TWI907569B - 外殼組件及車輛 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種可尤其藉由肌肉力量及/或馬達力操作之車輛之外殼組件（1），其包含一外殼（2），以及一套筒（3），其配置於該外殼（2）中之一開口（25）中，其中該套筒（3）具有一按壓部分（31）、一滾花（32）及一套筒凸緣（33），其中一按壓配合形成於該按壓部分（31）與該開口（25）之間，其中該滾花（32）與該外殼（2）進行形狀配合接合，以便緊固該套筒（3）以防相對於該外殼（2）扭轉，並且其中該套筒凸緣（33）承靠該外殼（2）。

Description

外殼組件及車輛

本發明係關於一種外殼組件且關於一種包含該外殼組件之車輛。

具有直接旋擰至外殼中之螺釘的外殼組件例如在車輛之驅動單元上的應用中為已知的。此處經常使用由鎂製成之外殼。然而，此處通常情況為，僅小保持力能夠經由外殼中之螺紋傳輸，從而導致在高擰緊力矩或高螺釘力之情況下存在撕裂之風險。

相比之下，具有如請求項1之特徵的根據本發明之外殼組件的區別之處在於以下事實：可提供適合於將尤其高之力傳輸至外殼的尤其穩定之組件。此藉由包含外殼及套筒之外殼組件來實現。套筒配置於外殼中之開口中。此處，套筒具有按壓部分、滾花及套筒凸緣。按壓配合形成於按壓部分與開口之間。換言之，按壓部分及外殼，尤其係開口內之外殼壁之內側，經形成，其方式為使得按壓配合存在於按壓部分與外殼壁之內側之間。按壓配合較佳地對應於過大配合，較佳地介於H7/p6配合至H7/s6配合之範圍內。

套筒之滾花與外殼進行形狀配合接合。滾花被視為套筒之外表面中具有隆起部及/或凹陷部的結構。詳言之，滾花被視為可與開口內之外殼壁之內側互鎖的齒。較佳地，滾花與外殼之間的形狀配合接合，尤其係呈互鎖形式，係藉助於以下事實產生：滾花，尤其係相對於按壓部分之表面突出的滾花之隆起部，使外殼在開口之內側之區域中塑性地變形。因此，滾花引起套筒相對於外殼之抗扭轉緊固。詳言之，藉由外殼中之滾花引起的塑性變形使得有可能除抗扭轉緊固之外，亦實現另外有助於套筒相對於外殼牢固地保持之任何所要方向上的另外保持力。

此外，套筒凸緣承靠外殼，從而尤其防止套筒在開口內之移位。套筒凸緣及外殼因此較佳地在至少一個方向上產生形狀配合連接，其結果為套筒不可在此方向上移動。套筒之形狀較佳地為實質上圓柱形，詳言之，套筒凸緣在徑向方向上突出超出按壓部分及滾花。

開口較佳地為尤其完全橫穿外殼之外殼壁的貫通開口。貫通開口允許提供外殼之尤其簡單且有成本效益之構造。套筒可較佳地自一側引入至貫通開口中，直至套筒凸緣承靠外殼。

換言之，外殼組件具有三個不同連接元件，該等連接元件在相互作用下使得套筒與外殼之間的連接尤其穩定且就負載而言亦為有利的。此處，套筒提供以下優點：諸如保持板之另外部件可藉助於套筒以尤其穩定且牢固之方式連接至外殼。舉例言之，螺釘可旋擰至套筒中。藉助於外殼及套筒可經設計且提供為單獨部件之事實，不同材料可用於外殼及套筒，以便提供外殼組件之應用特定最佳性質。因此，舉例言之，對於尤其輕質之外殼組件的要求，外殼可由具有相對較高延性之低密度材料形成。為了能夠以穩定方式將另外部件連接至外殼而在該過程中不會使連接元件自外殼壁撕裂，套筒可由具有較高強度之另一材料提供。為了使得有可能實現允許高機械力被傳輸的套筒與外殼之間的可靠連接，提供由按壓部分、滾花及套筒凸緣組成之三個連接元件。此組態之優點在此處尤其為此三個連接元件中之每一者可單獨地引起套筒在外殼中之某一保持力。緊扣元件中之每一者的所有保持力之總和在此處形成套筒在外殼中之總體保持力，從而使得經由套筒至外殼之尤其高力傳輸成為可能，或反之亦然。

