DE102020216222A1

DE102020216222A1 - Electrical machine for driving a motor vehicle

Info

Publication number: DE102020216222A1
Application number: DE102020216222.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Lang; Thomas Auer; Sebastian Paulik
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2022-06-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (101) zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs. Die elektrische Maschine (101, 201) umfasst einen Rotor mit einer Rotorwelle (102), ein axiales Festlager, ein axiales Loslager (109) und eine Buchse (123), wobei das axiale Festlager (108) in der elektrischen Maschine (101) drehfest und unbeweglich in einer axialen Richtung (x) der elektrischen Maschine (101, 201) gelagert ist. Die Buchse (123) umgibt das axiale Loslager (109) in einer radialen Richtung (r) der elektrischen Maschine (101) außen, wobei das axiale Loslager (109) in der Buchse (123) drehfest und in der axialen Richtung (x) unbeweglich gelagert ist. Die Buchse (123) ist weiterhin in der elektrischen Maschine (101) drehfest gelagert, wobei die Buchse (123) in der axialen Richtung (x) beweglich in der elektrischen Maschine (101) gelagert ist. Eine Bewegung der Buchse (123) in der axialen Richtung (x) führt zu einer in der axialen Richtung (x) wirkenden Vorspannung, die über die Rotorwelle (102) auf das axiale Festlager (108) übertragen wird.

The invention relates to an electric machine (101) for driving a motor vehicle. The electrical machine (101, 201) comprises a rotor with a rotor shaft (102), an axial fixed bearing, an axial floating bearing (109) and a bushing (123), the axial fixed bearing (108) in the electrical machine (101) being non-rotatable and is mounted immovably in an axial direction (x) of the electrical machine (101, 201). The bushing (123) surrounds the axial floating bearing (109) on the outside in a radial direction (r) of the electrical machine (101), the axial floating bearing (109) being rotationally fixed in the bushing (123) and immovable in the axial direction (x). is stored. The bushing (123) is also mounted in the electrical machine (101) in a rotationally fixed manner, the bushing (123) being mounted in the electrical machine (101) so that it can move in the axial direction (x). A movement of the bushing (123) in the axial direction (x) leads to a preload acting in the axial direction (x), which is transmitted to the axial fixed bearing (108) via the rotor shaft (102).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to an electric machine for driving a motor vehicle.

Elektrische Maschinen zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs sind bekannt, insbesondere eine elektrische Maschine, die ein Drehmoment erzeugt, das über eine Rotorwelle, eine Getriebestufe und eine Nutzfahrzeugachse an ein Rad eines Nutzfahrzeugs übertragen wird. Eine Rotorwelle der elektrischen Maschine ist dabei typischerweise in einem Festlager und in einem Loslager drehbar gelagert. In vielen Fällen muss das Festlager mit einer Vorspannung beaufschlagt werden, um eine ordnungsgemäße und verschleißarme Funktion des Festlagers zu gewährleisten. Die Vorspannung wird typischerweise über ein Federelement aufgebracht, welches eine Federkraft auf das Loslager ausübt. Die Federkraft wird über das Loslager und die Rotorwelle auf das Festlager übertragen. Problematisch ist dabei eine Lagerung des Loslagers in der elektrischen Maschine, da die Lagerung einerseits ein Verdrehen des Loslagers verhindern und andererseits eine axiale Bewegung des Loslagers zulassen soll, um die Federkraft auf die Rotorwelle und somit auch auf das Festlager übertragen zu können. Bei einem solchen sensiblen System kann der Fall auftreten, dass die benötigte axiale Vorspannkraft für das Festlager nicht erzeugt wird. Viele Verschiedene Einflussgrößen können das System stören (Drehzahlen, Kräfte durch Schrägverzahnung, Temperaturen, etc.).Electric machines for driving a motor vehicle are known, in particular an electric machine that generates a torque that is transmitted to a wheel of a commercial vehicle via a rotor shaft, a gear stage and a commercial vehicle axle. A rotor shaft of the electrical machine is typically rotatably mounted in a fixed bearing and in a floating bearing. In many cases, the fixed bearing must be subjected to a preload in order to ensure that the fixed bearing functions properly and with little wear. The preload is typically applied via a spring element, which exerts a spring force on the floating bearing. The spring force is transferred to the fixed bearing via the floating bearing and the rotor shaft. Mounting the floating bearing in the electrical machine is problematic, since the mounting is intended to prevent the floating bearing from rotating and, on the other hand, to allow an axial movement of the floating bearing in order to be able to transfer the spring force to the rotor shaft and thus also to the fixed bearing. With such a sensitive system, it can happen that the required axial preload force for the fixed bearing is not generated. Many different influencing factors can disrupt the system (speeds, forces from helical gearing, temperatures, etc.).

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, eine zuverlässige Lagerung eines Loslagers in der elektrischen Maschine bereitzustellen, welche den vorstehend beschriebenen Problemstellungen Rechnung trägt. Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.One object of the present invention can be seen as providing a reliable mounting for a floating bearing in the electrical machine, which takes into account the problems described above. The object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims, the following description and the figures.

Die vorliegende Erfindung schlägt eine Axialführung für das Loslager einer elektrischen Maschine vor. Die Axialführung umfasst eine Buchse, die axial beweglich und drehfest in der elektrischen Maschine gelagert ist. Das Loslager befindet sich innerhalb der Buchse. Die Buchse und das Loslager sind dabei derart gestaltet und angeordnet, dass das Loslager die für das Festlager benötigten Axialkräfte übertragen kann, aber kein Mitdrehen des Außenrings des Loslagers stattfindet. In diesem Sinne wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine elektrische Maschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Die elektrische Maschine umfasst einen Rotor mit einer Rotorwelle, ein axiales Festlager, ein axiales Loslager und eine Buchse. Die elektrische Maschine kann weiterhin insbesondere einen Stator umfassen, welcher drehfest in dem Gehäuse gelagert ist und den Rotor außen in einer radialen Richtung der elektrischen Maschine umgibt.The present invention proposes an axial guide for the floating bearing of an electrical machine. The axial guide includes a bushing which is mounted in the electrical machine in an axially movable and non-rotatable manner. The loose bearing is inside the bush. The bushing and the floating bearing are designed and arranged in such a way that the floating bearing can transmit the axial forces required for the fixed bearing, but the outer ring of the floating bearing does not rotate. In this sense, according to the present invention, an electric machine for driving a motor vehicle is provided. The electrical machine includes a rotor with a rotor shaft, an axial fixed bearing, an axial floating bearing and a bush. The electrical machine can also include, in particular, a stator which is mounted in the housing in a torque-proof manner and surrounds the rotor on the outside in a radial direction of the electrical machine.

Das axiale Festlager ist in der elektrischen Maschine drehfest und unbeweglich in einer axialen Richtung der elektrischen Maschine gelagert. Die Buchse umgibt das axiale Loslager in einer radialen Richtung der elektrischen Maschine außen. Das axiale Loslager, insbesondere dessen Außenring, ist in der Buchse drehfest gelagert. Weiterhin ist das axiale Loslager in der axialen Richtung unbeweglich in der Buchse gelagert. Die Buchse ist in der elektrischen Maschine drehfest gelagert. In der axialen Richtung hingegen ist die Buchse beweglich in der elektrischen Maschine gelagert. Eine Bewegung der Buchse in der axialen Richtung führt zu einer in der axialen Richtung wirkenden Vorspannung, die über die Rotorwelle auf das axiale Festlager übertragen wird.The axial fixed bearing is mounted in the electrical machine in a rotationally fixed manner and immovably in an axial direction of the electrical machine. The bush surrounds the axial floating bearing on the outside in a radial direction of the electrical machine. The axial floating bearing, in particular its outer ring, is rotatably mounted in the bush. Furthermore, the axial floating bearing is mounted immovably in the bushing in the axial direction. The socket is rotatably mounted in the electrical machine. In the axial direction, on the other hand, the socket is movably mounted in the electrical machine. Movement of the bushing in the axial direction results in a preload acting in the axial direction, which is transmitted to the fixed axial bearing via the rotor shaft.

Was das Merkmal „drehfest“ angeht, so drehen bzw. verdrehen sich Maschinenelemente, die drehfest miteinander verbunden sind, nicht relativ zueinander. Es kann ein Drehmoment zwischen den Maschinenelementen übertragen werden. In dem konkreten Fall der elektrischen Maschine der vorliegenden Erfindung sind insbesondere die Buchse und das Maschinengehäuse sowie der Außenring des Loslagers und die Buchse drehfest miteinander verbunden, sodass sich die Buchse und der Außenring des Loslagers in der Umfangsrichtung nicht bewegen können.As far as the term “non-rotatable” is concerned, machine elements that are non-rotatably connected do not rotate or twist relative to one another. Torque can be transmitted between the machine elements. In the specific case of the electrical machine of the present invention, the bushing and the machine housing and the outer ring of the floating bearing and the bushing are connected to one another in a rotationally fixed manner, so that the bushing and the outer ring of the floating bearing cannot move in the circumferential direction.

