DE3227810C2 - - Google Patents

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Peter Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg De Ahner
Helmut Dr.-Ing. 7148 Remseck De Haerer
Siegfried Dr.-Ing. 7997 Immenstaad De Schustek
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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für Hybrid-Antrieb eines Kraftfahrzeuges nach der Gattung des Anspruches 1.
Eine der­ artige Anordnung ist in der DE-OS 30 50 269 bereits vorgeschlagen worden.
Durch die Anwendung von Hybridantrieben in Kraftfahrzeugen 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 mittels einer Batterie, die an den Endpunkten der Fahrstrecke aus einem elektrischen Netz aufgeladen wird, von einem Elektromo­ tor angetrieben werden. Für Beschleunigungsvorgänge oder bei hoher Geschwindigkeit soll die 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. Nach Erreichen der Startdrehzahl wird durch Schließen der verbrennungs­ motorseitigen Kupplung die Brennkraftmaschine angewor­ fen. Bei den bekannten, für Hybridantrieb eingerich­ teten Kraftfahrzeugen ist eine zweite, getriebeseitige Kupplung vorgesehen, welche dem Schaltgetriebe des Fahrzeugs vorgeschaltet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrier­ te Anordnung für die als Motor und Generator verwend­ bare elektrische Maschine und die Kupplung zu schaffen, die eine extrem günstige Kurzbauform der Kupplung erlaubt.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen vorgesehen. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung. Diese ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeich­ nung dargestellt ist, zusammen mit einigen Ausführungs- Varianten beschrieben.
Fig. 1 zeigt in einem axialen Längsschnitt eine Kraft­ fahrzeug-Kupplung für Hybrid-Antrieb mit integrierter, als Motor und Generator abwechslungsweise betreibbarer elektrischer Maschine.
Auf die Darstellung der motorseitigen Kupplung wurde ver­ zichtet.
Im einzelnen ist in Fig. 1 ein aus Blechlamellen gesta­ pelter ringförmiger Stator 1 der elektrischen Maschine angedeutet, in welchen zwei- oder mehrsträngige Wechsel­ stromwicklungen 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, eben­ falls aus Blechlamellen gestapelten ringförmigen Blech­ paket 7 gebildet und 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 10 mit einer nicht dargestellten zweiten Kupplung verbunden ist, die mit der Kurbelwelle einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine verbunden ist.
Die Getriebeeingangswelle 20 eines nicht näher darge­ stellten Schaltgetriebes ist kraftschlüssig mit der Lamellenkupplungsscheibe 24 verbunden.
Zur drehfesten Verbindung zwischen dem Kupplungsgehäuse 8 und dem Blechpaket 7 sowie der Kupplungs-Grundplatte 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 an der Grundplatte 10 festspannen, während gleichzeitig das Kupplungsgehäuse 8, das konvex von der Grundplatte 10 weggewölbt ist, mit seinem zur Drehachse A der Kupplung senkrecht verlaufen­ den Rand 23 an der anderen Stirnseite des Blechpakets 7 im Bereich der Schrauben 9 anliegt.
Wie der untere Teil der Fig. 1 zeigt, ist der als Anlage­ fläche 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 Fig. 1 im Schnitt dargestellt ist. Die Stirnflächen dieser Augen 11 liegen in einer gemeinsamen, durch ein Einpaß 22 gebildeten Ebene. Die zwischen den Augen 11 und der Grundplatte 10 und dem Blechpaket 7 auftretenden Lücken machen es möglich, daß Kühlluft aus dem Inneren des Kupplungsgehäuses nach außen strömen kann. Die zentralen Lamellenscheiben 24 werden bei eingerückter Kupplung von einer ringförmigen Druck­ platte 25 und einer eine achsparallele Druckkraft lie­ fernden Federscheibe 26 gegen die Druckplatte 10 ge­ preßt. Wenn die Kupplung ausgerückt wird, können sich die Kupplungslamellen 24 relativ gegenüber der Grund­ platte 10 bewegen und daher bei schleifender Kupplung eine beträchtliche Reibungswärme erzeugen. Diese kann wenigstens zu einem Teil durch die vorerwähnten Ausspa­ rungen zwischen den Augen 11 nach außen abgeführt werden bzw. eine Einleitung der Wärme in der 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. Dies ist besonders wichtig, da beim Be­ trieb der elektrischen Maschine die im Rotor 5 entstehen­ den Verluste das Blechpaket und insbesondere den Kurz­ schlußkäfig 6 aufheizen.
In den Fig. 2 bis 4 sind verschiedene Ausführungs­ formen dargestellt, die erkennen lassen, wie das Stator­ blechpaket 1 an der Kupplungsglocke 4 befestigt werden kann.
Fig. 2 zeigt eine Befestigungsmöglichkeit des Stators 1 mit Hilfe von Zugschrauben 28 und klassischen Zugankern 29, während in Fig. 3 eine Befestigungsmöglichkeit mittels einzelner Federbefestigungselemente 30 wieder­ gegeben 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 Kupp­ lungsglocke 4 drücken. Das andere Ende des Befestigungs­ elementes 31 wird durch Durchbrüche 32 in der Kupp­ lungsglocke 4 gesteckt und nach dem Vorspannen der Feder­ elemente umgebogen. Die beiden Laschen 35 und 36 dienen als Anschlag für den Niederhalter beim Spannen der Feder­ elemente.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Rotors der elektrischen Maschine zwischen der Kupplungsgrundplatte 10 und den tiefgezogenen Kupplungsgehäuse 8 kann diese sehr flach gehalten werden. Hierdurch ergibt sich zusätz­ lich für die Gesamtanordnung der Vorteil, daß die elek­ trische Maschine und die Kupplung zusammen nur eine mini­ male axiale Baulänge aufweist.
Fig. 4 zeigt ein Stück eines bandförmigen Befestigungs­ elementes 30, bei dem durch Verbindungsstege Einzelbefe­ stigungselemente aneinander gereiht sind.
Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Integration des Rotors auch bei einer Reluktanzmaschine anwendbar.

