技术领域
[0001] 本
发明涉及一种机电一体化的驱动装置,其包括壳体以及安置在该壳体中的驱动件,其中,该驱动件在壳体中在周向上通过相互
接触的方式
力配合(kraftschlüssig)地被保持。
背景技术
[0002] 德国
专利申请文件DE 10 2011 082 461中公开了这样一种驱动装置。在该装置中,壳体具有用来容纳
定子件的圆柱体形内腔,其中,定子件被整个地包围住。壳体具有至少一个能够沿内腔周向方向弹性伸展的延展区,而且该延展区一体式地集成在壳体之中。因此,圆柱体形内腔周围是被完全包围住的。为将定子件装配到圆柱体形内腔中,将其轴向推入,此时延展区将弹性扩开,而在装配结束后弹性地变回原形,从而将定子件以力配合方式固定在壳体中。这一驱动装置的不足之处在于:在进行轴向推入时,由于同时必然伴随着圆柱体形内腔的扩开,因而可能会出现问题,因为,为避免被卡住等类似问题,须使定子件相对于壳体精确
定位。
发明内容
[0003] 本发明的基本目的是对这类机电一体化的驱动装置加以改进,使之具有低成本的模
块化结构类型,而且可以简单的方式将驱动件或者说
电机装配到壳体之中。
[0004] 根据本发明,这一目的是这样实现的:壳体由壳体基件构成,该壳体基件包括
底板部分、分别在其纵向边缘上与底板部分模制并彼此对置的两个
侧壁部分以及由所述侧壁部分在末端所形成的壳体开口,另外,壳体开口借助于壳盖来封闭,而该壳盖在已装上的状态下与侧壁部分以力及形状配合(kraftformschlüssig)的方式相连接,此时,通过侧壁部分彼此之间的相向弯曲,在驱动件与壳体之间存在力配合。
[0005] 有利的是,壳体件从与其壳体纵轴相垂直的横截面看被构造成U形且侧壁部分是高度相同的。因为根据本发明,驱动件与壳体之间的力配合是在侧壁部分的范围内通过安置壳盖来实现的,所以,可以简单的方式沿轴向将驱动件引入壳体基件中,而不必进行某种准确定向。通过装上壳盖,接着可实现最终的
位置固定以及与壳体的侧壁部分的力及形状配合连接。驱动件宜制成圆柱形。此外,有利的是,壳盖在其纵向边缘上具有朝底板部分的方向突出且末端带有止动凸台的止动板,在壳盖已插上的状态下,所述止动凸台以力及形状配合的方式卡入到构造在侧壁部分的自由端上的止动凹槽中。通过这种方式,壳盖与壳体基件便简洁并可靠地进行了连接,而且,还能在不需其它元件的情况下使壳盖松开。根据本发明,最好使得在壳盖未插上时侧壁部分的净间距大于壳盖插上后的净间距,并大于驱动件的外部尺寸,比如其直径。这样,在预装配之后,驱动件与侧壁部分之间就会有足够的装配间隙,由此可以毫无问题地进行预装配。通过装上壳盖,这一装配间隙通过侧壁部分的弯曲得到补偿,因而侧壁部分与驱动件之间形成力配合。
[0006] 根据本发明,有利的是在侧壁部分上构造用于驱动件的接触面,且该接触面具有与驱动件外轮廓适配的内轮廓,接触面彼此间尤其应沿直径相对置并具有这样的弧长,即,以一大于180°的包围
角(Umschlieβungswinkel)包围驱动件。通过这种方式,就可以在驱动件被轴向预装配到壳体基件之内后,将驱动件保持在壳体基件中,这样,对于插上壳盖来说,就无需在插入过程中为驱动件进行额外的固定。
[0007] 此外,在壳体基件的底板部分上最好有额外的、用于驱动件的接触面。进一步地,根据本发明,相对于驱动件,侧壁部分与底板部分上的接触面最好制成这样,即,使侧壁部分与底板部分的接触面在壳盖已插上的状态下与驱动件从壳体纵向方向上看具有线型接触。因此,根据本发明,并不需要使驱动件的整个面都与接触面相贴。在这种情况下,以下设计都是有利的:从与壳体纵轴相垂直的横截面来看,可以是侧壁部分的接触面之间存在四个接触点,其由每个侧壁部分上两个彼此相对置的接触点构成;也可以是三点接触,即侧壁部分上各自有一个接触点,且底板部分上有一个接触点。
[0008] 通过在侧壁部分的区域内构造的底切,侧壁部分的厚度被减小成这样,即使得侧壁部分出现了弹性,从而使得侧壁部分可以在插上壳盖时发生弯曲,而且同时,在拆卸壳盖时也能够实现从接触位置回弹的效果。
[0009] 此外,根据本发明有利的是,在侧壁部分的自由端的区域内,在其内侧面上分别构造有沿着壳体纵轴方向延伸的且彼此对置的容纳槽,在这些容纳槽中可插入至少一块印刷
