ausgestaltungen weist das Zahnrad keine Hohlwelle 110 und/oder keine Öffnung 106 auf.The gear 102 further comprises a cylindrical hollow shaft 110 that is the edge of the opening 108 forms and spreads over the face of the gear 102 out along the axis of rotation 108 extends. The hollow shaft 110 can be set up with an axis 112 to be mechanically coupled, e.g. around the gear 102 to be mechanically coupled with another element. In some embodiments, an inside or outside of the hollow shaft has 110 a driving profile, for example a polygonal driving profile such as an internal or external hexagon. In some configurations, the gear wheel does not have a hollow shaft 110 and / or no opening 106 on.

Das Zahnrad 102 weist an einer Stirnseite eine Vertiefung 114 auf, die dazu eingerichtet ist, das zu fixierende Element 120 aufzunehmen. Im Beispiel der 1a umfasst das zu fixierende Element 120 einen Ring 122, der eine Öffnung 124 umgibt. Entsprechend ist auch die Vertiefung 114 ringförmig und erstreckt sich in Umfangsrichtung um die Öffnung 106 und die Drehachse 108 des Zahnrads 102. Eine Bodenfläche der Vertiefung 114 kann senkrecht zur Drehachse 108 sein. Ein Außendurchmesser der Vertiefung 114 ist geringfügig größer als ein Außendurchmesser des Elements 120, so dass das Element 120 radial spielfrei in der Vertiefung 114 angeordnet werden kann. Eine Tiefe der Vertiefung 114 in Richtung der Drehachse 108 kann einer Dicke des Element 120 entsprechen, so dass eine freiliegende Oberfläche des Elements 120 bündig mit einer Oberfläche auf der Stirnseite des Zahnrads 102 ist, wenn das Element 120 sich in der Vertiefung 114 befindet.The gear 102 has a recess on one end face 114 which is set up to hold the element to be fixed 120 to record. In the example of the 1a includes the element to be fixed 120 a ring 122 who made an opening 124 surrounds. The deepening is also corresponding 114 annular and extends circumferentially around the opening 106 and the axis of rotation 108 of the gear 102 . A bottom surface of the recess 114 can be perpendicular to the axis of rotation 108 be. An outside diameter of the recess 114 is slightly larger than an outer diameter of the element 120 so that the item 120 radially free of play in the recess 114 can be arranged. A depth of recess 114 in the direction of the axis of rotation 108 can be a thickness of the element 120 correspond so that an exposed surface of the element 120 flush with a surface on the face of the gear 102 is when the item 120 themselves in the depression 114 is located.

Entlang des Innenrandes der Vertiefung 114 ist eine Vielzahl von Auflagerippen 116 angeordnet. Im Beispiel der 1a umfasst das Zahnrad 102 zwölf Auflagerippen, die kreisförmig um die Drehachse 108 angeordnet sind. Die zur Drehachse 108 senkrechten Oberflächen der Auflagenrippen 116 bilden eine erste Auflagefläche für den Niederhalter 130. Die Auflagerippen 116 stehen von der Bodenfläche der Vertiefung 114 parallel zu der Drehachse 108 hervor. Die Höhe der Auflagerippen 116 in Richtung der Drehachse kann wie in 1a gezeigt der Tiefe der Vertiefung 114 entsprechen, so dass die erste Auflagefläche bündig mit einer an den Zahnkranz 104 angrenzenden Oberfläche des Zahnrads 102 ist. Die Auflagerippen 116 erstrecken sich von einem äußeren Rand der Hohlwelle 110 senkrecht zur Drehachse in radialer Richtung in die Vertiefung 114 hinein, wobei die Länge der Auflagerippen 116 in radialer Richtung beispielsweise zwischen 1 mm und 6 mm betragen kann. Die Dicke der Auflagerippen 116 entlang der Umfangrichtung kann zum Beispiel zwischen 0.3 mm und 3 mm betragen.Along the inside edge of the recess 114 is a multitude of support ribs 116 arranged. In the example of the 1a includes the gear 102 twelve support ribs, which are circular around the axis of rotation 108 are arranged. The one to the axis of rotation 108 vertical surfaces of the support ribs 116 form a first support surface for the hold-down device 130 . The support ribs 116 stand from the bottom surface of the recess 114 parallel to the axis of rotation 108 emerged. The height of the support ribs 116 in the direction of the axis of rotation can be as in 1a shown the depth of the recess 114 so that the first bearing surface is flush with one on the ring gear 104 adjacent surface of the gear 102 is. The support ribs 116 extend from an outer edge of the hollow shaft 110 perpendicular to the axis of rotation in the radial direction into the recess 114 into it, being the length of the support ribs 116 can be, for example, between 1 mm and 6 mm in the radial direction. The thickness of the support ribs 116 along the circumferential direction can be between 0.3 mm and 3 mm, for example.

Die Auflagerippen 116 sind entlang des von der Außenfläche der Hohlwelle 110 gebildeten inneren Randes der Vertiefung 114 so angeordnet, dass das zu fixierende Element 120 durch die Auflagerippen 116 drehfest in der Vertiefung 114 gehalten wird. Hierzu weist ein Umfang, der durch die parallel zur Drehachse 108 verlaufenden freistehenden Endflächen der Auflagerippen 116 definiert wird, im Vergleich zu einer durch die gestrichelte Linie in 1a angedeuteten Kreisform eine Aussparung 116A auf, die beispielsweise die Form eines Kreissegmentes haben kann. Hierzu kann beispielsweise die radiale Länge der Auflagerippen 116 unterschiedlich sein und/oder eine Außenwand der Hohlwelle 110 eine entsprechende Aussparung aufweisen wie in 1a gezeigt. Die Aussparung 116A ist dazu eingerichtet, mit einer Ausbuchtung 122A an einer Innenseite des Rings 122 des Elements 120 ineinander zu greifen, um eine Drehung des Elements 120 in der Vertiefung zu verhindern. In anderen Ausführungsformen können die Auflagerippen 116 entlang des Umfangs alternativ oder zusätzlich eine Ausbuchtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, mit einer Aussparung in dem Ring 122 ineinander zu greifen.The support ribs 116 are along the from the outer surface of the hollow shaft 110 formed inner edge of the recess 114 arranged so that the element to be fixed 120 through the support ribs 116 non-rotatably in the recess 114 is held. To this end, it has a circumference which is parallel to the axis of rotation 108 running free end faces of the support ribs 116 compared to one defined by the dashed line in 1a indicated circular shape a recess 116A on, which can have the shape of a segment of a circle, for example. For this purpose, for example, the radial length of the support ribs 116 be different and / or an outer wall of the hollow shaft 110 have a corresponding recess as in 1a shown. The recess 116A is set up with a bulge 122A on an inside of the ring 122 of the element 120 interlock to rotate the element 120 to prevent in the depression. In other embodiments, the support ribs 116 alternatively or additionally have a bulge along the circumference, which is configured to have a recess in the ring 122 to interlock.

