DE102020205681A1

DE102020205681A1 - Electric machine with preloaded roller bearings

Info

Publication number: DE102020205681A1
Application number: DE102020205681.1A
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Di Giandomenico
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-07-11
Filing date: 2020-05-06
Publication date: 2021-01-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1) aufweisend einen Rotor (2) mit einer Rotorwelle (3), die in einem Wälzlager (4) gelagert ist, das in einem Lagerträger (5), insbesondere einem Lagerschild der elektrischen Maschine, aufgenommen und insbesondere als Loslager vorgesehen ist, zwischen Lagerträger (5) und zumindest einem Wälzlager (4) eine Tellerfedervorrichtung (6) zum axialen Vorspannen der Wälzlager (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfedervorrichtung (6) zumindest ein Tellerfederelement (7) und zumindest ein Dämpfungselement (8) aufweist, die aneinander anliegen, wobei das Tellerfederelement (7) und das Dämpfungselement (8) gemeinsam verformbar sind, sodass jede Auslenkung der Tellerfedervorrichtung (6) zu einer Verformung von sowohl dem Tellerfederelement (7) als auch dem Dämpfungselement (8) führt.The present invention relates to an electrical machine (1) having a rotor (2) with a rotor shaft (3) which is mounted in a roller bearing (4), which is received and in a bearing bracket (5), in particular a bearing plate of the electrical machine is provided in particular as a floating bearing, between the bearing carrier (5) and at least one roller bearing (4) a disc spring device (6) for axially preloading the roller bearings (4) is arranged, characterized in that the disc spring device (6) at least one disc spring element (7) and has at least one damping element (8) which bear against one another, the disc spring element (7) and the damping element (8) being jointly deformable, so that each deflection of the disc spring device (6) leads to a deformation of both the disc spring element (7) and the damping element (8) leads.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine. Die elektrische Maschine weist insbesondere axiale vorgespannte Wälzlager auf, um eine Rotorwelle zu lagern.The present invention relates to an electrical machine. The electrical machine has, in particular, axially preloaded roller bearings in order to support a rotor shaft.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus den Dokumenten DE 19 804 328 A1 oder der EP 2 902 648 B1 sind elektrische Maschinen bekannt, bei denen Wälzlager, über die eine Rotorwelle gelagert ist, mit einer Tellerfeder axial vorgespannt sind.From the prior art, for example from the documents DE 19 804 328 A1 or the EP 2 902 648 B1 electrical machines are known in which roller bearings, via which a rotor shaft is mounted, are axially preloaded with a plate spring.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine erlaubt ein optimiertes Vorspannen von Wälzlagern zur Lagerung der Rotorwelle. Insbesondere wird dazu ein Dämpfungselement eingeführt, das dazu führt, dass Schwingungsamplituden des Rotors und damit der axialen Lagerkräfte reduziert werden können. Dies gilt insbesondere dann, wenn kritische Frequenzen im Betriebsdrehzahlbereich der elektrischen Maschine liegen. Die Reduktion der vom Rotor ausgehenden Schwingungen, die als Anregung im Übertragungspfad von den Lagern über das axiale Vorspannsystem zum Maschinengehäuse und darüber hinaus zur Infrastruktur wirken, führt besonders vorteilhaft zur besseren Performance der gesamten Maschine und zur höheren Zuverlässigkeit der verwendeten Wälzlager.The electrical machine according to the invention allows an optimized preloading of roller bearings for supporting the rotor shaft. In particular, a damping element is introduced for this purpose, which means that the vibration amplitudes of the rotor and thus the axial bearing forces can be reduced. This is especially true when critical frequencies are in the operating speed range of the electrical machine. The reduction of the vibrations emanating from the rotor, which act as a stimulus in the transmission path from the bearings via the axial preloading system to the machine housing and beyond to the infrastructure, leads particularly advantageously to better performance of the entire machine and to higher reliability of the roller bearings used.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Tellerfederelement und ein Dämpfungselement eine integrierte Tellerfedervorrichtung bilden. Diese Tellerfedervorrichtung wirkt somit als Feder-Dämpfer-System und kann, wie herkömmliche Tellerfedern, zur Vorspannung von Wälzlagern verwendet werden. Die erfindungsgemäße elektrische Maschine weist einen Rotor mit einer Rotorwelle auf. Besagte Rotorwelle ist in einem Wälzlager gelagert, wobei das Wälzlager an einem Lagerträger, insbesondere einem Lagerschild der elektrischen Maschine, aufgenommen ist. Insbesondere ist die Rotorwelle an einem Festlager und an einem Loslager gelagert, wobei sich das Loslager vorteilhafterweise an dem Lagerträger befindet. Es ist vorgesehen, dass mittels der beschriebenen Tellerfedervorrichtung eine, insbesondere axiale, Vorspannung zwischen dem Lagerträger und dem Wälzlager, insbesondere einem Lagerring des Wälzlagers, erfolgt. Dazu ist die Tellerfedervorrichtung axial zwischen dem Lagerträger und dem, insbesondere losen, Wälzlager angebracht. Die axiale Richtung bezieht sich dabei auf die Mittelachse der Rotorwelle. Die Tellerfedervorrichtung umfasst ein Tellerfederelement und ein Dämpfungselement, wobei diese Elemente aneinander anliegen. Somit lassen sich besagte Elemente, das heißt das Tellerfederelement und das Dämpfungselement, gemeinsam verformen und damit koppeln. Dies führt dazu, dass zu der Federwirkung des Tellerfederelements eine Dämpfungswirkung des Dämpfungselements hinzukommt. Insbesondere ist die Tellerfedervorrichtung derart ausgestaltet, dass eine axiale Relativbewegung von Wälzlager und Lagerträger zu einer gemeinsamen Verformung von Tellerfederelement und Dämpfungselement führt. Dies bedeutet, dass jede Auslenkung der Tellerfedervorrichtung zu einer Verformung von sowohl dem Tellerfederelement als auch dem Dämpfungselement führt. Besonders vorteilhaft liegt das Tellerfederelement an einem Lagerring, insbesondere an einem Außenring, des Wälzlagers an.According to the invention it is provided that a disc spring element and a damping element form an integrated disc spring device. This disc spring device thus acts as a spring-damper system and, like conventional disc springs, can be used to preload roller bearings. The electrical machine according to the invention has a rotor with a rotor shaft. Said rotor shaft is mounted in a roller bearing, the roller bearing being received on a bearing bracket, in particular a bearing plate of the electrical machine. In particular, the rotor shaft is supported on a fixed bearing and on a floating bearing, the floating bearing advantageously being located on the bearing carrier. It is provided that, by means of the disk spring device described, an, in particular axial, prestressing takes place between the bearing carrier and the roller bearing, in particular a bearing ring of the roller bearing. For this purpose, the disk spring device is attached axially between the bearing carrier and the, in particular loose, roller bearing. The axial direction refers to the central axis of the rotor shaft. The disk spring device comprises a disk spring element and a damping element, these elements bearing against one another. Said elements, that is to say the plate spring element and the damping element, can thus be jointly deformed and thus coupled. This has the result that a damping effect of the damping element is added to the spring effect of the plate spring element. In particular, the disk spring device is designed in such a way that an axial relative movement of the roller bearing and the bearing carrier leads to a common deformation of the disk spring element and the damping element. This means that every deflection of the disk spring device leads to a deformation of both the disk spring element and the damping element. The disk spring element rests particularly advantageously on a bearing ring, in particular on an outer ring, of the roller bearing.