Die Buchse ist zuverlässiger als bekannte Lösungen aus dem Stand der Technik, wonach beispielsweise ein O-Ring zwischen dem Loslager und dem Maschinengehäuse eine Verdrehsicherung und axiale Verschiebbarkeit des Loslagers bereitstellen soll. Die Erfindung stellt weiterhin eine Axialführung des Loslagers bereit, die sich durch eine geringe Anzahl und Komplexität von Bauteilen auszeichnet und damit zu geringeren Kosten der elektrischen Maschine führt. Die Buchse nimmt lediglich einen geringen Bauraum in Anspruch und die Teile sind einfach zu montieren.The bushing is more reliable than known solutions from the prior art, according to which, for example, an O-ring between the floating bearing and the machine housing is intended to provide anti-twist protection and axial displaceability of the floating bearing. The invention also provides an axial guide for the floating bearing that is characterized by a small number and complexity of components and thus leads to lower costs for the electrical machine. The socket only takes up a small amount of space and the parts are easy to assemble.

Gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Einheit aus Buchse und Loslager durch einen Formschluss daran gehindert wird, sich in der Umfangsrichtung zu bewegen, wohingegen eine Bewegung in der axialen Richtung durch den Formschluss zugelassen wird. Der Widerstand, den die Einheit aus Buchse und Loslager eine Bewegung in der axialen Richtung erfährt, kann in dieser Ausführungsform besonders klein gehalten werden, z.B. indem die Buchse durch eine Spielpassung oder durch eine geringe Übergangspassung insbesondere in einer Bohrung des Maschinengehäuses der elektrischen Maschine gelagert ist. In diesem Sinne umfasst die elektrische Maschine in einer Ausführungsform ein Maschinengehäuse. Das axiale Festlager kann in dem Maschinengehäuse drehfest und unbeweglich in der axialen Richtung gelagert sein, wobei die Buchse in dem Maschinengehäuse drehfest gelagert ist, und wobei die Buchse in der axialen Richtung beweglich in dem Maschinengehäuse gelagert ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist insbesondere vorgesehen, dass das Maschinengehäuse formschlüssig mit der Buchse verbunden ist, sodass die Buchse in der elektrischen Maschine drehfest gelagert ist.According to one embodiment it is provided that the unit of bushing and floating bearing is prevented from moving in the circumferential direction by a form fit, whereas movement in the axial direction is permitted by the form fit. The resistance that the unit made up of bushing and floating bearing experiences when moving in the axial direction can be kept particularly small in this embodiment, for example by the bushing being mounted with a loose fit or with a small transition fit, in particular in a bore of the machine housing of the electrical machine . In this sense In one embodiment, the electric machine comprises a machine housing. The axial fixed bearing can be mounted in the machine housing in a rotationally fixed and immovable manner in the axial direction, with the bushing being mounted in a rotationally fixed manner in the machine housing and with the bushing being mounted in the machine housing so as to be movable in the axial direction. According to this embodiment, it is provided in particular that the machine housing is positively connected to the socket, so that the socket is mounted in the electrical machine in a rotationally fixed manner.

Die Axialführung kann derart ausgeführt, dass das Loslager in die Buchse mit einer Passfeder eingepresst wird. Die Passfeder lässt kein Verdrehen des Loslageraußenrings zu, aber ein axiales Verschieben. Zwischen Buchse und Motorgehäuse kann dann eine Passung vorgesehen sein, die ein axiales Verschieben der Loslager-Buchsen-Einheit zum Motorgehäuse zulässt. In diesem Sinne ist das Maschinengehäuse in einer weiteren Ausführungsform mittels einer Passfeder formschlüssig mit der Buchse verbunden, sodass sich die Buchse in der axialen Richtung bewegen kann, in einer Umfangsrichtung jedoch blockiert wird.The axial guide can be designed in such a way that the loose bearing is pressed into the bushing with a feather key. The feather key does not allow the floating bearing outer ring to rotate, but it does allow it to move axially. A fit can then be provided between the bushing and the motor housing, which allows an axial displacement of the floating bearing bushing unit to the motor housing. In this sense, in a further embodiment, the machine housing is positively connected to the bushing by means of a feather key, so that the bushing can move in the axial direction, but is blocked in a circumferential direction.

Die Verdrehsicherung mittels der Passfeder kann insbesondere derart ausgeführt sein, dass ein erstes Teil der Passfeder in eine Passfedernut der Buchse eingelegt ist, wobei ein zweites Teil der Passfeder in dem Maschinengehäuse derart aufgenommen ist, dass sich die Passfeder in der axialen Richtung in dem Maschinengehäuse bewegen kann, in der Umfangsrichtung jedoch durch das Maschinengehäuse blockiert wird.The anti-twist device by means of the feather key can be designed in particular in such a way that a first part of the feather key is inserted into a feather key groove of the bushing, with a second part of the feather key being accommodated in the machine housing in such a way that the feather key moves in the axial direction in the machine housing can, but is blocked in the circumferential direction by the machine housing.

In einer zweiten Ausführung kann die Verdrehsicherung durch einen Spannstift ausgeführt sein, der in eine Nut in der Buchse eingreift. Ein axiales Verschieben der Loslager-Buchsen-Einheit ist erneut möglich. So ist das Maschinengehäuse in einer weiteren Ausführungsform mittels eines Spannstifts formschlüssig mit der Buchse verbunden, sodass sich die Buchse in der axialen Richtung bewegen kann, in einer Umfangsrichtung jedoch blockiert wird. In diesem Zusammenhang kann ein erstes Ende des Spannstifts in einer Spannstiftnut der Buchse angeordnet sein, wobei ein zweites Ende des Spannstifts in einer radialen Bohrung des Maschinengehäuses aufgenommen ist. Die Spannstiftnut kann dabei relativ zu dem Spannstift in der axialen Richtung verschoben werden, wird jedoch in einer Umfangsrichtung durch den Spannstift blockiert.In a second embodiment, the anti-twist device can be implemented by a dowel pin that engages in a groove in the bushing. An axial displacement of the floating bearing bushing unit is again possible. Thus, in a further embodiment, the machine housing is positively connected to the bushing by means of a dowel pin, so that the bushing can move in the axial direction but is blocked in a circumferential direction. In this regard, a first end of the roll pin may be disposed in a roll pin groove of the bushing, with a second end of the roll pin being received in a radial bore of the machine housing. The roll pin groove can be displaced relative to the roll pin in the axial direction, but is blocked in a circumferential direction by the roll pin.

Die Vorspannung des Festlagers kann insbesondere über eine Wellfeder aufgebracht werden. Die Wellfeder kann dazu eine in der axialen Richtung wirkende Kraft auf das Loslager ausüben, wobei die in der axialen Richtung wirkende Kraft über die Rotorwelle an das Festlager übertragen wird. Um dabei eine Anlage der Wellfeder an dem Loslager zu verbessern, kann zwischen der Wellfeder und dem Loslager zusätzlich eine Scheibe oder ein Ring angeordnet sein. In diesem Sinne umfasst die elektrische Maschine in einer weiteren Ausführungsform eine Wellfeder, wobei sich ein erstes Ende der Wellfeder an dem Maschinengehäuse abstützt, und wobei sich ein zweites Ende der Wellfeder an dem Loslager abstützt. Die Wellfeder übt dabei eine Federkraft auf das Loslager aus, sodass das Loslager und die Rotorwelle in der axialen Richtung in Richtung des Festlagers gedrückt werden.The preload of the fixed bearing can be applied in particular via a corrugated spring. For this purpose, the corrugated spring can exert a force acting in the axial direction on the movable bearing, with the force acting in the axial direction being transmitted to the fixed bearing via the rotor shaft. In order to improve contact between the corrugated spring and the floating bearing, a disc or ring can also be arranged between the corrugated spring and the floating bearing. In this sense, the electric machine comprises a corrugated spring in a further embodiment, with a first end of the corrugated spring being supported on the machine housing, and with a second end of the corrugated spring being supported on the floating bearing. The corrugated spring exerts a spring force on the floating bearing, so that the floating bearing and the rotor shaft are pressed in the axial direction in the direction of the fixed bearing.

