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Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Elektromaschine, insbesondere für den Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Elektromaschine mit dem zuvor genannten Rotor bzw. ein Kraftfahrzeug mit dem zuvor genannten Rotor und/oder der zuvor genannten Elektromaschine.
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Im Stand der Technik sind unterschiedlich ausgebildete Rotoren für eine Elektromaschine bekannt. Derartige Rotoren werden bei Elektromaschinen, insbesondere bei Hybridantrieben für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Die dortigen Elektromaschinen können insbesondere als Generator oder als Elektromotor betrieben werden, je nach Anwendungsfall bzw. Fahrzustand des Kraftfahrzeuges.
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Der Rotor für derartige Elektromaschinen weist mindestens ein Rotorträgerelement und mindestens ein Lamellen-Blechpaket auf. Das Lamellen-Blechpaket ist mit dem Rotorträgerelement wirksam verbunden, nämlich auf dem Rotorträger gepresst. Das Lamellen-Blechpaket wird daher vor dessen Montage auf den Rotorträgerelement, insbesondere erwärmt und dann auf das Rotorträgerelement aufgeschoben, so dass nach der Abkühlung des Lamellen-Blechpaketes ein entsprechender „Pressverband“ aus dem Rotorträgerelement und dem Lamellen-Blechpaket realisiert ist. Daher ist die Herstellung des Lamellen-Blechpaketes einerseits komplex, anderseits arbeitsaufwendig, denn die einzelnen Lamellenbleche müssen qualitativ gut bearbeitet sein, damit der Pressverband auch qualitativ gut realisiert werden kann. Gleiches gilt zumindest für den Bereich des Rotorträgerelementes, wo das Lamellen-Blechpaket aufgeschoben bzw. befestigt werden soll.
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Zusätzlich müssen insbesondere auch andere Bauteile wie die Anordnung einer Trennkupplung, einer Winkelpositionserfassung und/oder einer Auswuchtvorrichtung qualitativ hochwertig hergestellt werden, was ebenfalls entsprechenden Arbeitsaufwand und hohe Kosten mit sich bringt. Insbesondere der Montageaufwand ist dadurch bedingt sehr hoch.
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Im Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht (
DE 10 2013 006 858 A1 ) wird das Lamellen-Blechpaket daher auf dem Rotorträgerelement aufgepresst, nämlich auf dem Außenumfang des Rotorträgerelementes. Der Innenumfang des Rotorträgerelementes weist in einem bestimmten Bereich einen Aufnahmebereich für Kupplungslamellen einer Trennkupplung auf. Dieser Aufnahmebereich ist hier als ein integraler Bestandteil eines Teilbereichs des Innenumfangs des Rotorträgerelementes ausgebildet.
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Die
DE 199 55 050 A1 zeigt einen Rotor für eine Elektromaschine, bei dem das Lamellen-Blechpaket im Wesentlichen den Außenumfang des Rotorkörpers begrenzt. Hierbei bilden die Lamellen des Lamellen-Blechpaketes den Außenumfangsbereich des Rotorkörpers. Die Kraftübertragung auf eine Kupplung erfolgt hierbei direkt von den Lamellen des Lamellen-Blechpaketes in die Kupplung. Hierbei wird das Rotorträgerelement im Wesentlichen durch eine Nabe gebildet, wobei der Rotorkörper im Wesentlichen aus der Nabe und dem Lamellen-Blechpaket gebildet ist.
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Schließlich zeigt die
DE 10 2007 027 490 A1 einen Rotor für eine Elektromaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei der Rotor ein Rotorträgerelement aufweist. Hierbei ist das Rotorträgerelement zweiteilig ausgebildet, weist insbesondere ein Rotorrad auf, wobei auf dem Außenumfang des Rotorrades das Lamellen-Blechpaket angeordnet ist. Im Bereich dieses hier beschriebenen Rotors wird aber keine Trennkupplung angeordnet.
