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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung eines Ritzels an einer Welle einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Fahrzeugbau ist es hinlänglich bekannt, für Kraftfahrzeuge beispielsweise Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, elektrische Maschinen zu verwenden. Mittels der jeweiligen elektrischen Maschine kann beispielsweise wenigstens eine weitere Komponente des jeweiligen Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Hierzu treibt beispielsweise ein Rotor der jeweiligen elektrischen Maschine die Komponente an.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Befestigungsanordnung eines Ritzels an einer Welle einer elektrischen Maschine zu schaffen, sodass das Ritzel relativ zu der Welle besonders einfach und präzise positioniert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung eines Ritzels an einer Welle einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen, ist das Ritzel drehfest mit der Welle verbunden und mittels einer Zentriereinrichtung relativ zu der Welle zentriert und somit positioniert. Um dabei das Ritzel relativ zu der Welle auf besonders einfache und präzise Weise zentrieren und somit positionieren zu können, weist die Zentriereinrichtung wenigstens zwei, insbesondere wenigstens oder genau drei, an dem Ritzel vorgesehene Langlöcher auf, deren jeweilige Längserstreckungsrichtungen in radialer Richtung der Welle und schräg zueinander verlaufen. Beispielsweise sind die Langlöcher in Umfangsrichtung des Ritzels gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei beispielsweise die Langlöcher in Umfangsrichtung des Ritzels paarweise einen Abstand von 180° oder vorzugsweise 120° zueinander aufweisen. Außerdem weist die Zentriereinrichtung an der Welle gehaltene Zylinderstifte auf, welche in die Langlöcher eingreifen. Im Rahmen eines Verfahrens zum Montieren des Ritzels an die auch als Motorwelle oder E-Motorwelle bezeichneten Welle werden beispielsweise die wenigstens zwei, besser drei radial angeordneten Langlöcher über die korrespondierenden Zylinderstifte geschoben. Hierdurch erfolgt eine Vorpositionierung des Ritzels relativ zu der Welle, wobei beispielsweise ein Zugmittel wie beispielsweise eine Antriebskette auf oder an dem Ritzel vormontiert ist. Anschließend an die Vorpositionierung erfolgt beispielsweise eine endgültige Positionierung des Ritzels relativ zu der Welle sowie eine Vorspannung des Zugmittels. Eine Zielposition des Ritzels relativ zu der Welle wird beispielsweise durch das Anbringen eines oder mehrerer Positionierungselemente und/oder Fixierelemente erreicht. Das jeweilige Positionierungselement ist beispielsweise ein weiterer Zylinderstift, welcher beispielsweise in eine Ausnehmung der Welle und/oder des Ritzels eingepresst wird. Hierdurch kann eine besonders präzise Positionierung gewährleistet werden. Bei dem jeweiligen Fixierelement handelt es sich beispielsweise um eine Befestigungsschraube, mittels welcher das Ritzel besonders einfach drehfest mit der Welle verbunden werden kann. Die Positionierungselemente beziehungsweise Fixierelemente können am Umfang oder koaxial zum Ritzel, insbesondere zu dessen Ritzelachse, angeordnet sein.
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Die Erfindung kann auch auf eine Positionierung und einer Montage der gesamten, beispielsweise als Elektromotoreinheit ausgebildeten elektrischen Maschine mit einem bereits angebundenen und zentrierten Ritzel übertragen werden, wobei beispielsweise im Rahmen der Montage der gesamten Elektromotoreinheit die Elektromotoreinheit mittels der erfindungsgemäßen Zentriereinrichtung relativ zu einer weiteren Komponente zentriert und somit positioniert wird. Die Erfindung ermöglicht somit eine präzise Positionierung in eine fest Anbindung des beispielsweise als E-Motor-Kettenritzel ausgebildeten Ritzels an der Welle beziehungsweise der gesamten elektrischen Maschine beziehungsweise der gesamten Elektromotoreinheit insbesondere an einer weiteren Komponente des Kraftfahrzeugs. Insbesondere ermöglicht die Erfindung die folgenden Vorteile:
- - einfache Positionierung des Ritzels sowie einfache Montage und Vorspannung des Zugmittels, ohne dass eine aufwendige Hirth-Verzahnung zum Einsatz kommen muss;
- - eindeutiger und reproduzierbarer Montageprozess; bei einer Hirth-Verzahnung hingegen können Zahn-auf-Zahn-Konstellationen auftreten, wodurch der Montageprozess komplexer würde und das Personal in besonderer Weise geschult werden müsste. Dies kann durch die Erfindung vermieden werden.
