CN112368911A - 用于电动机的转子架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电动机(2)的转子(2.2)的转子架以及一种具有这种转子架的混合动力模块,其中所述转子架包括管状的基体(13),其中所述基体(13)在朝向所述转子(2.2)的外周向面上具有器件,所述器件能够在基体(13)与转子(2.2)之间实现形状配合和/或力配合的连接,并且其中所述基体(13)藉由连接元件(14)与毂(4)相连接,其特征在于,所述连接元件(14)具有轴向区段,所述轴向区段在所述基体(13)的轴向长度的一部分上延伸并且与所述基体共轴地延伸;在所述轴向区段的背离所述基体(13)的内周向面上设置有用于离合器(7)的部分的接纳部;并且所述连接元件(14)具有连接到所述轴向区段的凸缘区域。

Description

用于电动机的转子架
本发明涉及一种尤其在车辆的混合动力传动系中用于电动机的转子架。
在现有技术中,在电动机中除了实心的转子之外还已知围绕旋转轴布置的环形转子。例如从DE 10 2016 215 595 A1中已知的是,转子的叠片组被接纳在套筒上,并且套筒在端部处与旋转轴连接。
本发明的目的是提供针对现有技术的一种替代方案,该替代方案具有改进的转子支撑以及优化的结构空间利用,并且能够简单地且成本有效地制造。
该目的通过独立专利权利要求的特征实现。有利的设计方案自从属权利要求、说明书以及附图中得出。
根据本发明,一种用于电动机的转子的转子架,其中所述转子架包括管状的基体,其中所述基体在朝向所述转子的外周向面上具有器件,所述器件能够在基体与转子之间实现形状配合和/或力配合的连接,并且其中所述基体藉由连接元件与毂相连接,其特征在于,所述连接元件具有轴向区段,所述轴向区段在所述基体的轴向长度的一部分上延伸并且与所述基体共轴地延伸,在所述轴向区段的背离所述基体的内周向面上设置有用于离合器的部分的接纳部,并且所述连接元件具有连接到所述轴向区段的凸缘区域。
为了在基体与转子之间进行连接,例如在基体上设置有轮廓部,其中,至少在外周向面上设置有凸起和/或凹陷,这些凸起和/或凹陷与转子的内表面上的对应的配对部共同作用,以建立形状配合的连接。替代性地或累加地,还可以在周向方向上设置凸起或凹陷,例如凸肩或环形凹槽,这些凸肩或环形凹槽能够用于形状配合或力配合的连接。代替形状配合的连接,还可以设置力配合的连接,其中转子藉由夹紧器件、螺纹连接件、铆接件等与基体相连接。原则上也可以是材料配合的连接,其中转子与基体焊接。同样也可以是组合,其中使用不同的连接方式,以便在不同方向上映射或固定连接。
基体藉由连接元件与毂相连接,以便能够传递扭矩。就此而言,除了通常安装在轴上的毂,作为毂还指并且包括与轴的直接连接或还与动力传动系中的后续构件(例如变矩器壳体)的连接。
与毂的连接藉由连接元件的凸缘区域实现,该凸缘区域对应地在径向方向上形成。
在连接元件的与基体共轴地延伸的轴向区段的内周向面上设置有用于离合器的部分的接纳部。这些部分优选地是轴向方向上的凹槽或凸起,这些凹槽或凸起用作片式离合器的片的接纳部。因此,连接元件同时构成离合器的外片载体。通过离合器,例如可以将力流与或相对于在动力传动系中位于上游的燃烧发动机断开。
转子架的实施方式的特征在于,所述连接元件的轴向区段具有的轴向长度在所述基体的轴向长度的25%至75%的范围内。连接元件的共轴区域被设计成比基体短。由此,一方面,在轴向方向上看,凸缘区域可以更靠近转子的中间定位,由此可以降低连接元件的力流和负载。另一方面,由此可以节省总体上的轴向结构空间,这是因为可以将从动轴上的后续构件至少部分地设置在突出于连接元件之外的转子内。
