DE102021119401A1 - Dichtungsanordnung an einem Gehäuse eines Elektroantriebsmotors - Google Patents

Dichtungsanordnung an einem Gehäuse eines Elektroantriebsmotors Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung am Gehäuse eines Elektroantriebsmotors sowohl zum Abdichten eines Gehäusedurchbruchs als auch zum Stützen eines für die Übertragung von elektrischer Energie ausgebildetes Leitungselements, das wenigstens einen elektrischen Leiter aufweist. Die Dichtungsanordnung umfasst einen Stützbalg aus elastischem Material mit einer Ausnehmung zum Durchführen des Leitungselements oder mit je einer Ausnehmung zum Durchführen jedes elektrischen Leiters des Leitungselements. Weiterhin umfasst der Stützbalg äußere Befestigungs-Ausnehmungen für eine öldichte Befestigung, insbesondere Verschraubung, des Stützbalgs am Gehäuse, insbesondere über einen Außenring. Vorzugsweise weist der Stützbalg auch innere Befestigungs-Ausnehmungen für eine Verbindung des Stützbalgs mit dem Leitungselement auf. Das Leitungselement weist dazu eine Montagefläche für seine Verbindung mit dem Stützbalg auf. Weiterhin ist vorzugsweise ein stabilisierender Innenring vorgesehen, der dieselben Ausnehmungen zum Durchführen des Leitungselements oder der elektrischen Leiter sowie dieselben inneren Befestigungs-Ausnehmungen aufweist wie der Stützbalg, wobei die inneren Befestigungs-Ausnehmungen für die Verbindung des Innenrings mit dem Stützbalg und dem Leitungselement vorgesehen sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung an einem Gehäuse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere an einem E-Maschinen-Gehäuse, in das wenigstens ein zum Übertragen von elektrischer Energie ausgebildetes Leitungselement hinein- bzw. herausführt.
  • Aus der DE 10 2019 132 599 A1 ist eine Halteanordnung an einem E-Maschinen-Gehäuse für ein elektrisches Leitungselement bekannt. Dabei wird das Leitungselement beispielsweise auch als Kabel oder Spannungskabel bezeichnet. Insbesondere ist das Leitungselement dazu ausgebildet, elektrische Energie unter Verwendung oder mithilfe von elektrischer Hochspannung zu übertragen, sodass das Leitungselement beispielsweise als Hochspannungs-Leitung beziehungsweise als Hochspannungskabel ausgebildet ist. Üblicherweise ist unter einer elektrischen Hochspannung eine elektrische Spannung zu verstehen, welche vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Hierdurch können besonders große elektrische Leistungen zum elektrischen Antreiben von Hybridfahrzeugen oder reinen Elektrofahrzeugen realisiert werden. Das Kraftfahrzeug umfasst in seinem vollständig hergestellten Zustand beispielsweise wenigstens eine elektrische Maschine (Elektroantriebsmotor), mittels welcher das Kraftfahrzeug, elektrisch angetrieben werden kann. Die elektrische Maschine ist ebenfalls eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, mehrere hundert Volt beträgt.
  • Das Leitungselement wird beispielsweise genutzt, um die in einem Hochvoltspeicher gespeicherte elektrische Energie zum elektromotorischen Antrieb des Fahrzeugs an die elektrische Maschine zu übertragen. Ferner kann die die elektrische Maschine in einem Generatorbetrieb über das Leitungselement auch in umgekehrter Richtung elektrische Energie an den Hochvoltspeicher übertragen.
  • Das Gehäuse kann insbesondere das Gehäuse eines Stators einer elektrischen Maschine bzw. eines Elektroantriebsmotors sein. Das Leitungselement weist wenigstens einen elektrischen Leiter zum Übertragen der elektrischen Energie auf.
