EP4754865A1

EP4754865A1 - Baugruppe einer elektrischen antriebsmaschine eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: EP4754865A1
Application number: EP24742458.3A
Authority: EP
Inventors: Stefan Dupke; Thomas Hurle
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2023-07-31
Filing date: 2024-06-28
Publication date: 2026-06-10
Also published as: DE102023120265A1; WO2025026480A1; CN121153189A; DE102023120265B4

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Baugruppe (1) einer elektrischen Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Rotorwelle (2), einer Schleifringeinheit (3) auf dieser und ein die Schleifringeinheit (3) umfassendes Bürstenmodul (4), aufweisend eine zentrale Tragplatte (21 ), auf jeder von deren Bodenseiten (5, 6) eine Bürstentragplatte (7) mit jeweils wenigstens einer Bürste (8, 9) appliziert ist, wobei die wenigstens eine Bürste (8, 9) je Bodenseite (5, 6) mit einem Stromabnahmering (10, 11) der Schleifringeinheit (3) in Gleitkontakt steht, welche Stromabnahmeringe (10, 11) auf einer Mantelfläche (12) eines mit einem Außenmantel (13) der Rotorwelle (2) gefügten Tragrings (14) als Bestandteil der Schleifringeinheit (3) liegen, wobei zur Kühlung eines Bürsten-Stromabnahmeringkontakts (15) längs durch die Rotorwelle (2) ein Zuführkanal (16) für Öl läuft, welcher bei der Schleifringeinheit (3) von einem Querkanal (17) in der Rotorwelle (2) geschnitten ist, der mit einem Ableitkanal (18) durch den Tragring (14) in Verbindung steht wobei eine Mündung (19) des jeweiligen Ableitkanals (18) an der Mantelfläche (12) des Tragrings (14) zwischen den beiden Stromabnahmeringen (10, 11 ) liegt.

Description

Baugruppe einer elektrischen Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe einer elektrischen Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Rotorwelle, einer Schleifringeinheit auf der Rotorwelle und ein die Schleifringeinheit umfassendes Bürstenmodul, welches eine zentrale Tragplatte aufweist, auf jeder von deren Bodenseiten zumindest mittelbar eine Bürstentragplatte mit jeweils wenigstens einer ström leitenden Bürste appliziert ist, wobei die wenigstens eine Bürste je Bodenseite mit einem Stromabnahmering der Schleifringeinheit in Gleitkontakt steht, welche Stromabnahmeringe auf einer Mantelfläche eines mit einem Außenmantel der Rotorwelle gefügten Tragrings als Bestandteil der Schleifringeinheit liegen und wobei eine Kühlung eines Bürsten-Stromabnahmeringkontakts mit Öl vorgesehen ist.

Eine Baugruppe mit ölgekühltem Bürsten-Stromabnahmeringkontakt (Stichwort: Aktivkühlung) geht aus der DE 10 2021 122 065 B3 hervor. Zu erkennen ist bspw. in Figur 4 ein durch die Tragplatte in Richtung auf deren Innenrand laufender Kanal für Kühlöl. Der Kanal mündet vor dem Innenrand der Tragplatte an einer von deren Stirnseiten.

Aufgabe ist es, ein Bürstenmodul mit einer optimierten Kühlung dessen Bürsten- Stromabnahmeringkontakts zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Kühlung des Bürsten- Stromabnahmeringkontakts mit Öl längs durch die Rotorwelle ein Zuführkanal für das Öl läuft, welcher bei der Schleifringeinheit von wenigstens einem Querkanal für das Öl in der Rotorwelle geschnitten ist, der mit zumindest einem Ableitkanal für das Öl durch den Tragring in Verbindung steht, wobei eine Mündung des jeweiligen Ableitkanals an der Mantelfläche des Tragrings zwischen den beiden Stromabnahmeringen liegt.

Vorgeschlagen ist somit zumindest ein mit dem Zuführkanal durch die Rotorwelle in Fluidverbindung stehender Quer- und Ableitkanal. Beide Kanäle (Quer- und Ableitka- nal) fluchten vorzugsweise miteinander, wobei gemäß einem Unteranspruch auch eine Ringnutabnahme möglich ist, so dass diese Fluchtung nicht zwingend nötig ist, was hilft, Montagekosten zu sparen.

