DE102019209733A1

DE102019209733A1 - Elektrische Antriebseinheit mit einem Polgehäuse und einem Elektronikgehäuse

Info

Publication number: DE102019209733A1
Application number: DE102019209733.2A
Authority: DE
Inventors: Fengmei Cheng; Ferdinand Pfeifer; Martin Nachbauer; Matthias Wolf; Helmut Meier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2020-12-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrische Antriebseinheit (10), insbesondere zum Verstellen beweglicher Teile im Kraftfahrzeug, sowie ein Herstellungsverfahren einer solchen, mit einem Gehäuse (11), aufweisend ein metallenes Polgehäuse (12), das einen Stator (60) und einen Rotor (20) aufnimmt, und ein separat gefertigtes, sich axial daran anschließendes Elektronikgehäuse (30), das eine Elektronikeinheit (89) aufnimmt, wobei im Inneren des Elektronikgehäuses (30) mindestens ein Kontaktelement (100) integriert ist, das eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Polgehäuse (12) und dem Elektronikgehäuse (30) bildet, um eine Masseverbindung herzustellen, wobei am Polgehäuse (12) einen offener Flansch (22) ausgebildet ist, und am Polgehäuse (12) eine umlaufende, zylindrische Umfangswand (23) ausgeformt ist, wobei ein separat gefertigter, elektrisch leitender Masse-Kontaktring (113) axial in die umlaufende, zylindrische Umfangswand (23) des Polgehäuses (12) eingefügt ist, und das Polgehäuse (12) elektrisch kontaktiert, wobei der Masse-Kontaktring (113) mit dem mindestens einen Kontaktelement (100) elektrisch verbunden ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit mit einem Polgehäuse und einem Elektronikgehäuse und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Aus der DE 10 2012 222 683 A1 ist eine elektrische Maschine bekannt geworden, die einen Poltopf aus Metall aufweist. Auf dem Poltopf ist axial ein Steckerbauteil aus Kunststoff angeordnet, auf dem wiederum ein Deckel aus elektrisch leitfähigem Material angeordnet ist. Dabei wird der Deckel mit dem Poltopf durch mehrere Stahlfederklammern verspannt, so dass die drei Bauteile gegeneinander fixiert sind. Dabei wirken die Stahlfederklammern mit dem Polgehäuse und dem Metalldeckel als EMV-Abschirmung, die ein Ein- und Ausstrahlen von störenden elektromagnetischen Wellen abschirmt. Die Montage solcher äußerer Matallfedern ist relativ aufwendig und bauraumintensiv. Außerdem besteht die Gefahr, dass diese Metallfedern korrodieren und dadurch deren Übergangswiderstand negativ beeinflusst wird. Zusätzlich kann um das Steckerbauteil ein Abschirmblech angeordnet werden, das elektrisch mit dem Deckel und/oder dem Poltopf verbunden ist. Die Herstellung und Montage eines solchen Abschirmbleches stellt jedoch ebenfalls einen erheblichen Mehraufwand dar.
Aus der DE 10 2017 207 165 A1 der Anmelderin ist eine Antriebseinheit bekannt geworden, bei der Kontaktelemente im Inneren eines Elektronikgehäuses integriert sind, um das Elektronikgehäuse mit der elektrischen Masse des Polgehäuses zu verbinden. Bei hohen Erschütterungen und großen thermischer Beanspruchung besteht dabei die Gefahr, dass sich die Federkontakte am Polgehäuse lösen und dadurch das Elektronikgehäuse nicht mehr sicher elektrisch abgeschirmt ist. Dieses Problem soll durch die nachstehend beschriebene Erfindung behoben werden.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat demgegenüber den Vorteil, dass zur zuverlässigen Masseanbindung der Leiterplatte und/oder des Elektronikgehäuses ein Masse-Kontaktring axial in das Polgehäuse eingesetzt und elektrisch gut leitend mit diesem verbunden ist. Der Masse-Kontaktring ist wiederum mit Kontaktelementen elektrisch verbunden, die innerhalb des Elektronikgehäuses angeordnet und mit der Leiterplatte elektrisch kontaktiert sind. Durch die vollständige Anordnung der Masse-Anbindung innerhalb des Gehäuses ist diese vor Korrosion oder anderen Umwelteinflüssen geschützt. Andererseits wird über den Masse-Kontaktring auch über die gesamte Lebensdauer über große Temperaturbereiche und hohen Schüttelbelastungen eine zuverlässige Massekontaktierung gewährleistet.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Merkmale. Der Massekontaktring ist einerseits elektrisch gut leitend mit dem Polgehäuse verbunden, und weist andererseits sich axial erstreckende Kontakt-Pins auf, die sich von dem Massering axial zu den Kontaktelementen des Elektronikgehäuses erstrecken. Die Kontakt-Pins können dabei einstückig mit dem Ringband hergestellt werden, wobei die konkrete Form der Kontakt-Pins ohne Zusatzaufwand an die Verbindungsschnittstelle mit den Kotaktelementen des Elektrongehäuses angepasst werden kann.
Beispielsweise weist das mindestens eine Kontaktelement ein freies Ende auf, an dem eine Schweißgabel ausgeformt ist. Dabei erstreckt sich die Schweißgabel vorteilhaft in einer radialen Ebene quer zur Rotorwelle auf eine Durchführung in der Gehäusewand des Elektronikgehäuses zu, durch die der Kontakt-Pin axial in das Elektronikgehäuse hineinragt. Dabei kann die Schweißgabel des Kontaktelements beim axialen Aufsetzen des Elektronikgehäuses auf den offenen Poltopf direkt auf die axial abstehenden Kontakt-Pins aufgeschoben werden. Besonders zuverlässig wird die elektrische Kontaktierung durch eine Schweiß- oder Lötverbindung oder mittels hot stacking gesichert, die in einem Arbeitsschritt mit der Kontaktierung der freien Enden der Statorspulen mit entsprechenden Leiterelementen der Verschalteplatte durchgeführt werden kann.
Alternativ können die Kontakt-Pins als Schneid-Klemmen ausgebildet sein, die sich von dem Kontaktring axial in das Elektronikgehäuse hinein erstrecken. Die freien Enden der Kontaktelemente sind hierbei als Stifte oder Laschen ausgebildet, die sich radial erstrecken und bei der Montage des Elektronikgehäuses axial in die Schneid-Klemmen der Kontakt-Pins eingepresst werden, um eine Schneid-Klemm Verbindung (SKV) auszubilden.
Besonders günstig ist es, den Masse-Kontaktring zusammen mit dem Stator in das Polgehäuse einzupressen. Dabei wird beispielsweise das Polgehäuse erwärmt, so dass sich dessen Durchmesser erweitert und sich nach dem Abkühlen eine Presspassung zwischen dem Polgehäuse und dem geschlossenen Massekontaktring ausbildet. Dabei ist der Massekontaktring bevorzugt in einer radialen Stufe des Polgehäuses eingefügt, deren zylindrische Umfangswand einen größeren Durchmesser aufweist, als das Polgehäuse im Bereich der Statorsegmente. Zusätzlich kann der Masse-Kontaktring durch einen axialen Formschluss mit dem Polgehäuse gesichert werden, beispielsweise durch ein Verstemmen des Polgehäuses oder durch einen axialen Fortsatz am Elektronikgehäuse, der den Masse-Kontaktring in das Polgehäuse drückt.
