EP4186146A1 - Gehäuse für einen elektromotor einer elektrischen hilfskraftlenkung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Gehäuse für einen elektromotor einer elektrischen hilfskraftlenkung für ein kraftfahrzeug

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EP4186146A1
EP4186146A1 EP21743162.6A EP21743162A EP4186146A1 EP 4186146 A1 EP4186146 A1 EP 4186146A1 EP 21743162 A EP21743162 A EP 21743162A EP 4186146 A1 EP4186146 A1 EP 4186146A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
housing according
electric motor
hollow cylinder
transverse wall
Prior art date
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Pending
Application number
EP21743162.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manuel Dürig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Presta AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP4186146A1 publication Critical patent/EP4186146A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/14—Casings; Enclosures; Supports
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • the invention relates to a housing for an electric motor, comprising a first element with a hollow cylinder and a second element, the second element being connected to the first element by material bonding. Furthermore, the invention relates to a servomotor for a steering system and a steering system for a motor vehicle.
  • An electromechanical steering system in particular a steer-by-wire steering system, for motor vehicles includes at least one electric motor for power steering, which can also be referred to as a servomotor.
  • a servomotor Such an electric motor is set up to apply an auxiliary torque to a component of the steering system provided for this purpose or to introduce an auxiliary torque into a component of the steering system provided for this purpose.
  • the auxiliary torque serves to support the driver of the motor vehicle in steering the motor vehicle or to facilitate the steering of the motor vehicle.
  • the magnitude and the direction of the auxiliary torque are determined situationally by a control unit on the basis of data recorded by sensors, in particular rotation angle and torque sensor data, and transmitted to the electric motor.
  • the fastening element has means for positioning, in particular for centering to ensure correct relative positioning of the components to be welded.
  • the means for positioning are positive-locking elements, which are designed to be complementary in shape to the geometry or parts of the geometry of the element to be welded to the fastening element.
  • the fastening element and/or the element to be welded to the fastening element therefore have a high geometric complexity. This requires additional effort in the development and in the production of the fastening element and/or the element to be welded to the fastening element, so that their production costs are comparatively high.
  • every electromechanical steering system for motor vehicles includes at least one electric motor and motor vehicles are mass-produced, the costs for producing a mechanical connection between the electric motor and a support structure must not exceed a certain limit.
  • the object of the present invention is to create a permanent, reliable, easy-to-manufacture and cost-efficient connection between the electric motor and a supporting structure.
  • a housing for an electric motor comprising a first element with a hollow cylinder and a second element, the second element being connected to the first element by material bonding, characterized in that at least the first element or the second element is in a state , that is, the first element and/or the second element, has at least one welding projection for connecting the first element to the second element by resistance projection welding before the material-locking joining.
  • the housing according to the invention comprises two elements which are connected to one another by means of material bonding. At least one of these two elements has at least one welding projection in a state before the material-to-material joining.
  • a sweat hump is a geometry impressed into a workpiece or component to be welded, in particular by a forming process. The weld projection enables the first element and the second element to be joined together by resistance projection welding.
  • resistance projection welding which is a resistance pressure welding process
  • flat and large-area electrodes are used on the one hand to supply electricity and on the other to apply force.
  • the weld projections stamped into the workpiece to be welded form a geometry that promotes the high, local current density or concentration required for resistance projection welding.
  • the components to be welded are pressed together by the electrodes using a defined contact pressure or electrode force and a defined welding current.
  • the weld projections deform and heat up so that the components to be welded are finally bonded to one another at the points of the weld projection.
  • the geometry of the weld projection defines the areas of current transfer between the components to be welded and thus the areas of the material connection, since the components to be welded only come into mechanical contact at the points of the weld projection.
  • the two elements forming the case according to the invention do not have means for relative positioning between the first element and the second element.
  • the relative positioning can be done by a corresponding assembly system, in which the first element and the second element are inserted before welding. This firstly simplifies the making of the connection between the first element and the second element and secondly reduces the geometric complexity of the two elements.
  • the first element is set up to enclose components, in particular electronic components, of the electric motor, in particular the stator and/or the rotor of the electric motor.
  • the second element acts as an adapter or connection piece for mechanically connecting the first element to a support structure, in particular to the steering gear of the steering system, or for mechanically connecting the first element to a gear, in particular a worm gear, which in turn is advantageously connected to the steering gear of the steering system is.
  • the second element can have a flat or planar or flat plate and can be designed essentially in the shape of a ring, in particular in the shape of a circular ring.
  • the first element advantageously has a transverse wall connected to the hollow cylinder. The bulkhead improves the spatial rigidity of the first element.
  • the second element is connected to the transverse wall of the first element.
  • the second element can be arranged lying flat on the transverse wall of the first element.
  • the transverse wall of the first element makes it possible to create the welded connection between the first element and the second element over a comparatively large area.