In diesem Zusammenhang kann es sich bei dem Festlager insbesondere um ein Dreipunktlager handeln, das eine V-förmige Innenlaufbahn und kugelförmige Wälzkörper aufweist, wobei die Rotorwelle dadurch, dass sie in der axialen Richtung in Richtung des Festlagers gedrückt wird, die Vorspannung derart auf das Dreipunktlager ausübt, dass die kugelförmigen Wälzkörper die Innenlaufbahn jeweils nur an einen Punkt berühren. Dadurch kann bei dem Dreipunktlager die Vorspannung besonders sicher gewährleistet werden, die notwendig ist, damit die Kugeln die V-förmige Laufbahn nur an einem Punkt berühren. Wäre diese Vorspannung nicht vorhanden oder zu gering, könnte dies zu einer Mehrfachberührung oder nicht gewollten Rotationen der Kugeln und somit zu hohen Reibungen bzw. schlechter Schmierung und hohen Temperaturen des Festlagers führen. Derartige Nachteile sowie ein damit verbundener Schaden des Festlagers oder ein Totalausfall der elektrischen Maschine können gemäß dieser Ausführungsform sicher vermieden werden.In this context, the fixed bearing can be a three-point bearing in particular, which has a V-shaped inner race and spherical rolling elements, the rotor shaft being pressed in the axial direction toward the fixed bearing, the preload in such a way on the three-point bearing exerts that the spherical rolling elements only touch the inner race at one point. As a result, the preload can be ensured particularly reliably in the three-point bearing, which is necessary so that the balls only touch the V-shaped raceway at one point. If this preload were not present or too low, this could lead to multiple contact or unwanted rotations of the balls and thus to high friction or poor lubrication and high temperatures of the fixed bearing. Such disadvantages and associated damage to the fixed bearing or total failure of the electrical machine can be reliably avoided according to this embodiment.

Bei dem Loslager kann es sich insbesondere um ein Rillenkugellager handeln, das einen Innenring und einen Außenring umfasst, wobei die Wellfeder die Federkraft auf den Außenring des Rillenkugellagers ausübt. Die Federkraft kann über den Innenring des Rillenkugellagers auf die Rotorwelle übertragen werden, sodass die Rotorwelle zusammen mit dem Rillenkugellager in der axialen Richtung in Richtung des Festlagers gedrückt wird, wobei die Federkraft (und damit auch die Vorspannung) auf einen Innenring des Dreipunktlagers ausgeübt wird und sich auf einen Außenring des Dreipunktlagers überträgt, von wo aus sie auf das Maschinengehäuse übertragen wird.The movable bearing can in particular be a deep groove ball bearing which comprises an inner ring and an outer ring, with the corrugated spring exerting the spring force on the outer ring of the deep groove ball bearing. The spring force can be transmitted to the rotor shaft via the inner ring of the deep groove ball bearing, so that the rotor shaft is pressed together with the deep groove ball bearing in the axial direction towards the fixed bearing, with the spring force (and thus also the preload) being exerted on an inner ring of the three-point bearing and is transferred to an outer ring of the three-point bearing, from where it is transferred to the machine housing.

Die Passung der Einheit aus Buchse und Außenring des Loslagers hin zum Motorgehäuse ist insbesondere derart ausgelegt, dass die Wellfederkraft das Loslager leicht in der axialen Richtung bewegen kann. In diesem Sinne kann die Buchse in einer weiteren Ausführungsform in der elektrischen Maschine, insbesondere in einer axialen Bohrung innerhalb des Maschinengehäuses, durch eine Spielpassung oder eine geringe Übergangspassung oder eine geringe Presspassung gelagert sein.The fitting of the bushing and outer ring of the floating bearing unit to the motor housing is designed in particular in such a way that the corrugated spring force can easily move the floating bearing in the axial direction. In this sense, the socket in a further embodiment in the electrical machine, in particular in an axial bore within the machine housing, by a Be stored clearance fit or a small transition fit or a small interference fit.

Die elektrische Maschine kann ferner eine Getriebestufe aufweisen, welche ein Zahnradpaar mit Schrägverzahnung aufweist. Bei rotierender Rotorwelle dreht sich auch das Zahnradpaar und erzeugt dadurch eine in der axialen Richtung wirkende Schrägverzahnungskraft, welche die Federkraft der Wellfeder überlagert. Je nach dem, in welcher Drehrichtung sich die Rotorwelle dreht (Vorwärtsdrehrichtung oder Rückwärtsdrehrichtung) wird die Federkraft der Wellfeder dadurch verstärkt oder vermindert.The electrical machine can also have a gear stage, which has a gear pair with helical gearing. When the rotor shaft rotates, the pair of gears also rotates and thereby generates a helical gearing force acting in the axial direction, which is superimposed on the spring force of the corrugated spring. Depending on the direction in which the rotor shaft rotates (forward direction of rotation or reverse direction of rotation), the spring force of the corrugated spring is thereby increased or decreased.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt

1 eine Längsschnittdarstellung einer elektrischen Maschine,
2 eine vergrößerte Längsschnittdarstellung einer Axialführung der elektrischen Maschine nach 1,
3 eine Längsschnittdarstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine,
4 eine vergrößerte Längsschnittdarstellung einer Axialführung eines Loslagers der elektrischen Maschine nach 3,
5 eine perspektivische Ansicht einer Buchse mit Passfedernut der Axialführung des Loslagers nach 4,
6 eine Längsschnittdarstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit einer alternativen Axialführung eines Loslagers und
7 eine perspektivische Ansicht einer Buchse der Axialführung des Loslagers nach 6.

Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing, with the same or similar elements being provided with the same reference symbols. Here shows

1 a longitudinal sectional view of an electrical machine,
2 an enlarged longitudinal sectional view of an axial guide of the electrical machine 1 ,
3 a longitudinal sectional view of part of an electrical machine according to the invention,
4 an enlarged longitudinal sectional view of an axial guide of a floating bearing of the electrical machine 3 ,
5 a perspective view of a socket with keyway of the axial guide of the floating bearing 4 ,
6 a longitudinal sectional view of part of an electrical machine according to the invention with an alternative axial guidance of a floating bearing and
7 a perspective view of a bush of the axial guide of the floating bearing 6 .

1 zeigt eine elektrische Maschine 1 (Antriebsbereich), die ein Drehmoment erzeugt, das über eine Rotorwelle 2, eine Getriebestufe 3 und eine nicht dargestellte Nutzfahrzeugachse (Abtriebsbereich) an ein ebenfalls nicht dargestelltes Rad eines Nutzfahrzeugs übertragen wird. Ein Stator 5 der elektrischen Maschine 1 umgibt einen Rotor 6, der auf der Rotorwelle 2 drehfest gelagert ist, in einer radialen Richtung r der elektrischen Maschine 1. 1 shows an electric machine 1 (drive area) that generates a torque that is transmitted via a rotor shaft 2, a gear stage 3 and a commercial vehicle axle (not shown) (output area) to a wheel of a commercial vehicle (also not shown). A stator 5 of the electric machine 1 surrounds a rotor 6, which is rotatably mounted on the rotor shaft 2, in a radial direction r of the electric machine 1.

Die elektrische Maschine 1 umfasst ein Maschinengehäuse 7 sowie ein Festlager 8 und ein Loslager 9 für die Rotorwelle 2. Das Loslager 9 befindet sich auf einer ersten Stirnseite S1 der elektrischen Maschine 1. Auf der ersten Stirnseite S1 befinden sich auch die Getriebestufe 3 und die Nutzfahrzeugachse. Das Festlager 8 befindet sich auf einer der ersten Stirnseite S1 abgewandten zweiten Stirnseite S2 der elektrischen Maschine 1. Die Rotorwelle 2 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgeführt. Die Rotorwelle 2 umfasst eine innere Rotorwelle 10 und eine äu-ßere Rotorwelle 11, welche die innere Rotorwelle 10 außen in der radialen Richtung r umgibt und welche in den beiden Lagern 8, 9 gelagert ist.The electric machine 1 comprises a machine housing 7 and a fixed bearing 8 and a loose bearing 9 for the rotor shaft 2. The loose bearing 9 is located on a first end face S1 of the electric machine 1. The gear stage 3 and the commercial vehicle axle are also located on the first end face S1 . The fixed bearing 8 is located on a second end face S2 of the electrical machine 1 facing away from the first end face S1. In the exemplary embodiment shown, the rotor shaft 2 has a multi-part design. The rotor shaft 2 comprises an inner rotor shaft 10 and an outer rotor shaft 11, which surrounds the inner rotor shaft 10 on the outside in the radial direction r and which is mounted in the two bearings 8, 9.

Das Festlager 8 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein 3-Punktlager, das Loslager 9 ein Rillenkugellager. Das Festlager 8 benötigt eine gewisse axiale Vorspannung 13. Die Vorspannung 13 ist eine Kraft, die in einer axialen Richtung x der elektrischen Maschine 1 auf das Festlager 8 wirkt. Beispielsweise ist bei einem 3-Punktlager 8 die axiale Vorspannung notwendig, da eine Innenlaufbahn des 3-Punktlagers 8 vereinfacht V-förmig ausgeführt ist und Kugeln 12 (Wälzkörper) des 3-Punktlagers 8 die V-förmige Laufbahn nur an einem Punkt berühren sollen. Ist diese Vorspannung nicht vorhanden oder zu gering, könnte dies zu Mehrfachberührungen oder nichtgewollten Rotationen der Kugeln 12 und somit zu hohen Reibungen bzw. schlechterer Schmierung und hohen Temperaturen im Festlager 8 führen. Ein Lagerschaden oder Totalausfall des elektrischen Maschine 1 wären mögliche Folgen.In the exemplary embodiment shown, the fixed bearing 8 is a 3-point bearing, and the floating bearing 9 is a grooved ball bearing. The fixed bearing 8 requires a certain axial preload 13. The preload 13 is a force that acts on the fixed bearing 8 in an axial direction x of the electrical machine 1. For example, with a 3-point bearing 8, the axial preload is necessary because an inner raceway of the 3-point bearing 8 is designed in a simplified V-shape and balls 12 (rolling elements) of the 3-point bearing 8 should only touch the V-shaped raceway at one point. If this preload is not present or is too low, this could lead to multiple contacts or undesired rotations of the balls 12 and thus to high friction or poorer lubrication and high temperatures in the fixed bearing 8 . Bearing damage or total failure of the electrical machine 1 would be possible consequences.

