-
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für eine elektrische Antriebsachse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
-
Im Rahmen der zunehmenden Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen sind Hybridantriebe bekannt, bei denen der Primärantrieb durch einen Verbrennungsmotor oder einen ersten Elektromotor erfolgt, welcher die Räder an einer Hauptantriebsachse des Kraftfahrzeuges antreibt. Ferner ist bekannt, die Räder einer zweiten Antriebsachse mittels eines weiteren Elektromotors anzutreiben, welcher mittels eines zuschaltbaren Achsantriebes mit dem Antriebsstrang gekoppelt werden kann.
-
Aus dem Stand der Technik sind Hybridfahrzeuge bekannt, welche einen elektrischen Antriebsmotor und einen Verbrennungsmotor aufweisen, welche in einem gemeinsamen Antriebsstrang in Wirkverbindung stehen. So sind Hybridfahrzeuge bekannt, bei denen der Elektromotor zugeschaltet werden kann, um das Antriebsmoment bei niedrigen Drehzahlen des Verbrennungsmotors zu erhöhen. Insbesondere können solche Hybridantriebe genutzt werden, um einen zuschaltbaren Allradantrieb für ein Kraftfahrzeug zu ermöglichen, wobei der Verbrennungs- und der Elektromotor auf unterschiedlichen Antriebsachsen einwirken. Ferner kann der Elektromotor zum Zwecke der Rekuperation zugeschaltet werden, um beim Bremsen Energie zurückzugewinnen. Hybride Antriebskonzepte mit verschiedenen Antriebsmaschinen erlauben durch bedarfsgerechte Zu- und Abschaltung der verschiedenen Motoren ein variables Antriebskonzept, welches einfach an den jeweiligen Betriebszustand angepasst werden kann.
-
Aus der
DE 10 2011 088 900 A1 ist ein Hybridfahrzeug mit einem Antriebskonzept bekannt, bei welchem ein Verbrennungsmotor mit einer ersten Antriebsachse des Kraftfahrzeuges und einem elektrischen Antriebsmotor mit einer zweiten Antriebsachse des Kraftfahrzeuges in Verbindung treten kann.
-
Weiter ist aus der
EP 3 245 719 B1 eine Axialflussmaschine mit zwei Rotoren und einem zwischen den Rotoren angeordnetem Stator bekannt. Ein besonderes Problem dieser Axialflussmaschine ist es, dass die Spalte zwischen den beiden Rotoren und dem Stator für einen hohen Wirkungsgrad und ein möglichst hohes zu übertragendes Drehmoment möglichst klein sein sollen, ohne dass im Betrieb der Axialflussmaschine die Gefahr eines Kontaktes besteht. Gleichzeitig sollen die Spalte eine möglichst identische Spaltweite aufweisen, da unterschiedliche Spaltweiten grundsätzlich zur Entstehung von unterschiedlichen Axialkräften führen, welche dann in der Summe zu erhöhten Lagerbelastungen und dadurch zu einer Reduzierung der Laufleistung der Axialflussmaschine und zu einer Geräuschentwicklung führen können. Zur Realisierung dieser identischen Spaltweiten ist es bekannt, bei dem Zusammenbau der Axialflussmaschine sowohl zwischen dem Rotor und dem Stator als auch zwischen den zusammen zu montieren Bauteilen der Rotoren Shimscheiben einzulegen, welche in der Dicke so bemessen sind, dass durch diese Toleranzabweichungen der Bauteile in der Toleranzkette in der Größenordnung von bis zu wenigen Hundertstel Millimetern ausgeglichen werden können. Die Shimscheiben sind durch einen Satz von Scheiben mit unterschiedlichen Dicken in Abständen von z.B. 50 oder 100 µm gebildet. Je nach der Abweichung des Ist-Maßes von dem Soll-Maß wird dann eine bestimmte Shimscheibe mit einer bestimmten Dicke vorgesehen und so die Abweichung ausgeglichen. Dieser Ausgleich wird im Stand der Technik und auch in dieser Anmeldung nachfolgend als Toleranzausgleich bezeichnet. Ferner wird durch die Shimscheiben eine vorbestimmte axiale Verspannung in der Antriebsanordnung erreicht. Die Shimscheiben werden in der Dicke entsprechend einer vorher durchgeführten Messung der Toleranzabweichung in Bezug zu einer Bezugsebene individuell ausgewählt. Nach dem Einbau der Shimscheiben muss dann nachgemessen werden, ob die vorgegebene Toleranz zu der Bezugsebene anschließend eingehalten wird. Die Auswahl und Anordnung der Shimscheiben einschließlich der Messungen vor der Auswahl der Shimscheiben und die anschließenden Kontrollmessungen erhöhen den Montageaufwand und insbesondere die Montagezeit der Axialflussmaschine.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsanordnung für eine elektrische Antriebsachse, mit einem Gehäuse, in welchem ein erster elektrischer Antriebsmotor und ein zweiter elektrischer Antriebsmotor angeordnet sind, wobei der erste elektrische Antriebsmotor einen ersten drehbar gelagerten Rotor umfasst, und wobei der zweite elektrische Antriebsmotor einen zweiten drehbar gelagerten Rotor umfasst, und in welchem ein gehäusefester Stator vorgesehen ist, bereitzustellen, welche mit einem reduzierten Montageaufwand bei einer gleichzeitig verbesserten Einhaltung der vorbestimmten Toleranzlage montiert werden können soll.
