WO2020109271A1 - Gehäuse für die elektronik eines elektrischen antriebs - Google Patents

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WO2020109271A1
WO2020109271A1 PCT/EP2019/082509 EP2019082509W WO2020109271A1 WO 2020109271 A1 WO2020109271 A1 WO 2020109271A1 EP 2019082509 W EP2019082509 W EP 2019082509W WO 2020109271 A1 WO2020109271 A1 WO 2020109271A1
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sealing
interior
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PCT/EP2019/082509
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Selim Ahmet KOL
Tobias Ott
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Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/0026—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units
    • H05K5/0047—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units having a two-part housing enclosing a PCB
    • H05K5/0056—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units having a two-part housing enclosing a PCB characterized by features for protecting electronic components against vibration and moisture, e.g. potting, holders for relatively large capacitors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/062—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces characterised by the geometry of the seat
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/06—Hermetically-sealed casings
    • H05K5/061—Hermetically-sealed casings sealed by a gasket held between a removable cover and a body, e.g. O-ring, packing

Definitions

  • the invention relates to a housing for the electronics of an electric drive according to the preamble of claim 1.
  • the housing for the electronics of an electric drive comprises two housing halves which are adapted to one another and which abut one housing interior, a plurality of screw connections for mutually bracing the two housing halves, and a circumferential frame seal for sealing the housing interior from the environment. It is in the first
  • the frame seal as a "Y" -shaped profile or double lip profile.
  • the aforementioned housings for accommodating the electronics for an electric drive are often used in automotive applications close to
  • Gear oil can penetrate into the interior of the housing and damage the electronics or electrical components it contains.
  • Sealing groove and the sealing surface formed sealing space is elastically deformed such that a sealing of the interior from the environment is ensured and that the frame seal is made of a fluororubber (FKM).
  • FKM fluororubber
  • the inventive design of the seal has the advantage that it ensures tightness over the entire service life of a motor vehicle, in particular a car, and the frame seal is resistant to penetration with transmission oil and, at the same time, to the thermal conditions near the engine / drive train
  • the frame seal is designed with a ⁇ -shaped cross section as a simple lip profile.
  • Lip profile has the advantage over the prior art of multiple profiles that it has a larger contact surface or a larger width of the support. In the case of a Y profile, however, this is interrupted and therefore lower. According to an advantageous development of the invention, it can be provided that the first housing half is made of a plastic.
  • Half of the housing can be made in particular from polyphenylene sulfide (PPS).
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the second housing half can be made of aluminum or, alternatively, an aluminum alloy.
  • the average roughness depth (R z ) of the surface of the second housing part is between 4 and 8 at least in the area of the sealing surface.
  • the averaged maximum roughness depth (R z (max)) of the surface of the second housing part has a value of 6, at least in the area of the sealing surface.
  • the average roughness depth (R z ) of the surface of the first housing part has a value of 10, at least in the region of a groove base of the sealing groove.
  • the frame seal can moreover have a shape corresponding to the contour of the interior to be sealed.
  • the frame seal can be produced in particular from the rubber vinylidene (di) fluoride (VDF).
  • the frame seal can be made at least from a material from the group of copolymers of vinylidene fluoride (VDF) and / or from the group of terpolymers from VDF, FIFP or
  • TFE Tetrafluoroethylene
  • FIG. 1 shows a sectional view of a housing for the electronics of an electric drive
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the frame seal
  • Figure 3 shows the shape of the frame gasket.
  • Figure 1 shows the sectional view of a housing 1 for receiving the
  • the housing 1 comprises two housing halves 4, 5 which are adapted to one another and which abut one housing interior 3, as well as a plurality of screw connections 6 for mutually bracing the two housing halves 4, 5 and a circumferential frame seal 7 for sealing the housing interior 3 against one another the surrounding area 8.
  • FIG 1 shows the housing 1 with the two housing halves 4, 5 in the clamped state, in which the two housing halves 4, 5 are clamped together via the plurality of screw connections 6.
  • the first housing half 4 has a sealing groove 9 along the contour of the housing interior 3 to be sealed in order to accommodate the frame seal 7.
  • a sealing surface 10 which is adapted to the contour of the sealing groove 9 and faces the frame seal, is configured.
  • the frame seal 7 is deformed in the illustrated state of the bracing or screwing of the two housing halves 4, 5 in a sealing space formed between the sealing groove 9 and the sealing surface 10 by the bracing in such a way that a sealing of the interior 3 from the environment 8 is ensured is. In the tensioned state of the two housing halves 4, 5 shown, fluid exchange between the interior 3 and the surroundings 8 is thus completely prevented.
  • FIG. 2 shows a cross section of the frame seal 7 in the unstressed or undeformed state.
  • the cross section of the frame seal 7 is T-shaped as a simple lip profile.
  • the proportions of the profile of the frame seal 7 are only shown schematically in FIG. According to the invention, for example, more compressed or slimmer shapes of the T-profile can also be provided.
  • the rounding geometries shown in FIG. 2 can also be replaced by other course geometries, such as ellipses.
  • FIG. 3 shows an example of the shape of the frame seal (7) as it can be provided for sealing a housing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse (1) für die Elektronik (2) eines elektrischen Antriebs umfassend: zwei aneinander angepasste Gehäusehälften (4, 5) die aneinander anliegend einen Gehäuseinnenraum (3) umschließen, eine Mehrzahl von Verschraubungen (6) zur gegenseitigen Verspannung der beiden Gehäusehälften (4, 5), und eine umlaufende Rahmendichtung (7) zur Abdichtung des Gehäuseinnenraums (3) gegenüber der Umgebung (8); wobei in der ersten Gehäusehälfte (4) eine Dichtnut (9) entlang der Kontur des abzudichtenden Gehäuseinnenraums (3) zur Aufnahme der Rahmendichtung (7), sowie in der zweiten Gehäusehälfte (5) eine an die Kontur der Dichtnut (9) angepasste der Rahmendichtung (7) zugewandte Dichtfläche (10) ausgestaltet ist. Erfindungsgemäß zeichnet sich das Gehäuse dadurch aus, dass die Rahmendichtung (7) bei Verspannung der beiden Gehäusehälften (4, 5) miteinander in einem zwischen der Dichtnut (9) und der Dichtfläche (10) gebildeten Dichtraum elastisch verformt wird, derart, dass eine Abdichtung des Innenraums gegenüber der Umgebung (8) sichergestellt ist, und dass die Rahmendichtung (7) aus einem Fluorkautschuk hergestellt ist.