Die Anordnung 100 umfasst weiterhin einen Niederhalter 130, der dazu eingerichtet ist, durch Ultraschallschweißen mit dem Zahnrad 102 verbunden zu werden, um das zu fixierende Element 120 an dem Zahnrad 102 zu befestigen. Der Niederhalter 130 umfasst einen Ring 132, der sich in Umfangsrichtung um eine Öffnung 134 erstreckt. Die Form des Niederhalters 130 ist so gewählt, dass der Niederhalter 130 sich entlang eines Randes des Elements 120 erstreckt. In einigen Ausführungsformen ist der Niederhalter 130 einstückig aus einem Material hergestellt, z.B. aus Aluminium oder einem thermoplastischen Kunststoff. In manchen Ausgestaltungen kann der Niederhalter 130 ähnlich oder identisch zu dem in 2a, 2b dargestellten Niederhalter sein.The order 100 further comprises a hold-down device 130 which is set up by ultrasonic welding to the gear 102 to be connected to the element to be fixed 120 on the gear 102 to fix. The hold-down 130 includes a ring 132 that extends circumferentially around an opening 134 extends. The shape of the hold-down 130 is chosen so that the hold-down 130 along one edge of the element 120 extends. In some embodiments, the hold-down is 130 made in one piece from one material, for example aluminum or a thermoplastic material. In some configurations, the hold-down device 130 similar or identical to the in 2a , 2 B be shown hold-down.

Der Niederhalter 130 weist an einer Stirnseite des Rings, in Beispiel der 1C an einer Unterseite des Rings 132, einen inneren ersten Energierichtungsgeber 136 und einen äußeren zweiten Energierichtungsgeber 138 auf. Die Energierichtungsgeber 136, 138 ragen aus der Stirnseite des Rings 132 hervor und haben einen dreieckigen Querschnitt mit einer von dem Ring 132 wegzeigenden Spitze. Die Seitenflächen der Energierichtungsgeber 136, 138 können an der Spitze beispielsweise einen Winkel zwischen 30° und 90° einschließen und eine Höhe der Energierichtungsgeber 136, 138 senkrecht zur Stirnseite des Rings 132 kann zum Beispiel zwischen 0.1 mm und 0.7 mm betragen. Die Spitzen der Energierichtungsgeber 136, 138 können jeweils dazu eingerichtet sein, während eines Ultraschallschweißvorgangs eine gezielte und lokal begrenzte Energiezuführung an einer Kontaktfläche zwischen der Spitze des Energierichtungsgebers 136, 138 und der jeweiligen Auflagefläche zu erreichen und durch die entstehende Reibung den Energierichtungsgeber 136, 138 und/oder die jeweilige Auflagefläche aufzuschmelzen.The hold-down 130 points on one end face of the ring, in the example of 1C on a bottom of the ring 132 , an inner first energy director 136 and an external second energy director 138 on. The energy directors 136 , 138 protrude from the face of the ring 132 and have a triangular cross-section with one of the ring 132 pointing away tip. The side faces of the energy directors 136 , 138 can, for example, include an angle between 30 ° and 90 ° at the tip and a height of the energy directors 136 , 138 perpendicular to the face of the ring 132 can for example be between 0.1 mm and 0.7 mm. The tips of the energy directors 136 , 138 can each be set up to provide a targeted and locally limited energy supply to a contact surface between the tip of the energy director during an ultrasonic welding process 136 , 138 and the respective contact surface and the energy director through the resulting friction 136 , 138 and / or to melt the respective support surface.

Wird der Niederhalter 130 auf das Zahnrad 102 und das in der Vertiefung 114 befindliche Element 120 aufgelegt, kommt der erste Energierichtungsgeber 136 mit der ersten Auflagefläche auf den Oberseiten der Auflagerippen 116 in Kontakt und der zweite Energierichtungsgeber 138 mit einer zweiten Auflagefläche auf der freiliegenden Stirnseite des Rings 122 des Elements 120. Die Energierichtungsgeber 136, 138 sind dazu eingerichtet, während eines Ultraschallschweißvorganges ganz oder teilweise aufzuschmelzen. Die Materialien der Auflagerippen 116, des Elements 120 und des Niederhalters 130 können beispielsweise so gewählt werden, dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Niederhalter 130 und dem Zahnrad 102 sowie in manchen Ausführungsformen zudem eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Niederhalter 130 und Element 120 entsteht, z.B. wie unten für das Verfahren 400 aus 4 beschrieben. Ist der Niederhalter 130 mit dem Zahnrad 102 fest verbunden, fixeren der Ring 132 und der zweite Energierichtungsgeber 136 das Element 120 in axialer Richtung in der Vertiefung 112.Becomes the hold-down 130 on the gear 102 and that in the recess 114 located element 120 the first energy director comes on-line 136 with the first contact surface on the top of the support ribs 116 in contact and the second energy director 138 with a second bearing surface on the exposed face of the ring 122 of the element 120 . The energy directors 136 , 138 are set up to melt completely or partially during an ultrasonic welding process. The materials of the support ribs 116 , of the element 120 and the hold-down 130 can for example be chosen so that a material connection between the hold-down device 130 and the gear 102 and in some embodiments also a material connection between the hold-down device 130 and element 120 arises, e.g. as below for the procedure 400 the end 4th described. Is the hold-down 130 with the gear 102 firmly connected, fixeren the ring 132 and the second energy director 136 the element 120 in the axial direction in the recess 112 .

2a zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite eines erfindungsgemäßen Niederhalters 130 gemäß einem Beispiel. In 2b ist ein Querschnitt durch den Niederhalter 130 entlang der Linie X-X in 2a dargestellt. Der Niederhalter 130 aus 2a, 2b kann beispielsweise als Niederhalter für die Anordnung 100 aus 1a-1c verwendet werden. Der Niederhalter 130 umfasst einen Ring 132, der eine Öffnung 134 umgibt, sowie einen ersten Energierichtungsgeber 136 und einen zweiten Energierichtungsgeber 138. Der Niederhalter 130 kann zum Beispiel aus einem Metall wie Aluminium und/oder aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt sein. 2a shows a plan view of the underside of a hold-down device according to the invention 130 according to an example. In 2 B is a cross-section through the hold-down device 130 along the line XX in 2a shown. The hold-down 130 the end 2a , 2 B can, for example, be used as a hold-down device for the arrangement 100 the end 1a-1c be used. The hold-down 130 includes a ring 132 who made an opening 134 surrounds, as well as a first energy director 136 and a second energy director 138 . The hold-down 130 can for example be made of a metal such as aluminum and / or of a thermoplastic material.

