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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend eine Elektromaschine, durch welche eine Antriebswelle eines Antriebsaggregats zur Drehung antreibbar ist oder/und bei Drehung des Antriebsaggregats elektrische Energie gewinnbar ist, wobei die Elektromaschine eine Statoranordnung mit einem Stator-Wechselwirkungsbereich und eine Rotoranordnung mit einem Rotor-Wechselwirkungsbereich umfasst, wobei der Rotor-Wechselwirkungsbereich und der Stator-Wechselwirkungsbereich bezüglich einander radial gestaffelt angeordnet sind, wobei der Rotor-Wechselwirkungsbereich über eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung mit der Antriebswelle verbunden oder verbindbar ist, welche Torsionsschwingungsdämpferanordnung im wesentlichen radial innerhalb und axial wenigstens bereichsweise überlappend mit dem Rotor-Wechselwirkungsbereich beziehungsweise dem Stator-Wechselwirkungsbereich angeordnet ist und eine Primärseite und eine gegen die Wirkung einer Dämpferelementenanordnung bezüglich der Primärseite drehbare Sekundärseite aufweist.
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Beim Einsatz in Kraftfahrzeugen ist es bekannt, dass Antriebssysteme, welche nach Art einer sogenannten Starter/Generator-Anordnung aufgebaut sind und dazu dienen, beispielsweise eine Brennkraftmaschine anzulassen beziehungsweise im Drehbetrieb derselben elektrische Energie zu erzeugen, in axialer Staffelung eine Elektromaschine und einen Torsionsschwingungsdämpfer, beispielsweise in Form eines Zwei-Massen-Schwungrads, aufweisen. Dies ist jedoch insbesondere bei kleineren Fahrzeugen eine nicht erwünschte Anordnung, da bei diesen der axiale Bauraum oftmals nicht für eine derartige Anordnung genügt.
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Die
DE 196 31 384 C1 offenbart ein gattungsgemäßes Antriebssystem, bei welchem die Elektromaschine, die hier in Form einer Innenläufermaschine ausgebildet ist, axial überlappend mit der Torsionsschwingungsdämpferanordnung ausgebildet ist. Das heißt, die Torsionsschwingungsdämpferanordnung ist radial innerhalb des Bereichs des ringartig ausgebildeten Rotors angeordnet, sodass eine axial sehr kurz bauende Anordnung geschaffen werden kann. Obgleich diese Druckschrift die axial überlappende Positionierung von Elektromaschine einerseits und Torsionsschwingungsdämpferanordnung andererseits offenbart, kann ihr nicht entnommen werden, wie eine derartige Relativpositionierung zwischen Elektromaschine und Torsionsschwingungsdämpferanordnung realisiert werden kann.
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Die gegenüber der vorliegenden Erfindung nachveröffentlichte
WO 00/56565 A1 offenbart ein Antriebssystem der eingangs genannten Art, wobei die Primärseite der Torsionsschwingungsdämpferanordnung zwei in axialem Abstand zueinander positionierte und miteinander zur gemeinsamen Drehung verbundene Deckscheibenelemente umfasst, die in einem radial äußeren Bereich durch einen Verbindungsbereich miteinander verbunden sind, und wobei der Rotor-Wechselwirkungsbereich der Elektromaschine mit dem Verbindungsbereich verbunden ist.
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Ein noch weiteres gattungsgemäßes Antriebssystem wird in der ebenfalls gegenüber dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung nachveröffentlichten
DE 19914 376 A1 beschrieben. Bei dieser Lösung ist der Rotor-Wechselwirkungsbereich durch ein Verbindungselement mit der Antriebswelle derart verbunden, dass der Rotor-Wechselwirkungsbereich nicht im Drehmomentübertragungsweg zwischen der Torsionsschwingungsdämpforanordnung und der Antriebswelle liegt.
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Es ist daher, von dem bekannten Stand der Technik ausgehend, Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Antriebssystem derart weiter zu bilden, dass in einfacher Weise die axial überlappende Positionierung zwischen Elektromaschine und Torsionsschwingungsdmpferanordnung erhalten werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Antriebssystem, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend eine Elektromaschine, durch welche eine Antriebswelle eines Antriebsaggregats zur Drehung antreibbar ist oder/und bei Drehung des Antriebsaggregats elektrische Energie gewinnbar ist, wobei die Elektromaschine eine Statoranordnung mit einem Stator-Wechselwirkungsbereich und eine Rotoranordnung mit einem Rotor-Wechselwirkungsbereich umfasst, wobei der Rotor-Wechselwirkungsbereich und der Stator-Wechselwirkungsbereich bezüglich einander radial gestaffelt angeordnet sind, wobei der Rotor-Wechselwirkungsbereich über eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung mit der Antriebswelle verbunden oder verbindbar ist, welche Torsionsschwingungsdämpferanordnung im wesentlichen radial innerhalb und axial wenigstens bereichsweise überlappend mit dem Rotor-Wechselwirkungsbereich beziehungsweise dem Stator-Wechselwirkungsbereich angeordnet ist und eine Primärseite und eine gegen die Wirkung einer Dämpferelementenanordnung bezüglich der Primarseite drehbare Sekundärseite aufweist.
