WO2019166319A1 - Elektrische antriebsvorrichtung, insbesondere für ein kraftfahrzeug oder eine elektrische wasserpumpe - Google Patents

Elektrische antriebsvorrichtung, insbesondere für ein kraftfahrzeug oder eine elektrische wasserpumpe Download PDF

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rotor
bearing
impeller
axis
bearing body
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PCT/EP2019/054314
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Johannes DIEKMANN
Eugen MAKAROW
Andrej Rul
Benjamin WEIMANN
Sebastjan MASERA
Peter Sever
Robert Vodopivec
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Mahle International Gmbh
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    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven

Definitions

  • Electric drive device in particular for a motor vehicle or an electric water pump
  • the invention relates to an electric drive device.
  • Electric drive devices have long been known and serve to provide a drive torque or drive movement for driving an actuator.
  • drives or drive devices are used to drive valves, throttle valves, windshield wipers or even water pumps.
  • the known electric drive devices are optimized to a high degree and adapted to their specific tasks. In order to meet the growing demands, in particular in the field of automotive engineering, it is desirable to further optimize the existing drive devices.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved electric drive device.
  • a drive device in particular for a motor vehicle or an electric water pump, has a housing, a rotor axis and an impeller-rotor arrangement.
  • the impeller-rotor arrangement in this case comprises an impeller and a rotor for receiving an armature arrangement.
  • the rotor is for example of cup-like shape and has a receptacle for the armature assembly.
  • the armature arrangement has, for example, a multilayer laminated core with a plurality of permanent magnets.
  • the armature arrangement cooperates in particular with an unspecified external stator of the drive device.
  • the impeller is designed, for example, as a pump impeller for conveying a liquid speed.
  • the rotor axis is expediently arranged stationary on the housing, for example on a rotor axis fixing, and extends axially therefrom along a longitudinal axis defined by the rotor axis, which is also referred to as a rotation axis.
  • the rotor axis serves to receive the impeller-rotor assembly, to which it extends virtually centrally through the impeller-rotor assembly.
  • the impeller / rotor assembly may rotate about the axis of rotation relative to the rotor axis in the direction of a direction of rotation.
  • the bearing pair comprises mutually spaced bearing body.
  • exactly two bearing bodies are spaced from each other.
  • the two bearing bodies are axially spaced from one another in the direction of the axis of rotation and are expediently designed as separate sleeve-shaped plain bearings.
  • the two bearing bodies serve to guide the impeller-rotor assembly relative to the rotor axis and relative to the housing. Since the bearing bodies are spaced apart from one another in the direction of the axis of rotation, the guide, so to speak the bearing, of the rotor-rotor arrangement on the rotor axis and on the housing can be made with relatively high accuracy.
  • the bearing body can be designed as a movable bearing-bearing combination, so that the impeller-rotor assembly is relatively simple statically determined interpretable.
  • a first bearing body of the bearing pair are fixedly arranged on the rotor and a second bearing body of the bearing pair are fixedly arranged on the impeller.
  • a bearing body rotatably supports or guides the impeller-rotor arrangement relative to the rotor axis about the axis of rotation.
  • the other bearing body rotatably guides and rotatably supports the impeller-rotor arrangement relative to the rotor axis and expediently relative to the housing in the direction of the axis of rotation.
  • the first bearing body of the bearing pair is arranged fixedly on the rotor.
  • the first bearing body is for example a radial bearing.
  • the second bearing body of the bearing pair can be arranged fixed on the impeller in order to rotatably support the impeller / rotor arrangement relative to the rotor axis and to support it in the direction of the rotational axis relative to the housing.
  • the bearing bodies of the bearing pair are preferably plain bearings.
  • the bearing pair has a combination of a rolling or roller bearing and a sliding bearing to guide the impeller-rotor assembly.
  • the pair of bearings can conveniently also have two roller or roller bearings.
  • the bearing body can have this cross-section over its entire body length, so that it thereby forms, as it were, in particular a cylindrical sleeve, a circular-ring sleeve or a hollow cylinder.
  • the bearing body longitudinal axis is expediently, as it were, a symmetry axis of the respective bearing body. During operation of the drive device, it is practically parallel to the axis of rotation or to the longitudinal axis of the rotor axis.
  • At least one bearing body is a hollow cylinder with annular bearing end faces.
  • bearing body is designed in the manner of a hollow cylinder, it expediently has at least one, practically two, bearing end faces.
  • Each bearing end face can be flat, so to speak flat, and have a normal vector arranged parallel to the bearing body longitudinal axis.
  • two bearing end faces are aligned parallel to each other.
  • an axial bearing surface is arranged on a bearing end face of a bearing body, in particular on a single hollow-cylindrical bearing body, by means of which the bearing body is supported on the housing.
  • a radial bearing surface prefferably be arranged on a hollow cylinder shell inner surface of the same bearing body which is oriented towards the rotational axis, by means of which the bearing body is supported on the rotor axis in order to radialise the bearing body and the rotor-rotor arrangement with respect to the rotor. So transverse to the axis of rotation to lead.
  • the bearing body is axially supported by means of the axial bearing surface on a, in particular ceramic, thrust washer of the housing in the direction of the axis of rotation. It is possible, if the bearing body is designed as a hollow cylinder, that the bearing body has an inwardly oriented to the bearing body longitudinal axis hollow cylinder mantle inner surface on which a radial bearing surface is arranged.
  • impeller rotor assembly By means of the radial bearing surface of the bearing body and arranged thereon impeller rotor assembly with respect to the rotor radially, ie transversely to the axis of rotation, guided and supported. This allows the function of a radial bearing, so to speak. This has the advantage that the impeller-rotor arrangement, without an additional radial bearing, can be guided in the radial direction.
  • the bearing body embodied as a hollow cylinder expediently has a hollow cylinder shell outer surface whose normal vector points radially outwards from the bearing body longitudinal axis.
  • the hollow cylinder shell outer surface is, so to speak, expediently oriented in the opposite direction to the hollow cylinder shell inner surface.
  • a bearing projection for fastening the bearing body on the rotor or on the impeller or on the rotor impeller assembly is arranged on the hollow cylinder shell outer surface.
  • the bearing protrusion can, as it were, be circumferential on the hollow cylinder shell outer surface around the longitudinal axis of the bearing body, so that one can speak of a circumferential bearing protrusion. It is preferably radially outward, away from the bearing body longitudinal axis, beyond the hollow cylinder shell outer surface.
  • the bearing projection or the circumferential bearing protrusion may be segmented such that at least two, three, four or more protrusions, in particular as bearing protrusion segments, are designated in the circumferential direction. tion are arranged around the bearing body longitudinal axis around. In any case, the bearing projection segments are expediently separated from each other and arranged at a mutual distance in the circumferential direction to each other on the hollow cylinder shell outer surface.
  • At least one or alternatively all the bearing protrusion segments engage in recesses which are arranged on the impeller / rotor arrangement. It is conceivable that the bearing projection segments engage in arranged on the impeller and / or on the rotor recesses. It is thereby achieved that an especially oriented in the circumferential direction about the axis of rotation around torque or drive torque can be applied to the bearing body and transferred to the impeller rotor assembly.
  • the bearing protrusion segments are in particular arranged in a form-fitting manner in the recesses, so that the transmission of the torque or of the drive torque is form-fitting.
  • the recesses are assembly recesses which are arranged on a disk-like disk body forming the impeller. It is conceivable that only a single mounting recess or a plurality, in particular two, three, four, five, six or more, mounting recesses are arranged on the impeller. In any case, the mounting recesses may be arranged on an end face designated as the end face of the impeller. The end surface of the impeller is arranged, so to speak, at the free end of the impeller-rotor assembly and, in particular, points away from the rotor.
  • the mounting recesses may expediently be arranged parallel to the axis of rotation and be introduced into the disk body, for example by primary shaping or by machining, in particular by means of drilling or the like.
  • the mounting recesses are each Weil arranged parallel to the axis of rotation and a ring-like manner around a particular central Laufradausbloodung around the impeller, wherein in the Laufradausneh- tion, for example, a bearing body can be arranged.
  • the mounting recesses are arranged parallel to the axis of rotation and a crown around a LaufradausEnglishung around the impeller and open in relation to the axis of rotation radially into the impeller recess of the impeller.
  • a tool for torque transmission can be arranged directly on the mounting recesses in order, for example, to drive the impeller, in particular during assembly, for example during friction welding of the impeller to the rotor.
  • the tool is expedient for the tool to be guided parallel to the end face of the impeller, in particular parallel to the axis of rotation, so that tool protrusions matching the mounting recesses can be arranged on the mounting recesses , so to speak, directly on the wheel.
  • the tool projections slide axially with respect to the axis of rotation into the mounting recesses.
  • At least one bearing body has a, preferably frontally arranged on the cylinder sleeve, transmission recess.
  • a tool for mounting the bearing body engage or engage in order to transfer a mounting torque or a drive torque from the bearing body to the rotor-rotor arrangement.
  • the end-face transmission recess can be arranged on the already described axial bearing surface of the bearing body. It is conceivable that exactly one or more transmission recess are arranged on the axial bearing surface.
  • the transmission recess could also be referred to as a groove or radial groove.
  • the transmission recess can be oriented radially outwards starting from the axis of rotation and / or, as it were, can be introduced into the axial bearing surface like a depression.
  • the transfer recess can be overflowed and / or flowed through, for example, by coolant, in particular during assembly, in order to carry away wear particles or dirt particles.
  • transmission recess is not limited to the present bearing assembly, but in principle can be used in any other bearing assemblies, so for example in bearing assemblies whose bearing body are not encapsulated.
  • Transmission recess (s) may also be arranged on known thrust bearings, radial bearings or Radiaxlagern to fulfill the above function.
  • the recesses extend, in particular in the radial direction, over the entire axial bearing surface.
  • the axial bearing surface is in particular a bearing end face of a bearing body, which is designed in particular as a hollow cylinder.
  • a bearing body arranged on the impeller-rotor arrangement is supported on a thrust washer of the housing, in particular in the direction of the axis of rotation, that is to say axially.
  • the thrust washer is fixedly arranged in the housing of the drive device and in particular made of a ceramic material, a plastic material or a metallic material, such as steel.
  • a first bearing body and / or a second bearing body of the bearing pair are made of a graphite plastic material.
  • the graphite plastic material is a plastic and a graphite component and a lubricant. It is expediently PTFE.
  • the bearing pair is particularly wear-resistant in operation. This has the advantage that the bearing pair and thus the entire drive device is relatively trouble-free, so that a relatively long service life can be guaranteed.