Durch die Verwendung der Tellerfedervorrichtung mit Tellerfederelement und insbesondere integriertem Dämpfungselement lässt sich somit eine Lebensdauer der elektrischen Maschine und insbesondere der Wälzlager der elektrischen Maschine erhöhen. Gleichzeitig ist die Tellerfedervorrichtung einfach und kostengünstig herstellbar und weiterhin einfach und aufwandsarm in der elektrischen Maschine zu montieren.By using the cup spring device with a cup spring element and in particular an integrated damping element, the service life of the electrical machine and, in particular, of the roller bearings of the electrical machine can be increased. At the same time, the disc spring device can be produced easily and inexpensively and can still be installed in the electrical machine in a simple and inexpensive manner.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Tellerfedervorrichtung ein Sandwich-Bauteil aus zumindest drei Schichten ist, von denen zwei Schichten ein Tellerfederelement und eine zwischen den beiden Tellerfederelementen liegende dritte Schicht ein Dämpfungselement ist. Durch das Sandwich-Bauteil sind Tellerfederelement und Dämpfungselement als Tellerfedervorrichtung einfach handhabbar und dadurch einerseits einfach und kostengünstig herstellbar, andererseits einfach und kostengünstig in der elektrischen Maschine montierbar. Außerdem ist erreicht, dass stets eine gemeinsame Verformung zwischen Tellerfederelement und Dämpfungselement vorgenommen werden kann, sodass die Tellerfedervorrichtung als einzelnes Element bei der Auslegung der elektrischen Maschine betrachtet werden kann. Eine sichere und zuverlässige Dämpfung der Axialschwingungen des Rotors ist damit ermöglicht.It is preferably provided that the disk spring device is a sandwich component made up of at least three layers, two of which are a disk spring element and a third layer between the two disk spring elements is a damping element. As a result of the sandwich component, the disk spring element and the damping element as a disk spring device are easy to handle and can therefore be produced easily and inexpensively on the one hand and can be easily and inexpensively installed in the electrical machine on the other. What is also achieved is that a common deformation can always be carried out between the plate spring element and the damping element, so that the plate spring device can be viewed as a single element when designing the electrical machine. Safe and reliable damping of the axial vibrations of the rotor is thus made possible.