Ein Teil der Vorspannung 13 wird über eine Wellfeder 23 aufgebracht. Die Wellfeder 23 stützt sich an dem Maschinengehäuse 7 ab und erzeugt eine Federkraft 14, die in der axialen Richtung x der elektrischen Maschine 1 wirkt. Zur besseren Anlage der Wellfeder 23 an dem Loslager 9 ist noch eine Scheibe 15 zwischen der Wellfeder 23 und dem Loslager 9 angeordnet. Das Loslager 9 umfasst einen Innenring 16 und einen Außenring 17. Zwischen dem Innenring 16 und dem Außenring 17 sind die Wälzkörper 18 des Loslagers 9 angeordnet. Die Federkraft 14 wirkt auf den Außenring 17 und wird über den Innenring 16 auf einen radialen Wellenabsatz der äußeren Rotorwelle 11 übertragen, welche die Federkraft 14 auf das Festlager 8 überträgt.Part of the preload 13 is applied via a corrugated spring 23 . The corrugated spring 23 is supported on the machine housing 7 and generates a spring force 14 which acts in the axial direction x of the electrical machine 1 . A washer 15 is also arranged between the corrugated spring 23 and the floating bearing 9 in order to improve the contact between the corrugated spring 23 and the floating bearing 9 . The floating bearing 9 comprises an inner ring 16 and an outer ring 17. Between the inner ring 16 and the outer ring 17, the rolling elements 18 of the floating bearing 9 are arranged. The spring force 14 acts on the outer ring 17 and is transmitted via the inner ring 16 to a radial shaft shoulder of the outer rotor shaft 11, which transmits the spring force 14 to the fixed bearing 8.

Die innere Rotorwelle 10 weist im Bereich der Getriebestufe 3 ein Zahnradpaar mit Schrägverzahnung 19 auf. Wenn sich die Rotorwelle 2 dreht, wird durch die Schrägverzahnung 19 eine zusätzliche Axialkraft erzeugt. Je nachdem, in welcher Richtung sich die Rotorwelle 2 dreht, wird dabei die Federkraft 14 verstärkt oder vermindert. So kann beispielsweise die zusätzliche Axialkraft 20.1 in der gleichen Richtung wie die Federkraft 14 (Verstärkung) wirken, wenn sich die Nutzfahrzeugachse in einer Drehrichtung dreht, welche einer Vorwärtsfahrt des Nutzfahrzeugs entspricht. Weiterhin kann die zusätzliche Axialkraft 20.2 in der entgegengesetzten Richtung der Federkraft 14 (Verringerung) wirken, wenn sich die Nutzfahrzeugachse in einer Drehrichtung dreht, welche einer Rückwärtsfahrt des Nutzfahrzeugs entspricht. Die zusätzliche Axialkraft 20.1, 20.2 wirkt auf die innere Rotorwelle 10, welche die zusätzliche Axialkraft 20.1, 20.2 auf das Festlager 8 überträgt.The inner rotor shaft 10 has a gear pair with helical gearing 19 in the area of the gear stage 3 . When the rotor shaft 2 rotates, the helical gearing 19 generates an additional axial force. Depending on the direction in which the rotor shaft 2 rotates, the spring force 14 is increased or decreased. For example, the additional axial force 20.1 can act in the same direction as the spring force 14 (reinforcement) when the commercial vehicle axle rotates in a direction of rotation which corresponds to forward travel of the commercial vehicle. Furthermore, the additional axial force 20.2 can act in the opposite direction of the spring force 14 (reduction) when the commercial vehicle axle rotates in one direction of rotation, which corresponds to reversing the commercial vehicle. The additional axial force 20.1, 20.2 acts on the inner rotor shaft 10, which transmits the additional axial force 20.1, 20.2 to the fixed bearing 8.

In dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 ist eine Passung zwischen dem Au-ßenring 17 des Loslagers 9 und einer axialen Bohrung 21 des Maschinengehäuses 7 derart ausgelegt, dass das Loslager 9 sich in der axialen Richtung X der elektrischen Maschine 1 bewegen kann. Es besteht somit eine Spielpassung bzw. eine geringe Übergangspassung oder eine geringe Presspassung zwischen dem Loslager 9 und der axialen Bohrung 21 des Maschinengehäuses 7. Wenn die Federkraft 14 auf das Loslager 9 wirkt, kann dadurch das Loslager 9 in der axialen Richtung x verschoben werden, sodass sich das Loslager 9 in Richtung des Festlagers 8 bewegt. Damit sich der Außenring 17 des Loslagers 9 nicht innerhalb der Bohrung 21 dreht, ist ein O-Ring 22 zwischen dem Motorgehäuse 7 und dem Außenring 17 des Loslagers 9 angeordnet (Verdrehsicherung).In the embodiment after 1 and 2 a fit between the outer ring 17 of the floating bearing 9 and an axial bore 21 of the machine housing 7 is designed in such a way that the floating bearing 9 can move in the axial direction X of the electrical machine 1 . There is thus a clearance fit or a small transition fit or a small press fit between the floating bearing 9 and the axial bore 21 of the machine housing 7. When the spring force 14 acts on the floating bearing 9, the floating bearing 9 can be displaced in the axial direction x as a result. so that the floating bearing 9 moves in the direction of the fixed bearing 8. So that the outer ring 17 of the floating bearing 9 does not rotate within the bore 21, an O-ring 22 is arranged between the motor housing 7 and the outer ring 17 of the floating bearing 9 (anti-rotation device).

Das Zusammenspiel zwischen der Wellfeder 23, dem O-Ring 22 und dem axialen Verschieben des Loslagers 9 ist ein sehr sensibles System. Es kann der Fall auftreten, dass die benötigte axiale Vorspannkraft 13 für das Festlager 8 nicht erzeugt wird. Viele Verschiedene Einflussgrößen können das System stören (Drehzahlen, Kräfte durch Schrägverzahnung, Temperaturen, etc.). Kritisch ist, dass der O-Ring 22 das Loslager 9 einerseits gegen Verdrehen sichern muss und andererseits ein axiales Verschieben des Loslagers 9 zulassen muss.The interaction between the corrugated spring 23, the O-ring 22 and the axial displacement of the floating bearing 9 is a very sensitive system. The case can arise that the required axial prestressing force 13 for the fixed bearing 8 is not generated. Many different influencing factors can disrupt the system (speeds, forces from helical gearing, temperatures, etc.). It is critical that the O-ring 22 must secure the floating bearing 9 against twisting on the one hand and must allow the floating bearing 9 to move axially on the other hand.

3 bis 5 zeigen Teile einer elektrischen Maschine 101, die ähnlich aufgebaut ist wie die elektrische Maschine 1 nach 1. So erzeugt auch die elektrische Maschine 101 (Antriebsbereich) ein Drehmoment, das über eine Rotorwelle 102, eine Getriebestufe 103 und eine Nutzfahrzeugachse (Abtriebsbereich; hier nicht gezeigt, vgl. 1) an ein nicht dargestelltes Rad eines Nutzfahrzeugs übertragen wird. Ein Stator 105 der elektrischen Maschine 1 umgibt einen Rotor 106, der auf der Rotorwelle 102 drehfest gelagert ist, in einer radialen Richtung r der elektrischen Maschine 1. 3 until 5 show parts of an electrical machine 101, which is constructed similarly to the electrical machine 1 1 . The electric machine 101 (drive area) also generates a torque, which is transmitted via a rotor shaft 102, a gear stage 103 and a commercial vehicle axle (output area; not shown here, cf. 1 ) is transmitted to a non-illustrated wheel of a commercial vehicle. A stator 105 of the electrical machine 1 surrounds a rotor 106, which is rotatably mounted on the rotor shaft 102, in a radial direction r of the electrical machine 1.