  • the welded connection is not limited to the cross-sectional area of the hollow cylinder of the first element.
  • the transverse wall has the at least one welding projection in a state before the materially bonded joining.
  • the at least one welding projection is embossed in the transverse wall of the first element. This enables easy implementation of resistance projection welding.
  • the transverse wall is connected to the hollow cylinder at an axial end of the hollow cylinder.
  • the transverse wall can be designed as an end wall.
  • the transverse wall is formed in one piece with the hollow cylinder of the first element.
  • the first element can be produced by deep-drawing.
  • the shaft can be arranged coaxially to the hollow cylinder of the first element.
  • the first element is preferably a sheet metal part.
  • the first element can be produced simply and inexpensively and can easily be used by resistance projection welding.
  • the first element, which is designed as a sheet metal part can be obtained by deep-drawing.
  • the sheet metal part can thus be produced particularly easily and inexpensively and can be used particularly easily by means of resistance projection welding.
  • the second element has a central or central recess or opening for the passage of a shaft of the electric motor.
  • the shaft can be arranged coaxially to the hollow cylinder of the first element.
  • the recess can be dimensioned larger than the recess of the second element. Exact positioning or centering of the first element relative to the second element is not ensured by a corresponding means for positioning the second element, but is carried out by a corresponding assembly system during welding.
  • the second element does not have a raised edge that encloses the first element on the peripheral side. This simplifies the geometric complexity of the second element.
  • the second element can be a sheet metal part.
  • the second element can be produced easily and inexpensively and is easy to use by means of resistance projection welding.
  • the second element, designed as a sheet metal part can be obtained by deep-drawing.
  • the sheet metal part can thus be produced particularly easily and inexpensively and can be used particularly easily by means of resistance projection welding.
  • the second element has at least one integral part or tab, which extends radially outward, for fastening the housing to a supporting structure.
  • the at least one projection is comparatively easy to produce, in particular when the second element is a sheet metal part, and simplifies resistance projection welding.
  • the molding can have a recess, preferably a bore, for the passage of a fastening means.
  • the recess can have an internal thread.
  • a screw for example, can be passed through the recess in order to connect the housing to a supporting structure.
  • the hollow cylinder can be designed as a housing pot or bowl.
  • a housing set for producing a housing described above is also proposed.
  • the housing set includes a first element with a hollow cylinder and a second element.
  • the first element and/or the second element have weld projections, which are arranged in such a way that the first element can be connected to the second element by material joining at the weld projections.
  • the features of the first element of the housing set advantageously correspond, alone or in combination, to the features of the first element according to the configurations of the housing described above.
  • the features of the second element of the housing set advantageously correspond, alone or in combination, to the features of the second element according to the configurations of the housing described above.
  • the first element has a transverse wall connected to the hollow cylinder, the second element preferably being connected to the transverse wall of the first element in order to produce the housing.
  • the transverse wall advantageously has the at least one welding projection. It is further provided in particular that the transverse wall is connected to the hollow cylinder at an axial end of the hollow cylinder.
  • the transverse wall is also advantageously formed in one piece with the hollow cylinder. Further advantageously, the transverse wall has a central recess for the passage of a shaft of an electric motor.
  • the first element and/or the second element is a sheet metal part, the sheet metal part advantageously being obtainable by deep-drawing.
  • the second element has a central recess for the passage of a shaft of an electric motor.
  • the second element has at least one integral part that extends radially outward.
  • the molding is advantageously designed for arranging the housing to be produced from the housing set.
  • the molding has a recess for the passage of a fastener, the passage advantageously having an internal thread.
  • the hollow cylinder is designed as a housing pot.
  • a servo motor for a steering system in particular for an electric power steering system for a motor vehicle, with a housing according to the invention is proposed.
  • a steering system for a motor vehicle in particular an electric power steering system for a motor vehicle, with a servo motor according to the invention is proposed.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a power steering system designed according to the invention for a motor vehicle in a schematic perspective representation
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a servo motor of a power steering system designed according to the invention
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a housing set designed according to the invention for the production of a housing designed according to the invention in a perspective view
  • FIG. 4 shows the housing set for producing a housing from FIG. 3 in a further perspective view
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a housing designed according to the invention in a sectional view with the housing set from FIG.
  • Figure 1 shows an embodiment of a power steering system 1, which is attached to a steering shaft 2, which is rotatably mounted about its longitudinal axis L, the steering shaft axis.
  • the steering shaft 2 has an inner shaft 21 which is arranged in an outer shaft 22 in a torque-locking manner and is telescopically adjustable in the longitudinal direction.
  • the steering shaft 2 has a fastening section 23 for attaching a steering wheel, not shown.
  • An electric power-assisted drive 3 has a gear 31, preferably a worm gear, whose output gear is coupled in particular in a torque-proof manner to the steering shaft 2, in particular to the inner shaft 21.
  • a drive unit 4 is attached to the transmission 31 on the input side.
