WO2023217503A1 - Axialflussmaschine für ein kraftfahrzeug, insbesondere für einen kraftwagen - Google Patents

Axialflussmaschine für ein kraftfahrzeug, insbesondere für einen kraftwagen Download PDF

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WO2023217503A1
WO2023217503A1 PCT/EP2023/060178 EP2023060178W WO2023217503A1 WO 2023217503 A1 WO2023217503 A1 WO 2023217503A1 EP 2023060178 W EP2023060178 W EP 2023060178W WO 2023217503 A1 WO2023217503 A1 WO 2023217503A1
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WO
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segments
axial
axial flow
rotors
flow machine
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/060178
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Appeltauer
Tobias Haerter
Original Assignee
Mercedes-Benz Group AG
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Publication date
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Definitions

  • Axial flow machine for a motor vehicle especially for a motor vehicle
  • the invention relates to an axial flow machine for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
  • Such an axial flow machine for a motor vehicle in particular for a motor vehicle, is already known, for example, from DE 102021 006 008.
  • the axial flux machine has a stator and two rotors that can be rotated relative to the stator, the stator being arranged between the rotors in the axial direction of the axial flux machine.
  • the object of the present invention is to improve an axial flow machine of the type mentioned at the beginning.
  • sides of the rotors facing one another in the axial direction each have toothing segments as first segments, which are arranged successively and spaced apart from one another in the circumferential direction of the axial flux machine and a respective toothing exhibit.
  • the first segments are also called interlocked segments.
  • the mutually facing sides also have tooth-free, second segments in which no teeth are formed.
  • the second segments are spaced apart from one another in the circumferential direction of the axial flow machine running around the axial direction of the axial flow machine and are arranged one after the other and between the toothing segments, in particular in such a way that the respective toothing segments and the respective second segments of the respective side alternately follow one another in the circumferential direction of the axial flow machine.
  • a tooth-free, therefore non-toothed, second segment of the respective side is arranged.
  • the second segments of a first one of the sides and the second segments of the second side face each other in the axial direction of the axial flow machine and are spaced apart from one another in the axial direction of the axial flow machine, so that in the axial direction of the axial flow machine between the second segments of the first side and the second segments of the At least one respective air gap is arranged on the second side.
  • the invention provides that only individual segments are interlocked on the circumference and the non-interlocked segments of the two sides are not in mutual contact and there is at least one air gap between them.
  • a time-saving and therefore cost-effective processing time for the pages can be achieved, so that the axial flow machine can be manufactured in a time-saving and cost-effective manner.
  • the toothings are designed as Hirth toothings.
  • the two rotors are screwed together in the area of the tooth-free, second segments via an expansion screw and are thereby clamped together.
  • a sealing sleeve is provided below the teeth.
  • a marking is provided on the circumference of each rotor.
  • first segments of each rotor there is a number of teeth of the toothing that is changed by at least one tooth compared to the other toothing segments.
  • An advantage of the marking is that when the rotors are balanced together, it is possible to assemble the axial flux machine with the same angular position of the rotors to one another in which the rotors were previously balanced together.
  • An advantage of changing the number of teeth by one tooth is that incorrect assembly can be avoided when assembling the axial flow machine or the probability of such incorrect assembly can be kept particularly low.
  • the invention can reduce the process time for producing the gear segments, in particular without having to accept functional disadvantages. This means that particularly cost-effective production can be achieved.
  • the invention also takes into account that the balancing quality of the rotors is a crucial seal of quality for fast-running axial flux machines.
  • the invention makes it particularly cost-effective to transfer the balancing quality of the rotors achieved by means of the balancing machine and thus through balancing into the finished axial flux machine without any compromises, in particular in that the rotors can be advantageously connected to one another in a rotationally fixed manner by means of the toothing and, in particular, can be aligned precisely relative to one another, particularly viewed in the circumferential direction of the axial flow machine.
