DE102022129016A1

DE102022129016A1 - Lagerung einer Axialflussmaschine in einem elektromechanischen Achsantriebsstrang

Info

Publication number: DE102022129016A1
Application number: DE102022129016.6A
Authority: DE
Inventors: Filip Badáň; Joerg Bauer; Swen Doerrie; Miroslav Gočal; Bernhard Linz; Stephan Popp; Vitali Reh; Oleg Weitner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-11-03
Filing date: 2022-11-03
Publication date: 2024-05-08

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Lagerung einer Axialflussmaschine (1, 2) in einem elektromechanischen Achsantriebstrang (Antriebseinheit, Antriebssystem, Antriebsstrang, oder dergleichen).

Description

Die Erfindung betrifft verschiedene Varianten eine Axialflussmaschine in einem elektromechanischem Achsantriebsstrang zu lagern beziehungsweise die Lagerung derselben im Einzelnen auszubilden. Der elektromechanische Achsantriebsstrang umfasst die Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, um dieses fortzubewegen.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Antriebsvorrichtung 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.
Die Aufgabe lautet, eine verbesserte Lagerung der Axialflussmaschine in dem elektromechanischen Achsantriebsstrang bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Die erfindungsgemäßen Varianten der Lösung werden in den nächsten Abschnitten vorgestellt.
Die Ausgestaltungen in den einzelnen Varianten der Erfindung gemäß den Abschnitten I bis VI können untereinander und miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden. Gleichsam können mehrere Varianten der Erfindung zusammengefasst werden.
Abschnitt I - erste Variante der Erfindung
Axialflussmaschine mit reduziertem Reibverlust; sowie Antriebseinheit
Die gestellte Aufgabe wird durch diese erste Variante der Erfindung gelöst.
Diese Variante der Erfindung betrifft eine Axialflussmaschine für einen Kraftfahrzeugantrieb, vorzugsweise für ein rein elektrisch angetriebenes oder ein hybridisch angetriebenes Kraftfahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit mit dieser Axialflussmaschine sowie einem dieser Axialflussmaschine nachgeschalteten Getriebe.
Diese umfasst eine Axialflussmaschine für einen Kraftfahrzeugantrieb, wobei die Axialflussmaschine ein Gehäuse, einen gehäusefest aufgenommenen, scheibenförmigen Stator sowie einen relativ zu dem Stator verdrehbar gelagerten Rotor aufweist. Der Rotor weist ferner zwei, zueinander gegenüberliegenden axialen Seiten des Stators angeordnete Plattenbereiche auf und ist mittels eines Wälzlagers an einem gehäusefesten, radial innerhalb des Stators ausgebildeten Lagerbereich abgestützt. Axial versetzt zu dem Wälzlager sowie in radialer Richtung innerhalb des Stators ist weiterhin eine Schlauchringanordnung zwischen dem Rotor und/oder einem rotorfesten Wellenbestandteil einerseits und dem Gehäuse andererseits wirkend eingesetzt.
Durch die somit in radialer Richtung möglichst weit nach innen versetzte Schleifringanordnung wird ein in zumindest einer gewissen Größe unvermeidbares Verlustmoment (durch Reibung) möglichst geringgehalten. Zudem gestattet diese Anordnung eine insbesondere in radialer Richtung möglichst kompakte Bauweise.
Demnach ist es auch von Vorteil, wenn die Schleifringanordnung und das Wälzlager zumindest teilweise auf einem gleichen / gemeinsamen Durchmesser, das heißt zumindest teilweise auf einer radialen Höhe, angeordnet sind. Dies trägt ebenfalls für die Umsetzung einer kompakten Anordnung bei.
Dabei hat es sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Radialwellendichtring und/oder ein Erdungsring der Schlauchringanordnung zumindest teilweise auf einem gemeinsamen Durchmesser mit dem Wälzlager angeordnet sind / ist.
Weist die Schleifringanordnung folglich prinzipiell einen Radialwellendichtring auf, kann eine notwendige Dichtstelle bauraumsparend untergebracht werden.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Radialwellendichtring zwischen dem Wellenabschnitt und dem Gehäuse wirkend eingesetzt ist. Weiter bevorzugt ist der Radialwellendichtring drehfest mit dem Gehäuse verbunden und befindet sich in Schleifkontakt mit dem Wellenabschnitt. Dies begünstigt ebenfalls eine verschleißarme Anordnung.
Ferner ist es somit von Vorteil, wenn die Schleifringanordnung, zusätzlich oder alternativ zu dem Radialwellendichtring, einen Erdungsring aufweist. Damit wird auch eine Erdungsstelle möglichst bauraumsparend eingebracht.
In diesem Zusammenhang ist es ferner von Vorteil, wenn der Erdungsring (direkt) zwischen dem Rotor und dem Gehäuse wirkend eingesetzt ist. Der Erdungsring ist dann vorzugsweise drehfest mit dem Gehäuse verbunden und befindet sich in Schleifkontakt mit dem Rotor.
Sind der Erdungsring und der Radialwellendichtring axial versetzt zueinander angeordnet, ergibt sich eine radial möglichst kompakte Bauweise.
Bevorzugt ist der Wellenabschnitt zudem durch eine mit dem Rotor drehfest verbundene Triebwelle ausgebildet. Somit ist der Aufbau möglichst einfach gehalten.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn ein Lagerring des Wälzlagers vollständig (axial und in Umfangsrichtung) an einem einen (ersten) Plattenbereich unmittelbar ausbildenden (ersten) Rotorsegment des Rotors festgelegt / aufgenommen ist. Dadurch wird auch die Montage weiter vereinfacht.
Von Vorteil ist es auch, wenn ein, einen zweiten Plattenbereich bildendes, zweites Rotorsegment des Rotors in radialer Richtung überlappend mit dem Wälzlager angeordnet ist. Auch dadurch wird sichergestellt, dass der bevorzugt von einer radialen Innenseite an dem ersten Rotorsegment angebrachte Wellenabschnitt im Durchmesser möglichst klein ausgebildet ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer erfindungsgemäßen Axialflussmaschine nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen sowie mit einem Getriebe, wobei der Wellenabschnitt unmittelbar mit einer zumindest eine Getriebeverzahnung aufweisenden Eingangswelle des Getriebes drehfest verbunden ist oder unmittelbar durch diese Eingangswelle ausgebildet ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage der Axialflussmaschine nach zumindest eine der zuvor beschriebenen Ausführungen, wobei zunächst (in einem ersten Schritt) das Wälzlager an einem einen ersten Plattenbereich ausbildenden ersten Rotorsegment befestigt wird und dieser das erste Rotorsegment und das Wälzlager aufweisende Zusammenbau mit dem Gehäuse / einem Tragabschnitt des Gehäuses verbunden wird, im Anschluss daran (in einem zweiten Schritt) der Stator gehäusefest (an dem Tragabschnitt) angebracht wird und wiederum daran anschließend (in einem dritten Schritt) ein einen zweiten Plattenbereich ausbildendes zweites Rotorsegment mit dem ersten Rotorsegment verbunden wird. In einem vierten Schritt wird dann vorzugsweise die Axialflussmaschine an einem weiteren Gehäusekörper fixiert, vorzugsweise indem der Tragabschnitt an diesem Gehäusekörper angeschraubt wird.
Eine Axialflussmaschine für einen Kraftfahrzeugantrieb, mit einem Gehäuse, einem gehäusefest aufgenommenen, scheibenförmigen Stator sowie einem relativ zu dem Stator verdrehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor ferner zwei, zu einander gegenüberliegenden axialen Seiten des Stators angeordnete Plattenbereiche aufweist und mittels eines Wälzlagers an einem gehäusefesten, radial innerhalb des Stators ausgebildeten Lagerbereich abgestützt ist, hat axial versetzt zu dem Wälzlager sowie in radialer Richtung innerhalb des Stators eine Schleifringanordnung, die zwischen dem Rotor und/oder einem rotorfesten Wellenabschnitt einerseits und dem Gehäuse andererseits wirkend eingesetzt ist.
In dieser Axialflussmaschine sind die Schleifringanordnung und das Wälzlager zumindest teilweise auf einem gleichen Durchmesser angeordnet.
In dieser Axialflussmaschine weist die Schleifringanordnung einen Radialwellendichtring auf.
In dieser Axialflussmaschine ist der Radialwellendichtring zwischen dem Wellenabschnitt und dem Gehäuse wirkend eingesetzt.
In dieser Axialflussmaschine weist die Schleifringanordnung einen Erdungsring auf.
In dieser Axialflussmaschine ist der Erdungsring zwischen dem Rotor und dem Gehäuse wirkend eingesetzt.
In dieser Axialflussmaschine sind der Erdungsring und der Radialwellendichtring axial versetzt zueinander angeordnet.
In dieser Axialflussmaschine ist der Wellenabschnitt durch eine mit dem Rotor drehfest verbundene Triebwelle ausgebildet.
In dieser Axialflussmaschine ist ein Lagerring des Wälzlagers vollständig an einem einen Plattenbereich unmittelbar ausbildenden Rotorsegment des Rotors aufgenommen.
In einer Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer Axialflussmaschine sowie mit einem Getriebe, ist der Wellenabschnitt unmittelbar mit einer zumindest eine Getriebeverzahnung aufweisenden Eingangswelle des Getriebes drehfest verbunden oder unmittelbar durch diese Eingangswelle ausgebildet.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand der 1a näher erläutert.
Es zeigt die 1a eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Axialflussmaschine nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei die Axialflussmaschine bereits in einer schematisch angedeuteten Antriebseinheit eingesetzt ist.
Die 1a ist lediglich schematischer Natur und dient ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Axialflussmaschine 1 der 1a ist vorzugsweise in einem Antriebsstrang eines hybriden oder rein elektrischen Kraftfahrzeuges eingesetzt. Die Axialflussmaschine 1 wird dabei zum Antrieb des Kraftfahrzeuges eingesetzt und befindet sich vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Getriebes / Schaltgetriebes mit Antriebsachsen des Kraftfahrzeuges in Verbindung.
Mit 1a ist schematisch angedeutet, dass die Axialflussmaschine 1 in einer Antriebseinheit 20 des Kraftfahrzeuges bevorzugt eingesetzt ist, wobei die Antriebseinheit 20 neben der Axialflussmaschine 1 ein Getriebe 21 aufweist. Das Getriebe 21 ist der Axialflussmaschine 1 nachgeschaltet und in 1a insbesondere hinsichtlich seiner prinzipiellen Position angedeutet. Eine Eingangswelle 22 des Getriebes 21 ist bevorzugt durch eine mit dem Rotor 4 drehfest verbundene Triebwelle 14 oder unmittelbar durch diese Triebwelle 14 ausgebildet. Diese Triebwelle 14 weist somit einen Wellenabschnitt 11 der Axialflussmaschine 1 auf, der an den Rotor 4 der Axialflussmaschine 1 direkt angebunden ist. Bevorzugt ist jene Eingangswelle 22 unmittelbar ein integraler Bestandteil eines Sonnenrades einer Planetengetriebeeinheit des Getriebes 21.
Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben, wie axial, radial und in Umfangsrichtung, auf eine zentrale Drehachse 30 eines Rotors 4 der Axialflussmaschine 1 zu sehen sind. Unter axial / axiale Richtung ist somit eine Richtung entlang / parallel zu der Drehachse 30, unter radial / radiale Richtung eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 30 und unter Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer konzentrisch, um die Drehachse 30 umlaufenden Kreislinie zu verstehen.
Die Axialflussmaschine 1 weist ein Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 weist wiederum einen Tragabschnitt 23 auf, der als ein Lagerschild ausgebildet ist. Dieser Tragabschnitt 23 erstreckt sich im Wesentlichen von einer Stelle radial außerhalb eines Stators 3 bis zu einer Stelle radial innerhalb des Stators 3. Der Tragabschnitt 23 ist in einem fertig montierten Zustand der Antriebseinheit 20 dann bevorzugt an einem weiteren Gehäusekörper 25 des Gehäuses 2 befestigt (angeschraubt).
Seitlich / in axialer Richtung neben dem Tragabschnitt 23 ist der eigentliche Motorbestandteil der Axialflussmaschine 1 mit dem Stator 3 und dem Rotor 4 angeordnet. In dieser Ausführung ist der Stator 3 gesamtheitlich im Wesentlichen scheibenförmig.