Der Masse-Kontaktring lässt sich besonders kostengünstig als Biegestanzteil aus einem Metallblech ausschneiden. Dabei wird als Metall beispielsweise Kupfer oder Aluminium oder Messing verwendet, um eine gute elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten. Nach dem Ausschneiden des Metallbandes wird dieses zu einem Kreis gebogen und an der Schnittstelle zusammengeschweißt oder zusammengelötet. Dadurch weist der Masse-Kontaktring eine ausreichend hohe mechanische Stabilität auf, damit dieser zuverlässig in den entsprechenden Bund im Polgehäuse eingepresst werden kann.
Alternativ zum Stanzen kann der Massekontaktring auch mittels eines Lasers oder einem anderen Verfahren aus einem Blech ausgeschnitten werden. Dabei können im gleichen Arbeitsschritt auch die Kontakt-Pins mit dem Blechband zusammen in einem Stück ausgeschnitten werden, wobei die Formgebung der Kontakt-Pins beliebig gewählt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführung wird der Masse-Kontaktring hochkant axial in das Polgehäuse eingefügt. Das bedeutet, dass die axiale Ausdehnung des Blechbandes größer ist, als die Blechdicke in Radialrichtung. Dadurch können sich die Kontakt-Pins in axialer Richtung vom Blechband in das Elektronikgehäuse hinein in axialer Richtung erstrecken, ohne dass diese zuvor umgebogen werden müssen. Dadurch sind die Kontakt-Pins für das Fügen mit den Schweißgabeln der Kontaktelemente mechanisch so stabil ausgebildet, dass diese beim Montageverfahren zuverlässig in ihrer Position bleiben. Zur leichten Montage des Stators in das Polgehäuse, weist dieses zumindest in einer axialen Seite einen offenen Flansch auf. Auf diesen Flansch wird nach der Montage des Stators und des Rotors in das Polgehäuse axial das Elektronikgehäuse aufgesetzt. Dadurch verschließt eine Gehäusewand des Elektronikgehäuses, die quer zu Rotorachse angeordnet ist, die axiale Öffnung des Polgehäuses. Zur Durchführung der Kontakt-Pins sind in dieser Gehäusewand Durchgangsöffnungen ausgebildet durch die die Kontakt-Pins mit einer gewissen Bewegungsfreiheit hindurchgreifen. Ebenso werden bevorzugt die freien Enden der Statorspulen durch entsprechende axiale Löcher in der Gehäusewand des Elektronikgehäuses durchgeführt, um mit der Verschalteplatte kontaktiert zu werden. Dabei liegen sowohl die Durchgangsöffnungen für die Kontakt-Pins als auch die Löcher für die Spulendrahtenden radial innerhalb eines Dichtrings, der zwischen dem Polgehäuse und dem Elektronikgehäuse angeordnet ist.
In einer Variation der Erfindung ist der Masse-Kontaktring über seinen Umfang wellenförmig ausgebildet. Dabei kann beispielsweise der radiale Bereich zwischen einer ersten Stufe im Polgehäuse und dem Bereich, an dem Statorsegmente angeordnet sind, für einen variierenden Durchmesser des Masse-Kontaktrings genutzt werden. Durch eine solche Wellenform des Masse-Kontaktrings kann dessen mechanische Steifigkeit erhöht werden, oder aber auch gewisse Toleranzen ausgeglichen werden. Wird der Masse-Kontaktring erst nach den Statorsegmenten in das Polgehäuse eingefügt, kann der Masse-Kontaktring radial auch in den Statorbereich innerhalb des Polgehäuses hineinragen. Bevorzugt ist dieser wellenförmige Masse-Kontaktring derart ausgebildet, dass dessen Radius im Umfangsbereich der Statorspulendrahtenden größer ausgebildet ist, als im Umfangsbereich zwischen zwei benachbarten Spulendrahtenden.
Nach dem axialen Aufsetzen des Elektronikgehäuses auf die offene Seite des Polgehäuses, ragen die Masse-Kontakt-Pins durch die Durchgangsöffnungen axial in das Elektronikgehäuse hinein. Dort werden sie bevorzugt in die gabelförmigen Enden der Kontaktelemente eingefügt und beispielsweise mit diesen verschweißt oder verlötet. Dadurch ist die elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontakt-Pin und dem Kontaktelement axial exakt über der Durchgangsöffnung angeordnet. Dadurch ist kein zusätzliches Biegen oder Fügeprozess für die Kontaktierung zwischen dem Kontakt-Pin und dem Kontaktelement notwendig.
In einer bevorzugten Ausführung sind am Masse-Kontaktring genau zwei axiale Kontakt-Pins angeformt. Diese sind beispielsweise in einem Umfangsbereich von maximal 90° mit einem gewissen Abstand zu einander angeordnet - beispielsweise mit einem Umfangswinkel von 40° bis 70°. Dadurch können diese beiden Kontaktelemente beispielsweise auf derselben Seite eines rechteckförmigen Elektronikgehäuses angeordnet werden, um die elektrische Kontaktierung mit der Leiterplatte und/oder einem metallenen Gehäusedeckel zu realisieren.
Zusätzlich zur zweiten radialen Stufe, in der der Masse-Kontaktring eingefügt ist, weist das Polgehäuse in einer bevorzugten Ausführung eine erste radiale Stufe auf, die einen größeren Durchmesser aufweist als die zweite radiale Stufe. In diese erste radiale Stufe greift ein kreisförmiger axialer Fortsatz des Elektronikgehäuses in das Polgehäuse ein, um dieses nach Außen dicht zu verschließen. Bevorzugt ist in dieser ersten radialen Stufe auch die Ringdichtung zwischen dem Elektronikgehäuse und dem Polgehäuse angeordnet. In der Gehäusewand des Elektronikgehäuses, die quer zur Rotorachse angeordnet ist, ist fertigungstechnisch günstig ein Lagersitz zur Lagerung des Rotors ausgeformt. Bevorzugt ist die Gehäusewand aus Kunststoff mittels Spritzgießen hergestellt, wobei in den Lagersitz beispielsweise ein Kugellager eingesetzt wird, die die Rotorwelle aufnimmt. Dabei ragt die Rotorwelle bevorzugt durch das Rotorlager hindurch axial in das Innere des Elektronikgehäuses hinein.
Innerhalb des Elektronikgehäuses ist mindestens eine Elektronikplatine zur Ansteuerung der Antriebseinheit angeordnet. Zur Entstörung dieser Elektronikplatine ist diese über mindestens ein Kontaktelement mit mindestens einem Kontakt-Pin des Masse-Kontaktrings verbunden. Zusätzlich kann beispielsweise ein Metalldeckel des Elektronikgehäuses elektrisch über weitere Kontaktelement mit der Leiterplatte und/oder dem Masse-Kontaktring elektrisch verbunden sein.
Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren der elektrischen Antriebseinheit kann der Masse-Kontaktring in einem Arbeitsgang zusammen mit dem Stator in das Polgehäuse eingesetzt, insbesondere eingepresst werden. Dadurch wird der Masse-Kontaktring zuverlässig in der zweiten Stufe des Polgehäuses elektrisch kontaktiert, so dass nach dem Aufsetzen des Elektronikgehäuses die Kontakt-Pins des Masse-Kontaktrings axial durch entsprechende Durchgangsöffnungen im Elektronikgehäuse hindurchgreifen. Nun können wiederrum in einem Arbeitsgang mit der elektrischen Kontaktierung der Spulendrahtenden mit der Verschaltungsplatte ebenso die Kontaktierung der Kontakt-Pins mit entsprechenden Kontaktelementen durchgeführt werden, die im Elektronikgehäuse fixiert sind. Mit dem Einfügen der Leiterplatte wird diese direkt mit dem mindestens einem Kontaktelement elektrisch kontaktiert, so dass die Leiterplatte elektrische entstört ist. Zusätzlich kann optional mit dem Aufsetzen eines Metalldeckels auf das axial offene Elektronikgehäuse eine elektrische Kontaktierung mit einem zusätzlichen Kontaktelement oder mit der Leiterplatte realisiert werden. Dadurch kann in sehr einfacher Weise, ohne zusätzliche Montageprozesse, das gesamte Gehäuse als EMV-Abschirmung der elektrischen Antriebseinheit ausgebildet werden.
Die Kontaktelemente dienen zur Masseanbindung der Leiterplatte oder zur Metallabschirmung des Elektronikgehäuses. Dazu wird am gegenüberliegenden Ende der freien Enden das Kontaktelement elektrisch mit der Leiterplatte und/oder den metallenen Gehäuseteilen kontaktiert. Ist ein Gehäuseteil des Elektronikgehäuses aus Metall ausgebildet, kann dieses entweder direkt über ein entsprechendes Kontaktelement mit dem Polgehäuse verbunden werden, oder aber indirekt über die elektrische Verbindung zur Leiterplatte mit dem Polgehäuse kontaktiert werden. Die Kontaktelemente können bevorzugt als Einlegeteile ausgebildet werden, die beim Spritzgießen des ersten Gehäuseteils aus Kunststoff in die Werkzeugform eingelegt werden, um dann mit dem Kunststoff der Gehäusewand umspritzt zu werden. Dadurch werden die Kontaktelemente in einem Arbeitsschritt mit dem Herstellen des ersten Gehäuseteils fixiert. In einer alternativen Ausführung ist es auch möglich, dass die Kontaktelemente als Einlegeteile ausgebildet werden, die erst nach dem Spritzgießen des Gehäuseteils in entsprechende Aufnahmen innerhalb des Gehäuseteils eingepresst werden. Beispielweise können die Einlegeteile als Biege-Stanzteile sehr kostengünstig hergestellt und sehr flexibel geformt werden. Bei einer bevorzugten Ausführung ist im ersten Gehäuseteil des Elektronikgehäuses aus Kunststoff eine Elektronikplatine mit verschiedenen elektronischen Bauteilen angeordnet. Diese Elektronikeinheit wird durch die Kontaktelemente innerhalb des ersten Gehäuseteils aus Kunststoff vor unerwünschter elektromagnetischer Störstrahlung geschützt. Gleichzeitig wird verhindert, dass die Elektronikeinheit störende elektromagnetische Strahlung an die Umgebung abgibt. Dazu verbinden die Kontaktelemente über den Masse-Kontaktring das Polgehäuse aus Metall elektrisch mit der Elektronikplatine. Die Elektronikplatine ist weiterhin mit dem zweiten axialen Gehäuseteil aus Metall elektrisch leitend verbunden. Durch diese Massekontaktierung der Elektronikplatine sowohl mit dem Polgehäuse als auch mit dem metallenen Gehäusedeckel wird praktisch ein Faraday'scher Käfig zur EMV-Abschirmung der Elektronikplatine geschaffen. In einer weiteren Ausführung kann das Kontaktelement auch das Polgehäuse mit dem zweiten Gehäuseteil aus Metall verbinden, ohne dabei mit der Elektronikplatine oder weiteren elektronischen Bauteilen kontaktiert zu sein. Dabei wird über den Masse-Kontaktring und die das mindestens eine Kontaktelement ein Massekontakt zwischen den beiden Gehäusen aus Metall hergestellt, zwischen denen das erste Gehäuseteil aus Kunststoff angeordnet ist. Dadurch liegt vorteilhafter Weise der gesamte Gehäusedeckel aus Metall auf Masse, so dass beliebige elektronische Bauteile oder die elektronische Leiterplatte direkt elektrisch mit dem Gehäusedeckel aus Metall verbunden werden können, um einen Massekontakt zu realisieren. Erfolgt die elektrische Kontaktierung des Kontaktelements zur Elektronikplatine und/oder zum Gehäusedeckel über einen Kontaktstift, kann dieser vorteilhafterweise in einer Zentrieraufnahme aufgenommen werden, die beispielweise als Speednut ausgebildet ist. Durch das Einfügen des Kontaktstifts in die Speednut-Vorrichtung wird einerseits ein zuverlässiger federnd anliegender elektrischer Kontakt hergestellt, und gleichzeitig auch eine zuverlässige Zentrierung der Gehäuseteile zueinander realisiert. Ist das zweite Gehäuseteil als Kühlkörper für die elektrische Antriebseinheit ausgebildet, so können elektronische Bauteile im Inneren des ersten Gehäuseteils direkt im thermischen Kontakt zur Innenseite des Gehäusedeckels angeordnet werden. Dabei können die Kontaktelemente gleichzeitig auch als Wärmeleiter dienen. Der Gehäusedeckel ist dabei beispielweise aus Aluminium gegossen, oder als Metallblech tiefgezogen. Über die an der Außenseite angeformten Kühlrippen kann die durch die Elektronik erzeugte Wärme schnell abgegeben werden. Das erste Elektronik-Gehäuseteil aus Kunststoff ist dabei gemäß einer Sandwich-Bauweise zwischen dem Gehäusedeckel und dem Polgehäuse aus Metall angeordnet. Dabei erstreckt sich dessen Anschlussstecker bevorzugt in Radialrichtung von der Rotorwelle weg. Durch die Anordnung der Elektronikeinheit axial unmittelbar über dem Elektromotor, kann an einem Ende der Rotorwelle vorteilhaft ein Signalgeber angeordnet werden, der mit einem entsprechenden Sensor der Elektronikeinheit zusammenwirkt. Auf diese Weise kann die Rotorlage von der Elektronikeinheit erfasst werden, beispielsweise um die elektronische Kommutierung des Elektromotors zu steuern oder die Drehgeschwindigkeit der Rotorwelle oder die Position von einem durch die Rotorwelle angetriebenen Teil zu bestimmen. Besonders günstig ist es, wenn der Signalgeber in Axialrichtung Signale abgibt, die ein axial unmittelbar gegenüberliegendes Sensorelement erfassen kann. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn das Sensorelement direkt auf der Leiterplatte angeordnet ist, wobei dieses beispielsweise die Orientierung eines Magnetfelds erfassen kann. Durch die Anordnung des Elektronikgehäuses an der axial offenen Seite des Poltopfes kann an der gegenüberliegenden Seite des Poltopfes eine Durchgangsöffnung im Boden des Poltopfes ausgebildet werden, durch den die Rotorwelle nach außen ragt. Dadurch kann an dem zweiten freien axialen Ende der Rotorwelle ein Abtriebselement angeformt oder angeordnet werden, das beispielsweise ein bewegliches Teil im Kraftfahrzeug verstellt oder eine Pumpe oder Gebläse antreibt.
Figurenliste
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ausführungen der Beschreibung und der Zeichnung, wie diese in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben sind. Es zeigt:

1 eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit,
2 eine Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels ohne Elektronikgehäuse,
3 schematisch das Herstellungsverfahren eines Masse-Kontaktrings,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit aufgesetztem Elektronikgehäuseteil,
5 eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels im Schnitt,
6 die Ausführung aus 5 in der Draufsicht,
7 eine alternative Ausführung des Masse-Kontaktrings gemäß 3, und
8 eine weitere Ausführung gemäß 3.

