DE3301245C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine zum An­ trieb eines Kraftfahrzeuges und/oder Anlassen eines diesem zuge­ ordneten Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Beispielsweise aus der DE 29 25 675 A1 ist eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der neben einem Verbrennungsmo­ tor auch eine elektrische Maschine vorgesehen ist, die dort sowohl als Lichtmaschine als auch als Anlasser für den Verbrennungsmotor dienen soll. Bei entsprechendr Bemessung der elektrischen Maschi­ ne könnte diese auch zum Antrieb des Fahrzeugs selbst herangezogen werden, wodurch ein vollständiger Fahrzeug-Hybridantrieb entstehen würde. Der Verbrennungsmotor dieser Antriebsanordnung weist ein durch eine erste schaltbare Kupplung mit einem über ein Getriebe zu den An­ triebsrädern führenden Abtrieb und über eine zweite Kupplung mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbindbares Schwungrad auf, das unter anderem auch die Druckplatten der zwei schaltbaren Kupplungen umfaßt.

Bei dieser bekannten Antriebsanordnung ist, ebenso wie bei einer an­ deren, aus der DE 30 13 424 A1 bekannten Maschinenanordnung, der Läufer der elektrischen Maschine am äußeren Umfang des Schwungrades bzw. einer der Druckplatten der Kupplungen angeordnet. Der Läufer bildet also ein besonderes, von den anderen Bauteilen im wesent­ lichen funktionell getrenntes Bauteil, das den Bauraum der An­ ordnung vergrößert und weist in beiden Teilen keinen Kurzschlußkäfig auf.

Durch die ältere im Oberbegriff des Anspruch 1 berücksichtigten Patentanmeldung P 32 43 513, vgl. DE 32 43 513 A1, ist jedoch auch schon eine Anordnung bekannt, bei der der Läufer der elektrischen Maschi­ ne einen integralen Bestandteil einer feststehenden, mit einem Schwungradträgerteil verbundenen Druckplatte einer der Schalt­ kupplungen bildet, um auf diese Weise eine kompakte und möglichst wenig Bauraum benötigende Anordnung für den Läufer der elektrischen Maschine zu schaffen. Bei der Ausführung nach dieser älteren Anmel­ dung sollen die Kurzschlußstäbe des mit einem Kurzschlußkäfig aus­ gerüsteten Läufers der elektrischen Maschine auch schon dadurch zu­ mindest teilweise als Verbindungselemente zur Verbindung des Läufers mit dem axial feststehenden Druckplattenteil und dem Schwungradträger­ teil ausgebildet sein, daß von dem Trägerteil axial vorstehende Vor­ sprünge durch die Kurzschlußstäbe des Läufers hindurchgreifen und mit diesem formschlüssig verbunden sind.

Durch das DE-GM 16 83 697 Abb. 2 ist es bekannt, einen im Metallspritzverfahren hergestellten Kurzschlußring eine Asynchronmaschine zugleich als Träger der dort vorhandenen Außenläufers auszubilden, wobei auch dort ein Lager Umfangs­ nuten aufweist, in welche das den Kurzschlußring bildende Material beim Spritzvorgang eindringt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, eine elektrische Maschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs angege­ benen Art zu schaffen, bei der in Weiterbildung des Gegenstands der älteren Patentanmeldung eine einfache Möglichkeit der Verbindung des Läufers der elektrischen Maschine mit dem Schwungrad mit der Druckplatte der Kupplung des Verbrennungs­ motors vorgeschlagen wid.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem kennzeichnenden Merk­ mal des Patentanspruchs 1. Dabei wird also davon ausgegangen, daß wenig­ stens einer der Kurzschlußringe selbst als Verbindungselement sowohl zwischen dem Trägerteil des Schwungrads als auch der Druckplatte ei­ nerseits und diesen und dem Läufer andererseits dadurch herangezogen wird, daß er mit diesen Teilen formschlüssig verbunden ist. Diese formschlüssige Verbindung kann dabei durch Eingriff in an dem Träger­ teil und der Druckplatte vorgesehene Umfangsnuten erfolgen. Eine ein­ fache und außerordentlich wirkungsvolle Herstellung ergibt sich dabei durch ein an sich bekanntes Metallspritzverfahren, bei dem der Kurz­ schlußkäfig mit den Kurzschlußringen und den diese verbindenden Stä­ ben in einer entsprechenden Form, in der das Schwungradträgerteil, die Druckplatte und das Läuferblechpaket gehalten sind, einge­ spritzt wird, wobei das den Kurzschlußring bildende Material in die Umfangsnuten an dem Trägerteil und der Druckplatte ein­ dringt. Dadurch wird eine außerordentlich stabile und wirkungs­ volle Verbindung der Bauteile erreicht, ohne daß die elektri­ schen Eigenschaften des Kurzschlußkäfigs beeinträchtigt werden.

