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Die Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse eines Elektromotors, beispielsweise eines Servomotors in einem Lenksystem eines Fahrzeugs.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 102 60 104 A1 ist eine Antriebseinheit mit einem Elektromotor und einem Getriebe bekannt, die in jeweils einem topfförmigen Gehäuseteil angeordnet sind, wobei die Gehäuseteile über einen radial auskragenden Flansch miteinander verschraubt sind. Die Gehäuseteile bestehen aus Aluminium und werden im Aluminiumdruckgussverfahren hergestellt.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Gehäuse kann für Elektromotoren eingesetzt werden, insbesondere für elektronisch kommutierte Synchronmotoren (EC-Motoren) mit Permanenterregung oder Fremderregung. Der Elektromotor findet beispielsweise Verwendung als Servomotor in einem Lenksystem eines Fahrzeugs zur Erzeugung eines die Lenkbewegung unterstützenden Servomoments.
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Das Gehäuse des Elektromotors ist mindestens zweiteilig mit einem Gehäusetopf und einem Gehäuseflansch aufgebaut, die jeweils eigenständige Bauteile bilden und im fertig montierten Zustand fest miteinander verbunden sind. Die Verbindung kann entweder lösbar oder unlösbar erfolgen. Der Gehäusetopf nimmt den Stator des Elektromotors auf, wobei innerhalb des Stators der Rotor drehend gelagert ist. Der Gehäuseflansch befindet sich vorzugsweise an der außenliegenden Seite des Gehäusetopfes und überragt die Außenseite des Gehäusetopfes radial nach außen. Der Gehäuseflansch dient vorzugsweise zur Befestigung des Elektromotors an einem tragenden Bauteil, beispielsweise an einem Lenkgehäuse im Lenksystem eines Fahrzeugs. Möglich ist es auch, den Gehäuseflansch mit einem Getriebegehäuse oder dem Gehäuse eines Steuergerätes zu verbinden. Der Gehäuseflansch befindet sich vorteilhafterweise benachbart zur offenen Durchgangsöffnung des Gehäusetopfes, über die die Rotorwelle des Elektromotors hinausragt, um ein Drehmoment zu übertragen. Zweckmäßigerweise ragt der Gehäuseflansch in Achsrichtung nicht über die Stirnseite des Gehäusetopfes hinaus.
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Der Gehäusetopf und der Gehäuseflansch werden auf unterschiedliche Weise hergestellt. Der Gehäusetopf ist als ein Tiefziehbauteil ausgebildet, wohingegen der Gehäuseflansch als ein Gussbauteil ausgeführt ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass einerseits der als Tiefziehbauteil ausgeführte Gehäusetopf in einfacher Weise und kostengünstig herstellbar ist. Eine spanende Bearbeitung des Gehäusetopfes ist in der Regel aufgrund der hohen Maßgenauigkeit nicht erforderlich. Außerdem ist es vorteilhaft, dass der Gehäusetopf üblicherweise aus einem federfreien Blech besteht und eine hohe Umformbarkeit aufweist. Der Gehäusetopf weist nach dem Umformen keine Undichtigkeiten auf. Schließlich ist es vorteilhaft, dass eine Oberflächenbeschichtung für den Gehäusetopf nicht zwingend erforderlich ist, da das Tiefziehblech, aus dem der Gehäusetopf besteht, üblicherweise eine ausreichend hohe Korrosionsfestigkeit besitzt.
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Der gegossene Gehäuseflansch weist den Vorteil auf, dass eine hohe Festigkeit gegeben ist, insbesondere in Augen des Gehäuseflansches, über die der Gehäuseflansch an einem weiteren Bauteil befestigbar ist. Die Augen können in Aufnahmeösen ausgebildet sein, die sich an einer äußeren Mantelfläche des Flansches radial nach außen erstrecken. Dabei sind die Augen derart ausgebildet, dass ein Befestigungselement in Tangentialrichtung hindurch greifen kann. Zusätzlich können axiale Löcher zur Aufnahme von Schrauben am Gehäuseflansch ausgebildet sein. Auch im Bereich von Gewinden dieser Schraublöcher besitzt der Gehäuseflansch eine hohe Festigkeit. Eine Wärmebehandlung ist nicht zwingend erforderlich.
