WO2019110227A1 - Elektrische maschine für einen antriebsstrang eines kraftfahrzeuges mit einer statordichtungsanordnung - Google Patents

Elektrische maschine für einen antriebsstrang eines kraftfahrzeuges mit einer statordichtungsanordnung Download PDF

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WO2019110227A1
WO2019110227A1 PCT/EP2018/080422 EP2018080422W WO2019110227A1 WO 2019110227 A1 WO2019110227 A1 WO 2019110227A1 EP 2018080422 W EP2018080422 W EP 2018080422W WO 2019110227 A1 WO2019110227 A1 WO 2019110227A1
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WO
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stator
housing
sealing element
axial
carrier
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PCT/EP2018/080422
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Alexander Markow
Gerald Viernekes
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/124—Sealing of shafts

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine for a drive train of a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1, as has already become known with US 2015/013031 1 A1.
  • the object of the invention is to provide an electrical machine in which a stator arranged in a machine housing is arranged substantially fluid-tight with respect to an environment.
  • an electric machine for a drive train of a motor vehicle which comprises a stator with a cylindrical stator carrier and a housing with a cylindrical wall region and a radial wall region, wherein the stator is arranged in a receiving space of the housing.
  • the stator carrier has a fastening section with axial passage openings and a support-side contact surface, which is in abutment with a housing-side contact surface forming an axial stop.
  • the stator is inserted from the axial wall facing away from the radial wall portion in the housing and fixed by means of axial fastening means which pass through the through holes and which abut with a fastener head at least indirectly a head bearing surface of the stator.
  • the electrical machine is characterized in that between the stator and the radial wall portion of the housing, a first sealing region is provided with a first stator-sealing element, wherein the first stator-sealing element Sta viewed along an insertion direction of the stator - Tor lake at the front end side of the stator or the stator carrier or at a position axially between the head contact surface of the fastening means and the front end face of the stator is located.
  • the housing of the electric machine can be designed in the shape of a cup, wherein the radial wall region can form a housing bottom with a central opening region for passing a rotor shaft of a rotor.
  • the radial wall region can alternatively also be realized within the axial extension of the housing, in particular by a diameter step.
  • the stator can thus be inserted from the open, that is, the radial wall region axially opposite side into the housing and in particular be fastened by means of a plurality of bolts. These bolts can be passed on the stator in the usual way axially through through holes and screwed to the housing.
  • the stator can thus be releasably fixed in the housing.
  • the attachment portion of the stator support may extend axially over about the entire length or only over part of the length.
  • the attachment portion of the stator carrier may be present as a radial flange with axial passage openings.
  • the outer diameter of the stator carrier may in particular be smaller than the inner diameter of the housing, wherein a radial, axially extending space region may be provided between these elements.
  • the first stator sealing member provided in this arrangement can prevent the passage of fluid from the outside of the housing or from any clearance between the housing and the stator through the radial wall portion or in the opposite direction.
  • the first stator sealing element can be inserted axially and / or radially between the partners and act axially and / or radially.
  • This sealing element can in particular be fixed to one of the partners, ie to the stator carrier or to the adjacent radial wall region of the housing.
  • the intended first sealing element can also bring about a compensation of axial manufacturing and assembly tolerances of or between housing and stator carrier.
  • the radial wall region can be formed, for example, as a partition wall of an oil-filled transmission, in particular a gear change transmission, wherein the rotor of the electric machine can be connected to a guided through the radial wall portion gear shaft or this form itself.
  • a receiving space of the rotor formed, for example, within the stator by a central recess, can be filled with a coolant and / or lubricant, such as an oil, which is prevented from leaving this wet space and entering the space separated by the seal, and to pass this.
  • the electric machine can preferably be designed in internal rotor design with a rotatably mounted within the stator rotor, in principle, other designs, such as an internal rotor design, are possible.
  • the attachment section and the first sealing area may be provided in the electrical machine to carry out the attachment section and the first sealing area spatially separately.
  • the first sealing region can be embodied outside a force flow of fastening means, stator carrier and housing designed for fastening the stator carrier.
  • a force acting on the first stator sealing area or a contact pressure can thus be decoupled in its effective amount from a joining force acting in the fastening area or a contact pressure acting there. While fixing the stator carrier by means of a screw connection, a contact pressure is likewise produced on the sealing area, but this can be comparatively small.
  • a sealing gap for the first stator-sealing element used there can be dimensioned so that at a maximum contact pressure in the mounting area of this stator sealing element, for example in the form of an elastic ring seal, not beyond its determination claimed and as a result thereby against damage the assembly is preserved.
  • the first stator sealing element may comprise an axial ring seal.
  • a ring seal or such a sealing ring can preferably be fixed to the axial insertion-side end portion of the stator, in particular of the stator and reach during assembly of the stator within the housing in abutment with the radial wall region and cooperate with a sealing surface formed there.
  • the first stator sealing element may have one or more elastic sealing lips.
  • a further development of the invention provides on the stator support for a rotor receiving space representing central recess which is closed at the radial wall portion of the housing facing away from the end face of the electric machine by a closure element substantially fluid-tight.
  • the closure element may be formed as a lid which seals the central recess and the stator interior.
  • a sealing element is provided in a radially outer region between the closure element and the stator.