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Dabei ist werter vorgesehen, dass die Primarseite zwei in axialem Abstand zueinander positionierte und miteinander zur gemeinsamen Drehung verbundene Deckscheibenelemente umfasst, die in einem radial äußeren Bereich durch einen Verbindungsbereich miteinander verbunden sind, und dass der Rotor-Wechselwirkungsbereich unter Zwischenanordnung einer Tragestruktur mit dem Verbindungsbereich verbunden ist oder/und diesen bildet.
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Durch diesen ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein konstruktiv sehr einfach zu realisierender Aufbau erhalten, bei dem letztendlich bereits vorhandene Komponenten oder Funktionsbereiche dazu genutzt werden, den Rotor-Wechselwirkungsbereich zu tragen. Der Rotor-Wechselwirkungsbereich kann vorzugsweise durch Aufschrumpfen an dem zylindrischen Abschnitt angebracht werden. Der Einsatz einer Tragestruktur zwischen dem Rotor-Wechselwirkungsbereich und dem zylindrischen Abschnitt kann beispielsweise dazu genutzt werden, als Tragestruktur ein Material mit bezüglich dem Rotor-Wechselwirkungsbereich geringerer Permeabilität einzusetzen, um hier einen Permeabilitätssprung zum Rotor-Wechselwirkungsbereich zu enthalten.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein gattungsgemäßes Antriebssystem vorgeschlagen, wobei die Primärseite zwei in axialem Abstand zueinander positionierte und miteinander zur gemeinsamen Drehung verbundene Deckscheibenelemente umfasst, die in einem radial äußeren Bereich durch einen Verbindungsbereich miteinander verbunden sind, und dass der Rotor-Wechselwirkungsbereich mit dem Verbindungsbereich verbunden ist oder/und diesen bildet, und dass das Antriebssystem zur Erfassung der Drehlage der Torsionsschwingungsdämpferanordnung bzw. der Rotoranordnung einen Drehpositionsgeber umfasst.
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Beispielsweise kann bei den erfindungsgemäßen Antriebssystemen vorgesehen sein, dass der Verbindungsbereich einen vorzugsweise mit einem der Deckscheibenelemente integral ausgebildeten zylindrischen Abschnitt umfasst, und dass der Rotor-Wechselwirkungsbereich an einer Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts angeordnet ist. Es kann somit im wesentlichen eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung herkömmlichen Aufbaus zum Einsatz kommen, sodass größere konstruktive Eingriffe an der Torsionsschwingungsdämpferanordnung zur Integration in ein erfindungsgemäßes Antriebssystem nicht erforderlich sind.
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Bei einer alternativen Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein, dass der Rotor-Wechselwirkungsbereich mit den beiden Deckscheibenelementen durch Verschweißen, Aufschrumpfen oder dergleichen, fest verbunden ist. Hier bildet also der Rotor-Wechselwirkungsbereich dann einen Bestandteil der Torsionsschwingungsdämpferanordnung, sodass aufgrund der funktions- und baugruppenmäßigen Verschmelzung hier ein noch kompakterer Aufbau erhalten werden kann.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Primärseite zur Verbindung mit der Antriebswelle vorgesehen ist. Insbesondere diese Ausgestaltung gestattet es, die Klemmlänge von die Primarseite an die Antriebswelle anbindenden Klemmschrauben zu verkürzen, um somit zu einem stabileren Aufbau zu gelangen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Primärseite zur Verbindung mit der Antriebswelle vorgesehen ist und dass der Rotor-Wechselwirkungsbereich an einer Außenumfangsfläche der Sekundärseite, vorzugsweise durch Aufschrumpfen oder dergleichen, angebracht ist. Eine derartige Anordnung, bei welcher nunmehr der Rotor-Wechselwirkungsbereich in Verbindung mit der Sekundärseite gebracht ist, hat den Vorteil, dass möglicherweise im Bereich der Antriebswelle auftretende Taumelbewegungen nur gedämpft oder überhaupt nicht mehr zur Sekundärseite und somit zur Rotoranordnung gelangen, sodass der zwischen der Rotoranordnung und der Statoranordnung im Allgemeinen vorgesehene Luftspalt im Drehbetrieb nahezu konstant bleibt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die eingangs genannte Aufgabe in einfacher Weise dadurch gelöst werden, dass wenigstens ein Verbindungselement vorgesehen ist, durch welches der Rotor-Wechselwirkungsbereich derart mit der Torsionsschwingungsdämpferanordnung verbunden ist, dass dieser nicht im Drehmomentübertragungsweg zwischen der Torsionsschwingungsdämpferanordnung und der Antriebswelle liegt, wobei die Verbindung der Torsionsschwingungsdämpferanordnung mit dem Verbindungselement ausserhalb des Befestigungsbereiches der Torsionsschwingungsdämpferanordnung mit der Antriebswelle erfolgt.