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Dadurch, dass die Längserstreckungsrichtung und somit die Langlöcher jeweils in radialer Richtung der Welle und schräg zueinander verlaufen, ist erfindungsgemäß eine Sternzentrierung des Ritzels relativ zu der Welle beziehungsweise der gesamten Elektromotoreinheit relativ zu der Komponente vorgesehen, wodurch eine einfache und präzise Anbindung und Zentrierung des Ritzels beziehungsweise der gesamten Elektromotoreinheit realisierbar ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Zentriereinrichtung wenigstens ein zusätzlich zu den Zylinderstiften vorgesehenes und an der Welle gehaltenes Positionierelement aufweist, welches in eine korrespondiere, an dem Ritzel zusätzlich zu den Langlöchern vorgesehene Ausnehmung der Zentriereinrichtung eingreift.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Positionierelement in die Welle und/oder in die Ausnehmung eingepresst ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Ausnehmung als ein weiteres Langloch ausgebildet ist, dessen Längserstreckungsrichtung in radialer Richtung der Welle und schräg zu den Längserstreckungsrichtungen der ersten Langlöcher verläuft.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Positionierelement als weiterer Zylinderstift ausgebildet ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 jeweils eine schematische Vorderansicht eines Ritzels und einer Welle einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug im Rahmen einer Montage des Ritzels an der Welle;
- 2 jeweils eine schematische Seitenansicht des Ritzels und der Welle im Rahmen der Montage;
- 3 eine schematische Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Festigungsanordnung des Ritzels an der Welle
- 4 jeweils eine weitere und schematische Seitenansicht des Ritzels und der Welle bei der Montage;
- 5 eine weitere schematische Vorderansicht der Befestigungsanordnung;
- 6 eine schematische Vorderansicht der elektrischen Maschine bei einer Montage der elektrischen Maschine an einer weiteren Komponente des Kraftfahrzeugs;
- 7 eine schematische Vorderansicht einer Befestigungsanordnung der elektrischen Maschine an der weiteren Komponente; und
- 8 eine weitere schematische Vorderansicht der Befestigungsanordnung der elektrischen Maschine an der Komponente.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt jeweils in einer schematischen Vorderansicht ein Ritzel 10 und eine Welle 12 einer elektrischen Maschine 14 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die elektrische Maschine 14 und somit das Ritzel 10 und die auch als Motorwelle oder E-Motorwelle bezeichnete Welle 12 aufweist. Die elektrische Maschine 14 ist zumindest als Elektromotor betreibbar, mittels welchem wenigstens ein weiteres Bauelement des Kraftfahrzeugs angetrieben werden kann. Die Welle 12 wird auch als Motorwelle oder E-Motorwelle bezeichnet, da beispielsweise die als Elektromotor betreibbare elektrische Maschine 14 über die Welle 12 Drehmomente zum Antreiben des Bauelements bereitstellen kann.
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3 zeigt in einer schematischen Vorderansicht eine Befestigungsanordnung 16 des Ritzels 10 an der Welle 12. Bei der Befestigungsanordnung 16 ist das Ritzel 10 drehfest mit der Welle 12 verbunden. Außerdem ist bei der Befestigungsanordnung 16 das Ritzel 10 mittels einer Zentriereinrichtung 18 relativ zu der Welle 12 zentriert und dadurch positioniert. Aus 1 bis 5 ist insbesondere ein Verfahren zum Montieren des Ritzels 10 an der Welle 12 erkennbar, wobei das Verfahren eine Montage ist, in deren Rahmen das Ritzel 10 drehfest mit der Welle 12 verbunden und relativ zu der Welle 12 zentriert wird, wodurch das Ritzel 10 an die Welle 12 angebunden wird.
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Aus 1 bis 5 ist außerdem ein beispielsweise als Kette ausgebildetes Zugmittel 20 erkennbar, welches während beziehungsweise bei der Montage das Ritzel 10 umschlingt und dadurch an dem Ritzel 10 vormontiert beziehungsweise vorpositioniert ist. Somit ist das Zugmittel 20 über das Ritzel 10 von der elektrischen Maschine 14 antreibbar. Hierzu werden die Welle 12 und mit dieser das Ritzel 10 um eine Drehachse relativ zu einem Stator 22 durch die Maschine 14 gedreht. Das Zugmittel 20 umschlingt beispielsweise auch ein weiteres, in den Figuren nicht erkennbares Rad zumindest teilweise, wobei das weitere Rad beispielsweise Bestandteil des zuvor genannten Bauelements ist. Somit kann das weitere Rad über das Zugmittel 20 von dem Ritzel 10 und somit von der elektrischen Maschine 14 angetrieben werden.