  • a sealing element may also be provided in a radially inner region on an inner central recess of the closure element in order to seal a rotor shaft passing there and, if appropriate, against a passage of a cooling or lubricating fluid.
  • the stator can have a fluid cooling jacket and comprise two jacket elements which form a cooling channel between them and which are joined together with the inclusion of a first jacket sealing element.
  • the first stator-sealing element and the first jacket-sealing element can preferably be embodied coherently as a common sealing element.
  • the fluid cooling jacket of the stator can thus be compared to an alternative construction of the cooling jacket, which incorporates a housing wall region, independently of the housing of the electric machine and tested before installation of the stator in the housing for leaks.
  • fluids or vapors may undesirably enter into a gap by optionally existing various housing openings. These are enclosed by the proposed seal assembly in this room and at a further propagation through the radial wall area prevented.
  • a transmission interior with gear arrangements and couplings provided there and the aforementioned receiving space of the electric machine can be designed in this way as needed as a common fluid space.
  • the interior of the electric machine can also be designed as a drying space and sealed off from the wet space of the transmission.
  • a receiving space extending in the axial direction can be formed radially between the stator and the housing, in which in particular electrical installation cables can be arranged, which on one axial side through the stator sealing element and on the other axial side by a second stator sealing element in Substantially fluid-tight is completed.
  • the first and the second stator sealing element are thus components of a stator sealing arrangement.
  • a space lying radially outside the stator, in particular a drying space is preferably formed, in which electrical installation cables of the electrical machine and / or a transmission control, for example power supply cables for connecting the stator and / or electrical signal lines are protected can be moved and arranged.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an electrical machine defined in a housing with a Statordichtungsanaku.
  • the figure shows an electric machine 10 for a drive train of a motor vehicle with a stator 12 and with a rotor 14, which is presently arranged in a housing 16 designed as a bell housing.
  • the electric machine 10 is embodied in an internal rotor design, wherein the rotor 14 is accommodated within a central rotor receiving space 18 formed by a stator carrier 30 and there by means of a rotor carrier 20 and a rotor shaft 22 in one a person skilled in the known manner is rotatably mounted.
  • the stator 30 is hollow cylindrical made of a steel or aluminum material and graded several times in diameter, on the inner peripheral surface 30 a stator lamination 24 is arranged with a stator winding, not shown, and the stator lamination 24 radially opposite the rotor 14 to form an air gap 26.
  • the electric machine 10 can be embodied, for example, as a permanent-magnet synchronous machine, as an asynchronous machine or in any other known type, which, however, is insignificant for the present invention.
  • the housing 1 6 is designed to receive the stator carrier 30 with a substantially cylindrical portion 16 a with an inner, at least partially cylindrical wall portion 161 a, which defines a stator receiving space 28.
  • the stator carrier 30 has a fastening section 32, which is designed as a radial flange and has axial passage openings 32a for fastening means 34, in particular for threaded bolts.
  • the radial flange 32 forms a carrier-side abutment surface 32b, which rests in the illustrated assembled state on an existing on the housing portion 16a contact surface 16c and the latter forms an axial stop. Both contact surfaces 16c, 32b are in the present case designed as lateral surfaces.
  • the housing 16 further has a radial wall area 16b which, in the assembled state of the electric machine 10 shown there, is arranged axially immediately adjacent to an end face 12a of the stator 12 which is in the insertion direction or mounting direction M.
  • the housing 16 of the electric machine 10 is thus designed in the shape of a cup, wherein the radial wall region 16b forms a housing bottom with a central passage 161b for passing the rotor shaft 22 or a transmission input shaft.
  • the radial wall portion 16b thus divides the entire gear housing 16 in a housing portion 18, 28 for the arrangement of the electric machine 1 0 and in a Gereteeinnenraum 36 for a here not graphically illustrated gear change transmission there with particular provided gear arrangements, clutches, shafts, etc. to represent different translations.
  • the interior 18 of the electric machine 10 is designed as a drying space and is sealed off from the interior of the transmission 36, which is usually an oil-filled wet space.
  • the radial wall portion 16b opposite the housing portion 1 6a is formed separately and fixed to this and has to separate the aforementioned spaces in the area of Au HY- and inner peripheral surface sealing elements 16f, g on.
  • a substantially cylindrical and likewise stepped tubular element 40 made of a sheet metal material is pushed over a cylindrical section 30c of the stator carrier 30 which is stepped in the outer diameter and forms a second jacket element between these jacket elements 30c, 40 for guiding a fluid in a known manner, an annular cooling channel 38a is formed.
  • the jacket elements 30c, 40 are joined together by including a first jacket sealing element 42 and a second jacket sealing element 44.
  • the stator 30 is introduced from the radial wall portion 16b facing away from the axial side to the stop or the contact surface 16c in the housing 16 and fixed there by means of several circumferentially distributed bolts 34 both axially and radially.
  • the threaded bolts 34 pass through the passage openings 32a and are screwed into corresponding threaded bores 16d of the housing 16, wherein the screw heads 34a of the threaded bolts 34 are at least indirectly, ie optionally with interposition of washers, spacer elements or similar on a contact surface 32b opposite head contact surface 32c of the stator support 16 abut.