In 1 ist eine elektrische Antriebseinheit 10 dargestellt, die als Elektromotor 9 mit einem Gehäuse 11 ausgebildet ist. In einem Polgehäuse 12 des Gehäuses 11 ist ein mehrere Statorpole aufweisender Stator 60 angeordnet, der mit einem auf einer Rotorachse 20 angeordneten Rotor 62 zusammenwirkt. Der Rotor 62 weist eine Rotorwelle 64 auf, auf der ein Rotorkörper 66 angeordnet ist, der vorzugsweise aus einzelnen Blechlamellen 67 zusammengesetzt ist. Die Rotorwelle 64 ist im Ausführungsbeispiel mittels eines ersten Lagers 68 am Boden 14 des Polgehäuses 12 gelagert. Hierzu weist das Polgehäuse 12 eine axiale Verlängerung 16 auf, die als Lagersitz für das erste Lager 68 ausgebildet ist. Das Polgehäuse 12 ist als Poltopf 13 ausgebildet, der beispielsweise als Tiefziehteil hergestellt ist. Die Rotorwelle 64 ragt mit einem zweiten axialen Ende 63 durch einen Durchbruch 70 des Polgehäuses 12 aus diesem heraus, um ein Drehmoment des Elektromotors 9 auf ein nicht näher dargestelltes Getriebe oder Pumpe oder Gebläse zu übertragen. Dabei ist der Durchbruch 70 an der axialen Verlängerung 16 ausgebildet, wobei außerhalb des Polgehäuses 12 an der Rotorwelle 64 ein Abtriebselement 74 angeordnet, beziehungsweise an der Rotorwelle 64 ausgeformt ist. Das Polgehäuse 12 besteht aus Metall und ist optional als magnetischer Rückschluss für die elektromagnetischen Pole des Stators 60 ausgebildet. Bei der Ausbildung des Elektromotors 9 als EC-Motor 8 sind im Stator 60 im radialen äußeren Bereich des Polgehäuses 12 elektrische Spulen 76 auf Statorzähnen angeordnet, die ein Magnetfeld erzeugen, um im Rotor 62 angeordnete Permanentmagnete 78 in Drehung zu versetzen. Das Polgehäuse 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel als näherungsweise zylindrischer Poltopf 13 ausgebildet, der axial offen ausgebildet ist. An der axialen Öffnung 80 des Polgehäuses 12 ist ein Lagerschild 50 angeordnet, in dem ein zweites Lager 58 der Rotorwelle 64 befestigt ist. Das Lagerschild 50 ist beispielsweise Bestandteil eines ersten axialen Gehäuseteils 31 eines Elektronikgehäuses 30 aus Kunststoff. Das erste Gehäuseteil 31 ist mit dem Lagerschild 50 am offenen Rand 81 des Polgehäuses 12 axial eingefügt. Durch das zweite Lager 58 hindurch ragt ein - dem Abtriebselement 74 gegenüberliegendes - erstes freies Ende 65 der Rotorwelle 64, auf dem ein Signalgeber 83 zur Rotorlageerfassung angeordnet ist. Im ersten Gehäuseteil 31 ist eine Verschaltungsvorrichtung 77 angeordnet, die die einzelnen Spulen 76 untereinander verbindet und elektrische Phasenanschlüsse 75 im Elektronikgehäuse 30 ausbildet. Das Polgehäuse 12 mit dem darin vollständig gelagerten Rotor 62 stellt eine vormontierte Baueinheit 18 dar, an die axial das Gehäusebauteil 31 angeflanscht werden kann. Dazu ist am offenen Rand 81 des Polgehäuses 12 ein Flansch 22 angeformt, an dem im Ausführungsbeispiel axial das Elektronikgehäuse 30 anliegt, das aus dem ersten axialen Gehäuseteil 31 und einem zweiten axialen Gehäuseteil 32 zusammengesetzt ist. Das Polgehäuse 12 und das Elektronikgehäuse 30 bilden zusammen das Gehäuse 11 der Antriebseinheit 10.
Das erste axiale Gehäuseteil 31 liegt axial am Polgehäuse 12 an. Hierzu weist das erste axiale Gehäuseteil 31 einen zylindrischen Fortsatz 26 auf, der axial in das Polgehäuse 12 eingreift. Dabei ist am offenen Rand 81 des Polgehäuses 12 eine erste radiale Stufe 108 mit einer zylindrisch umlaufenden Umfangswand 23 ausgebildet. Zwischen dem axialen zylindrischen Fortsatz 26 und der ersten radialen Stufe 108 ist ein Dichtring 24 angeordnet, mit der das Polgehäuse 12 gegen das Elektronikgehäuse 30 abgedichtet ist. Der offene Rand 81 und der zylindrische axiale Fortsatz 26 sind näherungsweise kreisförmig ausgebildet, wobei die Grundfläche des ersten axialen Gehäuseteils 31 in der Draufsicht in 1 von oben beispielsweise näherungsweise rechteckig ausgebildet ist, und das Polgehäuse 12 radial überragt. Das erste axiale Gehäuseteil 31 weist an der axial vom Polgehäuse 12 abgewandten Seite eine Montageöffnung 40 auf, die von dem zweiten axialen Gehäuseteil 32 vollständig verschlossen wird. Das bedeutet, dass das Elektronikgehäuse 30 eine Trennebene 34 quer zur Rotorachse 20 aufweist, an dem die beiden separat gefertigten axialen Gehäuseteile 31, 32 miteinander verbunden sind. Gemäß der Ausführung in 1 weist hierzu das erste axiale Gehäuseteil 31 axial gegenüberliegend zum axialen zylindrischen Fortsatz 26 eine axiale Anlagefläche 35 auf, die an einer Gegenfläche 36 des zweiten Gehäuseteils 32 anliegt. Zwischen der Anlagefläche 35 und der Gegenfläche 36 ist bevorzugt ein umlaufendes Dichtelement 39 angeordnet. Das zweite Gehäuseteil 32 wird beispielsweise mittels Klemmbügeln 48 mit dem ersten Gehäuseteil 31 verbunden. Zur Zentrierung des zweiten Gehäuseteils 32 gegenüber dem ersten Gehäuseteil 31 sind Zentrierstifte 33 angeordnet, die in entsprechende Zentrieraufnahmen 37 eingreifen. Das erste Gehäuseteil 31 ist bevorzugt mittels Schrauben 38 mit dem Flansch 22 des Polgehäuses 12 verbunden. Die Montageöffnung 40 in der Trennebene 34 ist näherungsweise rechteckig ausgebildet. Die Anlagefläche 35 und die Gegenfläche 36 umschließen die Montageöffnung 40 und sind daher ebenfalls näherungsweise rechteckig ausgebildet. Das erste Gehäuseteil 31 ist aus Kunststoff, das zweite Gehäuseteil 32 ist hingegen in Form eines Deckels zur besseren Wärmeabführung aus Aluminium oder aus Stahlblech hergestellt. Dabei sind an der Außenwand des zweiten Gehäuseteils 32 Wärmeleitelemente 28 angeformt, die beispielsweise als Kühlrippen 29 oder Kühlnoppen ausgebildet sind.