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Um nun das Ritzel 10 besonders einfach und präzise relativ zu der Welle 12 zentrieren zu können, weist die Zentriereinrichtung 18 wenigstens oder genau drei an dem Ritzel vorgesehene Langlöcher 24a-c auf, deren jeweilige Längserstreckungsrichtung in radialer Richtung der Welle 12 und somit in radialer Richtung des Ritzel 10 und dabei schräg zueinander verlaufen. Mit anderen Worten verlaufen die Längserstreckungsrichtung und die Langlöcher 24a-c paarweise schräg zueinander und jeweils in radialer Richtung der Welle 12 beziehungsweise des Ritzels 10. Außerdem umfasst die Zentriereinrichtung 18 an der Welle 12 gehaltene Zylinderstifte 26a-c, welche in die korrespondierenden Langlöcher 24a-c eingreifen. Das Zugmittel 20 ist beispielsweise Bestandteil eines Kettentriebs, mittels welchem das weitere Rad angetrieben werden kann.
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Zunächst wird beispielsweise das Ritzel 10 mit dem daran vormontierten Zugmittel 20 - wie aus 1 erkennbar ist - relativ zu der Welle 12 derart positioniert, dass die Langlöcher 24a und 24b auf die korrespondierenden Zylinderstifte 26a und 26b geschoben werden. Wie aus 2 erkennbar ist, sind dabei zunächst noch jeweilige Mittelachsen 28 und 30 der Welle 12 und des Ritzels 10 voneinander beabstandet. Im Anschluss daran wird, während die Zylinder 26a und 26b in die korrespondierenden Langlöcher 24a und 24b eingreifen, das Ritzel 10 um einen Vorspannweg Δ relativ zu der Welle 12 verschoben, wodurch das Zugmittel 20 vorgespannt wird und das Langloch 24c in Überdeckung beziehungsweise Überlappung mit einer korrespondierenden Ausnehmung 32 der Welle 12 kommt. Daraufhin wird der Zylinderstift 26c in das Langloch 24c und in die Ausnehmung 32 eingesteckt, insbesondere derart, dass der Zylinderstift 26c teilweise in der Ausnehmung 32 und teilweise in dem Langloch 24c angeordnet ist. In der Folge sind die Zylinderstifte 26a-c an der Welle 12 gehalten und greifen in die korrespondierenden Langlöcher 24a-c ein. Die zuvor beschriebene Bewegung des Ritzels 10 relativ zur Welle um den Vorspannweg Δ beziehungsweise eine Richtung, in die das Ritzel 10 um den Vorspannweg Δ relativ zu der Welle 12 translatorisch bewegt wird, ist in 3 durch einen Pfeil 34 veranschaulicht. Durch das beschriebene Vorspannen des Zugmittels 20 und das Bewegen des Langlochs 24c in Überlappung mit der Ausnehmung 32, auch korrespondierende, beispielsweise als Schrauböffnungen ausgebildete und auch als Ausnehmung bezeichnete Öffnungen 36 des Ritzels 10 und der Welle 12 in gegenseitige Überlappung. Aus 5 ist erkennbar, dass beispielsweise Fixier- oder Befestigungselemente vorliegend in Form von Schrauben 38 durch die beispielsweise gewindelosen Öffnungen 36 des Ritzels 10 hindurchgesteckt und in die beispielsweise mit Gewinden versehenen Öffnungen 36 der Welle 12 eingeschraubt werden, wodurch das Ritzel 10 in einer Zielposition relativ zu der Welle 12 fixiert und drehfest mit der Welle 12 verbunden wird. Dabei wird das Ritzel 10 dadurch in die Zielposition relativ zu der Welle 12 bewegt, dass das Ritzel 10 - wie zuvor beschrieben - noch um den Vorspannweg Δ relativ zu der Welle 12 translatorisch bewegt wird.
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Aus 4 ist erkennbar, wie und dass der beispielsweise als Positionierelement fungierende Zylinderstift 26c in der Ausnehmung 32 und dem Langloch 24c angeordnet wird. Beispielsweise mittels eines Montageelements 40 wird der Zylinderstift 26c (Positionierungselement) in das Langloch 24c eingesteckt und in die Ausnehmung 32 eingesteckt. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Zylinderstift 26c in die Ausnehmung 32 eingepresst wird. In der Zielposition fallen die Mittelachsen 28 und 30 der Welle 12 und des Ritzels 10 zusammen, sodass das Ritzel 10 koaxial zu der Welle 12 angeordnet und relativ zu der Welle 12 zentriert ist.
