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Die Erfindung betrifft ein Gehäusebauteil für ein elektrisches Antriebssystem. Somit betrifft die Erfindung auch ein elektrisches Antriebssystem an sich mit einem Gehäuse aufweisend diesen Gehäusebauteil.
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Es besteht prinzipiell das Bestreben, die Montage bisheriger Antriebssysteme und deren Komponenten weiter zu vereinfachen. Auch ist es dabei beabsichtigt den Bauraumbedarf zu reduzieren und die benötigte Teilzahl möglichst gering zu halten.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gehäusebauteil für ein elektrisches Antriebssystem zur Verfügung zu stellen, das eine einfachere Montage ermöglichst sowie einen einfacheren und kompakteren Aufbau besitzt.
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Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist ein Gehäusebauteil für ein elektrisches Antriebssystem beansprucht, welches Gehäusebauteil einen aus einem Kunststoffmaterial bestehenden Grundkörper sowie eine elektrische Leiterbahn aufweist. Die elektrische Leiterbahn ist dabei unmittelbar mit einem Urformvorgang des Grundkörpers innerhalb des Grundkörpers formschlüssig festgelegt / angebracht / fixiert.
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Somit wird die elektrische Leiterbahn in dem Urformvorgang, vorzugsweise einem Spritzgussvorgang, des Grundkörpers direkt von dem Kunststoffmaterial des Grundkörpers umgeben und nach dem Aushärten entsprechend fixiert. Eine Montage wird dadurch deutlich erleichtert. Auch ist der Aufbau möglichst kompakt.
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Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Demzufolge ist es auch von Vorteil, wenn an dem Grundkörper, unter Ausbildung einer axialen Schnittstelle der Leiterbahn, eine Steckeraufnahmekontur angeformt ist. Dadurch wird die weitere elektrische Anbindung der Leiterbahn erleichtert.
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Dabei ist es weiterhin zweckmäßig, wenn zu einer ersten axialen Seite des Grundkörpers eine erste Steckeraufnahmekontur der Leiterbahn (unter Ausbildung einer ersten Schnittstelle) ausgebildet ist und zu einer, der ersten axialen Seite gegenüberliegenden, zweiten axialen Seite des Grundkörpers eine zweite Steckeraufnahmekontur der Leiterbahn (unter Ausbildung einer zweiten Schnittstelle) ausgebildet ist. Die Steckeraufnahmekonturen sind weiter bevorzugt radial und/oder in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Dadurch lassen sich die Schnittstellen möglichst platzsparend anordnen.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn an dem Grundkörper unmittelbar mehrere Befestigungsmittelaufnahmelöcher mit angeformt sind. Die Befestigungsmittelaufnahmelöcher sind bevorzugt als Durchgangslöcher oder Sacklöcher und/oder Gewindelöcher ausgebildet.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Befestigungsmittelaufnahmelöcher zumindest teilweise mit einem verdickten Lochleibungsbereich gegenüber einem angrenzenden Plattenbereich ausgestattet sind. Für eine erhöhte Festigkeit ist es förderlich, wenn die Befestigungsmittelaufnahmelöcher zu zumindest einer axialen Seite des Grundkörpers hin durch Versteifungsrippen verstärkt sind.
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Die Funktionalität des Gehäusebauteils wird weiter erhöht, wenn in dem Grundkörper unmittelbar ein hydraulischer Durchlass zur Durchführung eines Hydraulikmittels angeformt / ausgeformt ist. Jener hydraulische Durchlass dient beispielsweise unmittelbar zum Anschluss an eine Hydraulikpumpe.
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Bildet das Gehäusebauteil ein Deckelelement (für ein Gehäuse) aus, lässt sich dieses möglichst bauraumsparend anordnen.
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Für einen kompakteren Aufbau des Antriebssystems ist es auch zuträglich, wenn an dem Grundkörper unmittelbar ein hohlzylindrischer Lagersitzbereich angeformt ist. Dadurch lässt sich das Gehäusebauteil bauraumgeschickt mit weiteren Bestandteilen des Antriebssystems anordnen.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, an dem ein erfindungsgemäßes Gehäusebauteil nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen angebracht ist.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gehäusebauteils nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei ein Grundkörper transparent dargestellt ist, sodass mehrere darin aufgenommene Leiterbahnen zu erkennen sind,
- 2 eine schematische Darstellung eines Antriebssystems aufweisend das Gehäusebauteil nach 1,
- 3 eine perspektivische Darstellung des Gehäusebauteils der 1 von seiner Vorderseite, sowie
- 4 eine perspektivische Darstellung des Gehäusebauteils der 1 und 3 von seiner Rückseite.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Mit 2 sei zunächst auf den bevorzugten Einsatzbereich eines erfindungsgemäßen Gehäusebauteils 1 hingewiesen. Das Gehäusebauteil 1 ist vorzugsweise in einem elektrischen Antriebssystem 2 eingesetzt. Jenes Antriebssystem 2 weist eine der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellte elektrische Antriebsmaschine auf, die zum weiteren Antrieb eines Kraftfahrzeuges / Kraftfahrzeugantriebsstrangs dient. Das Antriebssystem 2 weist weiter bevorzugt, nachgeschaltet zur Antriebsmaschine, auch ein Getriebe, etwa aufweisend eine Planetengetriebeeinheit und/oder eine Differenzialeinheit, auf. Das Antriebssystem 2 ist somit bevorzugt als eine elektrische Antriebsachse / E-Achse ausgeführt.