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Die im Stand der Technik bekannten Rotoren für Elektromaschinen sind daher noch nicht optimal ausgebildet. Durch die Realisierung des Pressverbandes des Lamellen-Blechpaketes auf dem Rotorträgerelement ist das Lamellen-Blechpaket bzw. sind die jeweiligen weiteren Komponenten nur sehr komplex auszulegen bzw. müssen in sehr guter Qualität gefertigt werden, damit der entsprechende „Pressverband“ auch realisiert werden kann. Der Montageaufwand und die Herstellungskosten sind daher entsprechend hoch.
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Der Erfindung liegt daher nun die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Rotor nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass einerseits die Herstellungskosten, anderseits die Montagekosten verringert sind.
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Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird nun zunächst durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Zunächst ist nun ein Drehkraftübertragungselement, insbesondere als separates Bauteil vorgesehen, wobei das Drehkraftübertragungselement wirksam zwischen dem Lamellen-Blechpaket und den Kupplungslamellen anordenbar oder angeordnet ist. Hierdurch ergeben sich nun mehrere Vorteile.
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Zunächst kann das Lamellen-Blechpaket nun direkt mit dem Rotorträgerelement auf einfache Weise verbunden werden, es ist nämlich insbesondere nun über Befestigungsmittel, insbesondere Schraubelemente mit dem Rotorträgerelement verbindbar. Damit entfällt nun die bisher im Stand der Technik üblicherweise vorgesehene Presspassung. Dadurch, dass das Lamellen-Blechpaket direkt mit dem Rotorträgerelement über Befestigungsmittel, insbesondere über Schraubelemente verbindbar ist, muss das Lamellen-Blechpaket bzw. dessen Innenumfang nicht mehr so aufwendig hergestellt und/oder bearbeitet werden, (wie bisher), entsprechende Kosten sind verringert.
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Das Rotorträgerelement weist insbesondere einen stummelförmigen Wellenfortsatz insbesondere als integralen Bestandteil einer Rotationsscheibe auf. Das Lamellen-Blechpaket ist im Bereich der äußeren Stirnseite der Rotationsscheibe angeordnet, insbesondere hier mit Befestigungsmittel, insbesondere über Schraubelemente mit der Rotationsscheibe verbunden. Insbesondere kann das Lamellen-Blechpaket mit einer Mehrzahl von Befestigungsmitteln, insbesondere von Befestigungsschrauben und insbesondere mit Hilfe einer separaten Wuchtscheibe mit dem Rotorträgerelement wirksam verbunden sein. Hierzu ist das Lamellen-Blechpaket mit einer Stirnwandung im Wesentlichen der Rotationsscheibe mit der anderen (gegenüberliegenden) Stirnwandung dann der Wuchtscheibe zugewandt, wobei die Befestigungsmittel sich ausgehend von der Wuchtscheibe durch entsprechende Durchgangsöffnungen des Lamellen-Blechpaketes bis in entsprechende Aufnahmeöffnungen der Rotationsscheibe erstrecken.
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Das Drehkraftübertragungselement ist insbesondere als ein hohlzylindrisches Bauteil, insbesondere als ein Tiefziehteil, insbesondere als ein abgewickeltes Tiefziehteil ausgeführt. Die Herstellung des Drehkraftübertragungselementes, insbesondere als Tiefziehteil ist daher einfach und kostengünstig realisierbar.
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Das Drehkraftübertragungselement weist eine Außenverzahnung und eine Innenverzahnung auf. Die Außenverzahnung greift in eine Innenverzahnung des Lamellen-Blechpaketes ein bzw. ist das Drehkraftübertragungselement mit seiner Außenverzahnung in die Innenverzahnung des Lamellen-Blechpaketes einschiebbar. Dadurch ist die Montage des Drehkraftübertragungselements bzw. dessen wirksame Verbindung mit dem Lamellen-Blechpaket vereinfacht und sehr kostengünstig.
