DE102011079158A1

DE102011079158A1 - Elektromotor mit Befestigungsflansch sowie Getriebevorrichtung mit dem Elektromotor

Info

Publication number: DE102011079158A1
Application number: DE201110079158
Authority: DE
Inventors: Markus Klinger; Fritz Wiesinger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2031-07-15
Also published as: DE102011079158B4

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor vorzuschlagen, der besonders gut für eine Integration in ein Fahrzeug bzw. in eine Getriebevorrichtung eines Fahrzeuges geeignet ist. Hierzu wird ein Elektromotor 2 für eine elektromotorische Getriebevorrichtung 1 mit einem ersten Bauteil 9, mit einem zweiten Bauteil 12, mit mindestens einem Befestigungsflansch 27 eines dritten Bauteils vorgeschlagen, wobei der Befestigungsflansch 27 zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil 9,12 angeordnet ist, mit einer ersten Schraubverbindung mit einer Mehrzahl von ersten Schrauben 31, wobei der Befestigungsflansch 27 über die erste Schraubverbindung mit dem ersten Bauteil (9) verbunden ist, und mit einer zweiten Schraubverbindung mit einer Mehrzahl von zweiten Schrauben 32, wobei das zweite Bauteil 12 über die zweite Schraubverbindung mit dem Befestigungsflansch 27 verbunden ist, und wobei mindestens eine, einige oder alle ersten Schrauben 31 jeweils koaxial zu einer zugeordneten zweiten Schraube 32 angeordnet ist bzw. sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor bei einer elektromotorischen Getriebevorrichtung mit einem ersten Bauteil, mit einem zweiten Bauteil, mit mindestens einem Befestigungsflansch eines dritten Bauteils, wobei der Befestigungsflansch zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil angeordnet ist, mit einer Schraubverbindung mit einer Mehrzahl von ersten Schrauben, wobei der Befestigungsflansch über die erste Schraubverbindung mit dem ersten Bauteil verbunden ist, und mit einer zweiten Schraubverbindung mit einer Mehrzahl von zweiten Schrauben, wobei das zweite Bauteil über die zweite Schraubverbindung mit dem Befestigungsflansch verbunden ist. Die Erfindung betrifft auf eine Getriebevorrichtung für ein Fahrzeug mit diesem Elektromotor. Elektromotoren werden verstärkt in Fahrzeugen für den Straßenverkehr eingesetzt, um wahlweise ausschließlich ein Hauptantriebsdrehmoment für das Fahrzeug zu erzeugen oder ein Hilfsdrehmoment zur Verfügung zu stellen, welches von einem Hauptantriebsdrehmoment eines anderen Motors überlagert wird.
Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 198 411 59 A1 eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor, der über mindestens ein nachgeschaltetes, Antriebswellen umfassendes, Ausgleichsgetriebe mit Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges in Wirkverbindung steht. Der Elektromotor ist bei dieser Ausbildung koaxial zu der Antriebswelle angeordnet.
Bei der Entwicklung von Elektromotoren für die Antriebstechnik in Fahrzeugen wird die Entwicklung auch auf einen angepassten konstruktiven Aufbau zur Integration in den Fahrzeugen gelegt.
So offenbart die Druckschrift DE 10 2008 002 491 A1 eine elektrische Maschine für ein Hybridfahrzeug, welche ein Gehäuse aufweist, in dem ein Stator angeordnet ist, wobei zwischen dem Gehäuse und dem Stator ein einteiliger Profilring angeordnet ist. Innerhalb des Profilrings ist ein Kühlkanal ausgebildet und an dem Profilring sind zwei Öffnungen angeformt, zwischen denen ein Trennsteg angeordnet ist und die durchgängig mit dem Kühlkanal verbunden sind. Der Kühlring ist über Schraubverbindungen in der elektrischen Maschine befestigt.
Gebiet der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor vorzuschlagen, der besonders gut für eine Integration in ein Fahrzeug bzw. in eine Getriebevorrichtung eines Fahrzeuges geeignet ist. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Getriebevorrichtung mit dem Elektromotor vorzuschlagen.
Diese Aufgaben werden durch einen Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch eine Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Im Rahmen der Erfindung wird somit ein Elektromotor vorgeschlagen, welcher für eine Getriebevorrichtung für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Die Getriebevorrichtung wird im Zusammenhang mit dem unabhängigen Anspruch 10 beschrieben.