Claims (6)

1. Integriert elektrische Maschine für Hybridantrieb eines Kraftfahr­ zeuges mit einer in einer Kupplungsglocke (4) untergebrachten Kupp­ lung zur lösbaren Verbindung der Kurbelwelle (21) der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs mit einer Getriebe-Eingangswelle (20), mit welcher eine Kupplungsgrundplatte (10) drehfest verbunden ist, mit mindestens einer mit der Kurbelwelle drehfest verbundenen Kupplungslamelle (24), insbe­ sondere einer Lamellenscheibe, mit einem unter achsparallelem Druck stehenden, zum Anpressen der Kupplungsscheibe gegen die Grundplatte (10) dienenden Druckring (25) und mit einem konvex von der Kupplungs­ grundplatte (10) abstehenden Kupplungsgehäuse (8), dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der peripheren Randzone (23) des Kupplungsge­ häuses (8) und der Grundplatte (10) ein aus ringförmigen Blechlamellen geschichtetes Blechpaket (7) des Maschinenrotors (5) eingespannt ist, der einen entlang der Rotor-Umfangsfläche verlaufenden Kurzschlußkäfig (6) trägt und dem Maschinenstator (1) radial gegenübersteht, der an der Innenwand der Kupplungsglocke (4) befestigt ist und mehrere, über den Umfang des Rotors verteilt angeordnete Phasenwicklungen (2) trägt.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech­ paket (7) des Maschinenrotors (5) mit einer seiner beiden Stirnseiten gegen die Kupplungs-Grundplatte (10) und mit der anderen Stirnseite gegen das Kupplungsgehäuse (8) abgestützt, insbesondere mit achsparal­ lelen, vorzugsweise von der Grundplatte bis zum Kupplungsgehäuse durchgehenden Spannmitteln festgezogen ist.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei über die Randzone der Kupplungs-Grundplatte (10) verteilt ange­ ordnete, insbesondere als Augen an der Grundplatte (10) ausgebildete Einpässe (22) für das Blechpaket (7) vorgesehen sind und daß zwi­ schen je zwei dieser Einpässe als Kühlschlitze wirkende Lücken liegen.
4. Maschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor die Form eines geblechten Zahnrades aufweist und Bestandteil einer Relkutanzmaschine ist.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung des Stators (1) der elektrischen Maschine an der Kupplungsglocke (4) mehrere aus Blech gestanzte Federbefestigungs­ elemente (31 bis 36) vorgesehen sind, welche mit einer ihrer Zungen (31) durch Durchbrüche (32) hindurchragen und die außerhalb der Kupp­ lungsglocke (4) umgebogen sind und mit ihrem anderen bügelförmig ge­ bogen, federnden Ende (33) auf den Stator (1) drücken und seitliche Laschen (35, 36) als Anschlag aufweisen.
6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befesti­ gung des Stators (1) ein bandförmiges Befestigungselement vorgesehen ist, das aus durch Stege verbundenen Einzelbefestigungselementen (31 bis 36) besteht.
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