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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Axialflussmaschine, die einen Stator sowie einen auf einer ersten Axialseite des Stators und über einen ersten Luftspalt beabstandet angeordneten ersten Rotorabschnitt aufweist, und einem Gehäusebauteil, in dem die Axialflussmaschine gelagert ist und das sich so in Axialrichtung erstreckt, dass das Gehäusebauteil den ersten Luftspalt radial außerhalb der Axialflussmaschine verdeckt.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Antriebsvorrichtungen bekannt, die eine als Axialflussmaschine ausgebildete elektrische Maschine aufweisen. Zum Beispiel offenbart die
EP 2 606 561 B1 eine elektrische Maschine, die einen Rotor mit Dauermagneten und einen Stator mit Wicklungen aufweist, die auf Statorstäbe für eine Wechselwirkung mit den Magneten über einen Luftspalt gewickelt sind, der zwischen ihnen definiert wird, wobei der Rotor für eine Drehung mit Bezugnahme auf den Stator um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist, wobei die Stäbe und die darauf befindlichen Wicklungen mittels eines ringförmigen Statorgehäuses eingeschlossen sind. Dabei ist der Rotor direkt über den Stator drehbar gelagert.
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Da es bei Antriebsvorrichtungen mit einem solchen Lagerkonzept, bei denen der Rotor, etwa über ein zweireihiges Schrägkugellager, direkt zum Stator gelagert ist, zu (auf die verringerte Steifigkeit des Stators zurückzuführende) Vibrationen kommen kann, wurden neue Lagerungskonzepte entwickelt, bei denen der Rotor gut zum Stator gelagert werden kann und bei denen eine Motoreinheit und eine Getriebeeinheit jeweils eine separat testbare Einheit bilden, ohne dass es dafür erforderlich ist, erhebliche konstruktive Änderungen am Gehäuse vorzunehmen oder dabei insbesondere zusätzliche Gehäuseteile vorsehen zu müssen.
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Neben den genannten Anforderungen ist es für ein Lagerkonzept jedoch auch erforderlich, dass ein (radialer) Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor bzw. jeweils zwischen dem Stator und zwei axial auf beiden Seiten des Stators angeordneten Rotorabschnitten gemessen werden kann, um sicherzustellen, dass die Montage der Axialflussmaschine korrekt durchgeführt wurde und die Performance der Axialflussmaschine gewährleistet ist.
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Der Stand der Technik hat jedoch den Nachteil, dass der Luftspalt bauraumbedingt durch das Gehäusebauteil, etwa durch eine seitlich erhöhte Flanschfläche, verdeckt ist, so dass der Luftspalt nicht zugänglich ist und somit nicht überprüft und/oder gemessen werden kann.
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Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll eine Antriebsvorrichtung bereitgestellt werden, bei welcher der Rotor der Axialflussmaschine gut zum Stator gelagert werden kann, die Getriebeeinheit und die Motoreinheit jeweils eine separat testbare Einheit bilden und der Luftspalt zwischen Rotor und Stator nach der Montage der Axialflussmaschine in dem Gehäusebauteil überprüft und/oder gemessen werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Insbesondere wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäusebauteil eine radial mit dem ersten Luftspalt fluchtende Gehäuseausnehmung aufweist. Das heißt, dass in radialer Flucht zu dem ersten Luftspalt im Gehäusebauteil, etwa in einem