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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 bzw. des Patentanspruches 2.
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Aus der
DE 10 2009 038 344 A1 ist eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die elektrische Maschine ist Teil eines Antriebsstrang des Kraftfahrzeug. Die elektrische Maschine ist innerhalb eines Gehäuses angeordnet. Ein Stator der elektrischen Maschine ist drehfest mit dem Gehäuse verbunden und ein Rotor der elektrischen Maschine ist innerhalb des Stators drehbar angeordnet. Der Rotor ist hierzu auf einem Rotorträger festgelegt, wobei der Rotorträger über ein Rotorlager gegenüber dem Gehäuse gelagert ist.
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Aus der
DE 10 2011 088 362 A1 ist eine elektrische Maschine mit einem Rotor bekannt. Die elektrische Maschine weist ein Federmittel, nämlich ein federelastisches Fixierelement auf, das nach dem Aufschieben des Rotors auf einen Rotorträger, nämlich auf eine Rotorwelle, den Rotor fixiert. Das Federmittel ist im Wesentlichen topfförmig mit einem zylindrischen Randbereich ausgebildet, wobei das Federmittel eine Durchgriffsöffnung aufweist, die von radial nach innen gerichteten Federzungen begrenzt ist. Wenn nun das Federmittel mit dem zylindrischen Randbereich den Rotor umgreift und die Federzungen durch Aufschieben der Rotorwelle gebogen werden, so ist das Federmittel mit den Federzungen radial an der Rotorwelle abgestützt. Der Rotors weist ein Lamellenpaket auf, das durch Stapeln gleichartiger Blechlamellen aufgebaut ist. An der Mantelfläche des Rotors sind Ausnehmungen vorgesehen, die sich im Wesentlichen in achsparalleler Richtung und in Umfangsrichtung erstrecken. Die Ausnehmungen stellen radiale Vertiefungen auf der Mantelfläche des Rotors dar, in denen entsprechend geformte Permanentmagnete angeordnet sind. Die Permanentmagnete des Rotors werden dabei an einem axialen Ende des Rotors am Außenumfang des Rotors von dem Randbereich des Federmittels umfasst und gegen den restlichen Rotorträger gedrückt. Hierdurch soll sichergestellt werden, dass die Permanentmagnete spielfrei an der Oberfläche des Rotors aufliegen, so dass eine gute magnetische Kopplung der Permanentmagnet mit dem Rotor erreicht wird. Um ein Verschieben des Rotors in axialer Richtung zu verhindern, sind die Federzungen vorgesehen, die an einer Außenumfangsfläche des Rotorträgers, nämlich der Rotorwelle anliegen und gegen eine vom Rotorträger wegführende Bewegung verkanten.
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Aus der gattungsbildenden
DE 10 2004 041 074 A1 ist eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug mit einem Rotor und mit einem Rotorträger in Form einer Rotorwelle bekannt. Die Rotorwelle ist drehbar mittels eines Wälzlagers in einem Gehäuse gelagert. Es ist nun ein axial wirkendes Federmittel zwischen dem Wälzlager und einem auf der Rotorwelle drehfest angeordneten Rotor-Bauteil angeordnet. Das Federmittel weist einen Innenring und einen Außenring auf, wobei der Innenring und der Außenring axial federnd verbunden sind und der Außenring mit dem Rotor-Bauteil axial verbunden ist. Der Innenring und der Außenring des Federelementes sind mittels sich spiralförmig erstreckender, federnder Stege miteinander verbunden. Die spiralförmigen Stege sind dabei derart angeordnet, dass beim Einwirken einer axialen Kraft sich die radialen Abmessungen des Federelementes nur unwesentlich ändern. Hingegen wird der axiale Federweg durch eine Verdrehung des Innenringes gegenüber dem Außenring zur Verfügung gestellt. Es sind drei spiralförmige Streben ausgestanzt. Eine radiale Deformation des Federmittels wird durch Versteifungselemente verhindert.
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Diese vorgenannte elektrische Maschine ist noch nicht optimal ausgebildet. Rotoren werden bei hohen Drehzahlen belastet. Das bekannte Federmittel weisen einen erhöhten Bauraumbedarf und ein erhöhtes Gewicht auf, um die entsprechenden Axialkräfte bei hohen Drehzahlen aufbringen zu können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte elektrische Maschine derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass auf einfache Art und Weise eine axiale Abstützung des Rotors gewährleistet ist.