在此,轴向区段的长度应在基体的长度的四分之一至四分之三、即25%至75%的范围内。由此,凸缘区域可以定位得足够远达到转子的中间,并且为离合器的部分的接纳部提供足够的空间。同样可以建立与基体的固定连接。
另一个有利的方面在于,必要时可以针对不同转子的不同基体而使用相同的连接元件,这在制造和成本方面是有利的。这个效果类似地还适用于基体,原因在于必要时取决于动力传动系可能使用不同的连接元件来构造相同的基体。
根据实施方式的转子架的特征在于,所述连接元件在与所述凸缘区域相反的轴向端部处具有连接区域,并且所述连接区域与所述基体相连接。连接区域可以通过端侧构成外周向面的向外或向内形成的凸缘或边缘区域。对应地,连接区域可以与基体的对应区域(例如凸肩、端侧)接触并且连接,优选焊接或铆接成向内或向外形成的凸缘或内周向面的区域。
连接区域被设置成邻近轴向区段,然而例如也可以例如被设计为例如与该轴向区段叠置的周向面。
转子架的优选的实施方式的特征在于,所述连接区域与所述基体的轴向端部相连接,并且所述轴向区段在所述基体内共轴地延伸。通过在轴向端部处的布置方式简化了连接的定位以及建立。通过共轴的走向提高了稳定性。
转子架的实施方式的特征在于,所述轴向区段贴靠所述基体。通过连接元件与基体之间沿轴向区段的接触,可以进一步提高转子架的稳定性。此外,接触区域可以额外地用作连接区域或连接区域的一部分。
根据实施方式的转子架的特征在于,所述基体和/或所述连接元件在沿所述轴向延伸方向的至少一个位置处具有在径向方向上变化的横截面,以便形成用于使所述基体和所述连接元件相对彼此定位的止挡部。为了在装配基体和连接元件时能够容易地并且快速地确定位置,使用环绕的凸肩或突出部是有利的,原因在于通过这些凸肩或突出部可以在轴向方向上形成止挡部,对应的配对部可以被推靠到这些止挡部上。
转子架的实施方式的特征在于,至少在一个方向上以形状配合的方式实现基体与连接元件之间的连接。例如,通过提及的凸肩或截面的轮廓部,可以在基体与连接元件之间建立形状配合的连接。对于由板或管区段的制造,当例如在周向的某一位置处在外表面设置有凸起、在内表面设置有凹陷时,则可以保持相对统一的壁厚。除了节省重量,还可以针对实心坯件的切削加工实现更低的制造成本。
转子架的实施方式的特征在于,至少在一个方向上以材料配合的方式实现基体与连接元件之间的连接。在基体和连接元件彼此定位之后,将这些部分以有利的方式相互焊接,由此实现了以牢固、简单并且成本有效的方式可建立的连接。
转子架的优选的实施方式的特征在于,基体与连接元件之间的焊缝共轴地在两个周向面之间或在两个端面之间延伸。在此,焊缝沿基体与连接元件或连接元件的连接区域之间的接触面延伸。焊缝在此可以取决于构件的设计方案沿轴向端部处的相邻的端侧延伸,或者沿内周向或外周向的周向面延伸。尤其在重叠的区域中还可以实现的是,焊缝由多个分布在周向上的点焊构成。
转子架的实施方式的特征在于,所述凸缘区域直接地与变矩器壳体相连接,或者所述凸缘区域在径向方向上延伸并且与毂相连接。在后续为变矩器的动力传动系中,在变矩器壳体的对应的设计方案中,连接元件(更准确地为凸缘区域)可以与变矩器壳体直接连接。优选地,可以在变矩器壳体的周向面上进行连接,由此凸缘区域可以实施得较短,并且可以实现最大程度地节省轴向结构空间。然而,连接到变矩器壳体的周向面需要较高的制造成本和装配成本。还可以将凸缘区域实施得更长,以使其在径向方向上进一步向内延伸。于是,凸缘区域例如可以与变矩器壳体的端壁或还与单独形成的毂连接。在与变矩器壳体的端侧连接的情况下,可以使所需要的轴向结构空间保持得较小,并且同时可以实现相对简单的装配。相比之下,通过被推到从动轴上的单独的毂,可以使简单的组件准备就绪并且进行装配,并且在必要时改善标准化,原因在于可能标准化的转子架可以藉由取决于模型的毂与另外的可能同样标准化的构件连接。