Der Elektromotor umfasst ein erstes Bauteil, ein zweites Bauteil sowie mindestens einen Befestigungsflansch eines dritten Bauteils. Die Bauteile können in der allgemeinsten Ausprägung der Erfindung als beliebige Bauteile des Elektromotors ausgebildet sein. Insbesondere handelt es sich jedoch um Funktionsbauteile, welche eine Funktion in dem Elektromotor umsetzen und nicht um Hilfsbauteile, wie zum Beispiel Unterlegscheiben etc.
Konstruktiv betrachtet ist der Befestigungsflansch zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil angeordnet. Über eine erste Schraubverbindung mit einer Mehrzahl von ersten Schrauben ist der Befestigungsflansch mit dem ersten Bauteil verbunden. Mit einer zweiten Schraubverbindung mit einer Mehrzahl von zweiten Schrauben ist das zweite Bauteil mit dem Befestigungsflansch verbunden.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei den ersten und zweiten Schrauben um zwei unterschiedliche oder separate Gruppen von Schrauben. Bei weiteren Ausführungsformen der Erfindung ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass eine dritte oder weitere Schraubverbindungen vorgesehen sind, die z.B. eine Mehrzahl von dritten Schrauben aufweist, welche zugleich das erste Bauteil, das zweite Bauteil und den Befestigungsflansch verbinden.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass mindestens eine, einige oder sogar alle ersten Schrauben jeweils koaxial zu einer zugeordneten zweiten Schraube angeordnet ist bzw. sind. Es werden somit Paare von Schrauben gebildet, wobei jeweils eine erste Schraube der ersten Schraubverbindung koaxial zu einer zweiten Schraube der zweiten Schraubverbindung angeordnet ist. Insbesondere sind erste und zweite Schrauben zueinander fluchtend angeordnet.
Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die ersten Schrauben und die zweiten Schrauben sehr platzsparend angeordnet werden können, da durch die fluchtende Anordnung in Draufsicht auf die fluchtenden Anordnung sehr wenig radialer Bauraum benötigt wird, da die ersten und zweiten Schrauben überlappend oder deckungsgleich angeordnet sind.
In einer möglichen Ausgestaltung sind die Gewinde der ersten und zweiten Schrauben zueinander gerichtet, es ist jedoch bevorzugt, dass die ersten und zweiten Schrauben gleichgerichtet angeordnet sind. Es ist dabei auch eine Überlegung der Erfindung, dass nicht beide Gruppen von Schrauben zeitgleich zugänglich sein müssen, sondern es ist möglich, zunächst eine erste der beiden Gruppen der Schrauben zu befestigen und in einem nachfolgenden Schritt die zweite Gruppe der Schrauben einzubringen, so dass die koaxiale und gleichgerichtete Anordnung der Schrauben bei der Montage nicht hinderlich ist.
Es ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Elektromotor, insbesondere der Rotor und der Stator des Elektromotors, koaxial zu einer Welle, insbesondere einer Hohlwelle, des Elektromotors angeordnet ist. Im speziellen ist der Rotor drehfest auf der Welle, insbesondere der Hohlwelle, aufgesetzt und der Stator koaxial dazu angeordnet. In dieser bevorzugten Ausgestaltung ist der Elektromotor z. B. als ein zylinderförmiges Modul ausgebildet. Zumindest an einer Seite ist der Elektromotor durch ein Lagerschild begrenzt, welches ein Rotorlager zur Lagerung des Rotors trägt. Optional ist zwischen dem Stator und dem Gehäuse des Elektromotors ein hülsenförmiger Kühlring angeordnet, welcher ebenfalls koaxial zu der Welle verläuft. Ebenfalls optional weist der Elektromotor einen Kabelflansch auf, der zur Zuführung von Energie zum Elektromotor ausgebildet ist und sich an das Lagerschild anschließt.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung sind die Bauteile, also das erste, zweite und dritte Bauteil aus der nachfolgenden Gruppe von Bauteilen ausgewählt:

a) Das Lagerschild, wobei das Lagerschild als Anschlussgeometrie für die Schraubverbindung beispielsweise eine umlaufende oder teilumlaufende Befestigungsfläche aufweist.
b) Das Gehäuse des Elektromotors, welches beispielsweise einen weiteren oder den Befestigungsflansch aufweist.
c) Den Kühlring, welcher beispielsweise einen oder den Befestigungsflansch aufweist.
d) Den Kabelflansch, welcher beispielsweise einen oder den Befestigungsflansch aufweist bzw. bildet.