Die elektrische Maschine 1 umfasst ein Maschinengehäuse 107 sowie ein Festlager 108 und ein Loslager 109 für die Rotorwelle 102. Das Loslager 109 befindet sich auf einer ersten Stirnseite S1 der elektrischen Maschine 101. Auf der ersten Stirnseite S1 befinden sich auch die Getriebestufe 103 und die Nutzfahrzeugachse. Das Festlager 108 befindet sich auf einer der ersten Stirnseite S1 abgewandten zweiten Stirnseite S2 der elektrischen Maschine 101. Die Rotorwelle 102 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgeführt. Die Rotorwelle 102 umfasst eine innere Rotorwelle 110 und eine äußere Rotorwelle 111, welche die innere Rotorwelle 110 außen in der radialen Richtung r der elektrischen Maschine 101 umgibt. Die äußere Rotorwelle 111 ist weiterhin drehfest mit der inneren Rotorwelle 110 verbunden und in den beiden Lagern 108, 109 gelagert.The electric machine 1 comprises a machine housing 107 and a fixed bearing 108 and a floating bearing 109 for the rotor shaft 102. The floating bearing 109 is located on a first end face S1 of the electrical machine 101. The gear stage 103 and the commercial vehicle axle are also located on the first end face S1 . The fixed bearing 108 is located on a second end face S2 of the electrical machine 101, facing away from the first end face S1. In the exemplary embodiment shown, the rotor shaft 102 has a multi-part design. The rotor shaft 102 includes an inner rotor shaft 110 and an outer rotor shaft 111 surrounding the inner rotor shaft 110 outside in the radial direction r of the electric machine 101 . The outer rotor shaft 111 is also non-rotatably connected to the inner rotor shaft 110 and supported in the two bearings 108, 109.

Das Festlager 108 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein 3-Punktlager, das Loslager 109 ein Rillenkugellager. Das Festlager 108 benötigt eine gewisse axiale Vorspannung 113. Die Vorspannung 113 ist eine Kraft, die in einer axialen Richtung x der elektrischen Maschine 101 auf das Festlager 108 wirkt. Bei dem 3-Punktlager 108 ist die axiale Vorspannung notwendig, da eine Innenlaufbahn des 3-Punktlagers 108 vereinfacht V-förmig ausgeführt ist und Kugeln 112 (Wälzkörper) des 3-Punktlagers 108 die V-förmige Laufbahn nur an einem Punkt berühren sollen. Ist diese Vorspannung nicht vorhanden oder zu gering, könnte dies zu Mehrfachberührungen oder nichtgewollten Rotationen der Kugeln 112 und somit zu hohen Reibungen bzw. schlechterer Schmierung und hohen Temperaturen im Festlager 108 führen. Ein Lagerschaden oder Totalausfall des elektrischen Maschine 101 wären mögliche Folgen. In the exemplary embodiment shown, the fixed bearing 108 is a 3-point bearing, and the floating bearing 109 is a grooved ball bearing. Fixed bearing 108 requires a certain axial preload 113. Preload 113 is a force that acts on fixed bearing 108 in an axial direction x of electrical machine 101. In the case of the 3-point bearing 108, the axial preload is necessary because an inner raceway of the 3-point bearing 108 is designed in a simplified V-shape and balls 112 (rolling elements) of the 3-point bearing 108 should only touch the V-shaped raceway at one point. If this preload is not present or is too low, this could lead to multiple contacts or undesired rotations of the balls 112 and thus to high friction or poorer lubrication and high temperatures in the fixed bearing 108 . Bearing damage or total failure of the electrical machine 101 would be possible consequences.

Ein Teil der Vorspannung 113 wird über eine Wellfeder 104 aufgebracht. Die Wellfeder 104 stützt sich an dem Maschinengehäuse 107 ab und erzeugt eine Federkraft 114, die in der axialen Richtung x der elektrischen Maschine 101 wirkt. Zur besseren Anlage der Wellfeder 104 an dem Loslager 109 ist noch eine Scheibe 115 zwischen der Wellfeder 104 und dem Loslager 109 angeordnet. Das Loslager 109 umfasst einen Innenring 116 und einen Außenring 117. Zwischen dem Innenring 116 und dem Außenring 117 sind die Wälzkörper 118 des Loslagers 109 angeordnet. Die Federkraft 114 wirkt auf den Außenring 117 und wird auf den Innenring 116 des Loslagers 109 übertragen. Von dort wird die Federkraft 114 über einen radialen Wellenabsatz 126 der Rotorwelle 102 auf die äußere Rotorwelle 111 übertragen, welche die Federkraft 114 über einen weiteren radialen Wellenabsatz 127 der Rotorwelle 102 auf das Festlager 108 überträgt.Part of the preload 113 is applied via a corrugated spring 104 . The corrugated spring 104 is supported on the machine housing 107 and generates a spring force 114 which acts in the axial direction x of the electrical machine 101 . A washer 115 is also arranged between the corrugated spring 104 and the floating bearing 109 for better contact between the corrugated spring 104 and the floating bearing 109 . The floating bearing 109 includes an inner ring 116 and an outer ring 117. Between the inner ring 116 and the outer ring 117, the rolling elements 118 of the floating bearing 109 are arranged. The spring force 114 acts on the outer ring 117 and is transmitted to the inner ring 116 of the floating bearing 109 . From there, the spring force 114 is transmitted via a radial shaft shoulder 126 of the rotor shaft 102 to the outer rotor shaft 111, which transmits the spring force 114 to the fixed bearing 108 via a further radial shaft shoulder 127 of the rotor shaft 102.

Auf der inneren Rotorwelle 110 ist im Bereich der Getriebestufe 103 ein Zahnradpaar 122 mit Schrägverzahnung 119 drehfest gelagert. Wenn sich die Rotorwelle 102 dreht, wird durch die Schrägverzahnung 119 eine zusätzliche Axialkraft 120.1, 120.2 erzeugt. Je nachdem, in welcher Richtung sich die Rotorwelle 102 dreht, wird dabei die Federkraft 114 verstärkt oder vermindert. So kann beispielsweise die zusätzliche Axialkraft 120.1 in der gleichen Richtung wie die Federkraft 114 (Verstärkung) wirken, wenn sich die Nutzfahrzeugachse in einer Drehrichtung dreht, welche einer Vorwärtsfahrt des Nutzfahrzeugs entspricht. Weiterhin kann die zusätzliche Axialkraft 120.2 in der entgegengesetzten Richtung wie die Federkraft 114 (Verringerung) wirken, wenn sich die Nutzfahrzeugachse in einer Drehrichtung dreht, welche einer Rückwärtsfahrt des Nutzfahrzeugs entspricht. Die zusätzliche Axialkraft 120. 120.2 wirkt auf die innere Rotorwelle 110, welche die zusätzliche Axialkraft 120. 120.2 über die äußere Rotorwelle 111 auf das Festlager 108 überträgt.On the inner rotor shaft 110 in the area of the gear stage 103 a pair of gears 122 with helical gearing 119 is mounted in a torque-proof manner. When the rotor shaft 102 rotates, the helical gearing 119 generates an additional axial force 120.1, 120.2. Depending on the direction in which the rotor shaft 102 rotates, the spring force 114 is increased or decreased. For example, the additional axial force 120.1 can act in the same direction as the spring force 114 (amplification) when the commercial vehicle axle rotates in a direction of rotation that corresponds to forward travel of the commercial vehicle. Furthermore, the additional axial force 120.2 act in the opposite direction as the spring force 114 (reduction) when the commercial vehicle axle rotates in a direction of rotation which corresponds to reversing the commercial vehicle. The additional axial force 120. 120.2 acts on the inner rotor shaft 110, which transmits the additional axial force 120. 120.2 via the outer rotor shaft 111 to the fixed bearing 108.

Das Maschinengehäuse 107 weist eine axiale Bohrung 121 auf, in welcher eine Buchse 123 gelagert ist. Die Buchse 123 ist von ringförmiger Gestalt. Eine Passung zwischen der axialen Bohrung 121 und der Buchse 123 ist derart ausgelegt, dass sich die Buchse 123 in der axialen Bohrung 121 in der axialen Richtung x der elektrischen Maschine 101 bewegen kann. Die Passung kann beispielsweise als eine Spielpassung bzw. eine geringe Übergangspassung oder als eine geringe Presspassung ausgeführt sein.The machine housing 107 has an axial bore 121 in which a bushing 123 is mounted. The bushing 123 is annular in shape. A fit between the axial bore 121 and the bushing 123 is designed such that the bushing 123 can move in the axial bore 121 in the axial direction x of the electric machine 101 . The fit can be designed, for example, as a loose fit or a small transition fit or as a small press fit.