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Um hier in einfacher Weise die axial kurzbauende kompakte Ausgestaltung zu erhalten, wird vorgeschlagen, dass das wenigstens eine Verbindungselement einerseits mit dem Rotor-Wechselwirkungsbereich im Bereich einer dem Antriebsaggregat naheliegend positionierten oder positionierbaren Seite desselben verbunden ist und andererseits mit der Torsionsschwingungsdämpferanordnung im Bereich einer dem Antriebsaggregat naheliegend positionierten oder positionierbaren Seite derselben verbunden ist.
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Alternativ ist es hier zum Erhalt einer verbesserten Taumelentkoppelung möglich, dass das wenigstens eine Verbindungselement einerseits mit dem Rotor-Wechselwirkungsbereich und andererseits mit der Sekundärseite der Torsionsschwingungsdämpferanordnung verbunden ist, wobei dann die Primärseite der Torsionsschwingungsdämpferanordnung zur Verbindung mit der Antriebswelle vorzusehen ist.
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Die Taumelentkopplung zwischen dem Wechselwirkungsbereich der Rotoranordnung und der Antriebswelle kann auch dadurch verbessert werden, dass das wenigstens eine Verbindungselement elastisch verformbar ist.
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Ein sehr stabiler und insbesondere auch hinsichtlich der Taumelentkoppelung effektiv wirkender Aufbau kann dadurch erhalten werden, dass eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Verbindungselementen vorgesehen ist, die in einem ersten Endbereich derselben mit dem Rotor-Wechselwirkungsbereich verbunden sind und die in einem zweiten Endbereich derselben zur Verbindung mit der Primärseite oder der Sekundärseite oder der Antriebswelle beziehungsweise einer damit verbundenen Komponente ausgebildet sind.
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Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass das wenigstens eine Verbindungselement im wesentlichen scheibenartig ausgebildet ist.
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Insbesondere bei Einsatz verschiedener Materialien, die sich nur schwer miteinander verschweißen lassen, ist es vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Verbindungselement mit dem Rotor-Wechselwirkungsbereich Oder/und der Primärseite oder der Sekundärseite durch Vernietung verbunden ist.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die eingangs genannte Aufgabe dadurch gelöst werden, dass der Rotor-Wechselwirkungsbereich eine Mehrzahl von im wesentlichen ringartig ausgebildeten Rotorelementen umfasst, und dass wenigstens eines der Rotorelemente wenigstens einen Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit der Torsionsschwingungsdämpferanordnung umfasst.
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Derartige ringartig ausgebildete Rotorelemente, die beispielsweise als Blechring ausgebildet sein können, bilden bei einer permanent erregten Synchronmaschine das Rotorjoch. Diese oder ein Teil dieser Rotorelemente kann dann gleichzeitig eine Doppelfunktion zur Anbindung an die Torsionsschwingungsdämpferanordnung erfüllen.
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Auch hier ist es zum Erhalt einer verbesserten Taumelentkopplung vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Verbindungsabschnitt mit der Sekundärseite der Torsionsschwingungsdämpferanordnung verbunden Ist und die Primärseite der Torsionsschwingungsdämpferanordnung zur Verbindung mit der Antriebswelle vorgesehen ist.
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Vorzugsweise ist bei einem derartigen Antriebssystem vorgesehen, dass der wenigstens eine Verbindungsabschnitt nach radial innen zur Verbindung, vorzugsweise Verschraubung, Vernietung oder dergleichen, mit der Torsionsschwingungsdämpferanordnung vorsteht.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass der Rotor-Wechselwirkungsbereich eine Tragestruktur umfasst und dass die Tragestruktur mit der Torsionsschwingungsdämpferanordnung verbunden ist.
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Eine derartige Tragestruktur kann beispielsweise einen Rotorkäfig bilden, wie er z. B. bei einer Asynchronmaschine mit durch elektromagnetische Wechselwirkung erregtem Rotor zum Tragen und Zusammenhalten der ringartigen Rotorelemente genutzt wird.
