DE20119461U1 - Elektromotorischer Antrieb mit Druckausgleichsvorrichtung - Google Patents
Elektromotorischer Antrieb mit DruckausgleichsvorrichtungInfo
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Description
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R. 41997
19.11.01 Ul/Se
ROBERT BOSCH GMBH, 70442 Stuttgart
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinheit mit einer Druckausgleichsvorrichtung nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
Aus der EP 0 417 344 ist ein Gehäuse mit einer Gehäusewandöffnung bekannt, in die ein Druckausgleichselement eingefügt und fixiert ist. Das Druckausgleichselement weist eine PTFE-Membran auf, die wasserdicht auf eine Auflageschulter eines Sicherungsringes aufgeklebt ist. Der Sicherungsring mit der vormontierten PTFE-Membran wird bei der Endmontage in die Gehäusewandöffnung eingeschoben und mittels einer angeformten, umlaufenden elastischen Dichtlippe fixiert. Bei dieser Ausführung können sowohl beim Aufkleben der PTFE-Membran, als auch bei der Montage des Druckausgleichselements Dichtigkeitsprobleme auftreten. Ebenso können Alterungseinflüsse und Verschleißerscheinungen der Gummilippe ein unerwünschtes Eindringen von Wasser in das Gehäuse ermöglichen. Außerdem ist die Montage des separaten Druckausgleichselements ein umständlicher und prüfintensiver Prozess.
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Es sind außerdem Lösungen bekannt, bei denen das Druckausgleichselement aus mehreren Teilen besteht, indem zum Beispiel eine Goretex-Membran durch einen separaten Federring in der Gehäusewandöffnung gehalten wird. Jedoch weisen auch solche Ausführungen die oben genannten Nachteile bezüglich der Dichtigkeitsanforderungen und der Montage auf.
Die DE 198 40 761 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines feuchtigkeitsundurchlässigen Druckausgleichselements für ein eine elektronische Baugruppe aufnehmendes feuchtigkeitsdichtes Gehäuse. Dabei werden in die Gehäusewand mikrofeine Bohrungen mittels eines Lasers eingebracht. Bei solchen Mikrobohrungen in der Gehäusewand treten hohe Kapillarkräfte auf, die dazu führen können, dass trotz geringen Durchmessers der Bohrungen, Flüssigkeit in das Gehäuseinnere hineingezogen wird.
Vorteile der Erfindung
0 Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass kein separates Bauteil für die Realisierung eines Druckausgleichs notwendig ist. Dadurch wird die Gefahr einer Leckage zwischen Druckausgleichselement und dem dieses umgebenden Gehäuse verhindert. Außerdem entfällt der Montageschritt zur Fixierung des Druckausgleichselements und gegebenenfalls die Vormontage der Membran auf einen Sicherungsring. Durch das Anbringen einer erfindungsgemäßen Öffnung direkt im Gehäuse der Getriebe-Antriebseinheit ist somit ein zuverlässiger 0 Druckausgleich realisiert, wobei keine Leckagen durch fehlerhafte Montage eines Druckausgleichselements oder durch Alterungserscheinungen einer Gummidichtlippe auftreten können. Durch die Ausformung der MikroÖffnung mit einem Verhältnis des Durchmessers der MikroÖffnungen zur Wandstärke des Gehäuses im Bereich der MikroÖffnung kleiner
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als 1:30, werden die maximal auftretenden Kapillarkräfte in den MikroÖffnungen derart beschränkt, dass die
Oberflächenspannung des Wassers ein Eindringen desselben in den Gehäuseinnenraum zuverlässig verhindert. Durch die Wahl des Verhältnisses zwischen 1:10 und 1:20 können die
Oberflächenspannung des Wassers ein Eindringen desselben in den Gehäuseinnenraum zuverlässig verhindert. Durch die Wahl des Verhältnisses zwischen 1:10 und 1:20 können die
MikroÖffnungen einerseits noch präzise, beispielsweise
mittels Laserbohrung hergestellt werden, andererseits wird
ein Eindringen von wasserähnlichen Flüssigkeiten bei dieser Dimensionierung wirksam über die gesamte Lebensdauer
verhindert.