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Vorteilhaft ist es außerdem, dass aufgrund der Ausführung des Gehäuseflansches als Gussbauteil auch komplizierte Geometrien für den Gehäuseflansch realisiert werden können. Schließlich ist es vorteilhaft, dass der Gehäuseflansch in kostengünstiger Weise herstellbar ist, außerdem ist eine Nachbearbeitung üblicherweise nicht erforderlich.
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Das Verbinden von Gehäusetopf und Gehäuseflansch kann mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand durchgeführt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist der Gehäuseflansch als ein Druckgussbauteil ausgeführt, das sich durch eine hohe Festigkeit und Steifigkeit auszeichnet. Grundsätzlich kommt auch eine Herstellung im Wege des Spritzgießens in Betracht.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung bestehen der Gehäusetopf und der Gehäuseflansch aus dem gleichen Material. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass ein gleicher Wärmeausdehnungskoeffizient gegeben ist, so dass wärmebedingte Ausdehnungen von beiden Bauteilen in gleicher Weise ausgeführt werden und nicht zu thermischen Spannungen im Bereich der Verbindung der Bauteile führen.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung bestehen der Gehäuseflansch und vorteilhafterweise auch der Gehäusetopf aus Aluminium.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist zwischen dem Gehäusetopf und dem Gehäuseflansch eine Aufnahmenut für einen Dichtring gebildet, wobei die Aufnahmenut sowohl von dem Gehäusetopf als auch von dem Gehäuseflansch begrenzt ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Aufnahmenut ohne Nachbearbeitung von Gehäusetopf und Gehäuseflansch hergestellt werden kann. Der Gehäusetopf und der Gehäuseflansch weisen eine ausreichend hohe Genauigkeit auf, so dass eine Nachbearbeitung für die Aufnahmenut entfallen kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind der Boden und eine Seitenwand der Aufnahmenut für den Dichtring von einer Ringschulter an der Außenseite des Gehäusetopfes gebildet. Die zweite, gegenüberliegende Seitenwand der Aufnahmenut für den Dichtring ist von dem umgreifenden Gehäuseflansch gebildet. Es werden somit zwei Seiten - der Boden und eine Seitenwand - der Aufnahmenut von dem Gehäusetopf gebildet, wobei sich am Boden der Aufnahmenut der unter axialer Belastung stehende Dichtring abstützen kann.
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Vorteilhaft ist es außerdem, dass für den Gehäusetopf Standardgeometrien für die Form und die Größe verwendet werden können, so dass eine Verwendung des Gehäusetopfs für einen bestimmte Elektromotorentyp mit definierter Größe und Form möglich ist, wobei individuelle Anpassungen über den Gehäuseflansch erfolgen können. Hierdurch ist auch sichergestellt, dass die Abdichtung über den Dichtring, der in die Aufnahmenut eingesetzt ist, für diesen Elektromotorentyp ungeachtet der Geometrie des Gehäuseflansches erfolgen kann.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist in dem Gehäuseflansch eine zentrale Ausnehmung eingebracht, mit der der Gehäuseflansch auf den Gehäusetopf aufgesetzt ist. Der Gehäuseflansch weist somit im Wesentlichen Ringform auf. Der Gehäuseflansch kann sich axial an einer Ringschulter des Gehäusetopfes abstützen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Verbindung von Gehäusetopf und Gehäuseflansch kraft-, form- und/oder stoffschlüssig ausgeführt. Die Verbindung von Gehäuseflansch und Gehäusetopf muss nicht strömungsdicht ausgebildet sein, die Strömungsdichtigkeit wird vielmehr über den Dichtring in der Aufnahmenut hergestellt, die vorteilhafterweise sowohl von dem Gehäusetopf als auch von dem Gehäuseflansch begrenzt ist.