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Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun zunächst dadurch gelöst, dass das erste Federmittel einen Fliehkrafthebelbereich aufweist, wobei der Stützbereich bei Rotation des Rotors durch die auf den Fliehkrafthebelbereich wirkenden Fliehkräfte in Richtung des Rotors drückbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die axiale Vorspannung sich proportional zur Drehzahl durch die Fliehkraft erhöht. Der oder die Fliehkrafthebelbereiche ragen dabei vorzugsweise zumindest teilweise in Radialrichtung, insbesondere schräg von der Stirnseite des Rotors nach außen hin weg. Wenn nun der Rotor mit dem Rotorträger und dem entsprechenden ersten Federmittel in Rotation versetzt wird, so werden die Fliehkrafthebelbereiche zumindest teilweise nach radial außen gebogen, wodurch der Stützbereich gegen die Stirnseite des Rotors gepresst beziehungsweise gedrückt wird. Hierdurch ist auf einfache Art und Weise auch bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten des Rotors die nötige axiale Vorspannung gewährleistet. Der Stützbereich kann dabei insbesondere in Höhe von Magnettaschen angeordnet beziehungsweise ausgebildet sein, wobei entsprechende Magnete in den Magnettaschen des Rotors angeordnet sind. Die Magnettaschen können sich insbesondere V-förmig im Wesentlichen in Axialrichtung erstrecken. Die Magnete können in die Magnettaschen eingeklebt sein. Das erste Federmittel ist insbesondere auch ohne Rotation des Rotors gegen den Rotor vorgespannt. Die axiale Vorspannung ergibt sich hierbei durch die Kontur des Federmittels. Das erste Federmittel ist einerseits am Rotorträger und andererseits an der entsprechenden Stirnseite des Rotors mit dem Stützbereich abgestützt. Insbesondere kann der Rotorträger einen axialen Anschlag, beispielsweise in Form eines Kragens oder eines Stützringes aufweisen, wobei das erste Federmittel in Axialrichtung an diesem Anschlag abgestützt ist. Dieser Anschlag dient als Widerlager zur axialen Vorspannung des Rotors. Vorzugsweise weist das erste Federmittel ausgehend von dem Innenumfang im Wesentlichen einen Ringbereich auf, wobei der Ringbereich den Stützbereich aufweist. Der Ringbereich kann dabei in axialer Richtung gewölbt ausgebildet sein. An den Ringbereich schließt sich insbesondere der oder die Fliehkrafthebelbereiche an.
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Ferner wird die Erfindung nun dadurch gelöst, dass das zweite Federmittel mittels eines Presssitzes am Rotorträger befestigt ist. Das zweite Federmittel kann insbesondere am Innendurchmesser des Rotorträgers mittels des Presssitzes befestigt sein. Hierdurch ist auf einfache Art und Weise eine axiale Vorspannung des Rotors ermöglicht. Das Federmittel benötigt hierbei insbesondere nur wenig axialen Bauraum und ein geringes Gewicht. Am Innenumfang des Rotorträgers ist vorzugsweise mindestens eine Ausnehmung angeordnet oder ausgebildet, wobei das Federmittel mindestens ein Eingriffselement, insbesondere mindestens eine Lasche aufweist, wobei das Federmittel mit dem Eingriffselement, insbesondere der Lasche in die Ausnehmung eingreift. Hierdurch ist auf einfache Art und Weise eine Verliersicherung gebildet. Die Laschen können bei der Montage nach dem Aufpressen des zweiten Federmittels, insbesondere nach radial außen aufgestellt werden und so in die entsprechenden Ausnehmungen eingreifen. Die Ausnehmungen können insbesondere durch eine ringförmige Nut oder dergleichen gebildet sein. Das zweite Federmittel weist insbesondere einen sich im Wesentlichen nach radial außen erstreckendem Ringbereich auf, wobei dieser Ringbereich den Stützbereich zur Abstützung an der Stirnseite des Rotors aufweist. Innerhalb des Ringbereiches schließt sich ein zylindrischer Bereich an, wobei dieser zylindrischen Bereich zum einen den Presssitz realisiert und zum anderen an dem zylindrischen Bereich die entsprechenden Eingriffselemente ausgebildet oder angeordnet sind. In besonders bevorzugter Ausgestaltung schließt sich insbesondere innerhalb des zylindrischen Bereiches ein Ölleitbereich an, wobei der Ölleitbereich sich insbesondere im Wesentlichen konisch erstreckt. Dieser Ölleitbereich dient dazu, nach außen geschleudertes Kühlöl oder Hydrauliköl zumindest teilweise in Axialrichtung zu leiten. Das zweite Federmittel ist insbesondere nahe einer Gehäusewand der elektrischen Maschine ausgebildet, wobei der Ölleitbereich hierbei hilft, das entsprechende Öl von der Gehäusewand weg zu leiten. Hierdurch sind Reibungs- beziehungsweise Schleppverluste vermindert. Dieses zweite Federmittel erfüllt damit zum einen nicht nur die Aufgabe eine axiale Vorspannung aufzubringen, sondern dient zudem als Ölleitmittel.