  • a first stator sealing element 50 is provided, which extends axially in the direction of a sealing surface 16e of the radial wall portion 16b and there with elastic sealing lips 50a, b is applied.
  • the first stator sealing element 50 and the first jacket sealing element 42 are made to be materially coherent as a common sealing element.
  • the first stator sealing element 50 is designed in particular as an axial ring seal.
  • stator-sealing element 50 is stator-like on the front end 12a of the stator 12 or the stator carrier 30 or at a position axially between the head abutment surface 32c of the fasteners 34 and the front end 12a of the stator Stator 12 or of the stator carrier 30.
  • Fig. 1 is removed that the Au dated mismesser of the stator 30 with the cooling jacket 38 over a substantial axial extent of the stator 12 is smaller than the inner diameter of the housing portion 16 a.
  • a radial, axially extending space region is thereby formed as a receiving space 52, in which, in particular, electrical installation cables can be arranged.
  • the receiving space 52 is substantially fluid-tightly closed on one axial side by the first stator sealing element 50 and on the other axial side in a second stator sealing region 53 by a second stator sealing element 54 in the form of a radial annular seal.
  • the first and second stator sealing elements 50, 54 together form a stator sealing arrangement.
  • the first stator sealing element 50 provided in this arrangement can permit the passage of fluid from the outside of the housing 16 or from the receptacle. meraum 52 in the rotor-receiving space 18 and / or prevent by the radial wall portion in the transmission interior 36.
  • the attachment portion 32 and in particular the mutual contact region of the carrier-side and housing-side contact surface 32b, 16c and the first stator sealing region 48 are thus designed spatially separate.
  • the first stator sealing region 48 is therefore designed outside of a force flow of fastening means 34, stator carrier 30 and housing 16 designed to fasten the stator carrier 30.
  • a joining force or a contact pressure acting on the attachment portion thus does not transfer in magnitude to the first stator sealing area 48.
  • the axial sealing gap 46 for the first stator sealing element 50 used there is dimensioned such that, at a maximum contact pressure in the fastening section, this stator sealing element 50, for example in the form of an elastic ring seal, does not become stressed beyond its determination and is damaged in succession ,
  • the rotor accommodating space 18 is formed with a stepped inner diameter and, in the present example, has an enlarged opening width at the rear end side 12b in relation to the front end side 12a, into which, for example, power electronics are used to control the electrical machine can be.
  • the rotor accommodating space 18 is substantially fluid-tightly closed by a closure element 56 in the form of a lid inserted therein.
  • annular seal 58a, b is provided in each case in order as required, an entry of fluid or dirt into the rotor Receiving space 18 or in a wet-running electric machine 10 to avoid leakage of lubricating or cooling fluid from the rotor-receiving space 18.

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Abstract

Es wird eine elektrische Maschine (10) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Stator (12) beschrieben, der mit einem Statorträger (30) in einem Gehäuse (16) festgelegt ist, welches einen zylindrischen Wandungsbereich (16a) und einem Radialwandbereich (16b) aufweist. Der Statorträger (30) umfasst einen Befestigungsabschnitt (32) mit axialen Durchgangsöffnungen (32a) und mit einer trägerseitigen Anlagefläche (32b), welche sich in Anlage an einer gehäuseseitigen Anlagefläche (16c) befindet. Dabei ist der Statorträger (30) an dem Gehäuse (16) mittels axialer Befestigungsmittel (34) fixiert, welche durch die Durchgangsöffnungen (32a) hindurchtreten und die mit einem Befestigungsmittelkopf (34a) an einer Kopfanlagefläche (32c) des Statorträgers (30) anliegen. Die Erfindung sieht zwischen dem Statorträger (30) und dem Radialwandbereich (16b) des Gehäuses (16) einen ersten Stator-Dichtbereich (48) mit einem ersten Stator-Dichtelement (50) vor, welches sich entlang einer Einführrichtung (M) des Statorträgers (30) betrachtet statorseitig an einer vorderen Stirnseite (12a) oder an einer Position axial zwischen der Kopfanlagefläche (32c) der Befestigungsmittel (34) und der vorderen Stirnseite (12a) des Statorträgers (30) befindet.

Description

Elektrische Maschine für einen Antriebsstranq eines Kraftfahrzeuges mit einer
Statordichtunasanordnuna
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 , wie diese bereits mit der US 2015/013031 1 A1 bekannt geworden ist.
Die Erfindung stellt sich davon ausgehend die Aufgabe, eine elektrische Maschine bereitzustellen, bei welcher ein in einem Maschinengehäuse angeordneter Stator gegenüber einer Umgebung im Wesentlichen fluiddicht angeordnet ist.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch eine gattungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun- gen und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnehmbar.
Demnach wird eine elektrische Maschine für einen Antriebsstrang eines Kraftfahr- zeuges vorgeschlagen, welche einen Stator mit einem zylindrischen Statorträger und ein Gehäuse mit einem zylindrischen Wandungsbereich und einem Radialwandbereich umfasst, wobei der Stator in einem Aufnahmeraum des Gehäuses angeordnet ist. Dabei weist der Statorträger einen Befestigungsabschnitt mit axialen Durch- gangsöffnungen und eine trägerseitige Anlagefläche auf, welche sich in Anlage an einer einen Axialanschlag bildenden gehäuseseitigen Anlagefläche befindet. Der Statorträger ist von der dem Radialwandbereich abgewandten Axialseite in das Gehäuse eingeführt und mittels axialer Befestigungsmittel festgelegt, welche durch die Durchgangsöffnungen hindurchtreten und die mit einem Befestigungsmittelkopf zu- mindest mittelbar einer Kopfanlagefläche des Statorträgers anliegen.