  • the drive unit is a servomotor 4 designed according to the invention.
  • FIG. 2 an advantageous embodiment for the drive unit 4 is shown separately in the dismantled state.
  • the drive unit 4 has an electric motor 41 .
  • the electric motor 41 has a housing 5, in particular a stator housing, in which a rotor shaft 42 is rotatably mounted about a rotor axis R.
  • the rotor axis R defines the axial direction of the drive unit 4.
  • a clutch 43 is attached to the rotor shaft 42 on the transmission side, which is designed as a claw clutch in this exemplary embodiment.
  • a control housing 7 is arranged on the stator housing 5 and projects transversely to the rotor axis R over the cross section of the stator housing 5 .
  • control circuit board is advantageously arranged, also as a Circuit board or PCB (printed circuit board) referred to, on which in particular a control circuit is constructed and interconnected with electronic components not specified at this point.
  • PCB printed circuit board
  • FIG. 3 shows a housing set for producing a housing, in particular for producing a stator housing 5 shown in FIG. 2 for an electric motor, not shown in FIG. 3, in a perspective representation.
  • the housing set for producing the stator housing 5 comprises a first element 10 and a second element 20, the first element 10 comprising a hollow cylinder 30.
  • the first element 10 is set up to accommodate and enclose an electric motor, in particular an electric unit, in particular to protect the electric motor from any interference.
  • the electric motor can be pushed in the axial direction along the rotor axis R through an opening 50 of the first element 10 facing away from the second element 20 .
  • the second element 20 can be connected to the first element 10 by resistance projection welding.
  • the second element 20 has four weld projections 6, which deform during the resistance projection welding due to the contact pressure applied and the welding current introduced, heat up and ultimately form a local weld between the first element 10 and the second element 20.
  • FIG. 3 shows a state before the integral joining, in which the first element 10 and the second element 20 are present as separate components.
  • the assembly direction 70 shown as an arrow indicates the arrangement of the second element 20 on the first element 10 and the direction of the contact pressure during the resistance projection welding.
  • the first element 10 has a transverse wall 8 designed as an end wall.
  • the transverse wall 8 is formed in one piece with the hollow cylinder 30 .
  • the first element 10 is designed as a housing pot.
  • the second element 20 can be arranged or laid flat on the transverse wall 8 of the first element 10 and then connected by resistance projection welding.
  • Both the first element 10 and the second element 20 are each a sheet metal part that can be obtained by deep drawing.
  • the transverse wall 8 of the first element 10 has a central recess 90 for the passage of a shaft of the electric motor.
  • the second Element 20 also has a central recess 100 for the passage of a rotor shaft 42 of an electric motor 41 .
  • the second element 20 has two projections 11 extending radially outwards for fastening the finished housing 5 to a supporting structure, not shown in FIG.
  • the two projections 11 are arranged opposite one another in the circumferential direction of the recess 100 of the second element 20 .
  • the two projections 11 each have a recess 12 designed as a bore for the passage of a fastening means.
  • the projections 11 can be stiffened, in particular between the weld projections 6 and the recess 12.
  • the stiffening can be introduced in particular by a material forming process, in particular by stamping or embossing.
  • FIG. 4 shows the housing set for manufacturing a housing 5 from FIG. 3 in a further perspective view.
  • An electric motor not shown in FIGS. 3 and 4, can be inserted through the opening 50 of the first element 10 into the cylindrical space inside the first element 10, so that the electric motor is advantageously protected.
  • FIG. 5 shows a sectional view of a housing produced from the housing set according to FIG.
  • the sectional plane leads through the two recesses 12 of the second element 20.
  • neither the first element 10 nor the second element 20 have means for positioning the two elements 10, 20 relative to one another.
  • the relative positioning between the first element 10 and the second element 20 is carried out by a corresponding assembly system, in which the first element 10 and the second element 20 are inserted before welding.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen Elektromotor, umfassend ein erstes Element (10) mit einem Hohlzylinder (30) und ein zweites Element (20), wobei das zweite Element (20) mit dem ersten Element (10) durch stoffschlüssiges Fügen verbunden ist. Zumindest das erste Element (10) oder das zweite Element (20) weist in einem Zustand vor dem stoffschlüssigen Fügen zumindest einen Schweißbuckel (6) zum Verbinden des ersten Elements (10) mit dem zweiten Element (20) durch Widerstandsbuckelschweißen auf.

Description

Gehäuse für einen Elektromotor einer elektrischen Hilfskraftlenkung für ein
Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen Elektromotor, umfassend ein erstes Element mit einem Hohlzylinder und ein zweites Element, wobei das zweite Element mit dem ersten Element durch stoffschlüssiges Fügen verbunden ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Servomotor für ein Lenksystem und ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug.