-
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, dass zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor wenigstens ein Federelement vorgesehen ist, welches den ersten Rotor und den zweiten Rotor axial gegeneinander vorspannt.
-
Durch die vorgeschlagene Lösung wird zwischen den Rotoren eine zusätzliche Axialkraft aufgebracht, die Rotoren werden praktisch gegeneinander axial vorgespannt. Damit können die bisher verwendeten Shimscheiben zu einem Verspannen der Antriebsanordnung entfallen. Die einzuhaltende Lagegenauigkeit der Rotoren zur Verwirklichung der konstanten und identischen Spaltweiten wird in diesem Fall allein durch die Verspannung in Verbindung mit einer entsprechend hohen Fertigungsgenauigkeit der Bauteile der Antriebsanordnung erreicht. Dabei kann durch die federbelastete Vorspannung der Rotoren in der Antriebsanordnung zusätzlich eine geringfügige Beweglichkeit der Rotoren zueinander geschaffen werden, wodurch geringfügige Relativbewegungen bedingt z.B. durch Temperaturänderungen bzw. unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der Bauteile ausgeglichen werden können. Die beiden Rotoren können sich praktisch im Rahmen des durch das Federelement geschaffenen Federweges selbsttätig zueinander ausrichten, so dass die Spaltweiten der Luftspalte zwischen den Rotoren und dem Stator dadurch zusätzlich konstant gehalten werden können. Sofern zwischen den Rotoren und dem Stator aufgrund von veränderten Spalten und insbesondere ungleichen Spaltweiten Axialkräfte entstehen, können diese durch das vorgesehene Federelement und einer dadurch ermöglichten Bewegung wieder zu identischen oder nahezu identischen Spaltweiten ausgeglichen werden. Dadurch können die zwischen den Rotoren entstehenden Axialkräfte aufgehoben oder zumindest reduziert werden. Neben dieser axialen Vorspannung der Rotoren und der möglichen selbsttätigen Kompensation oder Reduzierung der Axialkräfte liefert die Erfindung den Vorteil, dass durch den möglichen Entfall oder zumindest durch eine Reduzierung der Anzahl der vorzusehenden Shimscheiben der eingangs beschriebene Montageaufwand reduziert wird.
-
Dabei hat es sich zur Aufbringung der Vorspannkraft als ausreichend herausgestellt, wenn das Federelement für die Aufbringung einer Federkraft von 500 N bis 1000 N bei einem ermöglichten Federweg von 1 bis 3 mm ausgelegt ist.
-
Weiter wird vorgeschlagen, dass zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor ein Axiallager angeordnet ist, welches eine Verdrehung des ersten Rotors relativ zum zweiten Rotor ermöglicht, und dass das Federelement zwischen dem Axiallager und dem ersten oder dem zweiten Rotor angeordnet ist. Durch das Axiallager stützen sich die Rotoren gegeneinander ab und können dennoch eine Relativdrehbewegung zueinander ausführen. Dieses Axiallager wird durch die Anordnung des Federelementes zusätzlich dazu verwendet, die gewünschte Vorspannung in der Antriebsanordnung in Axialrichtung zu bewirken und zusätzlich geringfügige Federbewegungen der Rotoren in Axialrichtung relativ zueinander zu ermöglichen. Dabei ist es wichtig, dass das Lager ein Axiallager, also zur Übertragung von Axialkräften ausgebildet ist, damit das Lager die von dem Federelement ausgeübte Vorspannkraft von einem der Rotoren auf den anderen Rotor überträgt. Die Axialkräfte können dadurch von den Rotoren auf das Federelement und umgekehrt übertragen werden. Das Federelement und das Axiallager bilden damit einen Lagerverbund, welcher neben der Ermöglichung der Relativdrehbewegungen der Rotoren zueinander zusätzlich eine axiale Verspannung der Rotoren bewirkt.