Die Rotorwelle verläuft vorteilhafterweise durch das Dämpfungselement und das Tellerfederelement hindurch. Somit verläuft die Rotorwelle durch die Tellerfedervorrichtung vollständig hindurch. Damit kann die Tellerfedervorrichtung optimal zum axialen Vorspannen des Wälzlagers verwendet werden, wobei das Wälzlager zum Lagern der Rotorwelle an dem Lagerträger dient. Die Tellerfedervorrichtung dient somit insbesondere als Feder-Dämpfer-System in axialer Richtung bezüglich der Mittelachse der Rotorwelle.The rotor shaft advantageously runs through the damping element and the plate spring element. The rotor shaft thus runs completely through the cup spring device. The disk spring device can thus be optimally used for axially preloading the roller bearing, the roller bearing serving to support the rotor shaft on the bearing carrier. The disk spring device thus serves in particular as a spring-damper system in the axial direction with respect to the central axis of the rotor shaft.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Dämpfungselement in Form eines Rings, insbesondere O-Rings, mit kreisförmigem Querschnitt oder mit viereckigem Querschnitt zwischen Tellerfeder-Außenrand und Lagerträger eingebaut wird.It is preferably provided that the damping element is installed in the form of a ring, in particular an O-ring, with a circular cross-section or with a square cross-section between the outer edge of the cup spring and the bearing bracket.

Außerdem ist vorteilhaft, dass das das Dämpfungselement an einer gesamten Stirnfläche des Tellerfederelements anliegt. Die Stirnfläche ist insbesondere diejenige Fläche, die sich von der Mittelachse weg erstreckt.It is also advantageous that the damping element rests on an entire end face of the plate spring element. The end face is in particular that surface which extends away from the central axis.

Alternativ ist vorgesehen, dass das Dämpfungselement lediglich an einem um die Rotorwelle umlaufenden Teilbereich der Stirnfläche des Tellerfederelements anliegt. Ebenso kann das Tellerfederelement bevorzugt mit der inneren Kante am Lagerträger anliegen. Besonders vorteilhaft ist zusätzlich vorgesehen, dass ausschließlich das Dämpfungselement an dem Lagerträger anliegt, während das Tellerfederelement ausschließlich an dem Wälzlager, insbesondere dem Außenring des Wälzlagers, anliegt. Somit ist eine optimale Integration des Tellerfederelements und des Dämpfungselements zwischen dem Wälzlager und dem Lagerträger erreicht.Alternatively, it is provided that the damping element only rests against a partial area of the end face of the plate spring element that runs around the rotor shaft. Likewise, the plate spring element can preferably rest with the inner edge on the bearing bracket. It is also particularly advantageous that only the damping element rests against the bearing carrier, while the disk spring element rests exclusively against the roller bearing, in particular the outer ring of the roller bearing. An optimal integration of the plate spring element and the damping element between the roller bearing and the bearing bracket is thus achieved.

Das Dämpfungselement kann vorteilhafterweise zwischen dem Tellerfederelement und dem Lagerträger angebracht sein. Dadurch ist insbesondere erreicht, dass Tellerfederelement und Lagerträger jeweils entweder an dem Wälzlager oder an dem Lagerträger anliegen, nicht jedoch gleichzeitig an beiden Bauteilen. Eine Kraftübertragung zwischen Lagerring und Wälzlager muss somit zwangsläufig sowohl über das Tellerfederelement als auch über das Dämpfungselement sequentiell erfolgen.The damping element can advantageously be attached between the plate spring element and the bearing bracket. It is thereby achieved in particular that the disk spring element and the bearing bracket each rest either on the roller bearing or on the bearing bracket, but not simultaneously on both components. A power transmission between the bearing ring and the rolling bearing must therefore inevitably take place sequentially both via the plate spring element and via the damping element.

Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass ein Teilbereich der gesamten radialen Abmessung des Tellerfederelements an dem Dämpfungselement anliegt, wobei das Dämpfungselement insbesondere ringförmig, besonders bevorzugt O-Ringförmig, ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft liegt das Dämpfungselement an einem solchen Teilbereich des Tellerfederelements an, der sich ausgehend von einem radial innersten Punkt des Tellerfederelements radial nach außen erstreckt. Der Querschnitt des Dämpfungselements kann insbesondere rechteckförmig oder rund, insbesondere kreisrund, sein.It is particularly advantageously provided that a sub-area of the entire radial dimension of the plate spring element rests on the damping element, the damping element being in particular ring-shaped, particularly preferably O-ring-shaped. In a particularly advantageous manner, the damping element rests against such a partial region of the disk spring element which, starting from a radially innermost point of the disk spring element, extends radially outward. The cross section of the damping element can in particular be rectangular or round, in particular circular.