Gemäß der Erfindung zeichnet sich die elektrische Maschine dadurch aus, dass zwi- schen dem Statorträger und dem Radialwandbereich des Gehäuses ein erster Dicht- bereich mit einem ersten Stator-Dichtelement vorgesehen ist, wobei sich das erste Stator-Dichtelement entlang einer Einführrichtung des Statorträgers betrachtet sta- torseitig an der vorderen Stirnseite des Stators bzw. des Statorträgers oder an einer Position axial zwischen der Kopfan lagefläche der Befestigungsmittel und der vorderen Stirnseite des Statorträgers befindet.
Das Gehäuse der elektrischen Maschine kann dabei insgesamt topfförmig ausgebil- det sein, wobei der Radialwandbereich einen Gehäuseboden mit einem zentralen Öffnungsbereich zum Hindurchführen einer Rotorwelle eines Rotors ausbilden kann. Der Radialwandbereich kann alternativ auch innerhalb der axialen Erstreckung des Gehäuses, insbesondere durch eine Durchmesserstufe realisiert sein. Der Stator kann somit von der offenen, das heißt der dem Radialwandbereich axial gegenüberliegenden Seite in das Gehäuse eingeschoben werden und insbesondere mittels mehrerer Schraubbolzen befestigt werden. Diese Schraubbolzen können am Statorträger in üblicher weise axial durch Durchgangsöffnungen hindurchgeführt und an dem Gehäuse eingeschraubt werden. Der Stator kann somit lösbar in dem Gehäuse festgelegt werden. Der Befestigungsabschnitt des Statorträgers kann sich axial über etwa die Gesamtlänge oder nur lediglich über einen Teil der Länge erstrecken. Der Befestigungsabschnitt des Statorträgers kann als ein Radialflansch mit axialen Durchgangsöffnungen vorliegen. Der Außendurchmesser des Statorträgers kann insbesondere kleiner sein als der Innendurchmesser des Gehäuses, wobei zwischen diesen Elementen ein radialer, sich axial erstreckender Raumbereich vorgesehen sein kann.
Das bei dieser Anordnung vorgesehene erste Stator-Dichtelement kann ein Hin- durchtreten von Fluid von der Außenseite des Gehäuses oder von einem zwischen dem Gehäuse und dem Stator gegebenenfalls vorhandenen Zwischenraum durch den Radialwandbereich oder in die entgegengesetzte Richtung verhindern. Das erste Stator-Dichtelement kann axial und/oder radial zwischen den Partnern eingesetzt sein und axial und/oder radial wirken. Dieses Dichtelement kann insbesondere an einem der Partner, d.h. an dem Statorträger oder an dem benachbarten Radialwandbereich des Gehäuses festgelegt sein. Das vorgesehene erste Dichtelement kann auch einen Ausgleich von axialen Fertigungs- und Montagetoleranzen von bzw. zwi- schen Gehäuse und Statorträger bewirken. Der Radialwandbereich kann beispielsweise als eine Trennwand eines ölgefüllten Getriebes, insbesondere eines Gangwechselgetriebes ausgebildet sein, wobei der Rotor der elektrischen Maschine mit einer durch den Radialwandbereich hindurchgeführten Getriebewelle verbunden sein oder diese selbst ausbilden kann. Auch kann ein beispielsweise innerhalb des Stators durch eine Zentralausnehmung ausgebilde- ter Aufnahmeraum des Rotors mit einem Kühl- und/oder Schmiermittel, etwa einem Öl gefüllt sein, welches daran gehindert wird, diesen Nassraum zu verlassen und in den mittels der Dichtung abgetrennten Raum einzutreten und diesen zu passieren. Die elektrische Maschine kann vorzugsweise in Innenläuferbauart mit einem innerhalb des Stators drehbar gelagerten Rotor ausgeführt sein, wobei grundsätzlich auch andere Bauweisen, z.B. eine Innenläuferbauart, möglich sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann bei der elektrische Maschine vorge- sehen sein, den Befestigungsabschnitt und den ersten Dichtbereich räumlich separat auszuführen. Das heißt insbesondere, dass der erste Dichtbereich außerhalb eines zur Befestigung des Statorträgers ausgebildeten Kraftflusses von Befestigungsmittel, Statorträger und Gehäuse ausgeführt sein kann.
Eine auf den ersten Stator-Dichtbereich wirkende Kraft bzw. ein Anpressdruck kann somit in dessen wirksamen Betrag von einer im Befestigungsbereich wirkenden Fü- gekraft bzw. einen dort wirkenden Anpressdruck entkoppelt werden. Beim Fixieren des Statorträgers mittels einer Schraubverbindung wird zwar gleichfalls ein Anpress- druck auf den besagten Dichtbereich erzeugt, jedoch kann dieser vergleichsweise gering sein. Ein Dichtspalt für das dort eingesetzte erste Stator-Dichtelement kann so dimensioniert werden, dass bei einem maximalen Anpressdruck im Befestigungsbereich dieses Stator-Dichtelement, beispielweise in Form einer elastischen Ring- dichtung, nicht über dessen Bestimmung hinausgehend beansprucht und in Folge dadurch vor einer Beschädigung bei der Montage bewahrt wird.