Der Rotor 4 weist zwei Rotorsegmente 17, 18 auf. Jedes Rotorsegment 17, 18 bildet wiederum einen radial verlaufenden Plattenbereich 6, 7 aus. Die beiden Plattenbereich 6, 7 verlaufen in radialer Richtung parallel zu dem Stator 3. Die beiden Plattenbereich 6, 7 sind zueinander gegenüberliegenden axialen Seiten 5a, 5b des Stators 3 angeordnet. Ein erstes Rotorsegment 17 bildet somit einen ersten Plattenbereich 6, der an / zu der ersten axialen Seite 5a des Stators 3 angeordnet ist, aus. Ein zweites Rotorsegment 18 bildet folglich einen zweiten Plattenbereich 7 aus, der an / zu der zweiten axialen Seite 5b des Stators 3 angeordnet ist. Die beiden Plattenbereiche 6, 7 überdecken den Stator 3 in radialer Richtung über einen Großteil seiner radialen Erstreckung hinweg.
Die Rotorsegmente 17, 18 sind dann radial innerhalb des Stators 3 aneinander fixiert. Die beiden Rotorsegmente 17, 18 sind über mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Schrauben 28 miteinander verbunden. In der Ausführung der 1 weist das erste Rotorsegment 17 einen, radial innerhalb des Stators 3, in axialer Richtung verlaufenden Stegbereich 29 auf. Der Stegbereich 29 verläuft von dem ersten Plattenbereich 6 hin zu dem zweiten Plattenbereich 7. Der Stegbereich 29 ist axial an dem zweiten Rotorsegment 18 abgestützt. Somit weist der Rotor 4 einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf.
Der Rotor 4 ist an einem gehäusefesten Lagerbereich 9 relativ zu dem Gehäuse 2 drehbar gelagert. Hierzu ist zwischen dem Rotor 4 und dem Lagerbereich 9 ein Wälzlager 8 eingesetzt. Dabei ist ein erster Lagerring 15, hier in Form eines Lagerinnenrings, des Wälzlagers 8 an dem Lagerbereich 9 befestigt (d.h. drehfest, axialfest und radialfest angebracht).
Ein zweiter Lagerring 16, hier ein Lageraußenring, des Wälzlagers 8 ist an dem Rotor 4, nämlich unmittelbar an dem ersten Rotorsegment 17, befestigt. Der zweite Lagerring 16 ist in dieser Ausführung an dem Stegbereich 29 aufgenommen und an diesem Stegbereich 29 insbesondere auch axial vollständig festgelegt.
Das Wälzlager 8 ist in dieser Ausführung als ein zweireihiges Schrägkugellager ausgebildet.
Erfindungsgemäß ist eine Schleifringanordnung 10 zwischen dem Gehäuse 2 und dem Rotor 4 sowie zwischen dem Gehäuse 2 und dem drehfest mit dem Rotor 4 verbundenen Wellenabschnitt 11 wirkend eingesetzt. Das Gehäuse 2 weist hierzu einen sich mit der Schleifringanordnung 10 in Kontakt befindlichen Seitenwandbereich 19 auf. Der Seitenwandbereich 19 ist an einer dem Tragabschnitt 23 axial abgewandten Seite des Rotors 4 angeordnet. Der Seitenwandbereich 19 verläuft im Wesentlichen parallel zu dem Tragabschnitt 23, d.h. in radialer Richtung. Der Seitenwandbereich 19 erstreckt sich von einer Stelle radial außerhalb des Stators 3 radial nach innen bis zu einer Stelle radial innerhalb des Stators 3. Der Seitenwandbereich 19 ist bevorzugt durch einen separat von dem Tragabschnitt 23 ausgeformten Grundkörper 25 gebildet.
Es ist ferner zu erkennen, dass jenes den zweiten Plattenbereich 7 aufweisende zweite Rotorsegment 18 derart weit in radialer Richtung nach innen verläuft, dass dieses das Wälzlager 8 zu einer axialen Seite hin in radialer Richtung überlappt / überragt. Ein Innendurchmesser des zweiten Rotorsegmentes 18 entspricht dabei im Wesentlichen einem Innendurchmesser des ersten Lagerrings 15 des Wälzlagers 8. Stets ist der Innendurchmesser des zweiten Rotorsegmentes 18 zumindest kleiner als ein Außendurchmesser des Wälzlagers 8 / des zweiten Lagerrings 16 des Wälzlagers 8 dimensioniert.
Das zweite Rotorsegment 18 bildet vorzugsweise an seiner radialen Innenseite unmittelbar eine formschlüssig mit weiteren Wellen koppelbare Verzahnung 24, vorzugsweise in Form einer Kerbverzahnung, auf. In 1a ist die Verzahnung 24 und folglich der Rotor 4 bereits drehfest mit dem Wellenabschnitt 11 verbunden.
Die Schleifringanordnung 10 ist in dieser Ausführung mehrteilig umgesetzt. Die Schleifringanordnung 10 weist zum einen einen Radialwellendichtring 12, zum anderen einen einer elektrischen Erdung dienenden Erdungsring 13 auf. Radialwellendichtring 12 und Erdungsring 13 sind bevorzugt jeweils mehrteilig ausgebildet, wobei auf eine Detaildarstellung dieser beiden Ringe der Übersichtlichkeit halber verzichtet ist.
Der Radialwellendichtring 12 ist vorzugsweise drehfest an dem Gehäuse 2 aufgenommen und in Schleifkontakt mit dem Wellenabschnitt 11 befindlich. Der Radialwellendichtring 12 dient somit zur Abdichtung eines Spaltes zwischen dem Wellenabschnitt 11 und dem Gehäuse 2.
Der Erdungsring 13 ist in dieser Ausführung unmittelbar an dem Gehäuse 2 drehfest aufgenommen. Der Erdungsring 13 befindet sich in Schleifkontakt mit dem zweiten Rotorsegment 18 und somit dem Rotor 4. Der Erdungsring 13 sorgt damit für eine Übertragung elektrischer Ströme / einem elektrischen Ladungsausgleich zwischen dem Rotor 4 und dem Gehäuse 2. Es ist auch zu erkennen, dass der Erdungsring 13 mit Bezug auf seine radiale Mitte radial weiter außen als der Radialwellendichtring 12 in Bezug auf seine radiale Mitte angeordnet ist. Erdungsring 13 und Radialwellendichtring 12 sind in axialer Richtung beabstandet zueinander angeordnet.
Dadurch dichtet der Radialwellendichtring 12 insbesondere einen Getrieberaum 26 des Getriebes 21 gegenüber einem den Stator 3 und den Rotor 4 aufnehmenden Motorraum 27 ab.
Bei einer bevorzugten Montage der Axialflussmaschine 1 wird zunächst (in einem ersten Schritt) das Wälzlager 8 an dem ersten Rotorsegment 17 befestigt. Dieser Zusammenbau aus erstem Rotorsegment 17 und das Wälzlager 8 wird dann mit dem Gehäuse 2, genauer betrachtet mit dem Tragabschnitt 23 (auch als Trägerplatte bezeichnet), verbunden. Im Anschluss daran (in einem zweiten Schritt) wird der Stator 3 gehäusefest (d.h. fest an dem Tragabschnitt 23) angebracht. Wiederum daran anschließend (in einem dritten Schritt) wird das zweite Rotorsegment 18 mit dem ersten Rotorsegment 17 verbunden. In einem vierten Schritt wird die Axialflussmaschine 1 dann an dem Grundkörper 25 des Gehäuses 2 angebracht, indem der Tragabschnitt 23 mit dem Grundkörper 25 verschraubt wird.
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung vorzugsweise in einem ersten Montageschritt die erste Rotorplatte (erstes Rotorsegment 17) samt Lager (Wälzlager 8) vormontiert. Die erste Rotorplatte ist so aufgeführt, dass das Lager komplett in ihr gelagert werden kann. Das Lager ist nach der Vormontage komplett fixiert sowie positioniert und die erste Rotorplatte damit komplett gelagert. In einem zweiten Montageschritt wird der Stator 3 eingebaut und in seiner Position vollständig fixiert. In einem dritten Montageschritt wird die zweite Rotorplatte (zweites Rotorsegment 18) montiert und an die erste Rotorplatte fixiert.
Die Verzahnung 24 als Schnittstelle zur Getriebesonne befindet sich an der zweiten Rotorplatte. Dabei kann durch das beschriebene Konzept und die Montagereihenfolge die Verzahnung 24 mit dem kleinstmöglichen Durchmesser ausgeführt werden, da diese zum Abschluss montiert wird und somit in radialer Richtung keine konstruktiven Restriktionen hat. Der Radialwellendichtring 12 zur Abdichtung des ölhaltigen Getrieberaumes 26 befindet sich auf der Getriebesonne (Wellenabschnitt 11). Wobei der Laufdurchmesser des Radialwellendichtringes 12 nur geringfügig größer als der Durchmesser der Steckverzahnung (Verzahnung 24) zwischen zweiter Rotorplatte und Getriebesonne gewählt wird und somit der Radialwellendichtring 12 auf dem kleinstmöglichen Durchmesser läuft.
Das Erdungselement (Erdungsring 13) wird auf die zweite Rotorplatte aufgebracht, sitzt neben der Schnittstelle zwischen der zweiten Rotorplatte und der Getriebesonne und wird auch auf dem nächstkleinsten Durchmesser, der möglich ist, platziert. Damit ist die Axialflussmaschine 1 so integriert, dass die wesentlichen schleifenden Komponenten mit kleinstmöglichen Umfangsgeschwindigkeiten laufen.
Abschnitt II - zweite Variante der Erfindung
Axialflussmaschine mit Lagerungskonzept für modulare Bauweise
Die gestellte Aufgabe wird durch diese zweite Variante der Erfindung gelöst.
Diese Variante der Erfindung betrifft eine Axialflussmaschine für einen Kraftfahrzeugantrieb, vorzugsweise für ein rein elektrisch angetriebenes oder ein hybridisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
Die Axialflussmaschine ist für einen Kraftfahrzeugantrieb geeignet, wobei die Axialflussmaschine einen Motorträger, einen an einem Aufnahmebereich des Motorträgers befestigten, scheibenförmigen Stator sowie einen relativ zu dem Stator verdrehbar gelagerten Rotor aufweist. Der Rotor weist ferner zwei, zueinander gegenüberliegenden axialen Seiten des Stators angeordnete Plattenbereiche auf und ist mittels eines Wälzlagers an einem durch den Motorträger ausgebildeten, radial innerhalb des Stators angeordneten Lagerbereich abgestützt. Ferner ist der Rotor an dem Wälzlager befestigt, das heißt insbesondere radial und axial fixiert, und das Wälzlager wiederum an dem Motorträger befestigt, das heißt insbesondere radial und axial fixiert.
Durch eine derartige Sicherung des Rotors über das Wälzlager relativ zu dem Motorträger wird eine in Gänze einfach montierbare, modulare Einheit zur Verfügung gestellt, die gesamtheitlich in verschiedenen Antriebssträngen rasch montierbar / integrierbar ist. Zugleich wird der Rotor relativ zum Stator möglichst robust gelagert, sodass der Wirkungsgrad der Axialflussmaschine weiter verbessert wird.
Demnach ist es auch von Vorteil, wenn der Aufnahmebereich und der Lagerbereich stoffeinteilig (miteinander) ausgebildet sind. Dadurch wird der Motorträger möglichst steif ausgebildet und der Stator ist relativ zum Rotor robust abgestützt.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Wälzlager, vorzugsweise ein Lagerinnenring des Wälzlagers, auf dem zapfenförmigen Lagerbereich aufgepresst ist und zwischen einer Radialschulter des Lagerbereiches und einem an dem Lagerbereich befestigten Sicherungselement axial eingespannt ist. Dadurch kommt es zu einer möglichst stabilen Aufnahme des Wälzlagers seitens des Motorträgers.
Für eine einfache Montage ist es diesbezüglich auch von Vorteil, wenn das Sicherungselement als ein in den Lagerbereich eingeschraubtes Schraubenelement / eine Schraube ausgebildet ist.
Alternativ zu der Ausbildung des Sicherungselementes als Schraube ist es auch vorteilhaft, wenn dieses als Keilring oder Vorspannmutter umgesetzt ist.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn das Wälzlager, vorzugsweise ein Lageraußenring des Wälzlagers, zwischen einem einen ersten Plattenbereich ausbildenden ersten Rotorsegment des Rotors und einem Nabenkörper des Rotors axial eingespannt ist. Dadurch wird der Aufbau des Rotors wiederum möglichst einfach gehalten und zugleich ist das Wälzlager robust und steif mit dem Rotor verbunden.