附屬申請專利範圍包含本發明之較佳發展。

套筒較佳地沿著縱向軸線延伸。此處，按壓部分、滾花及套筒凸緣遍及套筒之整個軸向長度延伸。因此，整個軸向長度可用於至外殼之力傳輸，以便能夠特別以均勻分佈之方式將機械力自套筒傳輸至外殼，或反之亦然，並且因此避免例如由於螺釘之過度擰緊力矩而損壞外殼。

按壓部分尤其較佳地遍及套筒之整個軸向長度之至少25%、較佳地至少40%、尤其較佳地至多70%延伸。此確保套筒與外殼之間的力傳輸之實質性部分在按壓配合中發生。在軸向方向上具有足夠長度之按壓配合的另一優點為實現外殼與套筒之間的可靠密封動作，以便例如防止外殼中之開口的內壁與套筒之間的流體通過。

套筒凸緣較佳地配置於套筒之第一軸向端處。此處，按壓部分配置於套筒之與套筒凸緣相對之第二軸向端處。詳言之，滾花因此位於套筒凸緣與按壓部分之間。此可確保尤其有利之均勻力分佈，此係因為例如自套筒作用於外殼之軸向力尤其存在於按壓部分及套筒凸緣之藉由滾花彼此間隔開之彼等區域上。亦即，最高軸向力係在彼此在縱向軸線之方向上間隔開的同時引入至外殼中，由此避免其中例如由於高力至外殼壁之精確一點上之集中而可能發生外殼之變形或損壞的情形。

滾花尤其較佳地包含具有軸向平行隆起部之縱向滾花。此處情況尤其為，複數個此類軸向平行隆起部圍繞套筒之整個圓周存在，並且凹陷部在每一情況下配置於該等隆起部之間。結合能夠以簡單方式製造，縱向滾花尤其有利於提供相對於圍繞套筒之縱向軸線之旋轉的抗扭轉緊固。替代地或另外，滾花包含具有沿著縱向軸線螺旋延伸之隆起部的螺旋滾花。詳言之，在螺旋滾花之情況下，同樣地存在圍繞套筒之整個圓周的複數個隆起部，其中凹陷部在每一情況下形成於該等隆起部之間。螺旋滾花可尤其被視為具有直線隆起部及較佳地在該等隆起部之間的凹陷部之滾花，該等隆起部及凹陷部各自沿著與縱向軸線成例如自20°至80°之角度傾斜的直線延伸。詳言之，在套筒按壓至開口中時，螺旋滾花引起套筒之稍微旋轉。螺旋滾花使得有可能除圍繞縱向軸線之抗扭轉緊固之外，亦實現沿著縱向軸線之保持力，其在製造尤其穩定且耐用之外殼組件中具有另一有利效果。詳言之，螺旋滾花使得有可能減小套筒凸緣之凸緣力，同時維持套筒之高總體保持力。

套筒凸緣較佳地採用錐體凸緣之形式。此處，外殼具有其形狀為錐形之外殼肩部。亦即，套筒凸緣及外殼肩部各自具有各別其他部件可承靠之錐形支承表面。詳言之，兩個錐形支承表面具有相同開張角。替代地，在按壓套筒之前，開張角可稍微不同於彼此，其結果為較佳地，套筒凸緣及外殼肩部經形成，其方式為使得尤其在低軸向預應力下，其以線接觸形式彼此接觸。較佳地，此處，套筒及外殼相對於彼此之軸向支撐使得外殼在外殼肩部之區域中塑性地變形，使得表面接觸形成於套筒凸緣與外殼肩部之間。因此，套筒與外殼之間的尤其均勻之力傳輸可發生。此外，有可能以此方式使得在套筒凸緣之區域中，除按壓部分之外，亦可提供具有密封動作之另一區域，以便以尤其可靠之方式防止套筒與外殼之間的流體通過。尤其相對於平板凸緣，錐體凸緣之另一優點為尤其大之支承表面可供用於在具有凸緣之小絕對大小之情況下支承在外殼肩部上。因此，在套筒之相同保持力之情況下，可在外殼肩部之區域中實現在外殼上之較小壓力負載。

外殼尤其較佳地由鎂或鎂合金形成。因此，可提供尤其輕質之外殼組件，同時能夠以簡單且有成本效益之方式製造。此處，套筒提供以下優點：另外部件可以尤其穩定且耐用之方式固定於由鎂或鎂合金製成之外殼中或上。此處藉助於套筒的外殼上之均勻力傳輸使得有可能實現部件在外殼上之尤其高保持力。