根据实施方式的转子架的特征在于,所述基体和/或所述连接元件被设计为至少在轴向端部处比所述转子长。长度在此尤其涉及转子的叠片组的长度。通过突出于转子之外的转子架,一方面可以改善构件藉由凸肩、突出部等的定位,另一方面可以在对应的设计方案中改善冷却。此外,通过突出的转子架,更准确地突出的基体和/或连接元件,为转子提供一定程度的机械保护。
突出的转子架尤其还可以用于平衡转子,其方式为在突出的转子架上安装平衡配重或去除局部材料。
转子架的实施方式的特征在于,所述基体和/或所述连接元件具有在径向方向上连续的、用于使油穿过的至少一个挖空部。为了将用于润滑和冷却的油从内侧引导到外侧,设置有至少一个挖空部。优选地,这个挖空部流通地布置在叠片组的轴向端部的区域中或流通地布置在转子架与叠片组之间形成的油通道中。
转子架的优选的实施方式的特征在于,多个挖空部被布置成分布在周向上。为了使油更均匀地分布并且避免不平衡,多个挖空部、优选对称地分布在周向上。在此,还可以在不同的轴向位置处设置有多个挖空部,由此例如可以在两侧改善冷却。
除了挖空部,还可以在连接元件或基体处设置有引导元件,以便将内部产生的油引导至挖空部或还能够针对性地向外排出。这些引导元件可以被实施为朝向挖空部倾斜的通道、环形凹槽或凹陷,或者还作为支柱、突起或凸肩而突出。这些引导元件在必要时同时可以用作离合器的部分的接纳部,或者用于建立连接元件与基体之间的形状配合的连接。
转子架的实施方式的特征在于,所述基体由成形的管区段制成。由于在管区段中给出了基体的基本形状,因此基体有利地由管区段制成,该管区段通过对应的成形步骤和/或加工步骤形成基体。替代性地,基体还可以由板形成。
转子架的实施方式的特征在于,所述连接元件由成形的板制成。具有连接区域和凸缘区域的连接元件可以有利地由板通过对应的成形工艺、压制工艺或流动成形工艺制成。
本发明的另一方面是一种混合动力模块,所述混合动力模块包括输入轴、离合器、电动机、变矩器和从动轴,所述混合动力模块的特征在于,设置有根据所描述的实施方式之一的转子架。由此,混合动力模块可以得益于在轴向结构空间等方面所描述的优点。
实施方式并不限制于上述示例,而是可以通过其他对应的设计方式实现。实施方式的特征可以彼此任意进行组合。
下面将借助附图来详述本发明。相同或相似的元件用统一的附图标记来表示。在附图中:
图1示出了混合动力模块的实施例的示意性截面。
图2示出了混合动力模块的实施例的示意性截面。
图3示出了图2的放大的部分区域。
图4示出了基体与连接元件的细节视图。
图5示出了一个实施例的混合动力模块在转子的区域中的示意性截面的部分区域。
图6示出了一个实施例的混合动力模块在转子的区域中的示意性截面的部分区域。
图7示出了一个实施例的混合动力模块在转子的区域中的示意性截面的部分区域。
图1以示意性的截面视图示出了根据一个实施例的混合动力模块,其中由于对称性省去一半。混合动力模块包括壳体(1),在该壳体内布置有电动机(2),该电动机具有相对于壳体(1)在旋转意义上固定的定子(2.1)和可旋转的转子(2.2)。
混合动力模块具有变矩器(5)。变矩器壳体(5.1)与毂(4)相连接。变矩器(5)的泵轮(5.3)与变矩器(5)的变矩器壳体(5.1)固定地连接。变矩器(5)的导轮(5.4)藉由飞轮在一个旋转方向上以在旋转意义上固定的方式被支撑。变矩器(5)的涡轮(5.5)与变矩器(5)的涡轮轴(5.2)相连接。混合动力模块还具有额外任选的扭转减振器(10),该扭转减振器被布置在变矩器壳体(5.1)内并且被布置在变矩器壳体上。涡轮轴(5.2)与未详细展示的自动变速器的从动轴(6)相连接。此外,在变矩器壳体(5.1)内布置有锁止离合器(11)。通过闭合锁止离合器(11),变矩器壳体(5.1)可以直接与涡轮轴(5.2)相连接。