Das Tellerfederelement weist vorteilhafterweise einen ersten Federbereich und einen zweiten Federbereich auf. Der erste Federbereich und der zweite Federbereich sind insbesondere parallel zueinander angeordnet. Außerdem ist vorgesehen, dass der erste Federbereich und der zweite Federbereich an einem radial äußeren Ende des Tellerfederelements verbunden sind. Somit weist das Tellerfederelement einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf, sodass zwischen den beiden Federbereichen ein Hohlraum verbleibt. In diesem Hohlraum ist das Dämpfungselement angeordnet. Das Dämpfungselement ist somit von dem ersten Federbereich und dem zweiten Federbereich sowie dem Verbindungsbereich zwischen erstem Federbereich und zweitem Federbereich umgeben, wodurch ein Sandwichaufbau vorhanden ist. Damit ist wiederum erreicht, dass das Tellerfederelement mit dem Dämpfungselement gekoppelt ist, insbesondere ist das Dämpfungselement optimal in das Tellerfederelement integriert. Dadurch lassen sich insbesondere besonders vorteilhaft Toleranzen kompensieren. Das Dämpfungselement ist bevorzugt zwischen die Federbereiche eingespritzt oder zwischen die Federbereiche vulkanisiert.The plate spring element advantageously has a first spring area and a second spring area. The first spring area and the second spring area are in particular arranged parallel to one another. It is also provided that the first spring area and the second spring area are connected at a radially outer end of the plate spring element. The plate spring element thus has an essentially U-shaped cross section, so that a cavity remains between the two spring areas. The damping element is arranged in this cavity. The damping element is thus surrounded by the first spring area and the second spring area as well as the connection area between the first spring area and the second spring area, whereby a sandwich structure is present. This in turn ensures that the disk spring element is coupled to the damping element, in particular the damping element is optimally integrated into the disk spring element. In this way, tolerances can be compensated in a particularly advantageous manner. The damping element is preferably injected between the spring areas or vulcanized between the spring areas.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist bevorzugt vorgesehen, dass das Tellerfederelement und das Dämpfungselement jeweils an dem Lagerträger anliegen. Durch ein solches Anliegen ist insbesondere erreicht, dass eine Kraftübertragung zwischen Wälzlager und Lagerträger optimal und zuverlässig möglich ist. Besonders vorteilhaft liegt in einem solchen Fall der Lagerträger an einem radial inneren Bereich an dem Tellerfederelement an, während der Lagerträger gleichzeitig an einem radial äußeren Bereich an dem Dämpfungselement anliegt. Bei dem Dämpfungselement kann es sich wiederum bevorzugt um einen Ring, insbesondere O-Ring, handeln, wobei der Querschnitt des Rings rund und/oder rechteckig sein kann. Das Wälzlager liegt besonders vorteilhaft lediglich an dem Tellerfederelement an. Durch eine derartige Anordnung wird insbesondere lediglich ein geringer Bauraum für die Tellerfedervorrichtung benötigt.In a further alternative embodiment, it is preferably provided that the plate spring element and the damping element each rest on the bearing bracket. Such a concern achieves, in particular, that a power transmission between the roller bearing and the bearing carrier is optimally and reliably possible. In such a case, the bearing carrier is particularly advantageously in contact with a radially inner area on the plate spring element, while the bearing carrier is at the same time in contact with a radially outer area on the damping element. The damping element can in turn preferably be a ring, in particular an O-ring, wherein the cross section of the ring can be round and / or rectangular. The roller bearing is particularly advantageously only in contact with the plate spring element. Such an arrangement requires, in particular, only a small amount of space for the disk spring device.

Die Tellerfedervorrichtung weist in einer weiteren Alternative vorteilhafterweise ein erstes Tellerfederelement und ein zweites Tellerfederelement auf. Das erste Tellerfederelement und das zweite Tellerfederelement sind insbesondere identisch ausgestaltet und entsprechen jeweils dem zuvor beschriebenen Tellerfederelement. Das Dämpfungselement ist zwischen dem ersten Tellerfederelement und dem zweiten Tellerfederelement angeordnet. Dabei kann insbesondere anhand einer Dicke des Dämpfungselements eine Dämpfungsfunktion zwischen den beiden Tellerfederelementen erreicht werden. Ein solcher Aufbau kann prinzipiell beliebig wiederholt werden, indem mehrere Tellerfederelemente mit dazwischenliegenden Dämpfungselementen als Tellerfedervorrichtung verwendet werden. Somit lässt sich einfach und aufwandsarm eine gewünschte Feder-Dämpfer-Charakteristik einstellen.In a further alternative, the disk spring device advantageously has a first disk spring element and a second disk spring element. The first plate spring element and the second plate spring element are designed in particular identically and each correspond to the plate spring element described above. The damping element is arranged between the first plate spring element and the second plate spring element. In particular, a damping function between the two disc spring elements can be achieved on the basis of a thickness of the damping element. Such a structure can in principle be repeated as required by using a plurality of disc spring elements with damping elements in between as a disc spring device. A desired spring-damper characteristic can thus be set easily and with little effort.