套筒較佳地由鋁或鋁合金形成。除以尤其有成本效益且簡單之方式製造之能力之外，亦可由此實現高強度而無螺紋被撕裂之風險。舉例言之，螺釘可旋擰至此類套筒中。此處給予特定優點：作為螺釘與外殼之間的中間元件，套筒可避免或至少減緩電流腐蝕。此處，套筒可提供螺釘與外殼之間的電子流動之絕緣及增加之電阻，由此減緩腐蝕。

更佳地，外殼組件亦包含旋擰至套筒之孔洞，尤其係盲孔孔洞中的螺釘。螺釘較佳地由鋼形成。螺釘使得例如另外元件，諸如保持板，有可能緊扣至外殼。螺釘較佳地旋擰至套筒之與套筒凸緣相對之側面中。

尤其較佳地，螺釘具有自攻外螺紋。因此，可提供尤其簡單且有成本效益之外殼組件，此係因為螺釘，尤其係在不需要預先製造套筒中之內螺紋的情況下，可簡單且直接地旋擰至套筒中。

尤其較佳地，外殼為澆鑄部件，較佳地為壓鑄部件。此處，貫通開口為孔洞。此處孔洞被視為藉助於機械加工或替代地藉助於雷射鑽鑿產生之貫通開口。因此，以高精確度製造之外殼組件可具備尤其低成本。藉助於外殼開口為孔洞之事實，例如與藉助於澆鑄過程產生之貫通開口相比，有可能實現就位置及配合準確度而言之尤其高程度之精確度。

外殼較佳地在外殼外側上具有塗層材料及/或粉末塗層。詳言之，塗層材料及/或粉末塗層位於外殼外側之包圍其中配置有套筒之貫通開口的區域上。塗層材料及/或粉末塗層結合在部件藉助於套筒支撐在外殼上時可實現之高軸向力提供另一優點：可執行另一額外密封功能。詳細地，高軸向力允許在具有塗層材料及/或粉末塗層之層中實現增加之表面壓力，從而導致塗層材料及/或粉末塗層之平滑及塑性變形。此產生關於此區域中之體液通過的另一額外密封動作。

此外，本發明係關於一種車輛，較佳地為可藉由肌肉力量及/或馬達力操作之車輛，較佳地為電動腳踏車，其包含所描述外殼組件。外殼可例如旋擰至車輛之車輛框架。

車輛較佳地進一步包含較佳地具有馬達及/或齒輪機構之驅動單元。此處，驅動單元配置於外殼內，尤其係其方式為使得外殼完全包封驅動單元。尤其較佳地，此處外殼組件包含配置於外殼中之各別開口中的複數個套筒。

圖1展示根據本發明之較佳例示性實施方式的外殼組件1之剖面圖。外殼組件1包含在圖2中詳細地說明之套筒3。圖3展示圖1之外殼組件1之立體圖。

外殼組件1包含經設計以在外殼2內之收納空間29中收納車輛，尤其係電動腳踏車之驅動單元（圖中未示）的外殼2。此處，外殼2尤其用於保護驅動單元。另外，驅動單元例如經由外殼2保持在車輛框架中。出於此目的，外殼2可例如直接或替代地間接地經由一或多個保持板5（參見圖1）旋擰在車輛框架中或上。

外殼2係由鎂形成，例如與諸如鋁或鋼之其他金屬相比，其具有低密度及高延性。此處，外殼2為藉助於鎂壓鑄而製造之壓鑄部件。為了使得有可能實現外殼2之穩定且可靠旋擰，外殼組件1包含套筒3。

套筒3配置於橫穿外殼2之外殼壁20的貫通開口25中。貫通開口25為已藉助於機械加工而鑽鑿至外殼壁20中的孔洞。在已藉助於壓鑄製造外殼2之後在單獨步驟中鑽鑿貫通開口25使得有可能實現貫通開口25之尤其精確之位置公差，其結果為外殼2可準確地定位於車輛框架上。

套筒3之形狀為實質上圓柱形且沿著縱向軸線35延伸。沿著縱向軸線35，在套筒3中央形成呈盲孔孔洞形式之孔洞37。螺釘4旋擰至孔洞37中。此處，螺釘4具有自攻外螺紋41，螺釘4藉助於該自攻外螺紋旋擰至套筒3中。

套筒3係由鋁形成。由於鋁具有顯著高於外殼2之鎂的強度，因此螺釘4可以顯著高於例如直接旋擰至外殼2中之擰緊力矩的擰緊力矩旋擰至套筒中。詳言之，一方面，此可產生牢固螺釘連接，並且另一方面，在無損壞外殼2之風險的情況下使得有可能更容易安裝，此係因為例如在擰緊力矩高度分散之情況下，防止由於超過最大可能力矩引起之損壞。