-
Weiter wird vorgeschlagen, dass der erste und der zweite Rotor jeweils über ein Wälzlager drehbar gegenüber dem Gehäuse gelagert sind, und die Wälzlager einen rotorfesten Ring und einen gehäusefesten Ring mit dazwischen angeordneten Wälzkörpern aufweisen, und dass axial zwischen wenigstens einem gehäusefesten Ring und dem Gehäuse und/oder zwischen wenigstens einem rotorfesten Ring und einem der Rotoren wenigstens eine Shimscheibe zu einem Toleranzausgleich angeordnet ist. Durch die vorgesehene Shimscheibe kann zur Berücksichtigung bzw. zur Kompensation von Maßabweichungen der Bauteile von ihren Sollmaßen die Position der Anlagefläche korrigiert werden und dadurch ein Lage- bzw. Toleranzausgleich erreicht werden, so dass die Bauteile anschließend wieder im Rahmen ihrer vorgesehenen Toleranzen in ihren Sollpositionen zueinander angeordnet und ausgerichtet sind. Dies ist insbesondere hinsichtlich der Ausrichtung und Anordnung der Rotoren gegenüber dem Stator wichtig, damit die erwünschten konstanten und identischen Spaltweiten in den Luftspalten erreicht werden können. Dabei wird durch die vorgeschlagene Lösung die Position der Rotoren gegenüber dem Gehäuse bei einer unveränderten Position des Stators verändert.
-
Weiter wird vorgeschlagen, dass der erste und/oder der zweite Rotor aus mindestens zwei Bauteilen zusammengesetzt sind, und dass mindestens zwischen zwei axial ausgerichteten Kontaktflächen der Bauteile wenigstens eine Shimscheibe zu einem Toleranzausgleich angeordnet ist. Durch die vorgeschlagene Lösung können insbesondere die Spaltweiten der Luftspalte verändert bzw. eingestellt werden, indem die Rotoren selbst in ihren Abmaßen insbesondere in ihrer Breite und/oder Weite eines Zwischenraumes durch die Wahl und Anordnung einer Shimscheibe mit einer vorbestimmten Dicke verändert werden.
-
Weiter wird vorgeschlagen, dass mindestens zwischen einer axial gerichteten Kontaktfläche des Stators und einer axial gerichteten Kontaktfläche des Gehäuses wenigstens eine Shimscheibe zu einem Toleranzausgleich angeordnet ist. Durch die vorgeschlagene Weiterentwicklung kann die Ausrichtung bzw. Position des Stators zu dem Gehäuse und damit auch zu den an dem Gehäuse gelagerten Rotoren zu einem Ausgleich von Fertigungsungenauigkeiten verändert bzw. korrigiert werden.
-
Durch alle verschiedenen Lösungen der Anordnungen der Shimscheiben können jeweils für sich die Spaltweiten der Luftspalte zwischen den Rotoren und dem Stator verändert bzw. eingestellt werden, wobei durch eine Kombination der Anordnungen zusätzlich eine Feinjustierung in verschiedenen Stufen des Montagevorganges möglich ist. Außerdem können dadurch Fertigungsungenauigkeiten an verschiedenen Stellen der Toleranzkette, also an verschiedenen konstruktiven Schnittstellen der zusammen zu montierenden Bauteile besser ausgeglichen werden.
-
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar. Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur erläutert. Dabei zeigen die
- 1 bis 8 verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit einem axial vorgespannten zentralen Axiallager mit und ohne die Anordnung von Shimscheiben.