In diesem Zusammenhang ist es auch zweckdienlich, wenn sowohl das erste Rotorsegment als auch ein einen zweiten Plattenbereich ausbildendes zweites Rotorsegment an dem Nabenkörper befestigt sind. Der Nabenkörper ist vorzugsweise unmittelbar zur Anbindung an eine Koppelwelle, wie eine Getriebeeingangswelle, vorbereitet. Dadurch wird der Aufbau des Rotors weiter vereinfacht.
Alternativ kann der Rotor kann auch im Wesentlichen zweiteilig ausgeführt werden.
Für eine möglichst einfache Ausformung des Motorträgers ist es auch vorteilhaft, wenn der Stator mittels einer Schraubverbindung (unmittelbar) an einer (axialen) Stirnseite des Motorträgers / des Aufnahmebereiches des Motorträgers befestigt ist.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn der Motorträger sich von dem Aufnahmebereich aus bis zu dem Lagerbereich hin axial neben dem Rotor (scheibenförmig) in radialer Richtung nach innen erstreckt. Dadurch ist der Motorträger derart geschickt axial neben dem Stator und dem Rotor angeordnet, dass die Axialflussmaschine eine insbesondere in radialer Richtung kompakte Bauweise ausbildet.
Ferner ist es von Vorteil, wenn das Wälzlager als ein doppelreihiges Wälzlager, weiter bevorzugt als ein doppelreihiges (Schräg-)Kugellager ausgebildet ist. Auch dadurch wird die robuste Abstützung des Rotors relativ zum Stator nochmals gesteigert. Alternativ hierzu ist es auch von Vorteil, zwei einzelne Wälzlager (vorzugsweise Schrägkugellager) als eine Lagerungsoption einzusetzen.
Bei einer Axialflussmaschine (1) für einen Kraftfahrzeugantrieb, mit einem Motorträger (2), einem an einem Aufnahmebereich (9) des Motorträgers (2) befestigten, scheibenförmigen Stator (3) sowie einem relativ zu dem Stator (3) verdrehbar gelagerten Rotor (4), wobei der Rotor (4) ferner zwei, zu einander gegenüberliegenden axialen Seiten (5a, 5b) des Stators (3) angeordnete Plattenbereiche (6, 7) aufweist und mittels eines Wälzlagers (8) an einem durch den Motorträger (2) ausgebildeten, radial innerhalb des Stators (3) angeordneten Lagerbereich (10) abgestützt ist, ist der Rotor (4) an dem Wälzlager (8) befestigt und das Wälzlager (8) an dem Motorträger (2) befestigt.
In dieser Axialflussmaschine sind der Aufnahmebereich und der Lagerbereich stoffeinteilig ausgebildet.
In dieser Axialflussmaschine ist das Wälzlager auf dem zapfenförmigen Lagerbereich aufgepresst und zwischen einer Radialschulter des Lagerbereiches und einem an dem Lagerbereich befestigten Sicherungselement axial eingespannt.
In dieser Axialflussmaschine ist das Sicherungselement als ein in den Lagerbereich eingeschraubtes Schraubenelement ausgebildet.
In dieser Axialflussmaschine ist der Stator mittels einer Schraubverbindung an einer Stirnseite des Motorträgers befestigt.
In dieser Axialflussmaschine erstreckt sich der Motorträger von dem Aufnahmebereich aus bis zu dem Lagerbereich hin axial neben dem Rotor in radialer Richtung nach innen.
In dieser Axialflussmaschine ist das Wälzlager als ein doppelreihiges Wälzlager ausgebildet.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand einer 1b näher erläutert.
Es zeigt die 1 b eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen, nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umgesetzten Axialflussmaschine.
Die 1b ist lediglich schematischer Natur und dient ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Axialflussmaschine 1 der 1b ist vorzugsweise in einem Antriebsstrang eines hybriden oder rein elektrischen Kraftfahrzeuges eingesetzt. Die Axialflussmaschine 1 wird dabei zum Antrieb des Kraftfahrzeuges eingesetzt und befindet sich vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Getriebes / Schaltgetriebes mit Antriebsachsen des Kraftfahrzeuges in Verbindung.
Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben, wie axial, radial und in Umfangsrichtung, auf eine zentrale Drehachse 22 eines Rotors 4 der Axialflussmaschine 1 zu sehen sind. Unter axial / axiale Richtung ist somit eine Richtung entlang / parallel zu der Drehachse 22, unter radial / radiale Richtung eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 22 und unter Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer konzentrisch um die Drehachse 22 umlaufenden Kreislinie zu verstehen.
Ein Stator 3 der Axialflussmaschine 1 ist im Wesentlichen scheibenförmig / ringscheibenförmig ausgebildet. Der Stator 3 ist an einer Stirnseite 14 eines Motorträgers 2 fixiert. Hierfür dient eine in 1 b der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellte Schraubverbindung, wobei bevorzugt mehrere in Umfangsrichtung verteilte Schrauben der Schraubverbindung den Stator 3 an dem Motorträger 2 festlegen. Jener Bereich des Motorträgers 2, zu dessen Stirnseite 14 der Stator 3 anliegt, ist als Aufnahmebereich 9 bezeichnet. Der Aufnahmebereich 9 ist im Wesentlichen ringförmig umgesetzt.
Der Motorträger 2 ist im Betrieb / montierten Zustand innerhalb des Antriebsstrangs an weiteren hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Gehäusebereichen angebracht.
Von dem Aufnahmebereich 9 erstreckt sich der Motorträger 2 in radialer Richtung nach innen. Von dem Aufnahmebereich 9 erstreckt sich der Motorträger 2 im Wesentlichen scheibenförmig in radialer Richtung nach innen weg. Zu seiner radialen Innenseite des Motorträgers 2 bildet dieser einen Lagerbereich 10 aus. Neben dem Aufnahmebereich 9 ist auch der Lagerbereich 10 als ein stoffeinteiliger Bestandteil des Motorträgers 2 ausgebildet. Mit anderen Worten sind somit Aufnahmebereich 9 und Lagerbereich 10 stoffeinteilig miteinander ausgeführt.
Der Lagerbereich 10 ist im Wesentlichen zapfenförmig umgesetzt und ragt radial innerhalb des Stators 3 und des Rotors 4 in axialer Richtung in diese beiden Bestandteile hinein. Der Lagerbereich 10 nimmt unmittelbar ein Wälzlager 8 auf, welches Wälzlager 8 wiederum zur radialen und axialen Lagerung des Rotors 4 relativ zu dem Motorträger 2 und somit auch relativ zum Stator 3 dient.
Es ist zu erkennen, dass das Wälzlager 8 in 1 b der Übersichtlichkeit halber nicht näher dargestellt ist. Das Wälzlager 8 ist bevorzugt als ein doppelreihiges Schrägkugellager ausgebildet. Demnach weist das Wälzlager 8 zumindest einen der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten, jedoch hinsichtlich seiner prinzipiellen Position angedeuteten Lagerinnenring 15 sowie einen ebenfalls hinsichtlich seiner prinzipiellen Position angedeuteten Lageraußenring 16 auf.
Erfindungsgemäß ist das Wälzlager 8 (seitens seines Lagerinnenrings 15) an dem Motorträger 2 befestigt. Für eine axiale Sicherung des Wälzlagers 8 relativ zum Motorträger 2 liegt das Wälzlager 8 einerseits an einer stoffeinteilig ausgebildeten Radialschulter 11 des Lagerbereichs 10 an und andererseits an einem Kragenbereich 19 eines Sicherungselementes 12 an.
Hinsichtlich des Sicherungselementes 12 ist zu erkennen, dass dieses als ein Schraubenelement ausgebildet ist, das in den Lagerbereich 10 eingeschraubt ist. Das Sicherungselement 12 ist koaxial zu dem Lagerbereich 10 ausgerichtet. Somit ist das Wälzlager 8 zwischen dem Kragenbereich 19 und der Radialschulter 11 eingespannt und sowohl axial, als auch radial und in Drehrichtung / Umfangsrichtung festgelegt.
Auch seitens des Rotors 4 ist das Wälzlager 8 erfindungsgemäß vollumfänglich fixiert. Das Wälzlager 8 (vorzugsweise ein Lageraußenring 16 des Wälzlagers 8) ist hierzu wiederum in dem Rotor 4 fixiert / eingespannt.
Es ist zu erkennen, dass der Rotor 4 mehrteilig ausgebildet ist. Neben einem einen ersten Plattenbereich 6 ausbildenden ersten Rotorsegment 17 weist der Rotor 4 auch ein einen zweiten Plattenbereich 7 ausbildendes zweites Rotorsegment 18 auf. Der erste Plattenbereich 6 ist jener Bereich des Rotors 4, der sich axial zwischen dem Stator 3 und dem Motorträger 2 befindet. Der zweite Plattenbereich 7 ist jener Bereich des Rotors 4, der sich auf einer, dem Motorträger 2 axial abgewandten Seite des Stators 3 befindet. Die beiden Plattenbereich 6, 7 verlaufen in radialer Richtung parallel zu dem Stator 3. Die beiden Plattenbereich 6, 7 sind somit zueinander gegenüberliegenden axialen Seiten 5a, 5b des Stators 3 angeordnet. Der erste Plattenbereich 6 ist an / zu der ersten axialen Seite 5a des Stators 3 angeordnet. Der zweite Plattenbereich 7 ist an / zu der zweiten axialen Seite 5b des Stators 3 angeordnet. Die beiden Plattenbereiche 6, 7 überdecken den Stator 3 in radialer Richtung über einen Großteil seiner radialen Erstreckung hinweg.
Radial innerhalb des Stators 3 sind die beiden Rotorsegmente 17, 18 an einem gemeinsamen Nabenkörper 13 des Rotors 4 fixiert. Der Nabenkörper 13 ist (hier über eine Steckverzahnung 20) zur weiteren Koppelung mit weiteren Koppelwellen des Antriebsstrangs, wie einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes, vorbereitet. Die Steckverzahnung 20 ist axial benachbart zu dem Wälzlager 8 angeordnet.
Auch ist ersichtlich, dass in dieser Ausführung die beiden Rotorsegmente 17, 18 an zueinander axial abgewandten Seiten des Nabenkörpers 13 abgestützt sind und an diesen ebenfalls mittels einer Schraubverbindung fixiert sind.
Insbesondere ist zu erkennen, dass das Wälzlager 8 zwischen dem ersten Rotorsegment 17 und dem Nabenkörper 13 eingespannt ist. Jene axiale Einspannung des Wälzlagers 8 erfolgt dabei vorzugsweise unmittelbar über die die Verbindung zwischen dem ersten Rotorsegment 17 und dem Nabenkörper 13 gewährleistenden Schraubenelemente 21.
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird der Rotor 4 wird über ein Zentrallager (Wälzlager 8) auf dem Motorträger 2 bzw. Gehäusedeckel gelagert. Mit dem Gehäusedeckel ist auch der Stator 3 verschraubt. Dadurch bildet die Motoreinheit eine separate testbare Einheit, welche an ein Getriebe nur angeschraubt werden muss.
Der Rotor 4 der Axialflussmaschine 1 ist axial sehr genau zu führen, um den axialen Spalt zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 3 im Betrieb sicherstellen zu können. Dazu wird dieser über das Zentrallager / zentrale Lager, vorzugsweise in Form eines zweireihigen Schrägkugellagers, auf den Motorträger / Gehäusedeckel (1) gelagert. Die axiale Fixierung von dem Zentrallager erfolgt auf dem Rotor 4 sowie auf dem Motorträger 2 / Gehäusedeckel mittels einem axialen Sicherungselement 12, wie einem Keilring, einer Schraube oder einer Vorspannmutter, um das Zentrallager axial spielfrei zu fixieren. Der Stator 3 ist mittels einer Verschraubung (Schraubverbindung) mit dem Motorträger 8 / Gehäusedeckel verbunden. Dadurch ergibt sich eine testbare Motoreinheit, welche an jedes Antriebssystem (EDS) oder Getriebe als „bolt-on“-Lösung angeschraubt werden kann.
Abschnitt III - dritte Variante der Erfindung
Axialflussmaschine mit steiferem Lagersitz
Die gestellte Aufgabe wird durch diese dritte Variante der Erfindung gelöst.