Die Buchse 123 umgibt den Außenring 117 des Loslagers 109 in der radialen Richtung r der elektrischen Maschine 101. In dem durch 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Außenring 117 des Loslagers 109 in die Buchse 123 eingepresst. Es besteht somit eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Außenring 117 des Loslagers 109 und der Buchse 123. Der Außenring 117 des Loslagers 109 kann sich in der axialen Richtung x nicht relativ zu der Buchse 123 bewegen. Weiterhin kann sich der Außenring 117 des Loslagers 109 auch in der Umfangsrichtung U nicht relativ zu der Buchse 123 bewegen. Wenn die Federkraft 114 auf das Loslager 109 wirkt (insbesondere auf dessen Außenring 117), können dadurch das Loslager 109 und die Buchse 123 gemeinsam in der axialen Richtung x der elektrischen Maschine 101 verschoben werden, sodass sich das Loslager 109 in Richtung des Festlagers 108 bewegt und die Federkraft 114 über die Rotorwelle 102 auf das Festlager 108 überträgt und die benötigte Vorspannung für das Festlager 108 bereitstellt.The bushing 123 surrounds the outer ring 117 of the floating bearing 109 in the radial direction r of the electrical machine 101. In the through 4 shown embodiment, the outer ring 117 of the floating bearing 109 is pressed into the bushing 123 . There is thus a non-positive connection between the outer ring 117 of the floating bearing 109 and the bushing 123. The outer ring 117 of the floating bearing 109 cannot move relative to the bushing 123 in the axial direction x. Furthermore, the outer ring 117 of the movable bearing 109 cannot move relative to the bushing 123 in the circumferential direction U either. When the spring force 114 acts on the floating bearing 109 (in particular on its outer ring 117), the floating bearing 109 and the bushing 123 can be displaced together in the axial direction x of the electrical machine 101, so that the floating bearing 109 moves in the direction of the fixed bearing 108 and the spring force 114 is transmitted to the fixed bearing 108 via the rotor shaft 102 and provides the required preload for the fixed bearing 108 .

Die Buchse 123 ist weiterhin drehfest in der axialen Bohrung 121 aufgenommen. Die Buchse 123 kann sich in ihrer Umfangsrichtung U nicht bewegen. Mit anderen Worten ist die Buchse 123 gegen Verdrehen innerhalb der axialen Bohrung 122 gelagert. Diese drehfeste Lagerung bzw. Sicherung gegen Verdrehen wird durch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Maschinengehäuse 107 (bzw. dessen axialer Bohrung 122) und der Buchse 123 umgesetzt. In dem durch 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Buchse 123 eine Passfedernut 124 auf, in welche eine zu der Passfedernut 124 passend geformte Passfeder 125 eingelegt ist. Die Passfeder 125 ragt in der radialen Richtung r ein Stück weit aus der Passfedernut 124 heraus. Das in der radialen Richtung r herausragende Stück der Passfeder 125 stößt dabei beidseitig an ein korrespondierendes Teil des Maschinengehäuses 107 an, sodass ein Formschluss in Umfangsrichtung U zwischen der Passfeder 125 und dem Maschinengehäuse 107 und somit auch zwischen der Buchse 123 und dem Maschinengehäuse 107 vorliegt. Dadurch, dass der Außenring 117 des Loslagers 109 drehfest innerhalb der Buchse 123 gelagert ist, besteht eine formschlüssig drehfeste Verbindung zwischen dem Maschinengehäuse 107, der Passfeder 125, der Buchse 123 und dem Außenring 117 des Loslagers 109. Auf diese Weise ist der Außenring 117 des Loslagers 109 drehfest mit dem Maschinengehäuse 107 verbunden und gegen Verdrehen gesichert.The bushing 123 is also held in the axial bore 121 in a rotationally fixed manner. The bushing 123 cannot move in its circumferential direction U. In other words, the bushing 123 is supported within the axial bore 122 against rotation. This non-rotatable mounting or protection against twisting is implemented by a positive connection between the machine housing 107 (or its axial bore 122) and the bushing 123. In that through 4 and 5 shown embodiment, the bushing 123 has a keyway 124 into which a keyway 124 shaped to match the keyway 125 is inserted. The feather key 125 protrudes a little out of the feather key groove 124 in the radial direction r. The piece of feather key 125 protruding in the radial direction r hits a corresponding part of the machine housing 107 on both sides, so that there is a form fit in the circumferential direction U between the feather key 125 and the machine housing 107 and thus also between the bushing 123 and the machine housing 107. Due to the fact that the outer ring 117 of the floating bearing 109 is mounted in a rotationally fixed manner within the bushing 123, there is a form-fitting, rotationally fixed connection between the machine housing 107, the feather key 125, the bushing 123 and the outer ring 117 of the floating bearing 109. In this way, the outer ring 117 of the Floating bearing 109 rotatably connected to the machine housing 107 and secured against rotation.

6 und 7 zeigen Teile einer elektrischen Maschine 201, die ähnlich aufgebaut ist wie die elektrische Maschine 101 nach 3 und 4. So erzeugt auch die elektrische Maschine 201 (Antriebsbereich) ein Drehmoment, das über eine Rotorwelle 202, eine Getriebestufe 203 und eine Nutzfahrzeugachse (Abtriebsbereich; hier nicht gezeigt, vgl. 1) an ein nicht dargestelltes Rad eines Nutzfahrzeugs übertragen wird. Ein Stator umgibt dabei einen Rotor (nicht durch 6 gezeigt; vgl. 1 und 3), der auf der Rotorwelle 102 drehfest gelagert ist, in einer radialen Richtung r der elektrischen Maschine 1. 6 and 7 show parts of an electrical machine 201, which is constructed similarly to the electrical machine 101 3 and 4 . The electric machine 201 (drive area) also generates a torque, which is transmitted via a rotor shaft 202, a gear stage 203 and a commercial vehicle axle (output area; not shown here, cf. 1 ) is transmitted to a non-illustrated wheel of a commercial vehicle. A stator surrounds a rotor (not through 6 shown; see. 1 and 3 ), which is rotatably mounted on the rotor shaft 102, in a radial direction r of the electrical machine 1.

Die elektrische Maschine 1 umfasst ein Maschinengehäuse 207 sowie ein Festlager (nicht durch 6 gezeigt; vgl. 1 und 3) und ein Loslager 209 für die Rotorwelle 202. Das Loslager 209 befindet sich auf einer ersten Stirnseite S1 der elektrischen Maschine 201. Auf der ersten Stirnseite S1 befinden sich auch die Getriebestufe 203 und die Nutzfahrzeugachse. Das Festlager befindet sich auf einer der ersten Stirnseite S1 abgewandten zweiten Stirnseite der elektrischen Maschine 201 (vgl. 1 und 3). Die Rotorwelle 202 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgeführt. Die Rotorwelle 202 umfasst eine innere Rotorwelle 210 und eine äußere Rotorwelle 211, welche die innere Rotorwelle 210 außen in der radialen Richtung r der elektrischen Maschine 201 umgibt. Die äußere Rotorwelle 211 ist weiterhin drehfest mit der inneren Rotorwelle 210 verbunden und in den beiden Lagern gelagert.The electrical machine 1 includes a machine housing 207 and a fixed bearing (not through 6 shown; see. 1 and 3 ) and a floating bearing 209 for the rotor shaft 202. The floating bearing 209 is located on a first end face S1 of the electric machine 201. The gear stage 203 and the commercial vehicle axle are also located on the first end face S1. The fixed bearing is located on a second end face of the electrical machine 201 that faces away from the first end face S1 (cf. 1 and 3 ). In the exemplary embodiment shown, the rotor shaft 202 has a multi-part design. The rotor shaft 202 includes an inner rotor shaft 210 and an outer rotor shaft 211 surrounding the inner rotor shaft 210 on the outside in the radial direction r of the electric machine 201 . The outer rotor shaft 211 is also non-rotatably connected to the inner rotor shaft 210 and supported in the two bearings.

Bei dem Festlager handelt es sich - wie im Zusammenhang mit 1 und 3 beschrieben - um ein 3-Punktlager, bei dem Loslager 209 um ein Rillenkugellager. Das Festlager benötigt eine gewisse axiale Vorspannung. Die Vorspannung ist eine Kraft, die in einer axialen Richtung x der elektrischen Maschine 201 auf das Festlager wirkt. Ein Teil der Vorspannung wird über eine Wellfeder 204 aufgebracht. Die Wellfeder 204 stützt sich an dem Maschinengehäuse 207 ab und erzeugt eine Federkraft 214, die in der axialen Richtung x der elektrischen Maschine 201 wirkt. Zur besseren Anlage der Wellfeder 204 an dem Loslager 209 ist noch eine Scheibe 205 zwischen der Wellfeder 204 und dem Loslager 209 angeordnet. Das Loslager 209 umfasst einen Innenring 206 und einen Außenring 208. Zwischen dem Innenring 206 und dem Außenring 208 sind die Wälzkörper 212 des Loslagers 209 angeordnet. Die Federkraft 214 wirkt auf den Außenring 208 und wird auf den Innenring 206 übertragen. Von dort aus wird sie über einen radialen Wellenabsatz 222 der Rotorwelle 202 auf die äußere Rotorwelle 211 übertragen, welche die Federkraft 214 über einen weiteren radialen Wellenabsatz der Rotorwelle 202 auf das Festlager überträgt.The fixed bearing is - as in connection with 1 and 3 described - a 3-point bearing, with the floating bearing 209 a deep groove ball bearing. The fixed bearing requires a certain axial preload. The preload is a force that acts on the fixed bearing in an axial direction x of the electrical machine 201 . Part of the preload is applied via a corrugated spring 204 . The corrugated spring 204 is based on the Machine housing 207 and generates a spring force 214, which acts in the axial direction x of the electrical machine 201. A washer 205 is also arranged between the corrugated spring 204 and the floating bearing 209 for better contact between the corrugated spring 204 and the floating bearing 209 . The floating bearing 209 includes an inner ring 206 and an outer ring 208. Between the inner ring 206 and the outer ring 208, the rolling elements 212 of the floating bearing 209 are arranged. The spring force 214 acts on the outer ring 208 and is transmitted to the inner ring 206 . From there it is transmitted via a radial shaft shoulder 222 of the rotor shaft 202 to the outer rotor shaft 211, which transmits the spring force 214 to the fixed bearing via a further radial shaft shoulder of the rotor shaft 202.