Ein elektromechanisches Lenksystem, insbesondere ein Steer-by-Wire-Lenksystem, für Kraftfahrzeuge umfasst zumindest einen Elektromotor zur Lenkkraftunterstützung, der auch als Servomotor bezeichnet werden kann. Ein solcher Elektromotor ist dazu eingerichtet, ein dazu vorgesehenes Bauelement des Lenksystems mit einem Hilfsdrehmoment zu beaufschlagen bzw. in ein dazu vorgesehenes Bauelement des Lenksystems ein Hilfsdrehmoment einzuleiten. Das Hilfsdrehmoment dient dazu, den Fahrer des Kraftfahrzeugs bei der Lenkung des Kraftfahrzeugs zu unterstützen bzw. die Lenkung des Kraftfahrzeugs zu erleichtern. Die Größe und die Richtung des Hilfsdrehmoments werden durch eine Steuereinheit auf Basis von sensorisch erfassten Daten, insbesondere Drehwinkel- und Drehmomentsensordaten, situativ ermittelt und an den Elektromotor übermittelt.
Zur Gewährleistung eines störungsfreien Betriebs des Lenksystems ist es von erheblicher Bedeutung, den Elektromotor sicher und dauerhaft an eine Tragstruktur, insbesondere an Strukturelemente des Lenksystems des Kraftfahrzeugs, zu befestigen.
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus DE 102006048526 A1 oder DE 102015 207548 A1, ist es bekannt, zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen dem Elektromotor und dem Lenkgetriebe, ein Befestigungselement stirnseitig auf den Elektromotor oder auf ein den Elektromotor umschließendes Element zu schweißen. Ein aufgestellter Rand kann zur relativen Positionierung des Befestigungselements zu dem Elektromotor oder zu dem den Elektromotor umschließenden Element dienen. Das Befestigungselement weist radial sich erstreckende Laschen auf, die jeweils mittels einer Schraube mit einer Tragstruktur verbunden werden können.
Bei den bekannten Lösungen erweist es sich jedoch als nachteilig, dass das Befestigungselement Mittel zur Positionierung, insbesondere zur Zentrierung, aufzuweisen hat, um eine korrekte relative Positionierung der zu verschweißenden Bauteile sicherzustellen. Die Mittel zur Positionierung sind Formschlusselemente, die formkomplementär zu der Geometrie oder Teilen der Geometrie des mit dem Befestigungselement zu verschweißenden Elements ausgebildet sind. Das Befestigungselement und/oder das mit dem Befestigungselement zu verschweißende Element weisen somit eine hohe geometrische Komplexität auf. Dies erfordert einen zusätzlichen Aufwand bei der Entwicklung und bei der Fertigung des Befestigungselements und/oder des mit dem Befestigungselement zu verschweißenden Elements, sodass deren Herstellungskosten vergleichsweise hoch sind.
Da jedes elektromechanische Lenksystem für Kraftfahrzeuge zumindest einen Elektromotor umfasst und es sich bei Kraftfahrzeugen um Massenprodukte handelt, dürfen die Kosten für die Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen dem Elektromotor und einer Tragstruktur einen gewissen Rahmen nicht überschreiten.
Im Lichte der vorangehend erläuterten Problematik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine dauerhafte, zuverlässige, einfach herzustellende und kosteneffiziente Verbindung zwischen dem Elektromotor und einer Tragstruktur zu schaffen.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch ein Gehäuse für einen Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch einen Servomotor für ein Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 14 sowie durch ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen.
Es wird ein Gehäuse für einen Elektromotor vorgeschlagen, umfassend ein erstes Element mit einem Hohlzylinder und ein zweites Element, wobei das zweite Element mit dem ersten Element durch stoffschlüssiges Fügen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste Element oder das zweite Element in einem Zustand, das heißt das erste Element und/oder das zweite Element, vor dem stoffschlüssigen Fügen zumindest einen Schweißbuckel zum Verbinden des ersten Elements mit dem zweiten Element durch Widerstandsbuckelschweißen aufweist.
Das erfindungsgemäße Gehäuse umfasst zwei Elemente, die durch stoffschlüssiges Fügen miteinander verbunden sind. Zumindest eines dieser zwei Elemente weist in einem Zustand vor dem stoffschlüssigen Fügen zumindest einen Schweißbuckel auf. Ein Schweißbuckel ist eine in ein zu verschweißendes Werkstück bzw. Bauteil eingeprägte Geometrie, insbesondere durch ein Umformverfahren. Der Schweißbuckel ermöglicht es, das erste Element und das zweite Element durch Widerstandsbuckelschweißen miteinander zu verbinden.