In dem Beispiel aus 2a, 2b ist der erste Energierichtungsgeber 136 ein kreisförmiger umlaufender Steg, der sich auf der Unterseite des Rings 132 in Umfangsrichtung entlang des gesamten inneren Randes des Rings 132 erstreckt. Wird der Niederhalter 130 auf die erste Auflagefläche des Zahnrads 102 gelegt, so kommen Abschnitten des umlaufenden Stegs jeweils mit einer der Auflagerippen 116 in Kontakt.In the example 2a , 2 B is the first energy director 136 a circular circumferential web, which is on the underside of the ring 132 circumferentially along the entire inner edge of the ring 132 extends. Becomes the hold-down 130 on the first bearing surface of the gear 102 placed, so come sections of the circumferential web each with one of the support ribs 116 in contact.

Der zweite Energierichtungsgeber 138 umfasst eine Vielzahl von Nasen 138A, in diesem Beispiel acht Nasen, die auf der Unterseite des Ringes 132 entlang eines äußeren Randes des Rings 132 angeordnet sind. Jede der Nasen 138A erstreckt sich in Umfangsrichtung entlang eines Kreisbogens, wobei ein Öffnungswinkel des Kreisbogens beispielsweise zwischen 5° und 30° betragen kann. Wird der Niederhalter 130 auf das Element 120 gelegt, so kommt jede der Nasen 138A mit der zweiten Auflagefläche auf der Oberseite des Elements 120 in Kontakt.The second energy director 138 includes a variety of noses 138A , in this example eight lugs that are on the bottom of the ring 132 along an outer edge of the ring 132 are arranged. Each of the noses 138A extends in the circumferential direction along a circular arc, an opening angle of the circular arc being, for example, between 5 ° and 30 °. Becomes the hold-down 130 on the element 120 laid, so each of the noses comes 138A with the second bearing surface on the top of the element 120 in contact.

Der zweite Energierichtungsgeber 138 umfasst weiterhin eine innere und eine äußere Nut 138B, die jeweils durch eine ringförmige Vertiefung in der Unterseite des Rings 132 gebildet werden. Die innere Nut 138B verläuft in Umfangsrichtung entlang des gesamten Rings 132 auf einer Innenseite der Nasen 138A. Die äußere Nut 138B verläuft in Umfangsrichtung entlang des gesamten Rings 132 auf einer Außenseite der Nasen 138A. Die Nuten 138B sind dazu eingerichtet, geschmolzenes Material von den Nasen 138A aufzunehmen. Eine Querschnittsfläche der Nuten 138B kann beispielsweise so gewählt werden, dass das gesamte Material der Nasen 138A von den Nuten 138B aufgenommen werden kann. In anderen Beispielen kann der erste Energierichtungsgeber 136 ebenfalls eine entsprechende Nut aufweisen.The second energy director 138 further comprises an inner and an outer groove 138B each by an annular recess in the bottom of the ring 132 are formed. The inner groove 138B runs in the circumferential direction along the entire ring 132 on an inside of the noses 138A . The outer groove 138B runs in the circumferential direction along the entire ring 132 on an outside of the noses 138A . The grooves 138B are set up to remove molten material from the noses 138A to record. A cross-sectional area of the grooves 138B can for example be chosen so that the entire material of the noses 138A from the grooves 138B can be included. In other examples, the first energy director may 136 also have a corresponding groove.

3a und 3b zeigen eine erfindungsgemäße Anordnung 300 gemäß einem weiteren Beispiel. Die Anordnung 300 ist ähnlich der Anordnung 100 und umfasst ebenfalls ein Zahnrad 102 als Tragelement, ein zu fixierendes Element 120 sowie einen Niederhalter 130, der dazu eingerichtet ist, durch Ultraschallschweißen mit dem Zahnrad 102 verbunden zu werden, um das zu fixierende Element 120 an dem Zahnrad 102 zu befestigen. 3a zeigt die Bestandteile der Anordnung 300 in einer Explosionsdarstellung, während 3b einen Querschnitt durch die Anordnung 300 nach dem Verschweißen darstellt. 3a and 3b show an arrangement according to the invention 300 according to another example. The order 300 is similar to the arrangement 100 and also includes a gear 102 as a support element, an element to be fixed 120 as well as a hold-down device 130 which is set up by ultrasonic welding to the gear 102 to be connected to the element to be fixed 120 on the gear 102 to fix. 3a shows the components of the arrangement 300 in an exploded view while 3b a cross section through the arrangement 300 after welding.

In diesem Beispiel ist das Zahnrad 102 ein Abtriebsrad zur Verwendung in einem Elektromotor (nicht gezeigt), das beispielsweise dazu eingerichtet ist, den Elektromotor mit einem Stellglied (nicht gezeigt) mechanisch zu koppeln. Das zu fixierende Element 120 kann beispielsweise ein ringförmiger Magnet sein, z.B. ein Neodym-Eisen-Bor-Magnet (NdFeB), der zur Bestimmung der Stellung des Abtriebsrads 102 mittels eines Magnetfeldsensors (nicht gezeigt) verwendet wird. Im Gegensatz zu dem Zahnrad der Anordnung 100 aus 1a-1c weist das Abtriebsrad 102 statt der Hohlwelle 110 einen ersten Schaft 302A und einen zweiten Schaft 302B auf, die sich von gegenüberliegenden Stirnseiten des Abtriebsrads 102 aus in entgegengesetzte Richtungen entlang der Drehachse 108 erstrecken. Der erste Schaft 302A hat eine zylindrische Form und kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, drehbar in einer passenden Führung für das Abtriebsrad 102 aufgenommen zu werden. Um die Anordnung zusammenzubauen, werden der Magnet 102 sowie der Niederhalter 130 auf den ersten Schaft 302A aufgesteckt und anschließend ein Ultraschallschweißvorgang durchgeführt. Eine innere Randfläche des Niederhalters 130 kann mit einer Außenfläche des ersten Schafts 302A in Kontakt sein.In this example the gear is 102 a driven gear for use in an electric motor (not shown), which is set up, for example, to mechanically couple the electric motor to an actuator (not shown). The element to be fixed 120 can for example be a ring-shaped magnet, for example a neodymium-iron-boron magnet (NdFeB), which is used to determine the position of the output gear 102 is used by means of a magnetic field sensor (not shown). In contrast to the gear of the arrangement 100 the end 1a-1c has the output gear 102 instead of the hollow shaft 110 a first shaft 302A and a second shaft 302B on, which are from opposite end faces of the output gear 102 out in opposite directions along the axis of rotation 108 extend. The first shaft 302A has a cylindrical shape and can, for example, be designed to be rotatable in a suitable guide for the output gear 102 to be included. To assemble the assembly, the magnet 102 as well as the hold-down device 130 on the first shaft 302A attached and then carried out an ultrasonic welding process. An inner edge surface of the hold-down 130 can with an outer surface of the first shaft 302A be in touch.