Auf der inneren Rotorwelle 210 ist im Bereich der Getriebestufe 203 ein Zahnradpaar 213 mit Schrägverzahnung 215 drehfest gelagert. Wenn sich die Rotorwelle 202 dreht, wird durch die Schrägverzahnung 215 eine zusätzliche Axialkraft 216.1, 216.2 erzeugt. Je nachdem, in welcher Richtung sich die Rotorwelle 202 dreht, wird dabei die Federkraft 214 verstärkt oder vermindert. So kann beispielsweise die zusätzliche Axialkraft 216.1 in der gleichen Richtung wie die Federkraft 214 (Verstärkung) wirken, wenn sich die Nutzfahrzeugachse in einer Drehrichtung dreht, welche einer Vorwärtsfahrt des Nutzfahrzeugs entspricht. Weiterhin kann die zusätzliche Axialkraft 216.2 in der entgegengesetzten Richtung wie die Federkraft 214 (Verringerung) wirken, wenn sich die Nutzfahrzeugachse in einer Drehrichtung dreht, welche einer Rückwärtsfahrt des Nutzfahrzeugs entspricht. Die zusätzliche Axialkraft 216. 216.2 wirkt auf die innere Rotorwelle 210, welche die zusätzliche Axialkraft 216. 216.2 auf das Festlager überträgt.On the inner rotor shaft 210 in the area of the gear stage 203 a pair of gears 213 with helical gearing 215 is rotatably mounted. When the rotor shaft 202 rotates, the helical gearing 215 generates an additional axial force 216.1, 216.2. Depending on the direction in which the rotor shaft 202 rotates, the spring force 214 is increased or decreased. For example, the additional axial force 216.1 can act in the same direction as the spring force 214 (amplification) when the commercial vehicle axle rotates in a direction of rotation that corresponds to forward travel of the commercial vehicle. Furthermore, the additional axial force 216.2 can act in the opposite direction to the spring force 214 (reduction) when the commercial vehicle axle rotates in a direction of rotation which corresponds to reversing of the commercial vehicle. The additional axial force 216. 216.2 acts on the inner rotor shaft 210, which transmits the additional axial force 216. 216.2 to the fixed bearing.

Das Maschinengehäuse 207 weist eine axiale Bohrung 217 auf, in welcher eine Buchse 218 gelagert ist. Die Buchse 218 ist von ringförmiger Gestalt. Eine Passung zwischen der axialen Bohrung 217 und der Buchse 218 ist derart ausgelegt, dass sich die Buchse 218 in der axialen Bohrung 217 in der axialen Richtung x der elektrischen Maschine 201 bewegen kann. Die Passung kann beispielsweise als eine Spielpassung bzw. eine geringe Übergangspassung oder als eine geringe Presspassung ausgeführt sein.The machine housing 207 has an axial bore 217 in which a bushing 218 is mounted. Bushing 218 is annular in shape. A fit between the axial bore 217 and the bushing 218 is designed such that the bushing 218 can move in the axial bore 217 in the axial direction x of the electric machine 201 . The fit can be designed, for example, as a loose fit or a small transition fit or as a small press fit.

Die Buchse 218 umgibt den Außenring 208 des Loslagers 209 in der radialen Richtung r der elektrischen Maschine 201. In dem durch 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Außenring 208 des Loslagers 209 in die Buchse 218 eingepresst. Es besteht somit eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Außenring 208 des Loslagers 209 und der Buchse 218. Der Außenring 208 des Loslagers 209 kann sich in der axialen Richtung x nicht relativ zu der Buchse 218 bewegen. Weiterhin kann sich der Außenring 208 des Loslagers 209 auch in der Umfangsrichtung U nicht relativ zu der Buchse 218 bewegen. Wenn die Federkraft 214 auf das Loslager 209 wirkt (insbesondere auf dessen Außenring 208), können dadurch das Loslager 209 und die Buchse 218 gemeinsam in der axialen Richtung x der elektrischen Maschine 201 verschoben werden, sodass sich das Loslager 209 in Richtung des Festlagers bewegt und sodass die Federkraft 214 über die Rotorwelle 202 auf das Festlager überträgt und die benötigte Vorspannung für das Festlager bereitstellt.The bushing 218 surrounds the outer ring 208 of the floating bearing 209 in the radial direction r of the electrical machine 201. In the through 4 shown embodiment, the outer ring 208 of the floating bearing 209 is pressed into the bushing 218. There is thus a non-positive connection between the outer ring 208 of the floating bearing 209 and the bushing 218. The outer ring 208 of the floating bearing 209 cannot move relative to the bushing 218 in the axial direction x. Furthermore, the outer ring 208 of the movable bearing 209 cannot move relative to the bushing 218 in the circumferential direction U either. When the spring force 214 acts on the floating bearing 209 (in particular on its outer ring 208), the floating bearing 209 and the bushing 218 can be displaced together in the axial direction x of the electrical machine 201, so that the floating bearing 209 moves in the direction of the fixed bearing and so that the spring force 214 is transmitted to the fixed bearing via the rotor shaft 202 and provides the required preload for the fixed bearing.

Die Buchse 218 ist weiterhin drehfest in der axialen Bohrung 217 aufgenommen. Die Buchse 218 kann sich in ihrer Umfangsrichtung U nicht bewegen. Mit anderen Worten ist die Buchse 218 gegen Verdrehen innerhalb der axialen Bohrung 217 gelagert. Diese drehfeste Lagerung bzw. Sicherung gegen Verdrehen wird durch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Maschinengehäuse 207 (bzw. dessen axialer Bohrung 217) und der Buchse 218 umgesetzt. In dem durch 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Buchse 218 eine Spannstiftnut 219 auf, in welche ein zu der Spannstiftnut 219 passend geformter Spannstift 220 hineinragt. Die Spannstiftnut 219 erstreckt sich in der axialen Richtung x der elektrischen Maschine 1. Die Spannstiftnut 219 kann in der der axialen Richtung x der elektrischen Maschine 1 relativ zu dem ortsfesten Spannstift 219 bewegt werden.The bushing 218 is also held in the axial bore 217 in a rotationally fixed manner. The bushing 218 cannot move in its circumferential direction U. In other words, the bushing 218 is supported within the axial bore 217 against rotation. This non-rotatable mounting or protection against twisting is implemented by a positive connection between the machine housing 207 (or its axial bore 217) and the bushing 218. In that through 6 and 7 The exemplary embodiment shown has the bushing 218 on a roll pin groove 219 into which a roll pin 220 shaped to match the roll pin groove 219 protrudes. The roll pin groove 219 extends in the axial direction x of the electric machine 1. The roll pin groove 219 can be moved in the axial direction x of the electric machine 1 relative to the stationary roll pin 219.

Der Spannstift 220 ragt in der radialen Richtung r ein Stück weit aus der Spannstiftnut 219 heraus. Das in der radialen Richtung r herausragende Stück des Spannstifts 120 ragt in eine radiale Bohrung 221 des Maschinengehäuses 207 hinein, insbesondere spielfrei oder nur mit geringem Spiel. Die radiale Bohrung 221 geht in die Spannstiftnut 219 über, wobei ein Formschluss in der Umfangsrichtung U zwischen dem Spannstift 220 und dem Maschinengehäuse 207 und somit auch zwischen der Buchse 218 und dem Maschinengehäuse 207 vorliegt. Dadurch, dass der Außenring 208 des Loslagers 209 drehfest innerhalb der Buchse 218 gelagert ist, besteht eine formschlüssig drehfeste Verbindung zwischen dem Maschinengehäuse 207, dem Spannstift 220, der Buchse 218 und dem Außenring 208 des Loslagers 209. Auf diese Weise ist der Außenring 208 des Loslagers 209 drehfest mit dem Maschinengehäuse 207 verbunden und gegen Verdrehen gesichert.The roll pin 220 protrudes a little out of the roll pin groove 219 in the radial direction r. The part of the dowel pin 120 that protrudes in the radial direction r protrudes into a radial bore 221 of the machine housing 207, in particular with no or only little play. The radial bore 221 merges into the roll pin groove 219 , with a form fit in the circumferential direction U between the roll pin 220 and the machine housing 207 and thus also between the bushing 218 and the machine housing 207 . Due to the fact that the outer ring 208 of the floating bearing 209 is mounted in a rotationally fixed manner within the bushing 218, there is a form-fitting, rotationally fixed connection between the machine housing 207, the dowel pin 220, the bushing 218 and the outer ring 208 of the floating bearing 209. In this way, the outer ring 208 of the Floating bearing 209 rotatably connected to the machine housing 207 and secured against rotation.

