Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Metallgehäuses und eines Kunststoffdeckels. Ferner betrifft die Erfindung ein Metallgehäuse mit einem Kunststoffdeckel.

In der Regel werden Metallgehäuse und Kunststoffdeckel miteinander verschraubt oder derart gefügt, dass formschlüssige Elemente am Metallgehäuse und am Kunststoffdeckel Zusammenwirken. Jedoch ist eine Verbindung mittels formschlüssiger Elemente aufgrund der unterschiedlichen Werkstoffe Metall und Kunststoff unvorteilhaft und kann zu einer verringerten Haltekraft führen.

Aus der DE 10 2020 131 326 A1 geht eine Elektromotor zum Antrieb einer Stellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs hervor. Der Elektromotor weist ein Gehäuse mit einem Gehäusegrundkörper und ein Steckermodul, das eine Gehäusewandung des Gehäuses ausbildet und zusammen mit dem Gehäusegrundkörper einen Innenraum umschließt. Das Steckermodul weist einen Steckverbinder auf, welcher außerhalb des Innenraums angeordnet ist. Ferner ist eine einen Schraubenkopf aufweisende Schraube vorgesehen, mittels der das Steckermodul am Gehäusegrundkörper befestigt ist, wobei die Schraube vollständig innerhalb des Innenraums angeordnet ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein alternatives Verfahren zum Verbinden eines Metallgehäuses und eines Kunststoffdeckels sowie ein alternatives Metallgehäuse mit einem Kunststoffdeckel zu schaffen. Insbesondere soll die Verbindung des Metallgehäuses und des Kunststoffdeckels eine hohe Haltekraft aufweisen und besonders beständig sein. Diese Aufgaben werden gelöst durch die Gegenstände der Patentansprüche 1 und 7. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbinden eines Metallgehäuses und eines Kunststoffdeckels wird das Metallgehäuse bereitgestellt, also im Wesentlichen aus einem Metallwerkstoff gefertigt, wobei ein Metallring mit einer zumindest teilweise in Umfangsrichtung umlaufenden Schulter zumindest teilweise mit einem Kunststoff umspritzt wird, um den Kunststoffdeckel auszubilden, wobei der Kunststoffdeckel axial in das Metallgehäuse eingeschoben wird, sodass der Metallring zumindest teilweise umfangsseitig an dem Metallgehäuse angeordnet ist, wobei das Metallgehäuse durch Krafteinwirkung derart plastisch verformt wird, dass das Metallgehäuse zumindest teilweise in eine durch die Schulter ausgebildete Vertiefung am Metallring eindringt.

Mit anderen Worten weist der zylindrische Metallring eine Schulter auf, wobei die Schulter zum Metallgehäuse hin als Vertiefung ausgebildet ist, also derart vom Metallgehäuse beabstandet ist, dass räumlich zwischen der Schulter am Metallring und dem Metallgehäuse ein rinnenförmiger Hohlraum entsteht.

Die Verbindung zwischen dem Metallring und dem Kunststoff ist formschlüssig, denn der Metallring ist zumindest teilweise oder vollständig mit Kunststoff umspritzt. Ferner ist die Verbindung zwischen dem Metallring und dem Metallgehäuse zumindest formschlüssig, denn durch die Krafteinwirkung auf das Metallgehäuse wird das Metallgehäuse derart plastisch verformt, dass das Metallgehäuse zumindest teilweise in die durch die Schulter ausgebildete rinnenförmige Vertiefung am Metallring, also dem Hohlraum zwischen Metallring und Metallgehäuse eindringt.

Der Metallring zwischen dem Metallgehäuse und dem Kunststoffdeckel schafft eine besonders beständige Verbindung zwischen dem Metallgehäuse und dem Kunststoffdeckel und weist eine hohe Haltekraft auf. Ferner wird durch den Metallring eine Beschädigung des Kunststoffdeckels sicher verhindert. Bevorzugt sind das Metallgehäuse und/oder der Metallring aus einer Stahllegierung ausgebildet.

Beispielsweise sind das Metallgehäuse und der Metallring aus demselben Werkstoff ausgebildet und weisen somit identische Materialeigenschaften auf.

Unter dem axialen Einschieben des Kunststoffdeckels in das Metallgehäuse ist zu verstehen, dass der Kunststoffdeckel und das Metallgehäuse relativ zueinander axial verlagert werden, also entweder beiden Bauteile aufeinander zu bewegt werden oder zumindest eines der beiden Bauteile in Richtung des anderen Bauteils bewegt wird. Mithin ist es gleich, ob der Kunststoffdeckel axial in das Metallgehäuse eingeschoben wird oder das Metallgehäuse axial auf den Kunststoffdeckel aufgeschoben wird. Insbesondere sind das Metallgehäuse und der Kunststoffdeckel zylindrisch ausgebildet.

