DE3227810A1 - Integrierte elektrische maschine fuer fahrzeug-hybrid-antrieb - Google Patents

Integrierte elektrische maschine fuer fahrzeug-hybrid-antrieb

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Description

  • Integrierte elektrische Maschine für Fahrzeug-
  • Hybrid-Antrieb Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine in die Kupplung integrierte elektrische Maschine für Hybrid-Antrieb eines Kraftfahrzeuges mit einem in einer Kupplungsglocke untergebrachten, zur lösbaren Verbindung zwischen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs einerseits und zer Gebriebeeingangswelle andererseits dienenden kupplungssystem, dessen abtriebsseitige Welle mit einer Jameilenscheibe verbunden ist, die durch eine Tellerfeder über eine Anpreßplatte unter achsparallelem Druck steht und die sich im Inneren des Kupplungsgehäuses und iem Rotor der elektrischen Maschine, der ein Teil des Kupplungsgehäuses darstellt, befinden.
  • Durch die Anwendung von Hybridantrieben In Kravtfahrzeugen ergibt sich vor allem im Kurzstreckenbetrieb die Möglichkeit Energie einzusparen. für Fahrten mit geringer und weitgehend konstanter Geschwindigkeit kann bei einem derartigen Hybridbetrieb das Fahrzeug an einer Batterie, die an den Endpunkten der Fahrstrecke aus einem elektrischen Netz aufgeladen wird, von einem vlektronotor angetrieben werden. Für Beschleunigungsvorgänge oder bei hoher Geschwindigkeit soll iie Brennkraftmaschine des Fahrzeugs eingesetzt werden, da bei hoher Belastung ihr Wirkungsgrad relativ günstig ist. Die elektrische Maschine arbeitet bei Fahrten mit Antrieb durch die Brennkraftmaschine und beim Bremsen des Fahrzeugs als Generator und speist dann die Fahrzeugbatterie. Für den Start der Brennkraftmaschine kann das Schwungrad durch die dann als Elektromotor wirksame elektrische Maschine auf hohe Drehzahl hochgefahren werden. ach Erreichen der Startdrehzahl wird durch Schließen der verbrennungsmotorseitigen Kupplung die Brennkraftmaschine angeworfen. Bei den bekannten, für Hybridantrieb eingerichteten Kraftfahrzeugen ist eine zeile, getriebeseitige Kupplung vorgesehen, welche dem Schaltgetriebe des Fahrzeugs vorgeschaltet ist.
  • Der rfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrierte Anordnung für die als Motor und Generator verwendbare elektrische Maschine und die Kupplung zu schaffen, dne eine extrem günstige Kurzbauform der Kupplung erlaubt.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im kennzeihnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen vorgesehen.
  • Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung. Diese ist nachstehend anhana eines Ausführungsbeispieles, das in der ZeIchnung dargestellt ist, zusammen mit einigen Ausführungs-Varianten beschrieben.
  • Figur 1 zeigt in einem axialen Längsschnitt eine Kraftfahrzeug-Kupplung für Hybrid-Antrieo mit integrierter, als Motor und Generator abwechslungsweise betreibbarer elektrischer Maschine.
  • Auf die Darstellung der motorseitigen Kupplung wurde verzichtet.
  • Im einzelnen ist in Figur 1 ein aus Blechlamellen gestapelter ringförmiger Stator 1 der elektrischen Maschine angedaute, in welchen zwei- oder mehr strängige Wechselstromwicklungen 2 eingelegt sind. Der Stator stützt sich an einem Zentrierbund 3 an der Innenwand der bei 4 angedeuteten Kupplungsglocke ab, welche gleichzeitig als Teil eines nicht näher dargestellten Getriebegehäuses ausgebildet sein kann.
  • Der Rotor 5 der elektrischen Maschine wird von einem Kurzschlußkäfig 6 und einem diesen tragenden, ebenfalls aus Biechlamellen gestapelten ringförmigen Blechpaket 7 gebildet ud ist nach dem Grundgedanken der Erfindung als konstruktives Element ausgebildet, und zwar in der Weise, daß der Rotor 5 zwischen einem aus Stahlblech tiefgezogenen Kupplungsgehäuse 8 und einer Kupplungsgrundplatte 10 festgespannt ist, wobei die Kupplungsgrundplatte 1C mit einer nicht dargestellten zweiten Kupplung verbunden ist, die mit der Kurbelwelle einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine verbinden ist.