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Auch hier kann zum Erhalt einer verbesserten Taumelentkopplung wieder vorgesehen sein, dass die Tragestruktur mit der Sekundärseite der Torsionsschwingungsdämpferanordnung verbunden ist und dass die Primärseite der Torsionsschwingungsdämpferanordnung zur Verbindung mit der Antriebswelle vorgesehen ist.
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Die Verbindung zwischen dem Rotor-Wechselwirkungsbereich und der Torsionsschwingungsdämpferanordnung kann beispielsweise durch Einspritzen oder Eingießen der Tragestruktur in die Torsionsschwingungsdämpferanordnung erhalten werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben, Es zeigt:
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1 eine Teil-Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Antriebssystems gemäß einer ersten Ausgestaltungsform;
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2 eine der 1 entsprechende Ansicht einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Antriebssystems;
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3 eine der 1 entsprechende Ansicht einer weiteren Abwandlung des erfindungsgemäßen Antriebssystems;
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4 eine Teil-Längsschnittansicht einer alternativen Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems;
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5 eine Teil-Axialansicht des Verbindungsbereichs zwischen dem Rotor-Wechselwirkungsbereichs und der Torsionsschwingungsdämpferanordnung;
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6 eine der 4 entsprechende Ansicht einer abgewandelten Ausgestaltungsform;
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7 eine der 5 entsprechende Ansicht des bei der Ausgestaltungsform gemäß 6 eingesetzten Verbindungsbereichs;
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8 eine weitere Teil-Längsschnittansicht einer alternativen Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems;
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9 eine weitere Teil-Längsschnittansicht einer Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems;
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10 eine Teil-Axialansicht des Verbindungsbereichs zwischen dem Rotor-Wechselwirkungsbereich und der Torsionsschwingungsdämpferanordnung der 9; und
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11 eine weitere Teil-Längsschnittansicht einer Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems.
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Die 1 zeigt eine erste Ausgestaltungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 10, das Letztendlich eine Starter/Generator-Anordnung für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine bildet. Das heißt, im Starterbetrieb kann eine andeutungsweise dargestellte Antriebswelle oder Kurbelwelle 12 der Brennkraftmaschine zur Drehung angetrieben werden, um das Antriebsaggregat, d. h. die Brennkraftmaschine, zu starten, und im Generatorbetrieb kann im Drehbetrieb des Antriebsaggregats elektrische Energie gewonnen und in ein elektrisches System oder einen Akkumulator gespeist werden.
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Das Antriebssystem 10 umfasst eine Elektromaschine 14 mit einer durch einen Statorträger 16 beispielsweise am Antriebsaggregat getragenen Statoranordnung 18 mit einer Mehrzahl von Statorspulen 20. Die Elektromaschine 14 weist ferner eine Rotoranordnung 22 mit einem Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 auf, der eine Mehrzahl von Rotorblechen 26, beispielsweise in ringartiger Form, aufweist. Die Rotorbleche 26 bilden ein Rotorjoch für an einer Außenumfangsfläche derselben getragene Permanentmagnete 28 des Rotor-Wechselwirkungsbereichs 24. Man erkennt also, dass die Elektromaschine 14 eine Synchron-Außenläufermaschine mit permanent erregtem Rotor ist. Der Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 ist in nachfolgend noch beschriebener Art und Weise mit einer Primärseite 30 einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 zur gemeinsamen Drehung verbunden. Diese Primärseite 30 der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 ist ferner über eine Mehrzahl von Befestigungsschrauben 34 an einem Wellenflansch 36 der Kurbelwelle 12 festgelegt. Die Primärseite 30 der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 umfasst zwei Deckscheibenelemente 38, 40. Das Deckscheibenelement 40 ist topfartig ausgebildet und ist mit einem radial außen liegenden, sich im wesentlichen axial bezüglich der Drehachse A erstreckenden Bereich 42 mit dem Deckscheibenelement 38 beispielsweise durch Verschweißung verbunden. In den zwischen den Deckscheibenelementen 38, 40 gebildeten Ringraum 44 greift ein Zentralscheibenelement 46 ein, das im wesentlichen zusammen mit einer Schwungmasse 48 eine Sekundärseite 50 der Torsionsschwingungsdämpferanardnung 32 bildet. Die Schwungmasse 48, an welcher beispielsweise eine Druckplattenbaugruppe einer Reibungskupplung festgelegt sein kann, ist mit dem Zentralscheibenelement 46 durch Vernietung oder dergleichen radial innerhalb des Deckscheibenelements 38 fest verbunden. Die Schwungmasse 48 oder das Zentralscheibenelement 46 könnten auch direkt, d. h. ohne Zwischenschaltung einer Reibungskupplung an einem weiteren Antriebsstrang angeschlossen sein.