  • the material used in particular the plastic material
  • this suitability has only the material in contact with the coolant, in particular the plastic material.
  • the material, in particular the plastic material in this case is preferably a hydrolysis resistant plastic.
  • the bearing pair is made of a bearing material. It is expediently injected in the manner of a “2 component part”, which is also known as “2K part”, into the impeller and / or the rotor, for example as part of a plastic injection process.
  • a “2 component part” which is also known as “2K part”
  • a magnet made of plastic material or having a plastic material is injected into the rotor of the rotor-rotor arrangement.
  • a bearing body is arranged in one piece, as it were integrally, on the impeller.
  • the other bearing body which is expediently arranged on the rotor, can be produced as a separate component, for example, in the manner of the sleeves described above. This reduces the number of bearings which must be arranged in the production of the drive device within the drive device. This has the advantage that can be dispensed with assembly steps.
  • a bearing body is arranged integrally, so to speak integrally, on the rotor.
  • the other bearing body is then conveniently prepared in the manner of one of the protruding sleeves and arranged on the impeller.
  • This also reduces the number of bearings that have to be arranged in the production of the drive device within the drive device. This has the advantage that can be dispensed with assembly steps.
  • impeller-rotor arrangement it is also expedient if one or all bearing bodies of the bearing pair are arranged integrally, so to speak integrally, on the impeller-rotor arrangement. This has the effect that no separate bearing body must be manufactured and assembled.
  • the impeller-rotor arrangement can be arranged or mounted as a whole, as it were, as a single structural unit in the drive device. Furthermore, this reduces the number of components of the drive device is reduced.
  • the bearing pair described is preferably relatively wear-resistant, because a defined tribology of the bearing pair can be set, so to speak, in particular because relatively large differences in hardness between the components can be realized.
  • the bearing body or bearing arranged in the impeller fulfills the function of a radial and thrust bearing.
  • the bearing arranged in the rotor expediently fulfills the function of a radial bearing.
  • the housing forms a tripod.
  • the rotor axis is expediently fixed immovably to the housing, so that it is, so to speak, neither around its axis of rotation, nor axially movable thereto.
  • the term “store” can “lead” and “support” or lead or support means.
  • An electric drive device is proposed, in particular for a motor vehicle or an electric water pump.
  • the drive device includes a housing, an impeller-rotor assembly, and a rotor axis axially extending through the impeller-rotor assembly for receiving the impeller-rotor assembly. It is essential that the impeller-rotor assembly is rotatable about the axis of rotation relative to the rotor axis, wherein on the impeller-rotor assembly, a pair of bearings is arranged to the impeller-rotor assembly relative to the rotor axis and relative to To guide housing axially and radially.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a drive device in a perspective view
  • FIG. 2 the drive device of FIG. 1 according to arrow II and a detail
  • FIG. 2 the drive device from FIG. 1 according to arrow II in a sectional view, but with a periphery enclosing the drive device, FIG.
  • FIG. 7 shows the drive device of FIG. 1 according to arrow VII
  • FIG. 8 is a perspective view of an impeller according to FIG. 1.
  • a drive device 10 in particular for a motor vehicle or an electric water pump, is shown.
  • it is an electric motor 8.
  • the drive device 10 comprises a housing 11 indicated in particular by a dotted line, an impeller-rotor arrangement 20 and a rotor axis 30.
  • the housing 11 has in particular an installation space 12, which is delimited by a housing wall of the housing 11.
  • the installation space 12 is limited by way of example by a dotted line, wherein the impeller-rotor arrangement 20 and the rotor axis 30 are expediently arranged within the installation space 12.
  • a stator assembly 7 not described in detail is arranged in the housing 11.
  • the housing 11 can be expediently a component of a parent component carrier.
  • a component carrier is indicated by way of example in FIG. 6, namely as a periphery surrounding the drive device 10.
  • the particular cylindrical or circular-cylindrical rotor axis 30 of the drive device 10 is expediently arranged stationarily on the housing 11. That is, it can not move freely with respect to the housing 11.
  • the rotor axis 30 is fixed, for example, by means of a rotor axis fixing 32 of the housing 11.
  • the rotor axis fixing 32 is designed in such a way that the rotor axis 30 can be inserted or pressed into it, for example, so that the rotor axis 30 and the housing 11 can expediently be connected to each other inseparably in the course of a welding process or gluing process.
  • the rotor axis 30 extends axially from the rotor axis fixing 32 along a longitudinal axis of the rotor axis 30, which is also referred to below as a rotation axis 31. In this way, the rotor axis 30 projects, as a mandrel, into the installation space 12. At the part of the rotor axis 30 protruding into the installation space 12, the impeller-rotor arrangement 20 can be arranged, for instance plugged on.
  • the initially mentioned impeller-rotor arrangement 20 comprises an impeller 22 and a rotor 24.
  • the rotor 24 serves to receive an armature arrangement 25.
  • the armature annulus is, for example, a multi-layered or multilayer sheet-metal package with a plurality of permanent magnets. In the drawing, the laminated core is not shown for clarity.
  • the rotor 24 has a rotor bottom 26, from which a pot wall 27, in particular axially, projects away.
  • the rotor 24 is thus a total of cup-like shape.
  • the rotor bottom 26 and the rotor wall 27 define a rotor installation space 28 into which the armature arrangement 25 is inserted.
  • the armature assembly 25 is positively pressed with the rotor wall 27 or bonded, for example, with the rotor bottom 26, in particular in the context of an adhesive process, cohesively. This has the advantage, for example, that the armature arrangement 25 can be arranged relatively easily on the rotor 24.
  • a sleeve-like rotor carrier 29 is arranged on the rotor bottom 26, which extends along the axis of rotation 31 in the rotor installation space 28 in, in particular away from the center of the rotor bottom.
  • the rotor arm 29 protrudes expediently in the same direction away from the rotor bottom 26 as the rotor wall 27th
  • the rotor carrier 29 can be designed such that it protrudes beyond the rotor wall 27 of the rotor 24 at a free rotor carrier end section 32a, that is to say it protrudes from the pot formed by the rotor bottom 26 and the rotor wall 27.
  • a rotor carrier recess 25a is arranged on the rotor carrier 29, which passes through the rotor bottom 26 of the rotor 24 and the rotor carrier 29 in particular centrally and in particular completely.
  • the Rotorlyaus Principleung 25 a is preferably a cylindrical recess, such as a bore and has two unspecified Rotor convincedausEnglishungsö réelleen on.
  • the rotor carrier recess 25a serves to receive the rotor axis 30.
  • the impeller 22 is shown in the drawing as a pump impeller for conveying a liquid, not shown, and made for example of a plastic. It is conceivable that the impeller 22 may also be provided in a different shape, for example in the form of a propeller impeller for conveying a gaseous medium.
  • the impeller 22 is a disk-like disk body 22a with a set of guide vanes 22b.
  • the particular curved guide vanes each run radially outwardly from a geometric center of the disk body 22a.
  • the disk body of the impeller 22 has a particular centric and cylindrical impeller recess 23.
  • the impeller 22 is disposed on the rotor 24, for example in the context of a plastic welding process, so that they together the impeller Form rotor assembly 20.
  • the connection between impeller 22 and rotor 24 is particularly inseparable, so insoluble, so that you can therefore describe the impeller rotor assembly 20 as a one-piece component or unit. It is preferred if the impeller 22 and the rotor 24 each define a body longitudinal axis, which are arranged together on the axis of rotation 31.
  • the body longitudinal axes are arranged coaxially to the axis of rotation 31, so to speak.
  • the rotor axis 30 extends in particular centrically, that is centrally, through the impeller / rotor assembly 20 and the rotor carrier recess 25a.
  • a bearing pair 40 is provided for supporting the rotor-rotor arrangement 20, which is arranged on the rotor-rotor arrangement 20.
  • the bearing pair 40 could also be referred to as a bearing pairing.
  • the bearing pair 40 serves to guide and / or support the impeller / rotor arrangement 20 relative to the rotor axis 30 and relative to the housing 11.
  • the bearing pair 40 according to FIG. 2 has two bearing bodies 41, 42 which are spaced apart axially in the direction of the rotation axis 31 and serve to guide the rotor-rotor arrangement 20 relative to the rotor axis 30 and relative to the housing 11.
  • the first bearing body 41 can be arranged on the rotor 24, in particular stationary.
  • the second bearing body 42 is in particular stationary, arranged on the impeller 22.
  • the bearing bodies 41, 42 arranged on the impeller / rotor assembly 20 are located in the region of free ends of the rotor axis 30 touching on a lateral surface 30 a of the rotor axis 30 at.
  • a first bearing body receptacle 43 for accommodating a bearing body 41.
  • a second bearing body receptacle 44 is arranged on the impeller recess 23 of the impeller 22 in order to receive a bearing body 42.
  • first bearing body receptacle 43 receives the first bearing body 41 and the second bearing body receptacle 44 receives the second bearing body 42.
  • a separate insert part 45 can be inserted into the rotor carrier recess 25a in order to fix the bearing body 41 arranged on the first bearing body receiver 43.
  • the bearing body 41 is clamped between the bearing body receptacle 43 and the insert 45.
  • the first bearing body 41 is immovable relative to the rotor 24, so to speak, stationary.
  • the second bearing body 42 may be arranged stationarily in the second bearing seat 44 of the impeller 22.
  • the first bearing body 41 guides or supports the impeller-rotor assembly 20 relative to the axis of rotation 31 of the rotor axis 30 in the radial direction, as it were, like a radial bearing.
  • the second bearing body 42 also guides or supports, so to speak, the rotor-rotor arrangement 20 relative to the axis of rotation 31 of the rotor axis 30 in the radial direction.
  • the bearing body 42 additionally provides guidance and / or support, as it were a bearing, in the axial direction to the axis of rotation 31, that is to say as a radial-axial bearing or a radial bearing.
  • Each bearing body 41, 42 expediently defines a bearing body longitudinal axis 50 which, so to speak, passes longitudinally through the bearing body 41, 42.
  • bearing bodies 41, 42 expediently have an annular, in particular circular cross-section.
  • the bearing bodies 41, 42 are designed as a hollow cylinder, which has two circular bearing end faces 51.
  • the bearing end faces 51 are expediently arranged parallel to one another.
  • the hollow cylindrical bearing body 41, 42 which is shown enlarged in FIG. 2 as detail D1, furthermore has a hollow cylinder shell inner surface 52 oriented towards the bearing body longitudinal axis 50, on which a radial bearing surface 53 is arranged.