  • Die Getriebeelngangswelle 20 eines nicht näher largestellten Schaltgetriebes ist kraftschlüssig mit der Lamellenkupplungsscheibe 24 verbunden.
  • ur drehfesten Verbindung zwischen dem Kupplungsgehäuse 8 und dem Blechpaket 7 sowie der Kupplungs-Grundp'atEe 10 dienen mehrere, über den Umfang des Kupplungsgehäuses 8 gleichmäßig verteilt angeordnete Schrauben 9, welche das Blechpaket 7 mit einer seiner beiden Stirnseiten gegen einen abgedrehten Bund 22 an der Grundplatte 1D festspannen, während gleichzeitig das Kupplungsgehäuse 8, das konvex von der Grundplatte 10 weggewölbt ist, mit seinem zur Drehachse A der Kupplung senkrecht verlaufenden Rand 23 an der anderen Stirnseite des Blechpakets 7 im Bereich der Schrauben 9 anliegt.
  • Wie der untere Teil der Figur 1 zeigt, ist der als Anlagefläche für das Blechpaket 7 dienende Einpaß 22 nicht als durchgehende Ringfläche ausgebildet, sondern durch mehrere über den Umfang der Grundplatte 10 gleichmäßig verteilt angeordnete Augen 11 gebildet, von denen eines in der oberen Hälfte der Figur 1 im Schnitt largesteiit ist. Die Stirnflächen dieser Augen 11 liegen in einer gemeinsamen, durch den Einpaß 22 gebildeten Ebene. Die zwischen den Augen 11 und der Grundplatte 10 und dem Blechpaket ? auftretenden Lücken machen es möglich, daß Kühlluft aus dem Inneren des Kupplungsgehäuses nach außen strömen kann. Die zentralen Lamellenscheiben 2à werden bei eingerückter Kupplung von einer ringförmigen Druckplatte 25 und einer eine achsparallele Druckkraft lieferenden Federscheibe 26 gegen die Grundplatte 10 gepreßt. Wenn die Kupplung ausgedrückt wird, können sich die Kupplungslamellen 24 relativ gegenüber der Grundplatte 10 bevegen und daher bei schleifender Kupplung eine beträchtliche Reibungswärme erzeugen. Diese kann wenigstens zu einem Teil durch die vorerwähnten Aussparungen zwischen den Augen 11 nach außen abgeführt werden bzw. eine Einleitung der Wärme in den Rotor 5 durch die geringen Querschnitte der als Auflageflächen dienenden Augen 11 in Grenzen gehalten werden, d.h. also daß auf diese Weise eine thermische Entkopplung des Blechpakets 7 erreicht wird. Diels ist besonders wichtig, da beim Betrieb der elektrischen Maschine die im Rotor 5 entstehenden Verluste das Blechpaket und insbesondere den Kurzschlußkäfig 6 aufheizen.
  • In den Figuren 2 bis 4 sind verschiedene Ausführungsformen dargestellt, die erkennen lassen, wie das Statorblechpaket 1 an der Kupplungsglocke 4 befestigt werden kann.
  • Figur 2 zeigt eine Befestigungsmöglichkeit des Stators 1 mit Hilfe von Zugschrauben 28 und klassischen Zugankern 29, während in Figur 3 eine Befestigungsmöglichkeit mittels einzelner Federbefestigungselemente 30 wiedergegeben ist, die mit ihrem gekröpften Ende infolge ihrer Federeigenschaft gegen die freie Stirnseite 34 des Stators 1 drücken und diesen gegen den Zentrierbund 3 der Kupplungsglocke 4 drücken. Das andere Ende des Befestigungselementes 31 wird durch Durchbrüche 32 in der Kupplungsglocke 4 gesteckt und nach dem Vorspannen der Federelemente umgebogen. Die beiden Laschen 35 und 36 dienen als Anschlag für den Niederhalter beim Spannen der Federelemente.
  • Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Rotors der elektrischen Maschine als Bestandteil des Kupplungsgehäuses 8 zwischen der Kupplungsgrundplatte 10 und das tiefgezogene Kupplungsgehäuse 8 kann diesen sehr flach gehalten werden. Hierdurch ergibt sich zusätzlich für die Gesamtanordnung der Verteil, daß die elektrische Maschine und die Kupplung zusammen nur eine minimale axiale Baulänge aufzuweist.
  • Figur 4 zeigt ein Stück eines bandförmigen Befestigungselementes 30 bei dem durch Verbindungsstege Rinzelbefestigungselemente aneinander gereiht sind.
  • Abweichend vom dargestellten Ausführungsbelspiel ist die erfindungsgemäße Integration des Rotors auch bei einer Reluktanzmaschine anwendbar.
  • Leerseite