Beim Widerstandsbuckelschweißen, welches ein Widerstandspressschweißverfahren ist, dienen ebene und großflächige Elektroden einerseits zur Stromzuführung und andererseits zur Krafteinbringung. Die in das zu verschweißende Werkstück eingeprägten Schweißbuckel bilden eine Geometrie, die die für das Widerstandsbuckelschweißen erforderliche hohe, lokale Stromdichte bzw. -konzentration begünstigen. Während des Vorgangs des Widerstandsbuckelschweißen werden die zu verschweißenden Bauteile durch die Elektroden unter Aufwendung einer definierten Anpresskraft bzw. Elektrodenkraft und eines definierten Schweißstroms aufeinandergepresst. Dadurch verformen und erwärmen sich die Schweißbuckel, sodass sich die zu verschweißenden Bauteile schließlich an den Stellen der Schweißbuckel miteinander stoffschlüssig verbinden. Die Geometrie der Schweißbuckel definiert die Bereiche des Stromübergangs zwischen den zu verschweißenden Bauteilen und somit die Bereiche des Stoffschlusses, da die zu verschweißenden Bauteile sich ausschließlich an den Stellen der Schweißbuckel mechanisch kontaktieren.
Die zwei das erfindungsgemäße Gehäuse bildenden Elemente weisen keine Mittel zur relativen Positionierung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element auf. Die relative Positionierung kann durch eine entsprechende Montageanlage erfolgen, in der das erste Element und das zweite Element vor dem Verschweißen eingelegt werden. Dies vereinfacht erstens die Herstellung der Verbindung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element und verringert zweitens die geometrische Komplexität der zwei Elemente.
Das erste Element ist dazu eingerichtet, Komponenten, insbesondere Elektronikkomponenten, des Elektromotors, insbesondere den Stator und/oder den Rotor des Elektromotors, zu umschließen. Das zweite Element fungiert als ein Adapter bzw. Verbindungsstück zum mechanischen Verbinden des ersten Elements mit einer Tragstruktur, insbesondere mit dem Lenkgetriebe des Lenksystems oder zum mechanischen Verbinden des ersten Elements mit einem Getriebe, insbesondere einem Schneckengetriebe, welches vorteilhafterweise wiederrum mit dem Lenkgetriebe des Lenksystems verbunden ist. Das zweite Element kann eine ebene bzw. planare bzw. flächige Platte aufweisen und kann im Wesentlichen ringförmig, insbesondere kreisringförmig, ausgebildet sein. In vorteilhafter Weise weist das erste Element eine mit dem Hohlzylinder verbundene Querwand auf. Die Querwand verbessert die räumliche Steifigkeit des ersten Elements.
In weiter vorteilhafter Weise ist das zweite Element mit der Querwand des ersten Elements verbunden. Das zweite Element kann flächig auf der Querwand des ersten Elements aufliegend angeordnet sein. Die Querwand des ersten Elements ermöglicht es die Schweißverbindung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element auf einer vergleichsweise großen Fläche zu schaffen. So ist die Schweißverbindung nicht auf die Querschnittsfläche des Hohlzylinders des ersten Elements beschränkt.
In noch weiter vorteilhafter Weise weist die Querwand in einem Zustand vor dem stoffschlüssigen Fügen den zumindest einen Schweißbuckel auf. Mit anderen Worten: Der zumindest eine Schweißbuckel ist in die Querwand des ersten Elements eingeprägt. Dies ermöglicht eine einfache Durchführung des Widerstandsbuckelschweißens.
Es kann vorgesehen sein, dass die Querwand an einem axialen Ende des Hohlzylinders mit dem Hohlzylinder verbunden ist. Die Querwand kann als Stirnwand ausgebildet ein.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Querwand einstückig mit dem Hohlzylinder des ersten Elements ausgebildet ist. Beispielsweise kann das erste Element durch Tiefziehen hergestellt sein.
Es kann noch weiter vorgesehen sein, dass die Querwand des ersten Elements eine mittige bzw. zentrale Ausnehmung bzw. Öffnung zur Hindurchführung einer Welle des Elektromotors aufweist. Die Welle kann koaxial zu dem Hohlzylinder des ersten Elements angeordnet sein.
Bevorzugterweise ist das erste Element ein Blechteil. Dadurch ist das erste Element einfach und kostengünstig herstellbar und ist einfach im Wege des Widerstandsbuckelschweißens verwendbar. Weiter bevorzugterweise ist das als Blechteil ausgestaltete erste Element durch Tiefziehen erhältlich. So ist das Blechteil besonders einfach und kostengünstig herstellbar und ist besonders einfach im Wege des Widerstandsbuckelschweißens einsetzbar.
Noch weiter bevorzugterweise weist das zweite Element eine mittige bzw. zentrale Ausnehmung bzw. Öffnung zur Hindurchführung einer Welle des Elektromotors auf. Die Welle kann koaxial zu dem Hohlzylinder des ersten Elements angeordnet sein. Die Ausnehmung kann größer dimensioniert sein als die Ausnehmung des zweiten Elements. Eine exakte Positionierung oder eine Zentrierung des ersten Elements relativ zu dem zweiten Element ist nicht durch ein entsprechendes Mittel zur Positionierung des zweiten Elements sichergestellt, sondern erfolgt durch eine entsprechende Montageanlage beim Verschweißen. Insbesondere weist das zweite Element keinen aufgestellten Rand, der das erste Element umfangsseitig umschließt. Dies vereinfacht die geometrische Komplexität des zweiten Elements.