-
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 1 für eine elektrische Antriebsachse 2 eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Die Antriebsanordnung 1 umfasst ein Gehäuse 3, in welchem ein erster elektrischer Antriebsmotor 10 und ein zweiter elektrischer Antriebsmotor 20 aufgenommen sind. Der erste elektrische Antriebsmotor 10 weist einen ersten Rotor 11 auf, welcher über eine erste innenverzahnte Nabe 12 mit einer nicht dargestellten außenverzahnten ersten Antriebswelle des Kraftfahrzeuges drehfest verbindbar ist. Der zweite elektrische Antriebsmotor 20 weist einen zweiten Rotor 21 auf, welcher über eine zweite innenverzahnte Nabe 22 mit einer zweiten, ebenfalls nicht dargestellten Antriebswelle verbindbar ist. Zwischen dem ersten Rotor 11 und dem zweiten Rotor 21 ist ein zentrales Axiallager 4 angeordnet, welches eine relative Verdrehung des ersten Rotors 11 zum zweiten Rotor 21 ermöglicht. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Axiallager 4 ein reines Axiallager 4. Es ist aber ebenso denkbar, hier auch Schrägkugellager, Kegelrollenlager, Nadellager oder dergleichen vorzusehen, sie müssen in der Kraftübertragung lediglich so ausgebildet sein, dass sie zumindest zu einem Teil Axialkräfte übertragen können. Die Verwendung eines Schrägkugellagers oder Kegelrollenlagers hat aber zudem den Vorteil, dass durch eine solche Lagerart zusätzlich auch eine radiale Verspannung der beiden Rotoren 11 und 21 zueinander verwirklicht werden kann.
-
Das Gehäuse 3 der Antriebsanordnung 1 ist hier dreiteilig mit einem ringförmigen Mittelgehäuse 34 und zwei an den Stirnseiten des Mittelgehäuses 34 befestigten Gehäusewandungen 35 und 36 ausgebildet, welche über Schrauben 29 miteinander verschraubt sind. An den Gehäusewandungen 35 und 36 sind ferner Stege 13, 14 zur Abstützung und Lagerung der elektrischen Antriebsmotoren 20, 21 ausgebildet. Dazu sind an den Stegen 13, 14 jeweils Aufnahmeabsätze 17, 18 ausgebildet. Die Stege 13, 14 können auch jeweils durch einen umlaufenden Absatz an den Gehäusewandungen 35 und 36 ersetzt werden.
-
Auf den Aufnahmeabsätzen 17, 18 sind zwei Wälzlager 5, 6 aufgenommen, wobei jeweils ein gehäusefester Ring 25 der Wälzlager 5, 6 mit dem Aufnahmeabsatz 17, 18 und ein rotorfester Ring 26 mit dem Rotor 11, 21 des jeweiligen elektrischen Antriebsmotors 10, 20 in Wirkverbindung steht. Zwischen dem gehäusefesten Ring 25 und dem rotorfesten Ring 26 sind Wälzkörper 27 angeordnet, um eine reibungsarme Lagerung der elektrischen Antriebsmotoren 10, 20 in dem Gehäuse 3 zu ermöglichen. Die Wälzlager 5, 6 sind vorzugsweise als Schrägkugellager ausgeführt, um den Bauraumbedarf in axialer Richtung zu minimieren. Alternativ können die Wälzlager 5, 6 aber auch insbesondere als Kegelrollenlager ausgeführt werden, um sowohl axiale als auch radiale Kräfte übertragen zu können. Die Wälzlager 5, 6 können mittels Federelementen in axialer Richtung vorgespannt sein, um eine unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen den elektrischen Antriebsmotoren 10, 20 und dem Gehäuse 3 kompensieren zu können, ohne dass dies zu einer erhöhten Reibung oder sogar einem Ausfall der Lagerung führt. Die Kraftflusslinien der in den Wälzlagern 5, 6 aufgenommenen Kräfte verlaufen dabei O-förmig, sodass die Schnittpunkte mit der Mittelachse 24 der Antriebsanordnung 1 axial weiter außen liegen, um ein Verkippen zu vermeiden und die entsprechenden Momente besser abstützen zu können.
-
Die beiden Rotoren 11, 21 umfassen jeweils eine innenverzahnte Nabe 12, 22, welche sich jeweils von einem radial inneren Rand eines scheiben- und ringförmigen Grundkörpers 39, 40 der Rotoren 11, 21 in Axialrichtung erstrecken. An den Stirnseiten der Naben 12, 22 sind ferner Deckscheiben 7, 30 über Schrauben 32, 33 verschraubt, so dass die Rotoren 11, 21 scheibenförmig mit einem U-förmigen umlaufenden Zwischenraum zwischen den Grundkörpern 39, 40 und den Deckschieben 7, 30 ausgebildet sind.