Der zweite Schaft 302B weist ebenfalls eine zylindrische Außenfläche auf. In einer freistehenden Endfläche des zweiten Schafts 302B befindet sich eine Vertiefung, die sich entlang der Drehachse 108 in den zweiten Schaft 302B hinein erstreckt. Die Vertiefung weist an ihrem Rand ein Mitnahmeprofil 304 auf, das dazu eingerichtet ist, ein Stellglied (nicht gezeigt) mechanisch mit dem Abtriebsrad 102 zu koppeln. Das Mitnahmeprofil 304 kann beispielsweise ein Innensechskantprofil oder ein Innenachtkantprofil sein.The second shaft 302B also has a cylindrical outer surface. In a free-standing end face of the second shaft 302B is located a recess that extends along the axis of rotation 108 into the second shaft 302B extends into it. The recess has an entrainment profile on its edge 304 on, which is set up, an actuator (not shown) mechanically with the output gear 102 to pair. The take-away profile 304 can for example be a hexagon socket profile or an octagon socket profile.

4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 400 zum Befestigen eines Elements an einem drehbaren Bauteil eines Elektromotors gemäß einem Beispiel. Das Verfahren 400 wird im Folgenden bespielhaft anhand der Anordnung 100 aus 1a-1c und dem Niederhalter 130 aus 2a, 2b beschrieben, wobei das Zahnrad 102 als Beispiel für ein drehbares Bauteil dient. Das Verfahren 400 ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt und kann auch zur Befestigung anderer Elemente an einem Zahnrad oder an einem anderen drehbar gelagerten Element in einem Elektromotor verwendet werden, z.B. für die Anordnung 300 aus 3a, 3b, die Anordnung 500 aus 5a-5C oder die Anordnung 600 aus 6. Des Weiteren ist die Ausführung des Verfahrens 400 nicht auf die von dem Flussdiagramm in 4 angedeutete Reihenfolge beschränkt. Soweit technisch möglich, können die Schritte des Verfahrens 400 in einer beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden und insbesondere zumindest teilweise gleichzeitig ausgeführt werden. 4th shows a flow diagram of a method 400 for attaching an element to a rotatable component of an electric motor according to an example. The procedure 400 The following is an example based on the arrangement 100 the end 1a-1c and the hold-down device 130 the end 2a , 2 B described, with the gear 102 serves as an example of a rotatable component. The procedure 400 but is not restricted to this application and can also be used to fasten other elements to a gearwheel or to another rotatably mounted element in an electric motor, for example for the arrangement 300 the end 3a , 3b , the order 500 the end 5a-5C or the arrangement 600 the end 6th . Furthermore, the execution of the procedure 400 does not depend on the flowchart in 4th indicated order restricted. As far as technically possible, the steps of the procedure 400 are carried out in any order and in particular are carried out at least partially at the same time.

Das Verfahren 400 umfasst das Anordnen des Elements 120 auf einer Aufnahmefläche des Zahnrads 102 in Schritt 402. Im Beispiel der Anordnung 100 ist die Aufnahmefläche die Bodenfläche der Vertiefung 114. In Schritt 402 wird der Ring 122 des Elements 120 auf die Hohlwelle 110 aufgesteckt, so dass die Drehachse 108 des Zahnrads 102 durch die Öffnung 124 verläuft. Das Element 120 und/oder das Zahnrad 102 werden zudem in Umfangsrichtung so gedreht, dass die Ausbuchtung 122A des Rings 122 über der Aussparung 116A der Auflagerippen 116 zu liegen kommt. Anschließend wird das Element 120 in die Vertiefung 114 eingelassen, so dass eine Stirnseite des Rings 122 mit der Aufnahmefläche in Kontakt kommt und die Aussparung 116A mit der Ausbuchtung 122 ineinander greift, um das Element 120 drehfest in der Vertiefung 114 zu halten.The procedure 400 includes arranging the element 120 on a receiving surface of the gear 102 in step 402 . In the example of the arrangement 100 the receiving surface is the bottom surface of the recess 114 . In step 402 becomes the ring 122 of the element 120 on the hollow shaft 110 attached so that the axis of rotation 108 of the gear 102 through the opening 124 runs. The element 120 and / or the gear 102 are also rotated in the circumferential direction so that the bulge 122A of the ring 122 over the recess 116A the support ribs 116 comes to rest. Then the element 120 into the recess 114 recessed so that one face of the ring 122 comes into contact with the receiving surface and the recess 116A with the bulge 122 interlocks to the item 120 non-rotatably in the recess 114 to keep.

In Schritt 404 wird der Niederhalter 130 auf das Zahnrad 102 und das Element 120 gelegt. Hierzu wird der Ring 132 auf die Hohlwelle 110 aufgesteckt, so dass die Drehachse 108 des Zahnrads 102 durch die Öffnung 134 verläuft. Anschließend wird der Niederhalter 130 so auf dem Zahnrad 102 angeordnet, dass der erste Energierichtungsgeber 136 in Kontakt mit der ersten Auflagefläche kommt, d.h. dass der durchgehende Steg des ersten Energierichtungsgebers 136 auf den Oberseiten der Auflagerippen 116 aufliegt. Der Niederhalter 130 wird zudem so auf dem Element 120 angeordnet, dass der zweite Energierichtungsgeber 138 in Kontakt mit der zweiten Auflagefläche kommt, d.h. dass die hervorstehenden Nasen 138A auf der freiliegenden Oberseite des Elements 120 aufliegen. Der Niederhalter 130 wird somit über die Energierichtungsgeber 136, 138 durch die Auflagerippen 116 bzw. die freiliegende Oberfläche des Elements 120 abgestützt.In step 404 becomes the hold-down 130 on the gear 102 and the element 120 placed. For this purpose the ring 132 on the hollow shaft 110 attached so that the axis of rotation 108 of the gear 102 through the opening 134 runs. Then the hold-down 130 so on the gear 102 arranged that the first energy director 136 comes into contact with the first support surface, ie that the continuous web of the first energy director 136 on the tops of the support ribs 116 rests. The hold-down 130 will also be so on the element 120 arranged that the second energy director 138 comes into contact with the second bearing surface, ie that the protruding lugs 138A on the exposed top of the element 120 rest. The hold-down 130 is thus over the energy director 136 , 138 through the support ribs 116 or the exposed surface of the element 120 supported.