BezugszeichenlisteReference List

rright: radiale Richtung der elektrischen Maschineradial direction of the electric machine
S1S1: erste Stirnseite der elektrische Maschinefirst face of the electrical machine
S2S2: zweite Stirnseite der elektrische Maschinesecond end face of the electrical machine
Uu: Umfangsrichtung der elektrischen MaschineCircumferential direction of the electrical machine
xx: axiale Richtung der elektrischen Maschine axial direction of the electric machine
11: elektrische Maschineelectric machine
22: Rotorwellerotor shaft
33: Getriebestufegear stage
55: Statorstator
66: Rotorrotor
77: Maschinengehäusemachine housing
88th: Festlagerfixed bearing
99: Loslagerfloating bearing
1010: innere Rotorwelleinner rotor shaft
1111: äußere Rotorwelleouter rotor shaft
1212: Kugel Festlagerball bearing
1313: Vorspannungpreload
1414: Federkraftspring force
1515: Scheibedisc
1616: Innenringinner ring
1717: Außenringouter ring
1818: Wälzkörperrolling elements
1919: Schrägverzahnunghelical gearing
20.120.1: zusätzliche Axialkraftadditional axial force
20.220.2: zusätzliche Axialkraftadditional axial force
2121: Bohrung des MaschinengehäusesBoring of the machine housing
2222: O-Ringo ring
2323: Wellfedercorrugated spring
101101: elektrische Maschineelectric machine
102102: Rotorwellerotor shaft
103103: Getriebestufegear stage
104104: Wellfedercorrugated spring
105105: Statorstator
106106: Rotorrotor
107107: Maschinengehäusemachine housing
108108: Festlagerfixed bearing
109109: Loslagerfloating bearing
110110: innere Rotorwelleinner rotor shaft
111111: äußere Rotorwelleouter rotor shaft
112112: Kugel Festlagerball bearing
113113: Vorspannungpreload
114114: Federkraftspring force
115115: Scheibedisc
116116: Innenringinner ring
117117: Außenringouter ring
118118: Wälzkörperrolling elements
119119: Schrägverzahnunghelical gearing
120.1120.1: zusätzliche Axialkraftadditional axial force
120.2120.2: zusätzliche Axialkraftadditional axial force
121121: Bohrung des MaschinengehäusesBoring of the machine housing
122122: Zahnradpaarpair of gears
123123: BuchseRifle
124124: Passfedernutkeyway
125125: PassfederAdjusting spring
126126: radialer Wellenabsatzradial shaft heel
127127: radialer Wellenabsatzradial shaft heel
201201: elektrische Maschineelectric machine
202202: Rotorwellerotor shaft
203203: Getriebestufegear stage
204204: Wellfedercorrugated spring
205205: Scheibedisc
206206: Innenringinner ring
207207: Maschinengehäusemachine housing
208208: Außenringouter ring
209209: Loslagerfloating bearing
210210: innere Rotorwelleinner rotor shaft
211211: äußere Rotorwelleouter rotor shaft
212212: Wälzkörperrolling elements
213213: Zahnradpaarpair of gears
214214: Federkraftspring force
215215: Schrägverzahnunghelical gearing
216.1216.1: zusätzliche Axialkraftadditional axial force
216.2216.2: zusätzliche Axialkraftadditional axial force
217217: axiale Bohrungaxial bore
218218: BuchseRifle
219219: Spannstiftnutroll pin groove
220220: Spannstiftroll pin
221221: radiale Bohrungradial bore
222222: radialer Wellenabsatzradial shaft heel

Claims

Electrical machine (101, 201) for driving a motor vehicle, comprising the electrical machine (101, 201). - a rotor (106) with a rotor shaft (102, 202), - an axial fixed bearing (108), - An axial floating bearing (109, 209) and - a bushing (123, 218), wherein - the axial fixed bearing (108) in the electrical machine (101, 201) is mounted in a rotationally fixed and immovable manner in an axial direction (x) of the electrical machine (101, 201), - the bushing (123, 218) surrounds the axial floating bearing (109, 209) on the outside in a radial direction (r) of the electrical machine (101, 201), - the axial floating bearing (109, 209) is mounted in the bushing (123, 218) in a rotationally fixed manner and immovably in the axial direction (x), - the socket (123, 218) is mounted in the electrical machine (101, 201) in a rotationally fixed manner, - the bushing (123, 218) is mounted in the electrical machine (101, 201) so that it can move in the axial direction (x), and - A movement of the bushing (123, 218) in the axial direction (x) leads to a preload (113) acting in the axial direction (x), which is transmitted to the axial fixed bearing (108) via the rotor shaft (102, 202). becomes.

Electrical machine (101, 201) according to claim 1 , The electrical machine (101, 201) comprising a machine housing (107, 207), wherein the machine housing (107, 207) is positively connected to the socket (123, 218), so that the socket (123, 218) in the electrical machine (101, 201) is rotatably mounted.

Electrical machine (101) according to claim 2 , wherein the machine housing (107) is positively connected to the bushing (123) by means of a feather key (125), so that the bushing (123) can move in the axial direction (x), but is blocked in a circumferential direction (U).

Electrical machine (101) according to claim 3 , wherein - a first part of the feather key (125) is inserted into a feather key groove (124) of the bushing (123), and - a second part of the feather key (125) is accommodated in the machine housing (107) in such a way that the feather key ( 125) can move in the axial direction (x) in the machine housing (107), but is blocked in the circumferential direction (U) by the machine housing (107).

Electric machine (201) after claim 2 , wherein the machine housing (207) is positively connected to the bushing (218) by means of a dowel pin (220), so that the bushing (218) can move in the axial direction (x), but is blocked in a circumferential direction (U).

Electric machine (201) after claim 5 , wherein - a first end of the roll pin (220) is arranged in a roll pin groove (219) of the bushing (218), - a second end of the roll pin (220) is received in a radial bore (221) of the machine housing (207), - the roll pin groove (219) can be displaced relative to the roll pin (220) in the axial direction (x), but is blocked in a circumferential direction (U) by the roll pin (220).

Electrical machine (101, 201) according to one of the preceding claims, the electrical machine (101, 201) comprising a corrugated spring (104, 204), wherein - a first end of the corrugated spring (104, 204) is supported on the machine housing (107, 207), - A second end of the corrugated spring (104, 204) is supported on the floating bearing (109, 209), and - the corrugated spring (104, 204) exerts a spring force (114, 214) on the floating bearing (109, 209), so that the floating bearing (109, 209) and the rotor shaft (102, 202) move in the axial direction in the direction of the fixed bearing ( 108) must be pressed.

Electrical machine (101, 201) according to claim 7 , wherein - the fixed bearing is a three-point bearing (108) having a V-shaped inner raceway and spherical rolling elements (118), - the rotor shaft (102, 202) in that it moves in the axial direction (x) in the direction of the fixed bearing ( 108) is pressed, the preload (113) is exerted on the three-point bearing (108) in such a way that the spherical rolling bodies (118) only touch the inner raceway at one point.

Electrical machine (101, 201) according to claim 8 , wherein - the floating bearing is a grooved ball bearing (109, 209) which comprises an inner ring (116, 206) and an outer ring (117, 208), - the corrugated spring (104, 204) applies the spring force (114, 214) to the outer ring (117, 208) of the deep groove ball bearing (109, 209), - the spring force (114, 214) is transmitted to the rotor shaft (102, 202) via the inner ring (116, 206) of the deep groove ball bearing (109, 209), so that the rotor shaft (102, 202) is pressed together with the deep groove ball bearing (109, 209) in the axial direction (x) in the direction of the fixed bearing (108), and - the spring force (114, 214) is exerted on an inner ring of the three-point bearing (108). is and on an outer ring of the three-point bearing (108). carries, from where it is transferred to the machine housing (107, 207).

Electrical machine (101, 201) according to any one of the preceding claims, wherein the socket (123, 218) in the electrical machine (101, 201) by a - clearance fit or - a low transition fit or - a low press fit is stored.

Electrical machine (101, 201) according to one of Claims 7 until 10 , the electrical (101, 201) comprising a gear stage (103, 203) which has a gear pair (122, 213) with helical gearing (119, 215), wherein when the rotor shaft (102, 202) rotates, the gear pair (122, 213 ) rotates and thereby generates a helical gearing force (120.1, 120.2, 216.1, 216.2) acting in the axial direction (x), which superimposes the spring force (114, 214) of the corrugated spring (104, 204).