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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse einer elektrischen Maschine, wobei wenigstens in einem Gehäuseabschnitt des Gehäuses eine erhabene Versteifungsstruktur ausgeformt ist und die Versteifungsstruktur aus mehreren, ein Muster bildenden Zellen ausgeführt ist.
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Bei Antrieben im Allgemeinen und somit auch bei Elektroantrieben neigen großflächige und vornehmlich ebene Gehäusestrukturen, wie z. B. am Antrieb befindliche Gehäusedeckel, insbesondere im Betrieb der Antriebe zu Vibrationen. Diese Vibrationen stellen regelmäßig eine akustische Beeinträchtigung für im Innenraum des Fahrzeugs befindliche Insassen dar.
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Um diese akustischen Beeinträchtigungen zu minimieren, ist es bekannt, z. B. an der vibrierenden Gehäusestruktur oder aber im Antriebsraum Dämmmaßnahmen vorzusehen, die beispielsweise in der Anordnung von Dämmmatten bestehen. Mit diesen Dämmmaßnahmen sind aufgrund zusätzlich anzuordnender Bauelemente und dem durch deren Anordnung bedingten Montageaufwand jedoch in nachteiliger Weise gesteigerte Kosten verbunden.
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Um diesen Nachteil zu umgehen, sind aus dem Stand der Technik bereits Lösungen bekannt. So beschreibt die
FR 3 059 744 A1 einen Deckel eines elektromechanischen Aktors für einen Scheibenbremssattel, wobei zum Zweck der Reduzierung von Emissionsgeräuschen, Vibrationen sowie Pumpeffekten auf der Innenseite des Deckels eine Wabenstruktur ausgeformt ist. Diese bewirkt eine Versteifung des Deckels, was wiederum zu einer Amplitudenminimierung der Vibrationen im hörbaren Frequenzbereich führt.
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In vergleichbarer Weise ist der US 2018 / 0 023 568 A1 ein Deckel eines Kompressors zu entnehmen, welcher auf seiner Innen- oder Außenseite eine Rippen-, Ring-Rippen- oder Wabenstruktur aufweist, um die Vibrationen des Kompressors und somit die durch den Kompressor abgegebenen Geräusche zu minimieren.
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Durch die
CN 2 10 431 114 U ist zudem ein Motordeckel bekannt, welcher aus einem Hauptsowie einem schwingfähig im Hauptdeckel aufgehängten Hilfsdeckel besteht und ferner eine Struktur zur Schock- sowie zur Geräuschreduktion aufweist. Zur Verstärkung sind hierbei in den Hauptdeckel wabenförmig angeordnete Verstärkungsdrähte eingebracht.
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Gerade bei den vorgenannten Strukturen in Form von an den Gehäusedeckeln ausgeformten Waben sind der Verfeinerung der Gliederung der Waben und somit der kleinsten umsetzbaren Wabengröße aus fertigungstechnischen Gründen jedoch Grenzen gesetzt. Dies minimiert die Möglichkeit, eine teils deutlich höhere Versteifung der Gehäusedeckel vorzusehen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gehäuseabschnitt der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass die Steifigkeit und somit die akustischen Emissionen gegenüber dem Stand der Technik gesteigert werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Gehäuseabschnitt gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist also ein Gehäuse einer elektrischen Maschine, hierbei insbesondere eines Elektromotors, vorgesehen. Dabei ist in dem Gehäuse wenigstens abschnittsweise respektive wenigstens in einem Gehäuseabschnitt des Gehäuses eine - gegenüber einer Grundfläche des Gehäuseabschnitts - erhabene Versteifungsstruktur ausgeformt. Der Gehäuseabschnitt wäre hierbei bevorzugt ein Gehäusedeckel des Gehäuses. Erfindungsgemäß ist die Versteifungsstruktur indes aus mehreren, ein Muster bildenden - und sich dabei teilweise überlappenden - Zellen ausgeführt. Eine solche Überlappung äußert sich dabei dadurch, dass wenigstens ein erhabener Zellabschnitt zwei Zellen zuzuordnen ist. Die Zellen respektive die die Zellen ausformenden Zellabschnitte bilden in ihrer Gesamtheit dabei entsprechend die Versteifungsstruktur. Im Sinne der Erfindung ist zudem eine erste Versteifungsstruktur auf der nach innen gerichteten Seite und eine zweite Versteifungsstruktur auf der nach außen gerichteten Seite des Gehäuseabschnitts ausgeformt. Durch die Ausführung der Versteifungsstrukturen auf beiden Seiten des Gehäuseabschnitts lässt sich gewinnbringend die Steifigkeit und somit die Eigenfrequenz des Gehäuseabschnitts gegenüber einer einseitigen Ausführung deutlich erhöhen und dadurch die akustischen Emissionen vorteilhaft minimieren, dies folgerichtig unter Lösung des Problems der fertigungstechnisch bedingten, kleinsten umsetzbaren Zellgröße der Zellen.