Claims (8)

  1. Ansprüche Integrierte elektrische Maschine für Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer in einer Kupplungsglocke (4) untergebrachten, zur lösbaren Verbindung zwischen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs dienden Kupplung mit einer Abtriebswelle 920) mit welcher eine Kupplungsscheibe (24), insbesondere einer Lamellenscheibe drehfest verbunden ist und die über eine zweite Kupplung mit der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine drehfest verbunden ist und deren amellenscheiben mit unter achsparallelem Druck stehenden, zum Anpressen der Kupplungsscheiben gegen die arundplatten dienende Anpreßplatte (28) und mit einem konvex von der Kupplungsgrundplatte (10) abstehenden Kupplungsgehäuse (8), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der peripheren Randzone 23), des Kupplungsgehäuses (8ì der Maschinen-Rotor (5) eingespannt ist, und dem der Maschinenstator 1) radial gegenübersteht, der an der Innenwand der .5upplungsglocke '4) befestigt ist und mehrere, über den Umfang des Rotors verteilt angeordnete Phasenwicklungen (2) trägt.
  2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzelohnet, daß das Blechpaket (7) des Maschinen-Rotors 5 mit einer seiner beiden Stirnseiten gegen die Kupplungs- Grundplatte (10) und mit der anderen Stirnseite gegen das Kupplungsgehäuse '3) abgestützt, insbesondere mit acnsparallelen, vorzugsweise von der Grundplatte bis zum Kupplungsgehäuse durchgehenden Spannmitteln (9) festgezogen ist.
  3. 3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei über die Randzone der Kupplungs-Grundplatte (1C) verteilt angeordnete, insbesondere als inpässe (22) für das Blechpaket (7) vorgesehen sind und daß zwischen je zwei dieser Stützflächen als Kühlschlitze wirkende Aussparungen (11) liegen.
  4. 4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor einen entlang der UmSangsfläche verlaufenden Kurzschlußkäfig (ó) trägt.
  5. 5. Maschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Toro die Form eines geblechten Zahnrades aufweist und Bestandteil einer Reluktanzmaschine ist.
  6. 6. Maschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor Einzelpole aus Dauermagnetmaterial an seinen Umfang aufweist.
  7. Maschine nach einen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung des Stators (1) der elektrischen Maschine an der Kupplungsglocke (4) mehrere aus Blech gestanzte Federbefestigungselemente (31 bis 36', vorgesehen sind, welche mit einer inrer Zungen (31> durch Durchbrüche (32) hindurchragen und die außerhalb der Kupplungsglocke (4) umgebogen sind und mit ihrem anderen bügelförmig gebogen, federnden winde (33) auf den Stator ;1) drücken und seitliche Laschen (35, 36! als Anschlag aufweisen.
  8. 8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da3 zur Befestigung des Stators 1) ein bhandförmiges 3etestigungselement (15) vorgesehen ist, das aus durch Stege verbundene Einzelbefestigungselemente besteht.
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