  • axial flow machines are known in two different designs.
  • H-design two disc-shaped rotors as magnet carriers enclose a central, housing-fixed stator that carries the energized coils.
  • I-design a central rotor is arranged between two stators. The following is about an H- Construction assumed, as known from the prior art from WO 2021/032236 A1.
  • the annular disk-shaped air gap between the stator and the two rotors is preferably very narrow in the axial direction relative to the axis of rotation of the axial flux machine, also referred to as a motor, which is also referred to as an electrical machine, electric machine or electric motor.
  • a motor which is also referred to as an electrical machine, electric machine or electric motor.
  • motors that operate at high speeds, in the range of 15,000 revolutions per minute or even above, it is important not only for electromagnetic but also for mechanical efficiency reasons to keep the air gaps largely oil-free throughout operation in order to avoid otherwise occurring shear losses , which would occur if oil or even oil mist got into the air gap in significant quantities.
  • a preferably wide-based roller bearing for the rotors is particularly advantageous.
  • Such a bearing is preferably permanently supplied with fresh oil, especially at high speeds, in order to ensure sufficient lubrication and cooling of the rolling elements over an appropriate service life.
  • it is also advantageous from the point of view of the mechanical efficiency of the motor to prevent air circulation from the inside diameter to the outside if possible.
  • a feature of a toothing designed in particular as a Hirth toothing according to the prior art is, in particular, that it is self-centering and, upon repeated assembly, ensures advantageous reproducibility of the mutual position of the two rotors relative to one another. It also has a high torque transmission capability, which is comparable to that of a hollow shaft, at the shaft ends of which a Hirth toothing is manufactured. Since other strength and rigidity criteria are also used for dimensioning the hub area, a full Hirth gearing usually exceeds the requirements for its torque transmission capacity many times over. Therefore, according to the invention, only the individual, first segments are interlocked on the circumference.
  • tooth segments also known as tooth segments
  • expansion screws evenly distributed over the circumference result from the torque capacity of the motor, the dimensions of the hollow shaft of the rotors and/or other geometrical factors Boundary conditions.
  • three complete teeth are fully machined in three segments evenly distributed around the circumference, with the rotors being screwed together with three expansion screws arranged between the toothed segments.
  • These expansion screws also offer the additional advantage that, if screwed correctly, they have a self-locking effect over the entire service life of the axial flow machine, also known as an aggregate, and therefore no further screw locking measures are required.
  • the contact between the two rotors occurs exclusively via the tooth flanks of the toothings, which are preferably designed as Hirth toothings.
  • the non-toothed, second segments of the two rotors are not in mutual contact; there is at least one air gap between them, which can also be generous for weight reasons.
  • a special, advantageous dimension of the rotors of an axial flow machine in an H arrangement or H design, which are joined using self-segmented Hirth toothing, also results from the fact that the rotors can be balanced as an assembly, whereby they are preferably added to the balancing machine via the diameter of the bearing points and preferably balanced in two levels, each corresponding to the two rotor disks in the screwed state.
  • NVH behavior NVH - Noise Vibration Harshness
  • a sealing sleeve is provided below the Hirth toothing.
  • FIG. 1 shows a schematic and perspective longitudinal sectional view of a rotor device for an axial flux machine
  • Fig. 2 is a schematic perspective view of the rotor device
  • Fig. 3 is a schematic perspective view of a rotor of the rotor device.
  • Fig. 1 shows a rotor device, designated 12, for an axial flux machine of a motor vehicle, in particular a motor vehicle.
  • the axial flux machine also referred to as a motor or unit, has a stator and the rotor device 12, which has a first rotor 10A and a second rotor 10B.
  • the stator is arranged between the rotors 10A and 10B.
  • the rotors 10A and 10B By means of the stator, the rotors 10A and 10B, thus the rotor device 12, can be driven and thereby driven about a machine axis of rotation relative to the stator, the axial direction of the axial flux machine coinciding with the machine axis of rotation.