  • the bearing bodies 41, 42 are arranged on the rotor axis 30 or on the lateral surface 30a of the rotor axis 30 by means of the radial bearing surface 53. It is thereby achieved that the bearing bodies 41, 42 and the impeller / rotor arrangement 20 are thus guided radially with respect to the rotor axis 30, ie transversely to the axis of rotation 31.
  • one of the two bearing end faces 51 of a bearing body 41, 42 is formed as an axial bearing surface 54.
  • the axial bearing surface 54 serves to guide the bearing body 41, 42 and the impeller / rotor assembly 20 axially with respect to the housing 11, ie in the direction of the axis of rotation 31, and / or support or store them, for example, on an attachment described below - running body.
  • both an axial bearing surface 54 and a radial bearing surface 53 are arranged on a single bearing body 42 so that the rotor-rotor assembly 20 can be guided both axially and radially by means of a bearing body 42 is storable.
  • the impeller rotor assembly 20 by only two individual bearing body, so to speak only by two bearings, storable.
  • the addressed starting body is exemplified, which is also referred to as thrust washer 13. It is expediently arranged in a housing receptacle of the housing 11, not shown, in a fixed position, where it is welded or glued in, for example, or embodied as an integral part of the housing 11.
  • the bearing body 41, 42 which has an axial bearing surface 54, is axially supported by the axial bearing surface 54 on the thrust washer 13, as it were in the direction of the rotational axis 31, and is supported by the rotor-rotor assembly 20 in the direction of the rotational axis 31 store relative to the housing 11.
  • the thrust washer 13 is in particular made of a ceramic material or of a plastic material.
  • the designed according to detail 1 as a hollow cylinder bearing body 41, 42 may further comprise a hollow cylinder shell outer surface 55, which is opposite to the hollow cylinder shell inner surface 52 oriented. It therefore points radially outward from the bearing body longitudinal axis 50.
  • a bearing projection 56 is arranged, which protrudes, as it were, radially beyond the hollow cylinder shell outer surface 55.
  • the bearing projection 56 has an exemplary segmented design and has at least two, three, four or more bearing projection segments 58. It is conceivable that the bearing projection 56 is designed to be continuous around the hollow cylinder shell outer surface 55, ie has no segmentation.
  • bearing protrusion segments 58 are expediently separated from one another in the circumferential direction 57 and, as it were, arranged at a mutual distance from one another in the circumferential direction on the hollow cylinder shell outer surface 55.
  • the bearing projection segments 58 serve to engage in recesses 59 arranged on the impeller / rotor assembly 20 in order to positively transfer a mounting or drive torque oriented in the circumferential direction 57 from the bearing body 41, 42 to the impeller / rotor assembly 20 ,
  • the bearing body 41, 42 may be made of a plastic. It is particularly preferred if the bearing body 41, 42 is made of a graphite plastic material, which in addition to a plastic component also has a Graphitanteil. As a result, a bearing material can be provided which enables relatively high bearing life and which is resistant to used coolants or the like. In any case, the bearing pair 40 may be injected into the impeller 22 and the rotor 24 in the manner of a "two-component part".
  • FIGS. 3, 4 and 5 show further exemplary embodiments.
  • the same reference numerals have been used for functionally identical components as for the description of the first embodiment. As far as differences arise between the embodiments, they are described below and shown in the figures.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment in which the bearing bodies 41, 42 are arranged in one piece, that is to say integrally, on the impeller / rotor arrangement 20. This can be done, for example, in the context of a plastic injection process, when the bearing bodies 41, 42 are made of plastic.
  • one of the bearing bodies 41, 42 may be an integral part of the rotor carrier 29 of the rotor 24 or the disk body 22a of the impeller 22, so to speak.
  • both bearing bodies 41, 42 are an integral part of the rotor-rotor arrangement 20.
  • the rotor carrier 29 and / or the disk body 22a therefore each have, by way of example, a radial bearing surface 53a by means of which the rotor-rotor assembly 20 is radially supported or guided with respect to the rotor axis 30.
  • an axial bearing surface 54a is arranged, by means of which the impeller rotor assembly 20 with respect to the housing 11 axially, ie guided in the direction of the axis of rotation 31 and stored.
  • the difference between the exemplary embodiment shown in FIGS. 3 and 4 is merely that, in the embodiment according to FIG. 3, the radial bearing surface 53 a of the bearing body 42 is not arranged on the carrier body 29 but on the insert part 45.
  • the radial bearing surface 53a is integrated so to speak in the insert 45.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 5 differs from the exemplary embodiment according to FIG. 4 in that the rotor carrier 29 and the impeller 22 are formed relatively narrow, ie with a small diameter, transversely to the axis of rotation 31.
  • This has the advantage that the rotor 24 and the impeller 22 are relatively inexpensive to produce from the point of view of lightweight construction, namely relatively light-weight.
  • This also has the advantage that, for example, the rotor installation space 28 can be relatively large in comparison with the installation spaces 28 of the exemplary embodiments according to FIGS. 3 and 4, so that, for example, an armature arrangement
  • 25 may have more sheet metal layers and / or permanent magnets in order to provide the drive device 10, for example, in a performance-enhanced variant.
  • FIG. 8 A perspective view of an impeller 22 can be seen in FIG. 8, wherein at one axial bearing surface 51, 54a of the bearing body 22, in particular at its disk body 22a, a single end face Transmission recess 58a is arranged, which of course is conceivable that a plurality of transmission recesses 58a may be provided.
  • the transmission recesses 58a starting from the axis of rotation 31, are in particular oriented radially outwards and / or, as it were, in a multicellular or, as it were, introduced from the head side into the axial bearing surface 54a.
  • the recesses 58a extend in the radial direction over the entire axial bearing surface 51, 54a.
  • one or more mounting recesses 59a are provided on the impeller 22, in particular on its disk body 22a, which are arranged on an end face 58 designated as the end face of the impeller 22 and / or open out there.
  • the end surface 58 of the impeller 22 is arranged, as it were, at the free end of the impeller / rotor assembly 20 and in particular points away from the rotor 24.
  • the mounting recesses 59a may expediently be arranged parallel to the axis of rotation 31 and be introduced into the disk body 22a, such as bores. It can be provided that the mounting recesses 58a are arranged parallel to the axis of rotation 31 and in the manner of a wreath around an impeller recess 23 of the running wheel 22. In this case, they can open radially into the impeller recess 23 of the impeller 22 with respect to the axis of rotation 31 and open out at the end surface 58 in an axial view.

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Abstract

Es wird eine elektrische Antriebsvorrichtung vorgeschlagen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug oder eine elektrische Wasserpumpe. Die Antriebsvorrichtung umfasst ein Gehäuse, eine Laufrad-Rotor-Anordnung und eine sich axial durch die Laufrad-Rotor-Anordnung erstreckende Rotorachse zum Aufnehmen der Laufrad-Rotor-Anordnung.Wesentlich ist, dass die Laufrad-Rotor-Anordnung um die Drehachse herum relativ zur Rotorachse drehbar ist, wobei an der Laufrad-Rotor-Anordnung ein Lagerpaar angeordnet ist, um die Laufrad-Rotor-Anordnung relativ zur Rotorachse und relativ zum Gehäuse axial und radial zu führen.

Description

Elektrische Antriebsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug oder eine elektrische Wasserpumpe
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung.
Elektrische Antriebsvorrichtungen sind seit langem bekannt und dienen dazu, ein Antriebsmoment bzw. eine Antriebsbewegung zum Antreiben eines Stellglieds be- reitzustellen. Insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik werden derartige Antriebe bzw. Antriebsvorrichtungen eingesetzt, um Ventile, Drosselklappen, Scheibenwischer oder sogar Wasserpumpen anzutreiben.
Die bekannten elektrischen Antriebsvorrichtungen sind in einem hohen Maße op- timiert und bezüglich ihrer spezifischen Aufgabenstellungen angepasst. Um den, insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik, wachsenden Anforderungen gerecht zu werden, ist es wünschenswert, die vorhandenen Antriebsvorrichtungen weiter zu optimieren.
Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine verbesserte elektrische An- triebsvorrichtung bereitzustellen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe insbesondere durch den Ge- genstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegen- stand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung.
Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, durch Funktionsintegration eine Re- duzierung der Anzahl der zur Bereitstellung einer Antriebsvorrichtung benötigten Bauteile zu erreichen. Hierzu ist vorgesehen, dass eine Antriebsvorrichtung, insbesondere für ein Kraft- fahrzeug oder eine elektrische Wasserpumpe, ein Gehäuse, eine Rotorachse so- wie eine Laufrad-Rotor-Anordnung aufweist.
Die Laufrad-Rotor-Anordnung umfasst hierbei ein Laufrad und einen Rotor zum Aufnehmen einer Ankeranordnung. Der Rotor ist beispielsweise von topfartiger Gestalt und verfügt über eine Aufnahme für die Ankeranordnung. Die Anker- anordnung weist beispielsweise ein vielschichtiges Blechpaket mit mehreren Permanentmagneten auf. Die Ankeranordnung wirkt insbesondere mit einem nicht näher beschriebenen außenliegenden Stator der Antriebsvorrichtung zusammen. Das Laufrad ist beispielsweise als ein Pumpenlaufrad zum Fördern einer Flüssig keit gestaltet.
Die Rotorachse ist zweckmäßigerweise ortsfest am Gehäuse, beispielsweise an einer Rotorachsenfixierung, angeordnet und erstreckt sich von dort axial entlang einer von der Rotorachse definierten Längsachse, die auch als Drehachse be- zeichnet ist. Die Rotorachse dient zum Aufnehmen der Laufrad-Rotor-Anordnung, wozu sie sich praktisch zentrisch durch die Laufrad-Rotor-Anordnung erstreckt. Im Betrieb der Antriebsvorrichtung kann sich die Laufrad-Rotor-Anordnung um die Drehachse herum relativ zur Rotorachse herum in Richtung einer Drehrichtung drehen.
Während es bei Antriebsvorrichtung seither üblich war, drei oder mehr Lager zum Führen und/oder Lagern der Laufrad-Rotor-Anordnung einzusetzen, ist nun die Anzahl von Lager reduziert. Vorgesehen ist hierzu, dass an der Laufrad-Rotor- Anordnung ein Lagerpaar, sozusagen eine Lagerpaarung, angeordnet ist, um die Laufrad-Rotor-Anordnung relativ zur Rotorachse und relativ zum Gehäuse dreh- bar zu lagern. Der Begriff "lagern" kann bedeuten, dass die Laufrad-Rotor- Anordnung relativ zur Rotorachse und relativ zum Gehäuse geführt und abge- stützt ist, insbesondere axial und radial. Dadurch ist die Anzahl der Lager bzw. der Lagerbauteile reduziert. Das hat den Vorteil, dass beispielsweise insgesamt weniger Bauteile für eine Antriebsvorrichtung bereitgestellt werden müssen. An- triebsvorrichtung können daher kostengünstiger hergestellt werden. Ferner ist von Vorteil, dass sich Toleranzketten verkleinern, weil insgesamt weniger toleranzbe- haftete Bauteile vorhanden sind, die montiert werden müssen.