电路板。当然,也可以设置多个这样的、彼此相叠的容纳槽。此时,容纳槽与印刷
电路板之间这样协调,即,在壳盖未插上的状态下,印刷电路板可轻易推入容纳槽中,而在插上壳盖后,印刷电路板即被固定住。在印刷电路板上在其朝向壳盖的那一侧上优选安置至少一个半导
体模块,此时在壳盖装上的状态下,所述壳盖以其朝向印刷电路板的下侧面紧贴在
半导体模块上,这样就能够在半导体模块与壳盖之间实现热传递,从而达到改善
散热功能的目的。上述散热功能也可以通过如下方式来改善,即壳盖和/或底板部分各自在他们的外侧具有肋状
散热片。此外,在半导体模块朝向壳盖的那一侧上安置弹性的、导热的补偿件是有利的。该补偿件可实现公差补偿,而且此外能够改善从半导体模块到壳盖的热传递。
[0010] 此外,根据本发明有利的是,壳体借助于封盖将其至少一个端面封闭,而且,壳盖和封盖优选用密封元件相对于壳体密封。优选两端都安置的封盖在与壳体相连的状态下即形成机械稳定的壳体单元,另外,若该壳体单元基于可选方案而具有密封元件,则还能防止潮气进入。另外,以下设计同样也在本发明的范围内,即,在一个或在两个封盖中将根据本发明的驱动件的构件向外引出,其中,所述构件可以是例如
转子件的
传动轴和/或连接插头,就该连接插头而言,其在壳体内部优选固定在印刷电路板上,该印刷电路板垂直于轴向延伸的印刷电路板安置。
[0011] 根据本发明的机电一体化的驱动装置可以包括例如电机作为驱动件。该驱动件还可以与诸如
齿轮等类似的其他机电一体化零件相连接。在这种情况下,宜将该与电机相连的机电一体化零件的一部分从封盖中向外引出。视驱动件的结构长度而定,驱动件的一部分也可以穿过某一封盖向
外延伸。
附图说明
[0012] 本发明的其他有利实施方式包含在从属
权利要求中。借助附图对本发明进行更详细的说明。在附图中:
[0013] 图1示出了根据本发明的机电一体化的驱动装置安置上壳盖后的正视图;
[0014] 图2示出了根据图1但未安置上壳盖的正视图;
[0015] 图3示出了根据图1的驱动装置安置上壳盖后但未安装驱动件的根据本发明的壳体的正视图;
[0016] 图3a,3b示出了根据图3的用以展示四点接触或三点接触的视图;
[0017] 图4示出了根据本发明的驱动装置在组装完毕状态的纵剖图;
[0018] 图5示出了根据本发明的机电一体化的驱动装置在组装前的分解视图。
[0019] 图6示出了根据本发明的驱动装置的另一实施方式的立体视图。
[0020] 在附图中不同的图形上,同样的部件都配以同样的附图标记。
具体实施方式
[0021] 对于下文的说明,需要申明的是,本发明并不限于这些
实施例,因此也不限于所描述的特征组合中的全部或多个特征。实际上,每一实施例中的任一单独的特征即便脱离其他结合在一起描述的各特征而单独存在,或与其它实施例之一中的一个或多个特征组合在一起,都依然具有发明意义
[0022] 例如如图1所示,根据本发明的机电一体化的驱动装置包括壳体1以及安置在壳体1中的电力驱动件1a,该电力驱动件可以是例如电机2。该电机2包括例如定子件3与可旋转支承在该定子件3中的转子件4。该驱动件1a还可以是例如
线性电机。
[0023] 壳体1优选包括壳体基件6,所述壳体基件6具有底板部分7和分别在其纵向边缘上与底板部分模制并彼此对置的两个侧壁部分8。在侧壁部分8的自由端处构造有壳体开口9,其中,该壳体开口9是由壳盖11封闭或者说可由壳盖11封闭。
[0024] 如图1中所示,壳体基件6从与其壳体纵轴X-X相垂直的横截面来看优选具有U形轮廓,而所述侧壁部分8尤其被实施为具有相等的高度。根据本发明,壳体基件6从与其壳体纵轴X-X相垂直的横截面看还可以构造成多边形,特别是等边多边形。
[0025] 如图1中所示,驱动件1a被构造成圆柱形。根据本发明,驱动件1a的外周同样可以成型为例如多边形,特别是等边多边形,优选成型为矩形或正方形。
[0026] 壳盖11在装上的状态下与侧壁部分8以力及形状配合的方式相连接。就是说,壳盖11以可拆卸的方式与壳体基件6相连,并且可以卡合地(rastend)装到侧壁部分8的自由端上,在此状态下,壳盖夹紧在侧壁部分8上,此时同样形成形状配合连接。壳盖11在其纵向边缘上优选具有朝着底板部分7的方向突起且末端带有止动凸台13的止动板12。在壳盖11装上的状态,止动凸台13卡在构造在侧壁部分8的自由端上的止动凹槽14中。止动凹槽14优选构造在侧壁部分8的L形连接突缘16中,而且,止动凹槽14构造在连接突缘16较长的L边上,即与止动板12平行延伸的边上,而较短的L边,即垂直于侧壁部分8延伸的那一边所具有的长度与止动板12的厚度相当,因此,止动板12在其外侧面与侧壁部分8的外侧面齐平。