Anschließend wird in Schritt 406 ein Ultraschallschweißvorgang durchgeführt, um das Element 120 mittels des Niederhalters 130 an dem Zahnrad 102 zu befestigen. Hierzu kann eine hochfrequente mechanische Schwingung auf den Niederhalter 130, das Element 120 und/oder das Zahnrad 102 übertragen werden. In einem Beispiel wird die Schwingung über eine flächige Sonotrode in axialer oder radialer Richtung großflächig auf den gesamten Niederhalter 130 übertragen. In einem anderen Beispiel wird die Schwingung über eine punktförmige Sonotrode auf einen begrenzten Abschnitt des Niederhalters 130 übertragen und die Sonotrode im Verlauf des Ultraschallschweißvorgangs in Umfangsrichtung entlang des Niederhalters 130 bewegt. Die Frequenz der Schwingung kann beispielsweise im Bereich zwischen 20 kHz und 40 kHz liegen. Die Dauer des Ultraschallschweißvorgangs kann beispielsweise zwischen 100 ms und 2 s betragen. Der Schritt 406 kann zudem einen Abkühlvorgang umfassen, damit sich während des Ultraschallschweißvorgangs verflüssigtes Material wieder verfestigt. Die Dauer des Abkühlvorgangs kann beispielsweise zwischen 300 ms und 3 s betragen.Then in step 406 an ultrasonic welding process is performed to the item 120 by means of the hold-down device 130 on the gear 102 to fix. For this purpose, a high-frequency mechanical vibration can act on the hold-down device 130 , the element 120 and / or the gear 102 be transmitted. In one example, the vibration is applied over a large area to the entire hold-down device via a flat sonotrode in the axial or radial direction 130 transfer. In another example, the oscillation is applied to a limited section of the hold-down device via a point-shaped sonotrode 130 transferred and the sonotrode in the course of the ultrasonic welding process in the circumferential direction along the hold-down 130 emotional. The frequency of the oscillation can, for example, be in the range between 20 kHz and 40 kHz. The duration of the ultrasonic welding process can be between 100 ms and 2 s, for example. The step 406 can also include a cooling process so that liquefied material solidifies again during the ultrasonic welding process. The duration of the cooling process can be between 300 ms and 3 s, for example.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfassen der erste Energierichtungsgeber 136 und die Auflagerippen 116 Materialen, die miteinander durch Ultraschallschweißen verschweißbar sind. Der erste Energierichtungsgeber 136 und die Auflagerippen 116 können beispielsweise aus dem gleichen Metall oder thermoplastischen Kunststoff bestehen und jeweils während des Ultraschallschweißvorgangs zumindest teilweise schmelzen. Entsprechend kann während des Ultraschallschweißvorgangs der erste Energierichtungsgeber 136 mit den Auflagenrippen 116 verschweißt werden und so eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Niederhalter 120 und dem Zahnrad 102 hergestellt werden.In a preferred embodiment, the first energy directors comprise 136 and the support ribs 116 Materials that can be welded to one another by ultrasonic welding. The first energy director 136 and the support ribs 116 can for example consist of the same metal or thermoplastic material and each melt at least partially during the ultrasonic welding process. The first energy director can correspondingly during the ultrasonic welding process 136 with the support ribs 116 be welded and thus a material connection between the hold-down device 120 and the gear 102 getting produced.

Bevorzugt umfassen zudem der zweite Energierichtungsgeber 138 und die freiliegende Oberfläche des Elements 120 Materialien, die nicht durch Ultraschallschweißen miteinander verschweißbar sind. Beispielsweise kann der zweite Energierichtungsgeber 138 aus einem Metall oder thermoplastischen Kunststoff bestehen, das/der während des Ultraschallschweißvorgangs zumindest teilweise schmilzt, während die freiliegende Oberfläche des Elements 120 aus einem Metall oder Kunststoff mit einem wesentlich höheren Schmelzpunkt besteht und während des Ultraschallschweißvorgangs nicht schmilzt. In einem Beispiel besteht die freiliegende Oberfläche des Elements 120 aus einer ferromagnetischen Legierung, z.B. aus einer NdFeB-Legierung. Der zweite Energierichtungsgeber 138 kann während des Ultraschallschweißvorgangs und/oder des Abkühlvorgangs durch das Eigengewicht des Niederhalters 130 und/oder durch einen von außen ausgeübten Druck in Kontakt mit dem Element 120 gehalten werden, so dass der Niederhalter 130 nach Abschluss des Verfahrens 400 das Element 120 axial spielfrei in der Vertiefung 114 hält. Geschmolzenes Material von den Nasen 138A kann in den Nuten 138B aufgefangen werden, um eine klar definierte Kontaktfläche zu erzeugen.Also preferably include the second energy director 138 and the exposed surface of the element 120 Materials that cannot be welded to one another by ultrasonic welding. For example, the second energy director 138 consist of a metal or thermoplastic material that at least partially melts during the ultrasonic welding process, while the exposed surface of the element 120 consists of a metal or plastic with a much higher melting point and during of the ultrasonic welding process does not melt. In one example, there is the exposed surface of the element 120 made of a ferromagnetic alloy, for example an NdFeB alloy. The second energy director 138 can during the ultrasonic welding process and / or the cooling process due to the weight of the hold-down device 130 and / or by an externally applied pressure in contact with the element 120 be held so that the hold-down 130 after completion of the procedure 400 the element 120 axially backlash-free in the recess 114 holds. Molten material from the noses 138A can in the grooves 138B be collected in order to create a clearly defined contact surface.

In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 400 weiterhin den Einbau des Zahnrads 102 in einen Elektromotor umfassen. Das Verfahren 400 kann insbesondere das mechanische Koppeln des Zahnrads 102 mit einem Rotor des Elektromotors umfassen, beispielsweise indem der Zahnkranz 104 des Zahnrads 102 in Kontakt mit einem Zahnrad eines mit dem Rotor mechanisch gekoppelten Getriebes gebracht wird. In einigen Ausgestaltungen ist das Zahnrad 102 ein Abtriebsrad und das Verfahren kann zudem das mechanische Koppeln des Abtriebsrads mit einem Stellglied umfassen.In some embodiments, the method 400 continue to install the gear 102 include in an electric motor. The procedure 400 can in particular the mechanical coupling of the gear 102 include with a rotor of the electric motor, for example by the ring gear 104 of the gear 102 is brought into contact with a gear of a gear mechanically coupled to the rotor. In some configurations, the gear is 102 an output gear and the method may also include mechanically coupling the output gear to an actuator.