Diese Variante der Erfindung betrifft eine Axialflussmaschine für einen Kraftfahrzeugantrieb, vorzugsweise für ein rein elektrisch angetriebenes oder ein hybridisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
Eine Axialflussmaschine ist für einen Kraftfahrzeugantrieb geeignet, wobei die Axialflussmaschine ein Gehäuse, einen gehäusefest aufgenommenen, scheibenförmigen Stator und einen relativ zu dem Stator verdrehbar gelagerten Rotor aufweist. Der Rotor weist ferner zwei, zu einander gegenüberliegenden axialen Seiten des Stators angeordnete Plattenbereiche auf und ist mittels eines Wälzlagers an einem gehäusefesten, radial innerhalb des Stators ausgebildeten Lagerbereich abgestützt. Der Lagerbereich weist wiederum einen Stahlbolzen auf, welcher Stahlbolzen in einen aus einer Leichtmetalllegierung, vorzugsweise einer Aluminiumlegierung, bestehenden Tragabschnitt des Gehäuses eingepresst ist sowie axial an diesem Tragabschnitt abgestützt ist.
Durch das Vorsehen des Stahlbolzens wird unmittelbar ein lokal gegenüber den angrenzenden Bereichen des Gehäuses versteiftes Lagerelement zur Verfügung gestellt. Durch das Einpressen dieses Stahlbolzens zur Ausbildung des Lagerbereiches kann das Gehäuse weitestgehend möglichst leichtbauend realisiert werden, wobei die Lagerstelle / der Lagersitz zur Aufnahme des Wälzlagers an sich möglichst steif ist, sodass sich Rotor und Stator im Betrieb nicht oder nur geringfügig relativ zueinander bewegen.
Demnach ist es auch von Vorteil, wenn der Stahlbolzen unter einer axialen Vorspannung an dem Tragabschnitt fixiert ist. Der Stahlbolzen wird somit bei seiner Montage bevorzugt derart in den Tragabschnitt eingeschoben, dass er in seiner finalen Position sowohl über einen Pressverband in dem Tragabschnitt fixiert ist, als auch mit einer gewissen axialen Vorspannung zu dem Tragabschnitt versehen ist. Somit wird die Steifigkeit der Lagerung zusätzlich erhöht.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der Stahlbolzen einen Radialbund ausbildet, vorzugsweise unmittelbar stoffeinteilig ausformt, über welchen Radialbund der Stahlbolzen zu einer ersten axialen Seite des Tragabschnittes abgestützt ist. Dadurch wird der Aufbau möglichst einfach gehalten.
Zudem ist es zweckmäßig, wenn ein Vorspannelement derart (unmittelbar) an dem Stahlbolzen befestigt ist, dass ein auf dem Stahlbolzen aufgeschobener (erster) Lagerring (vorzugsweise ein Lagerinnenring) des Wälzlagers axial zwischen dem Vorspannelement und dem Tragabschnitt eingespannt ist. Dadurch erfolgt eine steife Aufnahme des Wälzlagers an dem Tragabschnitt.
Demnach ist es auch zweckmäßig, wenn das Vorspannelement auf einer dem Radialbund des Stahlbolzens axial abgewandten zweiten axialen Seite des Tragabschnittes an dem Wälzkörper direkt / unmittelbar abgestützt ist. Der auf den Stahlbolzen aufgeschobene (erste) Lagerring des Wälzlagers ist somit direkt auf einer dem Radialbund abgewandten zweiten axialen Seite des Tragabschnittes abgestützt. Dadurch wird der Aufbau ebenfalls möglichst einfach gehalten.
Ist das Vorspannelement als eine in den Stahlbolzen eingeschraubte Schraube, beispielsweise in Form einer Schraubenmutter, ausgeführt, ist das Vorspannelement möglichst einfach montierbar.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn das Vorspannelement zentral / koaxial zu einer Längsachse des Stahlbolzens in diesen eingeschraubt ist und einen radial über den Stahlbolzen hinausstehenden Kragenbereich, der unmittelbar axial an dem (ersten) Lagerring des Wälzlagers anliegt, aufweist.
Die steife Lagerung des Rotors wird auch dadurch gefördert, indem das Wälzlager als ein doppelreihiges Wälzlager, vorzugsweise ein doppelreihiges Kugellager, weiter bevorzugt ein doppelreihiges Schrägkugellager, ausgebildet ist.
Wenn ein, vorzugsweise als Lageraußenring realisierter, weiterer (zweiter) Lagerring des Wälzlagers unmittelbar an einem einen Plattenbereich ausbildenden Rotorsegment des Rotors axial festgelegt ist, wird die Lagerung des Rotors weiter versteift.
Der Rotor wird in sich möglichst robust realisiert, indem zwei, die Plattenbereiche ausbildende Rotorsegmente (des Rotors) unmittelbar, vorzugsweise über Schrauben, aneinander befestigt sind.
Eine Axialflussmaschine für einen Kraftfahrzeugantrieb, mit einem Gehäuse, einem gehäusefest aufgenommenen, scheibenförmigen Stator und einem relativ zu dem Stator verdrehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor ferner zwei, zu einander gegenüberliegenden axialen Seiten des Stators angeordnete Plattenbereiche aufweist und mittels eines Wälzlagers an einem gehäusefesten, radial innerhalb des Stators ausgebildeten Lagerbereich abgestützt ist, hat die Besonderheit, dass der Lagerbereich einen Stahlbolzen aufweist und der Stahlbolzen in einen aus einer Leichtmetalllegierung bestehenden Tragabschnitt des Gehäuses eingepresst ist sowie axial an diesem Tragabschnitt abgestützt ist.
In dieser Axialflussmaschine ist der Stahlbolzen unter einer axialen Vorspannung an dem Tragabschnitt fixiert.
In dieser Axialflussmaschine bildet der Stahlbolzen einen Radialbund aus, über welchen Radialbund der Stahlbolzen zu einer ersten axialen Seite des Tragabschnittes abgestützt ist.
In dieser Axialflussmaschine ist ein Vorspannelement derart an dem Stahlbolzen befestigt, dass ein auf dem Stahlbolzen aufgeschobener Lagerring des Wälzlagers axial zwischen dem Vorspannelement und dem Tragabschnitt eingespannt ist.
In dieser Axialflussmaschine ist das Vorspannelement auf einer dem Radialbund des Stahlbolzens axial abgewandten zweiten axialen Seite des Tragabschnittes an dem Wälzlager direkt abgestützt.
In dieser Axialflussmaschine ist das Vorspannelement als eine in den Stahlbolzen eingeschraubte Schraube umgesetzt.
In dieser Axialflussmaschine ist das Wälzlager als ein doppelreihiges Wälzlager ausgebildet.
In dieser Axialflussmaschine ist ein Lagerring des Wälzlagers an einem einen Plattenbereich unmittelbar ausbildenden Rotorsegment des Rotors axial festgelegt.
In dieser Axialflussmaschine sind zwei die Plattenbereiche ausbildende Rotorsegmente unmittelbar aneinander befestigt.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand einer 1c näher erläutert.
Es zeigt die 1c eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen, nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umgesetzten Axialflussmaschine.
Die 1c ist lediglich schematischer Natur und dient ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Axialflussmaschine 1 der 1c ist vorzugsweise in einem Antriebsstrang eines hybriden oder rein elektrischen Kraftfahrzeuges eingesetzt. Die Axialflussmaschine 1 wird dabei zum Antrieb des Kraftfahrzeuges eingesetzt und befindet sich vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Getriebes / Schaltgetriebes mit Antriebsachsen des Kraftfahrzeuges in Verbindung.
Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben, wie axial, radial und in Umfangsrichtung, auf eine zentrale Drehachse 22 eines Rotors 4 der Axialflussmaschine 1 zu sehen sind. Unter axial / axiale Richtung ist somit eine Richtung entlang / parallel zu der Drehachse 22, unter radial / radiale Richtung eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 22 und unter Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer konzentrisch um die Drehachse 22 umlaufenden Kreislinie zu verstehen.
Die Axialflussmaschine 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das zumindest teilweise aus einer Leichtmetalllegierung, hier einer Aluminiumlegierung, hergestellt / ausgeformt ist. Das Gehäuse 2 weist auch einen Tragabschnitt 11 auf, der unmittelbar aus dieser Leichtmetalllegierung ausgeformt ist. Der Tragabschnitt 11 ist als ein Lagerschild ausgebildet, das sich im Wesentlichen von einer Stelle radial außerhalb eines Stators 3 bis zu einer Stelle radial innerhalb des Stators 3 erstreckt.
Seitlich / in axialer Richtung neben dem Tragabschnitt 11 ist der eigentliche Motorbestandteil der Axialflussmaschine 1 mit dem Stator 3 und dem Rotor 4 angeordnet. In dieser Ausführung ist der Stator 3 gesamtheitlich im Wesentlichen scheibenförmig.
Der Rotor 4 weist zwei Rotorsegmente 17, 18 auf. Jedes Rotorsegment 17, 18 bildet wiederum einen radial verlaufenden Plattenbereich 6, 7 aus. Die beiden Plattenbereich 6, 7 verlaufen in radialer Richtung parallel zu dem Stator 3. Die beiden Plattenbereich 6, 7 sind zueinander gegenüberliegenden axialen Seiten 5a, 5b des Stators 3 angeordnet. Ein erstes Rotorsegment 17 bildet somit einen ersten Plattenbereich 6, der an / zu der ersten axialen Seite 5a des Stators 3 angeordnet ist, aus. Ein zweites Rotorsegment 18 bildet folglich einen zweiten Plattenbereich 7 aus, der an / zu der zweiten axialen Seite 5b des Stators 3 angeordnet ist. Die beiden Plattenbereiche 6, 7 überdecken den Stator 3 in radialer Richtung über einen Großteil seiner radialen Erstreckung hinweg.
Die Rotorsegmente 17, 18 sind dann radial innerhalb des Stators 3 aneinander fixiert. Die beiden Rotorsegmente 17, 18 sind über mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Schrauben 20 miteinander verbunden. In der Ausführung der 1 weist das erste Rotorsegment 17 einen, radial innerhalb des Stators 3, in axialer Richtung verlaufenden Stegbereich 21 auf. Der Stegbereich 21 verläuft von dem ersten Plattenbereich 6 hin zu dem zweiten Plattenbereich 7. Der Stegbereich 21 ist axial an dem zweiten Rotorsegment 18 abgestützt. Somit weist der Rotor 4 einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf.
Der Rotor 4 ist in der erfindungsgemäßen Ausbildung über einen besonders robusten gehäusefesten Lagerbereich 9 relativ zu dem Gehäuse 2 drehbar gelagert. Es ist zu erkennen, dass der gehäusefeste Lagerbereich 9 zu einem Hauptteil durch einen Stahlbolzen 10 ausgebildet ist. Der Stahlbolzen 10 dient hierbei unmittelbar zur Aufnahme eines den Rotor 4 relativ zu dem Gehäuse 2 lagernden Wälzlagers 8. Zudem ist der Lagerbereich 9 auch unmittelbar durch den Tragabschnitt 11 ausgebildet.
Der Stahlbolzen 10 ist in dem Tragabschnitt 11 eingepresst. Der Stahlbolzen 10 ist somit mittels eines Pressverbundes in dem Tragabschnitt 11 befestigt. Der Stahlbolzen 10 ist in einem konzentrisch zu der Drehachse 22 verlaufenden Durchgangsloch 23 des Tragabschnittes 11 eingepresst.
Ferner ist zu erkennen, dass der Stahlbolzen 10 axial mit einer bestimmten Vorspannung an dem Tragabschnitt 11 abgestützt / fixiert ist. Zu einer ersten axialen Seite 13a des Tragabschnittes 11 liegt der Stahlbolzen 10 mit einem unmittelbar durch ihn (stoffeinteilig) ausgebildeten Radialbund 12 an dem Tragabschnitt 11 an. Zu einer der ersten axialen Seite 13a gegenüberliegenden zweiten axialen Seite 13b des Tragabschnittes 11 ist der Stahlbolzen 10 indirekt an dem Tragabschnitt 11 axial abgestützt.