Bevorzugt ist insbesondere eine Ausführungsform, bei der der Kühlring als das erste Bauteil, das Lagerschild als das zweite Bauteil und der Kabelflansch als das dritte Bauteil ausgebildet ist. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse als das erste Bauteil, das Lagerschild als das zweite Bauteil und der Kühlring als das dritte Bauteil ausgebildet.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung sind die Schrauben der ersten und der zweiten Schraubverbindungen in einem gemeinsamen Teilkreis oder Teilkreisbereich angeordnet, der um eine Drehachse des Elektromotors koaxial verläuft. Besonders bevorzugt weisen erste und zweite Schraubverbindung den gleichen Teilkreis auf. Die Schraubverbindungen können gleichmäßig in Umlaufrichtung verteilt sein, es ist jedoch auch möglich, dass diese ungleichmäßig verteilt oder nur über einen Teilabschnitt gleichmäßig verteilt sind.
In einer bevorzugten Realisierung der Erfindung weist der Befestigungsflansch eine Mehrzahl von Aufnahmeräumen auf, in denen jeweils eine erste und eine zweite Schraube zumindest abschnittsweise angeordnet sind. Die Mehrzahl von Aufnahmeräumen ist besonders bevorzugt zumindest abschnittsweise regelmäßig in Umlaufrichtung um die Drehachse des Elektromotors verteilt. Die jeweils erste und zweite Schraube sind zueinander koaxial und gleichgerichtet positioniert.
Die Aufnahmeräume sind in Befestigungsabschnitten des Befestigungsflansches angeordnet, wobei in Umlaufrichtung zwischen den Befestigungsabschnitten vorzugsweise Flanschaussparungen vorgesehen sind. Die Befestigungsabschnitte sind z. B. als in radialer Richtung als radial oder in einer Radialebene zu der Drehachse des Elektromotors abstehende Laschen ausgebildet, wobei zwischen den Laschen die Flanschaussparungen eingebracht sind.
Beispielsweise können die Befestigungsabschnitte in Umlaufrichtung wellenförmig verlaufen. Wird durch die Befestigungsabschnitte und/oder die Aufnahmeräume ein vollumlaufender oder nur teilumlaufender Teilkreisbereich um die Drehachse des Elektromotors definiert, so ist bevorzugt vorgesehen, dass mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 40 % und insbesondere mindestens 60 % der Fläche des Teilkreisbereichs in axialer Draufsicht durch die Flanschaussparungen ausgespart sind. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass durch die Flanschaussparungen Bauraum eingespart werden kann, in dem – wenn benötigt – andere Bauteile positioniert werden können.
Außerdem ist es möglich, die konturierte Form des Befestigungsflansches als eine Formschlusskontur zu verwenden, welche in eine entsprechend korrespondierend ausgebildete Aufnahme in Umlaufrichtung formschlüssig eingesteckt werden kann.
Besonders bevorzugt weisen das erste und das zweite Bauteil in axialer Projektion zu der Drehachse ebenfalls Aussparungen auf, die deckungsgleich oder zumindest überlappend zu den Flanschaussparungen ausgebildet sind. Diese Weiterbildung hat zum einen die gleichen Vorteile wie das Einbringen der Flanschaussparungen. Zudem hat die konturierte Form den Vorteil, dass das Gewicht der Baugruppe, umfassend erstes Bauteil, zweites Bauteil sowie Befestigungsflansch des dritten Bauteils, aufgrund der Aussparungen/Flanschaussparungen sehr niedrig ist und so zu einem sehr leichten Elektromotor führt. Diese Weiterbildung ist somit gewichtsoptimiert. Niedriges Gewicht von Baukomponenten bei Fahrzeugen ist prinzipiell interessant, um Fahrzeuge umweltgerecht auszulegen und zum Beispiel den CO2-Ausstoß zu minimieren.
In einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist der Aufnahmeraum eine Anlageschulter für einen Schraubenkopf der ersten Schraube auf. Der Aufnahmeraum ist somit so konzipiert, dass die erste Schraube mit dem Gewinde voran in den Aufnahmeraum eingeführt und mit dem ersten Bauteil verbunden werden kann, wobei der Schraubenkopf in den Aufnahmeraum formschlüssig an der Anlageschulter anliegt. Zudem ist in dem Aufnahmeraum ein Gewinde für die zweite Schraube angeordnet. Nachdem die erste Schraube in den Aufnahmeraum eingeführt und optional mit dem ersten Bauteil verbunden ist, kann nachfolgend die zweite Schraube durch das zweite Bauteil mit dem Gewinde voran in den Aufnahmeraum eingeführt werden und durch das Gewinde in dem Aufnahmeraum formschlüssig festgelegt werden.
Besonders bevorzugt ist dabei, dass die erste Schraube im Durchmesser, insbesondere im Gewindedurchmesser oder sogar im Schraubenkopfdurchmesser, kleiner als die zweite Schraube ausgeführt ist. Sind die Durchmesser der ersten und zweiten Schraube sehr unterschiedlich ausgeführt, so ist es möglich, dass das Gewinde einstückig in den Gewindeflansch eingeschnitten ist und die erste Schraube durch das Gewinde hindurch eingeführt wird.