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Das Drehkraftübertragungselement weist die bereits genannte Innenverzahnung auf, wobei in diese Innenverzahnung Kupplungslamellen einer Trennkupplung eingeschoben werden können. Hierzu weisen die Kupplungslamellen der Trennkupplung insbesondere eine entsprechende Außenverzahnung auf. Daher ist nicht nur eine wirksame Verbindung zwischen dem Rotorträgerelement und dem Lamellen-Blechpaket, sondern auch wirksame Verbindung zwischen dem Rotorträgerelement und – im Endeffekt – den Kupplungslamellen, nämlich mit Hilfe des Drehkraftübertragungselementes auf einfache Weise und ohne großen Montageaufwand realisierbar.
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Die jeweilige Innenverzahnung des Lamellen-Blechpaketes sowie die Außenverzahnung und die Innenverzahnung des Drehkraftübertragungselementes weisen insbesondere entsprechende jeweilige Axialnuten auf, die sich insbesondere entlang des jeweiligen Innen- bzw. Außenumfanges entsprechend erstrecken. Dies ermöglicht eine leichte wirksame Verbindung der jeweiligen Komponenten, insbesondere das Einschieben des Drehkraftübertragungselementes in das Lamellen-Blechpaket bzw. der Kupplungslamellen in das Drehkraftübertragungselement. Hierzu sind die Innenverzahnung des Lamellen-Blechpaketes und die Außenverzahnung des Drehkraftübertragungselementes insbesondere korrespondierend zueinander ausgebildet.
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Die Außenverzahnung der Kupplungslamellen kann einerseits korrespondierend zur Innenverzahnung des Drehkraftübertragungselementes ausgebildet sein, dies ist abhängig von der jeweiligen spezifischen Ausbildung der Komponenten. In der bevorzugten Ausführungsform sind jedoch zwei Zähne der Außerverzahnung der Kupplungslamellen in je eine Axialnut der Innenverzahnung des Drehkraftübertragungselementes einschiebbar bzw. greifen zwei Zähne der Außenverzahnung der Kupplungslamellen in je eine Axialnut der Innenverzahnung des Drehkraftübertragungselementes ein. Diese Ausführungsform erhöht insbesondere die Stabilität der so hergestellten Wirkverbindung zwischen den einzelnen Komponenten.
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Weiterhin weist das Drehkraftübertragungselement mindestens ein sich teilweise radial nach innen erstreckendes Widerlageelement für den Kontakt mit den Kupplungslamellen auf. Insbesondere kann das Widerlageelement auch als integraler Bestandteil des Rotorträgerelementes ausgebildet sein oder als separates Bauteil am Innenumfang des Rotorträgerelementes befestigt oder hier angeordnet werden, je nach Ausführungsform. Das Widerlagerelement dient als Widerlager / Kraftaufnahmepunkt für die durch einen Betätigungskolben betätigten Kupplungslamellen.
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Der Rotor ist mit einer Trennkupplung, insbesondere einer sogenannten „K0-Kupplung“ verbindbar oder verbunden. Denkbar ist auch, dass die Trennkupplung im Rotor als separate Baueinheit entsprechend direkt mit integriert ist.
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Schließlich weist eine Elektromaschine den zuvor genannten Rotor, insbesondere auch einen Stator auf, wobei die Elektromaschine dann insbesondere für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit einem Hybridantrieb entsprechend eingesetzt werden kann.
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Im Ergebnis sind die eingangs genannten Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten den erfindungsgemäßen Rotor in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, insbesondere aber auch auf die Patentansprüche 14 und 15 verwiesen werden. Im Folgenden darf eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnungen und der dazugehörenden Beschreibung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:
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1 in schematischer, teils perspektivischer, teils aufgeschnittener Darstellung einen erfindungsgemäßen Rotor mit dem Lamellen-Blechpaket im angeordneten Zustand sowie mit eingeschobenen Drehkraftübertragungselement und teils hierzu angeordneten Kupplungslamellen,
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2 in schematischer, teils geschnittener Darstellung den Rotor aus 1 von der Seite,
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3 in schematischer, teils perspektivischer, Darstellung den Rotor aus 1 (im Vergleich zur 1 aber mehr von der linken Vorderseite),
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4 in schematischer explosiver Darstellung die einzelnen Komponenten des erfindungsgemäßen Rotors bzw. für die Montage des Rotors, wie in 1 bis 3 gezeigt, sowie
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5a, 5b in leicht perspektivischer Darstellung den Rotor aus 1 (im Vergleich zu 1 mehr von der rechten Vorderseite betrachtet (5a)), bzw. die zur Darstellung der Wirkverbindung zwischen den einzelnen Komponenten, insbesondere zwischen dem Lamellen-Blechpaket, dem Drehkraftübertragungselement sowie der Kupplungslamellen (vgl. 5b) in vergrößerter ausgeschnittener schematischer Darstellung.