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In einer überaus vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Versteifungsstrukturen zueinander schräg versetzt ausgeformt. Im Genauen sind die beiden Versteifungsstrukturen hierbei lateral, in Richtung entlang der Grundflächen des Gehäuseabschnitts schräg versetzt ausgeformt. Somit weisen die Versteifungsstrukturen entlang einer jeweiligen lateralen Richtung folgerichtig einen Versatz zueinander auf, sodass sich die Versteifungsstrukturen der beiden Seiten und hierbei insbesondere die Zellmittelpunkte der jeweiligen Zellen der Versteifungsstrukturen, entsprechend in Projektion senkrecht zu den Grundflächen, nicht vollständig überdecken. Das Versetzen der Versteifungsstrukturen gegenüber einander bietet dabei den Vorteil, dass die Steifigkeit des Gehäuseabschnitts weiter gesteigert werden kann, da die auf einer der Seiten innerhalb der Zellen vorliegenden Freibereiche des Gehäuseabschnitts durch die auf der gegenüberliegenden Seite ausgeformten Zellen respektive den Zellabschnitten der Zellen überschnitten werden. Dadurch minimiert sich der quasi frei schwingfähige Anteil der Freibereiche, was aufgrund der zusätzlichen Erhöhung der Steifigkeit mit einer weiteren Steigerung der Eigenfrequenz des Gehäuseabschnitts einhergeht. Die auf einer jeweiligen Seite vorliegenden Freiflächen der Freibereiche sind dabei entsprechend Teil der Grundfläche der jeweiligen Seite.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist ferner dann als gewinnbringend anzusehen, wenn die Versteifungsstrukturen symmetrisch zueinander versetzt sind, sodass die jeweiligen Zellen der beiden Versteifungsstrukturen zueinander gleichmäßig beabstandet verteilt angeordnet sind. Der Versatz zwischen den Zellen der beiden Versteifungsstrukturen, dabei insbesondere entlang einer jeweiligen lateralen Richtung, wäre demnach symmetrisch respektive gleichmäßig ausgebildet. Entsprechend würden die Zellabschnitte der Zellen der jeweiligen Versteifungsstrukturen hierbei - in Projektion - zueinander gleichmäßig beabstandet vorliegen. Aufgrund der symmetrisch versetzten Anordnung der beiden Versteifungsstrukturen zueinander ließe sich die Steifigkeit und somit die Eigenfrequenz des Gehäuseabschnitts bei minimal möglicher Zellgröße gewinnbringend maximieren, was folgerichtig zu minimalen akustischen Emissionen des Gehäuseabschnitts führt.
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In einer zum Vorgenannten abweichend ausgeführten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gehäuses ist jedoch ebenso vorteilhaft vorgesehen, dass die Versteifungsstrukturen asymmetrisch zueinander versetzt sind, sodass die jeweiligen Zellen der beiden Versteifungsstrukturen zueinander ungleichmäßig beabstandet verteilt angeordnet sind. Der Versatz zwischen den Zellen der beiden Versteifungsstrukturen, dabei insbesondere entlang einer jeweiligen lateralen Richtung, wäre demnach asymmetrisch respektive ungleichmäßig ausgebildet. Die Zellabschnitte der Zellen der jeweiligen Versteifungsstrukturen würden in dieser Weiterbildung - in Projektion - folgerichtig zueinander ungleichmäßig beabstandet vorliegen. Durch eine solche asymmetrisch versetzte Anordnung der Versteifungsstrukturen zueinander ließen sich neben der Erhöhung der Steifigkeit des Gehäuseabschnitts und somit der Steigerung der Eigenfrequenz auch die Eigenmoden und somit die Gestalt der durch den Gehäuseabschnitt ausgeführten Schwingungen und die damit verbundenen Frequenzen beeinflussen, sodass z. B. für einen Insassen eines Kraftfahrzeugs als besonders störend empfundene Frequenzen gedämpft oder gar verhindert werden.
