DE102020131327A1

DE102020131327A1 - Electric motor for an actuating device of a motor vehicle and method for assembling a camshaft adjuster

Info

Publication number: DE102020131327A1
Application number: DE102020131327.6A
Authority: DE
Inventors: Sandro Lauer; Joachim Meyer; Friedrich Schuler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2020-11-26
Publication date: 2022-06-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (1) zum Antrieb einer Stellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse (2) mit einer Elektromotorwelle (7), mit einem Steckermodul (3), das einen ersten Steckverbinder (4) aufweist, und mit einer Schraube (5), mittels der das Steckermodul (3) am Gehäuse (2) verschraubt ist. Die Schraube (5) ist in Axialrichtung der Elektromotorwelle (7) verschraubt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verschrauben eines Nockenwellenverstellers mit einem Elektromotor (1).The invention relates to an electric motor (1) for driving an actuating device of a motor vehicle, having a housing (2) with an electric motor shaft (7), a plug module (3) which has a first plug connector (4), and a screw (5). , by means of which the connector module (3) is screwed to the housing (2). The screw (5) is screwed in the axial direction of the electric motor shaft (7). The invention also relates to a method for screwing a camshaft adjuster to an electric motor (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor zum Antrieb einer Stellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse, einem Steckermodul, das einen Steckverbinder aufweist und einer Schraube, mittels der das Steckermodul (3) am Gehäuse (2) verschraubt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden eines derartigen Elektromotors als Teil eines Nockenwellenverstellers.The invention relates to an electric motor for driving an actuating device of a motor vehicle, having a housing, a plug module which has a plug connector and a screw, by means of which the plug module (3) is screwed to the housing (2). Furthermore, the invention relates to a method for connecting such an electric motor as part of a camshaft adjuster.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Elektromotoren mit speziell an den Einsatzzweck im Kraftfahrzeug angepassten Gehäusen kommen beispielsweise bei elektromechanischen Nockenwellenverstellern für Verbrennungsmotoren zum Einsatz, wo sie als Aktuatoren zur Verstellung der Verstellwelle eines mit der Nockenwelle verbundenen Getriebes dienen. Solche Elektromotoren besitzen in der Regel neben einem Stator und einem Rotor als Motor im engeren Sinne eine Leiterplatte, eine Leistungselektronik und ein Gehäuse. Das Gehäuse dichtet den Elektromotor gegen Öl aus dem Kettengehäuse ab und kann als Festlager dienen. Häufig stellt ein am Gehäuse befestigter Flansch als Befestigungsschnittstelle zum Zylinderkopfdeckel des Verbrennungsmotors dar. Diese Verbindung zum Zylinderkopfdeckel muss öldicht ausgeführt werden. Dazu ist es bekannt, Stahlblechflansche einzusetzen, die zur Erreichung des geforderten Festsitzes und der erforderlichen Dichtheit beispielsweise über eine Laserschweißnaht verbunden werden. Um eine Korrosionsbeständigkeit des Gehäuses mit dem Stahlblechflansch gegenüber Umwelteinflüssen im Motorraum zu gewährleisten, werden die beiden Bauteile in der Regel beschichtet. Laserschweißen kann jedoch nicht bei beschichteten Bauteilen angewendet werden, und ein nachträgliches Beschichten der Baugruppe ist aufwändig.Electric motors with housings specially adapted to the intended use in motor vehicles are used, for example, in electromechanical camshaft adjusters for internal combustion engines, where they serve as actuators for adjusting the adjusting shaft of a transmission connected to the camshaft. Such electric motors usually have a circuit board, power electronics and a housing in addition to a stator and a rotor as a motor in the narrower sense. The housing seals the electric motor against oil from the chain housing and can serve as a fixed bearing. A flange attached to the housing often represents the attachment interface to the cylinder head cover of the combustion engine. This connection to the cylinder head cover must be oil-tight. For this purpose, it is known to use sheet steel flanges that are connected, for example, via a laser weld seam to achieve the required tight fit and the required tightness. In order to ensure corrosion resistance of the housing with the sheet steel flange to environmental influences in the engine compartment, the two components are usually coated. However, laser welding cannot be used on coated components, and subsequent coating of the assembly is expensive.

Zur Lösung des Problems ist in DE 10 2011 080 265 A1 ein angespritzter Kunststoffflansch vorgesehen. Allerdings hat sich herausgestellt, dass der Kunststoff-Metall-Verbund nicht die erforderliche Dichtheit über das gesamte Temperaturfenster im Betriebsbereich aufweist. Die großflächige Kunststoffverwendung schließt ferner den magnetischen Kreis nicht hinreichend, so dass gegebenenfalls zusätzliche EMV-Maßnahmen erforderlich sind.To solve the problem is in DE 10 2011 080 265 A1 a molded plastic flange is provided. However, it has been found that the plastic-metal composite does not have the required tightness over the entire temperature window in the operating range. Furthermore, the extensive use of plastic does not sufficiently close the magnetic circuit, so that additional EMC measures may be necessary.

In DE 10 2005 023 202 A1 ist für einen Elektromotor eines Nockenwellenverstellers eine Fügeverbindung zwischen einem Kunststoffflansch und einem Blechgehäuse vorgesehen. Dazu werden die beiden Bauteile verschraubt. Auch hier hat sich herausgestellt, dass die Dichtheit nicht in dem erforderlichen Temperaturfenster über die Lebensdauer gewährleistet werden kann, da sich der Kunststoff bei den hohen Temperaturschwankungen setzt und relaxiert. Das führt zu einem Verlust der Schraubenvorspannkraft und in der Folge zur Undichtheit des Gehäuses. Die Leistungselektronik und die Leiterplatte sind dann aggressiven Substanzen des Motoröls ausgesetzt. Außerdem ist es erforderlich, die Schrauben zu beschichten, damit diese nicht korrodieren. Schließlich ist die Montage aufwändig.In DE 10 2005 023 202 A1 a joint connection between a plastic flange and a sheet metal housing is provided for an electric motor of a camshaft adjuster. For this purpose, the two components are screwed together. Here, too, it has been found that tightness cannot be guaranteed within the required temperature window over the service life, since the plastic settles and relaxes with the high temperature fluctuations. This leads to a loss of the screw preload force and, as a result, to leaking of the housing. The power electronics and the printed circuit board are then exposed to aggressive substances in the engine oil. It is also necessary to coat the screws so that they do not corrode. After all, assembly is complex.