Damit das Blechpaket des Läufers der elektrischen Maschine sicher auf der Druckplatte gehalten wird, soll diese eine entsprechende Ausnehmung sowie zur Festlegung des Blechpakets auf dieser Aus­ nehmung eine umbördelbare Kante aufweisen.

In der Zeichnung ist in teils schematischer Darstellungsweise ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt einen Ausschnitt aus ei­ ner Fahrzeugantriebsanordnung mit einem in das feststehende Druck­ plattenteil einer schaltbaren Kupplung integrierten Läufer einer elektrischen Maschine gemäß der Erfindung.

In der Zeichnung ist mit 1 der Läufer einer elektrischen Maschine insgesamt bezeichnet, der als Kurzschlußläufer mit einem Blechpa­ ket 15 und einem aus Kurzschlußringen 17 und 18 sowie diese verbin­ denden Kurzschlußstäben 16 bestehenden Kurzschlußkäfig ausgebildet ist. Der Läufer ist in die Druckplatte 4 enthaltende Teil einer insgesamt mit 3 bezeichneten Schaltkupplung integriert, die zwischen einem insgesamt mit 2 angedeuteten Schwungrad und einer hier nicht weiter dargestellten Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angeordnet ist. Dieser Kupplung dient dabei zur Trennung des Schwungrades von der Kurbelwelle, um bei bestimmten Betriebszuständen des mit dieser Antriebsanordnung ausgerüsteten Fahrzeugs, wie beispielsweise im Schubbetrieb, den Motor abschalten und das Schwungrad frei weiter laufen zu lassen. Dies führt zu einer spürbaren Kraftstoffein­ sparung bei gleichzeitiger Sicherstellung einer jederzeitigen An­ laßbereitschaft für den Verbrennungsmotor.

Die in der Zeichnung mit 3 angegebene Schaltkupplung weist neben der mit dem Schwungrad 2 verbundenen, axial feststehenden Druckplatten 4 auch eine axial bewegliche Druckplatte 5 auf. Die axial bewegliche Druckplatte 5 ist mit einem gloc­ kenförmig die Schaltkupplung 3 überragenden Trägerteil 23 des Schwungrades 2 über Plattenfedern 13 verbunden, die an der Druck­ platte mittels Nieten 14 gehalten sind (in der Zeichnung nicht dargestellt).

Zwischen den einander zugewandten Reibflächen der beiden Druckplatten 4 und 5 sind die an beiden Stirnseiten einer Kupplungsscheibe 6 beispielsweie an aufgeklebten Reibbeläge 7 gehalten. Die Kupplungsscheibe 6 ist über Nieten 11 und Mit­ nehmerbolzen 12 mit Mitnehmerscheiben 8 verbunden, die zwischen Nabenteilen 9a und 9b gehalten sind, die mittels einer Befestigungs­ schraube 10 auf hier nicht näher dargestellte Weise mit der Kurbel­ welle des Verbrennungsmotors verbunden sind.

Die Verbindung des Läufers 1 der elektrischen Maschine mit dem Träger­ teil 23 des Schwungrades 2 und der feststehenden Druckplatte 4 der schaltbaren Kupplung 3 erfolgt durch formschlüssigen Eingriff des schwungradseitigen Kurzschlußringes 18 an dem Trägerteil 23 bzw. an der festen Druckplatte 4. Dazu sind an dem Trägerteil 23 des Schwungrades 2 und an der festen Druckplatte 4 in Umfangsrich­ tung umlaufende Nuten 19 bzw. 20 vorgesehen, in die entsprechende umlaufende Vorsprünge 22 und 27 des Kurzschlußringes 18 eingreifen. Die Herstellung dieser Verbindung erfolgt dabei während der Herstel­ lung des Kurzschlußkäfigs durch ein Metallspritzverfahren. Dabei wird das den Kurzschlußkäfig bildende, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium bestehende Metall in eine das Trägerteil 23 des Schwung­ rades 2 sowie die feststehende Druckplatte 4 und das Läufer­ blechpaket 15 aufnehmende Spritzform unter hohem Druck eingespritzt, wobei das den Kurzschlußring 18 bildende Material in die umlaufen­ den Nuten 19 und 20 an dem Trägerteil 23 und der feststehenden Druckplatte 4 eindringt. Mit 21 ist ein an der feststehenden Druckplatte 4 angebrachter Begrenzungskragen angedeutet, der gleichzeitig eine Zentrierung der Druckplatte gegenüber dem Trägerteil 23 bewirkt.

Das von dem Kurzschlußkäfig zusammengehaltene Läuferblechpaket 15 ist, wie aus der Zeichnung weiter ersichtlich ist, in die fest­ stehende Druckplatte 4 der Schaltkupplung 3 integriert, in­ dem dieses auf eine entsprechende Ausdrehung 24 des Druckplatten­ teils aufgeschoben und durch Umbördeln des Druckplattenrandes 25 fest auf dieser gehalten ist.