Dabei ist ein erster Lagerring 15, hier in Form eines Lagerinnenrings, des Wälzlagers 8 axial zwischen der zweiten axialen Seite 13b des Tragabschnitts 11 und einem in dem Stahlbolzen 10 fixierten Vorspannelement 14 eingespannt. Das Vorspannelement 14 ist als Schraube / Schraubkörper ausgeführt (insbesondere als Schraubmutter). Das Vorspannelement 14 ist unmittelbar in einem zentralen Aufnahmeloch 24 des Stahlbolzens 10 eingeschraubt. Ein Kragenbereich 19 des Vorspannelementes 14, der radial über einen den ersten Lagerring 15 aufnehmenden Lagersitz 25 des Stahlbolzens 10 hinausragt, befindet sich unmittelbar an dem ersten Lagerring 15 axial in Anlage. Mit einem entsprechenden Anziehen (axiales Vorspannen) des Vorspannelementes 14 wird somit während der Montage der erste Lagerring 15 zwischen dem Tragabschnitt 11 und dem Vorspannelement 14 eingespannt und dadurch wiederum der Stahlbolzen 10 seitens seines Radialbundes 12 axial an den Tragabschnitt 11 angedrückt.
Ein zweiter Lagerring 16, hier ein Lageraußenring, des Wälzlagers 8 ist an dem Rotor 4, nämlich unmittelbar an dem ersten Rotorsegment 17, befestigt. Der zweite Lagerring 16 ist in dieser Ausführung an dem Stegbereich 21 aufgenommen und an diesem Stegbereich 21 insbesondere auch axial vollständig festgelegt.
Das Wälzlager 8 ist in dieser Ausführung als ein zweireihiges Schrägkugellager ausgebildet.
Mit anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein axial vorgespannter Stahlbolzen 10 vorhanden, der in den Motorträger (Tragabschnitt 11) eingepresst wird und mittels einer Vorspannmutter (Vorspannelement 14) über den Lagerinnenring axial verspannt wird.
Zur Erhöhung der Steifigkeit des Lagersitzes wird in den Alu-Motorträger (Tragabschnitt 11) der Stahlbolzen 10 eingepresst. Der Stahlbolzen 10 hat dabei bereits eine axiale Anlageschulter (Radialbund 12), die dazu dient den Stahlbolzen 10 in eine Richtung axial zu sichern. In Folge wird das Zentrallager (Wälzlager 8) auf den Stahlbolzen 10 montiert und über eine Vorspannmutter das ganze Paket axial verspannt. Dadurch wird eine hohe Steifigkeit für den Lagersitz sichergestellt, bei einem geringen Gesamtgewicht der Axialflussmaschine 1.
Abschnitt IV - vierte Variante der Erfindung
Antriebsvorrichtung sowie elektrischer Antrieb mit Antriebsvorrichtung
Die gestellte Aufgabe wird durch diese vierte Variante der Erfindung gelöst.
Diese Variante der Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisch oder hybridisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einer Axialflussmaschine, die einen Stator sowie einen zu dem Stator axial benachbart angeordneten Rotor aufweist, und einem Gehäusebauteil, an dem der Stator angebracht ist. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Antrieb für ein Kraftfahrzeug, mit einer solchen Antriebsvorrichtung.
Die Antriebsvorrichtung weist ein Zentrallager auf, das den Rotor (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.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Gehäusebauteil ein Gehäusedeckel (bzw. Motorträger) sein. Da also der Stator an dem Gehäusedeckel angebracht, insbesondere an dem Gehäusedeckel angeschraubt ist, und der Rotor drehbar an dem Gehäusedeckel gelagert ist, ergibt sich für die Motoreinheit eine separat testbare Einheit, die wiederum an einer Getriebeeinheit einfach angeschraubt werden kann. Vorteilhaft ist zudem, dass der Gehäusedeckel ohnehin vorhanden ist, so dass bei der Antriebsvorrichtung für die Lagerung des Rotors kein zusätzliches Gehäuse vorgesehen werden muss.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Rotor einen auf einer ersten Axialseite des Stators angeordneten (äußeren) ersten Rotorabschnitt, insbesondere eine erste Rotorplatte, einen auf einer zweiten Axialseite des Stators angeordneten (äußeren) zweiten Rotorabschnitt, insbesondere eine zweite Rotorplatte, und einen den ersten Rotorabschnitt und den zweiten Rotorabschnitt axial miteinander verbindenden mittleren Rotorabschnitt aufweisen. So entsteht eine feste Verbindung zwischen den Einzelteilen des Rotors.
Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann das Zentrallager einen Lagerring aufweisen, der von dem mittleren Rotorabschnitt ausgebildet ist. Das heißt, dass die Motorlagerlaufbahn in dem Rotor integriert ist. Dadurch, dass der mittlere Rotorabschnitt mit den beiden Rotorabschnitten/Rotorplatten fest verbunden ist und der Lagerring durch den mittleren Rotorabschnitt gebildet wird, entsteht eine feste Verbindung zwischen dem Zentrallager und dem Rotor, durch die der Rotor axial und radial fixiert ist.
Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann der Lagerring zumindest ein sich in Axialrichtung erstreckendes Durchgangsloch aufweisen, durch das ein Befestigungsmittel, wie eine Schraube, zum Verbinden des ersten Rotorabschnitts mit dem zweiten Rotorabschnitt durchsteckbar ist. Vorzugsweise kann der Lagerring mehrere, beispielsweise gleichmäßig, über den Umfang verteilte Durchgangslöcher/- aussparungen/-bohrungen aufweisen, durch die jeweils ein Befestigungsmittel, wie eine Schraube, durchsteckbar ist. Somit kann auf einfache Weise eine feste Verbindung zwischen dem mittleren Rotorabschnitt, d.h. dem Lagerring, und den äußeren Rotorabschnitten hergestellt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann der mittlere Rotorabschnitt axial klemmend zwischen dem ersten Rotorabschnitt und dem zweiten Rotorabschnitt befestigt sein. Das heißt, dass das Befestigungsmittel oder die Befestigungsmittel beispielsweise nur mit den äußeren Rotorabschnitten verbunden sein können und der mittlere Rotorabschnitt durch die Kraft, die über das Befestigungsmittel die beiden äußeren Rotorabschnitte zusammenzieht, axialfest gehalten wird. Dadurch, dass die Befestigungsmittel durch sich in Axialrichtung erstreckende Durchgangslöcher hindurchgeführt sind, legen die Befestigungsmittel die Position des mittleren Rotorabschnitts in Umfangsrichtung und in Radialrichtung gesehen formschlüssig fest.
Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann der Rotor dreiteilig ausgebildet sein, und der erste Rotorabschnitt, der zweite Rotorabschnitt und der mittlere Rotorabschnitt können voneinander separat ausgebildet sein. So kann der Rotor besonders einfach hergestellt werden. Insbesondere ist es so möglich, die für die am mittleren Rotorabschnitt ausgebildete Lagerfläche mit hoher Präzision herzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Antriebsvorrichtung eine Schraube oder eine Vorspannmutter aufweisen, die das Zentrallager axial spielfrei auf dem Gehäusebauteil fixiert. So kann eine axial spielfreie Lagerung des Rotors sichergestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Zentrallager ein zweireihiges Schrägkugellager sein. Schrägkugellager sind besonders geeignet, um axiale Lasten sowie radiale Lasten in beide Richtungen aufzunehmen, so dass sich eine spielfreie Lagerung realisieren lässt. Zweireihige Schrägkugellager zeichnen sich zudem durch ihre axial kompakte Bauweise aus, die besonders vorteilhaft als das Zentrallager zwischen den beiden äußeren Rotorabschnitten eingesetzt werden kann.
Mit anderen Worten betrifft die Variante der Erfindung einen Rotor einer Axialflussmaschine mit einer integrierter Motorlagerlaufbahn. Somit wird ein Lagerungskonzept bereitgestellt, das eine Lagerung des Rotors zu Stator ermöglicht und dabei das Getriebe und den Motor als jeweils eine separate testbare Einheit ausbildet, ohne dass dabei zusätzliche Gehäuseabschnitt vorgesehen werden müssen. Insbesondere kann der Rotor über ein Zentrallager auf dem Motorträger bzw. Gehäusedeckel gelagert werden. Vorzugsweise kann der Stator mit dem Gehäusedeckel verschraubt sein, so dass die Motoreinheit eine separat testbare Einheit bildet, welche an ein Getriebe nur angeschraubt werden muss. Um radialen Bauraum zu sparen und somit die Leistung des Motors zu erhöhen, kann der Rotor dreiteilig ausgeführt sein, wobei das mittlere Teil des Rotors einen Außenring des als zweireihiges Schrägkugellager ausgebildeten Zentrallagers bildet und axial mittels Schrauben zwischen den beiden Rotorplatten des Rotors geklemmt ist.
Um den Rotor der Axialflussmaschine axial genau führen und dadurch einen axialen Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator im Betrieb sicherstellen zu können, ist der Rotor über ein zentrales Lager, vorzugsweise in Form eines zweireihigen Schrägkugellagers, auf dem Motorträger/Gehäusedeckel gelagert. Insbesondere können in einem Lagerring, etwa einem Außenring, des zentralen Lagers, Durchgangsaussparungen/Durchgangsbohrungen ausgebildet sein, durch die Schrauben hindurchgeführt sind und somit den Lagerring axial zwischen zwei Rotorplatten des Rotors klemmen., so dass eine feste Verbindung zwischen dem Rotor/den beiden Rotorplatten und dem zentralen Lager entsteht, die den Rotor axial und radial fixiert. Dadurch kann der Stator radial kleiner ausgebildet werden und das Lagerspiel im zentralen Lager genau eingestellt werden, so dass eine zusätzliche Passungsverbindung entfallen kann. Die Montage des Rotors auf dem Motorträger kann mittels einer Schraube oder einer Vorspannmutter erfolgen, um das Lager axial spielfrei zu fixieren.
Bei einer Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Axialflussmaschine, die einen Stator sowie einen zu dem Stator axial benachbart angeordneten Rotor aufweist, und einem Gehäusebauteil, an dem der Stator angebracht ist, weist die Antriebsvorrichtung ein Zentrallager auf, das den Rotor direkt auf dem Gehäusebauteil lagert.
In dieser Antriebsvorrichtung ist das Gehäusebauteil ein Gehäusedeckel.
In dieser Antriebsvorrichtung weist der Rotor einen auf einer ersten Axialseite des Stators angeordneten ersten Rotorabschnitt, einen auf einer zweiten Axialseite des Stators angeordneten zweiten Rotorabschnitt und einen den ersten Rotorabschnitt und den zweiten Rotorabschnitt axial miteinander verbindenden mittleren Rotorabschnitt auf.
In dieser Antriebsvorrichtung weist das Zentrallager einen Lagerring auft, der von dem mittleren Rotorabschnitt ausgebildet ist.
In dieser Antriebsvorrichtung weist der Lagerring zumindest ein sich in Axialrichtung erstreckendes Durchgangsloch auf, durch das ein Befestigungsmittel zum Verbinden des ersten Rotorabschnitts mit dem zweiten Rotorabschnitt durchsteckbar ist.
In dieser Antriebsvorrichtung ist der mittlere Rotorabschnitt axial klemmend zwischen dem ersten Rotorabschnitt und dem zweiten Rotorabschnitt befestigt.
In dieser Antriebsvorrichtung ist der Rotor dreiteilig ausgebildet, und der erste Rotorabschnitt, der zweite Rotorabschnitt und der mittlere Rotorabschnitt sind voneinander separat ausgebildet.
In dieser Antriebsvorrichtung weist die Antriebsvorrichtung eine Schraube oder eine Vorspannmutter auf, die das Zentrallager axial spielfrei auf dem Gehäusebauteil fixiert.
In dieser Antriebsvorrichtung ist das Zentrallager ein zweireihiges Schrägkugellager.
Ein elektrischer Antrieb für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebsvorrichtung ist als Teil eines elektromechanischen Achsantriebsstrangs zu sehen.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von einer Figur erläutert. Es zeigt:

1d eine schematische Längsschnittdarstellung einer Antriebsvorrichtung.

Die 1d ist lediglich schematischer Natur und dient ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
1d zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug. Die Antriebsvorrichtung 1 wird insbesondere in einem elektrischen Antrieb/einem E-Achsgetriebe eingesetzt.