mittels Laserbohrung hergestellt werden, andererseits wird
ein Eindringen von wasserähnlichen Flüssigkeiten bei dieser Dimensionierung wirksam über die gesamte Lebensdauer
verhindert.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung nach dem
Hauptanspruch möglich. Besonders einfach ist das Anbringen
der MikroÖffnungen innerhalb eines Bereichs des Gehäuses,
der eine geringere Wandstärke aufweist, als die für die
Gesamtstabilität des Gehäuses notwendige Wandstärke. Durch
die geringere Wandstärke in diesem Bereich, der die
Gesamtstabilität nicht beeinflusst, können zum Beispiel
Hauptanspruch möglich. Besonders einfach ist das Anbringen
der MikroÖffnungen innerhalb eines Bereichs des Gehäuses,
der eine geringere Wandstärke aufweist, als die für die
Gesamtstabilität des Gehäuses notwendige Wandstärke. Durch
die geringere Wandstärke in diesem Bereich, der die
Gesamtstabilität nicht beeinflusst, können zum Beispiel
0 Bohrungen mit präziseren Durchmessern ausgeführt werden.
Besonders geeignet für eine solche präzise Bohrung ist eine Wandstärke des Bereichs von ca. 0,2-0,8 mm, wobei eine
gewisse Mindeststabilität in diesem Bereich in Abhängigkeit des verwendeten Werkstoffs gewährleistet ist. Um einerseits einen ungestörten Druckausgleich zu ermöglichen, und
gewisse Mindeststabilität in diesem Bereich in Abhängigkeit des verwendeten Werkstoffs gewährleistet ist. Um einerseits einen ungestörten Druckausgleich zu ermöglichen, und
andererseits das Eindringen von Wasser in das Gehäuse durch die MikroÖffnung zu verhindern, ist es besonders günstig,
wenn die MikroÖffnungen einen Durchmesser zwischen 0,005 und 0,1 mm aufweisen. Ein guter Kompromiss zwischen
wenn die MikroÖffnungen einen Durchmesser zwischen 0,005 und 0,1 mm aufweisen. Ein guter Kompromiss zwischen
0 zuverlässigem Druckausgleich und dem Verhindern, dass
Flüssigkeit in das Gehäuse eindringt, stellt ein Durchmesser der MikroÖffnungen von 0,01-0,05 mm dar.
Die MikroÖffnungen können vorteilhaft mit einem Laser in die 5 Gehäusewand des Bereichs mit der reduzierten Wandstärke
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gebohrt werden. Mit diesem Verfahren können problemlos Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,005-0,1 mm mit geringen Toleranzen erzeugt werden. Dieses Verfahren lässt sich auch einfach in eine Montagelinie zur Fertigung einer Getriebe-Antriebseinheit integrieren. Außerdem können mit dem Laser auf diese Weise verschiedene Gehäusematerialien bearbeitet werden.
Von Vorteil ist es, wenn das Gehäuse, oder zumindest ein Gehäuseteil aus Kunststoff oder Leichtmetall besteht, da diese kostengünstig im Spritzgussverfahren hergestellt werden können. Dadurch wird der Bereich mit der reduzierten Wandstärke günstigerweise in einem Arbeitsschritt mit dem gesamten Gehäuse gefertigt und kann anschließend, insbesondere bei Verwendung von Kunststoff, gut mit dem Laserbohrverfahren bearbeitet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Bereich des Gehäuses mit der reduzierten Wandstärke auch als separates Teil gefertigt werden, das schon vor der Montage mindestens eine MikroÖffnung aufweist. Dadurch sind auch weitere Verfahren zur Herstellung der MikroÖffnungen, wie z.B. chemische Verfahren, möglich, die günstiger an kleinen Bauteilen, wie z.B. planen Plättchen, durchgeführt werden können. Außerdem kann ein solches seperates Teil mit den MikroÖffnungen einfacher auf Flüssigkeitsdichtheit überprüft werden, wobei bei einem hohen Ausschußanteil geringere Kosten durch Fehlproduktion entstehen. Das separate Teil wird danach in einem eigenständigen Arbeitsgang gas- und 0 flüssigkeitsdicht mit dem Gehäuse verbunden, wobei dies besonders günstig mittels Ultraschweißen oder Kleben ausgeführt werden kann.