Durch das Einspritzen der Kurzschlußläuferwicklung, bei der der innere Kurzschlußring 18 eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Läufer 1 der elektrischen Maschine, der feststehenden Druck­ platte 4 der Schaltkupplung 3 und dem Trägerteil 23 des Schwung­ rades 2 herstellt, wird eine sehr kompakte Baueinheit gebildet, die sowohl den mechanischen als auch den elektrischen Forderungen ge­ recht wird. Dabei werden keine besonderen Zugelemente, die gegebenen­ falls die elektrischen Eigenschaften der Käfigwicklung beeinträchti­ gen könnten, erforderlich. Durch die Integrierung des Läufers 1 der elektrischen Maschine in die feststehende Druckplatte 4 der Schaltkupplung ergibt sich eine wirkungsvolle Erhöhung der Steifig­ keit der Druckplatte. Umgekehrt unterstützt aber auch die Druckplat­ te 4 die mechanische Festigkeit des Blechpakets 15 und beugt somit etwaigen Formänderungen des Blechpakets vor. Auf diese Weise wird auch eine etwa beim Betrieb auftretende Veränderung des die Güte der elektrischen Maschine wesentlich bestimmenden Luftspaltes zwischen dem Läufer und dem hier nicht weiter gezeigten Ständer weit­ gehend vermieden.

Die feststehende Druckplatte 4 und das glockenförmige Träger­ teil 23 des Schwungrades 2 können außerdem als Kühlkörper für den Läufer 1 der elektrischen Maschine herausgezogen werden, da infolge der metallisch außerordentlich engen Verbindung der einzelnen Bau­ teile eine gute Wärmeübertragungsmöglichkeit zwischen diesen gegeben ist. Die hier dargestellte Schwungradkupplung 3 erzeugt auch nur sehr wenig Wärme im Gegensatz zu der hier nicht weiter gezeigten Trenn- und Anfahrkupplung, die zwischen dem Schwungrad 2 und dem nachge­ schalteten Getriebe angeordnet ist und die vor allem während des Anfahrvorganges mit dem dann vorliegenden schleifenden Kupplungs­ eingriff thermisch wesentlich höher belastet wird. Darüber hinaus können, um die Kühlwirkung noch weiter zu verbessern, an dem glockenförmigen Trägerteil 23 Belüftungsschlitzes angeordnet sein, die in der Zeichnung mit 26 angedeutet sind.

Die Haltenuten 19 und 20 an dem glockenförmigen Trägerteil 23 des Schwungrades 2 sowie an der feststehenden Druckplatte 4 kön­ nen so ausgebildet sein, daß trotz kurzer axialer Erstreckung keine wesentlichen Querschnittsverengungen auftreten, die den Stromfluß einerseits und die Festigkeit der Bauteile andererseits beeinträch­ tigen könnten. Der innere Kurzschlußring kann vielmehr mit einem für den Stromfluß durch die Käfigwicklung ausreichenden Querschnitt versehen werden.

Claims (4)

1. Elektrische Maschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs und/oder Anlassen eines diesem zugeordneten Verbrennungsmotors mit einem mit ortsfesten Gehäuseteilen des Verbrennungsmotors verbundenen Ständer und einem mit einem Schwungrad (2) des Verbrennungsmotors verbundenen Läufer (1), der einen ein laminiertes Blech­ paket (15) umfassenden, aus Kurzschlußringen (17, 18) und diese verbindenden Kurzschlußstäben (16) bestehenden Kurzschlußkäfig (16-18) aufweist und einen integralen Bestandteil einer feststehenden, mit einem Schwungradträgerteil (23) verbundenen Druckplatte (4) einer Schaltkupplung (3) bildet, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Trägerteil (23) und der Druckplatte (4) einerseits und diesen Bauteilen und dem Läufer (1) andererseits durch wenigstens einen der beiden Kurzschlußringe (17, 18) gebildet ist, der mit der Druckplatte (4) und dem Trägerteil (23) formschlüssig verbunden ist.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (4) und das Trägerteil (23) Umfangsnuten (19, 20) aufweisen, in welche der Kurzschlußring (18) eingreifen kann.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußkäfig (16, 17, 18) im Metallspritzverfahren hergestellt ist, wobei das den Kurzschlußring (18) bildende Material in die Umfangsnuten (19, 20) des in der Spritzform gehaltenen Trägerteils (2) und der Druckplatte (4) eindringt.

4. Elektrische Maschine nach einem der Anspüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (4) eine Ausnehmung (24) zur Aufnahme des Läuferblechpakets (15) sowie eine zur Fest­ legung des Läuferblechpakets umbördelbare Kante (25) aufweist.