Motordeckel, eine Ausnehmung ausgeführt ist, durch die eine Luftspaltprüfung möglich ist, auch wenn das Gehäusebauteil als solches den Luftspalt verdeckt. Dies hat den Vorteil, dass ohne größere konstruktive Veränderungen des Gehäusebauteils die Luftspaltprüfung und somit Überprüfung einer korrekten Montage der Axialflussmaschine im Gehäusebauteil ermöglicht wird. Somit kann der üblicherweise tolerierte Luftspalt gemessen und eine hohe Performance der Axialflussmaschine gewährleistet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Gehäuseausnehmung als ein, sich vorzugsweise in Radialrichtung erstreckendes, Durchgangsloch ausgebildet sein. Dadurch kann die Gehäuseausnehmung besonders einfach hergestellt werden und ein Hindurchführen eines Werkzeugs bzw. ein Hindurchmessen durch das Gehäusebauteil ermöglicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Gehäuseausnehmung als eine Gewindebohrung, eine gewindelose Bohrung oder eine Gehäusefreistellung ausgebildet sein. Diese Ausbildungen haben sich als besonders vorteilhaft hinsichtlich ihrer Herstellbarkeit und hinsichtlich ihrer Verschließbarkeit erwiesen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Gehäuseausnehmung derart dimensioniert sein, dass ein Prüf- oder Messwerkzeug durch die Gehäuseausnehmung zur Überprüfung und/oder Messung des ersten Luftspalts hindurchführbar ist. Das heißt, dass die Gehäuseausnehmung beispielsweise einen ausreichend großen Durchmesser aufweist, um ein normiertes Prüf- oder Messwerkzeug so weit hindurchstecken zu können, dass der erste Luftspalt gemessen werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Gehäuseausnehmung über ein von dem Gehäusebauteil separat ausgebildetes Verschlussbauteil nach außen hin, insbesondere abgedichtet, geschlossen/verschlossen sein. Das heißt, dass nach der Prüfung des Luftspalts die Gehäuseausnehmung mittels des Verschlussbauteils fluiddicht und/oder luftdicht verschlossen werden kann, um ein Eindringen von Schmutz oder Medien in einen Motorinnenraum/einen Innenraum des Gehäusebauteils zu verhindern.
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Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann das Verschlussbauteil als eine Schraube mit Dichtring, ein Verschlusstopfen oder ein Deckel ausgebildet sein. Das Verschlussbauteil kann beispielsweise mit dem Gehäusebauteil verschraubt oder verklebt sein. Diese Ausbildungen haben sich als besonders vorteilhaft hinsichtlich ihrer einfachen Montierbarkeit in der Gehäuseausnehmung und hinsichtlich ihrer Herstellungskosten erwiesen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Stator eine radial mit dem ersten Luftspalt und der Gehäuseausnehmung fluchtende Statorausnehmung aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass die Luftspaltprüfung unabhängig von der konkreten Ausgestaltung des Stators, insbesondere der durch den Stator bestimmten Zugänglichkeit des Luftspalts, ermöglicht wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann die Statorausnehmung derart dimensioniert sein, dass das Prüf- oder Messwerkzeug durch die Statorausnehmung zur Überprüfung und/oder Messung des ersten Luftspalts einführbar ist. Dadurch wird ermöglicht, das Prüf- oder Messwerkzeug so weit in die Axialflussmaschine einzuführen, dass der erste Luftspalt gemessen werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Axialflussmaschine einen auf einer zweiten Axialseite des Stators und über einen zweiten Luftspalt beabstandet angeordneten zweiten