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Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße elektrische Maschine in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 bzw. auf die dem Patentanspruch 5 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 in einer schematischen, geschnittenen Detaildarstellung eine elektrische Maschine teilweise, nämlich einen Rotor und einen Rotorträger mit einem ersten Federmittel und mit einem zweiten Federmittel.
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In 1 ist teilweise eine elektrische Maschine 1 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Die elektrische Maschine 1 weist einen Rotor 2 und einen Rotorträger 3 auf. Der Rotorträger 3 weist eine Außenumfangsfläche 4 auf. Der Rotor 2 ist auf der Außenumfangsfläche 4 angeordnet. Der Rotor 2 ist dabei hohlzylindrisch ausgebildet. Der Rotor 2 weist ein Lamellenblechpaket (nicht näher bezeichnet) und entsprechende Magnete 5 auf. Die Magnete 5 sind vorzugsweise in entsprechende Taschen (nicht näher bezeichnet) des Rotors 2 beziehungsweise des Lamellenblechpakets (nicht näher bezeichnet) eingeklebt.
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Es sind nun zwei Federmittel, nämlich ein erstes Federmittel 6 und ein zweites Federmittel 7, zur axialen Vorspannung des Rotors 2 vorgesehen. Die Federmittel 6, 7 weisen jeweils einen Stützbereich 8, 9 auf, wobei das erste Federmittel 6 mit dem Stützbereich 8 an der Stirnseite 10 des Rotors 2 und das zweite Federmittel 7 mittels des Stützbereiches 9 an der Stirnseite 11 des Rotors 2 abgestützt ist. Die Federmittel 6, 7 sind dabei derart geformt, dass durch die Kontur der Federmittel 6, 7 eine Federkraft F zur axialen Vorspannung des Rotors 2 aufgebracht wird. Das erste Federmittel 6 ist an einem kupplungsseitigen Ende 14 der elektrische Maschine 1 angeordnet. Das zweite Federmittel 6 ist an einem motorseitigen beziehungsweise gehäuseseitigem Ende 15 der elektrischen Maschine 1 angeordnet. Der Rotorträger 3 ist an dem kupplungsseitigen Ende 14 mit einem Lamellenträger 16 gekoppelt.
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Im Folgenden darf zunächst auf das erste Federmittel 6 näher eingegangen werden.
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Die eingangs genannten Nachteile sind nun zunächst dadurch vermieden, dass das erste Federmittel 6 einen Fliehkrafthebelbereich 12 aufweist, wobei der Stützbereich 8 bei Rotation des Rotors 2 durch die auf den Fliehkrafthebelbereich 12 wirkenden Fliehkräfte in Richtung des Rotors 2 druckbar ist. Dies hat den Vorteil, dass eine Erhöhung der axialen Vorspannung proportional zur Drehzahl durch die Fliehkraft, insbesondere bei hohen Drehzahlen des Rotors 2 auftritt. Hierdurch ergibt sich eine hinreichende axiale Vorspannung, insbesondere bei hohen Drehzahlen bei einem gleichzeitig geringen Bauraumbedarf und einem geringen Gewicht des ersten Federmittels 6. Das erste Federmittel 6 weist einen Ringbereich 13 auf. Der Ringbereich 13 ist hier insbesondere an seinem radial inneren Ende axial an einem Anschlag 17 des Rotorträgers 3 abgestützt. Rotorseitig ist das erste Federmittel 6 mittels des Stützbereiches 8 an der Stirnseite 10 abgestützt. Der Ringbereich 13 ist hier insbesondere leicht gewölbt ausgebildet. An den Ringbereich 13 schließt sich der schulterförmige Stützbereich 8 an, wobei der Stützbereich 8 in mindestens einen, insbesondere in mehrere Fliehkrafthebelbereiche 12 übergeht. Die Fliehkrafthebelbereiche 12 erstrecken sich insbesondere nicht rein in Radialrichtung, sondern zumindest teilweise in Axialrichtung, hier im Wesentlichen schräg radial und axial nach außen. Wenn nun der Rotor 2 mit dem entsprechenden ersten Federmittel 6 rotiert, dann werden die Fliehkrafthebelbereiche 12, die segmentartig ausgebildet sein können, nach außen gebogen, wodurch der schulterförmige Stützbereich 8 gegen die Stirnseite 10 gedrückt wird. Der Stützbereich 8 ist hier in Höhe der Magnete 5 angeordnet. Hierdurch werden auch bei hohen Drehzahlen der Rotor 2 mit den entsprechenden Magneten 5 stabilisiert.