Das zweite Element kann ein Blechteil sein. Dadurch ist das zweite Element einfach und kostengünstig herstellbar und ist einfach im Wege des Widerstandsbuckelschweißens zu verwenden. Das als Blechteil ausgestaltete zweite Element kann durch Tiefziehen erhältlich sein. So ist das Blechteil besonders einfach und kostengünstig herstellbar und ist besonders einfach im Wege des Widerstandsbuckelschweißens einsetzbar.
In einer bevorzugten Ausführung weist das zweite Element zumindest eine sich nach radial außen hin erstreckende Anformung bzw. Lasche zur Befestigung des Gehäuses an eine Tragstruktur auf. Die zumindest eine Anformung ist vergleichsweise einfach herzustellen, insbesondere wenn das zweite Element ein Blechteil ist, und vereinfacht die Durchführung des Widerstandsbuckelschweißens.
Die Anformung kann eine Ausnehmung, vorzugsweise eine Bohrung, zur Hindurchführung eines Befestigungsmittels aufweisen. Die Ausnehmung kann ein Innengewinde aufweisen. Durch die Ausnehmung ist beispielsweise eine Schraube hindurchführbar, um das Gehäuse mit einer Tragstruktur zu verbinden.
Schließlich kann der Hohlzylinder gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltung als Gehäusetopf bzw. -napf ausgebildet sein.
Insbesondere wird des Weiteren ein Gehäuseset zur Herstellung eines vorstehend beschriebenen Gehäuses vorgeschlagen. Das Gehäuseset umfasst ein erstes Element mit einem Hohlzylinder und ein zweites Element. Das erste Element und/oder das zweite Element weisen dabei Schweißbuckel auf, die derart angeordnet sind, dass das erste Element mit dem zweiten Element durch stoffschlüssiges Fügen an den Schweißbuckeln verbunden werden kann. Die Merkmale des ersten Elements des Gehäusesets entsprechen vorteilhafterweise allein oder in Kombination den Merkmalen des ersten Elements gemäß den vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen des Gehäuses. Die Merkmale des zweiten Elements des Gehäusesets entsprechen vorteilhafterweise allein oder in Kombination den Merkmalen des zweiten Elements gemäß den vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen des Gehäuses. So ist insbesondere vorgesehen, dass das erste Element eine mit dem Hohlzylinder verbundene Querwand aufweist, wobei vorzugsweise zur Herstellung des Gehäuses das zweite Element mit der Querwand des ersten Elements verbunden wird. Vorteilhafterweise weist die Querwand den zumindest einen Schweißbuckel auf. Weiter ist insbesondere vorgesehen, dass die Querwand an einem axialen Ende des Hohlzylinders mit dem Hohlzylinder verbunden ist. Weiter vorteilhaft ist die Querwand einstückig mit dem Hohlzylinder ausgebildet. Weiter vorteilhaft weist die Querwand eine mittige Ausnehmung zur Hindurchführung einer Welle eines Elektromotors auf. Weiter ist insbesondere vorgesehen, dass das erste Element und/oder das zweite Element ein Blechteil ist, wobei das Blechteil vorteilhafterweise durch Tiefziehen erhältlich ist. Weiter vorteilhaft weist das zweite Element eine mittige Ausnehmung zur Hindurchführung einer Welle eines Elektromotors auf. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das zweite Element zumindest eine sich nach radial außen hin erstreckende Anformung auf. Die Anformung ist dabei vorteilhafterweise zur Anordnung des aus dem Gehäuseset herzustellenden Gehäuses ausgebildet. Vorteilhafterweise weist die Anformung eine Ausnehmung zur Hindurchführung eines Befestigungsmittels auf, wobei die Hindurchführung vorteilhafterweise ein Innengewinde aufweist. Weiter ist insbesondere vorgesehen, dass der Hohlzylinder als Gehäusetopf ausgebildet ist.
Des Weiteren wird ein Servomotor für ein Lenksystem, insbesondere für eine elektrische Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Gehäuse vorgeschlagen.
Weiterhin wird ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine elektrische Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Servomotor vorgeschlagen.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäß ausgebildete Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug in einer schematischen perspektivischen Darstellung,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Servomotor einer Hilfskraftlenkung, wie in Figur 1 gezeigt, Figur 3 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Gehäuseset zur Herstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Gehäuses in einer perspektivischen Darstellung,
Figur 4 das Gehäuseset zur Herstellung eines Gehäuses aus Figur 3 in einer weiteren perspektivischen Darstellung,
Figur 5 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Gehäuse in einer Schnittdarstellung mit dem Gehäuseset aus Figur 3.