Weitere Elektromotoren für Stellvorrichtungen eines Kraftfahrzeugs sind aus DE 10 2013 212 933 B3 , US 8 220 426 B2 und US 10 389 212 B2 bekannt.More electric motors for actuators in a motor vehicle are out DE 10 2013 212 933 B3 , U.S. 8,220,426 B2 and U.S. 10,389,212 B2 known.

Aufgabe der Erfindungobject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor für einen Stellantrieb eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, der die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist. Die zunehmende Verdichtung von Komponenten im Motorraum von Kraftfahrzeugen erfordert zudem, dass das Gehäuse mitsamt seiner Stromversorgung möglichst wenig axialen Bauraum erfordert und dennoch gut montierbar ist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Montageverfahren für einen elektrischen Nockenwellenversteller aufzuzeigen.The invention is based on the object of creating an electric motor for an actuator of a motor vehicle which does not have the disadvantages mentioned above. The increasing compaction of components in the engine compartment of motor vehicles also requires that the housing, together with its power supply, requires as little axial space as possible and is nevertheless easy to assemble. Furthermore, the invention is based on the object of demonstrating an assembly method for an electric camshaft adjuster.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention

Die erste Teilaufgabe wird durch einen Elektromotor gemäß Anspruch 1 gelöst; die zweite Teilaufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst.The first subtask is solved by an electric motor according to claim 1; the second subtask is solved by a method according to claim 7 .

Der Elektromotor weist danach einen Gehäusegrundkörper und ein Steckermodul auf. Die beiden Bauteile Gehäusegrundkörper und Steckermodul bilden gemeinsam oder mit einem und mehreren weiteren Bauteilen das Gehäuse des Elektromotors aus, das einen Innenraum umschließt, der gegenüber äußeren Umwelteinflüssen jenseits des Gehäuses abgedichtet ist. Der Gehäusegrundkörper und das Steckermodul sind miteinander durch eine Schraube verschraubt.The electric motor then has a housing base body and a connector module. The two components, the housing base body and the connector module, together or with one or more other components, form the housing of the electric motor, which encloses an interior space that is sealed against external environmental influences on the other side of the housing. The housing body and the connector module are screwed together by a screw.

Auch wenn der Gehäusegrundkörper nur einen Teil der Außenwandung und damit ein Teilgehäuse des Elektromotors ausbildet, ist es erstrebenswert, diesen Anteil des Gehäuses aus Metall auszubilden und zu maximieren, damit ein großer Oberflächenanteil der Außenwandung zur Wärmeabgabe der im Innenraum durch Reibungsverluste und Verluste in der Leistungselektronik entstehenden Wärme genutzt werden kann. Dazu kann der Gehäusegrundkörper topfförmig ausgebildet sein und lediglich eine Öffnung, beispielsweise in einer Seitenwand, für das Steckermodul aufweisen. Der Elektromotor weist eine Elektromotorwelle als dessen Abtriebswelle auf, wobei die Schraube parallel zur Elektromotorwelle verschraubt ist. Die Elektromotorwelle kann die Eingangswelle eines im Momentenfluss nachgeordneten Getriebes bilden, wobei das Getriebe mit dem Elektromotor befestigt werden muss. Beispielsweise handelt es sich bei der Elektromotor-Getriebe-Einheit um einen elektrischen Nockenwellenversteller mit einem Well-, Planeten- oder anderweitigem Dreiwellengetriebe. Die jeweilige Getriebeabtriebsseite wird drehfest mit einer Zentralschraube an der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine verbunden, wobei die Getriebehauptachse und die Zentralschraube parallel zur Elektromotorwelle verlaufen. In einer solchen Einheit verlaufen damit ebenfalls die Schraube und die Zentralschraube parallel. Dadurch dass die Verschraubungsrichtung gleich ist, vereinfacht sich nicht nur die Montage, weil alle Bauteile in der gleichen Richtung, der Hauptmontagerichtung, montiert werden. Weiterhin kann derselbe Bauraum für die Werkzeuge bei der Montage genutzt werden. Das ist deswegen von Vorteil, nach der Montage der Bauraum anderweitig genutzt werden kann.Even if the basic housing body only forms part of the outer wall and thus a partial housing of the electric motor, it is desirable to make this part of the housing from metal and to maximize it, so that a large proportion of the surface of the outer wall is available for heat dissipation in the interior due to friction losses and losses in the power electronics resulting heat can be used. For this purpose, the basic housing body can be pot-shaped and have only one opening, for example in a side wall, for the connector module. The electric motor has an electric motor shaft as the sen output shaft, the screw is screwed parallel to the electric motor shaft. The electric motor shaft can form the input shaft of a transmission that is downstream in the flow of torque, with the transmission having to be attached to the electric motor. For example, the electric motor/gear unit is an electric camshaft adjuster with a harmonic, planetary, or other three-shaft gear. The respective transmission output side is non-rotatably connected to a central screw on the camshaft of an internal combustion engine, with the main transmission axis and the central screw running parallel to the electric motor shaft. In such a unit, the screw and the central screw also run parallel. The fact that the screwing direction is the same not only simplifies assembly, because all components are assembled in the same direction, the main assembly direction. Furthermore, the same installation space can be used for the tools during assembly. This is advantageous because the installation space can be used for other purposes after assembly.