Bei einer Alternative der Erfindung wird das Gewinde durch einen Gewindeeinsatz gebildet, dessen Außendurchmesser größer als der Kopfdurchmesser der ersten Schraube und dessen freier Innendurchmesser kleiner als der Kopfdurchmesser der ersten Schraube ausgebildet ist. In dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zunächst die erste Schraube in den Aufnahmeraum eingeführt und gegebenenfalls mit dem ersten Bauteil verschraubt wird. Nachfolgend wird der Gewindeeinsatz eingebracht und dann das zweite Bauteil mit der zweiten Schraube befestigt. Es ist jedoch auch möglich, dass herstellerseitig der Befestigungsflansch so vorbereitet wird, dass die erste Schraube und der Gewindeeinsatz bereits in den Aufnahmeraum eingebracht sind und die erste Schraube mit einem Werkzeug, welches durch den Gewindeeinsatz hindurchgeführt wird, an dem ersten Bauteil befestigt wird. Diese Alternative hat den Vorteil, dass die oben beschriebenen Durchmesser der ersten und der zweiten Schrauben nicht stark unterschiedlich sein müssen. Insbesondere kann der Durchmesser der zweiten Schraube klein gewählt werden und auf diese Weise die radiale Erstreckung gering gehalten werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung, insbesondere elektromotorische Getriebevorrichtung, für ein Fahrzeug mit dem Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
In der elektromotorischen Getriebevorrichtung dient der Elektromotor zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für ein Fahrzeug. Das Antriebsdrehmoment kann als ein Hauptdrehmoment ausgebildet sein, welches das Fahrzeug ausschließlich antreibt. Das Antriebsdrehmoment kann jedoch auch als ein Hilfsdrehmoment oder Steuerdrehmoment ausgebildet sein, welches in Ergänzung zu einem Hauptdrehmoment eines anderen Motors – wahlweise eines Elektromotors oder eines Verbrennungsmotors – ein zusätzliches Antriebsdrehmoment für das Fahrzeug bereitstellt. So kann die Getriebevorrichtung insbesondere als eine sogenannte elektrische Achse, als eine elektrische Antriebseinheit, als ein Hybridgetriebe, als ein Überlagerungsgetriebe oder als ein Differentialgetriebe ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall kann vorgesehen sein, dass das Antriebsdrehmoment des Elektromotors selektiv auf eine Achse oder ein Rad übertragen wird, um das Fahrverhalten des Fahrzeuges zu verbessern. Das Fahrzeug ist beispielsweise als ein Personenkraftfahrzeug ausgebildet, bei abgewandelten Ausführungsformen kann es sich jedoch auch um einen Lastkraftwagen handeln.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Getriebevorrichtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische dreidimensionale Darstellung des Elektromotors in der 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3a, b den Elektromotor in der 2 in einer schematischen Draufsicht auf das vordere Lagerschild bzw. in einer Detailvergrößerung entlang der Schnittlinie C-C;
4 eine schematische Blockdarstellung eines Fahrzeugs mit der Getriebevorrichtung der vorhergehenden Figuren.
Die 1 zeigt einen Abschnitt einer Getriebevorrichtung 1 mit einem Elektromotor 2 für ein Fahrzeug in einem schematischen Längsschnitt durch eine Drehachse 3 des Elektromotors 2 bzw. der Getriebevorrichtung 1. Die Getriebevorrichtung 1 ist als eine elektromotorische Antriebseinheit ausgebildet und kann z. B. in folgenden Varianten ausgeführt sein, wie dies in 4 in einer Blockdarstellung illustriert ist:
Die 4 zeigt ein Fahrzeug 100 mit vier Rädern 101 mit der elektromotorischen Getriebevorrichtung 1, wobei die Getriebevorrichtung 1 den Elektromotor 2 und ein Getriebe 106 umfasst. In einer Ausbildung als elektrische Achse 102 stellt die Getriebevorrichtung 1 das Hauptantriebsdrehmoment für die Achse des Fahrzeugs 100 ausschließlich durch den Elektromotor 2 zur Verfügung. In einer Ausbildung als Überlagerungsgetriebe oder Hybridgetriebe 103 ist die Getriebevorrichtung 1 ausgebildet, das Antriebsdrehmoment des Elektromotors 2 einem anderen Antriebsdrehmoment, zum Beispiel eines anderen Elektromotors oder eines Verbrennungsmotors, insbesondere als Hilfsantriebsmoment oder Hauptantriebsmoment zu überlagern. In der Ausbildung als ein elektrisches Differential wird das Antriebsdrehmoment des Elektromotors 2 selektiv einem Abtrieb zugeordnet, wobei das elektrische Differential als ein Längsdifferential 104 oder ein Achsdifferential 105 ausgebildet sein kann. Durch die gestrichelte Darstellung in der 10 wird symbolisiert, dass nur eine oder eine beliebige Kombination der Getriebevorrichtungen 1 in dem Fahrzeug 100 integriert sein können.