[0027] 侧壁部分8在其内侧面上具有用于驱动件1a(例如定子件3)的接触面17。从与壳体1的纵轴X-X垂直的横截面上来看该接触面17具有一与驱动件1a(例如定子件3)的外轮廓相适配的内轮廓,因而,驱动件1a,特别是电机2可像图2中示出的那样,可朝着壳体纵轴X-X的方向被推入到打开着的壳体基件6中,并被引导到处于接触面17之间的该位置中。底板部分
7优选也具有相应成型的接触面17。侧壁部分8上的接触面17彼此间以沿直径相对置的方式设置。另外,接触面17优选这样构造与布置,即,使得接触面17的中垂线延伸穿过驱动件1a的中心M,尤其是转子件4或者电机2的中心M。从而接触面17就将以一大于180°的包围角包围住由驱动件1a所形成的壳体体积,在示出的示例中尤其是由电机2所形成的圆柱形体积,这样,推入到打开着的壳体基件6中的驱动件1a得已被引入并保持在接触面17的内部。在壳盖11未装上的状态下,尤其是呈弧形的接触面17的径向间距大于驱动件1a的外部尺寸,例如圆柱形定子件3的直径。侧壁部分8的接触面17是这样构造的,即其在其纵向边缘上以符合目的的方式具有底切(Hinterschneidungen)18,从而构成相互对置的边缘桥接片19。在示出的实施例中,侧壁突缘15包括在边缘桥接片19在内具有用来形成接触面17的例如呈圆弧形的轮廓。符合目的的是,在壳盖11已装上的状态下,沿壳体纵向方向X-X看,在壳体基件
6的接触面17与定子件3之间形成线型接触。
[0028] 如图3a、3b中所示,就是说在壳盖11已装上时,从垂直于壳体纵轴X-X的横截面上看,在驱动件1a与接触面17之间形成了点状接触(Anlage)。根据本发明的一个设计方案(见图3a),可形成四点接触,此时,在每一侧壁部分8上分别存在两个接触点,这些接触点均成对地彼此对置。由于边缘桥接片19的造型,相应的接触点均紧邻边缘桥接片19的自由端,因而驱动件1a被置于中心位置。
[0029] 在图3b中,在驱动件1a与两个侧壁部分8和底板部分7之间存在三点接触。在这种情况下,侧壁部分8上的接触点位于边缘桥接片19的朝向壳盖11的端部,而底板部分7上的接触点位于其中心(mittig)。在这里,接触点尤其构成等边三角形的角点。
[0030] 有利地,通过根据本发明在壳盖11未插上时侧壁部分8的特别是在连接突缘16范围内的净间距,大于在壳盖11插上后连接突缘16之间的净间距,使得实现了侧壁部分8彼此相向的弯曲,因为在插上壳盖11时通过插入力(Aufsteckkraft)将侧壁部分8彼此
挤压,并由此电机2在其定子件3的外围通过接触面17力配合地固定在壳体1之中。此时,壳盖11借助于止动凸台13嵌入止动凹槽14之中。此外,根据本发明,最好在侧壁部分8的自由端范围内,在内侧面上分别构造彼此对置地沿着壳体纵轴X-X的纵向方向延伸的容纳槽21,印刷电路板22即被推入该容纳槽中。宜在沿纵向方向插入壳盖11之前,将印刷电路板22沿壳体纵轴X-X的方向插入壳体基件6中。在壳盖11尚未插上时,容纳槽21在其槽底面区域内的间距大于印刷电路板22的宽度。通过插上壳盖11并因此实现的侧壁部分8在朝向彼此方向的弯曲,容纳槽21的底部的间距将缩小,从而使得印刷电路板22被固定在容纳槽21之内。
[0031] 通过在突缘15的范围内构造底切18,使得侧壁部分8的厚度被减小,由此起到了改善侧壁部分8的弯曲能力或者说可弯曲度的作用。另外,由此获得的弹性能够对壳体基件6与装上的驱动件1a之间的制造公差起到公差补偿作用。
[0032] 此外,根据本发明,优选在印刷电路板22上,在其朝向壳盖11的那一面上安装至少一个半导体模块23,此时,壳盖11在已插上的状态下宜以如下方式贴在半导体模块23上,即,使得半导体模块与壳盖11之间能够发生热传递。由此,壳盖11还可作半导体模块23的散热体之用。此外,宜在半导体模块23的朝向壳盖11的那一侧上施加有由导热的弹性材料制成的补偿涂层24。该补偿涂层24可构造成例如