-
An dem Mittelgehäuse 34 des Gehäuses 3 ist ein Stator 31 gehalten, welcher zwei radial nach innenragende, zueinander beabstandete, ringförmige Scheiben 37 und 38 aufweist, welche ihrerseits Träger von mehreren bestrombaren Erregerspulen sind. Die Scheiben 37, 38 des Stators 31 sind so angeordnet und bemessen, dass sie in die U-förmigen umlaufenden Zwischenräume der Rotoren 11, 21 hineinragen. Dabei sind die Rotoren 11, 21 und der Stator 31 mit den Scheiben 37, 38 so bemessen, dass zwischen den Innenwandungen der U-förmigen Rotoren 11 und 21, gebildet durch die Seitenflächen der Grundkörper 39, 40 und die Seitenflächen der Deckscheiben 7, 30 und den gegenüberliegenden Wandungen der Scheiben 37, 38 des Stators 31 jeweils Luftspalte 9, 15, 16 und 19 mit einer konstanten, identischen und möglichst kleinen Spaltweite gebildet sind.
-
Das Axiallager 4 ist mittels eines Federelementes 8 in Axialrichtung vorgespannt, so dass die beiden Rotoren 11, 21 durch eine zwischen ihnen wirkende Druckkraft belastet werden. Als Federelemente 8 können Tellerfedern, Wellenscheiben oder auch ringförmige Spiralfederpakete mit mehreren gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Spiralfedern verwendet werden. Das Federelement 8 liegt zwischen einer Wandung des in diesem Fall rechten Rotors 21 und dem rechten Lagerring des Axiallagers 4 an. Alternativ kann das Federelement 8 aber auch zwischen einer Wandung des linken Rotors 11 und dem linken Lagerring des Axiallagers 4 angeordnet sein. Wichtig bei der Auslegung des Federelementes 8 ist es, dass es die gewünschte Axialkraft von 500 bis 1000 N, idealerweise von 600 bis 800 N auf das Axiallager 4 ausübt, gleichzeitig dabei aber nicht soweit komprimiert wird, dass es keine Federbewegungen mehr ausführen kann. Das Federelement 8 darf also im montierten Zustand nicht auf Block zusammengedrückt werden. Dies hat den Vorteil, dass die von dem Federelement 8 aufzubringende Vorspannkraft nicht durch die Montagegeometrie begrenzt ist. Außerdem ermöglicht das Federelement 8 dadurch im montierten Zustand das Ausführen kleinerer Relativbewegungen der Rotoren 11, 21 in Axialrichtung zueinander, so dass temperaturbedingte unterschiedliche Ausdehnungen der zusammenwirkenden Bauteile kompensiert werden können. Außerdem kann die von dem Federelement 8 aufgebrachte Axialkraft dadurch im Betrieb z.B. zum Ausgleich von sich verändernden Axialkräften zwischen den Rotoren 11, 21 noch erhöht werden. Das Federelement 8 kann so ausgelegt sein, dass Federwege zwischen 0,5 mm und 3 mm möglich sind. Der konstruktive Aufbau der Antriebsanordnung 1 würde jedoch auch die Anordnung von Federelementen 8 mit Federwegen bis zu 20 mm und mehr erlauben.
-
Wie in den Ausführungsbeispielen der 4 und 8 zu erkennen ist, ist hier allein das Federelement 8 vorgesehen, um die Rotoren 11, 21 in ihre Sollpositionen vorzuspannen, wobei die Referenzebenen 28 entweder wie in der 4 durch Ringflächen der Gehäusewandungen 35, 36 gebildet sind, an welchen der Stator 31 in Axialrichtung anliegt, oder wie in der 8 durch Ringflächen der Gehäusewandungen 35, 36 gebildet sind, an denen die Wälzlager 5,6 mit ihren gehäusefesten Ringen 25 in Axialrichtung anliegen. Die Referenzebenen 28 sind die Ebenen zu denen die vorgegebenen Maße eingehalten werden müssen und bilden damit die Basis zur Kontrolle der Einhaltung der vorgegebenen Toleranzkette. Die Einhaltung der vorgegebenen Sollspaltweiten und insbesondere die Einhaltung identischer Spaltweiten der Luftspalte 9, 15, 16 und 19 wird hier allein durch die Fertigungsgenauigkeit der Einzelteile der Antriebsanordnung 1 in Verbindung mit der von dem Federelement 8 bewirkten axialen Verspannung erreicht. Dabei ist bei der Fertigungsgenauigkeit des Ausführungsbeispiels der 4 insbesondere die Genauigkeit der Einhaltung der vorgegebenen Maße X und Y von Bedeutung. Das Maß X ist der Abstand der Anlagefläche für den gehäusefesten Ring 25 der Wälzlager 5, 6 an den Gehäusewandungen 35, 36 von der Referenzebene 28, hier die ringförmige Anlagefläche an den Gehäusewandungen 35, 36 für den Stator 31. Das Maß Y ist der Abstand zwischen der die inneren Luftspalte 15 und 16 begrenzenden Oberfläche der Deckscheiben 7, 30 zu derselben Referenzebene 28. Der Entfall von Shimscheiben 23 wird hier insbesondere durch eine sehr enge Tolerierung der Maße X und Y ermöglicht. Bei der Fertigungsgenauigkeit des Ausführungsbeispiels der 8 ist insbesondere die Genauigkeit der Einhaltung der vorgegebenen Maße U und V von Bedeutung, welche entsprechend eng toleriert sind. Das Maß U ist der Abstand der stirnseitigen Fläche der Nabe 12, 22 zu der Referenzebene 28, welche durch die Anlagefläche für den gehäusefesten Ring 25 der Wälzlager 5, 6 an den Gehäusewandungen 35, 36 gebildet ist. Das Maß V ist der Abstand von der die inneren Luftspalte 15 und 16 begrenzenden Oberfläche der Deckscheiben 7,30 zu derselben Referenzebene 28.