  • Im Speziellen umfasst die Halteanordnung gemäß der DE 10 2019 132 599 A1 ein separat von dem Leitungselement ausgebildetes Verbindungselement, welches an dem Leitungselement, insbesondere an der Hülle beziehungsweise über die Hülle an dem Leitungselement, festgelegt ist. Das Verbindungselement weist einen Flansch auf, welcher auf einer ersten Seite einer Wandung des Gehäuses angeordnet ist. Der Flansch ist ein beispielsweise von einem Grundkörper des Verbindungselements abstehendes flaches Element, welches beispielsweise in radialer Richtung des Leiters nach außen von dem Grundkörper absteht oder einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet sein kann. Der Flansch ist, insbesondere auf der ersten Seite der Wandung, an dem Gehäuse beziehungsweise an der Wandung und dadurch an dem Gehäuse befestigt, wodurch über den Flansch das Verbindungselement und über das Verbindungselement das Leitungselement, insbesondere auf der ersten Seite, an dem Gehäuse befestigt sind. Die Halteanordnung weist außerdem ein separat von dem Flansch ausgebildetes Dichtungselement auf, welches sich in Umfangsrichtung einer Durchgangsöffnung vollständig umlaufend um die Durchgangsöffnung herum erstreckt und vorzugsweise als ein O-Ring ausgebildet ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung in einem Kraftfahrzeug zum Durchführen eines elektrischen Leitungselements in ein Gehäuse hinein bzw. aus einem Gehäuse heraus im Hinblick auf eine besonders einfache, stabile und sichere Montage weiterzubilden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dichtungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung am Gehäuse eines Elektroantriebsmotors sowohl zum Abdichten eines Gehäusedurchbruchs als auch zum Stützen eines für die Übertragung von elektrischer Energie ausgebildetes Leitungselements, das wenigstens einen elektrischen Leiter aufweist. Die Dichtungsanordnung umfasst einen Stützbalg aus elastischem Material mit einer Ausnehmung zum Durchführen des Leitungselements oder mit je einer Ausnehmung zum Durchführen jedes elektrischen Leiters des Leitungselements. Weiterhin umfasst der Stützbalg äußere Befestigungs-Ausnehmungen für ein öldichte Befestigung, insbesondere für eine Verschraubung, des Stützbalgs am Gehäuse, insbesondere über einen am Gehäuse angebrachten Außenring.
  • Vorzugsweise weist der Stützbalg auch innere Befestigungs-Ausnehmungen für eine Verbindung, insbesondere Schraubverbindung, des Stützbalgs mit dem Leitungselement auf. Das Leitungselement weist dazu eine Montagefläche für seine (Schraub-) Verbindung mit dem Stützbalg auf.
  • Weiterhin ist vorzugsweise ein stabilisierender Innenring vorgesehen, der dieselben Ausnehmungen zum Durchführen des Leitungselements oder der elektrischen Leiter sowie dieselben inneren Befestigungs-Ausnehmungen aufweist wie der Stützbalg, wobei die inneren Befestigungs-Ausnehmungen für die (Schraub-) Verbindung des Innenrings mit dem Stützbalg und dem Leitungselement vorgesehen sind. Hierdurch wird erreicht, dass die Ausnehmungen zum Durchführen der Leitungselemente nicht zwingend passgenau sein müssen, aber sein können.
  • Der Erfindung liegen folgende weitere Überlegungen zugrunde:
    • Bei elektrischen Maschinen müssen die oben bereits erwähnten EnergieversorgungsLeitungen (elektrische Kabel) öldicht durch das Maschinen-Gehäuse, insbesondere durch Deckel, Gehäusewände oder Trennwände der Gehäusekomponenten geführt werden.
  • Durch die großen Bauteiltoleranz der beteiligten Komponenten ist eine einfache Dichtung mittels O-Ring nach dem Stand der Technik nicht vorteilhaft, da die Position der Durchführungen von den Montage- und/oder Fertigungstoleranzen abhängig ist. Diese liegen meist im Bereich mehrerer Millimeter, jedoch sind für eine O-Ring-Dichtung aber nur wenige Zentel-Millimeter zulässig.