Zweckmäßig ist es, wenn das Lagerpaar zueinander beabstandete Lagerkörper umfasst. Vorteilhafterweise sind genau zwei Lagerkörper zueinander beab- standet. Insbesondere sind die beiden Lagerkörper axial in Richtung der Dreh- achse zueinander beabstandet und zweckmäßigerweise als separate hülsenför- mige Gleitlager ausgeführt. Jedenfalls dienen die beiden Lagerkörper zum Führen der Laufrad-Rotor-Anordnung relativ zur Rotorachse und relativ zum Gehäuse. Da die Lagerkörper in Richtung der Drehachse zueinander beabstandet sind, kann die Führung, sozusagen die Lagerung, der Laufrad-Rotor-Anordnung an der Ro- torachse und am Gehäuse mit relativ hoher Genauigkeit erfolgen. Beispielsweise können die Lagerkörper als eine Loslager-Festlager-Kombination ausgeführt sein, so dass die Laufrad-Rotor-Anordnung relativ einfach statisch bestimmt auslegbar ist.
Vorteilhaft ist es, wenn ein erster Lagerkörper des Lagerpaars ortsfest am Rotor und ein zweiter Lagerkörper des Lagerpaars ortsfest am Laufrad angeordnet sind. Dabei wird insbesondere bevorzugt, wenn ein Lagerkörper die Laufrad-Rotor- Anordnung relativ zur Rotorachse um die Drehachse herum drehbar lagert oder führt. Ferner wird insbesondere bevorzugt, wenn der andere Lagerkörper die Laufrad-Rotor-Anordnung relativ zur Rotorachse drehbar und zweckmäßigerweise gegenüber dem Gehäuse in Richtung der Drehachse unverschieblich führt oder lagert. Durch diese Anordnung der Lagerkörper wird insbesondere ein relativ gro- ßer Abstand zwischen den Lagerkörpern, also sozusagen ein relativ großer La- gerabstand, erreicht. Das hat den Vorteil, dass die Laufrad-Rotor-Anordnung im Betrieb der Antriebsvorrichtung mit relativ hoher Laufruhe betrieben werden kann.
Um die Laufrad-Rotor-Anordnung relativ zur Rotorachse um die Drehachse herum drehbar zu lagern, ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass der erste Lagerkör- per des Lagerpaars ortsfest am Rotor angeordnet ist. Der erste Lagerkörper ist beispielswiese ein Radiallager. Ferner kann der zweite Lagerkörper des Lager- paars ortsfest am Laufrad angeordnet sein, um die Laufrad-Rotor-Anordnung rela- tiv zur Rotorachse drehbar und gegenüber dem Gehäuse in Richtung der Dreh- achse zu lagern. Beispielswiese wie ein kombiniertes Radial-Axiallager oder ein Radiaxlager.
Bei den Lagerkörpern des Lagerpaars handelt es vorzugsweise um Gleitlager.
Denkbar ist auch, dass das Lagerpaar eine Kombination aus einem Wälz- oder Rollenlager und einem Gleitlager aufweist, um die Laufrad-Rotor-Anordnung zu führen.
Das Lagerpaar kann praktischerweise auch zwei Wälz- oder Rollenlager aufwei- sen.
Vorzugsweise weist wenigstens ein Lagerkörper des Lagerpaars bezogen auf seine Lagerkörperlängsachse einen ringförmigen, insbesondere kreisringförmi- gen, Querschnitt auf. Der Lagerkörper kann diesen Querschnitt über seine ge- samte Körperlänge aufweisen, so dass er dadurch sozusagen insbesondere eine zylindrische Hülse, eine Kreisringhülse oder ein Hohlzylinder bildet. Dies hat den Effekt, dass der Lagerkörper ein Hülsenkörper ist, beispielsweise eine Hülse. Das ist insbesondere aus konstruktiver Sicht vorteilhaft, weil Hülsen relativ raumspa- rend und relativ kostengünstig in der Herstellung sind. Die Lagerkörperlängsachse ist zweckmäßigerweise sozusagen eine Symmetrie- achse des jeweiligen Lagerkörpers. Sie ist im Betrieb der Antriebsvorrichtung praktisch parallel zur Drehachse bzw. zur Längsachse der Rotorachse.
Zweckmäßigerweise ist wenigstens ein Lagerkörper ein Hohlzylinder mit kreis- ringförmigen Lagerstirnflächen.
Wenn der Lagerkörper in der Art eines Hohlzylinders ausgebildet ist, weist er zweckmäßigerweise wenigstens eine, praktisch zwei, Lagerstirnflächen auf. Jede Lagerstirnfläche kann eben, sozusagen plan, sein und einen parallel zur Lager- körperlängsachse angeordneten Normalenvektor aufweisen. Zweckmäßigerweise sind zwei Lagerstirnflächen zueinander parallel ausgerichtet.
Insbesondere wird bevorzugt, wenn an einer Lagerstirnfläche eines Lagerkörpers, insbesondere an einem einzigen hohlzylindrischen Lagerkörper, eine Axial- Lagerfläche angeordnet ist, mittels der der Lagerkörper an dem Gehäuse abge- stützt ist. Dadurch kann der Lagerkörper und die Laufrad-Rotor-Anordnung be- züglich des Gehäuses axial, also in Richtung der Drehachse, geführt werden.
Zweckmäßig ist es, wenn an einer zur Drehachse hin orientierten Hohlzylinder- Mantelinnenfläche des selben Lagerkörpers zusätzlich eine Radial-Lagerfläche angeordnet ist, mittels der sich der Lagerkörper an der Rotorachse abstützt, um den Lagerkörper und die Laufrad-Rotor-Anordnung bezüglich des Rotors radial, also quer zur Drehachse, zu führen.
Es ist möglich, dass der Lagerkörper mittels der Axial-Lagerfläche an einer, ins- besondere keramischen, Anlaufscheibe des Gehäuses in Richtung der Drehachse axial abgestützt ist. Es ist möglich, wenn der Lagerkörper als Hohlzylinder ausgebildet ist, dass der Lagerkörper eine nach innen zur Lagerkörperlängsachse hin orientierte Hohlzy- linder-Mantelinnenfläche aufweist, an der eine Radial-Lagerfläche angeordnet ist. Mittels der Radial-Lagerfläche sind der Lagerkörper und die daran angeordnete Laufrad-Rotor-Anordnung bezüglich des Rotors radial, also quer zur Drehachse, geführt und abgestützt. Dadurch wird sozusagen die Funktion eines Radiallagers ermöglicht. Dies hat den Vorteil, dass die Laufrad-Rotor-Anordnung, ohne ein zu- sätzliches Radiallager, in radialer Richtung führbar ist.
Insbesondere weist der als Hohlzylinder ausgebildete Lagerkörper zweckmäßi- gerweise eine Hohlzylinder-Mantelaußenfläche auf, deren Normalenvektor von der Lagerkörperlängsachse radial nach außen zeigt. Die Hohlzylinder- Mantelaußenfläche ist sozusagen zweckmäßigerweise zur Hohlzylinder- Mantelinnenfläche entgegengesetzt orientiert.
Zweckmäßigerweise ist an der Hohlzylinder-Mantelaußenfläche ein Lagervor- sprung zum Befestigen des Lagerkörpers am Rotor oder am Laufrad oder an der Rotor-Laufrad-Anordnung angeordnet.
Der Lagervorsprung kann, sozusagen an der Hohlzylinder-Mantelaußenfläche um die Lagerkörperlängsachse herum, umlaufend sein, so dass man von einem um- laufenden Lagervorsprung sprechen kann. Er steht vorzugsweise radial nach au- ßen, von der Lagerkörperlängsachse weg, über die Hohlzylinder- Mantelaußenfläche.
Insbesondere kann der Lagervorsprung oder der umlaufende Lagervorsprung segmentiert sein, in der Art, dass wenigstens zwei, drei, vier oder mehr, insbe- sondere als Lagervorsprungsegmente bezeichnete, Vorsprünge in Umfangsrich- tung um die Lagerkörperlängsachse herum angeordnet sind. Jedenfalls sind die Lagervorsprungsegmente zweckmäßigerweise voneinander getrennt und mit ge- genseitigem Abstand in Umfangsrichtung zueinander an der Hohlzylinder- Mantelaußenfläche angeordnet.
Insbesondere greift wenigstens einer oder alternativ alle Lagervorsprungsegmen- te in Ausnehmungen ein, die an der Laufrad-Rotor-Anordnung angeordnet sind. Es ist denkbar, dass die Lagervorsprungsegmente in am Laufrad und/oder am Rotor angeordnete Ausnehmungen eingreifen. Dadurch wird erreicht, dass ein insbesondere in Umfangsrichtung um die Drehachse herum orientiertes Moment oder Antriebsmoment auf den Lagerkörper aufgebracht und auf die Laufrad- Rotor-Anordnung übertragen werden kann.
Die Lagervorsprungsegmente sind insbesondere formschlüssig in den Ausneh- mungen angeordnet, so dass die Übertragung des Moments oder des An- triebsmoments formschlüssig ist.