Wie in der 1 gezeigt ist, umfasst der Elektromotor 2 eine Rotorwellenbaugruppe 4 und einen Stator 5, welche koaxial und konzentrisch zu einem Hohlwellenabschnitt 6 der Rotorwellenbaugruppe 4 in einem Gehäuse 7 wellenabschnitt 6 der Rotorwellenbaugruppe 4 in einem Gehäuse 7 angeordnet sind. Somit ist der Hohlwellenabschnitt 6 koaxial und konzentrisch in dem Elektromotor 2 angeordnet. Die Rotorwellenbaugruppe 4 ist drehbar um die Drehachse 3 in dem Gehäuse 7 gelagert, der Stator 5 ist in dem Gehäuse 7 stationär oder ortsfest positioniert.
Das Gehäuse 7 weist einen zylinderförmigen Abschnitt 8 auf, in dem der Elektromotor 2 in Bezug auf die axiale Erstreckung entlang der Drehachse 3 zumindest zum größten Teil angeordnet ist. In dem zylinderförmigen Abschnitt 8 ist zwischen dem Stator 5 und dem Gehäuse 7 ein Kühlring 9 angeordnet, welcher ebenfalls koaxial und konzentrisch zu dem Stator 5, Rotorwellenbaugruppe 4 bzw. zu dem zylinderförmigen Abschnitt 8 angeordnet ist.
Der Kühlring 9 ist als eine Hülse ausgebildet und weist an seiner radialen Außenseite eine Mehrzahl von in Umlaufrichtung um die Drehachse 3 verlaufende Stege 10 auf, welche an der Innenfläche des Gehäuses 7 in dem zylinderförmigen Abschnitt 8 anliegen, so dass zwischen den Stegen 10 und damit zwischen dem Gehäuse 7 und dem Kühlring 9 Kühlkanäle 11 ausgebildet sind. In den Kühlkanälen 11 kann ein Medium, insbesondere Fluid, z.B. ein Öl oder ein Kühlmittel, zur Kühlung des Elektromotors 2 geführt werden. Die Zu- und Abfuhr des Fluids ist in der 1 nicht dargestellt. Der Kühlring 9 und das Gehäuse sind aus Metall gefertigt, so dass eine gute Wärmekopplung mit dem Fluid gegeben ist. Auf der radialen Innenseite weist der Kühlring 9 eine Zylinderfläche auf. In den Endbereichen ist der Kühlring 9 gegenüber dem Gehäuse 7 und dem vorderen Lagerschild 12 mit Dichtungen abgedichtet. Der Kühlring 9 kann einstückig oder – wie in der 1 gezeigt – mehrteilig ausgebildet sein, so dass der Kühlring 9 einen einteilig angeformten oder zusätzlich aufgesetzten Befestigungsflansch 33 aufweist. In dem Ausführungsbeispiel ist der Kühlring 9 mit dem Befestigungsflansch 33 stoffschlüssig über eine Schweißnaht 25/2 verbunden.
Endseitig ist der Elektromotor 2 auf der linken Seite mit einem vorderen Lagerschild 12 und auf der rechten Seite mit einem hinteren Lagerschild 13 geschlossen. Vorderes Lagerschild 12 und hinteres Lagerschild 13 umfassen jeweils einen Stutzenabschnitt 14, 15, welcher sich in den Innenraum des Gehäuses 7 erstreckt und welcher jeweils einen Sitz 16, 17 für ein Rotorlager 18, 19 bereitstellt.
Im Betrieb rotiert die Rotorwellenbaugruppe 4 um die Drehachse 3 und wird über die Rotorlager 18, 19 unter Zwischenschaltung der Lagerschilde 12, 13 gegenüber dem Kühlring 9 und über diesen gegenüber dem Gehäuse 7 gelagert, wobei die Rotorlager 18, 19 mit ihren Innenringen auf den Sitzen 16, 17 angeordnet und mit ihren Außenringen drehfest mit der Rotorwellenbaugruppe 3 verbunden sind.