Im ersten Gehäuseteil 31 sind Kontaktelemente 100 angeordnet, die eine leitfähige Verbindung zwischen dem Polgehäuse 12 und dem zweiten Gehäuseteil 32 aus Metall herstellen. Dazu sind im Ausführungsbeispiel die Kontaktelemente 100 als Einlegeteile ausgebildet, die beim Spritzgießen des ersten Elektronikgehäuseteils 31 von diesem umspritzt werden. Die Kontaktelemente 100 weisen an einem ersten freien Ende 102 Kontakte 116 auf, die elektrisch mit dem Polgehäuse 12 verbunden sind. Dazu ist in die axiale Öffnung 80 des Polgehäuses 12 ein Masse-Kontaktring 113 eingefügt, der elektrisch gut mit dem Polgehäuse 12 verbunden ist. Am Massekontaktring 113 sind in Axialrichtung 25 Kontakt-Pins 115 angeformt, die sich zu den Kontakten 116 der freien Enden 102 hin erstrecken. Hierzu sind in der Gehäusewand 49 des Elektronikgehäuseteils 31 axiale Durchgangsöffnungen ausgebildet, durch die hindurch sich die Kontakt-Pins 115 erstrecken. Bevorzugt sind die Kontakt-Pins 115 mit den Kontakten 116 verschweißt oder verlötet. Das Kontaktelement 100 ist als Stanz-Biege-Teil ausgebildet, das einen Befestigungsbereich 106 aufweist, an dem das Kontaktelement 100 bevorzugt mit dem Kunststoff des Elektronikgehäuses 30 umspritzt ist. Der Befestigungsbereich 106 erstreckt sich in einer Ebene quer zur Rotorwelle 64. Dabei ragt das erste freie Ende 102 in Radialrichtung 27 aus der Gehäusewand 49 des Elektronikgehäuseteils 31 heraus, um mit den Kontakt-Pins 115 kontaktiert zu werden. Dadurch kann gewährleistet werden, dass auch bei Schüttelbeanspruchung und großen Temperaturschwankungen des elektrischen Antriebs 10 die Kontaktierung über den Masse-Kontaktring 113 eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen dem Polgehäuse 12 und dem Elektronikgehäuse 30 bildet.
In einer ersten Variante ist ein zweites Ende 104 des Kontaktelements 100 direkt elektrisch mit der Leiterplatte 88 kontaktiert - beispielsweise mittels Löten, Einpressen oder einer Schneid-Klemmverbindung. Dazu ragt das zweite Ende 104 aus der Kunststoffwand des ersten Gehäuseteils 31 heraus und beispielsweise in eine Bohrung in der Leiterplatte 88 hinein. An der Leiterplatte 88 ist mindestens eine Kontaktfeder 110 elektrisch kontaktiert, die eine Masseverbindung zu der Innenseite des zweiten Gehäuseteils 32 ausbildet. Dadurch ist die Masseverbindung zwischen dem Polgehäuse 12 und dem zweiten Gehäuseteil 32 über den Massekontaktring 113, das Kontaktelement 100, die Leiterplatte 88 und die Kontaktfeder 110 vollständig innerhalb des Gehäuses 11 ausgebildet. Bevorzugt sind innerhalb des ersten Gehäuseteils 31 genau drei solcher Kontaktelemente 100 eingefügt, die an drei unterschiedlichen Stellen mit der Leiterplatte 88 und/oder dem Elektronikgehäuse 30 verbunden sind.
Auf der rechten Seite der 1 ist eine weitere Variante eines Kontaktelements 100 dargestellt, das das Polgehäuse 12 direkt - insbesondere ohne eine Kontaktierung der Leiterplatte 88 - mit dem zweiten Gehäuseteil 32 des Elektronikgehäuses 30 elektrisch verbindet. Dabei ist das erste Ende 102 wieder mit dem Kontakt-Pin 115 des Masse-Kontaktrings 13 verschweißt und verläuft innerhalb der Kunststoffwand des ersten Gehäuseteils 31 direkt bis zur Innenseite des zweiten Gehäuseteils 32. Das zweite Ende 104 tritt wiederum aus der Kunststoffwand des ersten Gehäuseteils 31 aus und kontaktiert bei der axialen Montage des zweiten Gehäuseteils 32 dieses unmittelbar. Dabei kann das zweite Ende 104 federnd direkt an der Innenwand des zweiten Gehäuseteils 32 anliegen, oder mittels eines Speednut-Elements 112 kontaktiert sein.
Zur Montage der elektrischen Antriebseinheit 10 wird zuerst die vorgefertigte Baueinheit 18 mit dem ersten axialen Gehäuseteil 31 verbunden, bevorzugt mit diesem verschraubt. Bei der axialen Montage des ersten Gehäuseteils 31 werden gleichzeitig die Kontakte 116 der ersten freien Enden 102 elektrisch mit den Kontakt-Pins 115 des Masse-Kontaktrings 113 kontaktiert. In diesem Zustand kann das erste Gehäuseteil 31 über die Montageöffnung 40 axial mit der Leiterplatte 88 und optional mit weiteren Bauteilen bestückt werden. Bevor das zweite axiale Gehäuseteil 32 axial auf die Montageöffnung 40 des ersten Gehäuseteils 31 aufgesetzt wird, wird die Leiterplatte 88 an der Innenseite des ersten Gehäuseteils 31 befestigt. Dabei können auch die zweiten Enden 104 der Kontaktelemente 100 mit der Leiterplatte 88 elektrisch verbunden - insbesondere verlötet - werden. Ebenso kann das zweite Gehäuseteil 32, bevor dieses auf das erste Gehäuseteil 31 aufgesetzt wird, mit entsprechenden Bauteilen bestückt werden. Im Ausführungsbeispiel ist am ersten Gehäuseteil 31 ein Anschluss-Stecker 42 zur elektrischen Kontaktierung der Antriebseinheit 10 einstückig angeformt. Der Anschluss-Stecker 42 weist einen Steckerkragen 45 auf, in dem die einzelnen Pins 46 für die Stromversorgung und die Sensorsignale angeordnet sind. Der Steckerkragen 45 steht hier radial nach außen vom ersten Gehäuseteil 31 weg. Im Inneren des Elektronikgehäuses 30 ist an der Leiterplatte 88 ein erstes Entstörelement 52 angeordnet, das beispielsweise einen Entstörkondensator 53 aufweist. Bei der Montage der Leiterplatte 88 im ersten Gehäuseteil 31 wird eine elektrische Verbindung der Phasenanschlüssen 75 der Spulen 76 und der Pins 46 mit der Leiterplatte 88 hergestellt. Ein erstes Kontaktelement 100 ist bevorzugt in unmittelbarer Nähe zum Anschluss-Stecker 42 und ein zweites Kontaktelement 100 in unmittelbarer Nähe zum Entstörelement 52 angeordnet. Auf der Leiterplatte 88 ist auf der dem Polgehäuse 12 zugewandten Seite ein Sensorelement 94 angeordnet, das die Signale des Signalgebers 83 auswerten kann. Beispielsweise ist der Signalgeber 83 als Sensormagnet 84 ausgebildet, dessen axiales Magnetfeld von einem als Magnetsensor 95 ausgebildeten Sensorelement 94 detektierbar ist. Dieses kann beispielsweise als GMR- oder GMX-Sensor ausgebildet sein, der direkt die Drehlage des Sensormagneten 84 erfassen kann. Die Elektronikeinheit 89 kann dieses Signal auswerten, um hiermit beispielsweise die elektronische Kommutierung des EC-Motors 8 anzusteuern. Außerdem kann das Drehlagesignal auch für die Bewegung des Abtriebselements 74 für verschiedene Anwendungsfälle genutzt werden.