Im Rahmen einer Ausführungsform kann das erste Stator-Dichtelement eine axiale Ringdichtung umfassen. Eine solche Ringdichtung bzw. ein solcher Dichtring kann bevorzugt am axialen einführseitigen Endbereich des Stators, insbesondere des Statorträgers fixiert sein und bei der Montage des Stators innerhalb des Gehäuses in Anlage zu dem Radialwandbereich gelangen und mit einer dort ausgebildeten Dicht- fläche Zusammenwirken. Zu diesem Zweck kann das erste Stator-Dichtelement eine oder mehrere elastische Dichtlippen aufweisen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht am Statorträger eine einen Rotor- Aufnahmeraum darstellende Zentralausnehmung vor, welche an der dem Radialwandbereich des Gehäuses abgewandte Stirnseite der elektrischen Maschine durch ein Verschlusselement im Wesentlichen fluiddicht verschlossen ist. Das Verschlusselement kann als Deckel ausgebildet sein, welcher die Zentralausnehmung und den Statorinnenraum dichtend abschließt. Bevorzugt ist in einem radial äußeren Bereich zwischen dem Verschlusselement und dem Statorträger ein Dichtelement vorgesehen. Des Weiteren kann ebenso in einem radial inneren Bereich an einer inneren Zentralausnehmung des Verschlusselementes ein Dichtelement vorgesehen sein, um damit eine dort hindurchtretende Rotorwelle und ggf. gegenüber einem Durchtritt eines Kühl- oder Schmierfluids zu dichten.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann der Statorträger einen Fluid- Kühlmantel aufweisen und zwei Mantelelemente umfassen, die zwischen sich einen Kühlkanal ausbilden und die unter Einbeziehung eines ersten Mantel-Dichtelements zueinander gefügt sind. Das erste Stator-Dichtelement und das erste Mantel- Dichtelement können dabei bevorzugt stofflich zusammenhängend als ein gemein- sames Dichtelement ausgeführt sein.
Der Fluid-Kühlmantel des Stators kann gegenüber einem alternativen Aufbau des Kühlmantels, welcher einen Gehäusewandbereich einbezieht, somit unabhängig vom Gehäuse der elektrischen Maschine dargestellt und bereits vor dem Einbau des Sta- tors in dessen Gehäuse auf Dichtheit geprüft werden. Im montierten Zustand des Stators können durch gegebenenfalls vorhandene diverse Gehäuseöffnungen Fluide oder Dämpfe unerwünscht in einen Zwischenraum eintreten. Diese werden durch die vorgesehene Dichtungsanordnung in diesem Raum eingeschlossen und an einer weiteren Ausbreitung durch den Radialwandbereich hindurch gehindert. Ein Getrie- beinnenraum mit dort vorgesehenen Zahnradanordnungen und Kupplungen und der vorgenannte Aufnahmeraum der elektrischen Maschine können auf diese Weise bei Bedarf als ein gemeinsamer Fluidraum ausgebildet sein. Der Innenraum der elektri- schen Maschine kann alternativ jedoch auch als ein Trockenraum ausgebildet und gegenüber dem Nassraum des Getriebes abgedichtet sein.
Optional kann radial zwischen dem Stator und dem Gehäuse ein sich in Axialrichtung erstreckender Aufnahmeraum ausgebildet sein, in welchem insbesondere elektri- scher Installationskabel angeordnet sein können, welcher auf einer Axialseite durch das Stator-Dichtelement und auf der anderen Axialseite durch ein zweites Stator- Dichtelement im Wesentlichen fluiddicht abgeschlossen ist. Das erste und das zweite Stator-Dichtelement sind somit Bestandteile einer Stator-Dichtanordnung. Es wird auf diese Weise bevorzugt ein radial au ßerhalb des Stators liegender Raum, insbesondere ein Trockenraum ausgebildet, in dem elektrische Installationskabel der elektrischen Maschine und/oder einer Getriebesteuerung, zum Beispiel Leistungsan- schlusskabel zur Verbindung des Stators und/oder elektrische Signalleitungen ge- schützt verlegt und angeordnet werden können.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in den Figuren dargestellten Ausführungsform beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer in einem Gehäuse festgelegten elektri- schen Maschine mit einer Statordichtungsanordnung.