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Eine überdies Erfolg versprechende Ausführungsform der Erfindung lässt sich zudem darin sehen, dass die Versteifungsstrukturen zueinander verdreht ausgeformt - und somit einen Winkelversatz zueinander aufweisen - und/oder gespiegelt ausgebildet sind. Hierdurch wird es für sich genommen und insbesondere in Verbindung mit einer schräg versetzten Ausformung der Versteifungsstrukturen vorteilhaft ermöglicht, das Überschneiden der innerhalb der Zellen vorliegenden Freibereiche durch die Zellabschnitte der Zellen der gegenüberliegenden Versteifungsstruktur auf die Form der Freibereiche respektive die Grundform der Zellen anzupassen. Beispielsweise könnte derart ein diagonales Überschneiden der Zellen ermöglicht werden.
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Die Erfindung weiterbildend ist es als gewinnbringend anzusehen, wenn sich eine Grundform wenigstens einer Zelle der Versteifungsstruktur der inneren Seite von einer Grundform wenigstens einer Zelle der Versteifungsstruktur der äußeren Seite unterscheidet. Es bestünde somit die Möglichkeit, dass sich die Grundform jeder Zelle der Versteifungsstruktur der inneren Seite von der Grundform jeder Zelle der Versteifungsstruktur der äußeren Seite unterscheidet. Dies erscheint jedoch in der Praxis eher von untergeordneter Bedeutung zu sein. Zudem könnte sich grundsätzlich die Grundform aller Zellen der Versteifungsstruktur der inneren Seite von der Grundform aller Zellen der Versteifungsstruktur der äußeren Seite unterscheiden, wobei zudem denkbar wäre, dass die Grundform der Zellen einer jeweiligen Versteifungsstruktur gleich ausgebildet ist. Eine bevorzugtere Ausführungsform bestünde jedoch darin, dass sich die Grundform der in wenigstens einem Teilbereich zumindest einer der Versteifungsstrukturen befindlichen Zellen voneinander unterscheidet.
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Ferner ist auch eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gehäuses als günstig anzusehen, bei welcher wenigstens zwei Zellen der Versteifungsstruktur wenigstens einer der Seiten eine sich voneinander unterscheidende Grundform aufweisen. Somit wäre auch hierbei denkbar, dass sich die Grundform aller Zellen einer der Versteifungsstrukturen voneinander unterscheidet. Dies stellt sich aber auch in diesem Fall als wenig praxisrelevant dar. Von gehobener Bedeutung wäre eher eine Ausführungsform, bei welcher sich die Grundform der in wenigstens einem Teilbereich der betreffenden Versteifungsstruktur befindlichen Zellen von der Grundform weiterer Zellen der Versteifungsstruktur unterscheidet.
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Im Allgemeinen bietet hierbei eine Ausführung von Zellen mit sich voneinander unterscheidenden Grundformen die Möglichkeit, eine der Versteifungsstrukturen respektive beide Versteifungsstrukturen quasi optimal auf die Geometrie des Gehäuseabschnitts anzupassen. Beispielsweise könnte aufgrund unterschiedlicher Dicken in Teilbereichen des Gehäuseabschnitts eine sich unterscheidende Schwingungscharakteristik vorliegen, welche durch eine entsprechende Anpassung der Grundform der Zellen in diesen Teilbereichen adressiert werden kann. Dadurch könnte eine einheitliche Versteifung respektive eine gleichmäßige Steifigkeit des Gehäuseabschnitts sichergestellt werden. Ferner ist zudem denkbar, dass in den Randbereichen des Gehäuseabschnitts eine Grundform der Zellen vorliegt, welche sich von der Grundform der mittig im Gehäuseabschnitt ausgeformten Zellen unterscheidet. Neben der eigentlichen Erhöhung der Steifigkeit und der damit verbundenen Steigerung der Eigenfrequenz kann so zudem auch wiederum das Entstehen von als besonders störend empfundenen Eigenmoden vermieden werden.