Ist zusätzlich der Steckkontakt zur Verschraubungsrichtung gewinkelt, kann ein Stecker seitlich mit dem Steckermodul verbunden werden, so dass das Gehäuse in Verschraubungsrichtung gesehen unmittelbar hinter dem Schraubenkopf durch einen Deckel geschlossen werden kann. Ein seitliches Kontaktieren der Kabel verkürzt die axiale Länge des Gesamtsystems, so dass der Elektromotor ggf. dichter an einer Fahrzeugkarosserie angeordnet werden kann.If the plug-in contact is also angled towards the screwing direction, a plug can be connected to the side of the plug module, so that the housing can be closed by a cover directly behind the screw head, as seen in the screwing direction. Contacting the cables at the side shortens the axial length of the overall system, so that the electric motor can be arranged closer to a vehicle body if necessary.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schraube vollständig im Innenraum angeordnet. Das bedeutet, dass die Schraube das Gehäuse nicht von außen durchdringt, damit nicht den äußeren Umwelteinflüssen ausgesetzt ist und somit nicht korrodiert. Damit kann insbesondere auf ein Beschichten der Schraube verzichtet werden.In an advantageous embodiment, the screw is arranged entirely in the interior. This means that the screw does not penetrate the housing from the outside, so it is not exposed to external environmental influences and therefore does not corrode. In particular, coating of the screw can thus be dispensed with.

Vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse Kühlrippen zur Oberflächenmaximierung aufweist. Das Gehäuse ist in einer Ausführungsform als ein Aluminiumdruckgussgehäuse ausgebildet.It is advantageous if the housing has cooling ribs to maximize the surface area. In one embodiment, the housing is designed as an aluminum die-cast housing.

Das Steckermodul weist einen Steckverbinder auf. Der Steckverbinder dient zur Verbindung einer Leitung, beispielsweise einer elektrischen Leitung für den Betrieb des Elektromotors. Der Steckverbinder kann dabei eine Schnittstelle zur formschlüssigen Verbindung mit einem Gegensteckverbinder bilden. Vorzugsweise ist der Gegensteckverbinder ein Stecker, der durch Federkraft kraftschlüssig lösbar am Steckermodul fixiert werden kann. Der Steckverbinder kann prinzipiell als männlicher oder weiblicher Teil der Steckverbindung ausgebildet sein. Bevorzugt ist er als Buche in dem Steckermodul ausgebildet. In einer Alternative ist der Steckverbinder als Flachsteckverbinder wie ein Kabelschuh ausgebildet. Um die Steckverbindung zusätzlich zu sichern, können mechanische Arretierungen wie ein Bajonettverschluss, Klammermechaniken oder Federsicherungen am Steckverbinder vorgesehen sein.The connector module has a connector. The connector is used to connect a line, such as an electrical line for the operation of the electric motor. The connector can form an interface for positive connection with a mating connector. The mating connector is preferably a plug which can be fixed to the plug module in a force-fitting, detachable manner by means of spring force. In principle, the connector can be designed as a male or female part of the connector. It is preferably designed as a beech in the plug module. In an alternative, the connector is designed as a flat connector like a cable lug. In order to additionally secure the plug-in connection, mechanical locks such as a bayonet lock, clamp mechanisms or spring locks can be provided on the plug-in connector.

Das Steckermodul kann mehrere Steckverbinder aufweisen. Diese können sich in ihrer Art, wie sie im vorstehenden Absatz beispielsweise aufgeführt wurden, unterscheiden. Sie können auch eine unterschiedliche Geometrie, aufweisen um beispielsweise eine Fehlmontage auszuschließen oder um unterschiedlichen zu übertragenden Stromstärken gerecht zu werden. Ferner können sie auch für unterschiedliche Leitungsarten bestimmt sein, um beispielsweise die Anbindung an ein Kommunikationsnetz auf optischer Basis im Fahrzeug über einen Lichtleiter zu ermöglichen.The connector module can have multiple connectors. These can differ in their type, as they were listed in the previous paragraph, for example. They can also have a different geometry, for example to rule out incorrect assembly or to do justice to different current intensities to be transmitted. Furthermore, they can also be intended for different types of lines, for example to enable the connection to an optical-based communication network in the vehicle via an optical fiber.

Jeder Steckverbinder kann einen, zwei oder mehrere Kontakte aufweisen. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, diesen mit einer Vielzahl von Kontakten zu versehen, um die erforderlichen Stromstärken sicher, aber mit einem Steckkontakt übertragen zu können. Das für den Motor erforderliche Stellsignal kann aufmoduliert sein oder über einen separaten Kontakt übertragen werden. Der Steckverbinder kann eine asymmetrische Form aufweisen, um ein verpolungssicheres Anschließen des Gegensteckverbinders bei der Montage zu erzwingen. Um die Kontaktstellen nur geringen Vibrationen und Kräften auszusetzen, können Zugentlastungsmittel vorgesehen sein.Each connector can have one, two or more contacts. In one embodiment, it is provided that it is provided with a large number of contacts in order to be able to transmit the required amperages safely, but with a plug-in contact. The control signal required for the motor can be modulated or transmitted via a separate contact. The plug connector can have an asymmetrical shape in order to force the mating plug connector to be connected with polarity reversal during assembly. In order to expose the contact points to only small vibrations and forces, strain relief means can be provided.

Das Steckermodul ist vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildet. Es weist auf seiner im Elektromotor verbauten Zustand nach außen weisend den Steckverbinder auf. Als Buchsen ausgebildete Steckverbinder können in diesem Fall einteilig mit dem Steckermodul hergestellt werden. Beispielsweise ist das Steckermodul in einem Spritzgussverfahren hergestellt.The connector module is preferably made of plastic. When installed in the electric motor, it has the plug connector pointing outwards. In this case, plug connectors designed as sockets can be produced in one piece with the plug module. For example, the connector module is manufactured using an injection molding process.