Das hintere Lagerschild 13 ist als ein Tiefziehteil ausgebildet und mit dem Kühlring 9 unmittelbar stoffschlüssig verbunden und bildet gemeinsam mit diesem eine Kombination oder Baugruppe 20 aus. Das hintere Lagerschild 13 ist als ein um die Drehachse 3 rotationssymmetrisches Bauteil ausgebildet und weist ausgehend von der Drehachse 3 zunächst den Stutzenabschnitt 15 zur Aufnahme des Rotorlagers 17 auf. An den Stutzenabschnitt 15 schließt sich ein erster Ringscheibenbereich 21 und dazu in axialer Richtung versetzt ein zweiter Ringscheibenbereich 22 an, der mit dem ersten Ringscheibenbereich 21 über einen Verbindungsstutzenabschnitt 23 verbunden ist. Das hintere Lagerschild 13 stößt mit einem radial äußeren Bereich des zweiten Ringscheibenbereichs 22 in radialer Richtung gegen eine Schulter des Kühlrings 9, so dass sich eine im Längsschnitt abgewinkelte Anlagefläche 24 als eine Fügefläche zwischen Kühlring 9 und hinteres Lagerschild 13 ergibt. Durch diese Auslegung ist das hintere Lagerschild 13 über den Kühlring 9 z. B. an dem Gehäuse 7 abgestützt. Der Kühlring 9 und das Lagerschild 13 werden als Fügepartner über eine Schweißnaht 25/1 im Bereich der Anlagefläche 24 als Fügefläche miteinander stoffschlüssig verbunden. Die Fügung zwischen Kühlring 9 und Lagerschild 13 kann beispielsweise in einer separaten Aufspannung erfolgen. Der Stator 5 ist in dem Elektromotor 2 über endseitige Vergussmassen 26 vergossen angeordnet ist.
Das vordere Lagerschild 12 ist dagegen unter Zwischenschaltung eines Versorgungsflansches 27 mit dem Kühlring 9 lösbar verbunden. Der Versorgungsflansch 27 ist als ein Ringbauteil ausgebildet, an dem in radialer Richtung abstehend Versorgungskabel angebracht sind. Damit bilden das vordere Lagerschild 12, der Kühlring 9 und das hintere Lagerschild 13 eine selbsthaltende oder selbsttragende Tragstruktur 28 aus, in der der Stator 5 über die Vergussmassen 26 fest angeordnet und die Rotorwellenbaugruppe 4 über die Rotorlager 18, 19 gelagert ist.
Wie sich insbesondere aus der 2 ergibt, die eine dreidimensionale Ansicht des Aufbaus ohne Gehäuse 7 zeigt, ist der Elektromotor 2 als ein selbsthaltendes Vormontagemodul 29 ausgebildet, welches als einbaufertige Baueinheit in einfacher Weise in das Gehäuse 7 eingeschoben werden kann. Durch die Ausführung als Vormontagemodul 29 kann der Elektromotor 2 vor dem Einbau in das Gehäuse 7 beispielsweise einem Testlauf unterzogen werden, da über die Tragstruktur 28 die Relativpositionierung von Stator 5 und Rotorwellenbaugruppe 4 ohne Zwischenschaltung des Gehäuses 7 bereits endgültig festgelegt ist. Je nach Ausführungsform kann das Gehäuse 7 ausschließlich für den Elektromotor 2 bzw. das Vormontagemodul 29 dimensioniert sein oder einen Gehäuseabschnitt eines größeren Gehäuseaufbaus der Getriebevorrichtung 1 bilden, wobei sich zum Beispiel in der 1 auf der rechten Seite weitere Komponenten in dem Gehäuse 7 anschließen. Insbesondere bei der letztgenannten Konstellation ist es ein weiterer Vorteil, dass der Elektromotor 2 nicht in dem Gehäuse 7 zusammengesetzt wird, sondern zunächst als Vormontagemodul 29 fertig vormontiert und getestet und dann erst in das Gehäuse 7 eingesetzt wird.
Diese Montagereihenfolge hat auch Vorteile bei einer Demontage oder Reparatur der Getriebevorrichtung 1. Auch hierbei ist es möglich, den Elektromotor 2 als Vormontagemodul 29 im Ganzen aus dem Gehäuse 7 herauszuziehen und durch ein anderes Vormontagemodul 29 zu ersetzen oder unabhängig von der Getriebevorrichtung 1 zu testen und zu reparieren.
Die 3a, b zeigt den Elektromotor 2 in einer schematischen Draufsicht auf das vordere Lagerschild 12 (3a) bzw. in einer Detailvergrößerung entlang der Schnittlinie C-C (3b).