Zweckmäßigerweise handelt es sich bei den Ausnehmungen um Montage- Ausnehmungen, die an einem das Laufrad bildenden scheibenartigen Scheiben- körper angeordnet sind. Es ist denkbar, dass lediglich eine einzige Montage- Ausnehmung oder eine Vielzahl, insbesondere zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr, Montage-Ausnehmungen am Laufrad angeordnet sind. Jedenfalls können die Montage-Ausnehmungen an einer als Endfläche bezeichneten Stirnfläche des Laufrads angeordnet sein. Die Endfläche des Laufrads ist sozusagen am freien Ende der Laufrad-Rotor-Anordnung angeordnet und weist insbesondere vom Ro- tor weg. Die Montage-Ausnehmungen können zweckmäßigerweise parallel zur Drehachse angeordnet sein und in den Scheibenkörper eingebracht sein, bei- spielsweise durch Urformung oder durch Bearbeitung, insbesondere mittels Boh- ren oder dergleichen. Zweckmäßigerweise sind die Montage-Ausnehmungen je- weils parallel zur Drehachse und kranzartig um eine insbesondere zentrale Lauf- radausnehmung des Laufrads herum angeordnet, wobei in der Laufradausneh- mung beispielsweise ein Lagerkörper angeordnet sein kann. Es kann vorgesehen sein, dass die Montage-Ausnehmungen parallel zur Drehachse und kranzartig um eine Laufradausnehmung des Laufrads herum angeordnet sind und in Bezug zur Drehachse radial in die Laufradausnehmung des Laufrads münden. Dadurch kann beispielsweise ein Werkzeug zur Drehmomentübertragung direkt am an den Montage-Ausnehmungen angeordnet sein, um das Laufrad zum Beispiel anzu- treiben, insbesondere im Rahmen der Montage, beispielsweise im Rahmen einer Reibschweißung des Laufrads mit dem Rotor.
Im Rahmen der Montage ist es zweckmäßig, wenn das Werkzeug parallel insbe- sondere praktisch parallel zur Drehachse an die Endfläche des Laufrads herange- führt wird, so dass mit den Montage-Ausnehmungen übereinstimmende Werk- zeug-Vorsprünge an den Montage-Ausnehmungen angeordnet werden können, sozusagen direkt am Laufrad. Beispielsweise gleiten die Werkzeug-Vorsprünge axial in Bezug zur Drehachse in die Montage-Ausnehmungen hinein.
Insbesondere weist wenigstens ein Lagerkörper eine, vorzugsweise stirnseitig an der Zylinderhülse angeordnete, Übertragungs-Ausnehmung auf. An der Übertra- gungs-Ausnehmung kann, insbesondere ein Werkzeug zur Montage des Lager- körpers, angreifen oder eingreifen, um ein Montagemoment oder ein Antriebsmo- ment von dem Lagerkörper auf die Laufrad-Rotor-Anordnung zu übertragen.
Zweckmäßigerweise kann die stirnseitige Übertragungs-Ausnehmung an der vor- stehend bereits beschriebenen Axial-Lagerfläche des Lagerkörpers angeordnet sein. Denkbar ist dabei, dass exakt eine einzige oder mehrere Übertragungs- Ausnehmung an der Axial-Lagerfläche angeordnet sind. Die Übertragungs- Ausnehmung könnte man auch als Nut oder radiale Nut bezeichnen. Jedenfalls kann die Übertragungs-Ausnehmung ausgehend von der Drehachse nach radial außen orientiert und/oder sozusagen wie eine Mulde in die Axial- Lagerfläche eingebracht sein. Die Übertragungs-Ausnehmung kann insbesondere bei der Montage zum Beispiel von Kühlmittel über- und/oder durchströmt werden, um Verschleißpartikel oder Schmutzpartikel wegzutragen. Es versteht sich, dass die Verwendung und Anordnung der Übertragungs-Ausnehmung(en) nicht auf die vorliegende Lageranordnung beschränkt ist, sondern prinzipiell auch bei jeder anderen Lageranordnungen zum Einsatz kommen kann, also beispielsweise bei Lageranordnungen deren Lagerkörper nicht umspritzt sind. Übertragungs- Ausnehmung(en) können auch an bekannten Axiallagern, Radiallagern oder Radiaxlagern angeordnet sein, um die vorstehende Funktion zu erfüllen.
Zweckmäßigerweise erstrecken sich die Ausnehmungen, insbesondere in radialer Richtung, über die gesamte Axiallagerfläche.
Bei der Axial-Lagerfläche handelt es sich insbesondere um eine Lagerstirnfläche eines Lagerkörpers, der insbesondere als ein Hohlzylinder ausgebildet ist.
Zweckmäßigerweise stützt sich ein an der Laufrad-Rotor-Anordnung angeordne- ter Lagerkörper an einer Anlaufscheibe des Gehäuses ab, insbesondere in Rich- tung der Drehachse, also axial. Es kann vorgesehen sein, dass die Anlaufscheibe im Gehäuse der Antriebsvorrichtung ortsfest angeordnet ist und insbesondere aus einem keramischen Material, einem Kunststoffmaterial oder einem metallischen Material, wie Stahl, hergestellt ist.
Insbesondere ist ein erster Lagerkörper und/oder ein zweiter Lagerkörper des La- gerpaars aus einem Graphit-Kunststoffmaterial hergestellt sind. Beispielsweise kann vorgesehen werden, dass das Graphit-Kunststoffmaterial einen Kunststoff- und einen Graphitbestanteil sowie ein Gleitmittel umfasst. Es handelt sich zweckmäßigerweise um PTFE. Durch die Verwendung des Graphit- Kunststoffmaterials ist das Lagerpaar im Betrieb besonders verschleißarm. Das hat den Vorteil, dass das Lagerpaar und somit die gesamte Antriebsvorrichtung relativ störungsfrei ist, so dass eine relativ hohe Lebensdauer gewährleisten wer- den kann.
Vorzugsweise ist das verwendetet Material, insbesondere das Kunststoffmaterial, stets geeignet, um mit einem Kühlmittel beispielsweise zum Kühlen der Antriebs- vorrichtung in Kontakt zu stehen. Insbesondere weist diese Eignung lediglich das mit dem Kühlmittel in Kontakt stehende Material, insbesondere das Kunststoffma- terial, auf. Das Material, insbesondere das Kunststoffmaterial, ist in diesem Fall bevorzugt ein Hydrolyse beständiger Kunststoff.
Zweckmäßigerweise ist das Lagerpaar aus einem Lagerwerkstoff hergestellt. Es ist zweckmäßigerweise in der Art eines“2 Komponenten-Teils”, was auch als“2K- Teil” bekannt ist, in das Laufrad und/oder den Rotor eingespritzt, beispielsweise im Rahmen eines Kunststoffspritzprozesses.
Bevorzugt ist es, wenn in den Rotor der Laufrad-Rotor-Anordnung ein aus Kunst- stoffmaterial hergestellter oder ein kunststoffmaterial aufweisender Magnet einge- spritzt ist.
Es ist vorteilhaft, wenn ein Lagerkörper einstückig, sozusagen integral, an dem Laufrad angeordnet ist. Insbesondere kann der andere Lagerkörper, der zweck- mäßigerweise am Rotor angeordnet ist, als separates Bauteil hergestellt sein, beispielsweise in der Art, der vorstehend beschriebenen Hülsen. Dadurch wird die Anzahl von Lagern reduziert, die bei der Herstellung der An- triebsvorrichtung innerhalb der Antriebsvorrichtung angeordnet werden müssen. Das hat den Vorteil, dass auf Montageschritte verzichtet werden kann.
Jedenfalls kann auch vorgesehen sein, dass ein Lagerkörper einstückig, sozusa- gen integral, an dem Rotor angeordnet ist. Der andere Lagerkörper ist dann zweckmäßigerweise in der Art einer der vorstehenden Hülsen hergestellt und am Laufrad angeordnet.
Auch hierdurch wird die Anzahl von Lagern reduziert, die bei der Herstellung der Antriebsvorrichtung innerhalb der Antriebsvorrichtung angeordnet werden müs- sen. Das hat den Vorteil, dass auf Montageschritte verzichtet werden kann.
Es ist ferner zweckmäßig, wenn einer oder alle Lagerkörper des Lagerpaars ein- stückig, sozusagen integral, an der Laufrad-Rotor-Anordnung angeordnet sind. Dies hat den Effekt, dass keine separaten Lagerkörper hergestellt und montiert werden müssen. Die Laufrad-Rotor-Anordnung kann als Ganzes, sozusagen als eine einzige Baueinheit, in der Antriebsvorrichtung angeordnet oder montiert wer- den. Ferner wird dadurch die Bauteilanzahl der Antriebsvorrichtung reduziert.
Dies hat insgesamt den Vorteil, dass die Antriebsvorrichtung relativ kostengünstig herzustellen ist. Auf separate Lagerkörper kann daher verzichtet werden.
Das beschriebene Lagerpaar ist vorzugsweise relativ verschleißfest, weil eine de- finierte Tribologie des Lagerpaares sozusagen eingestellt werden kann, insbe- sondere weil sich zwischen den Komponenten relativ große Härteunterschiede realisieren lassen. Insbesondere erfüllt der im Laufrad angeordnete Lagerkörper bzw. das Lager die Funktion eines Radial- und Axiallagers. Das im Rotor angeordnete Lager erfüllt zweckmäßigerweise die Funktion eines Radiallagers.
Es ist ferner zweckmäßig, wenn das Gehäuse ein Dreibein bildet.
Die Rotorachse ist zweckmäßigerweise am Gehäuse unbeweglich fixiert, so dass sie sozusagen weder um ihre Drehachse herum, noch axial hierzu beweglich ist. Der Begriff "lagern" kann "führen" und "abstützen" oder führen oder abstützen be- deuten.
Zusammenfassend bleibt festzuhalten: Es wird eine elektrische Antriebsvorrich- tung vorgeschlagen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug oder eine elektrische Wasserpumpe. Die Antriebsvorrichtung umfasst ein Gehäuse, eine Laufrad- Rotor-Anordnung und eine sich axial durch die Laufrad-Rotor-Anordnung erstre- ckende Rotorachse zum Aufnehmen der Laufrad-Rotor-Anordnung. Wesentlich ist, dass die Laufrad-Rotor-Anordnung um die Drehachse herum relativ zur Rotor- achse drehbar ist, wobei an der Laufrad-Rotor-Anordnung ein Lagerpaar ange- ordnet ist, um die Laufrad-Rotor-Anordnung relativ zur Rotorachse und relativ zum Gehäuse axial und radial zu führen.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Un- teransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschrei- bung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son- dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, oh- ne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darge- stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Kompo- nenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung in einer per- spektivischen Ansicht,
Fig. 2 die Antriebsvorrichtung aus Fig. 1 gemäß Pfeil II und ein Detail
D1 , jeweils in einer Schnittansicht,
Fig. 3 eine Variante der Antriebsvorrichtung in einer Schnittansicht,
Fig. 4 eine zweite Variante der Antriebsvorrichtung in einer Schnittan- sicht,
Fig. 5 eine weitere Variante der Antriebsvorrichtung in einer Schnittan- sicht,
Fig. 6 wie Fig. 2, die Antriebsvorrichtung aus Fig. 1 gemäß Pfeil II in ei- ner Schnittansicht, jedoch mit einer die Antriebsvorrichtung um- schließenden Peripherie,
Fig. 7 die Antriebsvorrichtung aus Fig. 1 gemäß Pfeil VII,
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Laufrads gemäß Fig. 1. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung 10, insbe- sondere für ein Kraftfahrzeug oder eine elektrische Wasserpumpe, dargestellt. Beispielsweise handelt es sich um einen Elektromotor 8.