Das Dämpfungselement ist vorteilhafterweise aus einem Elastomer gefertigt. Ein solches Material ermöglicht optimale Dämpfungseigenschaften und ist gleichzeitig optimal zur einfachen und kostengünstigen Herstellung von Dämpfungselementen geeignet.The damping element is advantageously made from an elastomer. Such a material enables optimal damping properties and is at the same time optimally suited for the simple and inexpensive manufacture of damping elements.

Tellerfederelement und Dämpfungselement sind bevorzugt stoffschlüssig miteinander verbunden. Dadurch ist die Tellerfedervorrichtung als einstückige Komponente handhabbar. Die stoffschlüssige Verbindung ist bevorzugt eine Klebeverbindung oder eine Verbindung durch vulkanisieren.The disc spring element and the damping element are preferably connected to one another in a materially bonded manner. As a result, the disk spring device can be handled as a one-piece component. The material connection is preferably an adhesive connection or a connection by vulcanization.

FigurenlisteFigure list

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine schematische Ansicht einer elektrischen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische Ansicht einer ersten Alternative einer Tellerfedervorrichtung der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 eine schematische Ansicht einer zweiten Alternative der Tellerfedervorrichtung der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4 eine schematische Ansicht einer dritten Alternative der Tellerfedervorrichtung der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 eine schematische Ansicht einer vierten Alternative der Tellerfedervorrichtung der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
6 eine schematische Ansicht einer fünften Alternative der Tellerfedervorrichtung der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
7 eine schematische Ansicht einer sechsten Alternative der Tellerfedervorrichtung der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
8 eine schematische Ansicht einer siebten Alternative der Tellerfedervorrichtung der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 a schematic view of an electrical machine according to an embodiment of the invention,
2 a schematic view of a first alternative of a disc spring device of the electrical machine according to the embodiment of the invention,
3 a schematic view of a second alternative of the cup spring device of the electrical machine according to the embodiment of the invention,
4th a schematic view of a third alternative of the plate spring device of the electrical machine according to the embodiment of the invention,
5 a schematic view of a fourth alternative of the disc spring device of the electrical machine according to the embodiment of the invention,
6th a schematic view of a fifth alternative of the plate spring device of the electrical machine according to the embodiment of the invention,
7th a schematic view of a sixth alternative of the disk spring device of the electrical machine according to the embodiment of the invention, and
8th a schematic view of a seventh alternative of the plate spring device of the electrical machine according to the embodiment of the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt schematisch eine elektrische Maschine 1. Die elektrische Maschine 1 umfasst einen Rotor 2, der von einem Stator 11 antreibbar ist. Der Rotor 2 wiederum umfasst eine Rotorwelle 3, die sich entlang einer Mittelachse 100 erstreckt. Die Rotorwelle 3 ist über jeweils ein Wälzlager 4 an zwei Lagerträgern 5 gelagert. An einem der Lagerträger 5 ist das entsprechende Wälzlager 4 mittels einer Tellerfedervorrichtung 6 verspannt. Insbesondere ist eines der Wälzlager 4 ein Festlager und das andere Wälzlager 4 ein Loslager, wobei die Tellerfedervorrichtung an dem Loslager angeordnet ist. 1 shows schematically an electrical machine 1 . The electric machine 1 includes a rotor 2 that of a stator 11 is drivable. The rotor 2 in turn comprises a rotor shaft 3 extending along a central axis 100 extends. The rotor shaft 3 is about one roller bearing each 4th on two bearing supports 5 stored. On one of the bearing supports 5 is the corresponding rolling bearing 4th by means of a disc spring device 6th tense. In particular, is one of the rolling bearings 4th one fixed bearing and the other roller bearing 4th a floating bearing, wherein the disk spring device is arranged on the floating bearing.