-
In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 und 5 bis 7 sind zusätzlich Shimscheiben 23 an verschiedenen Stellen vorgesehen, wodurch ein weiter verbesserter Toleranzausgleich bei einer dennoch aufgrund des vorgesehenen Federelementes 8 gegenüber dem Stand der Technik verringerten Anzahl von Shimscheiben 23 möglich ist. Ferner sind je nach der Anordnung der Shimscheiben 23 unterschiedliche angeordnete Referenzebenen 28 vorgesehen. Die Anordnung der Referenzebenen 28 und die Anordnung der Shimscheiben 23 sind immer in Bezug zueinander zu sehen, da die Lage der Referenzebene 28 die Toleranzkette definiert und die Lage der Shimscheiben 23 genau so gewählt ist, dass der Toleranzausgleich in der durch die Referenzebene 28 definierten Toleranzkette optimal und möglichst effektiv ausgeglichen werden kann.
-
In dem Ausführungsbeispiel der 1 sind jeweils Shimscheiben 23 zwischen den Stirnseiten der Naben 12, 22 und den daran verschraubten Deckscheiben 7, 30 vorgesehen, und die Referenzebene 28 ist durch die Ringflächen der Gehäusewandungen 35, 36 gebildet, an denen der Stator 31 anliegt. Die Shimscheiben 23 werden nach einer entsprechenden Messung zu der Referenzebene 28 in ihren Dicken so ausgewählt, dass eventuell vorhandene Fertigungsungenauigkeiten ausgeglichen werden. Die Shimscheiben 23 bilden praktisch jeweils eine korrigierte Anlagefläche für die Deckscheiben 7, 30. Durch diese Anordnung der Shimscheiben 23 kann insbesondere der Abstand zwischen den Innenwandungen der Deckscheiben 7, 30 zu den Innenwandungen der Grundkörper 39, 40 der Rotoren 11, 21, also der Abstand der Innenwandungen des U-förmigen Zwischenraumes der Rotoren 11, 21 eingestellt werden. Die Shimscheiben 23 sind hier jeweils zwischen zwei zu den Rotoren 11, 21 miteinander verbundenen Bauteilen, nämlich zwischen den Deckscheiben 7, 30 und den Naben 12, 22 angeordnet, so dass die Außenabmaße hier die axiale Breite der Rotoren 11, 21 und die axiale Weite der U-förmigen Zwischenräume der Rotoren 11, 21 verändert werden, während die Anlageflächen der Rotoren 11, 21 an den Gehäusewandungen 35, 36 nicht verändert werden.