Die Antriebsvorrichtung 1 weist eine Axialflussmaschine 2 auf. Im Gegensatz zu einer elektrischen Maschine in radialer Bauform fließt der elektromagnetische Fluss bei der Axialflussmaschine 2 parallel zu seiner Drehachse, d.h. in Axialrichtung. Üblicherweise haben Axialflussmaschinen 2 einen scheibenartigen, axial geschachtelten Aufbau. Die Axialflussmaschine 2 weist einen Stator 3 sowie einen zu dem Stator 3 axial benachbart angeordneten Rotor 4. Vorzugsweise ist der Stator 3 insbesondere sandwich-artig axial innerhalb des Rotors 4, d.h. axial zwischen zwei Rotorbestandteilen, angeordnet. Zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 3 ist ein Axialspalt ausgebildet. Der Rotor 4 ist relativ zu dem Stator 3 drehbar gelagert.
Die Antriebsvorrichtung 1 weist ein Gehäusebauteil 5 auf. Der Stator 3 ist an dem gehäusebauteil 5 angebracht, insbesondere angeschraubt.
Zudem weist die Antriebsvorrichtung 1 ein Zentrallager 6 auf, das den Rotor 4 direkt auf dem Gehäusebauteil 5 lagert. In der dargestellten Ausführungsform ist das Zentrallager 6 als ein zweireihiges Schrägkugellager 7 ausgebildet. Das Zentrallager 6 ist axial im Bereich des Stators 3 angeordnet.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Gehäusebauteil 5 ein Gehäusedeckel 8 bzw. ein Motorträger. Somit wird eine Motoreinheit durch den auf den Gehäusedeckel 8 geschraubten Stator 3 und den auf dem Gehäusedeckel 8 gelagerten Rotor 4 gebildet, so dass eine separat testbare Einheit gebildet wird.
Der Rotor 4 weist einen auf einer ersten Axialseite des Stators 3 angeordneten ersten Rotorabschnitt 9 auf. Der erste Rotorabschnitt 9 ist plattenförmig ausgebildet. Zudem weist der Rotor 4 einen auf einer zweiten Axialseite des Stators 3 angeordneten zweiten Rotorabschnitt 10 auf. Der zweite Rotorabschnitt 10 ist plattenförmig ausgebildet. Der Stator 3 ist also jeweils über einen Axialspalt beabstandet zwischen den beiden Rotorabschnitten 9, 10 angeordnet. Der Rotor 4 weist einen den ersten Rotorabschnitt 9 und den zweiten Rotorabschnitt 10 axial miteinander verbindenden mittleren Rotorabschnitt 11 auf.
Das Zentrallager 6 weist einen Innenlagerring 12 und einen Außenlagerring 13 auf. Der Außenlagerring 13 ist von dem mittleren Rotorabschnitt 11 (integral) ausgebildet. Das heißt, dass eine Lagerlaufbahn/Lagerlauffläche direkt an dem Rotor 4 ausgebildet ist.
Der Außenlagerring 13 weist zumindest ein sich in Axialrichtung erstreckendes Durchgangsloch 14, vorzugsweise mehrere in Umfangsrichtung des Zentrallagers 6 verteilt angeordnete Durchgangslöcher 14, auf. Durch das Durchgangsloch 14 ist ein Befestigungsmittel, hier in Form einer Schraube 15, zum Verbinden des ersten Rotorabschnitts 9 mit dem zweiten Rotorabschnitt 10 durchsteckbar. Das heißt, dass die beiden Rotorabschnitt 9, 10 miteinander axial verschraubt sind, wobei die Schraube 15 axial durch den mittleren Rotorabschnitt 11 hindurchragt.
Der mittlere Rotorabschnitt 11 ist axial klemmend zwischen dem ersten Rotorabschnitt 9 und dem zweiten Rotorabschnitt 10 befestigt. Das heißt, dass der mittlere Rotorabschnitt 11 durch die Verschraubung des ersten Rotorabschnitts 9 mit dem zweiten Rotorabschnitt 10 axial in Position gehalten wird. Alternativ könnte der mittlere Rotorabschnitt 11 auch mit einem oder beiden der Rotorabschnitt 9, 10 verschraubt sein, auch wenn dies nicht dargestellt ist.
Somit ist der Rotor 4 dreiteilig ausgebildet, wobei der erste Rotorabschnitt 9, der zweite Rotorabschnitt 10 und der mittlere Rotorabschnitt 11 voneinander separat ausgebildet sind.
Zudem kann die Antriebsvorrichtung 1 eine Schraube oder eine Vorspannmutter aufweist, die das Zentrallager 6 axial spielfrei auf dem Gehäusebauteil 8 fixiert.
Abschnitt V - fünfte Variante der Erfindung
Antriebsvorrichtung sowie elektrischer Antrieb mit Antriebsvorrichtung
Die gestellte Aufgabe wird durch diese fünfte Variante der Erfindung gelöst.
Diese Variante betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisch oder hybridisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einer Axialflussmaschine, die einen Stator sowie einen zu dem Stator axial benachbart angeordneten Rotor aufweist, einem Gehäusebauteil, an dem der Stator angebracht ist, und einem Zentrallager, das den Rotor auf dem Gehäusebauteil lagert und einen Lagerring aufweist. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Antrieb für ein Kraftfahrzeug, mit einer solchen Antriebsvorrichtung.
Insbesondere wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Antriebsvorrichtung einen mit dem Gehäusebauteil verbundenen Lagerbolzen aufweist, der den Lagerring des Zentrallagers bildet. Das heißt, dass eine Lagerlaufbahn/Lagerfläche des Zentrallagers direkt in der Lagerbolzen integriert ist.
Dies hat den Vorteil, dass durch die direkte Integrierung der Laufbahn im Lagerbolzen eine zusätzliche Passung entfallen kann und das Lagerspiel des Zentrallagers reduziert werden kann, da zusätzliche Toleranzen, etwa zwischen Lagerring und Lagerbolzen, wegfallen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Rotor direkt auf dem Gehäusebauteil, d.h. nicht über den Stator, gelagert sein. 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.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Gehäusebauteil ein Gehäusedeckel (bzw. Motorträger) sein. Da also der Stator an dem Gehäusedeckel angebracht, insbesondere an dem Gehäusedeckel angeschraubt ist, und der Rotor drehbar an dem Gehäusedeckel gelagert ist, ergibt sich für die Motoreinheit eine separat testbare Einheit, die wiederum an einer Getriebeeinheit einfach angeschraubt werden kann. Vorteilhaft ist zudem, dass der Gehäusedeckel ohnehin vorhanden ist, so dass bei der Antriebsvorrichtung für die Lagerung des Rotors kein zusätzliches Gehäuse vorgesehen werden muss.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Lagerbolzen in das Gehäusebauteil eingepresst sein. Somit wird eine feste Verbindung zwischen dem Lagerbolzen und dem Gehäusebauteil hergestellt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Antriebsvorrichtung ein axiales Sicherungselement aufweisen, das den Lagerbolzen in Axialrichtung an dem Gehäusebauteil fixiert. Dadurch kann eine axialfeste Anbringung des Lagerbolzen und somit des dadurch gebildeten Lagerrings gewährleistet werden.
Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann das axiale Sicherungselement eine Schraube, eine Nutmutter oder eine Wellenmutter sein. Dies hat den Vorteil, dass das Sicherungselement besonders einfach ausgestaltet werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Antriebsvorrichtung eine Zwischenscheibe zur Einstellung einer axialen Position des Rotors zu dem Stator aufweisen. Somit kann die Größe eines Axialspalts zwischen dem Rotor und dem Stator beidseitig präzise eingestellt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann die Zwischenscheibe auf dem Lagerbolzen gelagert sein und axial zwischen dem Lagerbolzen und dem Gehäusebauteil angeordnet sein. So lässt sich auf besonders einfache Weise die axiale Position des Rotors beeinflussen, indem eine Zwischenscheibe mit geringerer oder größerer Dicke verwendet wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Zentrallager ein zweireihiges Schrägkugellager sein. Schrägkugellager sind besonders geeignet, um axiale Lasten sowie radiale Lasten in beide Richtungen aufzunehmen, so dass sich eine spielfreie Lagerung realisieren lässt. Zweireihige Schrägkugellager zeichnen sich zudem durch ihre axial kompakte Bauweise aus, die besonders vorteilhaft als das Zentrallager zwischen den beiden äußeren Rotorabschnitten eingesetzt werden kann.
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.
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung eine Axialflussmaschine mit einer integrierter Lagerlaufbahn im Lagerbolzen. Somit wird ein Lagerungskonzept bereitgestellt, das eine Lagerung des Rotors zu Stator ermöglicht und dabei das Getriebe und den Motor als jeweils eine separate testbare Einheit ausbildet, ohne dass dabei zusätzliche Gehäuseabschnitt vorgesehen werden müssen.
Insbesondere kann der Rotor über ein Zentrallager auf dem Motorträger bzw. Gehäusedeckel gelagert werden. Vorzugsweise kann der Stator mit dem Gehäusedeckel verschraubt sein, so dass die Motoreinheit eine separat testbare Einheit bildet, welche an ein Getriebe nur angeschraubt werden muss.
Um den Rotor der Axialflussmaschine axial genau führen und dadurch einen axialen Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator im Betrieb sicherstellen zu können, ist der Rotor über ein zentrales Lager, vorzugsweise in Form eines zweireihigen Schrägkugellagers, auf dem Motorträger/Gehäusedeckel gelagert. Die Laufbahn des (Innenrings des) Zentrallagers ist dabei in den Lagerbolzen integriert. Dadurch kann das Lagerspiel im zentralen Lager genau eingestellt werden, so dass eine zusätzliche Passungsverbindung entfallen kann, was eine bessere Führung des Rotors ermöglicht. Der Lagerbolzen wird bei der Montage in den Motorträger eingepresst und mittels eines Sicherungselements, wie einer Schrauben oder einer Nutmutter, axial gesichert. Eine axiale Position des Rotors zum Stator wird mittels einer Schimmscheibe auf dem Bolzen eingestellt.
Bei einer Antriebsvorrichtung (elektromechanischer Achsantriebsstrang) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Axialflussmaschine, die einen Stator sowie einen zu dem Stator axial benachbart angeordneten Rotor aufweist, einem Gehäusebauteil, an dem der Stator angebracht ist, und einem Zentrallager, das den Rotor auf dem Gehäusebauteil lagert und einen Lagerring aufweist, weist die Antriebsvorrichtung einen mit dem Gehäusebauteil verbundenen Lagerbolzen auf, der den Lagerring des Zentrallagers bildet.
In dieser Antriebsvorrichtung ist der Rotor direkt auf dem Gehäusebauteil gelagert.
In dieser Antriebsvorrichtung ist das Gehäusebauteil ein Gehäusedeckel.
In dieser Antriebsvorrichtung ist der Lagerbolzen in das Gehäusebauteil eingepresst.
In dieser Antriebsvorrichtung weist die Antriebsvorrichtung ein axiales Sicherungselement auf, das den Lagerbolzen in Axialrichtung an dem Gehäusebauteil fixiert.
In dieser Antriebsvorrichtung ist das axiale Sicherungselement eine Schraube, eine Nutmutter oder eine Wellenmutter.
In dieser Antriebsvorrichtung weist die Antriebsvorrichtung eine Zwischenscheibe zur Einstellung einer axialen Position des Rotors zu dem Stator auf.
In dieser Antriebsvorrichtung ist die Zwischenscheibe auf dem Lagerbolzen gelagert und axial zwischen dem Lagerbolzen und dem Gehäusebauteil angeordnet.
In dieser Antriebsvorrichtung ist das Zentrallager ein zweireihiges Schrägkugellager.
Ein elektrischer Antrieb für ein Kraftfahrzeug, hat bevorzugt eine der vorgenannten Antriebsvorrichtung.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von einer Figur erläutert. Es zeigt:

1e eine schematische Längsschnittdarstellung einer Antriebsvorrichtung.

Die 1e ist lediglich schematischer Natur und dient ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
1e zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug. Die Antriebsvorrichtung 1 wird insbesondere in einem elektrischen Antrieb/einem E-Achsgetriebe eingesetzt.
Die Antriebsvorrichtung 1 weist eine Axialflussmaschine 2 auf. Im Gegensatz zu einer elektrischen Maschine in radialer Bauform fließt der elektromagnetische Fluss bei der Axialflussmaschine 2 parallel zu seiner Drehachse, d.h. in Axialrichtung. Üblicherweise haben Axialflussmaschinen 2 einen scheibenartigen, axial geschachtelten Aufbau.