Das Verspannen kann vorteilhafterweise dadurch erfolgen, dass ein Verstellbereich 5a eines Lagerträgers 5 verstellbar ist, beispielsweise kann der Verstellbereich 5a ein Schraubelement sein. Alternativ kann auch der gesamte Lagerträger 5 verstellbar sein. In jedem Fall ist erreichbar, dass über den Lagerträger ermöglicht ist, eine Axialkraft auf das Wälzlager 4 aufzubringen. Dadurch erfolgt insbesondere die Kraftübertragung mittels eines Kraftübertragungspfads 200 auf das jeweilige andere Wälzlager 4 und den anderen Lagerträger 5, sodass eine vollständige axiale Verspannung vorgesehen ist.The bracing can advantageously take place in that an adjustment range 5a of a bearing bracket 5 is adjustable, for example, the adjustment range 5a be a screw element. Alternatively, the entire bearing bracket 5 be adjustable. In any case, it can be achieved that an axial force on the roller bearing is made possible via the bearing bracket 4th to raise. As a result, the force is transmitted in particular by means of a force transmission path 200 on the respective other roller bearing 4th and the other bearing bracket 5 so that a complete axial bracing is provided.

Bei den gezeigten Wälzlagern 4 handelt es sich um Kugellager. Ebenso sind andere Lagertypen möglich, beispielsweise Kegellager.With the rolling bearings shown 4th it is about ball bearings. Other types of bearings are also possible, for example tapered bearings.

Die Tellerfedervorrichtung 6 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen dem Einstellbereich 5a des Lagerträgers 5 und dem Lagerring 4a des Wälzlagers 4 angebracht. Die Tellerfedervorrichtung 6 umfasst sowohl ein Tellerfederelement 7 als auch ein Dämpfungselement 8. Dadurch bildet die Tellerfedervorrichtung 6 ein Feder-Dämpfer-System, das sowohl ein Vorspannen der Wälzlager 4 als auch ein Dämpfen von Axialschwingungen des Rotors 2 ermöglicht. Durch das Dämpfen der Axialschwingungen des Rotors 2 ist insbesondere eine Lebensdauer der Wälzlager 4 und damit der gesamten elektrischen Maschine 1 gegeben.The disc spring device 6th is in the embodiment shown between the adjustment range 5a of the bearing bracket 5 and the bearing ring 4a of the rolling bearing 4th appropriate. The disc spring device 6th includes both a plate spring element 7th as well as a damping element 8th . This forms the disc spring device 6th a spring-damper system that both preloads the rolling bearings 4th as well as damping axial vibrations of the rotor 2 enables. By damping the axial vibrations of the rotor 2 is in particular the life of the rolling bearings 4th and thus the entire electrical machine 1 given.

Die 2 bis 8 zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen der Tellerfedervorrichtung 6, so wie diese in der elektrischen Maschine 1 verwendet werden kann. Dabei ist jeweils der Lagerring 4a und der Verstellbereich 5a sowie das dazwischenliegende Beispiel der Tellerfedervorrichtung 6 gezeigt. Zur besseren Veranschaulichung ist außerdem schematisch die Rotorwelle 3 dargestellt.The 2 to 8th show advantageous configurations of the disc spring device 6th like this one in the electric machine 1 can be used. The bearing ring is in each case 4a and the adjustment range 5a as well as the intermediate example of the disc spring device 6th shown. For better illustration, the rotor shaft is also shown schematically 3 shown.

2 zeigt eine erste Variante der Tellerfedervorrichtung 6. In dieser Variante liegt das Tellerfederelement 7 an dem Lagerring 4a an, während das Dämpfungselement 8 an dem Verstellbereich 5a anliegt. Tellerfederelement 7 und Dämpfungselement 8 liegen ebenfalls aneinander an, wobei das Tellerfederelement 7 über dessen gesamten radialen Erstreckungsbereich an dem Dämpfungselement 8 anliegt. Somit ist insbesondere erreicht, dass eine Verformung des Tellerfederelements 7 stets zu einer Verformung des Dämpfungselements 8 führt. Somit lässt sich eine optimale Dämpfung von Relativbewegungen zwischen Lagerring 4a und Verstellbereich 5a erreichen. 2 shows a first variant of the disc spring device 6th . The disc spring element is in this variant 7th on the bearing ring 4a on, while the damping element 8th at the adjustment range 5a is applied. Disc spring element 7th and damping element 8th are also against each other, the plate spring element 7th over its entire radial extent area on the damping element 8th is applied. It is thus achieved in particular that a deformation of the plate spring element 7th always to a deformation of the damping element 8th leads. This enables optimal damping of relative movements between the bearing ring 4a and adjustment range 5a to reach.