-
In dem Ausführungsbeispiel der 2 ist die bereits in dem Ausführungsbeispiel der 1 vorgesehene „Shimmung“ ergänzt durch weitere Shimscheiben 23, welche axial zwischen den gehäusefesten Ringen 25 der Wälzlager 5, 6 und den gegenüberliegenden axial gerichteten ringförmigen Anlageflächen der Gehäusewandungen 35, 36 an den Aufnahmeabsätzen 17,18 angeordnet sind. Durch diese zusätzlichen Shimscheiben 23 und deren gezielte Auswahl in der Dicke kann die Position der Rotoren 11, 21 zum Ausgleich von Fertigungsungenauigkeiten in Axialrichtung verändert werden. Damit kann nicht nur die Weite der U-förmigen Zwischenräume der Rotoren 11, 21 sondern auch die Lage der U-förmigen Zwischenräume zu der Lage der Scheiben 37, 38 des Stators 31 angepasst werden. Dabei ist die Referenzebene 28 bewusst eine Ebene der Gehäusewandungen 35, 36, an welcher der Stator 31 anliegt, und welche dadurch die Position der Scheiben 37, 38 des Stators 31 in dem Gehäuse 3 definiert. In der Montage bedeutet dies, dass zuerst die Position der Anlagefläche der gehäusefesten Ringe 25 an den Gehäusewandungen 35, 36 zu den Referenzebenen 28 gemessen wird, und anschließend eine Shimscheibe 23 mit einer ausgewählten Dicke aufgelegt wird. Auf diese nun durch die Shimscheibe 23 definierten korrigierten Anlagefläche, wird dann der jeweilige Rotor 11, 21 mit seinem Grundkörper 39, 40 aufgesetzt. Nach dem Einsetzten des Stators 31 weist der Luftspalt 9 bzw. 19 dann eine Spaltweite auf, welche einer vorbestimmten Spaltweite unter Berücksichtigung eines vorbestimmten Toleranzwertes entspricht. Anschließend wird die Lage der Stirnseite der innenverzahnten Nabe 12, 22 gegenüber der Referenzebene 28 gemessen und eine mögliche Maßabweichung durch das Auflegen einer weiteren Shimscheibe 23 wiederum mit einer bestimmten Dicke ausgeglichen. Dadurch kann wiederum die Spaltweite der Luftspalte 15 und 16 so eingestellt werden, dass sie eine zu den Spaltweiten der Luftspalte 9 und 19 identische Spaltweite aufweisen.
-
Das Ausführungsbeispiel der 1 ist aber insofern gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 2 zu bevorzugen, da hier die äußeren Shimscheiben 23 zwischen den gehäusefesten Ringen 25 und den Gehäusewandungen 35, 36 nicht vorgesehen sind. Dadurch können der Montageschritt und die damit verbundene Messungen entfallen. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, indem das Maß X besonders eng toleriert wird.
-
In dem Ausführungsbeispiel der 3 ist die „Shimmung“ aus dem Ausführungsbeispiel der 2 verändert, indem die Shimscheiben 23 zwischen den innenverzahnten Naben 12, 22 und den Deckscheiben 7, 30 weggelassen wurden und lediglich zwischen den gehäusefesten Ringen 25 der Wälzlager 5, 6 und den Gehäusewandungen 35, 36 Shimscheiben 23 vorgesehen sind. Damit besteht die Möglichkeit durch die Shimscheiben 23 nach dem oben beschriebenen Prinzip die Position der Rotoren 11, 21 in dem Gehäuse 3 zu einem Ausgleich von Fertigungsungenauigkeiten zu verändern, während die Position der Deckscheiben 7, 30 zu den Grundkörpern 39, 40 der Rotoren 11, 21 unveränderbar ist. Das Weglassen der Shimscheiben 23 zwischen den Naben 12, 22 und den Deckscheiben 7, 30 erspart wiederum einen Montageschritt und die damit verbundenen Messungen, was durch eine sehr enge Tolerierung des Maßes Y ermöglicht wird.
-
In dem Ausführungsbeispiel der 6 ist die „Shimmung“ gegenüber der 1 identisch und die Referenzebene 28 ist hier durch die axiale Anlagefläche der gehäusefesten Ringe 25 der Wälzlager 5, 6 an den Aufnahmeabsätzen 17, 18 der Gehäusewandungen 35, 36 gebildet. Das Ausführungsbeispiel der 6 ist insofern von Vorteil, da die äußeren Shimscheiben 23 zwischen den gehäusefesten Ringen 25 und den Gehäusewandungen 35, 36 nicht vorgesehen sind. Dadurch können der Montageschritt und die damit verbundene Messungen entfallen. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, indem das Maß Z, gebildet durch den Abstand der den U-förmigen Zwischenraum begrenzenden Oberfläche des Grundkörpers 39, 40 zu der Referenzebene 28, gebildet durch die Anlagefläche des gehäusefesten Ringes 25 der Wälzlager 5, 6 an den Gehäusewandungen 35, 36 besonders eng toleriert wird.
-
In dem Ausführungsbeispiel der 5 ist die „Shimmung“ aus dem Ausführungsbeispiel der 6 um weitere Shimscheiben 23 ergänzt, welche axial zwischen dem Stator 31 und den ringförmigen Anlageflächen der Gehäusewandungen 35, 36 angeordnet sind, und dadurch einen Toleranzausgleich der Lage des Stators 31 zu den Gehäusewandungen 35, 36 und damit auch zu den daran gelagerten Rotoren 11, 21 ermöglichen.