Rotorabschnitt aufweisen. Das heißt, dass der Stator axial zwischen den beiden Rotorabschnitten angeordnet ist. Vorzugsweise kann die Axialflussmaschine eine Rotorwelle aufweisen, auf der die beiden Rotorabschnitte (d.h. der erste Rotorabschnitt und der zweite Rotorabschnitt) drehfest angebracht sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Antriebsvorrichtung ein Zentrallager aufweisen, welches die Rotorwelle, den ersten Rotorabschnitt und den zweiten Rotorabschnitt direkt auf dem Gehäusebauteil lagert. Das heißt, dass der Rotor zur drehbaren Lagerung relativ zum Stator nicht direkt auf dem Stator gelagert ist, sondern direkt auf dem Gehäusebauteil gelagert ist. Dies hat den Vorteil, dass das Gehäusebauteil üblicherweise eine höhere Festigkeit und/oder Steifigkeit als der Stator besitzt, so dass keine Vibrationen entstehen, die sich nachteilig auf den Betrieb der Axialflussmaschine auswirken könnten.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Gehäusebauteil sich so in Axialrichtung erstrecken, dass das Gehäusebauteil den zweiten Luftspalt radial außerhalb der Axialflussmaschine verdeckt. Das heißt, dass je nach Bauraumanforderungen auch der zweite Luftspalt durch das Gehäusebauteil, etwa durch ein Mittelgehäuse, verdeckt sein kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann das Gehäusebauteil eine radial mit dem zweiten Luftspalt fluchtende zweite Gehäuseausnehmung aufweisen. Das heißt, dass in radialer Flucht zu dem zweiten Luftspalt im Gehäusebauteil, etwa in einem Mittelgehäuse, eine (weitere) Ausnehmung ausgeführt ist, durch die eine Luftspaltprüfung möglich ist, auch wenn das Gehäusebauteil als solches den Luftspalt verdeckt. Dies hat den Vorteil, dass ohne größere konstruktive Veränderungen des Gehäusebauteils die Luftspaltprüfung und somit Überprüfung einer korrekten Montage der Axialflussmaschine im Gehäusebauteil ermöglicht wird. Somit kann der üblicherweise tolerierte Luftspalt gemessen und eine hohe Performance der Axialflussmaschine gewährleistet werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann die zweite Gehäuseausnehmung als ein, sich vorzugsweise in Radialrichtung erstreckendes, Durchgangsloch ausgebildet sein. Vorzugsweise kann die zweite Gehäuseausnehmung als eine Gewindebohrung, eine gewindelose Bohrung oder eine Gehäusefreistellung ausgebildet sein. Diese Ausbildungen haben sich als besonders vorteilhaft hinsichtlich ihrer Herstellbarkeit und hinsichtlich ihrer Verschließbarkeit erwiesen.
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Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann die zweite Gehäuseausnehmung über ein von dem Gehäusebauteil separat ausgebildetes zweites Verschlussbauteil nach außen hin, insbesondere abgedichtet, geschlossen/verschlossen sein. Das heißt, dass nach der Prüfung des (zweiten) Luftspalts die zweite Gehäuseausnehmung mittels des zweiten Verschlussbauteils fluiddicht und/oder luftdicht verschlossen werden kann, um ein Eindringen von Schmutz oder Medien in einen Motorinnenraum/einen Innenraum des Gehäusebauteils zu verhindern. Vorzugsweise kann das zweite Verschlussbauteil als eine Schraube mit Dichtring, ein Verschlusstopfen oder ein Deckel ausgebildet sein. Das zweite Verschlussbauteil kann beispielsweise mit dem Gehäusebauteil verschraubt oder verklebt sein. Diese Ausbildungen haben sich als besonders vorteilhaft hinsichtlich ihrer einfachen Montierbarkeit in der Gehäuseausnehmung und hinsichtlich ihrer Herstellungskosten erwiesen.