3 zeigt eine zweite Alternative der Tellerfedervorrichtung 6. Hierbei weist das Tellerfederelement 7 einen ersten Federbereich 9 und einen zweiten Federbereich 10 auf. Der erste Federbereich 9 und der zweite Federbereich 10 sind parallel zueinander orientiert und weisen vorteilhafterweise denselben radialen und axialen Verlauf auf. An einem radial äußeren Bereich des Tellerfederelements 7 sind der erste Federbereich 9 und der zweite Federbereich 10 miteinander verbunden. Der Querschnitt des Tellerfederelements ist somit im Wesentlichen U-förmig, wobei zwischen dem ersten Federbereich 9 und dem zweiten Federbereich 10 ein Freiraum verbleibt. Dieser Freiraum ist mit dem Dämpfungselement 8 aufgefüllt. Ein solcher Aufbau ist optimal zum Kompensieren von Toleranzen. In dieser Variante liegt das Tellerfederelement 7 somit sowohl an dem Lagerring 4a als auch an dem Verstellbereich 5a an. 3 shows a second alternative of the disc spring device 6th . Here, the disc spring element 7th a first spring area 9 and a second spring area 10 on. The first feather area 9 and the second spring area 10 are oriented parallel to one another and advantageously have the same radial and axial course. On a radially outer area of the plate spring element 7th are the first spring area 9 and the second spring area 10 connected with each other. The cross section of the plate spring element is thus essentially U-shaped, with between the first spring area 9 and the second spring area 10 a free space remains. This free space is with the damping element 8th filled up. Such a structure is ideal for compensating for tolerances. The disc spring element is in this variant 7th thus both on the bearing ring 4a as well as the adjustment range 5a at.

4 zeigt schematisch eine dritte Alternative der Tellerfedervorrichtung 6. Hierbei ist vorgesehen, dass das Dämpfungselement 8 als Ring, insbesondere O-Ring mit kreisrundem Querschnitt, ausgebildet ist. Ebenso wäre möglich, eine andere Querschnittsform für das Dämpfungselement 8 zu wählen. Sowohl das Dämpfungselement 8 als auch das Tellerfederelement 7 liegen an dem Verstellbereich 5a an. Dahingegen liegt lediglich das Tellerfederelement 7 an dem Lagerring 4a an. Die Kontaktstelle zwischen Tellerfederelement 7 und Verstellbereich 5a ist radial innerhalb der Kontaktstelle zwischen Dämpfungselement 8 und Verstellbereich 5a angeordnet. Durch einen derartigen Aufbau ist insbesondere erreicht, dass die Tellerfedervorrichtung 6 platzsparend zwischen Verstellbereich 5a und Lagerring 4a angebracht ist. 4th shows schematically a third alternative of the disc spring device 6th . It is provided here that the damping element 8th is designed as a ring, in particular an O-ring with a circular cross-section. A different cross-sectional shape for the damping element would also be possible 8th to choose. Both the damping element 8th as well as the plate spring element 7th are due to the adjustment range 5a at. In contrast, there is only the plate spring element 7th on the bearing ring 4a at. The contact point between the disc spring element 7th and adjustment range 5a is radially inside the contact point between the damping element 8th and adjustment range 5a arranged. Such a structure achieves, in particular, that the disk spring device 6th space-saving between adjustment area 5a and bearing ring 4a is appropriate.

Die 5 und 6 zeigen eine vierte und fünfte Variante der Tellerfedervorrichtung 6. In beiden Varianten ist gemeinsam, dass zwei Tellerfederelemente 7 verwendet werden, ein erstes Tellerfederelement 7a und ein zweites Tellerfederelement 7b. Das erste Tellerfederelement 7a und das zweite Tellerfederelement 7b sind bevorzugt identisch ausgebildet und insbesondere Tellerfederelemente 7 wie zuvor beschrieben. Zwischen dem ersten Tellerfederelement 7a und dem zweiten Tellerfederelement 7b ist ein Dämpfungselement 8 angeordnet, das ebenfalls die Form eines Tellerfederelements 7 aufweist. In 5 ist ein dünnes Dämpfungselement 8 gezeigt, während 6 ein dickes Dämpfungselement 8 zeigt. Somit lassen sich unterschiedliche Dämpfungscharakteristiken einstellen. Sowohl im Fall von 5 als auch im Fall von 6 ist die Tellerfederanordnung 6 als Sandwichbauteil aus drei Schichten realisiert. Ebenso ist möglich, mehr als drei Schichten vorzusehen.The 5 and 6th show a fourth and fifth variant of the disc spring device 6th . Both variants have in common that two disc spring elements 7th be used, a first disc spring element 7a and a second plate spring element 7b . The first disc spring element 7a and the second plate spring element 7b are preferably designed identically and in particular disc spring elements 7th Like previously described. Between the first plate spring element 7a and the second plate spring element 7b is a damping element 8th arranged, which also takes the form of a plate spring element 7th having. In 5 is a thin damping element 8th shown while 6th a thick damping element 8th shows. Different damping characteristics can thus be set. Both in the case of 5 as well as in the case of 6th is the disc spring arrangement 6th realized as a sandwich component made of three layers. It is also possible to provide more than three layers.