Das Kühlöl gelangt somit sehr gezielt und dosiert druckbeaufschlagt an den Kontakt der jeweiligen Bürste auf dem Stromabnahmering. Eine einfache Variante sieht hierbei vor, den wenigstens einen Ableitkanal durch den Tragring mittig zwischen den Stromabnahmeringen anzuordnen und auf einen Innenrand der Tragplatte zu richten.

Der vorgenannte Innenrand der Tragplatte ist gemäß einer zweckmäßigen Konkretisierung der Erfindung zur gezielteren Ölzuleitung im Umfangsbereich der jeweiligen Bürste je Seite dachartig angeschrägt und bildet somit eine Prallfläche. Denkbar und vorgesehen sind auch separate und mit der Tragplatte gefügte Leitelemente.

Vorgeschlagen ist es zudem, jeder Bürstentragplattenseite zumindest einen Ableitkanal für eine gezielte Kühlölzufuhr zuzuordnen. Der jeweilige Kanal kann bspw. schräg durch die Rotorwelle und den Tragring auf den jeweiligen Kontaktbereich zu gerichtet verlaufen. Alternativ ist es vorgesehen, zwei in Axialrichtung der Rotorwelle hintereinander liegende Kanalgruppen (eine je Bürstentragplattenseite) zu applizieren.

Bevorzugt trägt jede Bürstentragplatte mehrere, umfangsmäßig gleichverteilte Bürsten, so bspw. 3. Dabei ist es vorgeschlagen, jeder Bürste einen Ableitkanal oder einen Querkanal fluchtend mit einem Ableitkanal zuzuordnen, was eine aufgefächerte Verteilung für eine hervorragende Ölkühlung ergibt. Bei erstgenannter Variante ist es denkbar, bspw. lediglich einen Querkanal in der Rotorwelle vorzusehen, von dem über eine Ringnutverteilung (Außenmantel Rotorwelle / Bohrung Tragring) das Kühlöl in die respektiven Ableitkanäle geführt wird.

Das Kühlöl kann an einer der Endstirnen der Rotorwelle in diese geleitet werden.

Denkbar und vorgesehen ist jedoch auch gleichermaßen ein Kühlöleintritt in die Ro- torwelle über deren Außenmantel. Zudem kann die Mündung des jeweiligen Ableitkanals eine zugespitzte / düsenartige Gestaltung aufweisen. Anstelle von Öl wie Schmieröl / Motorenöl zur Kühlung des vorbeschriebenen Kontakts kann auch ein anderes Medium gewählt sein.

Zur Zeichnung:

• Figur 1 zeigt einen Längshalbschnitt durch die Baugruppe in einem axial vorderen Abschnitt der Rotorwelle;

• Figur 2 zeigt einen Ausschnitt der Schnittansicht wie vorgenannt mit schräg verlaufendem Quer- und Ableitkanal;

• Figur 3 zeigt wiederum einen Ausschnitt der Schnittansicht mit Ringnutabgriff für das Kühlöl und

• Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch die Rotorwelle und die Schleifringeinheit im Längenabschnitt der Tragplatte.

Aus Figur 1 geht in einem Längshalbschnitt eine Baugruppe 1 einer elektrischen Antriebsmaschine (fremderregter Synchronmotor) eines Kraftfahrzeugs hervor. Dargestellt sind ein axiales Endstück einer Rotorwelle 2, eine Schleifringeinheit 3 hierauf und ein die Schleifringeinheit 3 umfassendes Bürstenmodul 4.