Wie sich insbesondere aus der 3b ergibt, sind der Kühlring 9 als ein erstes Bauteil, das vordere Lagerschild 12 als ein zweites Bauteil und der Versorgungsflansch 27 als Befestigungsflansch über eine Schraubanordnung 30 miteinander verbunden. Die Schraubanordnung 30 umfasst erste Schrauben 31, welche den Versorgungsflansch 27 mit dem Kühlring 9 über eine erste Schraubverbindung verbindet sowie zweite Schrauben 32, welche das vordere Lagerschild 12 mit dem Versorgungsflansch 27 über eine zweite Schraubverbindung verbinden.
In der Schraubanordnung 30 sind erste Schraube 31 und zweite Schraube 32 koaxial und gleichgerichtet angeordnet. Die Schraubanordnung 30 umfasst einen Aufnahmeraum 34, welcher in dem Versorgungsflansch 27 angeordnet ist. In dem Aufnahmeraum 34 ist eine Anlageschulter 35 eingebracht, an der sich der Schraubenkopf der ersten Schraube 31 formschlüssig abstützt. In dem Kühlring 9 bzw. dem Befestigungsflansch 33 des Kühlrings 9 ist ein erstes Gewinde 36 eingebracht, welches die erste Schraube 31 aufnimmt. In dem Aufnahmeraum 34 ist ein zweites Gewinde 37 angeordnet, in das die zweite Schraube 32 formschlüssig eingreift. Die zweite Schraube 32 stützt sich formschlüssig an dem vorderen Lagerschild 12 ab. Das zweite Gewinde 37 kann in das Grundmaterial des Versorgungsflansches 27 – oder allgemein eines Befestigungsflansches – eingeschnitten sein, es kann jedoch auch, wie in 3 dargestellt, als ein Gewindeeinsatz 38 realisiert sein.
Der Aufnahmeraum 34 weist vor der Anlageschulter 35 einen freien Durchmesser DA auf. Der Schraubenkopf der ersten Schrauben 31 D1 ist an den Durchmesser DA so angepasst, dass der Schraubenkopf in radialer Richtung etwas Luft hat. Der freie Durchmesser des Gewindeeinsatzes 38 DG ist jedoch kleiner als der Durchmesser D1 des Schraubenkopfes der ersten Schraube 31 ausgebildet. Bei der Montage muss somit zunächst die erste Schraube 31 eingeführt werden und danach der Gewindeeinsatz 38 montiert werden. Diese Montagereihenfolge hat den Vorteil, dass die erste Schraube 31 durch den Gewindeeinsatz 38 verliersicher gehalten ist. Eine Betätigung der ersten Schraube 31 kann durch den freien Durchmesser DG des Gewindeeinsatzes 37 erfolgen.
Wie sich insbesondere aus der 3a ergibt, ist die Schraubenanordnung 30 in axialer Draufsicht durch die koaxiale Anordnung von erster Schraube 31 und zweiter Schraube 32 sehr platzsparend. Die Schraubanordnungen 30 sind in Umlaufrichtung um jeweils ca. 30° versetzt regelmäßig angeordnet, wobei zwei Plätze ausgespart sind. Der Aufnahmeraum 34 ist in einem Bereich von Befestigungslaschen 39 des Versorgungsflansches 27 eingebracht, wobei zwischen den Befestigungslaschen 39 Flanschaussparungen 40 eingebracht sind. Auch das vordere Lagerschild 12 und der Kühlring 9 weisen in axialer Draufsicht deckungsgleiche Aussparungen 41 auf. Die Flanschaussparungen 40 und die Aussparungen 41 bilden gemeinsam in axialer Richtung durchgängige Freiräume.
Betrachtet man einen Teilkreisbereich, welcher sich durch den äußeren Durchmesser DS und den inneren Durchmesser DI der Schraubenanordnung 30 ergibt, so ist mindestens 40 % der Fläche in dem Teilkreisbereich ausgespart. Als Grenzen für den inneren und äußeren Durchmesser DI und DS kann z.B. der Schraubenkopf der zweiten Schrauben 32 oder die Aufnahmen für den Schraubenkopf der zweiten Schrauben verwendet werden. Durch die Flanschaussparungen 40 und die Aussparungen 41 kann somit erheblich Material eingespart und dadurch Gewicht reduziert bzw. Bauraum freigegeben werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird statt dem Kühlring 9 das Gehäuse 7 in gleicher Weise (also ebenfalls über einen Befestigungsflansch) als erstes Bauteil über die Schraubanordnung 30 mit dem Versorgungsflansch 27 und dem vorderen Lagerschild 12 verbunden.