毂(4)被设计为空心轴,该空心轴与从动轴(6)共轴并且被布置成包裹该从动轴。输入轴(3)在示出的示例中同样被实施为空心轴,并且被布置成与毂(4)共轴。在从动轴(6)与毂(4)之间、在毂(4)与输入轴(3)之间以及在输入轴(3)与壳体(1)之间设置有多个轴承(12),这些轴承使这些构件彼此支撑。在毂(4)的外侧,该毂与变矩器壳体(5.1)相连接,并且与离合器(7)的一侧相连接。
在输入轴(3)上设置有振动阻尼器(8),该振动阻尼器与未展示的燃烧发动机相连接。藉由振动阻尼器(8)降低了可能的扭振,以便为混合动力模块供应尽可能均匀的扭矩或旋转运动。同时,可以藉由振动阻尼器(8)补偿燃烧发动机与混合动力模块之间的位置公差和取向公差。
壳体(1)将混合动力模块的湿空间与干空间分开。藉由密封件(9)实现湿空间相对于干空间的密封,该密封件优选直接被布置在轴承(12)旁边。
在壳体(1)内还设置有离合器(7),燃烧发动机以该离合器可以与另一个动力传动系断开。为此,离合器(7)被布置在输入轴(3)与毂(4)之间的力流中。更确切地,离合器(7)的部分对应地与输入轴(3)并且与转子架相连接。在示出的实施例中,离合器(7)被实施为片式离合器。
电动机(2)的转子(2.2)与转子架的基体(13)相连接。基体(13)具有管状结构,转子(2.2)被安装在该管状结构的外周向面上。在示出的实施例中,基体(13)的朝向变矩器(5)的轴向端部向外成形,以形成凸缘,该凸缘在径向方向上部分地覆盖转子(2.2)。因此,凸缘提供对转子(2.2)的保护,并且可以用作对转子(2.2)进行定位的止挡部。通过对应的未展示的挖空部或平衡元件,凸缘还可以用于引导用于润滑的油并且冷却电动机(2)或用于平衡电动机(2)。基体(13)的相反的轴向端部与外周向面齐平地实施为平坦的,以便可以实现对转子(2.2)的装配。为了在基体(13)上固定转子(2.2)的轴向位置,固定元件(15)被设置在凹槽中。固定元件(15)可以被实施为至少部分有弹性的,以补偿制造公差等。
除了基体(13)之外,转子架还包括连接元件(14)。连接元件(14)在示出的实施例中在很大程度上同样被设计为管状的。连接元件(14)的与基体(13)共轴地延伸的轴向区段设置有轮廓部,以形成插接齿形式的、分布在周向上的凸起和凹陷。这些凸起和凹陷用作离合器(7)的部分的接纳部,在示出的示例中用作离合器(7)的外片的接纳部,由此连接元件(14)形成离合器(7)的外片载体。为了形成用于与基体(13)连接的连接区域,连接元件(14)的朝向燃烧发动机的轴向端部在径向方向上向外成形并且形成突出部。连接区域的外周向面与基体(13)的内周向面优选通过焊接牢固地连接。在连接元件(14)的相反的、朝向变矩器(5)的轴向端部处同样设置有然而径向向内的突出部,以形成凸缘区域。凸缘区域在展示的实施例中实施得相对短,由此提高了连接元件(14)的稳定性,并且直接与变矩器壳体(5.1)相连接。除了在边缘区域中展示的连接,与变矩器壳体(5.1)的连接还可以取决于构件的几何形状而在变矩器(5)的周向面或端面处进行。
图2示出了类似于图1展示的根据本发明的混合动力模块的另一个实施例。基本结构是相同的,因此可以参考上述说明。
与图1的示例不同,连接元件(14)并非直接安装在变矩器壳体(5.1)处,而是与毂(4)相连接,变矩器壳体(5.1)也与该毂相连接。为此,凸缘区域被实施为具有更大的径向延伸尺寸,由此连接元件(14)具有锅状的形状。
连接元件(14)的轴向区段与图1类似地在内周向面处被设计为离合器(7)的外片载体。连接元件(14)的外周向面在这个实施例中几乎贴靠基体(13)的内周向面。
连接元件(14)的连接区域由共轴并且径向向外凸出的区域构成,该区域与基体(13)的在轴向上突出于转子(2.2)之外的区域牢固地连接。