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Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann die zweite Gehäuseausnehmung derart dimensioniert sein, dass ein Prüf- oder Messwerkzeug durch die Gehäuseausnehmung zur Überprüfung und/oder Messung des zweiten Luftspalts hindurchführbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann der Stator eine radial mit dem ersten Luftspalt und der Gehäuseausnehmung fluchtende zweite Statorausnehmung aufweisen. Vorzugsweise kann die zweite Statorausnehmung derart dimensioniert sein, dass das Prüf- oder Messwerkzeug durch die Statorausnehmung zur Überprüfung und/oder Messung des zweiten Luftspalts einführbar ist. Dadurch wird ermöglicht, das Prüf- oder Messwerkzeug so weit in die Axialflussmaschine einzuführen, dass der zweite Luftspalt gemessen werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch einen elektrischen Antrieb für ein Kraftfahrzeug, mit einer beschriebenen Antriebsvorrichtung gelöst. Das heißt, dass die Antriebsvorrichtung vorzugsweise in E-Achsgetrieben eingesetzt wird.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung eine Luftspaltmessung bei Axialflussmaschinen. Dabei wird in radialer Flucht zum Luftspalt zwischen einem Rotor und einem Stator der Axialflussmaschine im Motordeckel/Gehäusebauteil eine (oder mehrere) Ausnehmung(en) in Form einer Gewindebohrung oder einer Bohrung ohne Gewinde ausgeführt, welche nach der Luftspaltprüfung wieder verschlossen wird. Alternativ kann auch eine Freistellung in dem Motordeckel/Gehäusebauteil eingebracht sein und diese im Anschluss mit einem separaten Deckel verschlossen werden. Zudem kann der Stator eine ebenso in radialer Flucht zum Luftspalt und an gleicher radialer Ausrichtung eine ausreichend große Ausnehmung für ein Prüf- oder Messwerkzeug enthalten. Durch diese Ausnehmung kann der durch das Gehäusebauteil verdeckt Luftspalt mit entsprechendem Prüf- oder Messwerkzeug überprüft und gemessen werden. In die Ausnehmung im Gehäusebauteil wird nach dem Prüfen des Luftspalts eine Schraube mit Dichtring oder ein Verschlussstopfen oder ein Deckel oder ähnliches montiert, um diese wieder zu verschließen. Eine Abdichtung verhindert zusätzliches Eindringen von Medien in den Motorraum. Somit wird sichergestellt, dass die Axialflussmaschine/der Motor nach der Montage und vor der Auslieferung einen geprüften und dokumentierten Luftspalt hat, so dass die Performance gewährleistet werden kann. Folglich ergibt sich eine testbare Motoreinheit, die an jedes elektrische Antriebssystem oder Getriebe als eine bolt-on-Lösung angeschraubt werden kann. Wenn nicht nur ein erster Luftspalt zwischen einem ersten Rotorabschnitt und dem Stator, sondern auch ein zweiter Luftspalt zwischen einem zweiten Rotorabschnitt und dem Stator von dem Gehäusebauteil, etwa einem Mittelgehäuse, verdeckt ist, kann die beschriebene Ausnehmung auch auf die Luftspaltprüfung des zweiten Luftspalts angewandt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer Antriebsvorrichtung in einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine Längsschnittdarstellung der Antriebsvorrichtung in der ersten Ausführungsform,
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Antriebsvorrichtung in der ersten Ausführungsform, und
- 4 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Antriebsvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können untereinander ausgetauscht werden.
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1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Antriebsvorrichtung 1.
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Die Antriebsvorrichtung 1 weist eine Axialflussmaschine 2 auf. Die Axialflussmaschine 2 weist einen Stator 3 sowie einen auf einer ersten Axialseite des Stators 3 und über einen ersten Luftspalt 4 beabstandet angeordneten ersten Rotorabschnitt 5 auf.
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Die Antriebsvorrichtung 1 weist ein Gehäusebauteil 6 auf. Die Axialflussmaschine 2 ist in dem Gehäusebauteil 6 gelagert. Das Gehäusebauteil 6, hier in Form eines Motordeckels, erstreckt sich so in Axialrichtung, dass das Gehäusebauteil 6 den ersten Luftspalt 4 radial außerhalb der Axialflussmaschine 2 verdeckt. Beispielsweise kann das Gehäusebauteil 6 eine seitlich erhöhte Flanschfläche aufweisen, die einen radialen Zugang zu dem ersten Luftspalt 4 verdeckt.