Description

Gehäuse für die Elektronik eines elektrischen Antriebs
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für die Elektronik eines elektrischen Antriebs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Das Gehäuse für die Elektronik eines elektrischen Antriebs umfasst zwei aneinander angepasste Gehäusehälften die aneinander anliegend einen Gehäuseinnenraum umschließen, eine Mehrzahl von Verschraubungen zur gegenseitigen Verspannung der beiden Gehäusehälften, sowie eine umlaufende Rahmendichtung zur Abdichtung des Gehäuseinnenraums gegenüber der Umgebung. Dabei ist in der ersten
Gehäusehälfte eine Dichtnut entlang der Kontur des abzudichtenden
Gehäuseinnenraums zur Aufnahme der Rahmendichtung, sowie in der zweiten Gehäusehälfte eine an die Kontur der Dichtnut angepasste der Rahmendichtung zugewandte Dichtfläche ausgestaltet.
Aus dem Stand der Technik ist es dabei bekannt die Rahmendichtung für die
Abdichtung der beiden Gehäusehälften aus einem Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM) Kunststoff herzustellen. Dabei ist es ebenfalls bekannt den Querschnitt der
Rahmendichtung als "Y" -förmiges Profil beziehungsweise Doppellippenprofil auszugestalten.
Die vorgenannten Gehäuse zur Aufnahme der Elektronik für einen elektrischen Antrieb werden häufig in automobilen Anwendungen mit einer Nähe zum
Antriebsstrang eingesetzt. Aufgrund der Nähe zum Antriebsstrang sind die Gehäuse beziehungsweise Komponenten und Baugruppen häufig unterschiedlichen Medien zur Schmierung, wie beispielsweise Getriebeöl ausgesetzt. Die Medien können dabei chemisch reaktive Bestandteile enthalten, vor deren Wirkung die im Gehäuse aufgenommene Elektronik geschützt werden muss. Die aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungen mit "Y" -förmigen Profil, sowie hergestellt aus AEM-Kunststoffen weisen den Nachteil auf, dass diese unter
Umständen nicht die Dichtigkeit des abzudichtenden Gehäuses über die
Gesamtlebensdauer der unterschiedlichen Komponenten sicherstellen können.
Somit kann es während der fortschreitenden Lebensdauer zu Undichtigkeiten im Bereich der Rahmendichtung kommen, wodurch das Gehäuse umgebende
Getriebeöl in den Innenraum des Gehäuses eindringen und die beinhaltete Elektronik beziehungsweise elektrischen Komponenten schädigen kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Abdichtung des Gehäuses zu verbessern und insbesondere die Lebensdauer der Steuerelektronik des Antriebs zu erhöhen.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1.
Die Erfindung sieht in vorteilhafterweise vor, dass die Rahmendichtung bei
Verspannung der beiden Gehäusehälften miteinander in einem zwischen der
Dichtnut und der Dichtfläche gebildeten Dichtraum elastisch verformt wird, derart, dass eine Abdichtung des Innenraums gegenüber der Umgebung sichergestellt ist und dass die Rahmendichtung aus einem Fluorkautschuk (FKM) hergestellt ist.
Die zur aufgeführte erfindungsgemäße Ausgestaltung der Dichtung weist dabei den Vorteil auf, dass diese während der Gesamtlebensdauer eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Autos, eine Dichtigkeit gewährleistet und die Rahmendichtung gegen eine Durchdringung mit Getriebeöl, sowie gleichzeitig gegen die thermischen Bedingungen in Motor-/Antriebsstrangnähe beständig ist
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Rahmendichtung mit einem Ύ- förmigen Querschnitt als einfaches Lippenprofil ausgebildet ist. Das einfache
Lippenprofil weist gegenüber dem Stand der Technik von Mehrfachprofilen den Vorteil auf, dass dieses über eine größere Auflagefläche, beziehungsweise größere Breite der Auflage verfügt. Bei einem Y-Profil ist diese hingegen unterbrochen und damit geringer. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die erste Gehäusehälfte aus einem Kunststoff hergestellt ist. Die erste