Besonders einfach ist die Herstellung, wenn das Steckermodul als ein im Wesentlichen ebener Flansch mit zwei Stirnseiten ausgebildet ist. Alternativ kann es sich um ein komplex geformtes Bauteil handeln, das möglichst viele Funktionen in sich vereint wie die Anschlusskontaktierung für den Elektromotor, die Befestigung für die Schraube, Kommunikationsleitungen, Dichtungen, oder Druckausgleichselemente.Production is particularly simple if the plug-in module is designed as an essentially planar flange with two end faces. Alternatively, it can be a component with a complex shape that combines as many functions as possible, such as the connection contact for the electric motor, the attachment for the screw, communication lines, seals, or pressure equalization elements.

In einer Ausgestaltung weist das Steckermodul auf seiner zum Innenraum gerichteten Seite mit den Steckverbindungskontakten verbundene Lötfahnen, Schweißfahnen oder Einpresskontakte auf. Über diese kann elektrische Verbindung mit einer im Innenraum angeordneten Leiterplatte, einer Sensorik für den Elektromotor oder mit einer Motorwicklung des Elektromotors hergestellt werden.In one embodiment, the connector module has soldering lugs, welding lugs or press-in contacts connected to the plug-in connection contacts on its side facing the interior. About this electrical connection with a printed circuit board arranged in the interior, a sensor system for the electric motor or with a motor winding of the electric motor.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das Steckermodul mechanische Verbindungsmittel auf, mit denen das Steckermodul beispielsweise am Gehäusegrundkörper zusätzlich zur Verschraubung gehaltert ist. Diese können zur Vorpositionierung des Steckermoduls genutzt werden. Die mechanischen Verbindungsmittel können insbesondere als Klemmnasen oder als eine oder mehrere Klemmrippen ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine Dichtung zwischen dem Gehäusegrundkörper und dem Steckermodul angeordnet sein. Besonders einfach gelingt die Montage der Dichtung, wenn diese am Steckermodul vormontiert ist. Dazu kann beispielsweise ein O-Ring in eine Nut am Stecker eingelegt sein.In a further embodiment, the connector module has mechanical connecting means, with which the connector module is held, for example, on the housing base body in addition to the screw connection. These can be used to pre-position the connector module. The mechanical connecting means can in particular be designed as clamping lugs or as one or more clamping ribs. Additionally or alternatively, a seal can be arranged between the housing base body and the connector module. The assembly of the seal is particularly easy if it is pre-assembled on the connector module. For this purpose, for example, an O-ring can be placed in a groove on the plug.

Weist das Steckermodul zwei Stirnseiten auf, erstrecken sich die Steckverbinder von der ersten Stirnseite nach außen, und weisen auf der anderen zum Innenraum gerichteten Stirnseite eine Aufnahme für die Schrauben auf. Die Aufnahme kann als ein im Steckermodul angeordnetes Sackloch oder als eine Durchgangsausnehmung ausgebildet sein. In beiden Fällen kann sie ein Gewinde für die Schraube aufweisen. Denkbar ist allerdings auch, dass die Schraube in das Material des Steckermoduls verschraubt ist.If the connector module has two end faces, the plug connectors extend outwards from the first end face and have a receptacle for the screws on the other end face directed toward the interior. The receptacle can be designed as a blind hole arranged in the connector module or as a through-hole. In both cases it can have a thread for the screw. However, it is also conceivable that the screw is screwed into the material of the connector module.

Beispielsweise weist ein als Flansch ausgebildetes Steckermodul auf seiner zum Innenraum gerichteten Stirnseite einen Wulst als Materialverdickung auf, in den die Aufnahme eingebracht ist. Das hat den Vorteil, dass an dieser Stelle das für den Schraubverband erforderliche Material in geeigneter Dicke bereitgestellt werden kann. Die Flanschbreite kann daher nicht nur um die Breite des Schraubenkopfs geringer ausfallen, sondern um ein Mehrfaches, weil die erforderlichen Kräfte sicher in dem Wulst aufgenommen werden können und keine Abstände zwischen der Schraubverbindung und den Steckverbindern zu berücksichtigen sind. Es ist damit denkbar, dass die Breite der Blende nur unwesentlich, insbesondere um weniger als zwei oder eine Schraubenkopfbreite, die der Steckverbindung überschreitet. Das Steckermodul weist damit eine kleine Oberfläche auf und baut durch die stirnseitig entfallenden Verschraubungen kompakt.For example, a plug module designed as a flange has a bead as a material thickening on its end face directed towards the interior, into which the receptacle is introduced. This has the advantage that the material required for the screw connection can be provided in a suitable thickness at this point. The flange width can therefore not only be reduced by the width of the screw head, but by a multiple, because the required forces can be safely absorbed in the bead and no distances between the screw connection and the connectors have to be taken into account. It is therefore conceivable that the width of the panel only slightly exceeds that of the plug-in connection, in particular by less than two or one screw head width. The connector module thus has a small surface area and is compact due to the lack of screw connections on the front side.