Die Figur zeigt eine elektrische Maschine 10 für einen Antriebsstrang eines Kraft- fahrzeuges mit einem Stator 12 und mit einem Rotor 14, welche vorliegend in einem als Getriebeglocke ausgebildeten Gehäuse 16 angeordnet ist. Die elektrische Ma- schine 10 ist dabei in Innenläuferbauart ausgeführt, wobei der Rotor 14 innerhalb eines von einem Statorträger 30 gebildeten zentralen Rotor-Aufnahmeraums 18 auf- genommen und dort mittels eines Rotorträgers 20 und einer Rotorwelle 22 in einer einem Fachmann an sich bekannter Weise drehbar gelagert ist. Der Statorträger 30 ist hohlzylindrisch aus einem Stahl- oder Aluminiumwerkstoff ausgeführt und mehrfach im Durchmesser gestuft, an dessen Innenumfangsfläche 30a ein Statorblechpaket 24 mit einer zeichnerisch nicht dargestellten Statorwicklung angeordnet ist und wobei das Statorblechpaket 24 dem Rotor 14 unter Ausbildung eines Luftspalts 26 radial gegenüberliegt. Die elektrische Maschine 10 kann beispielsweise als eine permanenterregte Synchronmaschine, als Asynchronmaschine oder in einer sonstigen bekannten Bauart ausgeführt sein, was jedoch für die vorliegende Erfindung un- erheblich ist.
Das Gehäuse 1 6 ist zur Aufnahme des Statorträgers 30 mit einem im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt 16a mit einem inneren, zumindest abschnittweise zylindri- schen Wandungsbereich 161 a ausgeführt, welcher einen Stator-Aufnahmeraum 28 definiert.
Zur Festlegung des Stators 12 in dem Gehäuse 1 6 weist der Statorträger 30 einem vorliegend als Radialflansch ausgeführten Befestigungsabschnitt 32 mit axialen Durchgangsöffnungen 32a für Befestigungsmittel 34, insbesondere für Schraubbol- zen auf. Der Radialflansch 32 bildet eine trägerseitige Anlagefläche 32b aus, welche in dem dargestellten montierten Zustand an einer am Gehäuseabschnitt 16a vorhandenen Anlagefläche 16c anliegt und wobei die letztere einen Axialanschlag bildet. Beide Anlageflächen 16c, 32b sind vorliegend als Lateralflächen ausgeführt.
Wie in der Figur weiter erkennbar, weist das Gehäuse 16 weiter einen Radialwandbereich 16b auf, welcher in dem dort dargestellten montierten Zustand der elektrischen Maschine 10 axial unmittelbar benachbart zu einer in der Einführrichtung bzw. Montagerichtung M vorderen Stirnseite 12a des Stators 12 angeordnet ist. Das Gehäuse 16 der elektrischen Maschine 10 ist somit insgesamt topfförmig ausgebildet, wobei der Radialwandbereich 16b einen Gehäuseboden mit einem zentralen Durch- gang 161 b zum Hindurchführen der Rotorwelle 22 bzw. einer Getriebeeingangswelle ausbildet. Der Radialwandbereich 16b teilt damit das gesamte Getriebegehäuse 16 in einen Gehäusebereich 18, 28 zur Anordnung der elektrischen Maschine 1 0 und in einen Getriebeinnenraum 36 für ein hier zeichnerisch nicht dargestelltes Gangwechselgetriebe mit dort insbesondere vorgesehenen Zahnradanordnungen, Kupplungen, Wellen usw. zur Darstellung unterschiedlicher Übersetzungen. Der Innenraum 18 der elektrischen Maschine 10 ist in dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel als ein Trockenraum ausgebildet und gegenüber dem Getriebeinnenraum 36, welcher üblicher- weise ein ölgefüllter Nassraum ist, abgedichtet. Im hier erläuterten Ausführungsbeispiel ist der Radialwandbereich 16b gegenüber dem Gehäusebereich 1 6a separat ausgebildet und an diesem festgelegt und weist zur Abtrennung der vorgenannten Räume im Bereich der Au ßen- und Innenumfangsfläche Dichtelemente 16f, g auf.
Die Abführung einer Verlustwärme der elektrischen Maschine 10 erfolgt über einen am Stator 12 ausgebildeten Fluid-Kühlmantel 38, der Bestandteil einer Fluid- Kühlanordnung ist. Zur Ausbildung des Kühlmantels 38 ist über einen im Au ßen- durchmesser gestuften zylindrischen Abschnitt 30c des Statorträgers 30, welcher ein erstes Mantelelement bildet, ein im Wesentlichen zylinderförmiges und gleichfalls gestuftes Rohrelement 40 aus einem Blechmaterial aufgeschoben, welches ein zwei- tes Mantelelement bildet und wobei zwischen diesen Mantelelementen 30c, 40 zur Führung eines Fluids in bekannter Weise ein ringförmiger Kühlkanal 38a ausgebildet ist. Die Mantelelemente 30c, 40 sind unter Einbeziehung eines ersten Mantel- Dichtelements 42 und eines zweiten Mantel-Dichtelements 44 zueinander gefügt.