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Zwischen der Primärseite 30, d. h. den Deckscheibenelementen 38, 40, und der Sekundärseite 50, d. h. dem Zentralscheibenelement 46, wirkt in an sich bekannter Weise eine Dämpferfederanordnung 52, deren Dämpferfedern oder Gruppen von Dämpferfedern in Umfangsrichtung an der Primärseite 30 und der Sekundärseite 50 der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 abstützbar sind und somit eine Relativdrehung zwischen Primärseite 30 und Sekundärseite 50 unter Kompression der Federn der Dämpferfederanordnung 56 ermöglichen. Die Abstützung an der Primärseite 30 beziehungsweise der Sekundärseite 50 kann über Feder- oder Gleitschuhe erfolgen, die am axial sich erstreckenden Abschnitt 42 des Deckscheibenelements 40 abgleiten können.
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Es sei noch darauf hingewiesen, dass im radial inneren Bereich ein ringartiges Lagerelement 64 ebenfalls durch die Schraubbolzen 34 bezüglich des Deckscheibenelements 38 festgelegt ist, an welchem unter Zwischenlagerung des Axialgleitlagers 66 das Zentralscheibenelement 46 axial abgestützt ist. Die radiale Lagerung der Primärseite 30 bezüglich der Sekundärseite 50 erfolgt durch ein Wälzkörperlager oder Gleitlager 68, das zwischen zwei sich im wesentlichen axial erstreckenden zylindrischen Abschnitten des Deckscheibenelements 40 beziehungsweise des Zentralscheibenelements 46 positioniert ist. Ferner sei noch darauf hingewiesen, dass am Deckscheibenelement 40 mehrere topfartige Ausformungen 70 ausgebildet sind, auf welchen jeweils ein Planetenrad 72 drehbar getragen ist. Das Planetenrad kämmt mit einer durch Ausformung gebildeten Verzahnung 74 des Zentralscheibenelements 46, welches somit als Hohlrad bei Relativdrehung zwischen Primärseite 30 und Sekundärseite 50 die Planetenräder 72 zur Drehung antreibt. Da der Raum 44 mit viskosem Fluid gefüllt ist, drehen sich dabei dann die Planetenräder 72 in dem viskosen Medium und die Verdrängung desselben führt zur Abfuhr von Schwingungsenergie.
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Es sei ferner noch darauf hingewiesen, dass bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem 10 vorzugsweise ein Drehpositionsgeber 90 vorgesehen ist, welcher die Drehlage der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 beziehungsweise der Rotoranordnung 22 erfasst, was insbesondere für die Kommutierung der Statorspulen 20 von Bedeutung ist.
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Der radial innerhalb eines Stator-Wechselwirkungsbereichs 76, welcher im wesentlichen die Statorspulen 20 umfasst, liegende Rotor-Wechselwirkungsbereich 24, umfassend die beispielsweise durch Niete zusammengefassten Rotorbleche 26 und die radail außen daran getragenen Permanentmagnete 28, ist an einer Außenumfangsfläche des im wesentlichen axial sich erstreckenden Abschnitts 42 des Deckscheibenelements 40 unter Zwischenlagerung eines ringartigen Elements 78, beispielsweise durch Aufschrumpfen, getragen. Auch das ringartige Element, das zum Bereitstellen eines Bereichs geringerer Permeabilität als der Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 aus Aluminium oder Kunststoffmaterial gebildet sein kann, kann auf dem Deckscheibenelement 40 beziehungsweise dessen Abschnitt 42 durch Aufschrumpfen angebracht sein.
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Es ist somit in einfacher Weise eine Verbindung zwischen dem Rotor-Wechselwirkungsbereich und der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 geschaffen, welche im wesentlichen die Rotoranordnung 22 bilden. Die axiale Ineinanderstaffelung des Rotor-Wechselwirkungsbereichs 24 und der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 führt zu der gewünschten kurzen axialen Bauweise.
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Es sei hier darauf verwiesen, dass aufgrund der kurzen axialen Bauweise durch die Befestigungsschrauben 34 die Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32, d. h. das Deckscheibenelement 40 der Primärseite 30 derselben im wesentlichen direkt an dem Wellenflansch 36 angebracht werden kann, ohne dass die Zwischenschaltung irgendwelche Abstandselemente erforderlich wäre, wobei hier eine Zentrierung an einem Zentriervorsprung 80 der Antriebswelle 12 erfolgen kann. Ferner erkennt man, dass selbstverständlich der Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 anstelle der drehfesten Verbindung mit der Primärseite 30 ebenso mit einem Außenumfangsflächenbereich 82 der Sekundärseite, beispielsweise der Schwungmasse 48, verbunden sein könnte, wobei hier eine entsprechende axiale Überlappung der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 mit dem Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 und somit der Elektromaschine 14 erhalten werden kann. Ein Vorteil einer derartigen Ausgestaltungsform ist, dass aufgrund der Tatsache, dass zwischen der Primärseite 30 und der Sekundärseite 50 der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 bereits eine zumindest teilweise Taumelentkopplung vorgesehen ist, durch die Antriebswelle 12 eingeführte Taumelbewegungen im wesentlichen nicht auf den Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 übertragen werden können.