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In überaus praxisgerechter Weise ist in einer Ausbildung der Erfindung überdies vorgesehen, dass eine Grundform einer Zelle - oder der Zellen - als ein Polygon, insbesondere als eine Wabe, ein Kreis, ein Rechteck oder ein Dreieck ausgeführt ist. So lässt sich in überaus vorteilhafter Weise die Grundform der Zellen an die Geometrie des Gehäuseabschnitts anpassen. Zudem können die Zellen in unterschiedlichen Teilbereichen des Gehäuseabschnitts, je nach Anforderung, in wenigstens jeweils einer dieser Grundformen ausgebildet werden.
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Es ist zudem in einer Ausführungsform der Erfindung angedacht, dass der Gehäuseabschnitt aus einem Metall oder einem Kunststoff ausgebildet ist, wodurch die Schwingungscharakteristik des Gehäuseabschnitts je nach Auswahl des Materials vorteilhaft an vorgegebene Anforderungen anpassbar ist.
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Weiterhin ist in einer Weiterbildung der Erfindung angedacht, dass der Gehäuseabschnitt über ein Gieß-, Spritzgieß-, Fräs- oder Tiefziehverfahren hergestellt ist. So lassen sich in fertigungstechnisch vorteilhaft einfacher Weise die Versteifungsstrukturen erzeugen und insbesondere eine Vielzahl an Grundformen der Zellen der Versteifungsstrukturen zur Verfügung stellen. Gerade bei einem Gießverfahren oder einem Tiefziehverfahren entstehen dabei gegenüber der Ausführung des Gehäuseabschnitts ohne Versteifungsstrukturen gewinnbringend keine Mehrkosten.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in
- 1 eine Weiterbildung eines Gehäuseabschnitts;
- 2a, 2b einen Gehäuseabschnitt mit zueinander schräg versetzten Versteifungsstrukturen;
- 3 einen Gehäuseabschnitt mit als Dreieck ausgebildeter Grundform der Zellen der Versteifungsstrukturen;
- 4 einen Gehäuseabschnitt mit als Dreieck ausgebildeter Grundform der Zellen und gegenüber einander gespiegelten Versteifungsstrukturen;
- 5 einen Gehäuseabschnitt mit als Kreis ausgebildeter Grundform der Zellen der Versteifungsstrukturen;
- 6 einen Gehäuseabschnitt mit als Rechteck ausgebildeter Grundform der Zellen der Versteifungsstrukturen;
- 7 einen Gehäuseabschnitt mit als Rechteck ausgebildeter Grundform der Zellen und asymmetrisch versetzten Versteifungsstrukturen.
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Die 1 zeigt zwei Darstellungen einer Weiterbildung des aus einem Metall mittels eines Gießverfahrens hergestellten Gehäuseabschnitts 1 eines erfindungsgemäßen Gehäuses einer elektrischen Maschine, wobei der Gehäuseabschnitt 1 hierbei als ein Gehäusedeckel des Gehäuses ausgebildet ist. Eine der Darstellungen, hierbei die linksseitige Darstellung des Gehäuseabschnitts 1, offenbart die nach innen, also die in Richtung des Inneren des Gehäuses zeigende Seite 3 des Gehäuseabschnitts 1. Die weitere Darstellung, hierbei demnach die rechtsseitige Darstellung des Gehäuseabschnitts 1, beschreibt die nach außen, also die entgegen dem Inneren des Gehäuses zeigende Seite 4 des Gehäuseabschnitts 1. Dabei sind sowohl auf der nach innen gerichteten oder auch der inneren Seite 3 als auch auf der nach außen gerichteten oder auch der äußeren Seite 4 des Gehäuseabschnitts 1 die Versteifungsstrukturen 2 ausgeformt. Diese Versteifungsstrukturen 2 bestehen dabei aus den ein Muster bildenden Zellen 5, welche sich hierbei teilweise überlappen und zudem gegenüber der jeweiligen Grundfläche 6, 7 der inneren Seite 3 respektive der äußeren Seite 4 des Gehäuseabschnitts 1 erhaben ausgebildet sind. Die Grundform einer jeweiligen Zelle 5 ist dabei als ein Polygon und im Speziellen als eine Wabe ausgeführt, wodurch optimale strukturelle Eigenschaften der Zellen 5 gewährleistet werden und damit eine hohe Steifigkeit des Gehäuseabschnitts 1 vorliegt.