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Das Gehäusebauteil 6 weist eine radial mit dem ersten Luftspalt 4 fluchtende Gehäuseausnehmung 7 auf. Insbesondere ist die Gehäuseausnehmung 7 als ein Durchgangsloch ausgebildet, das sich in Radialrichtung erstreckt. Beispielsweise kann die Gehäuseausnehmung 7 in Form einer Gewindebohrung oder in Form einer Bohrung ohne Gewinde oder in Form einer Gehäusefreistellung ausgebildet sein. Vorzugsweise kann die Gehäuseausnehmung 7 derart dimensioniert sein, dass ein Prüf- oder Messwerkzeug durch die Gehäuseausnehmung 7 zur Überprüfung und/oder Messung des ersten Luftspalts 4 hindurchführbar ist.
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Die Gehäuseausnehmung 7 ist vorzugsweise über ein von dem Gehäusebauteil 6 separat ausgebildetes Verschlussbauteil 8 nach außen hin geschlossen/verschlossen. Vorzugsweise kann das Verschlussbauteil 8 abgedichtet in der Gehäuseausnehmung 7 angeordnet sein. Beispielsweise kann das Verschlussbauteil 8 als eine Schraube 9 mit Dichtring (vgl. 1 und 2), ein Verschlusstopfen oder ein Deckel 10 (vgl. 4) ausgebildet sein.
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Zudem kann der Stator 3 eine radial mit dem ersten Luftspalt 4 und der Gehäuseausnehmung 7 fluchtende Statorausnehmung 11 aufweisen. Die Statorausnehmung 11 ist in 2 lediglich schematisch angedeutet. Vorzugsweise kann die Statorausnehmung 11 derart dimensioniert sein, dass das Prüf- oder Messwerkzeug durch die Statorausnehmung 11 zur Überprüfung und/oder Messung des ersten Luftspalts 4 einführbar ist.
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In der Antriebsvorrichtung 1 weist die Axialflussmaschine 2 zudem einen auf einer zweiten Axialseite des Stators 3 und über einen zweiten Luftspalt 12 beabstandet angeordneten zweiten Rotorabschnitt 13 auf. Der Stator 3 ist demnach axial zwischen dem ersten Rotorabschnitt 5 und dem zweiten Rotorabschnitt 13, über den ersten Luftspalt 4 bzw. den zweiten Luftspalt 12 beabstandet, angeordnet.
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Auch wenn es in den Figuren nicht dargestellt ist, kann sich das Gehäusebauteil 6, etwa in Form eines Mittelgehäuses, so in Axialrichtung erstrecken, dass das Gehäusebauteil 6 den zweiten Luftspalt 12 radial außerhalb der Axialflussmaschine 2 verdeckt. In diesem Fall kann das Gehäusebauteil 6 eine radial mit dem zweiten Luftspalt 12 fluchtende zweite Gehäuseausnehmung aufweisen. Die zweite Gehäuseausnehmung kann analog zu der Gehäuseausnehmung 7 ausgebildet sein.
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In der dargestellten Antriebsvorrichtung 1 weist die Axialflussmaschine 2 eine Rotorwelle 14 auf, auf der die beiden Rotorabschnitte 5, 13 drehfest angebracht sind. Die Rotorwelle 14 und die beiden Rotorabschnitte 5, 13 können integral oder als voneinander separate Bauteile ausgebildet sein. Vorzugsweise kann die Antriebsvorrichtung 1 ein Zentrallager 15, hier in Form eines zweireihigen Schrägkugellagers, aufweisen, welches die Rotorwelle 14, den ersten Rotorabschnitt 5 und den zweiten Rotorabschnitt 13 direkt auf dem Gehäusebauteil 6 lagert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsvorrichtung
- 2
- Axialflussmaschine
- 3
- Stator
- 4
- erster Luftspalt
- 5
- erster Rotorabschnitt
- 6
- Gehäusebauteil
- 7
- Gehäuseausnehmung
- 8
- Verschlussbauteil
- 9
- Schraube
- 10
- Deckel
- 11
- Statorausnehmung
- 12
- zweiter Luftspalt
- 13
- zweiter Rotorabschnitt
- 14
- Rotorwelle
- 15
- Zentrallager
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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