5a, 5b und 5c zeigen eine erfindungsgemäße Anordnung 500 mit einem Zahnrad 102 als Tragelement, einem an dem Zahnrad 102 zu fixierenden Magneten 120 und einem Niederhalter 130 gemäß einem weiteren Beispiel. 5a und 5b zeigen die Anordnung nach dem Zusammenbau im Querschnitt bzw. in Draufsicht. 5c zeigt das Zahnrad 102, den Magneten 120 und den Niederhalter 130 als separate Einzelteile in Draufsicht. 5a , 5b and 5c show an arrangement according to the invention 500 with a gear 102 as a support element, one on the gear 102 magnets to be fixed 120 and a hold-down device 130 according to another example. 5a and 5b show the arrangement after assembly in cross section and in plan view. 5c shows the gear 102 , the magnet 120 and the hold-down 130 as separate items in plan view.

Das Zahnrad 102 der Anordnung 500 kann ähnlich dem Zahnrad der Anordnung 100 aus 1a-1c sein. Allerdings weist das Zahnrad 102 der Anordnung 500 keine Öffnung 106 entlang seiner Drehachse 108 auf, sondern hat durchgehende Stirnseiten, die sich zwischen den Zähnen des Zahnkranzes 104 erstrecken. Anstelle der Hohlwelle 110 weist das Zahnrad 102 einen zylindrischen Schaft 502 auf, der sich von einer der Vertiefung 114 gegenüberliegenden Stirnseite des Zahnrads 102 entlang der Drehachse 108 erstreckt.The gear 102 the arrangement 500 may be similar to the gear of the arrangement 100 the end 1a-1c be. However, the gear has 102 the arrangement 500 no opening 106 along its axis of rotation 108 on, but has continuous end faces, which are located between the teeth of the ring gear 104 extend. Instead of the hollow shaft 110 points the gear 102 a cylindrical shaft 502 on that stands out from one of the indentation 114 opposite face of the gear 102 along the axis of rotation 108 extends.

Im Beispiel der Anordnung 500 ist der zu befestigende Magnet 120 eine durchgehende Scheibe, die keine Öffnung aufweist. Die Vertiefung 114 befindet sich auf der Drehachse 108 im Zentrum des Zahnrads 102, so dass sich die Drehachse 108 durch den Körper des Magneten 120 erstreckt, wenn der Magnet 120 in der Vertiefung 114 angeordnet ist. Das Zahnrad 102 weist zudem eine ringförmige Vertiefung 504 auf, die sich in Umfangsrichtung um die Drehachse 108 und die zentrale Vertiefung 114 erstreckt. Zwischen der zentralen Vertiefung 114 und der äußeren ringförmigen Vertiefung 504 befindet sich ein umlaufender Steg 506, dessen zur Drehachse 108 senkrechte Oberfläche bündig mit einer freiliegenden Oberfläche des Magneten 120 ist und die erste Auflagefläche für den Niederhalter 130 bildet. Die ringförmige Vertiefung 504 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, eine zylindrische Führung oder Führungsrippen 508 aufzunehmen, die in Kontakt mit einer inneren oder äußeren Randfläche der ringförmigen Vertiefung 504 sein können, um das Zahnrad 102 zu führen. An seiner inneren Umrandung weist der Steg 506 eine Ausbuchtung 506A auf, die dazu eingerichtet ist, mit einer Aussparung 120A am Umfang des Magneten 120 ineinander zu greifen, um den Magneten 120 drehfest in der zentralen Vertiefung 114 zu halten.In the example of the arrangement 500 is the magnet to be attached 120 a continuous disc that has no opening. The depression 114 is on the axis of rotation 108 in the center of the gear 102 so that the axis of rotation 108 through the body of the magnet 120 extends when the magnet 120 in the recess 114 is arranged. The gear 102 also has an annular recess 504 on, which extends in the circumferential direction around the axis of rotation 108 and the central recess 114 extends. Between the central depression 114 and the outer annular recess 504 there is a circumferential bridge 506 , its to the axis of rotation 108 vertical surface flush with an exposed surface of the magnet 120 and the first support surface for the hold-down device 130 forms. The annular recess 504 can be set up, for example, a cylindrical guide or guide ribs 508 receive which is in contact with an inner or outer peripheral surface of the annular recess 504 can be to the gear 102 respectively. The bar points to its inner border 506 a bulge 506A on, which is set up with a recess 120A on the periphery of the magnet 120 to interlock to make the magnet 120 non-rotatably in the central recess 114 to keep.

Der Niederhalter 130 kann ähnlich zu dem oben beschriebenen Niederhalter aus 2a, 2b sein, wobei aber der erste Energierichtungsgeber 136 radial außerhalb des zweiten Energierichtungsgebers 138 angeordnet ist, so dass der erste Energierichtungsgeber 136 mit der Oberfläche des Stegs 506 in Kontakt kommt bzw. mit dieser verschweißt ist.The hold-down 130 can look similar to the hold-down device described above 2a , 2 B be, but the first energy director 136 radially outside of the second energy director 138 is arranged so that the first energy director 136 with the surface of the web 506 comes into contact or is welded to this.

6 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung 600 mit einem Abtriebsrad 102 als Tragelement, einem an dem Abtriebsrad 102 zu fixierenden scheibenförmigen Magneten 120 und einem Niederhalter 130 gemäß einem weiteren Beispiel in einer Explosionsdarstellung. Das Abtriebsrad 102 und der Magnet 120 sind ähnlich dem Zahnrad bzw. Magneten der Anordnung 500. Der Schaft 502 des Abtriebsrads 102 kann ähnlich dem Schaft 302B des Abtriebsrads aus 3a, 3b dazu eingerichtet sein, das Abtriebsrad 102 mit einem Stellglied (nicht gezeigt) mechanisch zu koppeln. 6th shows an arrangement according to the invention 600 with a driven gear 102 as a support element, one on the output gear 102 disc-shaped magnets to be fixed 120 and a hold-down device 130 according to a further example in an exploded view. The output gear 102 and the magnet 120 are similar to the gear or magnet of the arrangement 500 . The shaft 502 of the output gear 102 can be similar to the shaft 302B of the output gear 3a , 3b to be set up, the output gear 102 to couple mechanically with an actuator (not shown).