Gehäusehälfte kann dabei insbesondere aus Polyphenylensulfid (PPS) hergestellt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die zweite Gehäusehälfte aus Aluminium oder alternativ einer Aluminiumlegierung hergestellt werden.
Weiterhin kann es in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass die gemittelte Rautiefe (Rz) der Oberfläche des zweiten Gehäuseteils zumindest im Bereich der Dichtfläche im Wertebereich zwischen 4 und 8 liegt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die gemittelte maximale Rautiefe (Rz(max)) der Oberfläche des zweiten Gehäuseteils zumindest im Bereich der Dichtfläche einen Wert von 6 auf.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die gemittelte Rautiefe (Rz) der Oberfläche des ersten Gehäuseteils zumindest im Bereich eines Nutgrundes der Dichtnut einen Wert von 10 aufweist.
Gemäß der Erfindung kann darüber hinaus die Rahmendichtung eine der Kontur des abzudichtenden Innenraums entsprechende Verlaufsform aufweisen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Rahmendichtung insbesondere aus dem Kautschuk Vinyliden-(di)-fluorid (VDF) hergestellt werden.
Nach alternativen bevorzugten Ausführungsformen kann die Rahmendichtung zumindest aus einem Stoff aus der Gruppe der Copolymere von Vinylidenfluorid (VDF) und/ oder aus der Gruppe der Terpolymere von VDF, FIFP oder
Tetrafluorethylen (TFE) hergestellt werden.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittansicht eines Gehäuses für die Elektronik eines elektrischen Antriebs,
Figur 2 eine Querschnittsansicht der Rahmendichtung, und
Figur 3 die Verlaufsform der Rahmendichtung.
Die Figur 1 zeigt die Schnittdarstellung eines Gehäuses 1 zur Aufnahme der
Elektronik 2 eines elektrischen Antriebs. Das Gehäuse 1 umfasst dabei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei aneinander angepasste Gehäusehälften 4,5 welche aneinander anliegend einen Gehäuseinnenraum 3 umschließen, sowie eine Mehrzahl von Verschraubungen 6 zur gegenseitigen Verspannung der beiden Gehäusehälften 4,5 und eine umlaufende Rahmendichtung 7 zur Abdichtung des Gehäuseinnenraums 3 gegenüber der Umgebung 8.
In der Figur 1 ist das Gehäuse 1 mit den beiden Gehäusehälften 4,5 im verspannten Zustand dargestellt, in welcher die beiden Gehäusehälften 4,5 über die Mehrzahl der Verschraubungen 6 miteinander verspannt sind.
Die erste Gehäusehälfte 4 weist dabei eine Dichtnut 9 entlang der Kontur des abzudichtenden Gehäuseinnenraums 3 zur Aufnahme der Rahmendichtung 7 auf. In der gegenüberliegenden zweiten Gehäusehälfte 5 ist eine an die Kontur der Dichtnut 9 angepasste der Rahmendichtung zugewandte Dichtfläche 10 ausgestaltet. Die Rahmendichtung 7 wird in dem dargestellten Zustand der Verspannung bzw. der Verschraubung der beiden Gehäusehälften 4,5 in einem zwischen der Dichtnut 9 und der Dichtfläche 10 gebildeten Dichtraum durch die Verspannung derart elastisch verformt, dass eine Abdichtung des Innenraums 3 gegenüber der Umgebung 8 sichergestellt ist. Im dargestellten verspannten Zustand der beiden Gehäusehälften 4,5 wird somit ein Fluidaustausch zwischen dem Innenraum 3 und der Umgebung 8 vollständig verhindert. Die Figur 2 zeigt einen Querschnitt der Rahmendichtung 7 im unverspannten beziehungsweise unverformten Zustand. Der Querschnitt der Rahmendichtung 7 ist dabei T-förmig als einfaches Lippenprofil ausgebildet. Die Größenverhältnisse des Profils der Rahmendichtung 7 sind in Figur 2 lediglich schematisch dargestellt. Es können erfindungsgemäß beispielsweise auch gestauchtere oder schlankere Formen des T-Profils vorgesehen werden. Ebenfalls können die gemäß Figur 2 dargestellten Rundungsgeometrien durch andere Verlaufsgeometrien, wie Ellipsen ersetzt werden.
Die Figur 3 zeigt eine beispielhafte Verlaufsform der Rahmendichtung (7) wie diese zur Abdichtung eines Gehäuses vorgesehen werden kann.
Bezugszeichenliste
I Gehäuse
2 Elektronik
3 Gehäuseinnenraum
4 Gehäusehälfte
5 Gehäusehälfte
6 Verschraubungen
7 umlaufende Rahmendichtung
8 Umgebung
9 Dichtnut
10 Dichtfläche
I I Nutgrund