藉助於套筒3之特定下文描述之組態，套筒3之保持力A在此處以尤其均勻之方式傳輸至外殼2之外殼壁20，其結果為避免對外殼2之損壞，並且同時實現套筒3與外殼2之間的最佳均勻分佈之力傳輸。

在外側上，套筒3具有按壓部分31、滾花32及套筒凸緣33。此三個元件充當緊扣構件以便將套筒3緊扣於外殼2中之貫通開口25內。此三個元件中之每一者有助於抵消由螺釘4施加之螺釘力B的保持力A（參見圖1）。

此處，按壓部分31經形成，其方式為使得其具有與貫通開口25之內側之按壓配合。一方面，按壓配合對保持力A產生貢獻，並且另一方面實現套筒3與外殼2之間的流體緊密密封。此處，按壓部分31遍及對應於套筒之整個軸向長度36之40%的第一軸向長度36a延伸（參見圖2）。

如圖1及圖2中可見，按壓部分31位於螺釘4旋擰至的套筒之第一軸向端3b處。此處，按壓部分31包含套筒3之端側處的斜面31c，以便允許套筒3以簡單方式按壓至貫通開口25中。

滾花32在軸向方向上鄰接按壓部分31定位。滾花32採用具有圍繞套筒3之整個圓周延伸的複數個交替之隆起部32a及凹陷部32b的齒之形式。此處，滾花32為縱向滾花，其隆起部及凹陷部各自沿著直線且平行於縱向軸線35延行。

此處，滾花32經形成，其方式為使得相對於套筒3之徑向方向，隆起部32a突出超出按壓部分31之外圓周。將套筒3按壓至貫通開口25中使得外殼2稍微塑性地變形，使得形狀配合接合發生於滾花32與外殼2之間。此塑性變形及對應形狀配合接合因此亦給予滾花32對總體保持力A產生貢獻之某一軸向保持力。

由於滾花32為縱向滾花，因此形狀配合連接尤其作用於圓周方向上，使得實現套筒3相對於外殼2之抗扭轉緊固。因此，滾花32可尤其施加反向力矩，該反向力矩在旋入操作期間抵消螺釘4之旋入力矩。

滾花32遍及小於按壓部分31之第一軸向長度36a且為套筒3之整個軸向長度36之大致25%的第二軸向長度36b延伸。

套筒凸緣33位於與第一軸向端3b相對定位之第二軸向端3a處。此處，套筒凸緣33採用錐體凸緣之形式且具有錐形第一區域33a及圓柱形第二區域33b。此處，第二區域33b之外徑33c比滾花32之區域中的套筒3之最大外徑33d大較佳地大致10%。

此處套筒凸緣33經設計以承靠外殼2之錐形外殼肩部21。因此，藉由承靠外殼肩部21之套筒凸緣33施加保持力A之其餘部分。此處，外殼肩部21之錐形表面21a具有比套筒凸緣33之第一區域33a的錐形側向表面稍微更小的開張角。在套筒3按壓至貫通開口25中時，因此在外殼肩部21與套筒凸緣33之間存在線接觸。在擰緊螺釘4時，抵靠外殼肩部21更強有力地按壓套筒凸緣33，使得外殼肩部21由於外殼2之較軟材料而變形。螺釘4之擰緊因此使得線接觸變為表面接觸。此處，此表面接觸提供較大面積，對應比例之保持力可經由該較大面積傳輸至外殼2。此外，除藉助於按壓配合於按壓部分31上之密封之外，表面接觸亦提供額外密封功能，由此使得有可能實現外殼組件1之尤其可靠之密封緊密度。

此外，外殼組件1包含位於外殼2之外殼外側27上的塗層材料26（參見圖1）。此處，塗層材料26可藉助於保持板5藉助於螺釘4抵靠外殼2旋擰至一程度，使得塗層材料26塑性地變形且因此以類似於密封之方式起作用，從而提供又另一額外密封功能。

圖3說明外殼2之部分之立體圖。此處描繪外殼半部2a，其在分離表面28處與另一外殼半部（圖中未示）接合在一起以便形成其中收納驅動單元之封閉外殼2。如圖3中可見，外殼2形成有複數個貫通開口25及對應外殼肩部21，使得複數個套筒3可自朝向收納空間29之外殼2之內側按壓至貫通開口25中。亦即，藉助於保持板5旋擰自外殼2外部發生。然而，替代地，外殼2亦可能經形成，其方式為使得一或多個套筒3自外部按壓至外殼2中之各別貫通開口25中，使得例如藉助於此等套筒3，兩個外殼半部2a可旋擰在一起。