Der Niederhalter 130 der Anordnung 600 ist ähnlich dem Niederhalter der Anordnung 500. Der erste Energierichtungsgeber 136 ist ein umlaufender Steg, der aus einer Unterseite eines Rings 132 hervorsteht und sich in Umfangsrichtung entlang des gesamten Rings 132 erstreckt. Der Niederhalter 130 der Anordnung 600 weist zudem mehrere Vorsprünge 602 auf, die sich von einer inneren Randfläche des Rings 132 radial nach innen erstrecken. Im Beispiel der 6 weist der Niederhalter 130 vier Vorsprünge 602, die in gleichmäßigen Abständen entlang des Rings 132 angeordnet sind. Der zweite Energierichtungsgeber 138 umfasst eine Vielzahl von hervorstehenden Nasen, wobei jeweils eine Nase auf einer Unterseite eines Vorsprungs 602 angeordnet ist, z.B. an einem freiliegenden Ende des jeweiligen Vorsprungs 602. Wird der Niederhalter 130 auf das Abtriebsrad 102 und den Magneten 120 gelegt, kommt der umlaufende Steg des ersten Energierichtungsgebers 136 in Kontakt mit der Oberseite des Stegs 506 auf dem Abtriebsrad 102 und die Nasen 138A des zweiten Energierichtungsgebers 138 in Kontakt mit der freiliegenden Oberfläche des scheibenförmigen Magneten 120.The hold-down 130 the arrangement 600 is similar to the hold-down device of the arrangement 500 . The first energy director 136 is a circumferential bar, which consists of a bottom of a ring 132 protrudes and extends in the circumferential direction along the entire ring 132 extends. The hold-down 130 the arrangement 600 also has several projections 602 on that extends from an inner peripheral surface of the ring 132 extend radially inward. In the example of the 6th instructs the hold-down 130 four protrusions 602 that are evenly spaced along the ring 132 are arranged. The second energy director 138 comprises a plurality of protruding lugs, each lug on an underside of a protrusion 602 is arranged, for example at an exposed end of the respective projection 602 . Becomes the hold-down 130 on the output gear 102 and the magnet 120 placed, comes the circumferential web of the first energy director 136 in contact with the top of the ridge 506 on the output gear 102 and the noses 138A of the second energy director 138 in contact with the exposed surface of the disc-shaped magnet 120 .

Durch die Anordnung der Nasen 138A auf den Vorsprüngen 602 statt auf dem Ring 132 kann die von dem zweiten Energierichtungsgeber 138 auf den Magneten 120 ausgeübte Kraft besser dosiert werden, z.B. um eine ausreichende axiale Fixierung zu gewährleisten ohne den Magneten 120 zu beschädigen. Um die auf den Magneten 120 wirkende Kraft zu verringern, kann beispielsweise eine Länge der Vorsprünge 602 in radialer Richtung vergrößert werden und/oder eine Querschnittsfläche der Vorsprünge 602 senkrecht zur radialen Richtung verkleinert werden. In einem Beispiel beträgt eine radiale Länge der Vorsprünge zwischen 1 mm und 5 mm und eine Querschnittsfläche zwischen 0.5 mm² und 5 mm². In einigen Ausführungsformen können sich die Vorsprünge 602 in radialer Richtung verjüngen und an einer freiliegenden Endfläche eine kleinere Querschnittsfläche aufweisen als an der inneren Randfläche des Rings 132. In einem Beispiel kann die von dem Niederhalter 130 auf den Magneten 120 ausgeübte Kraft nach dem Verschweißen der Anordnung 600 zwischen o N und 5 N betragen. Eine maximale Rückstellkraft des Niederhalters 130 auf den Magneten 120, d.h. die Kraft, die ausgeübt werden muss, um den Magneten 120 aus der Vertiefung 114 zu lösen, kann beispielsweise zwischen 50 N und 150 N betragen.By the arrangement of the noses 138A on the ledges 602 instead of on the ring 132 can be that of the second energy director 138 on the magnet 120 exerted force can be better dosed, e.g. to ensure sufficient axial fixation without the magnet 120 to damage. To the ones on the magnet 120 To reduce the acting force, for example, a length of the projections 602 be enlarged in the radial direction and / or a cross-sectional area of the projections 602 can be reduced perpendicular to the radial direction. In one example, a radial length of the projections is between 1 mm and 5 mm and a cross-sectional area between 0.5 mm ² and 5 mm ² . In some embodiments, the protrusions can be 602 taper in the radial direction and have a smaller cross-sectional area at an exposed end face than at the inner edge face of the ring 132 . In one example, the hold-down device 130 on the magnet 120 force exerted after the assembly is welded 600 be between o N and 5 N. A maximum restoring force of the hold-down device 130 on the magnet 120 , ie the force that needs to be exerted to the magnet 120 from the depression 114 to solve can be between 50 N and 150 N, for example.

Die beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen und die Figuren dienen nur zur rein beispielhaften Illustration. Die Erfindung kann in ihrer Gestalt variieren, ohne dass sich das zugrundeliegende Funktionsprinzip ändert. Der Schutzumfang des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich allein aus den folgenden Ansprüchen.The described embodiments according to the invention and the figures are only used for purely exemplary illustration. The invention can vary in shape without changing the underlying functional principle. The scope of protection of the method according to the invention and the device according to the invention results solely from the following claims.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100: Anordnungarrangement
102102: TragelementSupport element
104104: ZahnkranzRing gear
106106: Öffnungopening
108108: DrehachseAxis of rotation
110110: HohlwelleHollow shaft
112112: Achseaxis
114114: Vertiefungdeepening
116116: AuflagerippeSupport rib
116A116A: AussparungRecess
120120: zu fixierendes Elementelement to be fixed
120A120A: AussparungRecess
122122: Ringring
122A122A: Ausbuchtungbulge
124124: Öffnungopening
130130: NiederhalterHold-down
132132: Ringring
134134: Öffnungopening
136136: erster Energierichtungsgeberfirst energy director
138138: zweiter Energierichtungsgebersecond energy director
138A138A: Nasenose
138B138B: Nut Groove
300300: Anordnungarrangement
302A302A: erster Schaftfirst shaft
302B302B: zweiter Schaftsecond shaft
304304: Mitnahmeprofil Take-away profile
400400: Verfahren zum Befestigen eines Elements an einem drehbaren BauteilMethod for attaching an element to a rotatable component
402402: Anordnen des ElementsArrange the element
404404: Auflegen des NiederhaltersPlace the hold-down device
406406: Ultraschallschweißen Ultrasonic welding
500500: Anordnungarrangement
502502: Schaftshaft
504504: ringförmige Vertiefungannular recess
506506: Stegweb
506A506A: Ausbuchtungbulge
508508: Führungsrippe Guide rib
600600: Anordnungarrangement
602602: radialer Vorsprungradial projection