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Die Verbindung zwischen Gehäusetopf und Gehäuseflansch erfolgt beispielweise über Verpressen, Punktschweißen, Kleben oder dergleichen.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 ein Gehäuse eines Elektromotors in perspektivischer Ansicht, mit einem Gehäusetopf und einem ringförmigen, aufgesetzten Gehäuseflansch,
- 2 einen Schnitt längs durch das Gehäuse mit Gehäusetopf und Gehäuseflansch,
- 3 in vergrößerter Darstellung ein Schnitt im Bereich eines Dichtrings, der in eine Aufnahmenut eingesetzt ist, welche von dem Gehäusetopf und dem Gehäuseflansch begrenzt ist.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das in den Figuren dargestellte Gehäuse 1 eines Elektromotors, insbesondere eines EC-Motors, umfasst einen zylindrischen Gehäusetopf 2, der zur Aufnahme des Stators des Elektromotors dient, sowie einen Gehäuseflansch 3, welcher ringförmig ausgebildet ist und auf eine Stirnseite des Gehäusetopfes 2 aufgesetzt ist. Sowohl der Gehäusetopf 2 als auch der Gehäuseflansch 3 bestehen vollständig oder im Wesentlichen aus Aluminium. Der Gehäusetopf 2 ist als ein Tiefziehbauteil ausgebildet, das im Tiefziehverfahren hergestellt wird. Der Gehäuseflansch 3 ist dagegen als ein Druckgussbauteil ausgeführt.
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Der Gehäusetopf weist an einer Stirnseite, über die die Rotorwelle aus dem Gehäuse 1 herausgeführt ist, eine stufenweise radiale Verjüngung auf, wodurch mehrere Ringschultern an der Außenseite des Gehäusetopfes 2 gebildet sind. Auf der der verjüngten Stirnseite gegenüberliegenden Stirnseite ist der Gehäusetopf 2 offen ausgebildet.
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Der Gehäuseflansch 3, der eine zentrische Ausnehmung aufweist, ist mit dieser Ausnehmung auf den Gehäusetopf 2 aufgesetzt und stützt sich axial an einer ersten Ringschulter 4 ab. An einer zweiten Ringschulter 5, die näher an der Stirnseite liegt, befindet sich eine Aufnahmenut 6 zur Aufnahme eines Dichtrings 7 (3). Der Boden der Aufnahmenut 6 sowie die radial innenliegende Seitenwand sind von der Ringschulter 5 an der Außenseite des Gehäusetopfes 2 gebildet. Die zweite, radial außenliegende Seitenwand der Aufnahmenut 6 ist dagegen von dem Gehäuseflansch 3 gebildet. Der Dichtring 7 kann sich radial über die Aufnahmenut 6 hinaus erstrecken. Wird das Gehäuse 1 mittels des Gehäuseflansches 3 an ein weiteres Bauteil montiert, um ein Drehmoment des Motors zu übertragen, kann der Teil des Dichtrings 7, der radial aus den Aufnahmenut 6 ragt, das Gehäuse 1 gegenüber dem weiteren Bauteil abdichten. Dabei liegt der Dichtring 7 insbesondere radial dichtend an einer zylindrischen Aufnahme des weiteren Bauteils an.
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Der Gehäuseflansch 3 ist vorteilhafterweise fest mit dem Gehäusetopf 2 verbunden. Die Verbindung kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen, insbesondere in kraftschlüssiger, formschlüssiger und/oder stoffschlüssiger Weise. Es ist beispielsweise möglich, die Verbindung durch Verpressen des Gehäuseflansches auf den Gehäusetopf 2 herzustellen. Möglich ist aber auch eine Schweißverbindung, insbesondere ein Punktschweißen, oder ein Kleben oder dergleichen. Die Verbindung erfolgt vorteilhafterweise an der radial nach außen weisenden Mantelfläche des Gehäusetopfes 2, beispielsweise an einem Ringbereich, der sich axial unmittelbar an die Aufnahmenut 6 anschließt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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