垫片或
软膏形式。该补偿涂层24用于壳盖11与半导体模块23之间的公差补偿。
[0033] 此外,壳盖11并且尤其底板部分7也在他们的外面设置有肋状散热片26可能是有利的。该肋状散热片26改善了半导体模块23通过壳盖11向外散热的效果,同时,它们对驱动件1a(例如定子件3)向壳体1的底板部分7的区域内的散热性能也有改善。为进一步改善散热性,在壳盖11上可安装额外的轴向
风扇,该轴向风扇提供沿着肋状散热片26的强行
对流。
[0034] 为了对壳体1进行轴向封闭,宜在壳体1的至少一个端面上,优选在壳体1的两个端面上安装封盖27。该封盖27例如可借助于拧入壳体基件6与壳盖11中的螺丝31来固定。驱动件1a的传动轴32,例如转子件4的传动轴32通过其中一个封盖27向外引出,而在相对而置的一面上,则符合目的的是通过封盖27向外引出连接插头33。该连接插头33优选在壳体1内部固定在垂直于印刷电路板22延伸的印刷电路板28上。
[0035] 通过将封盖27拧接在壳体1上,一方面可将壳体基件6和壳盖11进行连接,另一方面则形成了一个稳固的整体壳体。此外,若要求有较高的IP保护等级,则宜在壳盖11与壳体基件6之间进一步设置额外的
密封件(特别是平面密封件),以及在壳体1与封盖27之间设置额外的密封件。此外,若壳体1例如不仅用来容纳驱动件1a,例如电机,而且还用于容纳与其相连接的传动部件34,则根据本发明同样是有利的。在这种情况下,符合目的的是,传动部件34像如图6所示的那样,并非完全容纳在壳体1中,而是通过其中一个封盖27向外引出。以下设计方案同样落在本发明的范围之内,即,在机械负荷较高的情况下,利用额外的
法兰连接将电机2轴向固定在其中一个封盖27上。另外,在驱动件1a具有适当的结构长度时,可使其通过封盖27向外穿伸。
[0036] 如图5所示,根据本发明的机电一体化的驱动装置的装配可以如下方式实现,即,将驱动件1a(例如电机2)在接触面7之间轴向地推入打开着的壳体基件6中。然后,将印刷电路板22轴向推入容纳槽21中。在驱动件1a与印刷电路板22被轴向预装在壳体基件6中后,将壳盖11以与壳体1的纵向方向相垂直的方式插到侧壁部分8的自由端上,同时壳盖11以其止动板12嵌入到止动凹槽14之中。通过将壳盖11插到侧壁部分8上的方式,使得侧壁部分8彼此相向弯曲,从而使电机2和印刷电路板22以力配合方式固定在壳体基件6的内部。然后,再借助于螺丝31将封盖27固定到壳体1的端面上,从而将壳体1完全封闭。
[0037] 本发明并不限制于前面已经说明和描写过的实施例,而是也包括所有在发明意义上起同样功能的实施方式。需要强调的是,实施例并不限于将全部特征组合在一起,确切地说,每一单个子特征在与其他所有子特征分开时仍然具有发明上的意义。另外,本发明迄今为止也不限于在权利要求1中限定的特征组合,其也可以被定义为由已全部公开的单个特征中的一定特征组合而成的任何其他组合。这意味着,原则上并在实践中,权利要求1中所述的每一个单个特征都可以删去,或者说,权利要求1的每一个单个特征都可以被在本申请中其他地方所公开的单个特征所取代。
[0038] 附图标记列表
[0039] 1 壳体
[0040] 1a 驱动件
[0041] 2 电机
[0042] 3 定子件
[0043] 4 转子件
[0044] 6 壳体基件
[0045] 7 底板部分
[0046] 8 侧壁部分
[0047] 9 壳体开口
[0048] 11 壳盖
[0049] 12 止动板
[0050] 13 止动凸台
[0051] 14 止动凹槽
[0052] 15 侧壁突缘
[0053] 16 连接突缘
[0054] 17 接触面
[0055] 18 底切
[0056] 19 边缘桥接片
[0057] 21 容纳槽
[0058] 22 印刷电路板
[0059] 23 半导体模块
[0060] 24 补偿涂层
[0061] 26 肋状散热片
[0062] 27 封盖
[0063] 28 印刷电路板
[0064] 31 螺丝
[0065] 32 传动轴
[0066] 33 连接插头
[0067] 34 传动部件
[0068] M 中心
[0069] X-X 壳体纵轴