为了使转子(2.2)接纳并且紧固在外周向面上,在基体(13)上设置有凸起和凹陷,在此呈轴向延伸的凹槽的形式。为了使转子(2.2)轴向定位在基体(13)上并且使离合器的部分轴向定位在连接元件(14)上,分别设置有固定元件(15)。
在图3中放大地展示了连接元件(14)与基体(13)的连接区域。在连接元件(14)中,凹陷和凸起通过对连接元件(14)的板状材料进行对应的轮廓成形(Profilierung)来实施为离合器(7)的部分的接纳部。由此,连接元件(14)在周向上具有恒定的壁厚。在基体(13)中,凹槽同样可以通过轮廓成形来产生。在展示的实施例中,然而在实心的基体(13)中例如通过切削加工来引入凹槽,由此基体(13)在转子(2.2)的区域中具有恒定的内直径,并且壁厚在周向上对应地改变。为了在轴向方向上进行限制,在基体(13)中并且在连接元件(14)中设置有用于固定元件(15)的环绕的环形凹槽。
在被设计为连接区域的轴向的端部区域中,连接元件(14)具有无轮廓部的扩大的直径。这个连接区域贴靠基体(13)的对应轴向延伸的区域并且与这个区域相连接。优选藉由沿共用端面的焊接来实现连接。替代性地或附加地,还可以在贴靠的连接区域中通过铆接、咬合连接、点焊或其他的面型连接方法建立基体(13)与连接元件(14)之间的连接。
图4示出了基体(13)和连接元件(14)的部分区域的透视图。在此,同样在周向上对连接元件(14)进行轮廓成形,以形成用于接纳离合器(7)的部分的凸起和凹陷。这个轮廓成形延伸直达连接区域。为了尤其在周向方向上实现形状配合的连接,基体(13)具有压印部,该压印部在径向方向上与连接元件(14)的外周向上的凹陷一致并且接合到这个凹陷中。取决于其他几何形状和负载,还可以优选地提供尤其在轴向方向上通过已经针对图3所提出的连接方式之一的另外的紧固。
图5、图6和图7分别示出了类似于图1和图2针对不同实施例的混合动力模块在离合器区域中的部分区域。图5至图7的共同之处在于,输入轴(3)与离合器(7)、更准确地与离合器的输入侧相连接。离合器的部分、更准确地输出侧与连接元件(14)相连接,该连接元件还构成外片载体。连接元件(14)与毂(4)并且由此与另外的动力传动系相连接。此外,连接元件(14)与基体(13)相连接,并且基体(13)在外周向面上接纳转子(2.2)。因此,连接元件(14)和基体(13)共同构成转子架。
在图5、图6和图7的实施例中,基体(13)和连接元件(14)分别设有轮廓部,以便至少在周向方向上建立形状配合的连接。实施例之间的不同之处尤其在于示出的连接元件(14)和基体(13)的其他设计方案。
连接元件(14)的连接区域在图5中径向向外成形以形成凸缘。基体(13)以轴向端面紧靠连接元件(14)的凸缘的轴向端面,并且这些端面相互焊接,因此焊缝径向延伸。
图6在原理上与图5被实施为相同的,其中连接元件(!4)的凸缘被实施得更短,并且连接元件(14)的凸缘的外周向面贴靠基体(13)的内周向面,其中这些周向面相互焊接。因此焊缝轴向延伸。
代替端面或周向面,原则上也可以是其他的接触面配对,其中例如焊缝倾斜延伸或以彼此成某一角度布置的接触面以角焊缝焊接。
除了在连接元件(14)的连接区域中的连接,当轴向区段与基体接触时,还可以实现额外未展示的沿轴向区段的连接。尤其可以通过点焊、铆接或咬合连接来实现额外的连接。
在图7的实施例中,基体在其背离变矩器壳体(5.1)的轴向端部处具有向内指向的凸缘。邻近这个凸缘接纳有固定元件(15),该固定元件用作连接元件(14)的轴向止挡件。同样,基体(13)在外侧面上具有固定元件(15),以便对转子(2.2)进行轴向定位。