1:外殼組件 2:外殼 2a:外殼半部 3:套筒 3a:第二軸向端 3b:第一軸向端 4:螺釘 5:保持板 20:外殼壁 21:錐形外殼肩部/外殼肩部 21a:錐形表面 25:貫通開口 26:塗層材料 27:外殼外側 28:分離表面 29:收納空間 31:按壓部分 31c:斜面 32:滾花 32a:隆起部 32b:凹陷部 33:套筒凸緣 33a:錐形第一區域/第一區域 33b:圓柱形第二區域/第二區域 33c:外徑 33d:最大外徑 35:縱向軸線 36:整個軸向長度 36a:第一軸向長度 36b:第二軸向長度 37:孔洞 41:自攻外螺紋 A:保持力/總體保持力 B:螺釘力

下文將結合圖式參考例示性實施方式來描述本發明。在圖式中功能上相同之部件各自由相同元件符號指定，在圖式中： [圖1]   展示根據本發明之較佳例示性實施方式的外殼組件之剖面圖， [圖2]   展示圖1之外殼組件之套筒，以及 [圖3]   展示圖1之外殼組件之立體圖。

1:外殼組件 2:外殼 3:套筒 4:螺釘 5:保持板 20:外殼壁 21:錐形外殼肩部/外殼肩部 21a:錐形表面 25:貫通開口 26:塗層材料 27:外殼外側 31:按壓部分 32:滾花 33:套筒凸緣 35:縱向軸線 37:孔洞 41:自攻外螺紋 A:保持力/總體保持力 B:螺釘力

Claims (14)

1. 一種可尤其藉由肌肉力量及/或馬達力操作之車輛之外殼組件，其包含：一外殼(2)，以及一套筒(3)，其配置於該外殼(2)中之一開口(25)中，其中該套筒(3)具有一按壓部分(31)、一滾花(32)及一套筒凸緣(33)，其中一按壓配合形成於該按壓部分(31)與該開口(25)之間，其中該滾花(32)與該外殼(2)進行形狀配合接合，以便緊固該套筒(3)以防相對於該外殼(2)扭轉，並且其中該套筒凸緣(33)承靠該外殼(2)。
2. 如請求項1之外殼組件，其中該套筒(3)沿著一縱向軸線(35)延伸，並且其中該按壓部分(31)、該滾花(32)及該套筒凸緣(33)一起遍及該套筒(3)之一整個軸向長度(36)延伸。
3. 如請求項2之外殼組件，其中該按壓部分(31)遍及該套筒(3)之該整個軸向長度(36)之至少25%、尤其係至少40%、較佳地至多70%延伸。
4. 如請求項2或3之外殼組件，其中該套筒凸緣(33)配置於該套筒(3)之一軸向端(3a)處，並且其中該按壓部分(31)配置於該套筒(3)之與該套筒凸緣(33)相對之一軸向端(3b)處。
5. 如請求項2或3之外殼組件，其中該滾花(32)包含具有軸向平行隆起部(32a)之一縱向滾花及/或包含具有在該縱向軸線(35)之方向上螺旋延伸之隆起部的一螺旋滾花。
6. 如請求項1至3中任一項之外殼組件，其中該套筒凸緣(33)採用一錐體凸緣之形式，並且其中該外殼(2)具有該套筒凸緣(33)承靠之一錐形外殼肩部(21)。
7. 如請求項1至3中任一項之外殼組件，其中該外殼(2)係由鎂或一鎂合金形成。
8. 如請求項1至3中任一項之外殼組件，其中該套筒(3)係由鋁或一鋁合金形成。
9. 如請求項1至3中任一項之外殼組件，其進一步包含旋擰至該套筒(3)之一孔洞(37)中的一螺釘(4)。
10. 如請求項9之外殼組件，其中該螺釘(4)具有一自攻外螺紋(41)。
11. 如請求項1至3中任一項之外殼組件，其中該外殼(2)為一澆鑄部件，尤其係一壓鑄部件，並且其中該開口(25)為一孔洞。
12. 如請求項1至3中任一項之外殼組件，其中該外殼(2)在一外殼外側(27)上具有一塗層材料(26)及/或一粉末塗層。
13. 一種車輛，尤其係一種可藉由肌肉力量及/或馬達力操作之車輛，較佳地為一種電動腳踏車，其包含一如請求項1至12中任一項之外殼組件(1)。
14. 如請求項13之車輛，其進一步包含尤其具有一馬達及/或一齒輪機構之一驅動單元，其中該驅動單元配置於該外殼(2)內。