2 zeigt ein Polgehäuse 12 mit einer ersten radialen Stufe 108, in die der axiale zylindrische Fortsatz 26 des Elektronikgehäuseteils 31 axial einfügbar ist. Zusätzlich ist bei dieser Ausführung eine zweite radiale Stufe 109 am Polgehäuse 12 ausgeformt, die einen kleineren Radius aufweist, als die erste radiale Stufe 108. In die zweite radiale Stufe 109 ist der Masse-Kontaktring 113 eingesetzt. Beispielsweise wird dieser in das Polgehäuse 12 eingepresst, wozu letzteres zuvor erwärmt wird. Dadurch entsteht eine zuverlässige radiale Presspassung mit der zylindrischen Umfangswand 23 des Polgehäuses 12. Am Masse-Kontaktring 113 sind die Kontakt-Pins 115 einstückig angeformt, die sich in Axialrichtung 25 erstrecken. Bevorzugt sind zwei Kontakt-Pins 115 in einem Umfangswinkel 118 von 30° bis 90° zueinander angeordnet. Ein dritter Kontakt-Pin 115 ist bei dieser Ausführung außerhalb dieses Umfangswinkels 118 angeordnet, wobei die jeweiligen Kontakt-Pins 115 über Kontaktelemente 100 direkt mit der Leiterplatte 88 und/oder mit dem zweiten Elektronikgehäuseteil 32 kontaktiert werden können. Im Polgehäuse 12 ist der Stator 60 und radial darin der Rotor 62 angeordnet. Mit der axialen Montage des Elektronikgehäuseteils 31 auf den Flansch 22 des Polgehäuses 12 wird einerseits die Rotorwelle 64 im Lagerschild 50 des Elektronikgehäuseteils 31 gelagert und gleichzeitig die Kontakt-Pins 115 axial durch entsprechende Durchgangsöffnungen 117 im Lagerschild 50 geführt. Am Polgehäuse 12 ist ein Befestigungsflansch 56 angeordnet, der Aufnahmeaugen 57 aufweist, mittels denen die Antriebseinheit 10 am Kraftfahrzeug befestigt werden kann.
In 3 ist schematisch ein Blechschnitt als Zwischenschritt zur Herstellung des Masse-Kontaktrings 113 dargestellt. Ein Blechband 120 wird aus einem Metallblech ausgestanzt oder ausgeschnitten, insbesondere mittels eines Lasers. Am Blechband 120 sind einstückig die Kontakt-Pins 115 angeformt, die die gleiche Blechdicke 122 aufweisen wie das Blechband 120. Nach dem Ausschneiden wird das Blechband 120 zu einem geschlossenen Kreis zusammen gebogen und bevorzugt an der Schnittstelle fest miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt oder verlötet. Bei diesem Herstellungsverfahren ist die Höhe 121 des Blechbandes 120 in Axialrichtung 25 größer ausgebildet als dessen radiale Breite 122. Die Kontakt-Pins 115 weisen bevorzugt dieselbe Breite 122 in Radialrichtung 27 auf, wie das Blechband 120. Die freien Enden der Kontakt-Pins 115 können rechteckig ausgebildet sind oder eine Verjüngung 224 als Einführfase aufweisen. Als Blechmaterial wird bevorzugt Aluminium oder Kupfer oder Messing verwendet, das eine hohe Leitfähigkeit aufweist. Schematisch sind in 3 zwei verschiedenen Federhülsen 230 dargestellt, die die Kontakt-Pins 115 elektrisch mit den Kontaktelementen 100 verbinden. Hierbei können die Federhülsen 230 direkt als freie Enden der Kontaktelemente 100 ausgebildet sein - oder alternativ als separat gefertigte Verbindungsstecker. In 3 sind die Federhülsen 230 beispielsweise direkt am Getriebegehäuseteil 31 befestigt, insbesondere mit den Kontaktelementen 100 einstückig im Gehäuseteil 31 eingespritzt. Die Federhülsen 230 sind beispielsweise zylindrisch oder rechteckig oder als Speednut ausgebildet, so dass die Federhülsen 230 die Kontakt-Pins 115 in der ebene quer zur Axialrichtung 25 umschließen. In der linken Ausführung weist der Kontakt-Pin 115 eine Verdickung 231 auf, die in eine federnde Aufnahme 232 der Federhülse 230 aufgenommen ist. In der rechten Ausführung weist die Federhülse 230 Klemmhaken 233 auf, die federnd an die Kontakt-Pins 115 angedrückt werden, und sich vorzugsweise in die Kontakt-Pins 115 einschneiden. Weitere Ausführungsbeispiele für die Verbindung zwischen dem Masse-Kontaktring 113 und den Kontaktelementen 100 sind in den weiteren Figuren dargestellt.
4 zeigt eine Draufsicht auf das Elektronikgehäuseteil 31 schematisch nach der Montage auf das Polgehäuse 12. In der Mitte ist das Rotorlager 58 für die Rotorwelle 64 in die als Lagerschild 50 ausgebildete Gehäusewand 49 eingesetzt. Rechts vom Rotorlager 58 sind zwei Durchgangsöffnungen 117 ausgebildet, in die bei der Montage die nicht dargestellten Kontakt-Pins 115 axial eingreifen. Die Kontaktelemente 100 sind in die Gehäusewand 49 integriert und erstrecken sich mit ihren ersten freien Enden 102 in Radialrichtung 27 in die Durchgangsöffnungen 117 hinein. Bei dieser Ausführung sind die Kontakte 116 gabelförmig ausgebildet, derart, dass die Kontaktgabeln 116 die axial eingreifenden Kontakt-Pins 115 aufnehmen können. Die zweiten freien Enden 104 der Kontaktelemente 100 bilden axial abstehende Kontaktstifte, die in entsprechende Löcher in der Leiterplatte 88 und/oder im zweiten Elektronikgehäuseteil 32 elektrisch leitend aufgenommen werden. Im ersten Gehäuseteil 31 können direkt elektronische Bauelement 90 angeordnet sein und/oder auf der Leiterplatte 88, die erst nach der Kontaktierung der Kontakte-Pins 115 mit den Kontaktelementen 100 axial in das erste Gehäuseteil 31 montiert wird. In der Gehäusewand 49 sind ebenfalls die Löcher 71 sichtbar, durch die die nicht dargestellten Spulendrahtenden 79 greifen. Das Elektronikgehäuse 30 weist bevorzugt eine rechteckige Grundfläche auf wund ragt radial über das Polgehäuse 12 hinaus.