本发明并不限制于上述实施方式。可以以如上文所述的方式实施,还仅可以提供单独的有利特征,或者可以将不同示例的不同特征彼此组合。
附图标记清单
1 壳体
2 电动机
2.1 定子
2.2 转子
3 输入轴
4 毂
5 变矩器
5.1 变矩器壳体
5.2 涡轮轴
5.3 泵轮
5.4 导轮
5.5 涡轮
6 从动轴
7 离合器
8 振动阻尼器
9 密封件
10 扭转减振器
11 锁止离合器
12 轴承
13 基体
14 连接元件
15 固定元件

Claims (16)

1.一种用于电动机(2)的转子(2.2)的转子架,其中所述转子架包括管状的基体(13),其中所述基体(13)在朝向所述转子(2.2)的外周向面上具有器件,所述器件能够在基体(13)与转子(2.2)之间实现形状配合和/或力配合的连接,并且其中所述基体(13)藉由连接元件(14)与毂(4)相连接,其特征在于,所述连接元件(14)具有轴向区段,所述轴向区段在所述基体(13)的轴向长度的一部分上延伸并且与所述基体共轴地延伸;在所述轴向区段的背离所述基体(13)的内周向面上设置有用于离合器(7)的部分的接纳部;并且所述连接元件(14)具有连接到所述轴向区段的凸缘区域。
2.根据权利要求1所述的转子架,其特征在于,所述连接元件(14)的轴向区段具有的轴向长度在所述基体(13)的轴向长度的25%至75%的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的转子架,其特征在于,所述连接元件(14)在与所述凸缘区域相反的轴向端部处具有连接区域;并且所述连接区域与所述基体(13)相连接。
4.根据权利要求3所述的转子架,其特征在于,所述连接区域与所述基体(13)的轴向端部相连接;并且所述轴向区段在所述基体(13)内共轴地延伸。
5.根据前述权利要求之一所述的转子架,其特征在于,所述轴向区段贴靠所述基体(13)。
6.根据前述权利要求之一所述的转子架,其特征在于,所述基体(13)和/或所述连接元件(14)在沿轴向延伸方向的至少一个位置处具有在径向方向上变化的横截面,以便形成用于使所述基体(13)和所述连接元件(14)相对彼此定位的止挡部。
7.根据前述权利要求之一所述的转子架,其特征在于,至少在一个方向上以形状配合的方式实现基体(13)与连接元件(14)之间的连接。
8.根据前述权利要求之一所述的转子架,其特征在于,至少在一个方向上以材料配合的方式实现基体(13)与连接元件(14)之间的连接。
9.根据权利要求8所述的转子架,其特征在于,基体(13)与连接元件(14)之间的焊缝共轴地在两个周向面之间或在两个端面之间延伸。
10.根据前述权利要求之一所述的转子架,其特征在于,所述凸缘区域直接与变矩器壳体(5.1)相连接,或者所述凸缘区域在径向方向上延伸并且与毂(4)相连接。
11.根据前述权利要求之一所述的转子架,其特征在于,所述基体(13)和/或所述连接元件(14)被设计为至少在轴向端部处比所述转子(2.2)长。
12.根据前述权利要求之一所述的转子架,其特征在于,所述基体(13)和/或所述连接元件(14)具有在径向方向上连续的、用于使油穿过的至少一个挖空部。
13.根据权利要求12所述的转子架,其特征在于,多个挖空部被布置成分布在周向上。
14.根据前述权利要求之一所述的转子架,其特征在于,所述基体(13)由成形的管区段制成。
15.根据前述权利要求之一所述的转子架,其特征在于,所述连接元件(14)由成形的板制成。
16.一种混合动力模块,所述混合动力模块包括输入轴(3)、离合器(7)、电动机(2)、变矩器(5)和从动轴(6),其特征在于,设置有根据权利要求1至15之一所述的转子架。
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