Claims

Method (400) for fastening an element (120) to a rotatable component (102) of an electric motor by means of a hold-down device (130), wherein: the rotatable component (102) has a receiving surface which is perpendicular to an axis of rotation (108) of the component (102) extends around the axis of rotation (108) and is adapted to receive the element (120); the hold-down device (130) has a first energy director (136) and a second energy director (138) protruding from a surface of the hold-down device (130); the rotatable component (102) has a first bearing surface which extends along an edge of the receiving surface and is adapted to the Support the hold-down device (130) in the axial direction via the first energy director (136); and the element (120) has a second support surface which is designed to support the hold-down device (130) via the second energy director (138); the method comprising: placing the element (120) on the receiving surface; Placing the hold-down device (130) on the first and the second bearing surface, so that the first energy director (136) comes into contact with the first bearing surface and the second energy director (138) comes into contact with the second bearing surface; and performing an ultrasonic welding process in order to fasten the element (120) to the rotatable component (102) by means of the hold-down device (130).

Method (400) according to Claim 1 wherein in the ultrasonic welding process: the first energy director (136) is welded to the first support surface; and the second energy director (138) is at least partially melted in order to fix the element (120) axially free of play on the receiving surface.

Method (400) according to Claim 1 or 2 wherein the second energy director (138) is at least partially melted without the second energy director (138) being welded to the second bearing surface.

Method (400) according to Claim 1 or 2 wherein the second energy director (138) is at least partially melted and wherein the second energy director (138) is welded to the second bearing surface.

Method (400) according to one of the Claims 1 until 4th wherein: one of the energy directors (138) has a number of protruding tabs (138A) and one of the bearing surfaces is a continuous bearing surface; and the hold-down device (130) is placed on the support surfaces in such a way that the protruding lugs (138A) come into contact with the continuous support surface.

The method (400) according to any one of the preceding claims, wherein: one of the support surfaces comprises a plurality of support ribs (116) and one of the energy directors (136) comprises a continuous web; and the hold-down device (130) is placed on the support surfaces in such a way that the support ribs (116) come into contact with the continuous web.

Method (400) according to one of the preceding claims, wherein the element (120) is arranged on the receiving surface in a rotationally fixed manner.

The method (400) according to any one of the preceding claims, wherein the hold-down (130) is ring-shaped and is placed on the first and the second support surface in such a way that the axis of rotation (108) of the rotatable component (102) through an opening (134) of the hold-down (130) runs.

The method (400) according to any one of the preceding claims, wherein the rotatable component (102) is a gear and the method further comprises mechanically coupling the gear (102) to a rotor of the electric motor.

Arrangement (100, 300, 500, 600) with a support element (102), an element to be fixed (120) and a hold-down device (130) which is designed to be connected to the support element (102) by ultrasonic welding in order to achieve the to be fixed element (120) to be attached to the support element (102), wherein: the support element (102) has a recess (114) which is configured to receive the element (120) to be fixed; the support element (102) comprises a first support surface which is arranged along an edge of the recess (114) and is designed to support the hold-down device (130); the hold-down device (130) has a first energy director (136) and a second energy director (138) protruding from a surface of the hold-down device (130); the first energy director (136) is set up to come into contact with the first support surface in order to support the hold-down device (130) on the first support surface; and the second energy director (138) comprises a number of protruding lugs (138A) each configured to come into contact with the element to be fixed (120) when the element to be fixed (120) is arranged in the recess (114) and the hold-down device (130) is supported on the first support surface.

The arrangement (100, 300, 500, 600) according to Claim 10 , wherein the first energy director (136) comprises a circumferential web which protrudes from the surface of the hold-down device (130).

The arrangement (100, 300, 500, 600) according to Claim 10 or 11 wherein: the first energy director (136) and the first bearing surface comprise materials that are ultrasonic weldable to one another; and the second energy director (138) comprises a material that is ultrasonic welding fusible.

The arrangement (100, 300) according to one of the Claims 10 until 12th wherein the material of the second energy director (138) can be welded to the element (120) to be fixed by ultrasonic welding.

The arrangement (100, 300) according to one of the Claims 10 until 12th wherein the material of the second energy director (138) cannot be welded to the element (120) to be fixed by ultrasonic welding.

The arrangement (100, 300) according to one of the Claims 10 until 14th wherein the first bearing surface comprises a plurality of bearing ribs (116) which are arranged in the recess (114) along the edge of the recess (114).

The arrangement (100, 300) according to Claim 15 , wherein the support ribs (116) are arranged along the edge of the recess (114) in such a way that the element (120) to be fixed is held in the recess (114) in a rotationally fixed manner by the support ribs (116).

The arrangement (100, 300, 500, 600) according to one of the Claims 10 until 16 wherein the support element (102) has a rotatable shaft (110, 302A, 302B, 502) and the hold-down device (130) is set up to fix the element (120) to be fixed in the axial direction.

The arrangement (100, 300, 500, 600) according to one of the Claims 10 until 17th , wherein the support element (102) comprises a gear and the element to be fixed (120) is a magnet for determining the position of the gear (102).

The arrangement (100, 300, 500, 600) according to one of the Claims 10 until 18th wherein the hold-down device (130) is connected to the support element (102) by ultrasonic welding and fixes the element (120) to be fixed in the recess (114).

Hold-down device (130) for fixing two elements (102, 120) in place by means of ultrasonic welding, comprising a ring (132), a first energy director (136) and a second energy director (138), wherein: the first energy director (136) comprises a circumferential web which protrudes in the axial direction on an end face of the ring (132) and extends in the circumferential direction along the ring (132); and the second energy director (138) comprises a number of lugs (138A) which protrude in the axial direction on the end face of the ring (132) and are arranged in the circumferential direction along the ring (132).

Hold-down device (130) Claim 20 , wherein the second energy director (138) is arranged in the radial direction outside of the first energy director (136).

Hold-down device (130) Claim 20 or 21 wherein the second energy director (138) comprises between 3 and 15 tabs (138A).

Hold-down device (130) according to one of the Claims 20 until 22nd wherein the second energy director (138) comprises a groove (138B) disposed on the face of the ring (132) adjacent one of the lugs (138A) and adapted to receive molten material of the lug (138A).

Hold-down device (130) according to one of the Claims 20 until 23 wherein the ring (132) has a plurality of projections (602) extending radially inwardly or outwardly from the ring (132) and each of the tabs (308A) is disposed on one of the projections (602).