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Die 1 bis 5 zeigen im Wesentlichen einen Rotor 1 für eine nicht im Einzelnen dargestellte Elektromaschine, insbesondere für den Hybridantrieb eines ebenfalls nicht im Einzelnen dargestellten Kraftfahrzeuges.
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Der in den 1 bis 5 zumindest teilweise dargestellte Rotor 1 ist daher im Wesentlichen für eine nicht dargestellte Elektromaschine geeignet bzw. einsetzbar, wobei die Elektromaschine insbesondere für den Hybridantrieb eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges geeignet bzw. einsetzbar ist. Eine derartige Elektromaschine mit einem derartigen Rotor 1 weist insbesondere auch einen hier nicht dargestellten Stator auf, wobei der Rotor insbesondere innerhalb des Stators drehbar angeordnet bzw. anordenbar ist. Die entsprechende Elektromaschine ist daher insbesondere als „Innenläufer“ ausgebildet.
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Der in den 1 bis 5 dargestellte Rotor 1 weist mindestens ein Rotorträgerelement 2 und mindestens ein Lamellen-Blechpaket 3 auf. Das Lamellen-Blechpaket 3 ist mit dem Rotorträgerelement 2 wirksam verbindbar oder verbunden. Im Bereich des Rotors 1 sind Kupplungslamellen 4 zur Realisierung einer nicht im Einzelnen dargestellten Trennkupplung anordenbar bzw. angeordnet.
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Die eingangs genannten Nachteile sind zunächst nun dadurch vermieden, dass ein Drehkraftübertragungselement 5 vorgesehen ist und dass das Drehkraftübertragungselement 5 wirksam zwischen dem Lamellen-Blechpaket 3 und den Kupplungslamellen 4 anordenbar bzw. angeordnet ist. Hierdurch ergeben sich eine Vielzahl von Vorteilen.
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Zunächst kann das Lamellen-Blechpaket 3 direkt mit Rotorträgerelement 2 verbunden werden, sowie aus den 1, 2 und 4 gut ersichtlich dargestellt. Hierfür sind entsprechende Befestigungsmittel 6, insbesondere Schraubelemente 6a vorgesehen, mit deren Hilfe das Lamellen-Blechpaket 3 mit dem Rotorträgerelement 2 verbindbar ist. Der bisherige im Stand der Technik bekannte „Pressverband“ zur Anordnung des Lamellen-Blechpaketes auf dem Rotorträger entfällt. Der Herstellungs- und Montageaufwand einschließlich der damit verbundenen Kosten ist daher entsprechend verringert.
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Wie insbesondere aus der 4 erkennbar ist, weist das Rotorträgerelement 2 einen insbesondere stummelförmigen Wellenfortsatz 2a und eine Rotationsscheibe 2b auf. Der insbesondere stummelförmige Wellenfortsatz 2a ist im Wesentlichen insbesondere als integraler Bestandteil der Rotationsscheibe 2b ausgebildet.