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und sind daher in der Regel jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Hilfskraftlenkung 1, die an einer Lenkwelle 2 angebracht ist, welche um ihre Längsachse L, die Lenkwellenachse, drehbar gelagert ist. Die Lenkwelle 2 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Innenwelle 21 auf, die drehmomentschlüssig und in Längsrichtung teleskopartig verstellbar in einer Außenwelle 22 angeordnet ist. An ihrem bezüglich der Fahrtrichtung hinteren Ende weist die Lenkwelle 2 einen Befestigungsabschnitt 23 zur Anbringung eines nicht dargestellten Lenkrads auf.
Ein elektrischer Hilfskraftantrieb 3 weist ein Getriebe 31 auf, bevorzugt ein Schneckengetriebe, dessen Ausgangsrad insbesondere drehfest mit der Lenkwelle 2 gekuppelt ist, insbesondere mit der Innenwelle 21.
Eingangsseitig ist an dem Getriebe 31 eine Antriebseinheit 4 angebracht. Insbesondere ist die Antriebseinheit ein erfindungsgemäß ausgebildeter Servomotor 4. In Figur 2 ist separat in demontiertem Zustand eine vorteilhafte Ausgestaltung für die Antriebseinheit 4 gezeigt.
Die Antriebseinheit 4 weist einen Elektromotor 41 auf. Der Elektromotor 41 weist ein Gehäuse 5, insbesondere ein Statorgehäuse, auf, in dem eine Rotorwelle 42 um eine Rotorachse R drehbar gelagert ist. Die Rotorachse R definiert die Achsrichtung der Antriebseinheit 4. Zur drehmomentschlüssigen Verbindung mit dem Getriebe 31 ist an der Rotorwelle 42 getriebeseitig eine Kupplung 43, welche in diesem Ausführungsbeispiel als Klauenkupplung ausgebildet ist, angebracht. An dem Statorgehäuse 5 ist ein Steuerungsgehäuse 7 angeordnet, welches über den Querschnitt des Statorgehäuses 5 quer zur Rotorachse R übersteht. In einem dem Statorgehäuse 5 abgewandten Innenraum des Steuerungsgehäuses 7 ist vorteilhafterweise eine Steuerplatine angeordnet, auch als Leiterplatte oder PCB (printed Circuit board) bezeichnet, auf der insbesondere eine Steuerschaltung mit an dieser Stelle nicht näher bezeichneten elektronischen Bauelementen aufgebaut und verschaltet ist. Durch Anbringung eines Deckels 9 wird die Steuerplatine 8 vorteilhafterweise dicht in dem Steuerungsgehäuse 7 eingeschlossen.
Figur 3 zeigt ein Gehäuseset zur Herstellung eines Gehäuses, insbesondere zur Herstellung eines in Figur 2 gezeigten Statorgehäuses 5 für einen in Figur 3 nicht dargestellten Elektromotor in einer perspektivischen Darstellung. Das Gehäuseset zur Herstellung des Statorgehäuses 5 umfasst ein erstes Element 10 und ein zweites Element 20, wobei das erste Element 10 einen Hohlzylinder 30 umfasst. Das erste Element 10 ist dazu eingerichtet, einen Elektromotor, insbesondere eine Elektroeinheit, aufzunehmen und zu umschließen, insbesondere um den Elektromotor vor etwaigen Störeinflüssen zu schützen. Dazu kann der Elektromotor in Axialrichtung entlang der Rotorachse R durch eine dem zweiten Element 20 abgewandte Öffnung 50 des ersten Elements 10 geschoben werden.
Das zweite Element 20 ist mit dem ersten Element 10 durch Widerstandsbuckelschweißen verbindbar. Das zweite Element 20 weist vier Schweißbuckel 6 auf, die sich während des Widerstandsbuckelschweißens aufgrund der aufgewandten Anpresskraft und des eingebrachten Schweißstroms verformen, erwärmen und letztlich jeweils eine lokale Verschweißung zwischen dem ersten Element 10 und dem zweiten Element 20 bilden.
Figur 3 zeigt einen Zustand vor dem stoffschlüssigen Fügen, in dem das erste Element 10 und das zweite Element 20 als separate Bauteile vorliegen. Die als ein Pfeil dargestellte Montagerichtung 70 deutet die Anordnung des zweiten Elements 20 auf dem ersten Element 10 sowie die Richtung der Anpresskraft während des Widerstandsbuckelschweißens an.
An dem der Öffnung 50 entgegengesetzten, axialen Ende des Hohlzylinders 30, das heißt an dem dem zweiten Element 20 zugewandten axialen Ende des Hohlzylinders 30, weist das erste Element 10 eine als Stirnwand ausgebildete Querwand 8 auf. Die Querwand 8 ist einstückig mit dem Hohlzylinder 30 ausgebildet. Das erste Element 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein Gehäusetopf ausgebildet. Das zweite Element 20 ist flächig auf die Querwand 8 des ersten Elements 10 anordbar bzw. auflegbar und anschließend durch Widerstandsbuckelschweißen verbindbar.