Vorzugsweise werden das Metallgehäuse und der Kunststoffdeckel durch Verstemmen des Metallgehäuses und des Metallrings verbunden. Durch Verstemmen wird eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen dem Metallgehäuse und dem Metallring durch plastisches Verformen zumindest des Metallgehäuses, insbesondere ausschließlich des Metallgehäuses, geschaffen. Beispielsweise wird das Metallgehäuse an dafür vorgesehenen Prägepunkten derart plastisch durch Krafteinwirkung verformt, dass ein Teil des Metallgehäuses in den rinnenförmigen Hohlraum zwischen Metallring und Metallgehäuse verdrängt wird und an den Seitenwänden des Hohlraums, also an der Schulter des Metallrings kraftschlüssig zur Anlage kommt. Beispielsweise erfolgt die Krafteinwirkung an einer Außenumfangsfläche des Metallgehäuses in radialer Richtung nach innen, sodass dadurch an einer Innenumfangsfläche des Metallgehäuses eine Erhebung in radialer Richtung nach innen ausgeformt wird, wobei diese Erhebung form- und kraftschlüssig in die durch die Schulter des Metallrings geschaffene Vertiefung eingreift.

Bevorzugt wird die zumindest teilweise um laufende Schulter am Metallring durch Umformen des Metallrings ausgebildet. Insbesondere wird der Metallring aus einem Stahlblech oder einem Stahlrohr ausgebildet, wobei die zumindest teilweise um laufende Schulter am Metallring vorzugsweise durch Kaltumformen ausgebildet wird. Beispielsweise ist die Schulter am Metallring vollständig umlaufend ausgebildet. Alternativ sind mehrere Schultern in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die an der Innenumfangsfläche des Metallrings als Erhebung ausgebildete Schulter vollständig mit Kunststoff umspritzt. Mithin ist die in radialer Richtung nach innen ausgebildete Erhebung vollständig von Kunststoff umgeben und somit formschlüssig mit dem Kunststoff verbunden. Bevorzugt ist die an der Außenumfangsfläche ausgebildete rinnenförmige Vertiefung, die durch die Schulter geschaffen wird, frei von Kunststoff. Beispielsweise weist die Schulter am Metallring einen einseitig offenen rechteckigen, halbkreisförmigen, elliptischen oder trapezförmigen Querschnitt auf, wobei dieser Querschnitt zum Metallgehäuse hin geöffnet ist, wodurch die Vertiefung gebildet wird. Insbesondere ist die durch die Schulter gebildete Vertiefung nutförmig um laufend in der Außenumfangsfläche des Metallrings ausgebildet.

Bevorzugt wird das Metallgehäuse zumindest abschnittsweise, insbesondere lokal eng begrenzt, in radialer Richtung nach innen an einer Außenumfangsfläche eingedrückt, um zumindest teilweise radial in die durch die Schulter ausgebildete Vertiefung am Metallring einzudringen. Beispielsweise wird das Metallgehäuse um laufend an der Außenumfangsfläche eingedrückt oder an mehreren in Umfangsrichtung begrenzten Bereichen eingedrückt, vorzugsweise an mindestens drei gleichmäßig in Umfangsrichtung beabstandeten Bereichen, sodass das Metallgehäuse nur in diesen Bereichen plastisch verformt wird.

Vorzugsweise wird der Kunststoffdeckel bis zu einer im Metallgehäuse ausgebildeten Schulter axial in das Metallgehäuse eingeschoben. Mithin ist an einer Innenumfangsfläche des Metallgehäuses eine Schulter ausgebildet, sodass durch diese Verringerung des Innendurchmessers im Metallgehäuse ein axialer Anschlag für den Kunststoffdeckel gebildet wird. Dadurch erfolgt eine genaue Positionierung von Metallgehäuse und Kunststoffdeckel bei der Montage. Beispielsweise kommt der Metallring des Kunststoffdeckels stirnseitig an der Schulter im Metallgehäuse zur Anlage. Ferner wird das Verbinden von Metallgehäuse und Kunststoffdeckel durch die plastische Verformung des Metallgehäuses vereinfacht.

Ein erfindungsgemäßes Metallgehäuse mit einem Kunststoffdeckel weist einen Metallring auf, der zumindest teilweise zwischen dem Metallgehäuse und dem Kunststoffdeckel angeordnet ist, wobei der Metallring eine zumindest teilweise umlaufende Schulter aufweist, wobei die Schulter eine Vertiefung zur Aufnahme eines zumindest teilweise plastisch verformten Bereichs des Metallgehäuses ausbildet. Mithin ist die durch die Schulter ausgebildete Vertiefung an einer zum Metallgehäuse ausgebildeten Umfangsfläche des Metallrings ausgebildet. Durch das plastisch verformte Metall des Metallgehäuses, das im Rahmen des Montageverfahrens in die Vertiefung eingeströmt ist, werden das Metallgehäuse und der Kunststoffdeckel mittelbar über den Metallring zumindest formschlüssig verbunden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Metallgehäuse an einer Außenumfangsfläche im Bereich der Schulter am Metallring zumindest abschnittsweise plastisch verformt. Diese plastische Verformung ist als Eindellung in der Außenumfangsfläche des Metallgehäuses sichtbar. Der Metallring ist an der Innenumfangsfläche des Metallgehäuses angeordnet, wobei das an der Außenumfangsfläche des Metallgehäuses verdrängte Material in die durch die Schulter ausgebildete Vertiefung am Metallring eingedrungen ist, um das Metallgehäuse mit dem Kunststoffdeckel zu verbinden.