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Den 2a und 2b ist eine weitere Ausführungsform eines als Gehäusedeckel ausgebildeten Gehäuseabschnitts 1 zu entnehmen, wobei die Darstellung der 2b zur Verdeutlichung der Ausführungsform den aus der 2a bekannten Gehäuseabschnitt 1 mit einem kreisförmigen Ausbruch aufzeigt. In der dargestellten Ausführungsform weist der Gehäuseabschnitt 1 wiederum auf beiden Seiten 3, 4 die Versteifungsstrukturen 2 auf, wobei diese hierbei zueinander schräg versetzt ausgeformt sind. Im Genauen sind die beiden Versteifungsstrukturen 2 hierbei lateral, in Richtung entlang der Grundflächen 6, 7 des Gehäuseabschnitts 1 schräg versetzt ausgeformt. Somit weisen die Versteifungsstrukturen 2 entlang einer jeweiligen lateralen Richtung einen Versatz zueinander auf, sodass sich die Versteifungsstrukturen 2 der beiden Seiten 3, 4 und hierbei insbesondere die Zellmittelpunkte der jeweiligen Zellen 5 der Versteifungsstrukturen 2, entsprechend in Projektion senkrecht zu den Grundflächen 6, 7, nicht vollständig überdecken. Die Versteifungsstruktur 2 der inneren Seite 3 ist hierbei in der Darstellung der 2a schemenhaft angedeutet, in der Darstellung der 2b neben der Versteifungsstruktur 2 der äußeren Seite 4 deutlich zu erkennen. Hierdurch ist beiden Darstellungen auch ferner zu entnehmen, dass die Versteifungsstrukturen 2 symmetrisch zueinander versetzt sind, sodass die jeweiligen, aus mehreren Zellabschnitten 8 bestehenden Zellen 5 der beiden Versteifungsstrukturen 2 zueinander gleichmäßig beabstandet verteilt angeordnet sind. Der Versatz zwischen den Zellen 5 der beiden Versteifungsstrukturen 2, dabei insbesondere entlang einer jeweiligen lateralen Richtung, ist demnach symmetrisch respektive gleichmäßig ausgebildet, wodurch die Zellabschnitte der Zellen 5 der jeweiligen Versteifungsstrukturen 2 hierbei - in Projektion - zueinander gleichmäßig beabstandet vorliegen.
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Aus den 3 bis 7 gehen zudem Ausführungsformen des Gehäuseabschnitts 1 des erfindungsgemäßen Gehäuses hervor, bei welchen die Zellen 5 der auf den beiden Seiten 3, 4 ausgeformten Versteifungsstrukturen 2 unterschiedliche Grundformen aufweisen. Hierbei ist die Grundform der Zellen 5 der 3 und 4 als Dreieck, die Grundform der Zellen 5 der 5 als Kreis und die Grundform der Zellen 5 der 6 und 7 als Rechteck und im Speziellen als Quadrat ausgeführt. Die Versteifungsstrukturen 2 einer jeweiligen Ausführungsform der 3 bis 7 sind zudem schräg versetzt zueinander ausgeformt, wobei die Versteifungsstrukturen 2 der Ausführungsformen der 3 bis 6 symmetrisch zueinander versetzt sind. Die Ausführungsform des Gehäuseabschnitts 1 der 7 zeigt hingegen, dass die Versteifungsstrukturen 2 asymmetrisch zueinander versetzt sind, sodass die jeweiligen Zellen 5 der beiden Versteifungsstrukturen 2 zueinander ungleichmäßig beabstandet verteilt angeordnet sind. Der Versatz zwischen den Zellen 5 der beiden Versteifungsstrukturen 2, dabei entlang einer jeweiligen lateralen Richtung, ist somit asymmetrisch respektive ungleichmäßig ausgebildet. Die Zellabschnitte der Zellen 5 der jeweiligen Versteifungsstrukturen 2 liegen demnach - in Projektion - zueinander ungleichmäßig beabstandet vor. Darüber hinaus sind die Versteifungsstrukturen 2 der 4 nicht nur lediglich versetzt zueinander, sondern zudem auch zueinander gespiegelt ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuseabschnitt
- 2
- Versteifungsstruktur
- 3
- Seite
- 4
- Seite
- 5
- Zelle
- 6
- Grundfläche
- 7
- Grundfläche
- 8
- Zellabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- FR 3059744 A1 [0004]
- CN 210431114 U [0006]