In Fig. 1 ist der Statorträger 30 von der dem Radialwandbereich 16b abgewandten Axialseite bis zu dem Anschlag bzw. der Anlagefläche 16c in das Gehäuse 16 eingeführt und dort mittels mehrerer am Umfang verteilter Schraubbolzen 34 sowohl axial als auch radial festgelegt. Die Schraubbolzen 34 treten durch die Durchgangsöffnun- gen 32a hindurch und sind in entsprechenden Gewindebohrungen 16d des Gehäuses 1 6 eingeschraubt, wobei die Schraubenköpfe 34a der Schraubbolzen 34 zumindest mittelbar, d.h. gegebenenfalls unter Zwischenlagerung von Beilegscheiben, Distanzelementen oder ähnlichen an einer der Anlagefläche 32b gegenüberliegenden Kopfanlagefläche 32c des Statorträgers 16 anliegen. Zwischen dem axialseitigen freien Endabschnitts des Fluid-Kühlmantels 38 bzw. zwischen der besagten vorderen Stirnseite 12a und dem Radialwandbereich 16b verbleibt im montierten Zustand des Stators 12 am Gehäuse 16 ein axialer Zwischen- raum bzw. ein axialer Dichtspalt 46. Zu dessen Überbrückung ist an der Stirnseite 12a, genauer im Bereich des ersten Mantel-Dichtelements 42 zur Ausbildung ei- nes ersten Stator-Dichtbereichs 48 ein erstes Stator-Dichtelement 50 vorgesehen, welches sich axial in Richtung einer Dichtfläche 16e des Radialwandbereichs 16b erstreckt und dort mit elastischen Dichtlippen 50a, b anliegt. Dabei sind das erste Stator-Dichtelement 50 und das erste Mantel-Dichtelement 42 stofflich zusammen- hängend als ein gemeinsames Dichtelement ausgeführt. Das erste Stator- Dichtelement 50 ist insbesondere als axiale Ringdichtung ausgebildet.
Verallgemeinert befindet sich das erste Stator-Dichtelement 50 in einer Einführrich- tung des Statorträgers 30 betrachtet statorseitig an der vorderen Stirnseite 12a des Stators 12 bzw. des Statorträgers 30 oder an einer Position axial zwischen der Kopfanlagefläche 32c der Befestigungsmittel 34 und der vorderen Stirnseite 12a des Sta- tors 12 bzw. des Statorträgers 30.
Fig. 1 ist entnehmbar, dass der Au ßendurchmesser des Statorträgers 30 mit dessen Kühlmantel 38 über einen wesentlichen axialen Erstreckungsbereich des Stators 12 kleiner ist als der Innendurchmesser des Gehäuseabschnitts 16a. Zwischen diesen Elementen 30, 16a ist dadurch ein radialer, sich axial erstreckender Raumbereich als Aufnahmeraum 52 ausgebildet, in welchem insbesondere elektrische Installationska- bel angeordnet werden können. Der Aufnahmeraum 52 ist vorliegend auf einer Axial- seite durch das erste Stator-Dichtelement 50 und auf der anderen Axialseite in einem zweiten Stator-Dichtbereich 53 durch ein zweites Stator-Dichtelement 54 in Form einer radialen Ringdichtung im Wesentlichen fluiddicht abgeschlossen. Das erste und das zweite Stator-Dichtelement 50, 54 bilden gemeinsam eine Stator- Dichtanordnung aus.
Das bei dieser Anordnung vorgesehene erste Stator-Dichtelement 50 kann ein Hin- durchtreten von Fluid von der Au ßenseite des Gehäuses 16 oder von dem Aufnah- meraum 52 in den Rotor-Aufnahmeraum 18 und/oder durch den Radialwandbereich in den Getriebeinnenraum 36 verhindern.
Der Befestigungsabschnitt 32 und insbesondere der gegenseitige Kontaktbereich von trägerseitiger und gehäuseseitiger Anlagefläche 32b, 16c und der erste Stator- Dichtbereich 48 sind somit räumlich separat ausgeführt. Der erste Stator- Dichtbereich 48 ist demnach au ßerhalb eines zur Befestigung des Statorträgers 30 ausgebildeten Kraftflusses von Befestigungsmittel 34, Statorträger 30 und Gehäu- se 16 ausgeführt.
Eine Fügekraft bzw. ein am Befestigungsabschnitt wirkender Anpressdruck überträgt sich somit betragsmäßig nicht in derselben Größe auf den ersten Stator- Dichtbereich 48. Durch das Vorsehen des axialen Dichtspalts 46 und der Elastizität des ersten Stator-Dichtelements 50 kann somit gegenüber dem Befestigungsabschnitt eine abweichende, insbesondere eine geringere wirkende Kraft bzw. ein ge- ringerer Anpressdruck eingestellt werden. Der axiale Dichtspalt 46 für das dort ein- gesetzte erste Stator-Dichtelement 50 wird so dimensioniert, dass bei einem maximalen Anpressdruck im Befestigungsabschnitt dieses Stator-Dichtelement 50, beispielweise in Form einer elastischen Ringdichtung, nicht über dessen Bestimmung hinausgehend beansprucht und in Folge beschädigt wird.
In noch weiterer Hinsicht ist der Rotor-Aufnahmeraum 18 mit einem gestuften Innendurchmesser ausgebildet und weist im vorliegenden Beispiel an der hinteren Stirnsei- te 12b eine gegenüber der vorderen Stirnseite 12a vergrößerte Öffnungsweite auf, in welche beispielsweise eine Leistungselektronik zum Ansteuern der elektrischen Ma- schine eingesetzt werden kann. An diesem Bereich ist der Rotor-Aufnahmeraum 18 durch ein Verschlusselement 56 in Form eines dort eingesetzten Deckels im Wesent- lichen fluiddicht verschlossen. Zwischen dem radial äußeren Randbereich des De- ckels 56 und dem inneren Umfang des Statorträgers 30 sowie zwischen einem an einer Zentralausnehmung 56a des Deckels 56 vorhandenen radial inneren und an der Rotorwelle 22 angrenzenden Bereich ist jeweils eine Ringdichtung 58a, b vorge- sehen, um damit je nach Bedarf einen Eintritt von Fluid bzw. Schmutz in den Rotor- Aufnahmeraum 18 oder bei einer nasslaufenden elektrischen Maschine 10 einen Austritt von Schmier- oder Kühlfluid aus dem Rotor-Aufnahmeraum 18 zu vermeiden.