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Bei den in 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Langlöcher 24a-c derart angeordnet, dass die Langlöcher 24a-c in Umfangsrichtung des Ritzels 10 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Somit sind die Langlöcher 24a-c in Umfangsrichtung des Ritzels 10 paarweise gleichmäßig voneinander beabstandet und mit anderen Worten weisen die Langlöcher 24a-c in Umfangsrichtung des Ritzels 10 paarweise den gleichen Abstand zueinander auf. Vorliegend beträgt dieser Abstand in Umfangsrichtung des Ritzels 10 beziehungsweise der Welle 12 120°. Somit ist eine sogenannte Sternzentrierung geschaffen, mittels welcher das Ritzel 10 besonders einfach und präzise relativ zu der Welle 12 zentriert werden kann.
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Diese Sternzentrierung beziehungsweise deren Prinzip kann - wie aus 6 bis 8 erkennbar ist - auch auf die beispielsweise als Elektromotoreinheit ausgebildete elektrische Maschine 14 insgesamt und insbesondere auf eine Befestigungsanordnung 42 der elektrischen Maschine 14 an einer weiteren, in den Figuren nicht dargestellten Komponente des Kraftfahrzeugs übertragen werden. Bei der Befestigungsanordnung 42 ist die elektrische Maschine 14 insgesamt an der weiteren Komponente befestigt und mittels einer Zentriereinrichtung 44 relativ zu der weiteren Komponente zentriert. Die Zentriereinrichtung 44 weist dabei an der weiteren Komponente vorgesehene beziehungsweise gehaltene Zylinderstifte 46a-c und an der elektrischen Maschine 14 vorgesehene beziehungsweise angeordnete Langlöcher 48a-c auf, in welche die korrespondierenden Zylinderstifte 46a-c eingreifen. Zunächst werden beispielsweise die Langlöcher 48a und 48b auf die korrespondierenden Zylinderstifte 46a und 46b geschoben, woraufhin beispielsweise - wie in 6 durch einen Pfeil 50 veranschaulicht - die elektrische Maschine 14 relativ zu der weiteren Komponente translatorisch und/oder rotatorisch bewegt wird. Insbesondere wird die elektrische Maschine 14 hierdurch in eine End- oder Zielstellung bewegt, woraufhin beispielsweise der Zylinderstift 46c teilweise in dem Langloch 48c und teilweise in einer korrespondierenden Ausnehmung der weiteren Komponente angeordnet wird. Insbesondere kann beispielsweise der Zylinderstift 46c in der Ausnehmung der weiteren Komponente eingepresst werden.
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Im Anschluss daran wird die elektrische Maschine 14, insbesondere während sie sich in der Zielstellung befindet, mittels insbesondere als Schraubelemente ausgebildeten Befestigungselementen 52 und dabei in der Zielstellung an der weiteren Komponente festgelegt und somit relativ zu der weiteren Komponente fixiert. Bei dem in 6 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Langlöcher 48a-c beispielsweise in einem Flanschblech 54 der elektrischen Maschine 14 ausgebildet. Dabei können die vorigen und folgenden Ausführungen zur Anordnung des Zylinderstifts 26c in dem Langloch 24c und in der Ausnehmung 32 ohne weiteres auch auf die Anordnung des Zylinderstifts 46c in dem Langloch 48c und in der Ausnehmung der weiteren Komponente übertragen werden und umgekehrt. Somit kann beispielsweise auch ein Montageelement zum Einsatz kommen, mittels welchem der Zylinderstift 26c in dem Langloch 48c und in der korrespondierenden Ausnehmung der weiteren Komponente angeordnet wird.
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Insgesamt ist erkennbar, dass die jeweilige Zentriereinrichtung 18 beziehungsweise 44 eine eindeutige Positionierung des Ritzels 10 relativ zu der Welle 12 beziehungsweise der elektrischen Maschine 14 insgesamt relativ zu der weiteren Komponente auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise ermöglicht. Außerdem ist ein vorteilhaftes Vorspannen des beispielsweise als Kette ausgebildeten Zugmittels 20 einfach, zeit- und kostengünstig darstellbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ritzel
- 12
- Welle
- 14
- elektrische Maschine
- 16
- Befestigungsanordnung
- 18
- Zentriereinrichtung
- 20
- Zugmittel
- 22
- Stator
- 24a-c
- Langloch
- 26a-c
- Zylinderstift
- 28
- Mittelachse
- 30
- Mittelachse
- 32
- Ausnehmung
- 34
- Pfeil
- 36
- Öffnungen
- 38
- Schraubelement
- 40
- Montageelement
- 42
- Befestigungsanordnung
- 44
- Zentriereinrichtung
- 46a-c
- Zylinderstift
- 48a-c
- Langloch
- 50
- Pfeil
- 52
- Befestigungselement
- Δ
- Vorspannweg