Die Axialflussmaschine 2 weist einen Stator 3 sowie einen zu dem Stator 3 axial benachbart angeordneten Rotor 4. Vorzugsweise ist der Stator 3 insbesondere sandwich-artig axial innerhalb des Rotors 4, d.h. axial zwischen zwei Rotorbestandteilen, angeordnet. Zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 3 ist ein Axialspalt ausgebildet. Der Rotor 4 ist relativ zu dem Stator 3 drehbar gelagert.
Die Antriebsvorrichtung 1 weist ein Gehäusebauteil 5 auf. Der Stator 3 ist an dem gehäusebauteil 5 angebracht, insbesondere angeschraubt.
Zudem weist die Antriebsvorrichtung 1 ein Zentrallager 6 auf, das den Rotor 4, insbesondere direkt, d.h. nicht über den Stator 3, auf dem Gehäusebauteil 5 lagert. Das Zentrallager 6 weist einen Innenlagerring 7 sowie einen Außenlagerring 9 auf. Das Zentrallager 6 ist axial im Bereich des Stators 3 angeordnet.
Ferner weist die Antriebsvorrichtung 1 einen mit dem Gehäusebauteil 5 verbundenen Lagerbolzen 8 auf. Der Lagerbolzen 8 bildet den Innenlagerring 7 des Zentrallagers 6. Das heißt, dass eine Lagerlaufbahn/Lagerfläche direkt in den Lagerbolzen 8 integriert ist.
Der Lagerbolzen 8 ist in das Gehäusebauteil 5 eingepresst. Zudem weist die Antriebsvorrichtung 1 ein axiales Sicherungselement 10 auf, das den Lagerbolzen 8 in Axialrichtung an dem Gehäusebauteil 5 fixiert. Beispielsweise kann das axiale Sicherungselement als eine Schraube, eine Nutmutter oder eine Wellenmutter ausgebildet sein. Das axiale Sicherungselement 10 ist auf einer der Axialflussmaschine 2 abgewandten Axialseite des Gehäusebauteils 5 angeordnet.
Zudem weist die Antriebsvorrichtung 1 eine Zwischenscheibe (/Shimscheibe/Schimmscheibe) 11 zur Einstellung einer axialen Position des Rotors 4 zu dem Stator 3 auf. Die Zwischenscheibe 11 ist in der dargestellten Ausführungsform auf dem Lagerbolzen 8 gelagert. Axial ist die Zwischenscheibe 11 zwischen dem Gehäusebauteil 5 und dem Lagerbolzen 8, insbesondere einem radial nach außen abstehenden Axialanschlag des Lagerbolzens 8, angeordnet.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Zentrallager 6 als ein zweireihiges Schrägkugellager 12 ausgebildet.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Gehäusebauteil 5 ein Gehäusedeckel 13 bzw. ein Motorträger. Somit wird eine Motoreinheit durch den auf den Gehäusedeckel 13 geschraubten Stator 3 und den auf dem Gehäusedeckel 13 gelagerten Rotor 4 gebildet, so dass eine separat testbare Einheit gebildet wird.
Der Rotor 4 weist einen auf einer ersten Axialseite des Stators 3 angeordneten ersten Rotorabschnitt 14 auf. Der erste Rotorabschnitt 14 ist plattenförmig ausgebildet. Zudem weist der Rotor 4 einen auf einer zweiten Axialseite des Stators 3 angeordneten zweiten Rotorabschnitt 15 auf. Der zweite Rotorabschnitt 15 ist plattenförmig ausgebildet. Der Stator 3 ist also jeweils über einen Axialspalt beabstandet zwischen den beiden Rotorabschnitten 14, 15 angeordnet. Der Rotor 4 weist einen den ersten Rotorabschnitt 14 und den zweiten Rotorabschnitt 15 axial miteinander verbindenden mittleren Rotorabschnitt 16 auf.
Der zweite Rotorabschnitt 15 und der mittlere Rotorabschnitt 16 sind in der dargestellten Ausführungsform integral ausgebildet. Der erste Rotorabschnitt 14 ist separat von dem zweiten Rotorabschnitt 15 und dem mittleren Rotorabschnitt 16 ausgebildet und über eine Schraube 17 (oder mehrere Schrauben) mit dem mittleren Rotorabschnitt 16 verschraubt.
Abschnitt VI - sechste Variante der Erfindung
Axialflussmaschine aufweisend ein Wälzlager mit verschraubtem Lagerring
Die gestellte Aufgabe wird durch diese sechste Variante der Erfindung gelöst.
Diese Variante der Erfindung betrifft eine Axialflussmaschine für einen Kraftfahrzeugantrieb, vorzugsweise für ein rein elektrisch angetriebenes oder ein hybridisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
Eine Axialflussmaschine ist für einen Kraftfahrzeugantrieb geeignet, wobei die Axialflussmaschine ein Gehäuse, einen gehäusefest aufgenommenen, scheibenförmigen Stator sowie einen relativ zu dem Stator verdrehbar gelagerten Rotor aufweist, wobei der Rotor ferner zwei, zu einander gegenüberliegenden axialen Seiten des Stators angeordnete Plattenbereiche aufweist und mittels eines Wälzlagers relativ zu dem Gehäuse verdrehbar gelagert. Ferner ist ein erster Lagerring des Wälzlagers mittels mehrerer axial durch ihn hindurchragender / ihn axial durchdringender erster Schrauben an dem Gehäuse befestigt und/oder ein zweiter Lagerring des Wälzlagers mittels mehrerer axial durch ihn hindurchragender / ihn axial durchdringender zweiter Schrauben an dem Rotor befestigt.
Dadurch wird die Mittel zur Befestigung des jeweiligen Lagerrings möglichst kompakt in die ohnehin vorhandenen Bestandteile der Axialflussmaschine / der Lagerung integriert. Zugleich ist der jeweilige Lagerring möglichst steif / robust an dem Gehäuse bzw. an dem Rotor festgelegt. Dadurch kommt es zu einer stabilen Abstützung des Rotors relativ zum Stator.
Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn zwei erste Positionierstifte sowohl in eine Passbohrung des ersten Lagerrings als auch in eine Passbohrung des Gehäuses, unter Abstützung des ersten Lagerrings relativ zu dem Gehäuse in radialer Richtung sowie in Umfangsrichtung, eingeschoben sind. Mit den ersten Positionierstiften sind daher Mittel vorhanden, die in Verbindung mit den ersten Schrauben eine vollständige Fixierung / Festlegung des ersten Lagerrings relativ zu dem Gehäuse, d.h. in Umfangsrichtung, in radialer Richtung und in axialer Richtung zur Verfügung stellen. Durch die Positionierstifte wird insbesondere die Montage vereinfacht und eine zentrierte Aufnahme des Lagerrings relativ zum Rotor ist gewährleistet.
Für eine robuste Aufnahme des zweiten Lagerrings ist es demzufolge auch zweckmäßig, wenn zwei zweite Positionierstifte sowohl in eine Passbohrung des zweiten Lagerrings als auch in eine Passbohrung des Rotors, unter Abstützung des zweiten Lagerrings relativ zu dem Rotor in radialer Richtung sowie in Umfangsrichtung, eingeschoben sind.
Der Montagevorgang wird dadurch weiter vereinfacht, dass die zweiten Positionierstifte zugleich jeweils in eine Passbohrung eines ersten Rotorsegments des Rotors und in eine Passbohrung eines zweiten Rotorsegments des Rotors eingeschoben sind. Bei dem ersten Rotorsegment handelt es sich vorzugsweise unmittelbar um ein einen ersten Plattenbereich bildendes Rotorsegment und bei dem zweiten Rotorsegment um ein einen zweiten Plattenbereich bildendes Rotorsegment. Dadurch sind die Bestandteile des Rotors zugleich zentriert zueinander abgestützt.
Ist der erste Lagerring als Lagerinnenring ausgebildet und der zweite Lagerring als Lageraußenring ausgebildet, ergibt sich eine kompakte radiale Verschachtelung des Wälzlagers, des Rotors und des entsprechenden Tragabschnittes des Gehäuses.
Das Gehäuse wird ebenfalls möglichst einfach gehalten, indem der erste Lagerring mittels der ersten Schrauben unmittelbar an einer Stirnseite eines gehäusefesten Tragabschnittes befestigt ist.
Demnach ist es auch von Vorteil, wenn die zweiten Schrauben unmittelbar zur Verbindung des den ersten Plattenbereich ausbildenden ersten Rotorsegmentes mit dem den zweiten Plattenbereich ausbildenden zweiten Rotorsegment eingesetzt sind. Dadurch wird der Aufbau möglichst einfach gehalten.
Zudem ist es zweckmäßig, wenn der zweite Lagerring mittels der zweiten Schrauben zwischen einem den ersten Plattenbereich ausbildenden ersten Rotorsegment und einem den zweiten Plattenbereich ausbildenden zweiten Rotorsegment eingespannt ist. Auch dadurch wird der Aufbau weiter vereinfacht.
Ist das Wälzlager als ein doppelreihiges Wälzlager, vorzugsweise als ein doppelreihiges (Schräg-) Kugellager ausgebildet, wird zudem ein möglichst robustes Wälzlager zur stabilen Abstützung radialer und axialer Kräfte zur Verfügung gestellt.
Ist der Stator direkt an einem das Wälzlager gehäuseseitig aufnehmenden Tragabschnitt befestigt, ist die Axialflussmaschine als modulare Einheit auf einfache Weise montierbar.
Bei einer Axialflussmaschine für einen Kraftfahrzeugantrieb, mit einem Gehäuse, einem gehäusefest aufgenommenen, scheibenförmigen Stator sowie einem relativ zu dem Stator verdrehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor ferner zwei, zu einander gegenüberliegenden axialen Seiten des Stators angeordnete Plattenbereiche aufweist und mittels eines Wälzlagers relativ zu dem Gehäuse verdrehbar gelagert ist, hat die Besonderheit, dass ein erster Lagerring des Wälzlagers mittels mehrerer axial durch ihn hindurch ragender erster Schrauben an dem Gehäuse befestigt ist und/oder ein zweiter Lagerring des Wälzlagers mittels mehrerer axial durch ihn hindurch ragender zweiter Schrauben an dem Rotor befestigt ist.
In dieser Axialflussmaschine sind zwei erste Positionierstifte sowohl in eine Passbohrung des ersten Lagerrings als auch in eine Passbohrung des Gehäuses, unter Abstützung des ersten Lagerrings relativ zu dem Gehäuse in radialer Richtung sowie in Umfangsrichtung, eingeschoben.
In dieser Axialflussmaschine sind zwei zweite Positionierstifte sowohl in eine Passbohrung des zweiten Lagerrings als auch in eine Passbohrung des Rotors, unter Abstützung des zweiten Lagerrings relativ zu dem Rotor in radialer Richtung sowie in Umfangsrichtung, eingeschoben.
In dieser Axialflussmaschine sind die zweiten Positionierstifte jeweils in eine Passbohrung eines ersten Rotorsegmentes des Rotors und in eine Passbohrung eines zweiten Rotorsegmentes des Rotors eingeschoben.
In dieser Axialflussmaschine ist der erste Lagerring als Lagerinnenring ausgebildet und der zweite Lagerring als Lageraußenring.
In dieser Axialflussmaschine ist der erste Lagerring mittels der ersten Schrauben unmittelbar an einer Stirnseite eines gehäusefesten Tragabschnittes befestigt.
In dieser Axialflussmaschine sind die zweiten Schrauben unmittelbar zur Verbindung eines den ersten Plattenbereich ausbildenden ersten Rotorsegmentes mit einem den zweiten Plattenbereich ausbildenden zweiten Rotorsegment eingesetzt.
In dieser Axialflussmaschine ist der zweite Lagerring mittels der zweiten Schrauben zwischen einem den ersten Plattenbereich ausbildenden ersten Rotorsegment und einem den zweiten Plattenbereich ausbildenden zweiten Rotorsegment eingespannt.
In dieser Axialflussmaschine ist das Wälzlager als ein doppelreihiges Wälzlager ausgebildet.
In dieser Axialflussmaschine ist der Stator direkt an einem das Wälzlager gehäuseseitig aufnehmenden Tragabschnitt befestigt.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1f eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Axialflussmaschine nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, sowie
2f eine Querschnittdarstellung eines in 1f eingesetzten Wälzlagers zur Veranschaulichung der Anordnung mehrerer Schrauben und Positionierstifte innerhalb der beiden Lagerringe.