Die Antriebsvorrichtung 10 umfasst ein insbesondere mit einer gepunkteten Linie angedeutetes Gehäuse 11 , eine Laufrad-Rotor-Anordnung 20 sowie eine Rotor- achse 30.
Das Gehäuse 11 weist insbesondere einen Installationsraum 12 auf, der von ei- ner Gehäusewandung des Gehäuses 11 begrenzt ist. Der Installationsraum 12 ist exemplarisch durch eine punktierte Linie begrenzt, wobei innerhalb des Installati onsraums 12 zweckmäßigerweise die Laufrad-Rotor-Anordnung 20 sowie die Ro- torachse 30 angeordnet sind. Ferner ist im Gehäuse 11 insbesondere eine nicht näher beschriebene Statoranordnung 7 angeordnet.
Das Gehäuse 11 kann zweckmäßigerweise ein Bestandteil eines übergeordneten Bauteilträgers sein. In der Fig. 6 ist exemplarisch ein solcher Bauteilträger ange- deutet, nämlich als eine die Antriebsvorrichtung 10 umgebende Peripherie.
Die insbesondere zylindrische oder kreiszylindrische Rotorachse 30 der Antriebs- vorrichtung 10 ist am Gehäuse 11 zweckmäßigerweise ortsfest angeordnet. Das heißt, sie kann sich gegenüber dem Gehäuse 11 nicht frei bewegen. Die Rotor- achse 30 ist beispielsweise mittels einer Rotorachsenfixierung 32 des Gehäuses 11 fixiert. Die Rotorachsenfixierung 32 ist dabei so gestaltet, dass die Rotorachse 30 beispielsweise in sie gesteckt oder gepresst werden kann, so dass die Rotor- achse 30 und das Gehäuse 11 zweckmäßigerweise im Rahmen eines Schweiß- verfahrens oder Klebeverfahrens miteinander unlösbar verbindbar sind. Jedenfalls erstreckt sich die Rotorachse 30 ausgehend von der Rotorachsenfixie- rung 32 axial entlang einer Längsachse der Rotorachse 30, die nachfolgend auch als Drehachse 31 bezeichnet ist. Auf diese Weise ragt die Rotorachse 30, sozu- sagen wie ein Dorn, in den Installationsraum 12 hinein. An dem in den Installati onsraum 12 hineinragenden Teil der Rotorachse 30 kann die Laufrad-Rotor- Anordnung 20 angeordnet, etwa aufgesteckt, werden.
Die eingangs erwähnte Laufrad-Rotor-Anordnung 20 umfasst ein Laufrad 22 so- wie einen Rotor 24.
Der Rotor 24 dient zum Aufnehmen einer Ankeranordnung 25. Bei der Ankerano- rdnung handelt es sich beispielsweise um ein viel- oder mehrschichtiges Blech- paket mit mehreren Permanentmagneten. In der Zeichnung ist das Blechpaket zwecks Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Zur Aufnahme der Ankeranordnung 25 weist der Rotor 24 einen Rotorboden 26 auf, von dem eine Topfwand 27, insbesondere axial, weg ragt. Der Rotor 24 ist damit insgesamt von topfartiger Gestalt. Jedenfalls begrenzen der Rotorboden 26 und die Rotorwand 27 einen Rotor-Installationsraum 28, in den die Ankeranord- nung 25 eingesetzt ist. Zweckmäßigerweise ist die Ankeranordnung 25 mit der Rotorwand 27 formschlüssig verpresst oder beispielsweise mit dem Rotorboden 26 insbesondere im Rahmen eines Klebeverfahrens, stoffschlüssig verklebt. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass die Ankeranordnung 25 relativ einfach an dem Rotor 24 angeordnet sein kann.
Weiterhin ist am Rotorboden 26 ein hülsenartiger Rotorträger 29 angeordnet, der sich entlang der Drehachse 31 in den Rotor-Installationsraum 28 hinein erstreckt, insbesondere vom Zentrum des Rotorbodens weg. Der Rotorträger 29 ragt dabei zweckmäßigerweise in der gleichen Richtung vom Rotorboden 26 weg, wie die Rotorwand 27.
Der Rotorträger 29 kann so gestaltet sein, dass er an einem freien Rotorträger- Endabschnitt 32a über die Rotorwand 27 des Rotors 24 übersteht, also sozusa- gen aus dem vom Rotorboden 26 und der Rotorwand 27 gebildeten Topf heraus- ragt.
Weiterhin ist am Rotorträger 29 eine Rotorträgerausnehmung 25a angeordnet, die den Rotorboden 26 des Rotors 24 und den Rotorträger 29 insbesondere zent- ral und insbesondere vollständig durchsetzt. Die Rotorträgerausnehmung 25a ist vorzugsweise eine zylindrische Ausnehmung, beispielsweise wie eine Bohrung und weist zwei nicht näher bezeichnete Rotorbodenausnehmungsöffnungen auf. Die Rotorträgerausnehmung 25a dient zum Aufnehmen der Rotorachse 30.
Das Laufrad 22 ist in der Zeichnung als ein Pumpenlaufrad zum Fördern einer nicht dargestellten Flüssigkeit dargestellt und beispielsweise aus einem Kunst- stoff hergestellt. Denkbar ist, dass das Laufrad 22 auch in anderer Gestalt vorge- sehen sein kann, beispielsweise in der Form eines Propellerlaufrades zur Förde- rung eines gasförmigen Mediums.
Grundsätzlich ist das Laufrad 22 ein scheibenartiger Scheibenkörper 22a mit ei- nem Satz von Leitflügeln 22b. Die insbesondere gebogenen Leitflügel laufen je- weils von einem geometrischen Zentrum des Scheibenkörpers 22a aus radial nach außen. Ferner ist vorgesehen, dass der Scheibenkörper des Laufrads 22 ei- ne insbesondere zentrische und zylindrische Laufradausnehmung 23 aufweist.
Weiterhin ist das Laufrad 22 an dem Rotor 24 angeordnet, beispielsweise im Rahmen eines Kunststoffschweißverfahrens, so dass sie gemeinsam die Laufrad- Rotor-Anordnung 20 bilden. Die Verbindung zwischen Laufrad 22 und Rotor 24 ist insbesondere untrennbar, also unlösbar, so dass man die Laufrad-Rotor- Anordnung 20 daher auch als ein einstückiges Bauteil oder Einheit beschreiben kann. Bevorzugt ist, wenn das Laufrad 22 und der Rotor 24 jeweils eine Körper- längsachse definieren, die gemeinsam auf der Drehachse 31 angeordnet sind.
Die Körperlängsachsen sind sozusagen zur Drehachse 31 koaxial angeordnet.
Wenn die Laufrad-Rotor-Anordnung 20 auf die Rotorachse 30 aufgesteckt ist, er- streckt sich die Rotorachse 30 insbesondere zentrisch, das heißt zentral, durch die Laufrad-Rotor-Anordnung 20 und die Rotorträgerausnehmung 25a hindurch. Dabei ist zur Lagerung der Laufrad-Rotor-Anordnung 20 ein Lagerpaar 40 vorge- sehen, das an der Laufrad-Rotor-Anordnung 20 angeordnet ist. Das Lagerpaar 40 könnte man auch als eine Lagerpaarung bezeichnen. Jedenfalls dient das Lager- paar 40 dazu, die Laufrad-Rotor-Anordnung 20 relativ zur Rotorachse 30 und re- lativ zum Gehäuse 11 zu führen und/oder abzustützen. Dadurch wird ermöglicht, dass die Laufrad-Rotor-Anordnung 20 im Betrieb der Antriebsvorrichtung 10 prak- tisch ohne Unwucht um die Drehachse 31 der Rotorachse 30 herum relativ zur Rotorachse 30 in Richtung einer Drehrichtung 9 drehbar ist.
Beispielsweise weist das Lagerpaar 40 gemäß Fig. 2 zwei axial in Richtung der Drehachse 31 zueinander beabstandete Lagerkörper 41 , 42 auf, die der Führung der Laufrad-Rotor-Anordnung 20 relativ zur Rotorachse 30 und relativ zum Ge- häuse 11 dienen.
Jedenfalls kann der erste Lagerkörper 41 am Rotor 24 angeordnet sein, insbe- sondere ortsfest. Vorzugsweise ist der zweite Lagerkörper 42 insbesondere orts- fest, am Laufrad 22 angeordnet. Im Betrieb der Antriebsvorrichtung 10, also dann, wenn die Laufrad-Rotor- Anordnung 20 auf die Rotorachse 30 gesteckt ist und sich frei drehen kann, lie- gen die an der Laufrad-Rotor-Anordnung 20 angeordneten Lagerkörper 41 , 42 exemplarisch im Bereich von freien Enden der Rotorachse 30 berührend an einer Mantelfläche 30a der Rotorachse 30 an.
Um die Lagerkörper 41 , 42 in der Laufrad-Rotor-Anordnung 20 aufzunehmen, ist vorgesehen, was beispielsweise in Fig. 2 zu erkennen ist, dass einerseits an dem Rotorträger 29 eine erste Lagerkörperaufnahme 43 zum Aufnehmen eines Lager- körpers 41 angeordnet ist. Andererseits ist an der Laufradausnehmung 23 des Laufrads 22 eine zweite Lagerkörperaufnahme 44 angeordnet, um einen Lager- körper 42 aufzunehmen.
Im Betrieb der Antriebsvorrichtung 10 ist nun bevorzugt, wenn die erste Lagerkör- peraufnahme 43 den ersten Lagerkörper 41 und die zweite Lagerkörperaufnahme 44 den zweiten Lagerkörper 42 aufnimmt.
Dabei kann in die Rotorträgerausnehmung 25a ein separates Einlegeteil 45 ein- gesetzt sein, um den an der ersten Lagerkörperaufnahme 43 angeordneten La- gerkörper 41 zu fixieren. Beispielsweise wird der Lagerkörper 41 zwischen der Lagerkörperaufnahme 43 und dem Einlegeteil 45 festgeklemmt. Dadurch ist der erste Lagerkörper 41 relativ zum Rotor 24 unverschieblich, sozusagen ortsfest.
Auch der zweite Lagerkörper 42 kann ortsfest in der zweiten Lageraufnahme 44 des Laufrads 22 angeordnet sein.