Sowohl das erste Element 10 als auch das zweite Element 20 sind jeweils ein Blechteil, die jeweils durch Tiefziehen erhältlich sind. Die Querwand 8 des ersten Elements 10 weist eine mittige Ausnehmung 90 zur Hindurchführung einer Welle des Elektromotors auf. Das zweite Element 20 weist ebenfalls eine mittige Ausnehmung 100 zur Hindurchführung einer Rotorwelle 42 eines Elektromotors 41 auf.
Das zweite Element 20 weist zwei sich nach radial außen hin erstreckende Anformungen 11 zur Befestigung des fertiggestellten Gehäuses 5 an eine in Figur 3 nicht dargestellte Tragstruktur auf. Die zwei Anformungen 11 sind in Umfangsrichtung der Ausnehmung 100 des zweiten Elements 20 einander gegenüberliegend angeordnet. Die zwei Anformungen 11 weisen jeweils eine als Bohrung ausgebildete Ausnehmung 12 zur Hindurchführung eines Befestigungsmittels auf. Wie in Figur 3 gezeigt, kann eine Versteifung der Anformungen 11 vorgesehen sein, insbesondere zwischen den Schweißbuckeln 6 und der Ausnehmung 12. Die Versteifung kann dabei insbesondere durch einen Materialumformprozess eingebracht werden, insbesondere durch Einstanzen oder Einprägen.
Figur 4 zeigt das Gehäuseset zur Fertigung eines Gehäuses 5 aus Figur 3 in einer weiteren perspektivischen Darstellung. Durch die Öffnung 50 des ersten Elements 10 ist ein in den Figuren 3 und 4 nicht dargestellter Elektromotor in den zylinderförmigen Raum im Innern des ersten Elements 10 einführbar, sodass der Elektromotor vorteilhafterweise geschützt ist.
Figur 5 zeigt ein aus dem Gehäuseset gemäß Figur 3 hergestelltes Gehäuse in einer Schnittdarstellung. Die Schnittebene führt durch die zwei Ausnehmungen 12 des zweiten Elements 20. In dieser Darstellung ist erkennbar, dass weder das erste Element 10 noch das zweite Element 20 Mittel zur Positionierung der zwei Elemente 10, 20 relativ zueinander aufweisen. Insbesondere ist kein aufgestellter Rand eines der beiden Elemente vorgesehen, der mit dem jeweils anderen der beiden Elemente einen Formschluss herstellt. Vielmehr erfolgt die relative Positionierung zwischen dem ersten Element 10 und dem zweiten Element 20 durch eine entsprechende Montageanlage, in die das erste Element 10 und das zweite Element 20 vor dem Verschweißen eingelegt werden.

Claims

io ANSPRÜCHE
1. Gehäuse für einen Elektromotor, umfassend ein erstes Element (10) mit einem Hohlzylinder (30) und ein zweites Element (20), wobei das zweite Element (20) mit dem ersten Element (10) durch stoffschlüssiges Fügen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste Element (10) oder das zweite Element (20) in einem Zustand vor dem stoffschlüssigen Fügen zumindest einen Schweißbuckel (6) zum Verbinden des ersten Elements (10) mit dem zweiten Element (20) durch Widerstandsbuckelschweißen aufweist.
2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (10) eine mit dem Hohlzylinder (30) verbundene Querwand (8) aufweist.
3. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (20) mit der Querwand (8) des ersten Elements (10) verbunden ist.
4. Gehäuse nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwand (8) in einem Zustand vor dem stoffschlüssigen Fügen den zumindest einen Schweißbuckel (6) aufweist.
5. Gehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwand (8) an einem axialen Ende des Hohlzylinders (30) mit dem Hohlzylinder (30) verbunden ist.
6. Gehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwand (8) einstückig mit dem Hohlzylinder (30) ausgebildet ist.
7. Gehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwand (8) eine mittige Ausnehmung (90) zur Hindurchführung einer Welle eines Elektromotors aufweist.
8. Gehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (10) und/oder das zweite Element (20) ein Blechteil ist.
9. Gehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil durch Tiefziehen erhältlich ist.
10. Gehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (20) eine mittige Ausnehmung (100) zur Hindurchführung einer Welle eines Elektromotors aufweist.
11. Gehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (20) zumindest eine sich nach radial außen hin erstreckende Anformung (11) zur Befestigung des Gehäuses aufweist.
12. Gehäuse nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anformung (11) eine Ausnehmung (12) zur Hindurchführung eines Befestigungsmittels aufweist.
13. Gehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlzylinder (30) als Gehäusetopf ausgebildet ist.
14. Servomotor (4) für ein Lenksystem (1), mit einem Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
15. Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Servomotor nach Anspruch 14.
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