Claims

Ansprüche
1. Gehäuse (1 ) für die Elektronik (2) eines elektrischen Antriebs umfassend: zwei aneinander angepasste Gehäusehälften (4,5) die aneinander anliegend einen Gehäuseinnenraum (3) umschließen,
eine Mehrzahl von Verschraubungen (6) zur gegenseitigen Verspannung der beiden Gehäusehälften (4,5), und
eine umlaufende Rahmendichtung (7) zur Abdichtung des Gehäuseinnenraums (3) gegenüber der Umgebung (8);
wobei in der ersten Gehäusehälfte (4) eine Dichtnut (9) entlang der Kontur des abzudichtenden Gehäuseinnenraums (3) zur Aufnahme der Rahmendichtung (7), sowie in der zweiten Gehäusehälfte (5) eine an die Kontur der Dichtnut (9) angepasste der Rahmendichtung (7) zugewandte Dichtfläche (10) ausgestaltet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rahmendichtung (7) bei Verspannung der beiden Gehäusehälften (4,5) miteinander in einem zwischen der Dichtnut (9) und der Dichtfläche (10) gebildeten Dichtraum elastisch verformt wird, derart, dass eine Abdichtung des Innenraums gegenüber der Umgebung (8) sichergestellt ist, und dass die Rahmendichtung (7) aus einem Fluorkautschuk hergestellt ist.
2. Gehäuse (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmendichtung (7) mit einem Ί" förmigen Querschnitt als einfaches Lippenprofil ausgebildet ist.
3. Gehäuse (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gehäusehälfte (4) aus einem Kunststoff hergestellt ist.
4. Gehäuse (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gehäusehälfte (4) aus Polyphenylensulfid (PPS) hergestellt ist.
5. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gehäusehälfte (5) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist.
6. Gehäuse (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemittelte Rautiefe (Rz) der Oberfläche des zweiten Gehäuseteils (5) zumindest im Bereich der Dichtfläche (10) im Wertebereich zwischen 4 und 8 liegt.
7. Gehäuse (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemittelte maximale Rautiefe (Rz(max)) der Oberfläche des zweiten Gehäuseteils (5) zumindest im Bereich der Dichtfläche (10) den Wert 6 aufweist.
8. Gehäuse (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemittelte Rautiefe (Rz) der Oberfläche des ersten Gehäuseteils (4) zumindest im Bereich eines Nutgrundes (11 ) der Dichtnut (7) einen Wert von 10 aufweist.
9. Gehäuse (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmendichtung (7) eine der Kontur des abzudichtenden Gehäuseinnenraums (3) entsprechende Verlaufsform aufweist.
10. Gehäuse (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmendichtung (7) aus Kautschuk hergestellt ist und der Kautschuk Vinyliden(di)fluorid (VDF) umfasst.
11. Gehäuse (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmendichtung (7) zumindest aus einem Stoff aus der Gruppe der Copolymere von Vinylidenfluorid (VDF) und/oder aus der Gruppe der Terpolymere von VDF, FIFP oder Tetrafluorethylen (TFE) hergestellt ist.
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