Das vorgenannte Bürstenmodul 4 hat eine zentrale Tragplatte 21. Die in Figur 1 links der Tragplatte 21 gezeichnete Bürstentragplattenseite 23 des Bürstenmoduls 4 weist eine Bürstentragplatte 7a mit drei umfangsverteilten, ström leitenden Bürsten 8 auf. Die in Figur 1 rechts der Tragplatte 21 gezeichnete Bürstentragplattenseite 24 des Bürstenmoduls 4 weist eine Bürstentragplatte 7b mit drei umfangsverteilten, stromleitenden Bürsten 9 auf. Jede Bürste 8, 9 ist über eine als Drehschenkelfeder ausgebildete Bürstenfeder 28, 29 radial einwärts auf einen respektiven Stromabnahmering 10, 11 auf einer Mantelfläche 12 eines Tragrings 14 der Schleifringeinheit 3 beaufschlagt. Die Bürsten 8, 9 stehen in Gleitkontakt mit ihren respektiven Stromabnahmeringen 10, 11. Ein jeweiliger Bürsten-Stromabnahmeringkontakt 15, d. h. ein Bereich eines Gleitkontakts der jeweiligen Bürste 8, 9 auf dem entsprechenden Stromabnahmering 10, 11 , ist für eine gute Wärmeabfuhr aktiv ölgekühlt.

Längs durch die Rotorwelle 2 läuft ein Zuführkanal 16 für Kühlöl, welches druckbeaufschlagt aus Richtung der elektrischen Antriebsmaschine herangeleitet ist (s. Pfeilangabe). Bei der Schleifringeinheit 3, in Längsrichtung gesehen mittig zwischen den Stromabnahmeringen 10, 11 , ist der Zuführkanal 16 von 6 umfangsverteilten Querkanälen 17 zur Weiterleitung des Kühlöls geschnitten.

Wie in diesem Kontext aus Figur 4 entnehmbar, weist in einer Drehstellung der Rotorwelle 2 je ein Querkanal 17 mit einem hierzu jeweils fluchtenden Ableitkanal 18 im Tragring 14 der Schleifringeinheit 3 auf genau eine Bürste 8, 9. Der Tragring 14 ist verdrehorientiert auf der Rotorwelle 2 fixiert. Erkennbar sind in Figur 4 die drei umfangsverteilten (hinteren) Bürsten 9 der Bürstentragplatte 7b auf der Bürstentragplattenseite 24.

Gemäß den Figuren 1 , 2 liegt eine Mündung 19 (der Austritt) des jeweiligen Ableitkanals 18 an der Mantelfläche 12 des Tragrings 14 zwischen dessen beiden Stromabnahmeringen 10, 11. Gemäß Figur 1 ist diese Mündung 19 genau mittig platziert und auf einen Innenrand 20 der Tragplatte 21 des Bürstenmoduls 4 gerichtet. Der Innenrand 20 ist im Umfangsabschnitt der jeweiligen Bürste 8, 9 (hier eine der Bürsten 9 ersichtlich) als abgeschrägte Prallfläche 22 ausgebildet. Letztgenannte dient einer Umleitung des aus dem Ableitkanal 18 austretenden Öls in Richtung zum jeweiligen Bürs- ten-Stromabnahmeringkontakt 15.

Gemäß der Variante nach Figur 2 laufen je Bürste 8, 9 ein Quer- und ein hierzu fluchtender Ableitkanal 17, 18 schräg durch die Rotorwelle 2 und den Tragring 14 und sind auf den Bürsten-Stromabnahmeringkontakt 15 der respektiven Bürstentragplattenseite 23, 24 gerichtet. Ersichtlich ist hierbei eine Kanalgruppe, bestehend aus einem Quer- und einem Ableitkanal 17, 18, gerichtet auf die hier rechts gezeichnete Bürstentragplattenseite 24.

Nach Figur 3 endet ein Austrittsbereich 25 eines Querkanals 17 in der Rotorwelle 2 in einer Ringnut 27 in deren Außenmantel 13. Der T ragring 14 wiederum hat die vorgenannten umfangsverteilten Ableitkanäle 18, welche von dem in der Ringnut 27 umlaufenden Kühlöl gespeist sind. Somit erübrigt sich ein Verdrehorientiertes Fügen des Tragrings 14 auf der Rotorwelle 2. Klar ist, dass anstelle genau eines Querkanals 17 auch mehrere Querkanäle 17 in der Rotorwelle 2 vorliegen können.