-
In dem Ausführungsbeispiel der 7 ist die „Shimmung“ aus dem Ausführungsbeispiel der 5 dadurch verändert, indem die Shimscheiben 23 zwischen den Grundkörpern 39, 40 der Rotoren 11, 21 und den Deckscheiben 7, 30 weggelassen wurde. Die „Shimmung“ erfolgt hier allein durch die Shimscheiben 23, welche axial zwischen dem Stator 31 und den ringförmigen Anlageflächen der Gehäusewandungen 35, 36 angeordnet sind. Das Ausführungsbeispiel der 7 ist insofern von Vorteil, da die äußeren Shimscheiben 23 zwischen den gehäusefesten Ringen 25 und den Gehäusewandungen 35, 36 nicht vorgesehen sind. Dadurch können der Montageschritt und die damit verbundene Messungen entfallen. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, indem das Maß W, gebildet durch den Abstand der stirnseitigen Fläche der Nabe 12, 22 zu der Referenzebene 28, gebildet durch die Anlagefläche des gehäusefesten Ringes 25 der Wälzlager 5, 6 an den Gehäusewandungen 35, 36 besonders eng toleriert wird.
-
Grundsätzlich ist es möglich, die „Shimmung“ durch Shimscheiben 23 zu verwirklichen, welche die Lage der Rotoren 11, 21 zu den Gehäusewandungen 35, 36 oder auch die Position der Bauteile der Rotoren 11, 21 (Grundkörper 39, 40 zu den Deckscheiben 7, 30) zueinander verändern und die Position gegenüber einer Referenzebene 28 zu messen, welche ebenfalls die Lage der Rotoren 11, 21 zu den Gehäusewandungen 35, 36 definiert, wie dies bei den Ausführungsbeispielen der 5, 6 und 7 verwirklicht ist. Es ist aber bevorzugt, die Referenzfläche 28 so zu wählen, dass sie die Lage des Stators 31 zu den Gehäusewandungen 35, 36 definiert, während durch die Shimscheiben 23 die Lage der Rotoren 11, 21 bzw. die Lage deren Bauteile der Rotoren 11, 21, hier die Lage der Deckscheiben 7, 30 zu den Gehäusewandungen 35, 36 verändern. Dies gilt auch für den umgekehrten Fall, wenn die Shimscheiben 23 zwischen dem Stator 31 und den Gehäusewandungen 35, 36 angeordnet sind, und die Referenzfläche 28 durch eine Fläche der Gehäusewandungen 35, 36 definiert ist, welche ihrerseits die Lage der Rotoren 11, 21 definiert. Der Vorteil dieser Wahl der Referenzflächen 28 ist darin zu sehen, dass dadurch die Toleranzkette so verläuft, dass sowohl die Lage der Rotoren 11, 21 als auch die Lage des Stators 31 mit in dem gemessenen Maß also der Toleranzkette berücksichtigt sind.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antriebsanordnung
- 2
- Elektrische Antriebsachse
- 3
- Gehäuse
- 4
- Axiallager
- 5
- Wälzlager
- 6
- Wälzlager
- 7
- Deckscheibe
- 8
- Federelement
- 9
- Luftspalt
- 10
- erster elektrischer Antriebsmotor
- 11
- erster Rotor
- 12
- erste Nabe
- 13
- Steg
- 14
- Steg
- 15
- Luftspalt
- 16
- Luftspalt
- 17
- Aufnahmeabsatz
- 18
- Aufnahmeabsatz
- 19
- Luftspalt
- 20
- zweiter elektrischer Antriebsmotor
- 21
- zweiter Rotor
- 22
- zweite Nabe
- 23
- Shimscheibe
- 24
- Mittelachse
- 25
- Gehäusefester Ring
- 26
- Rotorfester Ring
- 27
- Wälzkörper
- 28
- Referenzebene
- 29
- Schrauben
- 30
- Deckscheibe
- 31
- Stator
- 32
- Schraube
- 33
- Schraube
- 34
- Mittelgehäuse
- 35
- Gehäusewandung
- 36
- Gehäusewandung
- 37
- Scheibe
- 38
- Scheibe
- 39
- Grundkörper
- 40
- Grundkörper
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011088900 A1 [0004]
- EP 3245719 B1 [0005]