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Zum Zusammensetzen kann an der Außenumfangsfläche des Rotor-Wechselwirkungsbereichs ein beispielsweise strumpf- oder netzartiges Führungselement vorgesehen sein, dessen Dicke so bemessen ist, dass ein nachfolgend zwischen dem Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 und dem Stator-Wechselwirkungsbereich 76 zu bildender Luftspalt 84 nicht vollständig ausgefüllt ist, dass jedoch ein direktes Inkontakttreten dieser beiden Wechselwirkungsbereiche 24, 76 verhindert wird. Es wird somit eine Art Zwangsführung geschaffen, bei der ein durch magnetische Wechselwirkung erzeugtes sehr starkes Anhaften beziehungsweise ein Aneinanderreiben der beiden Wechselwirkungsbereiche 24, 76 verhindert wird. Dies ermöglicht in Verbindung mit der axialen Überlappung der verschiedenen Baugruppen bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Antriebssystems eine einfache Handhabung bei der Montage und es kann auf eine hochpräzise Montageführung weitgehend verzichtet werden.
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Es sei noch darauf hingewiesen, dass der Statorträger 16 beispielsweise ein Getriebezwischengehäuse bilden kann, das sowohl am Motorblock als auch an einem Getriebe angebracht wird, und in welchem auch eine Kühlkanalanordnung 88 ausgebildet sein kann, durch welche hindurch ein Kühlfluid zur Elektromaschine 14 geleitet werden kann.
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Die 2 zeigt eine Abwandlung der vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsform. Im Unterschied zur Ausgestaltungsform gemäß 1 ist hier der Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 ohne Zwischenlagerung irgendeines Elementes unmittelbar auf dem Abschnitt 42 des Deckscheibenelements 40 beispielsweise durch Aufschrumpfen angebracht. Um hier den erforderlichen Permeabilitätssprung und dadurch die Beschränkung des Magnetfeldes im wesentlichen auf den zur Wechselwirkung mit dem Stator-Wechselwirkungsbereich 76 erforderlichen Bereich zu erhalten, ist beispielsweise dann das Deckscheibenelement 40 mit seinem integral ausgeformten Abschnitt 42 aus einem Material geringerer Permeabilität als der Rotor-Wechselwirkungsbereich 24, insbesondere die Rotorbleche 26, ausgebildet. Beispielsweise kann hier Aluminium als Aufbaumaterial für das Deckscheibenelement 40 und den Abschnitt 42 eingesetzt werden. Auch hier ist es wieder möglich, den Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 mit der Sekundarseite 50, beispielsweise der Schwungmasse 48, zu verbinden, wobei in diesem Falle dann die Schwungmasse 48 aus einem Material mit geringerer Permeabilität, beispielsweise wieder aus Aluminium, hergestellt sein sollte.
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Bei der in 3 dargestellten Ausgestaltungsvariante weist keines der Deckscheibenelemente 38, 40 einen diese beiden Elemente verbindenden Abschnitt auf. Vielmehr übernimmt diese Verbindung unmittelbar der Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 beziehungsweise die Rotorbleche 26. Man erkennt, dass die durch einen Träger oder Käfig 22 zusammengefassten Rotorbleche 26 radial außen unmittelbar an den Deckscheibenelementen 38, 48 anliegen und dort mit diesen verschweißt sein können oder durch Aufschrumpfen verbunden sein können. Die axial zwischen den Deckscheibenelementen 38, 40 liegenden Rotorbleche 26 können einen etwas geringeren Innendurchmesser aufweisen, um zum einen eine geeignete Lagepositionierung der Deckscheibenelemente 38, 40 bezüglich einander vorzusehen und zum anderen gleichzeitig eine Gleitbahn für die der Federabstützung dienenden Gleitschuhe oder dergleichen bereitzustellen.
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Es sei darauf verwiesen, dass bei dieser und auch bei den anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltungsformen der Rotor-Wechselwirkungsbereich entweder die Permanentmagnete 28 aufweisen kann oder als Rotor-Wechselwirkungsbereich einer Asynchronmaschine ohne permanentmagnetische Erregung ausgebildet sein kann, in welchem Falle dann lediglich der Käfig 92 zusammen mit den Rotorblechen 26 den Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 bildet.