Jedenfalls führt oder stützt der erste Lagerkörper 41 die Laufrad-Rotor-Anordnung 20 relativ zur Drehachse 31 der Rotorachse 30 in radialer Richtung, sozusagen wie ein Radiallager. Auch der zweite Lagerkörper 42 führt oder stützt, also lagert sozusagen, die Lauf- rad-Rotor-Anordnung 20 relativ zur Drehachse 31 der Rotorachse 30 in radialer Richtung. Im Unterschied zum ersten Lagerkörper 41 stellt der Lagerkörper 42 zusätzlich eine Führung und/oder Abstützung, sozusagen eine Lagerung, in axia- ler Richtung zur Drehachse 31 , also sozusagen wie ein Radial-Axial-Lager oder ein Radiaxlager bereit.
Zu den beiden Lagerkörpern 41 , 42: Jeder Lagerkörper 41 , 42 definiert zweckmä- ßigerweise eine Lagerkörperlängsachse 50, die den Lagerkörper 41 , 42 sozusa- gen längs durchsetzt.
Ferner weisen die Lagerkörper 41 , 42 zweckmäßigerweise einen ringförmigen, insbesondere kreisrundförmigen Querschnitt auf.
Exemplarisch sind die Lagerkörper 41 , 42 als ein Hohlzylinder ausgebildet, der zwei kreisförmige Lagerstirnflächen 51 aufweist. Die Lagerstirnflächen 51 sind zueinander zweckmäßigerweise parallel angeordnet.
Der hohlzylindrische Lagerkörper 41 , 42, der in der Fig. 2 vergrößert als Detail D1 dargestellt ist, weist ferner eine zur Lagerkörperlängsachse 50 hin orientierte Hohlzylinder-Mantelinnenfläche 52 auf, an der eine Radial-Lagerfläche 53 ange- ordnet ist. Die Lagerkörper 41 , 42 sind mittels der Radial-Lagerfläche 53 an der Rotorachse 30 bzw. an der Mantelfläche 30a der Rotorachse 30 angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass die Lagerkörper 41 , 42 und die Laufrad-Rotor- Anordnung 20 bezüglich der Rotorachse 30 radial also quer zur Drehachse 31 ge- führt sind. Zweckmäßigerweise ist eine der beiden Lagerstirnflächen 51 eines Lagerkörpers 41 , 42 als eine Axial-Lagerfläche 54 ausgebildet. Die Axial-Lagerfläche 54 dient dazu den Lagerkörper 41 , 42 und die Laufrad-Rotor-Anordnung 20 bezüglich des Gehäuses 11 axial, also in Richtung der Drehachse 31 zu führen und/oder abzu- stützen oder zu lagern, beispielsweise an einem nachfolgend beschriebenen An- laufkörper.
Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass an einem einzigen Lagerkörper 42 so- wohl eine Axial-Lagerfläche 54 als auch eine Radial-Lagerfläche 53 angeordnet sind, so dass die Laufrad-Rotor-Anordnung 20 mittels eines Lagerkörpers 42 so- wohl axial als auch radial führbar und lagerbar ist. Dadurch ist die Laufrad-Rotor- Anordnung 20 durch lediglich zwei einzelne Lagerkörper, sozusagen lediglich durch zwei Lagerstellen, lagerbar.
In der Zeichnung ist exemplarisch der angesprochene Anlaufkörper dargestellt, der auch als Anlaufscheibe 13 bezeichnet ist. Sie ist zweckmäßigerweise in einer nicht dargestellten Gehäuseaufnahme des Gehäuses 11 ortsfest angeordnet, dort beispielsweise verschweißt oder eingeklebt oder als integraler Bestandteil des Gehäuses 11 ausgeführt.
Jedenfalls ist der über eine Axial-Lagerfläche 54 verfügende Lagerkörper 41 , 42 mittels der Axial-Lagerfläche 54 an der Anlaufscheibe 13 axial, sozusagen in Richtung der Drehachse 31 , abgestützt und gelagert, um die Laufrad-Rotor- Anordnung 20 in Richtung der Drehachse 31 relativ am Gehäuse 11 zu lagern.
Die Anlaufscheibe 13 ist insbesondere aus einem keramischen Werkstoff oder aus einem Kunststoffwerkstoff hergestellt. Der gemäß Detail 1 als Hohlzylinder gestaltete Lagerkörper 41 , 42 kann weiterhin eine Hohlzylinder-Mantelaußenfläche 55 aufweisen, die entgegengesetzt zur Hohlzylinder-Mantelinnenfläche 52 orientiert ist. Sie zeigt also von der Lagerkör- perlängsachse 50 radial nach außen.
An der Hohlzylinder-Mantelaußenfläche 55 ist ein Lagervorsprung 56 angeordnet, der sozusagen radial über die Hohlzylinder-Mantelaußenfläche 55 vorsteht.
Der Lagervorsprung 56 ist exemplarisch segmentiert ausgeführt und weist we- nigstens zwei, drei, vier oder mehr Lagervorsprungsegmente 58 auf. Es ist denk- bar, dass der Lagervorsprung 56 um die Hohlzylinder-Mantelaußenfläche 55 durchgängig gestaltet ist, also keine Segmentierung aufweist.
Jedenfalls sind die Lagervorsprungsegmente 58 zweckmäßigerweise in der Um- fangsrichtung 57 voneinander getrennt und sozusagen mit gegenseitigem Ab- stand zueinander in Umfangsrichtung an der Hohlzylinder-Mantelaußenfläche 55 angeordnet.
Die Lagervorsprungsegmente 58 dienen dazu, in an der Laufrad-Rotor- Anordnung 20 angeordnete Ausnehmungen 59 einzugreifen, um ein in Umfangs- richtung 57 orientiertes Montage- oder Antriebsmoment formschlüssig vom Lager- körper 41 , 42 auf die Laufrad-Rotor-Anordnung 20 zu übertragen.
Wie oben bereits erwähnt, kann der Lagerkörper 41 , 42 aus einem Kunststoff hergestellt sein. Besonders bevorzugt ist, wenn der Lagerkörper 41 , 42 aus einem Graphit-Kunststoffmaterial hergestellt ist, das neben einem Kunststoffanteil auch einen Graphitanteil aufweist. Dadurch kann ein Lagerwerkstoff bereitgestellt wer- den, der relativ hohe Lager-Lebensdauern ermöglicht und der gegenüber ver- wendeten Kühlmitteln oder dergleichen resistent ist. Jedenfalls kann das Lagerpaar 40 in der Art eines "Zwei-Komponenten-Teils" in das Laufrad 22 und den Rotor 24 eingespritzt sein.
In den Fig. 3, 4 und 5 sind weitere Ausführungsbeispiele dargestellt. Bei deren Beschreibung wurden für funktionsgleiche Komponenten jeweils dieselben Be- zugszeichen verwendet, wie zur Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels. Soweit sich zwischen den Ausführungsbeispielen Unterschiede ergeben, sind diese nachfolgend beschrieben und in den Figuren dargestellt.
In der Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Lagerkörper 41 , 42 einstückig, also sozusagen integral, an der Laufrad-Rotor-Anordnung 20 an- geordnet sind. Dies kann beispielsweise im Rahmen eines Kunststoffspritzpro- zesses erfolgen, wenn die Lagerkörper 41 , 42 aus Kunststoff hergestellt werden.
Jedenfalls kann einer der Lagerkörper 41 , 42 sozusagen integraler Bestandteil des Rotorträgers 29 des Rotors 24 oder des Scheibenkörpers 22a des Laufrad 22 sein. Zweckmäßigerweise sind beide Lagerkörper 41 , 42 integraler Bestandteil der Laufrad-Rotor-Anordnung 20.
Der Rotorträger 29 und/oder der Scheibenkörper 22a weisen daher exemplarisch jeweils eine Radial-Lagerfläche 53a auf, mittels der die Laufrad-Rotor-Anordnung 20 bezüglich der Rotorachse 30 radial abgestützt bzw. geführt ist.
Weiterhin ist vorgesehen, dass an dem Scheibenkörper 22a des Laufrads 22 zu- sätzlich eine Axial-Lagerfläche 54a angeordnet ist, mittels der die Laufrad-Rotor- Anordnung 20 bezüglich des Gehäuses 11 axial, also in Richtung der Drehachse 31 geführt bzw. gelagert ist. Durch diese Maßnahmen kann erreicht werden, dass die Lagerkörper 41 , 42 sozusagen jeweils in das Laufrad 22 oder das Laufrad 24 integriert sind. Auf se- parate Lagerkörper 41 , 42 kann daher verzichtet werden. Die Lagerfunktionen, al- so die radiale Lagerung über die Radial-Lagerfläche 53a sowie die axiale Lage- rung mittels der Axiallagerfläche 53a, sind nun in das Laufrad 22 und den Rotor
24 integriert.
Der Unterschied zwischen den in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten Ausführungsbei- spiel besteht lediglich darin, dass beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 die Radial-Lagerfläche 53a des Lagerkörpers 42 nicht am Trägerkörper 29 sondern am Einlegeteil 45 angeordnet ist. Die Radial-Lagerfläche 53a ist sozusagen im Einlegeteil 45 integriert.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von dem Ausführungs- beispiel gemäß Fig. 4 dadurch, dass der Rotorträger 29 sowie das Laufrad 22 quer zur Drehachse 31 relativ schmal, das heißt mit geringem Durchmesser, aus- gebildet sind. Dies hat den Vorteil, dass der Rotor 24 und das Laufrad 22 aus Sicht des Leichtbaus relativ günstig herstellbar sind, nämlich relativ leichtgewich- tig. Dies hat ferner den Vorteil, dass beispielsweise der Rotor-Installationsraum 28 im Vergleich mit den Installationsräumen 28 der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 3 und 4 relativ groß sein kann, so dass beispielsweise eine Ankeranordnung
25 mehr Blechschichten und/oder Permanentmagnete aufweisen kann, um die Antriebsvorrichtung 10 beispielsweise in einer leistungsgesteigerten Variante be- reitstellen zu können.
In der Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht eines Laufrads 22 zu erkennen, wo- bei an einer Axial-Lagerfläche 51 , 54a des Lagerkörpers 22, insbesondere an dessen Scheibenkörper 22a, eine einzige stirnseitige Übertragungs-Ausnehmung 58a angeordnet ist, wobei natürlich denkbar ist, dass mehrere Übertragungs-Ausnehmungen 58a vorgesehen sein können.