  • Grundprinzip der Erfindung ist ein Deckel zumindest als Teil einer Dichtungsanordnung in Form eines flexiblen (bevorzugt elastischen) Elements, insbesondere in Form eines „Stützbalgs“, das auch als elastische Manschette oder Membran bezeichnet werden könnte, das zum einen an dem Verbinder der Wicklungen und zum anderen am Gehäusedeckel der elektrischen Maschine abdichtet. Damit sind große Toleranzen der Bauteile möglich, da das flexible Element diese ausgleichen kann, ohne die Bauteile zueinander geometrisch fixieren oder ausrichten zu müssen. Dieser Deckel wird im Folgenden als „Stützbalg“ bezeichnet, da er einerseits wie ein Faltenbalg (vorzugsweise mit nur einer Falte) flexibel abdichtet und gleichzeitig als Halterung für die elektrischen Versorgungleitungen dient.
  • Diese Erfindung ist besonders vorteilhaft bei Anwendung in Fahrzeugen mit berührgefährlichen Spannungen ab 48 V, insbesondere bei über 400V.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt
    • 1 in einer schematischen Ansicht das von der Erfindung zu lösende Problem,
    • 2 in einer schematischen Ansicht das Prinzip der erfindungsgemäßen Idee in einem ersten Ausführungsbeispiel,
    • 3 in perspektivischer Ansicht eine mögliche Geometrie der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in einem zweiten Ausführungsbeispiel sowohl als Explosionszeichnung als auch in montierten Zustand,
    • 4 ausschnittsweise in perspektivischer Ansicht eine mögliche Geometrie der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in einem dritten Ausführungsbeispiel in montierten Zustand am Gehäuse eines Elektroantriebsmotors,
    • 5 ausschnittsweise eine zeichnerische Schnittansicht der Dichtungsanordnung in einem vierten Ausführungsbeispiel und
    • 6 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Dichtungsanordnung in einem fünften Ausführungsbeispiel.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in einer schematischen Ansicht das von der Erfindung zu lösende Problem: Ein Gehäuse 6 eines Elektroantriebsmotors 13 (siehe 4) weist einen Gehäusedurchbruch 7 auf, durch den ein Leitungselement 2 zumindest in Form einer elektrischen Leitung oder vorzugsweise in Form eines Elements mit mehreren integrierten elektrischen Leitungen A, B und C (siehe auch 2 und 3) vom Öl-Raum 8 des Gehäuses 6 nach außen in einen Luft-Raum 9 zu führen ist. Zwischen dem Leitungselement 2 und dem Rand des Gehäusedurchbruches 7 befinden sich Dichtpfade 10, d.h. öldicht zu verschließende Lücken.
  • 2 zeigt in einer schematischen Ansicht eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung 1 zur Lösung des in 1 dargestellten Problems am Gehäuse 6 sowohl zum Abdichten des Gehäusedurchbruchs 7 als auch zum Stützen des für die Übertragung von elektrischer Energie ausgebildetes Leitungselements 2, das hier beispielsweise ein Element mit wenigstens einem integrierten elektrischen Leiter A, B und/oder C aufweist.
  • Die Dichtungsanordnung 1 umfasst einen Stützbalg 5 aus elastischem Material mit einer Ausnehmung zum Durchführen des Leitungselements 2 oder mit je einer Ausnehmung 16, 17 und 18 (siehe auch Ausführungsbeispiel für eine besonders vorteilhafte Bauteilgeometrie gemäß 3) zum Durchführen jedes elektrischen Leiters A, B und C des Leitungselements 2. Darüber hinaus umfasst der Stützbalg 5 insbesondere am Rand äußere Befestigungs-Ausnehmungen 15 (siehe auch Ausführungsbeispiel für eine besonders vorteilhafte Bauteilgeometrie gemäß 3) für eine Verschraubung 12 des Stützbalgs 5 mit dem Gehäuse 6. Vorzugsweise weist das Gehäuse 6 am Rand des Gehäusedurchbruchs 7 dazu einen versteiften Halterahmen 4 auf, der hier als Außenring 4 bezeichnet wird - insbesondere bezogen auf die vorzugsweise möglichst mittigen Leitungsdurchbrüche bzw. Ausnehmungen 16, 17 und 18.