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Das Lamellen-Blechpaket 3 ist im Bereich der äußeren Stirnseite der Rotationsscheibe 2b angeordnet, nämlich mit Hilfe der Befestigungsmittel 6, insbesondere der Schraubelemente 6a. Eine Mehrzahl von Befestigungsmitteln 6, insbesondere von Schraubelementen 6a erstrecken sich, wie aus 4 ersichtlich, durch die einer Stirnwandung des Lamellen-Blechpaketes 3 zugeordnete Wuchtscheibe 7, dann durch im Lamellen-Blechpaket 3 ausgebildeten Durchgangsöffnungen 3a bis zu in dem Rotorträgerelement 2 vorgesehene Aufnahmeöffnungen 2c (zur Aufnahme der Befestigungsmittel 6, insbesondere der Schraubelemente 6a). Insbesondere weisen die Aufnahmeöffnungen 2c ein entsprechendes Innengewinde zur Realisierung der wirksamen Verbindung mit den Befestigungsmitteln 6, insbesondere mit den Schraubelementen 6a auf. Die andere Stirnwandung des Lamellen-Blechpaketes 3, also die nicht mit der Wuchtscheibe 7 in Kontakt stehende Stirnwandung des Lamellen-Blechpaketes 3, ist der Rotationsscheibe 2b des Rotorträgerelementes 2 zugewandt und steht im Wesentlichen mit der äußeren Stirnseite der Rotationsscheibe 2b direkt in Kontakt. Für die entsprechende Lagerung des Rotors 1 sind, wie in den 1 bis 4 bzw. 5a dargestellt, entsprechende Lagerelemente 8 und 9 vorgesehen.
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Wie aber insbesondere die 4 deutlich macht, ist das Drehkraftübertragungselement 5 als ein hohlzylindrisches Bauteil 5a ausgebildet, insbesondere nämlich als ein Tiefziehteil ausgeführt. Insbesondere die Ausführung des Drehkraftübertragungselementes 5 als Tiefziehteil verringert die Herstellungskosten sowie – im Endeffekt – den Montageaufwand, was im Folgenden noch näher erläutert werden darf:
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Das Drehkraftübertragungselement 5 weist eine Außenverzahnung 5b auf. Das Lamellen-Blechpaket 3 weist eine Innenverzahnung 3b auf. Die Innenverzahnung 3b des Lamellen-Blechpaketes 3 korrespondiert insbesondere zur Außenverzahnung 5b des Drehkraftübertragungselementes 5. Daher kann das Drehkraftübertragungselement 5 in das Lamellen-Blechpaket 3 eingeschoben werden, wobei die Außenverzahnung 5b des Drehkraftübertragungselementes 5 in die Innenverzahnung 3b des Lamellen-Blechpaketes 3 eingreift. Die jeweilige Innen- bzw. Außenverzahnung 3b bzw. 5b weist jeweilige nicht näher bezeichnete Axialnuten auf.
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Weiterhin weist das Drehkraftübertragungselement 5 nun auch zusätzlich eine Innenverzahnung 5c auf. Hierdurch können Kupplungslamellen 4, die eine Außenverzahnung 4a aufweisen, in die Innenverzahnung 5c des Drehkraftübertragungselementes 5 auf einfache Weise eingeschoben werden, so dass die Kupplungslamellen 4 im inneren Bereich des Rotorträgerelementes 3 anordenbar sind. Vorzugsweise weist die Außenverzahnung 4a der Kupplungslamellen 4 ebenfalls entsprechend jeweilige verlaufende Axialnuten auf.
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Im Endeffekt ist über die Innenverzahnung 3b des Lamellen-Blechpaketes 3, die Außenverzahnung 5b des Drehkraftübertragungselementes 5 sowie über die Innenverzahnung 5c des Drehkraftübertragungselementes 5 und die Außenverzahnung 4a der Kupplungslamellen 4 eine wirksame Drehkraft-Verbindung zwischen dem Lamellen-Blechpaket 3, dem Drehkraftübertragungselement 5 und den Kupplungslamellen 4 realisiert, so dass eine entsprechende Drehkraft bzw. ein entsprechender Drehmoment vom Rotorträgerelement 2 bzw. vom Lamellen-Blechpaket 3 über das Drehkraftübertragungselement 5 auf die Kupplungslamellen 4 übertragbar ist (bzw. alternativ auch umgekehrt). Insbesondere die Innenverzahnung 3b des Lamellen-Blechpaketes 3 ist korrespondierend zu der Außenverzahnung 5b des Drehkraftübertragungselementes 5 ausgebildet. In der bevorzugten Ausführungsform weisen die Kupplungslamellen 4 eine Außenverzahnung 4a auf, wobei zwei Zähne der Außenverzahnung 4a der Kupplungslamellen 4 in je eine Axialnut der Innenverzahnung 5c des Drehkraftübertragungselementes 5 einschiebbar sind bzw. eingreifen. Dieses ist insbesondere in der 5b gut ersichtlich dargestellt.