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In 2 ist das Antriebssystem 2 in erster Linie bezüglich seines Gehäuses 14 angedeutet. Das die Antriebsmaschine und/oder das Getriebe umhausende Gehäuse 14 weist ein erfindungsgemäßes Gehäusebauteil 1 auf, das nachfolgend in den 1, 3 und 4 näher erläutert wird.
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Das Gehäusebauteil 1 ist vorzugsweise als ein Deckelelement des Gehäuses 14 ausgeführt. Das Gehäusebauteil 1 ist bspw. zu einem axialen Endbereich des Gehäuses 14 angebracht.
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In 1 ist zu erkennen, dass das Gehäusebauteil 1 neben einem aus einem Kunststoffmaterial, hier einem thermoplastischen Material, hergestellten Grundkörper 3, mehrere Leiterbahnen 4 aufweist, die unmittelbar in einem Urformvorgang des Grundkörpers 3 in dem Kunststoffmaterial des Grundkörpers 3 mit fixiert worden sind. Somit ist jede elektrische Leiterbahn 4, hier als Bestandteil eines Leiterbahnbündels, formschlüssig in dem / ausgehärteten Kunststoffmaterial des Grundkörpers 3 aufgenommen / festgelegt.
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Weiterhin ist zu erkennen, dass die Leiterbahnen 4 zu einer ersten axialen Seite 9 des Grundkörpers 3 eine erste Schnittstelle 5 bilden, die eine erste Steckeraufnahmekontur 7 aufweist (3). Diese erste Steckeraufnahmekontur 7 ist unmittelbar durch den Grundkörper 3 / durch das Kunststoffmaterial des Grundkörpers 3 ausgeformt. Jene erste axiale Seite 9 ist in 3 gut zu erkennen und bildet eine Vorderseite. An einer der ersten axialen Seite 9 gegenüberliegenden zweiten axialen Seite 10, die eine Rückseite bildet, ist eine zweite Schnittstelle 6 der Leiterbahnen vorhanden (4). Die zweite Schnittstelle 6 weist eine zweite Steckeraufnahmekontur 8 auf, die ebenfalls durch den Grundkörper 3 / durch das Kunststoffmaterial des Grundkörpers 3 ausgeformt ist.
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In Verbindung mit den 1, 3 und 4 ist zu erkennen, dass die beiden Schnittstellen 5, 6 und somit die beiden Steckeraufnahmekonturen 7, 8 sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Die beiden Schnittstellen 5, 6 sind somit radial auf unterschiedlichen Höhen und in Umfangsrichtung im Wesentlichen um 180° versetzt angeordnet.
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An dem Grundkörper 3 ist auch ein hohlzylindrischer Lagersitzbereich 13 unmittelbar ausgeformt, der im Betrieb zur Aufnahme eines Wellenendes / zur Lagerung eines Wellenendes dient.
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Die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben axial / axiale Richtung, radial / radiale Richtung und Umfangsrichtung sind in Bezug auf eine Längsachse 18 des ebenfalls an dem Gehäusebauteil 1 integrierten Lagersitzbereichs 13 zu sehen. Axial bedeutet somit eine Richtung entlang der Längsachse 18, radial eine Richtung senkrecht zur Längsachse 18 und Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer konzentrisch um die Längsachse 18 umlaufenden Kreislinie.
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Ferner ist der Grundkörper 3 mit mehreren Befestigungsmittelaufnahmelöchern 11 ausgestattet. Die Befestigungsmittelaufnahmelöcher 11 sind hier entweder als Durchgangslöcher 19 oder Sacklöcher 20 ausgebildet. Die Befestigungsmittelaufnahmelöcher 11 können zudem mit einem Innengewinde und somit als Gewindelöcher ausgeführt sein. Die Befestigungsmittelaufnahmelöcher 11 sind über einen Plattenbereich 15 des Grundkörpers 3 hinweg / in einer Erstreckungsebene des Plattenbereiches 15 hinweg verteilt angeordnet.