5 zeigt einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das Elektronikgehäuse 30 bereits elektrisch mit dem Polgehäuse 12 verbunden ist. Der Masse-Kontaktring 113 ist in die zweite radiale Stufe 109 des Polgehäuses 12 eingesetzt. In der ersten radialen Stufe 108 greift der axiale zylindrische Fortsatz 26 des ersten Elektronikgehäuseteils 31 ein. Die Dichtung 24 dazwischen ist nur schematisch dargestellt. Der Kontakt-Pin 115 erstreckt sich vom Blechband 120 in Axialrichtung 25 durch die Durchgangsöffnung 117 hindurch zu dem Kontaktelement 100. Das freie erste Ende 102 des Kontaktelements 100 ist als Gabelkontakt 116 ausgebildet, in den der Kontakt-Pin 115 eingeklemmt ist. Der Gabelkontakt 116 ist fest mit dem Kontakt-Pin 115 mittels einer Schweißverbindung 123 oder mittels hot stacking (Warmverprägen) kontaktiert. Das Kontaktelement 100 ist in das Gehäuseteil 31 eingespritzt oder eingeklemmt und ragt mit dem zweiten freien Ende 104 axial aus der Gehäusewand 49 heraus. Beim axialen Einsetzen der Leiterplatte 88 greift das zweite Ende 104 beispielsweise in eine Kontaktöffnung der Leiterplatte 88. Der Kontakt-Pin 115 hat in der Ebene quer zur Axialrichtung 25 Spiel innerhalb der Durchgangsöffnung 117. In 5 ist auch die elektrische Kontaktierung der Spulendrahtenden79 dargestellt, die durch entsprechende Löcher 71 in der Gehäusewand 49 axial bei der Montage des ersten Gehäuseteils 31 hindurchgeführt werden. Danach werden die Spulendrahtenden 79 beispielsweise entlang der Gehäusewand 49 umgebogen und ebenfalls in gabelförmigen Kontaktlaschen der Verschaltungsvorrichtung 77 eingeklemmt. Dadurch kann die elektrische Kontaktierung der Kontakt-Pins 115 und der Spulendrahtenden 79 in einem Arbeitsgang - bevorzugt mittels eines Schweiß-Verfahrens - hergestellt werden. Da die Leiterplatte 88 noch nichteingesetzt ist, können die Schweißverbindungen 123 mittels einer Schweißzange ausgeführt werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der zuvor montierte Rotor 62 in 5 nicht dargestellt.
In 6 ist di e Ausführung aus 5 in einer Draufsicht dargestellt, bei der ersichtlich ist, wie die Spulendrahtenden 79 aus den Löchern 71 und der Kontakt-Pin 115 aus der Durchgangsöffnung 117 in das Elektronikgehäuse 30 hinein ragen, um innerhalb des Elektronikgehäuses 30 elektrisch kontaktiert zu werden. Der Kontakt-Pin 115 weist hier beispielsweise am Ende eine Verjüngung 124 auf, um einfacher in den Gabelkontakt 116 des Kontaktelements 100 eingeführt werden zu können. Das Kontaktelement 100 ist hier mittels eines Zentrierauges 128 innerhalb des ersten Elektronikgehäuseteils 31 am Befestigungsbereich 106 angeordnet, das das als Einlegeteil ausgebildete Kontaktelement 100 im Spritzguss-Werkzeug zuverlässig positioniert.
In 7 ist eine alternative Ausführung des Masse-Kontaktrings 113 dargestellt. Am Blechband 120 sind hier einstückig die Kontakt-Pins 115 als Schneid-Klemmen 124 ausgebildet, die sich in Axialrichtung 25 erstrecken. Nach der fertigen Herstellung des Masse-Kontaktrings 113, und nach dessen axialer Montage in das Polgehäuse 12, stellt somit der Masse-Kontaktring 113 eine Schneid-Klemm-Verbindung für die korrespondierenden Kontaktelemente 100 des Elektronikgehäuses 30 zur Verfügung. Somit werden beim axialen Aufsetzten des Elektronikgehäuses 30 auf den offenen Flansch 22 des Polgehäuses 12 die Kontaktelemente 100 in Axialrichtung 25 in die Schneid-Klemmen 124 eingepresst. Die Kontaktelemente 100 erstrecken sich hier ebenfalls in Radialrichtung 27 (wie in 4), sind jedoch bei dieser Ausführung einer Schneid-Klemm-Verbindung als Stifte oder Zungen 125 ausgebildet, so dass sich die Schneid-Klemmen 124 in die Stifte oder Zungen 125 einschneiden. Bei dieser Ausführung kann dann das Verschweißen der Kontakt-Pins 115 mit den Kontaktelementen 100 entfallen.
8 zeigt eine Ausführung in der Darstellung gemäß 2, wobei jetzt die Kontakt-Pins 115 nicht einstückig mit dem Masse-Kontaktring 113, sondern separat von diesem ausgebildet sind. Der Masse-Kontaktring 113 ist wieder axial innerhalb der umlaufenden zylindrischen Umfangswand 23 eingepresst. Der Masse-Kontaktring 113 weist radial nach innen ragende Ausformungen 234 auf, so dass radial zwischen dem Masse-Kontaktring 113 und der Umfangswand 23 Aufnahmeräume 235 für Kontakt-Pins 115 bereitgestellt werden, die unabhängig vom Masse-Kontaktring 113 gefertigt sind. Beispielsweise können die Kontakt-Pins 115 auch direkt mit den Kontaktelementen 100 des Elektronikgehäuseteils 31 verbunden sein, insbesondere einstückig. Dabei werden die Kontakt-Pins 115 axial in die Aufnahmeräume 235 eingeklemmt und optional mittels Schweißen oder Löten gesichert. Die durch die Ausformungen 234 gebildeten Aufnahmeräume 235 sind bevorzugt in den Umfangsbereichen zwischen zwei benachbarten Spulendrahtenden 79 angeordnet. Dadurch ist gewährleistet, dass der Masse-Kontaktring 113 immer ausreichend Abstand zu den Spulendrahtenden 79 aufweist, um einen möglichen Kurzschluss zu verhindern. Die Spulendrahtenden 79 werden von der Spule 76 auf einem Statorzahn 61 durch eine Isoliermaske 73 radial nach außen geführt und anschließend in Axialrichtung 25 nach oben durch die Gehäusewand 49 des Elektronikgehäuseteils 31 hindurchgeführt. Dadurch ragen die Spulendrahtenden 79 radial weiter zum Polgehäuse 12 hin, als die Isoliermaske 73. Zusätzlich oder alternativ können auch Ausformungen 234 am Masse-Kontaktring 113 ausgebildet sin, in die keine Kontakt-Pins 115 eingreifen. Diese Ausformungen 234 bilden dann den über den Umfang variierenden Radius 111 des Masse-Kontaktrings 113, um diesen beispielsweise mechanisch stabiler auszubilden oder Toleranzen auszugleichen.
Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. Auch kann die Ausführung der beiden Gehäuseteile 31, 32 von einer Rechteckform abweichen, und beispielsweise ebenfalls wie des Polgehäuse 12 rund oder oval ausgebildet sein. Anstelle der Schraubverbindung zwischen dem Polgehäuse 12 und dem ersten Gehäuseteil 31 - oder den beiden Gehäuseteilen 31, 32 - können auch andere Verbindungstechniken, wie beispielsweise verbördeln, verklinchen, toxen angewandt werden. Das Elektronikgehäuse 30 kann mehrteilig ausgebildet sein, insbesondere mit einem Metalldeckel. Je nach Ausführung der Antriebseinheit 10 kann das Elektronikgehäuse 30 unterschiedliche elektronische Funktionsgruppen, wie die Sensorik 94, 83, die Entstörelemente 52, 53 und die EC-Motoransteuerung 90 aufnehmen. Der Masse-Kontaktring 113 kann durch das Einfügen des ersten Elektronikgehäuseteils 31 mit diesem einen axialen Formschluss ausbilden. Dazu kann am Elektronikgehäuseteil 31 ein Halteelement angeformt werden, das den Masse-Kontaktring 113 axial im Polgehäuse 12 hält. In einer Variante kann der Masse-Kontaktring auch ein Außengewinde aufweisen, das in ein entsprechendes Innengewinde im Polgehäuse 12 eindrehbar ist. Die Konkrete Ausformung der Kontakt-Pins 115 und der Kontakte 116 kann an die jeweilige Anwendung angepasst werden. Die erfinderische Antriebseinheit 10 eignet sich besonders als Ausführung eines EC-Motors 8 zur Verstellung beweglicher Komponenten, oder für Rotationsantriebe im Kraftfahrzeug. Dabei kann ein solcher erfindungsgemä-ßer Elektromotor 9 besonders günstig im Außenbereich, wie beispielsweise im Motorraum eingesetzt werden, wo er extremen Witterungsbedingungen und Erschütterungen ausgesetzt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012222683 A1 [0002]
DE 102017207165 A1 [0003]

Claims

Elektrische Antriebseinheit (10), insbesondere zum Verstellen beweglicher Teile im Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (11), aufweisend ein metallenes Polgehäuse (12), das einen Stator (60) und einen Rotor (20) aufnimmt, und ein separat gefertigtes, sich axial daran anschließendes Elektronikgehäuse (30), das eine Elektronikeinheit (89) aufnimmt, wobei im Inneren des Elektronikgehäuses (30) mindestens ein Kontaktelement (100) integriert ist, das eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Elektronikgehäuse (30) und dem Polgehäuse (12) bildet, um eine Masseverbindung herzustellen, wobei am Polgehäuse (12) ein offener Flansch (22) und eine umlaufende, zylindrische Umfangswand (23) ausgeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein separat gefertigter, elektrisch leitender Masse-Kontaktring (113) axial in die umlaufende, zylindrische Umfangswand (23) des Polgehäuses (12) eingefügt ist und das Polgehäuse (12) elektrisch kontaktiert, wobei der Masse-Kontaktring (113) mit dem mindestens einen Kontaktelement (100) elektrisch verbunden ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Masse-Kontaktring (113) mindestens ein Kontakt-Pin (115) angeordnet ist, der sich axial in das Elektronikgehäuse (30) hinein erstreckt, und dort mit dem wenigstens einen Kontaktelement (100) - insbesondere verschweißt oder verlötet oder warmverprägt oder verklemmt oder mittels einer Schneid-Klemm-Verbindung (SKV) oder mittels einer Federhülse (230) - verbunden - ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktelement (100) einen gabelförmigen Kontakt (116) aufweist, der sich in Radialrichtung (27) erstreckt, und vorzugsweise der mindestens eine Kontakt-Pin (115) axial in den gabelförmigen Kontakt (116) eingreift.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kontakt-Pin (115) als gabelförmige Schneid-Klemme ausgebildet ist - und vorzugsweise das Kontaktelement (100) stift- oder zungenförmig ausgebildet ist und radial in die gabelförmige Schneid-Klemme des Kontakt-Pins (115) eingreift.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Masse-Kontaktring (113) in die umlaufende, zylindrische Umfangswand (23) einer radialen Stufe (108, 109) des Polgehäuses (12) eingepresst oder eingeschweißt oder verstemmt oder eingeschraubt ist, und elektrisch leitend mit dem Polgehäuse (12) verbunden ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Masse-Kontaktring (113) als geschlossener Ring ausgebildet ist, der vorzugsweise aus einem Metallband gefertigt ist, das an einer Stelle zusammen geschweißt oder zusammen gelötet ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Masse-Kontaktring (113) aus einem Blech ausgestanzt oder mittels eines Laser ausgeschnitten ist, und insbesondere die Kontakt-Pins (115) einstückig an dem Masse-Kontaktring (113) angeformt sind.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Masse-Kontaktrings (113) über den gesamten Umfang in Axialrichtung (25) größer ist als in Radialrichtung (27) - insbesondere in den Umfangsbereichen zwischen den Kontakt-Pins (115).
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikgehäuse (30) mit einer Gehäusewand (49) quer zur Axialrichtung (25) von der offenen Seite (80) des Polgehäuses (12) getrennt ist, und der mindestens eine Kontakt-Pin (115) durch mindestens eine Durchgangsöffnung (117) in der Gehäusewand (49) mit Spiel hindurchgreift, wobei die Durchgangsöffnung (117) radial innerhalb einer Ringdichtung (24) des Polgehäuseflansches (22) angeordnet ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Masse-Kontaktring (113) von einer exakten Ringform abweicht und einen über den Umfang veränderlichen Radius (111) aufweist, wobei an den Umfangsbereichen, an denen die Spulendrahtenden (79) des Stators (60) durch die Gehäusewand (49) des Elektronikgehäuses (30) hindurchtreten, der Radius (111) größer ausgebildet ist, als an den Bereichen zwischen zwei Spulendrahtenden (79) - wobei vorzugsweise in mindestens einem Bereich zwischen zwei Spulendrahtenden (79) ein separat vom Massekontaktring (113) gefertigter Kontakt-Pin (115) in einem Aufnahmeraum (235) zwischen dem Massekontaktring (113) und der zylindrischen Umfangswand (23) festgeklemmt ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen dem mindestens einen Kontakt-Pin (115) und dem Kontaktelement (100) axial innerhalb des Elektronikgehäuses (30), insbesondere bezüglich der Radialrichtung (27) über der Durchgangsöffnung (117) angeordnet ist.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Masse-Kontaktring (113) genau zwei oder genau drei Kontakt-Pins (115) angeordnet sind, wobei zumindest zwei Kontakt-Pins (115) innerhalb eines Umfangswinkels (118) von 30° bis 90° zueinander angeordnet sind.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem offenen Flansch (22) des Polgehäuses (12) eine erste radiale Stufe (108) ausgeformt ist, in die ein zylindrischer Fortsatz (26) des Elektronikgehäuses (30) axial in das Polgehäuses (12) eingreift, und vorzugsweise die Gehäusewand (49) des Elektronikgehäuses (30) ein Lagerschild (50) für ein Rotorlager (58) aufweist, durch das ein Ende (65) einer Rotorwelle (64) des Rotors (30) in das Elektronikgehäuse (30) hineinragt.
Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Elektronikgehäuse (30) als Elektronikeinheit (89) eine Leiterplatte (88) angeordnet ist, und das mindestens eine Kontaktelement (100) die Leiterplatte (88) mit dem Polgehäuse (12) leitend verbindet, und insbesondere das mindestens ein Kontaktelement (100) mittels Löten oder Schweißen oder Bonden oder mittels einer Pressfit-Verbindung oder einem Federkontakt mit der Leiterplatte (88) kontaktiert ist.
Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Antriebseinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einfügen des Stators (60) in das Polgehäuse (12) der Masse-Kontaktring (113) in die zylindrische Umfangswand (23) des Polgehäuses (12) eingesetzt wird, und danach das Elektronikgehäuseteil (31) axial auf den offenen Flansch (22) des Polgehäuses (12) aufgesetzt wird, derart, dass der mindestens eine Kontakt-Pin (115) axial durch die axiale Durchgangsöffnung (117) in der Gehäusewand (49) des Elektronikgehäuseteils (31) hindurch ragt, und danach der Kontakt-Pin (115) elektrisch mit dem mindestens einen in dem Elektronikgehäuseteil (31) integrierten Kontaktelement (100) elektrisch verbunden wird - vorzugsweise mittels Verschwei-ßen oder einer SKV oder einer Feder/Klemm-Verbindung, und danach die Leiterplatte (88) in das Elektronikgehäuse (30) eingesetzt wird, wodurch die Leiterplatte (88) elektrisch mit dem mindestens einen Kontaktelement (100) verbunden wird.