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Die bevorzugte in 5b dargestellte Ausführungsform hat sich als besonders vorteilhaft für die zu realisierende Drehkraftübertragungsverbindung der einzelnen Komponenten herausgestellt. Aber auch eine andere Verzahnungsart zwischen dem Lamellen-Blechpaket 3, dem Drehkraftübertragungselement 5 bzw. den Kupplungslamellen 4 ist denkbar bzw. möglich.
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Wie insbesondere aus der 2 ersichtlich ist, weist das Drehkraftübertragungselement 5 mindestens ein sich teilweise radial nach innen erstreckendes Widerlagerelement 10 auf. Das Widerlagerelement 10 dient als Widerlager für entsprechenden Kontakt mit den Kupplungslamellen 4, insbesondere wenn diese (in 2 nicht dargestellt) in 2 von rechts mit einem nicht dargestellten Betätigungskolben druckbeaufschlagt werden.
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Wie die 2 aber deutlich macht, kann der Rotor 1 bereits die Komponenten einer Trennkupplung, insbesondere einer „K0-Kupplung“ aufweisen, insbesondere hier die in 2 dargestellten Kupplungslamellen 4. Denkbar ist auch, dass Teile / Komponenten der Trennkupplung im Rotor 1 entsprechend mit integriert sind bzw. entsprechend mitgeliefert werden, je nach Ausführungsform und Anwendungsfall des Rotors 1 oder der Elektromaschine.
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Wie insbesondere aus den 1, 3 und 5a auch ersichtlich ist, kann die Rotationsscheibe 2b des Rotorträgerelementes 2 entsprechende Ausnehmungen 2d aufweisen, mit deren Hilfe eine Winkelpositionsbestimmung der Rotationsscheibe 2b auf einfache Weise ermöglicht ist.
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Denkbar ist auch die Ausbildung einer anderen Kontur für eine derartige Winkelpositionsbestimmung, also eine anderweitige Ausbildung einer „Signalgeberspur“.
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Vorzugsweise wird der hier in den 1 bis 5 dargestellte Rotor 1 in einer Elektromaschine eingesetzt. Eine derartige Elektromaschine kann als Generator oder als Elektromotor insbesondere zur Realisierung eines Hybridantriebs für ein Kraftfahrzeug verwendet bzw. eingesetzt werden.
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Insbesondere weisen daher Kraftfahrzeuge mit einem Hybridantrieb den in den 1 bis 5 dargestellten Rotor 1 bzw. eine entsprechende Elektromaschine mit dem in den 1 bis 5 dargestellten Rotor 1 auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotor
- 2
- Rotorträgerelement
- 2a
- Wellenfortsatz
- 2b
- Rotationsscheibe
- 2c
- Aufnahmeöffnung
- 2d
- Ausnehmung
- 3
- Lamellen-Blechpaket
- 3a
- Durchgangsöffnung
- 3b
- Innenverzahnung
- 4
- Kupplungslamellen
- 4a
- Außenverzahnung
- 5
- Drehkraftübertragungselement
- 5a
- hohlzylindrisches Bauteil
- 5b
- Außenverzahnung
- 5c
- Innenverzahnung
- 6
- Befestigungsmittel
- 6a
- Schraubelement
- 7
- Wuchtscheibe
- 8
- Lagerelement
- 9
- Lagerelement
- 10
- Widerlagerelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013006858 A1 [0005]
- DE 19955050 A1 [0006]
- DE 102007027490 A1 [0007]