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Die Sacklöcher 20 sind bevorzugt in verdickten Lochleibungsbereichen 16 (auch als Verschraubungsdome bezeichnet) an dem Plattenbereich 15 ausgeformt. Die Sacklöcher 20 sind hier als Gewindelöcher ausgeführt. Zwischen den Sacklöchern 20 und Durchgangslöchern 19 verlaufen mehrere Versteifungsrippen 17. Die Durchgangslöcher 19 sind hierbei gewindelos ausgebildet.
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Des Weiteren ist der Grundkörper 3 mit einem hydraulischen Durchlass 12 ausgestattet. Jener hydraulische Durchlass 12 dient zur hydraulischen Umleitung eines Hydraulikmittels und ist im Betrieb beispielsweise mit einer Pumpe weiter verbunden.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, besteht die erfinderische Lösung darin, die Kupferbahnen (Leiterbahnen 4) direkt in die Spritzgussform für die Gehäusebauteile 1 einzulegen, zu umspritzen und sie so zu einem Bestandteil des jeweiligen Gehäusebauteils 1 zu machen.
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Dies wird dadurch erleichtert, dass auf Grund von Leichtbaumaßnahmen Teile des Gehäuses 14 aus Kunststoff gefertigt werden. Insbesondere die Deckelelemente (Gehäusebauteil 1) von Getrieben oder Motoren sind hier zu nennen. Aber auch alle weiteren Bauteile einer E-Achse, die aus Kunststoff gefertigt werden können, kommen als „Träger“ in Frage.
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Auf Grund der Verlegung im Bauteil bietet sich für die Gestaltung des Leadframes (Leiterbahnen 4) der Vorteil mit möglichst wenig Ebenen auszukommen, was das Stanzgitter (Leiterbahn 4) günstiger in der Herstellung macht. Ein auf der Oberfläche montierter Leadframe muss sich dort um die entsprechenden Rippen / Anschraubkonturen / Anbaubauteile herumwinden, ein interner kann den „direkten“ Weg nehmen. Oder ganz bewusst einer gewissen Kontur folgen, z.B. aus EMV Gründen.
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Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist, dass im Servicefall lediglich das aktive Element z.B. die Pumpe getauscht werden muss, während alle passiven Elemente an ihrem Platz verbleiben.
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Auf Grund des internen Verlaufs entfallen die Montageschritte „Positionieren“ und „Festschrauben“ nicht nur beim Kunden, sondern grundsätzlich. Das Teilehandling reduziert sich ebenfalls deutlich, da sowohl die Befestigungselemente als auch die Leadframes als eigenständiges Bauteil nicht mehr in der Montage vorliegen.
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Die 1, 3 und 4 zeigen das Gehäusebauteil 1 als E-Motor-Deckel einer E-Achse, in dem die Anbindung einer Wasserpumpe, welche auf der Außenseite montiert ist, integriert wird.
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Neben der mechanischen Anbindung (Verschraubung) umfasst die Integration auch die elektrische / elektronische Anbindung durch integrierte Leadframes sowie die hydraulische Anbindung, sprich Kanalführung, am Pumpenausgang. Im dargestellten Fall enden die Leadframes auf der Innenseite der Wand in einer Konnektorkontur (Steckeraufnahmekontur 7, 8). An dieser Stelle könnte beispielsweise ein Steuergerät oder aber eine Schnittstelle zu einem weiteren Leadframe realisiert werden. Damit bietet sich die Möglichkeit, die einzelnen Gehäuseteile zu einem Leadframe-Netz zu verschalten, das die Signale von Wasserpumpen, Ventilen, Ölpumpe usw. bündelt und an einer Stelle an ein zentrales Steuergerät übergibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäusebauteil
- 2
- Antriebssystem
- 3
- Grundkörper
- 4
- Leiterbahn
- 5
- erste Schnittstelle
- 6
- zweite Schnittstelle
- 7
- erste Steckeraufnahmekontur
- 8
- zweite Steckeraufnahmekontur
- 9
- erste axiale Seite
- 10
- zweite axiale Seite
- 11
- Befestigungsmittelaufnahmeloch
- 12
- Durchlass
- 13
- Lagersitzbereich
- 14
- Gehäuse
- 15
- Plattenbereich
- 16
- Lochleibungsbereich
- 17
- Versteifungsrippe
- 18
- Längsachse
- 19
- Durchgangsloch
- 20
- Sackloch