Die Schraube verbindet in einer Ausführungsform das das Steckermodul mit dem Gehäusegrundkörper. Vorzugsweise sind mehrere Schrauben, insbesondere zwei, vorgesehen, um eine gleichmäßige Befestigung zu erreichen. Die Schraube kann als selbstschneidende Schraube ausgebildet sein, so dass sie sich ihr Gegengewinde im Steckermodul selbst formt. Durch diese Direktverschraubung ist weder im Steckermodul noch im Gehäusegrundkörper ein vorgeformtes Gewinde erforderlich.In one embodiment, the screw connects the connector module to the housing base body. A plurality of screws, in particular two, are preferably provided in order to achieve uniform attachment. The screw can be designed as a self-tapping screw, so that it forms its own mating thread in the connector module. This direct screw connection means that a pre-formed thread is not required either in the connector module or in the housing body.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Gehäusegrundkörper keine Bohrung für die Schraube auf. Damit kann nicht nur das Gewinde entfallen, sondern auch die spanende Nachbearbeitung des Gehäusegrundkörpers. Eine entsprechende Ausnehmung für die Schraube kann beim Gussvorgang vorgesehen werden, so dass dieses keinen zusätzlichen Arbeitsaufwand erfordert. Alternativ ist keine Ausnehmung vorgesehen, sondern der Gehäusegrundkörper weist Laschen oder Vorsprünge auf, an denen sich der Schraubenkopf abstützen kann.In an advantageous development, the housing body has no bore for the screw. This means that not only can the thread be omitted, but also the post-processing of the housing body by machining. A corresponding recess for the screw can be provided during the casting process, so that no additional work is required. Alternatively, no recess is provided, but the housing body has tabs or projections on which the screw head can be supported.

In einer nächsten Weiterbildung ist der Schraubverband frei von Kunststoff. Das bedeutet, dass der Schraubenkopf auf Metall und nicht auf Kunststoff aufliegt. Insbesondere liegt der Schraubenkopf unmittelbar auf den vorgenannten Laschen, Vorsprüngen oder Ausnehmungen des Gehäusegrundkörpers auf und ist im Kunststoff des Steckermoduls verschraubt. Dadurch ist sichergestellt, dass kein Setzen erfolgt. Bei hoher Temperatur kommt es nicht zu einem Verlust der Vorspannung durch Kriechen und Relaxieren, weil sich zwischen dem Schraubenkopf und seiner Auflagefläche kein Kunststoff befindet.In a next development, the screw connection is free of plastic. This means that the screw head rests on metal and not plastic. In particular, the screw head rests directly on the aforementioned lugs, projections or recesses of the housing base body and is screwed into the plastic of the connector module. This ensures that no setting takes place. At high temperature, there is no loss of preload due to creep and relaxation because there is no plastic between the screw head and its bearing surface.

Auf seiner zum Innenraum gerichteten Stirnseite weist das Steckermodul vorzugsweise ein oder mehrere Kontakte auf, die der Stromversorgung des Elektromotors oder der Kommunikation mit einem Steuergerät dienen. Die Kontakte können gegenüber den nach außen weisenden Steckverbindungen von den Rändern des Steckermoduls nach innen versetzt angeordnet sein. Dadurch wird seitlich Raum für die Befestigung des Steckermoduls, beispielsweise für die vorgenannte Anordnung eines Wulsts mit einem Sackloch, geschaffen, ohne die Breite des Steckermoduls über die Breite des Steckverbinders oder der Steckverbinder zu vergrö-ßern.On its end face directed toward the interior, the plug module preferably has one or more contacts that serve to supply power to the electric motor or to communicate with a control unit. The contacts can be offset inwards from the edges of the connector module in relation to the plug connections pointing outwards. This creates space on the side for attaching the connector module, for example for the aforementioned arrangement of a bead with a blind hole, without increasing the width of the connector module over the width of the connector or connectors.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das Steckermodul ein Druckausgleichselement auf. Dazu kann in den Werkstoff des Steckermoduls eine Membran eingelassen sein. Der durch die wechselnden Betriebstemperaturen erzeugte Über- oder Unterdruck durch die eingeschlossene Luft im Innenraum kann damit egalisiert werden.In a further embodiment, the connector module has a pressure compensation element. For this purpose, a membrane can be embedded in the material of the connector module. The positive or negative pressure generated by the enclosed air in the interior as a result of the changing operating temperatures can thus be equalized.

Der Elektromotor ist für den Antrieb einer Stellvorrichtung in einem Kraftfahrzeug verwendbar. Dabei kann er beispielsweise Teil eines elektrischen Nockenwellenverstellers oder einer Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses sein.The electric motor can be used to drive an actuating device in a motor vehicle. For example, it can be part of an electric camshaft adjuster or a device for changing the compression ratio.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verbinden eines Nockenwellenverstellers mit einem Elektromotor und einem Getriebe an einer eine Nockenwelle aufweisenden Brennkraftmaschine, wobei das Getriebe mit einer Zentralschraube mit der Nockenwelle und das Steckermodul mit dem Gehäuse verschraubt werden. Beide Schraubvorgänge erfolgen in der gleichen Richtung. Die Montage wird dadurch vereinfacht, und der für die Montage erforderliche seitliche Bauraum wird verringert.The invention also relates to a method for connecting a camshaft adjuster to an electric motor and a transmission on an internal combustion engine having a camshaft, the transmission being screwed to the camshaft with a central screw and the connector module to the housing. Both screwing processes take place in the same direction. This simplifies assembly, and the lateral installation space required for assembly is reduced.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird nach dem Verschrauben des Steckermoduls am Gehäusegrundkörper dieser mit einem Flansch verschraubt, so dass der Innenraum auch zur Elektromotorwelle bzw. nockenwellenseitig vollständig abgedichtet ist. Dabei erfolgt auch dieser Schraubvorgang in der gleichen oder um 180° versetzten Richtung, so dass weiterhin kein seitlicher Bauraum für die Montage gebraucht wird oder das Werkzeug zum Verschrauben verdreht werden muss.In an advantageous embodiment of the method, after the connector module has been screwed to the housing base body, it is screwed to a flange, so that the interior space is also completely sealed off from the electric motor shaft or the camshaft side. This screwing process also takes place in the same direction or in a direction offset by 180°, so that no lateral installation space is required for assembly or the tool has to be rotated for screwing.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das Steckermodul Klemmrippen und eine Nut auf. In die Nut wird eine Dichtung eingelegt, und anschließend wird das Steckermodul (3) zusammen mit der Dichtung über die Klemmrippen am Gehäusegrundkörper (2) kraftschlüssig verliersicher vorpositioniert, so dass die Einheit in diesem Zustand transportierbar ist. Erst anschließend erfolgt das Verschrauben des Steckermoduls am Gehäusegrundkörper.In a further embodiment, the connector module has clamping ribs and a groove. A seal is placed in the groove and then the connector module (3) is pre-positioned together with the seal via the clamping ribs on the housing body (2) so that it cannot be lost, so that the unit can be transported in this state. Only then is the connector module screwed to the housing body.