Eine erfindungsgemäße elektrische Maschine weist ein erfindungsgemäßes Metallgehäuse mit einem Kunststoffdeckel auf. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Metallgehäuse mit dem Kunststoff deckel nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt. Beispielsweise ist die elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, insbesondere zum Antrieb einer Stellvorrichtung. Der Kunststoffdeckel des Metallgehäuses ist insbesondere als Steckermodul ausgebildet.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt

Figur 1 eine schematische Perspektivschnittdarstellung eines Metallrings,

Figur 2 eine schematische Perspektivschnittdarstellung eines Kunststoffdeckels,

Figur 3 eine schematische Perspektivschnittdarstellung eines Metallgehäuses mit dem Kunststoffdeckel gemäß Figur 2, und

Figur 4 eine schematische Perspektivschnittdarstellung des Metallgehäuses mit dem Kunststoffdeckel nach Ausbildung der Verbindung. Die Figuren 1 bis 4 zeigen Verfahrensschritte zum Verbinden eines Metallgehäuses 1 und eines Kunststoffdeckels 2 mittels eines teilweise zwischen dem Metallgehäuse 1 und dem Kunststoffdeckel 2 angeordneten Metallrings 3.

Gemäß Figur 1 wird der teilweise dargestellte zylindrische Metallring 3 mit einer in Umfangsrichtung umlaufenden Schulter 4 hergestellt. Die Schulter 4 weist einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf und ist derart radial nach innen am Metallring 3 ausgeformt, dass an der Außenumfangsfläche des Metallrings 3 eine umlaufende rinnenförmige Vertiefung entsteht. Die Schulter 4 wird beispielsweise durch Kaltumformen des Metallrings 3 hergestellt.

In Figur 2 ist der Kunststoffdeckel 2 dargestellt, der durch Umspritzen des in Figur 1 dargestellten Metallrings 3 mit Kunststoff hergestellt wird. Mit anderen Worten wird der Metallring 3 in ein Spritzwerkzeug gelegt und mit dem Kunststoff umspritzt, um den Kunststoffdeckel 2 zu erzeugen. Die an der Innenumfangsfläche des Metallrings 3 als Erhebung ausgebildete Schulter 4 ist vollständig mit Kunststoff umspritzt. An der Außenumfangsfläche des Metallrings 3 ist kein Kunststoff vorgesehen.

Figur 3 zeigt den im Metallgehäuse 1 angeordneten Kunststoffdeckel 2, wobei der Metallring 3 mit seiner Außenumfangsfläche an der Innenumfangsfläche des Metallgehäuses 1 angeordnet ist. Der Kunststoffdeckel 2, also der mit Kunststoff umspritzte Metallring 3, weist beispielsweise eine Übergangspassung zum Metallgehäuse 1 auf. Alternativ ist auch eine Spiel- oder Übermaßpassung zwischen Kunststoffdeckel 2 und Metallgehäuse 1 denkbar. Das Metallgehäuse 1 weist eine Schulter 5 an der Innenumfangsfläche auf, also eine Verringerung des Innendurchmessers, wobei der Kunststoffdeckel 2 bis zu der im Metallgehäuse 1 ausgebildeten Schulter 5 axial in das Metallgehäuse 1 eingeschoben ist. Mithin dient die Schulter 5 im Metallgehäuse 1 als axiale Anschlagfläche zur Positionierung des Kunststoffdeckels 2 im Metallgehäuse 1.

Figur 4 zeigt das Metallgehäuse 1 mit dem Kunststoffdeckel 2 im verbundenen Zustand, also nach dem Verstemmen von Metallgehäuse 1 und Metallring 3. Mit anderen Worten wurde das Metallgehäuse 1 durch Krafteinwirkung an mehrere dafür vorgesehene Prägepunkte 6 an der Außenumfangsfläche derart plastisch verformt, dass das Metallgehäuse 1 zumindest teilweise in die durch die Schulter 4 ausgebildete Vertiefung am Metallring 3 eingedrungen ist. Beispielsweise sind das Metallgehäuse 1 und der Metallring 3 aus derselben Stahllegierung ausgebildet.

Bezuqszeichenliste

1 Metallgehäuse

2 Kunststoffdeckel 3 Metallring

4 Schulter am Metallring

5 Schulter im Metallgehäuse

6 Prägepunkt