Bezugszeichenliste

1: Getriebevorrichtung
2: Elektromotor
3: Drehachse
4: Rotorwellenbaugruppe
5: Stator
6: Hohlwellenabschnitt
7: Gehäuse
8: zylinderförmiger Abschnitt
9: Kühlring
10: Stege
11: Kühlkanäle
12: (vorderes) Lagerschild
13: (hinteres) Lagerschild
14: Stutzenabschnitt
15: Stutzenabschnitt
16: Sitz
17: Sitz
18: Rotorlager
19: Rotorlager
20: Baugruppe
21: erster Ringscheibenbereich
22: zweiter Ringscheibenbereich
23: Verbindungsstutzenabschnitt
24: Anlagefläche
25/1: Schweißnaht
25/2: Schweißnaht
26: Vergussmassen
27: Versorgungsflansch
28: Tragstruktur
29: Vormontagemodul
30: Schraubanordnung
31: erste Schrauben
32: zweite Schrauben
33: Befestigungsflansch des Kühlrings
34: Aufnahmeraum
35: Anlageschulter
36: Gewinde in dem Kühlring
37: Gewinde in dem Aufnahmeraum
38: Gewindeeinsatz
39: Befestigungslaschen
40: Flanschaussparungen
41: Aussparungen
100: Fahrzeug
101: Räder
102: elektrische Achse
103: Überlagerungsgetriebe oder Hybridgetriebe
104: Längsdifferential
105: Achsdifferential
106: Getriebe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19841159 A1 [0002]
DE 102008002491 A1 [0004]

Claims

Elektromotor (2) für eine elektromotorische Getriebevorrichtung (1) mit einem ersten Bauteil (9), mit einem zweiten Bauteil (12), mit mindestens einem Befestigungsflansch (27) eines dritten Bauteils, wobei der Befestigungsflansch (27) zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil (9, 12) angeordnet ist, mit einer ersten Schraubverbindung mit einer Mehrzahl von ersten Schrauben (31), wobei der Befestigungsflansch (27) über die erste Schraubverbindung mit dem ersten Bauteil (9) verbunden ist, und mit einer zweiten Schraubverbindung mit einer Mehrzahl von zweiten Schrauben (32), wobei das zweite Bauteil (12) über die zweite Schraubverbindung mit dem Befestigungsflansch (27) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine, einige oder alle ersten Schrauben (31) jeweils koaxial zu einer zugeordneten zweiten Schraube (32) angeordnet ist bzw. sind.
Elektromotor (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile aus einer Gruppe umfassend: – ein Lagerschild (12), wobei das Lagerschild (12) ein Rotorlager (18) des Elektromotors trägt, – ein Gehäuse (7) des Elektromotors (2), – ein Kühlring (9), wobei der Kühlring (9) als eine Hülse ausgebildet ist, – ein Kabelflansch (27) zur Zuführung von Energie zu dem Elektromotor (2) ausgewählt sind.
Elektromotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben (31, 32) der Schraubverbindungen in einem Teilkreis oder Teilkreisbereich angeordnet sind, der eine Drehachse (3) des Elektromotors (2) koaxial umläuft.
Elektromotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (27) eine Mehrzahl von Aufnahmeräumen (34) aufweist, in denen jeweils eine erste und eine zweite Schraube (31, 32) zumindest abschnittsweise angeordnet sind.
Elektromotor (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (27) Befestigungsabschnitte (39) aufweist, wobei die Aufnahmeräume (34) in den Befestigungsabschnitten (39) angeordnet sind und wobei in Umlaufrichtung zwischen den Befestigungsabschnitten (39) Flanschaussparungen (40) vorgesehen sind.
Elektromotor (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Bauteil (9, 12) in axialer Projektion zu der Drehachse Aussparungen (41) aufweisen, die deckungsgleich oder zumindest überlappend zu den Flanschaussparungen (40) ausgebildet sind.
Elektromotor (2) nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aufnahmeraum (34) eine Anlageschulter (35) für einen Schraubenkopf der ersten Schraube (31) angeordnet ist und/oder dass in dem Aufnahmeraum (34) ein Gewinde (37) für die zweite Schraube (32) angeordnet ist.
Elektromotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schraube (31) im Durchmesser, insbesondere im Gewindedurchmesser kleiner als die zweite Schraube (32) ausgeführt ist.
Elektromotor (2) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (37) durch einen Gewindeeinsatz (38) gebildet ist, dessen Außendurchmesser größer als der Kopfdurchmesser der ersten Schraube (31) und dessen freier Innendurchmesser kleiner als der Kopfdurchmesser der ersten Schraube (31) ausgebildet ist.
Getriebevorrichtung (1) für ein Fahrzeug (100), gekennzeichnet durch einen Elektromotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.