  • Der Stützbalg 5 weist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung auch innere Befestigungs-Ausnehmungen 14 (siehe auch Ausführungsbeispiel für eine besonders vorteilhafte Bauteilgeometrie gemäß 3) für eine Schraubverbindung 11 des Stützbalgs 5 mit dem Leitungselement 2 auf, wobei dazu das Leitungselement 2 wiederum eine Montagefläche 19 für seine Schraubverbindung 11 mit dem Stützbalg 5 aufweist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung 1 ist ein stabilisierender Innenring 3 vorgesehen, der dieselben Ausnehmungen 16, 17, 18 zum Durchführen des Leitungselements 2 oder der elektrischen Leiter A, B und C sowie dieselben inneren Befestigungs-Ausnehmungen 14 aufweist wie der Stützbalg 5, wobei die inneren Befestigungs-Ausnehmungen 14 für die Schraubverbindung 11 des Innenrings 3 mit dem Stützbalg 5 und dem Leitungselement 2 vorgesehen sind.
  • 3 zeigt ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel auf der rechten Seite im montierten Zustand.
  • Gemäß 3 (siehe Schatten), 4 und 5 kann zudem in besonders vorteilhafter Weise im Randbereich der Stützbalgs 5 innerhalb der äußeren Befestigungs-Ausnehmungen 15 eine umlaufende Rinne („S-Schlag“) zur Bildung einer flexiblen Falte 20 vorgesehen sein.
  • 5 und 6 zeigen schematisch ein weiteres erfindungsgemäßes vereinfachtes Ausführungsbeispiel ohne Innenring 3. Hierdurch wird zwar die Haltevorrichtung 1 möglicherweise weniger stabil, ist jedoch einfacher zu montieren.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019132599 A1 [0002, 0005]

Claims (7)

  1. Dichtungsanordnung (1) am Gehäuse (6) eines Elektroantriebsmotors (13) sowohl zum Abdichten eines Gehäusedurchbruchs (7) als auch zum Stützen eines für die Übertragung von elektrischer Energie ausgebildetes Leitungselements (2), das wenigstens einen elektrischen Leiter (A, B, C) aufweist, umfassend einen Stützbalg (5) aus elastischem Material mit einer Ausnehmung zum Durchführen des Leitungselements (2) oder mit je einer Ausnehmung (16, 17, 18) zum Durchführen jedes elektrischen Leiters (A, B, C) des Leitungselements (2) sowie mit äußeren Befestigungs-Ausnehmungen (15) für eine öldichte Befestigung (12) des Stützbalgs (5) am Gehäuse (6; 4).
  2. Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbalg (5) innere Befestigungs-Ausnehmungen (14) für eine Verbindung (11) des Stützbalgs (5) mit dem Leitungselement (2) aufweist und dass dazu das Leitungselement (2) eine Montagefläche (19) für seine Verbindung (11) mit dem Stützbalg (5) aufweist.
  3. Dichtungsanordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein stabilisierender Innenring (3) vorgesehen ist, der dieselben Ausnehmungen (16, 17, 18) zum Durchführen des Leitungselements (2) oder der elektrischen Leiter (A, B, C) sowie dieselben inneren Befestigungs-Ausnehmungen (14) aufweist wie der Stützbalg (5), wobei die inneren Befestigungs-Ausnehmungen (14) für die Verbindung (11) des Innenrings (3) mit dem Stützbalg (5) und dem Leitungselement (2) vorgesehen sind.
  4. Dichtungsanordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenring (4) am Rand des Gehäusedurchbruchs (7) für die Befestigung (12) des Stützbalgs (5) am Gehäuse (5) über die äußeren Befestigungs-Ausnehmungen (15) vorgesehen ist.
  5. Dichtungsanordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbalg (5) im Randbereich eine umlaufende Rinne (20) zur Bildung einer flexiblen Falte aufweist.
  6. Kraftfahrzeug mit einer Dichtungsanordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
  7. Stützbalg (5) für eine Dichtungsanordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
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