Die 1f und 2f sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die erfindungsgemäße Axialflussmaschine 1 der 1f ist vorzugsweise in einem Antriebsstrang eines hybriden oder rein elektrischen Kraftfahrzeuges eingesetzt. Die Axialflussmaschine 1 wird dabei zum Antrieb des Kraftfahrzeuges eingesetzt und befindet sich vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Getriebes / Schaltgetriebes mit Antriebsachsen des Kraftfahrzeuges in Verbindung.
Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben, wie axial, radial und in Umfangsrichtung, auf eine zentrale Drehachse 33 eines Rotors 4 der Axialflussmaschine 1 zu sehen sind. Unter axial / axiale Richtung ist somit eine Richtung entlang / parallel zu der Drehachse 33, unter radial / radiale Richtung eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 33 und unter Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer konzentrisch um die Drehachse 33 umlaufenden Kreislinie zu verstehen.
Die Axialflussmaschine 1 weist ein Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 weist ferner einen Tragabschnitt 22 auf. Der Tragabschnitt 22 ist als ein Lagerschild ausgebildet, das sich im Wesentlichen von einer Stelle radial außerhalb eines Stators 3 bis zu einer Stelle radial innerhalb des Stators 3 erstreckt.
Seitlich / in axialer Richtung neben dem Tragabschnitt 22 ist der eigentliche Motorbestandteil der Axialflussmaschine 1 mit dem Stator 3 und dem Rotor 4 angeordnet. In dieser Ausführung ist der Stator 3 gesamtheitlich im Wesentlichen scheibenförmig.
Der Rotor 4 weist zwei Rotorsegmente 17, 18 auf. Jedes Rotorsegment 17, 18 bildet wiederum einen radial verlaufenden Plattenbereich 6, 7 aus. Die beiden Plattenbereich 6, 7 verlaufen in radialer Richtung parallel zu dem Stator 3. Die beiden Plattenbereich 6, 7 sind zueinander gegenüberliegenden axialen Seiten 5a, 5b des Stators 3 angeordnet. Ein erstes Rotorsegment 17 bildet somit einen ersten Plattenbereich 6, der an / zu der ersten axialen Seite 5a des Stators 3 angeordnet ist, aus. Ein zweites Rotorsegment 18 bildet folglich einen zweiten Plattenbereich 7 aus, der an / zu der zweiten axialen Seite 5b des Stators 3 angeordnet ist. Die beiden Plattenbereiche 6, 7 überdecken den Stator 3 in radialer Richtung über einen Großteil seiner radialen Erstreckung hinweg.
Die Rotorsegmente 17, 18 sind radial innerhalb des Stators 3 aneinander fixiert, wie nachfolgend näher erläutert. Der Rotor 4 ist mittels eines Wälzlagers 8 an einem gehäusefesten Lagerbereich 9 drehbar gelagert. Es ist zu erkennen, dass der gehäusefeste Lagerbereich 9 durch den Tragabschnitt 22 mit ausgebildet ist. Der Tragabschnitt 22 ist zu der zweiten axialen Seite 5b des Stators 3 angeordnet.
Erfindungsgemäß sind die beiden Lagerringe 15, 16 des Wälzlagers 8 über mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, sie jeweils durchdringende Schrauben 9, 10 mit dem Rotor 4 bzw. dem Gehäuse 2 verbunden.
Das Wälzlager 8 ist in dieser Ausführung als ein zweireihiges Schrägkugellager ausgebildet.
Der erste Lagerring 15, der als Lagerinnenring ausgebildet ist, ist durch mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete erste Schrauben 9 an dem Gehäuse 2 befestigt. Die Anbringung der ersten Schrauben 9 und deren Verteilung in Umfangsrichtung ist in Verbindung mit den 1 und 2 zu erkennen. Der Tragabschnitt 22 bildet radial innerhalb des Stators 3 (sowie radial innerhalb des Rotors 4) einen in axialer Richtung abstehenden Vorsprung 23 aus. Der erste Lagerring 15 ist an einer Stirnseite 21 des Vorsprungs 23 / des Tragabschnittes 22 direkt befestigt. An der Stirnseite 21 des Vorsprung 23 sind die ersten Schrauben 9 daher direkt eingeschraubt.
Jede erste Schraube 9 durchdringt den ersten Lagerring 15 durch ein in den ersten Lagerring 15 eingebrachtes (erstes) Durchgangsloch 24 vollständig. Das erste Durchgangsloch 24 ist als ein gewindeloses Bohrloch realisiert und weist demnach einen größeren (Innen-) Durchmesser auf als ein dieses erste Durchgangsloch 24 durchdringender Bereich der ersten Schraube 9. In dem Tragabschnitt 22 ist schließlich ein (erstes) Gewindeloch 25 vorgesehen, in das die erste Schraube 9 mit seinem (ersten) Gewindebereich 31 eingeschraubt ist. Auf einer dem Tragabschnitt 22 axial abgewandten Seite des ersten Lagerrings 15 sind die ersten Schrauben 9 mit einem (ersten) Kopfbereich 26 abgestützt. Somit dienen die ersten Schrauben 9 insbesondere zur axialen Fixierung des ersten Lagerrings 15 an dem Gehäuse 2.
In Verbindung mit der 2f ist ferner zu erkennen, dass neben den ersten Schrauben 9 zwei erste Positionierstifte 11 vorhanden sind, welche ersten Positionierstifte 11 zur Ausrichtung des ersten Lagerrings 15 relativ zu dem Gehäuse 2 in Umfangsrichtung und in radialer Richtung dienen. Die ersten Positionierstifte 11 sind in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Die ersten Positionierstifte 11 sind jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten ersten Schrauben 9 angeordnet.
Jeder erste Positionierstift 11 ist sowohl in einer Passbohrung 13 des ersten Lagerrings 15 als auch in einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Passbohrung des Gehäuses 2 / des Tragabschnittes 22 / des Vorsprungs 23 über eine Schiebe- / Presspassung aufgenommen.
Hinsichtlich des ersten Lagerrings 15 ist in 2f auch besonders gut zu erkennen, dass die ersten Durchgangslöcher 24 sowie Passbohrungen 13 des ersten Lagerrings 15 in einem in Umfangsrichtung durchgängig verlaufenden Ringbereich des ersten Lagerrings 15 eingebracht sind. Radial außerhalb dieses Ringbereichs / an der radialen Außenseite dieses Ringbereichs sind wiederum unmittelbar die Wälzkörper 27 des Wälzlagers 8 aufnehmenden Wälzbahnen 19 des ersten Lagerrings 15 ausgebildet.
Der zweite Lagerring 16, der einen Lageraußenring des Wälzlagers 8 bildet, ist mittels mehrerer zweiter Schrauben 10, die wiederum in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind, mit dem Rotor 4 verbunden. Die zweiten Schrauben 10 dienen dabei zugleich unmittelbar als Befestigungselemente zur Verbindung der beiden die Plattenbereiche 6, 7 ausbildenden Rotorsegmente 17, 18 des Rotors 4 miteinander. Das zu der ersten axialen Seite 5a des Stators 3 angeordnete erste Rotorsegment 17 befindet sich dabei an einer ersten axialen Seite des zweiten Lagerrings 16 in Anlage / befestigt. Das zweite Rotorsegment 18, das zu einer zweiten axialen Seite 5b des Stators 3 angeordnet ist, ist an einer zweiten axialen Seite des zweiten Lagerrings 16 in Anlage / befestigt.
Die zweiten Schrauben 10 durchdringen den zweiten Lagerring 16 in axialer Richtung vollständig. Hierzu sind in dem zweiten Lagerring 16 mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete (zweite) Durchgangslöcher 28 verteilt eingebracht. Diese zweiten Durchgangslöcher 28 sind wiederum gewindelos ausgebildet und hinsichtlich ihres Durchmesser größer als ein Durchmesser der zweiten Schraube 10 dimensioniert.
Ferner sind zwei zweite Positionierstifte 12 vorhanden, die den zweiten Lagerring 16 zu dem Rotor 4 in Umfangsrichtung und in radialer Richtung festlegen. Diese zweiten Positionierstifte 12 durchdringen den zweiten Lagerring 16 in axialer Richtung vorzugsweise vollständig. Die zweiten Positionierstifte 12 sind dabei vorzugsweise sowohl in einer Passbohrung 14 des zweiten Lagerrings 16, als auch in einer der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Passbohrung des ersten Rotorsegmentes 17 (auch als erste Passbohrung des Rotors 4 bezeichnet) und in einer ebenfalls der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Passbohrung des zweiten Rotorsegmentes 18 (auch als zweite Passbohrung des Rotors 4 bezeichnet) eingeschoben. Durch die zweiten Passstifte 12 kommt es somit zu einer gemeinsamen Ausrichtung der Rotorsegmente 17, 18 sowie des zweiten Lagerrings 16 in Umfangsrichtung und in radialer Richtung zueinander. Die zweiten Schrauben 10 dienen zur axialen Fixierung der beiden Rotorsegmente 17, 18 zueinander sowie zum Festlegen des zweiten Lagerrings 16 relativ zum Rotor 4.
Es ist auch zu erkennen, dass die zweiten Schrauben 10 in Fügerichtung betrachtet gegensinnig zu den ersten Schrauben 9 ausgerichtet sind. Ein (zweiter) Kopfbereich 30 der zweiten Schrauben 10 ist somit an dem zweiten Rotorsegment 18, auf einer dem ersten Rotorsegment 17 axial abgewandten Seite abgestützt. Ein (zweiter) Gewindebereich 32 der zweiten Schrauben 10 ist in einem (zweiten) Gewindeloch 29 innerhalb des ersten Rotorsegmentes 17 eingeschraubt. Der erste Gewindebereich 31 der ersten Schraube 9 befindet sich in axialer Richtung im Wesentlichen auf Höhe des zweiten Rotorsegmentes 18. Der zweite Gewindebereich 32 der zweiten Schraube 10 befindet sich in axialer Richtung im Wesentlichen auf Höhe des ersten Kopfbereiches 26 der ersten Schraube 9.
Hinsichtlich des zweiten Lagerrings 16 ist in 2f auch besonders gut zu erkennen, dass die zweiten Durchgangslöcher 28 sowie Passbohrungen 14 des zweiten Lagerrings 16 in einem in Umfangsrichtung durchgängig verlaufenden Ringbereich des zweiten Lagerrings 16 eingebracht sind. Radial innerhalb dieses Ringbereichs / an der radialen Innenseite dieses Ringbereichs sind wiederum unmittelbar die Wälzkörper 27 des Wälzlagers 8 aufnehmenden Wälzbahnen 20 des zweiten Lagerrings 16 ausgebildet.
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird Rotor 4 über ein Zentrallager (Wälzlager 8) mittels Verschraubung (erste Schrauben 9) und (erste) Positionierstifte 11 durch den Lagerinnenring (erster Lagerring 15) auf dem Motorträger bzw. Gehäusedeckel (Tragabschnitt 22) montiert. Die beiden Rotorhälften (Rotorsegmente 17, 18) werden ebenfalls mittels Verschraubung (zweite Schrauben 10) und (zweite) Positionierstifte 12 durch den Lageraußenring (zweiter Lagerring 16) miteinander verspannt.
Der Rotor 4 der Axialflussmaschine 1 ist prinzipiell im Betrieb axial sehr genau zu führen, um den axialen Spalt zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 3 sicherstellen zu können. Dazu wird der Rotor 4 über das Zentrallager (hier ein zweireihiges Schrägkugellager) auf den Motorträger / Gehäusedeckel montiert. Die beiden Rotorhälften sind axial mit dem Lageraußenring miteinander verspannt. Die Einstellung des Luftspalts kann mittels Abstimmscheiben (in dem mit A in 1f gekennzeichneten Bereichen) links bzw. rechts vom Lageraußenring erfolgen. Die axial spielfreie Fixierung von dem Zentrallager auf dem Motorträger / Gehäusedeckel erfolgt mittels einem axialen Sicherungselement (erste Schraube 9).
Der Stator 3 ist vorzugsweise mittels einer der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Verschraubung mit dem Motorträger / Gehäusedeckel verbunden.
Dadurch ergibt sich eine testbare Motoreinheit (Axialflussmaschine 1), welche an jedes Antriebssystem (EDS) oder Getriebe als „bolt-on“-Lösung angeschraubt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2606561 B1 [0002]

Claims

Vorrichtung mit einer Lagerung einer Axialflussmaschine (1, 2).