Liste der Bezugszahlen) Baugruppe ) Rotorwelle ) Schleifringeinheit ) Bürstenmodul ) Bodenseite ) Bodenseite a) Bürstentragplatte b) Bürstentragplatte ) Bürste ) Bürste 0) Stromabnahmering 1 ) Stromabnahmering 2) Mantelfläche 3) Außenmantel 4) Tragring 5) Bürsten-Stromabnahmeringkontakt 6) Zuführkanal 7) Querkanal 8) Ableitkanal 9) Mündung 0) Innenrand 1 ) Tragplatte 2) Prallfläche 3) Bürstentragplattenseite 4) Bürstentragplattenseite 5) Austrittsbereich 6) Eintrittsbereich 7) Ringnut 8) Bürstenfeder 9) Bürstenfeder

Claims

Patentansprüche

1. Baugruppe (1 ) einer elektrischen Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Rotorwelle (2), einer Schleifringeinheit (3) auf der Rotorwelle (2) und ein die Schleifringeinheit (3) umfassendes Bürstenmodul (4), welches eine zentrale Tragplatte (21 ) aufweist, auf jeder von deren Bodenseiten (5, 6) zumindest mittelbar eine Bürstentragplatte (7a, 7b) mit jeweils wenigstens einer ström leitenden Bürste (8, 9) appliziert ist, wobei die wenigstens eine Bürste (8, 9) je Bodenseite (5, 6) mit einem Stromabnahmering (10, 11 ) der Schleifringeinheit (3) in Gleitkontakt steht, welche Stromabnahmeringe (10, 11 ) auf einer Mantelfläche (12) eines mit einem Außenmantel (13) der Rotorwelle (2) gefügten Tragrings (14) als Bestandteil der Schleifringeinheit (3) liegen, wobei zur Kühlung eines Bürsten-Stromabnahmeringkontakts (15) längs durch die Rotorwelle (2) ein Zuführkanal (16) für Öl läuft, welcher bei der Schleifringeinheit (3) von wenigstens einem Querkanal (17) für das Öl in der Rotorwelle (2) geschnitten ist, der mit zumindest einem Ableitkanal (18) für das Öl durch den Tragring (14) in Verbindung steht und wobei eine Mündung (19) des jeweiligen Ableitkanals (18) an der Mantelfläche (12) des Tragrings (14) zwischen den beiden Stromabnahmeringen (10, 11 ) liegt.

2. Baugruppe nach Anspruch 1 , wobei der wenigstens eine Ableitkanal (18) radial durch den Tragring (14) führt, bei einer Mitte zwischen dessen Stromabnahmeringen (10, 11) platziert sowie auf einen Innenrand (20) der Tragplatte (21 ) des Bürstenmoduls (4) gerichtet ist.

3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Innenrand (20) der Tragplatte (21 ) des Bürstenmoduls (4) im Umfangsabschnitt der jeweiligen Bürste (8, 9) als abgeschrägte Prallfläche (22) zur Umleitung des aus dem Ableitkanal (18) austretenden Öls in Richtung zum jeweiligen Bürsten- Stromabnahmeringkontakt (15) vorliegt.

4. Baugruppe nach Anspruch 1 , wobei für jede Bürstentragplattenseite (23, 24) des Bürstenmoduls (4) zumindest eine Ableitkanal (18) vorgesehen ist, wel- eher jeweilige Ableitkanal (18) schräg durch den Tragring (14) führt und auf den Bürsten-Stromabnahmeringkontakt (15) der respektiven Bürstentragplattenseite (23, 24) gerichtet ist.

5. Baugruppe nach Anspruch 1 , wobei ein Austrittsbereich (25) des wenigstens einen Querkanals (17) in der Rotorwelle (2) und / oder ein Eintrittsbereich (26) des Ableitkanals (18) im Tragring (14) in einer Ringnut (27) liegen.

6. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 5, wobei mehrere umfangsverteilte Querkanäle (17) in der Rotorwelle (2) und / oder mehrere umfangsverteilte Ableitkanäle (18) im Tragring (14) vorgesehen sind, wobei im Fall eines Vorliegens mehrerer Quer- und Ableitkanäle (17, 18) jeweils ein Querkanal (17) mit einem Ableitkanal (18) fluchtet.