Figurenlistecharacter list

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Elektromotors nach dem Stand der Technik in einer perspektivischen Ansicht,
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Elektromotors in einer perspektivischen Darstellung,
3 eine Aufsicht des Elektromotors nach 2 aus Sicht der Elektromotorwelle mit einem Gehäusegrundkörper und einem Steckermodul,
4 einen vergrößerten Längsschnitt durch die Verbindung des Gehäusegrundkörpers mit dem Steckermodul nach 3 und
5 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht des Steckermoduls aus 3.

In the figures, an embodiment of the invention is shown. Show it:

1 a schematic representation of an electric motor according to the prior art in a perspective view,
2 a schematic representation of an electric motor according to the invention in a perspective representation,
3 a top view of the electric motor 2 from the perspective of the electric motor shaft with a housing body and a connector module,
4 an enlarged longitudinal section through the connection of the housing body with the connector module 3 and
5 an enlarged, perspective view of the connector module 3 .

Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures

1 zeigt einen Elektromotor 1 mit einer Elektromotorwelle 7 in der Außenansicht nach dem Stand der Technik. Der Elektromotor 1 weist einen topfförmigen Gehäusegrundkörper 2 auf, der beispielsweise aus Aluminiumdruckguss hergestellt sein kann und vorliegend Kühlrippen 20 aufweist. Zur Elektromotorwelle 7 ist der Gehäusegrundkörper 2 durch einen Flansch 12 und ein Statorgehäuse 13 abgedichtet, so dass lediglich eine Öffnung an einer Stirnseite 17 verbleibt, die in 1 nach vorn gerichtet ist. 1 shows an electric motor 1 with an electric motor shaft 7 in the external view according to the prior art. The electric motor 1 has a pot-shaped housing base body 2, which can be made of die-cast aluminum, for example, and has cooling ribs 20 in the present case. The basic housing body 2 is sealed off from the electric motor shaft 7 by a flange 12 and a stator housing 13, so that only one opening remains on one end face 17, which in 1 is directed forward.

Die Öffnung ist durch ein Steckermodul 3 verschlossen, so dass ein geschlossener, in 1 nicht dargestellter Innenraum 6 gebildet wird. Das Steckermodul 3 ist als Blende und vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildet. Es ist mittels vier Schrauben 5 unmittelbar am Gehäusegrundkörper 2 befestigt. Die vier Schrauben 5 sind jeweils paarweise außen angeordnet und durchdringen das Steckermodul 3. Sie werden im 90° Winkel zur Elektromotorwelle 7 verschraubt. Das Steckermodul 3 weist einen ersten Steckverbinder 4 und eine zweite Steckverbinder 14 auf, die mittels nicht dargestellten Gegensteckverbindern einen elektrischen Kontakt ausbilden können.The opening is closed by a connector module 3, so that a closed, in 1 not shown interior 6 is formed. The connector module 3 is designed as a panel and preferably made of plastic. It is fastened directly to the housing body 2 by means of four screws 5 . The four screws 5 are each arranged in pairs on the outside and penetrate the connector module 3 . They are screwed in at a 90° angle to the electric motor shaft 7 . The connector module 3 has a first connector 4 and a second connector 14, which can form an electrical contact by means of mating connectors, not shown.

2 zeigt einen Elektromotor 1 mit einer im Vergleich zur 1 unveränderten Motorbaugruppe. Der Gehäusegrundkörper 2 weist daher ähnliche Abmessungen auf, die sich lediglich im Anschlussbereich des Steckermoduls 3 unterscheiden. Wie sofort ersichtlich ist, ist das Steckermodul 3 außenseitig nicht von Schrauben 5 durchdrungen. Dadurch dass die Schrauben 5 im Innenraum angeordnet sind, durchdringen sie das Steckermodul 3 nicht außenseitig. Sie kommen daher weder mit Motoröl in Kontakt noch sind sie der Luft der Außenumgebung ausgesetzt, so dass die Schrauben 5 vor Korrosion geschützt sind. 2 shows an electric motor 1 with a compared to 1 unmodified engine assembly. The housing base body 2 therefore has similar dimensions, which differ only in the connection area of the connector module 3 . As can be seen immediately, the connector module 3 is not penetrated by screws 5 on the outside. Since the screws 5 are arranged in the interior, they do not penetrate the connector module 3 on the outside. They therefore neither come into contact with engine oil nor are they exposed to the air of the external environment, so that the screws 5 are protected from corrosion.

Im Vergleich zum Steckermodul 3 nach 1 kann das Steckermodul 3 nach 2 schmaler ausgebildet werden, weil stirnseitig kein Material erforderlich ist, an dem sich die Schrauben 5 abstützen müssen. Dadurch kann auch der sich rückseitig anschließende Gehäusegrundkörper 2 schmaler ausgebildet werden, was diesen leichter macht.Compared to the connector module 3 according to 1 can the connector module 3 after 2 be made narrower because no material is required on the face side on which the screws 5 must be supported. As a result, the housing base body 2 adjoining at the rear can also be made narrower, which makes it lighter.

Das Steckermodul 3 weist zwei geometrisch unterschiedliche Steckverbinder 4, 14 auf. Dadurch ist eine Falschmontage von Kabeln ausgeschlossen.The connector module 3 has two geometrically different connectors 4, 14. This rules out incorrect installation of cables.