Jedenfalls sind die Übertragungs-Ausnehmungen 58a, ausgehend von der Dreh- achse 31 , insbesondere nach radial außen orientiert und/oder sozusagen mul- denartig oder sozusagen von der Kopfseite her in die Axial-Lagerfläche 54a ein- gebracht. Die Ausnehmungen 58a erstrecken sich in radialer Richtung über die gesamte Axial-Lagerfläche 51 , 54a.
Ferner sind am Laufrad 22, insbesondere an dessen Scheibenkörper 22a, eine oder mehrere Montage-Ausnehmungen 59a vorgesehen, die an einer als Endflä- che 58 bezeichneten Stirnfläche des Laufrads 22 angeordnet sind und/oder dort ausmünden.
Die Endfläche 58 des Laufrads 22 ist dabei sozusagen am freien Ende der Lauf- rad-Rotor-Anordnung 20 angeordnet und weist insbesondere vom Rotor 24 weg.
Die Montage-Ausnehmungen 59a können zweckmäßigerweise parallel zur Dreh- achse 31 angeordnet sein und in den Scheibenkörper 22a eingebracht sein, wie Bohrungen. Es kann vorgesehen sein, dass die Montage-Ausnehmungen 58a pa- rallel zur Drehachse 31 und kranzartig um eine Laufradausnehmung 23 des Lauf- rads 22 herum angeordnet sind. Dabei können sie in Bezug zur Drehachse 31 ra- dial in die Laufradausnehmung 23 des Laufrads 22 münden und in axialer Sicht an der Endfläche 58 ausmünden.
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Claims

Ansprüche
1. Elektrische Antriebsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug oder für eine elektrische Wasserpumpe, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug,
- mit einem Elektromotor (8), der eine Statoranordnung (7) und eine Ankerano- rdnung (25) aufweist,
- mit einem Gehäuse (11 ) zur Aufnahme der Statoranordnung (7),
- mit einer ein Laufrad (22) und einen Rotor (24) zum Aufnehmen der Ankerano- rdnung (25) des Elektromotors (8) umfassenden Laufrad-Rotor-Anordnung (20),
- mit einer ortsfest am Gehäuse (11 ) angeordneten und sich axial entlang einer Drehachse (31 ) zentrisch durch die Laufrad-Rotor-Anordnung (20) erstrecken- den Rotorachse (30) zum Aufnehmen der Laufrad-Rotor-Anordnung (20),
- wobei die Laufrad-Rotor-Anordnung (20) um die Drehachse (31 ) relativ zur Ro- torachse (30) drehbar ist, und
- wobei an der Laufrad-Rotor-Anordnung (20) ein Lagerpaar (40) angeordnet ist, um die Laufrad-Rotor-Anordnung (20) relativ zur Rotorachse (30) und relativ zum Gehäuse (11 ) drehbar zu lagern.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass das Lagerpaar (40) zwei axial in Richtung der Drehachse (31 ) zueinander beabstandete Lagerkörper (41 , 42) aufweist, die zum Lagern der Laufrad-Rotor- Anordnung (20) relativ zur Rotorachse (30) und relativ zum Gehäuse (11 ) dienen.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Lagerkörper (41 ) des Lagerpaars (40) ortsfest am Rotor (24) und ein zweiter Lagerkörper (42) des Lagerpaars (40) ortsfest am Laufrad (22) ange- ordnet sind.
4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet,
dass ein erster Lagerkörper (41 ) des Lagerpaars (40) ortsfest am Rotor (24) an- geordnet ist, um die Laufrad-Rotor-Anordnung (20) relativ zur Rotorachse (30) um die Drehachse (31 ) drehbar zu lagern, wie ein Radiallager, und dass ein zweiter Lagerkörper (42) des Lagerpaars (40) ortsfest am Laufrad (22) angeordnet ist, um die Laufrad-Rotor-Anordnung (20) relativ zur Rotorachse (30) drehbar und ge- genüber dem Gehäuse (11 ) in Richtung der Drehachse (31 ) zu lagern, wie ein kombiniertes Radial-Axiallager oder Radiaxlager.
5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet,
- dass wenigstens ein Lagerkörper (41 , 42) des Lagerpaars (40) bezogen auf eine Lagerkörperlängsachse (50) des Lagerkörpers (40) einen ringförmigen, insbeson- dere kreisringförmigen, Querschnitt aufweist und/oder
- dass wenigstens ein Lagerkörper (41 , 42) ein Hohlzylinder mit kreisringförmigen Lagerstirnflächen (51 ) ist und/oder
- dass wenigstens ein hohlzylindrischer Lagerkörper (41 , 42) eine Hohlzylinder- Mantelinnenfläche (52) aufweist, deren Normalenvektor nach Innen hin zu einer Lagerkörperlängsachse (50) orientiert ist, wobei an der Hohlzylinder- Mantelinnenfläche (52) eine Radial-Lagerfläche (53) angeordnet ist, mittels der sich der Lagerkörper (41 , 42) an der Rotorachse (30) abstützt, um den Lagerkör- per (41 , 42) und die Laufrad-Rotor-Anordnung (20) bezüglich der Rotorachse (30) radial, also quer zur Drehachse (31 ), zu lagern.
6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet,
dass an einer Lagerstirnfläche (51 ) eines hohlzylindrischen Lagerkörpers (41 , 42) eine Axial-Lagerfläche (54) angeordnet ist, mittels der sich der Lagerkörper (41 , 42) am Gehäuse (11 ) abstützt, um den Lagerkörper (41 , 42) und die Laufrad- Rotor-Anordnung (20) bezüglich des Gehäuses (11 ) axial, also in Richtung der Drehachse (31 ), zu lagern.
7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass an demselben Lagerkörper (41 , 42) eine Hohlzylinder-Mantelinnenfläche (52) angeordnet ist, deren Normalenvektor nach innen zu einer Lagerkörper- längsachse (50) des Lagerkörpers (41 , 42) hin orientiert ist, wobei an der Hohlzy- linder-Mantelinnenfläche (52) eine Radial-Lagerfläche (53) angeordnet ist, mittels der der Lagerkörper (41 , 42) an der Rotorachse (30) gelagert ist, um den Lager- körper (41 , 42) und die Laufrad-Rotor-Anordnung (20) bezüglich der Rotorachse (30) radial, also quer zur Drehachse (31 ), zu lagern.
8. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeich- net,
dass der Lagerkörper (41 , 42) mittels einer Axial-Lagerfläche (54) an einer, ins- besondere keramischen, Anlaufscheibe (13) abgestützt ist, die bezüglich des Ge- häuses (11 ) ortsfest und/oder am Gehäuse (11 ) angeordnet ist.
9. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet,
dass wenigstens ein Lagerkörper (41 , 42) ein Hohlzylinder ist, der eine entgegen- gesetzt zu einer Hohlzylinder-Mantelinnenfläche (52) orientierte und mit einem Normalenvektor weg von einer Lagerkörperlängsachse (50) des Lagerkörpers (41 , 42) nach außen gerichtete Hohlzylinder-Mantelaußenfläche (55) aufweist, an der ein umlaufender Lagervorsprung (56) angeordnet ist, der radial nach außen von der Lagerkörperlängsachse (50) weg über die Hohlzylinder- Mantelaußenfläche (55) ragt.
10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass der Lagervorsprung (56) segmentiert ist und wenigstens zwei, drei, vier oder mehr in einer Umfangsrichtung (57) um die Lagerkörperlängsachse (50) herum voneinander getrennte, mit gegenseitigen Abstand in Umfangsrichtung (57) zuei- nander an der Hohlzylinder-Mantelaußenfläche (55) angeordnete Lagervor- sprungsegmente (58) aufweist.
11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die Lagervorsprungsegmente (58) in an der Laufrad-Rotor-Anordnung (20) angeordnete Ausnehmungen (59) eingreifen, um ein insbesondere in Umfangs- richtung (57) um die Drehachse (31 ) herum orientiertes Montage-/ oder An- triebsmoment formschlüssig von dem Lagerkörper (41 , 42) auf die Laufrad-Rotor- Anordnung (20) zu übertragen.
12. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass an einem scheibenartigen Scheibenkörper (22a) des Laufrads (22) eine einzige oder mehrere Montage-Ausnehmungen (59a) angeordnet sind,
- dass die Montage-Ausnehmungen (59a), insbesondere parallel zur Drehachse (31 ), um eine Laufradausnehmung (23) des Laufrads (22) herum und an einer als Endfläche (23a) bezeichneten Stirnfläche des Laufrads (22) angeordnet sind, so dass die Montage-Ausnehmungen (59a) in Bezug zur Drehachse (31 ) jeweils in die Laufradausnehmung (23) des Laufrads (22) radial und in die Endfläche (23a) axial münden.
13. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass ein Lagerpaar (40) eine einzige oder mehrere, insbesondere stirnseitige, Übertragungs-Ausnehmungen (58a) aufweist,
- wobei die Übertragungs-Ausnehmungen (58a) an einer Axial-Lagerfläche (54a) des Lagerpaars (40) angeordnet sind,
- wobei die Übertragungs-Ausnehmungen (58a) ausgehend von der Drehachse (31 ) radial orientiert, insbesondere nutartig, in die Axial-Lagerfläche (54a) einge- bracht sind und mindestens radial zu einer Seite in eine Laufradausnehmung (23) des Laufrads (22) und axial an der Axial-Lagerfläche (54a) münden, um von Kühlmittel durchströmt zu werden, insbesondere um Verschleißpartikel oder Schmutzpartikel wegzutragen.
14. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
ein erster Lagerkörper (41 ) und/oder ein zweiter Lagerkörper (42) des Lagerpaars (40) aus einem Graphit-Kunststoffmaterial hergestellt sind.
15. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Lagerpaar (40) aus einem Lagerwerkstoff hergestellt ist und in der Art eines“2-Komponenten-Teils” in das Laufrad (22) und/oder den Rotor (24) einge- spritzt ist, beispielsweise im Rahmen eines Kunststoffspritzprozesses.
16. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass in den Rotor (24) der Laufrad-Rotor-Anordnung (20) ein aus Kunststoffmate- rial hergestellter oder ein kunststoffmaterial aufweisender Magnet eingespritzt ist.
17. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder alle Lagerkörper (41 , 42) des Lagerpaars (40) einstückig, sozusagen integral, an der Laufrad-Rotor-Anordnung (20) angeordnet sind oder
- dass ein Lagerkörper (41 , 42) einstückig, sozusagen integral, an dem Laufrad (22) angeordnet ist und/oder
- dass ein Lagerkörper (41 , 42) einstückig, sozusagen integral, an dem Rotor (24) angeordnet ist.
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