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Die eingangs genannten Nachteile sind nun ferner dadurch vermieden, dass das zweite Federmittel 7 mittels eines Presssitzes 18 am Rotorträger 3 befestigt ist. Das zweite Federmittel 7 ist insbesondere mittels des Presssitzes 18 an einer Innenumfangsfläche 19 befestigt. Das zweite Federmittel 7 weist einen Ringbereich 20 auf. Der Ringbereich 20 weist insbesondere an seinem radial äußeren Ende den entsprechenden Stützbereich 9 auf. Der Stützbereich 9 kann hier durch eine in Richtung der Stirnseite 11 vorragende Schulter gebildet sein. Ansonsten erstreckt sich der Ringbereich 20 im Wesentlichen in Radialrichtung und in Umfangsrichtung. Radial innerhalb des Ringbereiches 20 weist das zweite Federmittel 7 nun einen zylindrischen Bereich 21 auf. Der zylindrische Bereich 21 bildet den Presssitz 18 mit der Innenumfangsfläche 19 des Rotorträgers 3. In besonders bevorzugter Ausgestaltung weist der Rotorträger 3 nun mindestens eine Ausnehmung 22 auf, wobei die Ausnehmung 22 dazu dient, dass das mindestens eine Eingriffselement 23 in die Ausnehmung 22 eingreifen kann, wodurch eine Verliersicherung auf einfache Art und Weise gebildet ist. Vzw. sind mehrere Eingriffelemente 23 vorgesehen. Die Eingriffselemente 23 können insbesondere durch Laschen gebildet werden, wobei diese Laschen (nicht näher bezeichnet) bei der Montage in die entsprechende Ausnehmung 22 eingebogen werden. Die Ausnehmung 22 kann als ringförmige Nut (nicht näher bezeichnet) an der Innenumfangsfläche 19 des Rotorträgers 3 ausgebildet sein.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung weist das zweite Federmittel 7 einen Ölleitbereich 24 auf. Der Ölleitbereich 24 erstreckt sich im Wesentlichen konisch anschließend an den zylindrischen Bereich 21. Die elektrische Maschine 1 befindet sich insbesondere in einem Nassraum. Der Ölleitbereich 24 dient nun dazu, ein Hydraulikmittel, insbesondere ein Öl in Axialrichtung zu transportieren.
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Das in 1 rechte Ende 15 des Rotors 2 ist nahe eines Gehäuses, insbesondere einer Gehäusewand (nicht dargestellt) angeordnet. Der Ölraum ist durch das Gehäuse einerseits begrenzt und insbesondere zur linken Seite, nämlich in Richtung des ersten Federmittels 6 zu einer Kupplung, insbesondere einer Doppelkupplung hin geöffnet. Der Ölleitbereich 24 dient nun dazu, das Öl von dem Gehäuse weg in Richtung der Kupplung, nämlich in Richtung des ersten Federmittels 6 zu leiten. Hierdurch ist ein Stau des Öls zwischen dem Rotor 2 und/oder dem Rotorträger 3 und der entsprechenden Gehäusewand vermieden. Schleppverluste sind dadurch vermindert. Der Rotorträger 3 weist einen Bodenbereich 25 auf. Vorzugsweise weist der Bodenbereich mindestens eine Öffnung zum Ablauf des axial abgeleiteten Öls auf (nicht dargestellt).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrische Maschine
- 2
- Rotor
- 3
- Rotorträger
- 4
- Außenumfangsfläche
- 5
- Magnet
- 6
- erstes Federmittel
- 7
- zweites Federmittel
- 8
- Stützbereich
- 9
- Stützbereich
- 10
- Stirnseite
- 11
- Stirnseite
- 12
- Fliehkrafthebelbereich
- 13
- Ringbereich
- 14
- Ende
- 15
- Ende
- 16
- Lamellenträger
- 17
- Anschlag
- 18
- Presssitz
- 19
- Innenumfangsfläche
- 20
- Ringbereich
- 21
- zylindrischer Bereich
- 22
- Ausnehmung
- 23
- Eingriffselement
- 24
- Öllleitbereich
- 25
- Bodenbereich
- F
- Federkraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009038344 A1 [0002]
- DE 102011088362 A1 [0003]
- DE 102004041074 A1 [0004]