Aus den 3 und 4 ist ersichtlich, wie das Steckermodul 3 mit dem Gehäusegrundkörper 2 verschraubt ist. Dazu weist das Steckermodul 3 auf seiner zum Gehäusegrundkörper 2 gerichteten Seite außenseitig zwei wulstartige Vorsprünge 16 mit einer Aufnahme 10 für jeweils eine Schraube 5 auf. Wie aus 5 ersichtlich ist, erstrecken sich die Vorsprünge 16 fast über mehr als die Hälfte der Höhe des Steckermoduls 3, so dass die Schrauben 5 eine für eine sichere Verbindung hinreichende Schaftlänge aufweisen können. Die Aufnahme 10 ist gewindelos, so dass sie für den Fall, dass das Steckermodul als Spritzgussteil hergestellt ist, bei der Urformung auf einfache Weise herstellbar ist. Die Schrauben 5 sind gewindeformend ausgebildet, so dass beim Verschrauben das Gegengewinde in den Aufnahmen 10 geformt wird. Die Aufnahmen 10 sind zum 90° versetzt zu den Steckverbindern 4, 14 und parallel zur Elektromotorwelle 7 gerichtet. Damit werden sie in der gleichen Axialrichtung verschraubt wie die der Elektromotor 1 mit seinem nicht dargestellten Getriebe. Das hat insbesondere bei der Montage der Stellvorrichtungen in modernen Brennkraftmaschinen den Vorteil, dass der Steckverbinderabgang seitlich gerichtet werden kann, ohne dort Platz für das Montagewerkzeug vorsehen zu müssen. Im Falle einer Vormotage ergibt sich der Vorteil, dass die Taktzeit reduziert werden kann bzw. die Montagevorrichtung einfacher ausgeführt werden kann, da alle Schraubvorgänge in einer Richtung, der Hauptmontagerichtung, erfolgen. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Breite des Steckermoduls 3 reduziert werden kann, weil stirnseitig keine Ausnehmungen für die Schrauben 5 vorzuhalten sind. Die Steckverbinder 4, 14 können dadurch weiter an den Rand des Steckermoduls 3 rücken. Vorliegend weisen die Schrauben 5 Schraubenköpfe 15 Schraubenkopfdurchmesser s auf, und der Abstand d zwischen dem Steckverbinder 4, 14 und dem jeweiligen, äußeren Rand des Steckermoduls 3 ist kleiner als der doppelte Schraubenkopfdurchmesser s. Er kann auch kleiner als der Schraubenkopfdurchmesser s sein. In diesem Fall sollten die Vorsprünge 16 entsprechend schmal ausfallen, oder die Kontaktierung der Steckverbinder 4, 14 erfolgt im Innenraum 6 jeweils nach innen versetzt, um Raum für die Vorsprünge 16 zu schaffen.From the 3 and 4 it can be seen how the connector module 3 is screwed to the housing body 2 . For this purpose, the connector module 3 has two bead-like projections 16 with a receptacle 10 for one screw 5 each on its side facing the housing base body 2 . How out 5 can be seen, the projections 16 extend almost over more than half the height of the connector module 3, so that the screws 5 a can have sufficient shank length for a secure connection. The receptacle 10 is threadless, so that it can be produced in a simple manner during the primary shaping if the connector module is produced as an injection molded part. The screws 5 are thread-forming, so that the mating thread is formed in the receptacles 10 when they are screwed together. The receptacles 10 are offset by 90° to the connectors 4 , 14 and directed parallel to the electric motor shaft 7 . So they are screwed in the same axial direction as the electric motor 1 with its gear, not shown. This has the advantage, particularly when assembling the actuating devices in modern internal combustion engines, that the connector outlet can be directed laterally without having to provide space for the assembly tool there. In the case of pre-assembly, there is the advantage that the cycle time can be reduced or the assembly device can be made simpler, since all screwing processes take place in one direction, the main assembly direction. A further advantage of this arrangement is that the width of the connector module 3 can be reduced because no recesses for the screws 5 have to be provided on the face side. The connectors 4, 14 can move further to the edge of the connector module 3. In the present case, the screws 5 have screw heads 15 screw head diameter s, and the distance d between the connector 4, 14 and the respective outer edge of the connector module 3 is smaller than twice the screw head diameter s. It can also be smaller than the screw head diameter s. In this case, the projections 16 should be correspondingly narrow, or the connectors 4 , 14 are contacted in the interior 6 in each case offset inwards in order to create space for the projections 16 .

Nach der Vormontage der im Innenraum 6 anzuordnenden Bauteile und des Steckermoduls 3 kann der der Flansch 12 mit dem Statorgehäuse 13 ebenfalls verschraubt werden. Dazu sind seitlich am Gehäusegrundkörper 2 Nasen 20 vorgesehen. Diese können lochscheibenartig geformt sein und damit zum Verschrauben, wiederum in der Hauptmontagerichtung, genutzt werden.After the pre-assembly of the components to be arranged in the interior 6 and of the connector module 3, the flange 12 can also be screwed to the stator housing 13. For this purpose, 2 lugs 20 are provided on the side of the housing body. These can be shaped like perforated discs and can therefore be used for screwing, again in the main assembly direction.