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Bei der in den 4 und 5 dargestellten Ausgestaltungsvariante ist der Rotor-Wechselwirkungsbereich 24, umfassend die Rotorbleche 26 und die Permanentmagnete 28, wieder durch mehrere Nietbolzen 96 oder dergleichen zusammengehalten. Mit diesen Nietbolzen 96 sind ferner sich im wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckende Verbindungselemente 98, beispielsweise Blattfederelemente 98 verbunden, die in ihrem anderen Endbereich mit nach radial außen vorstehenden Verbindungsabschnitten 100 des Deckscheibenelements 40 durch Vernietung oder dergleichen fest verbunden sind. Es ist somit der Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 bezüglich der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 elastisch aufgehängt, sodass sowohl für eine axiale Elastizität als auch für eine Taumelentkopplung gesorgt ist. Es sei darauf verwiesen, dass selbstverständlich eine derartige Kopplung des Rotor-Wechselwirkungsbereichs auch mit der Sekundärseite 50, beispielsweise der Schwungmasse 48, vorgesehen werden kann. In dem in 4 dargestellten Fall liegen die Verbindungselemente 98 dann an der einem nicht dargestellten Antriebsaggregat zugewandt zu positionierenden Seite 102 des Rotor-Wechselwirkungsbereichs 24 beziehungsweise auch der Torsionsschwingurigsdampferanordnung 32, während im zweitgenannten Falle die Verbindungselemente dann an einer vom Antriebsaggregat abgewandt zu positionierenden Seite 104 des Rotor-Wechselwirkungsbereichs beziehungsweise auch der wesentlichen Bereiche der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 liegen.
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Es sei noch darauf hingewiesen, dass in dieser Ausgestaltungsform das Deckscheibenelement 38 einen sich im wesentlichen axial erstreckenden Abschnitt 94 aufweist, der sich zum Deckscheibenelement 40 erstreckt und mit diesem beispielsweise durch Verschweißung verbunden ist.
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Eine Abwandlung dieser Verbindungsart ist in den 6 und 7 dargestellt. Man erkennt dort, dass das Deckscheibenelement 40 keine nach radial außen vorspringenden Abschnitte aufweist, sondern dass im Bereich radial innerhalb der Verbindung mit dem Abschnitt 94 des Deckscheibenelements 38 das Deckscheibenelement 40 beispielsweise durch Ausformen gebildete nietartige Vorsprünge 106 aufweist, durch welche die sich nunmehr auch in radialer Richtung erstreckenden Verbindungselemente oder Blattfederelemente 98 an der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 gehalten sind. Die Anbindung der Verbindungs- oder Blattfederelemente 98 an den Rotor-Wechselwirkungsbereich 94 erfolgt so wie vorangehend beschrieben über, die Nietelemente 96. Auch diese Art der Verbindung könnte selbstverständlich zwischen dem Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 und der Sekundärseite 50 der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 realisiert sein.
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Eine weitere Möglichkeit der elastischen Aufhängung des Rotor-Wechselwirkungsbereichs 24 ist in 8 dargestellt. Hier ist der Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 durch die Nietelemente 96 an den radial äußeren Bereich eines scheibenartigen Verbindungselements 108 angebracht, das radial innen zwischen der Antriebswelle 12 und dem Deckscheibenelement 40 geklemmt und durch die Befestigungsschrauben 34 an der Antriebswelle 12 beziehungsweise dem Wellenflasch 36 derselben angebracht ist. Das vorzugsweise aus elastischem Stahlblech oder dergleichen gebildete Verbindungselement 108 kann mehrere Armabschnitte oder Öffnungsbereiche aufweisen, um die Elastizität bei der Anbindung des Rotor-Wechselwirkungsbereichs 24 an die Antriebswelle 12 noch weiter zu erhöhen.
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In der in 8 dargestellten Ausgestaltungsvariante liegt der Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 nicht im Kraftübertragungsweg zwischen der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 und der Antriebswelle 12. Ferner ist eine im wesentlichen vollständige bauteilmäßige oder funktionsmäßige Entkopplung des Rotor-Wechselwirkungsbereichs 24 von der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 erzielt.