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Zeichungen
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinheit mit einer Druckausgleichsvorrichtung dargestellt. Es zeigen
Figur 1 den Schnitt durch ein bekanntes Druckausgleichselement als Stand der Technik und
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Figur 2 einen erfindungsgemäßen elektromotorischen Antrieb
Figur 3 den Schnitt durch einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinheit gemäß Figur 2 und
Figur 4 eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinheit.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 ist der Ausschnitt eines Gehäuses 24 einer Getriebe-Antriebseinheit 10 mit einem separaten Druckausgleichselement dargestellt. Hierbei liegt eine kreisförmige Goretex-Membran 12 an einer Schulter 14 einer Gehäusewandöffnung 16 an und wird von einem separaten Federring 18 in der Gehäusewandöffnung 16 fixiert. Durch die Goretex-Membran 12 hindurch kann ein Druckausgleich zwischen Gehäuseinnenraum 2 0 und der Umgebung 22 stattfinden, hingegen wird Wasser am Eindringen in den Gehäuseinnenraum 2 0 durch die Dichtwirkung der auf die Schulter 14 angepressten Goretex-Membran 12 gehindert. Dieses bekannte Druckausgleichselement hat jedoch den Nachteil, dass ein zusätzlicher Montageschritt notwendig· ist und aufgrund von Montagefehlern oder Alterungserscheinungen die Gefahr besteht, dass Wasser in das Gehäuse 24 eindringen kann.
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Die Figur 2 beschreibt eine erfindungsgemäße Getriebe-Antriebseinheit 10 mit einem mehrteiligen Gehäuse 24, wobei ein Polgehäuse 26 einen Elektromotor 27, ein Getriebegehäuse 28 ein Getriebe 29 und ein Elektronikgehäuse 30 eine Leiterplatte 31 aufnimmt. Das Getriebegehäuse 28 weist einen Bereich 32 reduzierter Wandstärke auf, in dem zwei MikroÖffnungen 24 angeordnet sind, die eine gasdurchlässige Verbindung zwischen Gehäuseinnenraum 2 0 und der Umgebung 22 herstellen.
Figur 3 zeigt einen Schnitt durch ein Gehäuse 24 gemäß der Linie III-III in Figur 2, wobei der Bereich 32 reduzierter Gehäusewandstärke in Figur 3 kreisförmig ausgebildet ist. Das Gehäuse 24 ist aus Kunststoff mit einer wasserabweisenden Oberfläche hergestellt, und anstelle einer Gehäusewandöffnung 16 in Figur 1 eine dünne Kunststoffspritzhaut 3 6 mittels Spritzgussverfahren ausgeformt. Zur Ausbildung eines Bereichs 32 mit reduzierter Wandstärke weist die Gehäusewand im Ausführungsbeispiel sowohl eine kreisförmige Ausformung 38 an der Außenseite, als auch eine im Durchmesser kleinere Ausformung 40 an der Innenseite auf. Im Bereich 32 sind mehrere MikroÖffnungen 34 gebohrt, deren Durchmesser in etwa 0,025 mm beträgt. Die Wandstärke des Bereichs 32 beträgt in etwa 0,5 mm, so dass das Verhältnis des Durchmessers 42 der MikroÖffnungen zur Wandstärke 37 des Bereichs 32 in etwa 1:20 beträgt.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Wandstärke 37 des Bereichs 3 2 im Bereich von 0,2 bis 0,8 mm und der Durchmesser 42 der MikroÖffnungen 34 im Bereich von 0,005 bis 0,1 mm liegen. Das Verhältnis des Durchmessers 42 zur Wandstärke 37 ist dabei kleiner als 1:30.
Die MikroÖffnungen 32 werden mit einem Laser im Bereich 32 gebohrt, nachdem das entsprechende Gehäuseteil 24, 26, 28,
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30 mittels Spritzgussverfahren fertiggestellt ist. Als
Werkstoff eignet sich hierfür am besten ein Kunststoff, es sind aber auch andere Materialien, wie zum Beispiel
Aluminium, möglich. Das Gehäuse 24 weist im Bereich 32,
insbesondere im Inneren der MikroÖffnungen 34 eine
hydrophobe Oberfläche auf. Deshalb wird durch die
Dimensionierung der MikroÖffnungen 34 Wasser am Eindringen in das Gehäuseinnere 20 gehindert und gleichzeitig ein
Druckausgleich zwischen Gehäuseinnenraum 2 0 und der Umgebung 22 ermöglicht.