Aus 4 geht hervor, dass der Gehäusegrundkörper 2 Innenvorsprünge 21 mit einer Durchgangsausnehmung für die Schrauben 5 aufweist. Die Innenvorsprünge 21 können bei der Herstellung des Gehäusegrundkörpers 2, beispielsweise beim Urformen, eingebracht werden und dienen als Anlagefläche für den Schraubenkopf 15 der Schraube 5. Zwischen dem metallischen Schraubenkopf 15 und der ebenfalls metallischen Anlagefläche der Innenvorsprünge 21 befindet sich daher kein Kunststoff, insbesondere nicht das Steckermodul 3. Dadurch ist gewährleistet, dass ein Setzen und ein Verlust der Vorspannung durch Kriechen und Relaxieren des Kunststoffs bei hoher Temperatur vermieden wird.Out of 4 shows that the housing body 2 has inner projections 21 with a through-hole for the screws 5 . The inner projections 21 can be introduced during the production of the housing base body 2, for example during the primary forming, and serve as a contact surface for the screw head 15 of the screw 5. There is therefore no plastic between the metal screw head 15 and the likewise metal contact surface of the inner projections 21, especially not the connector module 3. This ensures that settling and loss of preload due to creep and relaxation of the plastic at high temperatures is avoided.

Im Innenraum 6 ist eine Leiterplatte 10 für den Elektromotor 1 angeordnet. Wie aus 5 ersichtlich ist, wird die Leiterplatte 10 durch auf dem Steckermodul 3 angeordnete Kontakte 22 mit den über die Steckverbinder 4, 14 eingebrachten Signalen bzw. Strömen versorgt. Die Kontakte 22 sind auf zwei unterschiedlichen Absätzen 23 angeordnet, die die Vorsprünge 16 flankieren.A circuit board 10 for the electric motor 1 is arranged in the interior 6 . How out 5 As can be seen, the printed circuit board 10 is supplied with the signals or currents introduced via the plug-in connectors 4, 14 by contacts 22 arranged on the plug-in module 3. The contacts 22 are arranged on two different shoulders 23 flanking the projections 16 .

Das Steckermodul 3 weist Klemmrippen 8 auf, über die es im Gehäusegrundkörper 2 temporär fixiert werden kann, bevor es verschraubt wird. Zwischen den Klemmrippen 8 ist ein Dichtring 11 in Form eines O-Rings angeordnet. so dass der Innenraum 6 gegenüber Umgebungseinflüssen abgedichtet ist. Der Dichtring 11 befindet sich vormontiert in einer nicht dargestellten Nut.The connector module 3 has clamping ribs 8, via which it can be temporarily fixed in the housing body 2 before it is screwed. A sealing ring 11 in the form of an O-ring is arranged between the clamping ribs 8 . so that the interior 6 is sealed against environmental influences. The sealing ring 11 is pre-assembled in a groove, not shown.

Aufgrund der Abdichtung und des unvermeidlichen Lufteinschlusses benötigt im Innenraum 6 benötigt der Elektromotor einen Druckausgleich, um den sich um potentiell mehr als 100K unterscheidenden Temperaturbedingungen gerecht werden zu können. Dazu weist das Steckermodul zwischen den Absätzen 23 eine Druckausgleichsmembran 9 auf.Due to the sealing and the unavoidable inclusion of air, the electric motor requires pressure equalization in the interior 6 in order to be able to cope with the temperature conditions, which potentially differ by more than 100K. For this purpose, the connector module has a pressure equalization membrane 9 between the shoulders 23 .

BezugszeichenlisteReference List

11: Elektromotorelectric motor
22: Gehäusegrundkörperhousing body
33: Steckermodulconnector module
44: erster Steckverbinderfirst connector
55: Schraubescrew
66: Innenrauminner space
77: Elektromotorwelleelectric motor shaft
88th: Klemmrippeclamping rib
99: Druckausgleichsmembranpressure compensation membrane
1010: Leiterplattecircuit board
1111: Dichtringsealing ring
1212: Flanschflange
1313: Statorgehäusestator housing
1414: zweiter Steckverbindersecond connector
1515: Schraubenkopfscrew head
1616: Vorsprunghead Start
1717: Stirnseiteface
1818: Klemmrippeclamping rib
1919: Kühlrippecooling fin
2020: NaseNose
2121: Innenvorsprunginner protrusion
2222: KontaktContact
2323: Absatz Unit volume
di.e: AbstandDistance
ss: Schraubenkopfdurchmesserscrew head diameter

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102011080265 A1 [0003]
DE 102005023202 A1 [0004]
DE 102013212933 B3 [0005]
US 8220426 B2 [0005]
US 10389212 B2 [0005]

Claims

Electric motor (1) for driving an actuating device of a motor vehicle - with a basic housing body (2), - with a plug module (3) which has a plug connector (4, 14), - with a screw (5), by means of which the plug module (3rd ) is screwed to the basic housing body (2), - to an electric motor shaft (7), characterized in that - the screw (5) is screwed in the axial direction of the electric motor shaft (7).

electric motor after claim 1 , characterized in that the screw (5) is arranged completely within an interior space (6) formed by the housing base body (2) and the connector module (3).

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the housing base body (2) has no bore for the screw (5).

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the screw (5) has a screw head (15) with a screw head diameter (s) and that the distance (d) between the connector (4) and the outer edge of the connector module (2) is smaller than twice the screw head diameter (s).

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the screw connection formed by the screw (5) is free of plastic.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the plug module (3) is made of plastic and has an unthreaded receptacle (10) for the screw (5) designed as thread-forming.

Method for connecting a camshaft adjuster to an electric motor (1) according to the preamble of claim 1 and a gearbox on an internal combustion engine having a camshaft, characterized in that the gearbox is screwed to the camshaft with a central screw and in that the connector module (3) is screwed to the housing base body (2), both screwing processes in the same or at 180° staggered direction.

procedure after claim 7 , characterized in that after the plug module (3) has been screwed to the housing body (2), the housing body (2) is screwed to a flange (12), both screwing processes taking place in the same direction or in a direction offset by 180°.

procedure after claim 7 or 8th , characterized in that the connector module (3) has clamping ribs (8) and a groove, that a seal (11) is placed in the groove, that the connector module (3) together with the seal (11) via the clamping ribs (8) is positively pre-positioned on the housing body (2) so that it cannot be lost before the plug module (3) is screwed onto the housing body (2).