Das erste Tellerfederelement 7a liegt an dem Lagerring 4a an, während das zweite Tellerfederelement 7b an dem Verstellbereich 5a anliegt. Der Aufbau, wie in 5 und 6 gezeigt, kann insbesondere wiederholt werden, um eine Vielzahl von Tellerfederelementen 7 und Dämpfungselementen 8 zu kombinieren. Dadurch lassen sich beliebige Charakteristiken des Feder-Dämpfer-Systems der Tellerfedervorrichtung 6 einstellen.The first disc spring element 7a lies on the bearing ring 4a on, while the second disc spring element 7b at the adjustment range 5a is applied. The structure, as in 5 and 6th shown, can in particular be repeated to a plurality of disc spring elements 7th and damping elements 8th to combine. This allows any characteristics of the spring-damper system of the disc spring device 6th to adjust.

Die 7 und 8 zeigen eine sechste und siebte Variante der Tellerfedervorrichtung 6. In beiden Fällen liegt das Tellerfederelement 7 lediglich mit einem Teilbereich an dem Dämpfungselement 8 an. Das Dämpfungselement 8 ist bevorzugt als Ring ausgebildet und kann einen rechteckigen Querschnitt, wie in 7 gezeigt, oder einen runden Querschnitt, wie in 8 gezeigt, aufweisen. Der Verstellbereich 5a liegt ausschließlich an dem Dämpfungselement 8 an, während der Lagerring 4a ausschließlich an dem Tellerfederelement 7 anliegt. Tellerfederelement 7 und Dämpfungselement 8 liegen insbesondere an einem radial innersten Bereich des Tellerfederelements 7 aneinander an. Durch die Ausgestaltung des Dämpfungselements als Ring, insbesondere O-Ring, ist ein Aufbau der Tellerfedervorrichtung 6 einfach und kostengünstig möglich.The 7th and 8th show a sixth and seventh variant of the disc spring device 6th . In both cases, the disc spring element is located 7th only with a partial area on the damping element 8th at. The damping element 8th is preferably designed as a ring and can have a rectangular cross-section, as in 7th shown, or a circular cross-section as in 8th shown. The adjustment range 5a is solely due to the damping element 8th on while the bearing ring 4a exclusively on the disc spring element 7th is applied. Disc spring element 7th and damping element 8th lie in particular on a radially innermost region of the plate spring element 7th to each other. The design of the damping element as a ring, in particular an O-ring, creates a structure for the disc spring device 6th easily and inexpensively possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 19804328 A1 [0002]
EP 2902648 B1 [0002]

Claims

Electrical machine (1) having a rotor (2) with a rotor shaft (3) which is mounted in a roller bearing (4) which is received in a bearing bracket (5), in particular a bearing plate of the electrical machine, and which is provided in particular as a floating bearing , between the bearing carrier (5) and at least one roller bearing (4) a cup spring device (6) for axially preloading the roller bearings (4), characterized in that the cup spring device (6) has at least one cup spring element (7) and at least one damping element ( 8), which bear against each other, wherein the disk spring element (7) and the damping element (8) are jointly deformable, so that each deflection of the disk spring device (6) leads to a deformation of both the disk spring element (7) and the damping element (8) leads.

Electric machine (1) according to Claim 1 , characterized in that the disc spring device (6) is a sandwich component of at least three layers, two of which are a disc spring element (7) and a third layer between the two disc spring elements (7) is a damping element (8).

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor shaft (3) runs through the disk spring device (6), in particular both through the disk spring element (7) and through the damping element (8).

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping element (8) rests against an entire end face of the plate spring element (7).

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping element (8) is attached between the plate spring element (7) and the bearing bracket (5).

Electric machine (1) according to Claim 3 , characterized in that the damping element (8) rests only on a portion of the end face of the disc spring element (7) that encircles the rotor shaft (3), the damping element (8) being in particular ring-shaped, particularly advantageously O-ring-shaped.

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the plate spring element (7) has a first spring area (9) and a second spring area (10), in particular arranged parallel thereto, wherein the first spring area (9) and the second spring area (10) are connected at a radially outer end of the plate spring element (7), wherein the damping element (8) is arranged between the first spring area (9) and the second spring area (10).

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that both the plate spring element (7) and the damping element (8) bear against the bearing bracket (5).

Electrical machine (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the plate spring device (6) has a first plate spring element (7a) and a second plate spring element (7b), the damping element (8) between the first plate spring element (7a) and the second plate spring element (7b) is arranged.

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping element (8) is made from an elastomer.

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the plate spring element (7) and the damping element (8) are materially connected, in particular by gluing and / or vulcanizing.