Bezugszeichen elektrische Maschine
Stator
a vordere Stirnseite
b hintere Stirnseite
Rotor
Gehäuse
a zylindrischer Abschnitt
b Radialwandbereich
1 b Durchgang
c Anlagefläche
d Gewindebohrung
e Dichtfläche
f Dichtelement
g Dichtelement
Rotor-Aufnahmeraum
Rotorträger
Rotorwelle
Statorblechpaket
Luftspalt
Stator-Aufnahmeraum
Statorträger
a Innenumfangsfläche
c gestufter zylindrischer Abschnitt
Befestigungsabschnitt
a Durchgangsöffnung
b Anlagefläche
c Kopfan lagefläche
Befestigungsmittel, Schraubbolzena Schraubenkopf 6 Getriebeinnenraum
8 Fluid-Kühlmantel
8a Kühlkanal
0 Rohrelement
42 erstes Mantel-Dichtelement
44 zweites Mantel-Dichtelement
46 Dichtspalt
48 erster Stator-Dichtbereich
50 erstes Stator-Dichtelement
50a Dichtlippe
50b Dichtlippe
52 Aufnahmeraum
54 zweites Stator-Dichtelement
56 Verschlusselement
56a Zentralausnehmung
58a Ringdichtung
58b Ringdichtung
M Montagerichtung

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Maschine (10) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, umfassend
- einen Stator (12) mit einem zylindrischen Statorträger (30),
- ein Gehäuse (16) mit einem zylindrischen Wandungsbereich (16a) und einem Radialwandbereich (16b), wobei
- der Stator (12) in einem Stator-Aufnahmeraum (28) des Gehäuses (16) angeordnet ist und wobei
- der Statorträger (30) einen Befestigungsabschnitt (32) mit axialen Durch- gangsöffnungen (32a) und mit einer trägerseitigen Anlagefläche (32b) aufweist, welche sich in Anlage an einer einen Axialanschlag bildenden gehäuseseitigen Anlagefläche (16c) befindet und wobei
- der Statorträger (30) von der dem Radialwandbereich (16b) abgewandten Axialseite in das Gehäuse (16) eingeführt und mittels axialer Befestigungsmittel (34) festgelegt ist, wobei
- die Befestigungsmittel (34) durch die Durchgangsöffnungen (32a) hindurchtre- ten und mit einem Befestigungsmittelkopf (34a) zumindest mittelbar einer Kopfanlagefläche (32c) des Statorträgers (30) anliegen,
dadurch gekennzeichnet, dass
- zwischen dem Statorträger (30) und dem Radialwandbereich (16b) des Ge- häuses (16) ein erster Stator-Dichtbereich (48) mit einem ersten Stator- Dichtelement (50) vorgesehen ist, wobei sich das erste Stator- Dichtelement (50) entlang einer Einführrichtung (M) des Statorträgers (30) betrachtet statorseitig an einer vorderen Stirnseite (12a) des Stators (12) bzw. des Statorträgers (30) oder an einer Position axial zwischen der Kopfanlage- fläche (32c) der Befestigungsmittel (34) und der vorderen Stirnseite (12a) des Statorträgers (30) befindet.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Befes- tigungsabschnitt (32) und der erste Stator-Dichtbereich (48) räumlich separat vonei- nander ausgeführt sind.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stator-Dichtelement (50) eine axiale Ringdichtung umfasst.
4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorträger (30) einen Rotor-Aufnahmeraum (18) aufweist, welcher an der dem Radialwandbereich (1 6b) des Gehäuses (16) abgewandte Stirnseite (12b) durch ein Verschlusselement (56) im Wesentlichen fluiddicht verschlossen ist.
5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorträger (30) einen Fluid-Kühlmantel (38) aufweist, welcher zwei Mante- lelemente (30, 40) umfasst, die unter Einlagerung eines ersten Mantel- Dichtelements (42) zueinander gefügt sind und wobei das erste Stator- Dichtelement (50) und das erste Mantel-Dichtelement (42) stofflich zusammenhängend als ein gemeinsames Dichtelement (42, 50) ausgeführt sind.
6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen dem Stator (12) und dem Gehäuse (16) ein sich in Axialrichtung erstreckender Aufnahmeraum (52), insbesondere zur Anordnung elektrischer Installationskabel ausgebildet ist, welcher auf einer Axialseite am ersten Stator- Dichtbereich (48) durch das erste Stator-Dichtelement (50) und auf der anderen Axialseite an einem zweiten Stator-Dichtbereich (53) durch ein zweites Stator- Dichtelement (54) im Wesentlichen fluiddicht abgeschlossen ist.
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