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Eine weitere Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Antriebssystems ist in den 9 und 10 dargestellt. Man erkennt hier, dass der Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 wieder eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden Rotorblechen aufweist, und die im Bereich der Seite 104 positionierten Rotorbleche oder zumindest eines dieser Rotorbleche 26 weist an seinem Innenumfangsbereich über den Umfang verteilt mehrere Verbindungsvorsprünge 140 auf, die nach radial innen abstehen und in dafür vorgesehene Ausnehmungen 142 der Sekundärseite 50, insbesondere der Schwungmasse 48, eingreifen. Dort sind diese Rotorbleche 26 beziehungsweise ist dieses Rotorblech 26 mit der Sekundärmasse dann durch Nietbolzen 144 oder dergleichen fest verbunden. Um hier für einen Permeabilitätssprung zu sorgen, ist es möglich, entweder die sekundärseitige Schwungmasse 48 aus Material mit geringerer Permeabilität als die Rotorbleche 26 auszugestalten, beispielsweise aus Aluminium, oder in den aneinander liegenden Oberlflächenbereichen dieser Baugruppen eine Trennschicht, beispielsweise aus Kunststoff oder dergleichen, vorzusehen.
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In Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei Einsenkungen oder Ausnehmungen 142 weist die Schwungmasse 48 dann Schrauböffnungen 146 auf, in welche Befestigungsschrauben eingeschraubt werden können, um beispielsweise eine Druckplattenbaugruppe einer Reibungskupplung oder sonstige Antriebsstrangkomponenten daran festzulegen. Man erkennt hier, dass der Drehlagegeber 90 im Bereich der Statorspulen 20 beziehungsweise einer mit der Sekundärmasse 48 verbundenen Trägeranordnung 148 wirkt.
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Es sei darauf hingewiesen, dass bei der in 9 dargestellten Ausgestaltungsvariante die Elektromaschine 14 als Asynchronmaschine ausgebildet ist, d. h. als Maschine, bei welcher ein Käfig 92 die Rotorbleche 26 zusammenhält und keine Permanentmagneten vorgesehen sind. Gleichwohl könnte selbstverständlich auch ein permanentmagnetisch erregter Rotor vorgesehen sein.
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Eine weitere Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Antriebssystems ist in 11 gezeigt. Auch dort ist die Elektromaschine 14 als Asynchronmaschine dargestellt, bei welcher der Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 im wesentlichen die Rotorbleche 26 und einen Rotorkäfig 92 umfasst. Über den Rotorkäfig 92 ist der Rotor-Wechselwirkungsbereich 24 wieder mit der Schwungmasse 48 der Sekundärseite 50 verbunden. Bei dieser Ausgestaltungsvariante weist die Schwungmasse 48 radial außen mehrere Öffnungsbereiche 150 auf, durch welche entsprechende Abschnitte des Käfigs 92 hindurch greifen. Der Käfig 92, welcher beispielsweise aus Aluminium gebildet ist, wird, nachdem die Rotorbleche 26 auf den entsprechenden Bereich der Sekundärmasse 48 aufgelegt worden sind, in einem Spritz- oder Gießvorgang eingebracht, sodass er nach seiner Verfestigung die Rotorbleche 26 fest mit der Sekundärmasse 48 verbindet. Auch hier ist es vorteilhaft, zwischen den Rotorblechen 26 und der Sekundärmasse 48 wieder eine Lage mit gegenüber den Rotorblechen 26 verminderter Permeabilität, beispielsweise aus Kunststoff oder dergleichen, einzusetzen, um den erforderlichen Permeabilitätssprung beziehungsweise die magnetische Isolierung zu erzielen. Ein derartiges Angießen oder Anformen des Käfigs ist selbstverständlich auch im Bereich der Primärseite möglich, beispielsweise einem nach außen verlängerten Abschnitt des Deckscheibenelements 40. In entsprechender Weise könnten selbstverständlich auch bei der Ausgestaltungsform gemäß den 9 und 10 die Verbindungsabschnitte 140 mit der Primärseite 30, beispielsweise dem Deckscheibenelement 40, durch Vernietung verbunden werden.
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Durch die vorliegende Erfindung sind verschiedene Möglichkeiten dargestellt, ein Antriebssystem, welches im wesentlichen eine Elektromaschine mit einem Stator und einem Rotor und eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung umfasst, derart auszugestalten, dass eine axial kurzbauende Anordnung erhalten wird, bei welcher die wesentlichen Funktionsbeziehungsweise Baugruppen radial gestaffelt positioniert sind.
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Die Verbindung des Rotor-Wechselwirkungsbereichs 24 mit der Primärseite 30 in der dargestellten mittigen Art und Weise hat den Vorteil, dass auch bei Fliehkrafteinwirkung im wesentlichen keine Kräfteungleichgewichte entstehen, die eine Verformung zur Folge haben könnten. Ferner sei darauf hingewiesen, dass zur Festigung des Schrumpfverbundes zusätzlich noch den Rotor-Wechselwirkungsbereich einer Außenumfangsseite desselben umgebende Spannringe oder Spanngürtel beziehungsweise ein derartiges Element durch Aufschrumpfen vorgesehen sein kann.