Werkstoff eignet sich hierfür am besten ein Kunststoff, es sind aber auch andere Materialien, wie zum Beispiel
Aluminium, möglich. Das Gehäuse 24 weist im Bereich 32,
insbesondere im Inneren der MikroÖffnungen 34 eine
hydrophobe Oberfläche auf. Deshalb wird durch die
Dimensionierung der MikroÖffnungen 34 Wasser am Eindringen in das Gehäuseinnere 20 gehindert und gleichzeitig ein
Druckausgleich zwischen Gehäuseinnenraum 2 0 und der Umgebung 22 ermöglicht.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Figur 4 wird das Gehäuse 24 zuerst mit einer großen Gehäusewandöffnung 16
mittels Spritzgussverfahren gefertigt und anschließend ein separates Teil 44, in dem eine MikroÖffnung 34 angeordnet
ist, an das Gehäuse 24 gas- und wasserdicht angeformt. Das separate Teil 44 mit der MikroÖffnung 34 kann dabei völlig unabhängig vom Gehäuse 24 hergestellt werden. Das separate Teil 44 wird mittels Ultraschallschweißen mit dem äußeren
mittels Spritzgussverfahren gefertigt und anschließend ein separates Teil 44, in dem eine MikroÖffnung 34 angeordnet
ist, an das Gehäuse 24 gas- und wasserdicht angeformt. Das separate Teil 44 mit der MikroÖffnung 34 kann dabei völlig unabhängig vom Gehäuse 24 hergestellt werden. Das separate Teil 44 wird mittels Ultraschallschweißen mit dem äußeren
Rand 46 der Gehäusewandöffnung 16 verbunden, oder alternativ aufgeklebt. Durch die gas- und wasserdichte Verbindung des separaten Teils 44 mit dem Gehäuse 24 ist der Druckausgleich auf die MikroÖffnung 34 beschränkt. Die Dimensionierung der MikroÖffnung 34 erfolgt gemäß obigem Ausführungsbeispiel
5 nach Figur 3.
Claims (7)
1. Elektromotorischer Antrieb (10) mit einem Getriebe (29) und einem Gehäuse (24, 26, 28, 30), das mindestens eine Mikroöffnung (34) aufweist, die derart bemessen ist, dass ein Druckausgleich zwischen Gehäuseinnenraum (20) und der Umgebung (22) ermöglicht wird, jedoch bei Normaldruck der Umgebung (22) keine Flüssigkeit durch die Mikroöffnung (34) in den Gehäuseinnenraum (20) eindringen kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Durchmessers (42) der Mikroöffnung (34) und der Wandstärke (37) des Gehäuses im Bereichs (32) der Mikroöffnung (34) kleiner als 1 : 30 ist, insbesondere zwischen 1 : 10 und 1 : 20 beträgt.
2. Elektromotorischer Antrieb (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (24, 26, 28, 30) einen Bereich (32) mit einer reduzierten Wandstärke (37), insbesondere von 0,2 bis 0,8 mm aufweist, in dem die mindestens eine Mikroöffnung (34) angeordnet ist.
3. Elektromotorischer Antrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Mikroöffnung (34) einen Durchmesser (42) von 0,005 bis 0,1 mm, insbesondere 0,01 bis 0,05 mm aufweist.
4. Elektromotorischer Antrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Mikroöffnung (34) mittels eines Laser-Bohrverfahrens gefertigt ist.
5. Elektromotorischer Antrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Teil des Gehäuses (24, 26, 28, 30), der den Bereich (32) mit reduzierter Wandstärke (37) aufweist aus Kunststoff oder Metall mittels Spritzgussverfahren gefertigt ist.
6. Elektromotorischer Antrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Werkstoff des Bereichs (32) eine hydrophobe Oberfläche aufweist.
7. Elektromotorischer Antrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (32) mit der mindestens einen Mikroöffnung (34) als separates Teil (44) gefertigt ist, das gas- und flüssigkeitsdicht mit dem Gehäuse (24, 26, 28, 30), insbesondere mittels Kleben oder Ultraschallschweißen, verbunden ist.
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20030515 |
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20050211 |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20080204 |
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| R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20100601 |