  • the stator By means of the stator, the rotors 10A and 10B, thus the rotor device 12, can be driven and thereby driven about a machine axis of rotation relative to the stator, the axial direction of the axial flux machine coinciding with the machine axis of rotation.
  • a shaft stub output with 20 a running or driving toothing also known as an output with 21, a fixed bearing with 30, a shaft nut with 31, a floating bearing with 40, an expansion screw with 50, a first oil baffle with 60A, a second oil baffle with 60B, a sealing sleeve with 70 and a toothed segment with 100, the segment 100 being toothed, the segment 100 has a toothing which is designed as a Hirth toothing.
  • the rotor 10A has a first side 14, which is in particular a first end face of the rotor 10A.
  • the second rotor 10B has a second side 16, which is in particular a second end face.
  • the sides 14 and 16 lie opposite each other in the axial direction of the axial flow machine.
  • the respective side 14, 16 has a plurality of toothing segments 18, which are also referred to as first segments.
  • the toothing segments 18 are arranged one after the other and spaced apart from one another in the circumferential direction of the axial flow machine 10.
  • the respective toothing segment 18 has a respective toothing 19, which is preferably designed as a Hirth toothing.
  • the respective side 14, 16 has second segments 22, which are tooth-free, therefore non-toothed segments, the respective second segments 22 following one another in the circumferential direction of the axial flux machine and are arranged spaced apart from each other.
  • the respective second segment 22 of the respective side 14, 16 is free of teeth.
  • the tooth-free, second segments 22 and the toothed segments 18 of the respective side 14, 16 are arranged alternately one after the other in the circumferential direction of the axial flow machine, so that, as can be seen particularly well from FIG. 3, between two adjacent toothed segments 18 respective page 14, 16, in particular precisely, a tooth-free segment 22 of the respective page 14, 16 is arranged.
  • segment designated 100 in FIG 14 and 16 form a respective Hirth toothing or a respective Hirth toothing segment.
  • the tooth-free segments 22 of side 14 and the tooth-free segments 22 of side 16 lie opposite one another in the axial direction of the axial flow machine 10 and face each other, with the tooth-free segments 22 of side 14 and the tooth-free segments 22 of side 16 in the axial direction of the axial flow machine are spaced apart from each other, so that in the axial direction of the axial flow machine between the respective, tooth-free segment 22 of the side 14 and the respective, tooth-free segment 22 of the side 14 facing the tooth-free segment 22 of the side 16, at least one respective air gap is arranged. This means that the tooth-free segments 22 on page 14 do not contact the tooth-free segments 22 on page 16.
  • the respective toothed segment 100 each comprising a toothed segment 18 on side 14 and a toothed segment 18 on side 16.
  • the toothings 19 of a first of the segments 100 have a respective, in particular the same, first number of teeth, for example the toothings 19 of a second of the segments 100 having a respective, preferably the same, second number of teeth.
  • the second number of teeth differs from the first number of teeth, in particular by at least or exactly one tooth. This ensures safe and easy installation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialflussmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem Stator, und mit zwei relativ zu dem Stator drehbaren Rotoren (10A, 10B), wobei der Stator in axialer Richtung der Axialflussmaschine zwischen den Rotoren (10A, 10B) angeordnet ist. In axialer Richtung einander zugewandte Seiten (14, 16) der Rotoren (10A, 10B) weisen jeweils Verzahnungssegmente (18) als erste Segmente, welche in Umfangsrichtung der Axialflussmaschine aufeinanderfolgend und voneinander beabstandet angeordnet sind und eine jeweilige Verzahnung (19) aufweisen, und jeweils verzahnungsfreie, zweite Segmente (22) auf, welche in Umfangsrichtung der Axialflussmaschine zwischen den Verzahnungssegmenten (18) angeordnet sind. Die zweiten Segmente (22) einer ersten der Seiten (14, 16) und die zweiten Segmente (22) der zweiten Seite (16) sind in axialer Richtung der Axialflussmaschine voneinander beabstandet, sodass in axialer Richtung der Axialflussmaschine zwischen den zweiten Segmenten (22) der ersten Seite (14) und den zweiten Segmenten (22) der zweiten Seite (16) ein jeweiliger Luftspalt angeordnet ist.

Description

Mercedes-Benz Group AG
Axialflussmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen
Die Erfindung betrifft eine Axialflussmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine solche Axialflussmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, ist beispielsweise bereits aus der DE 102021 006 008 bekannt. Die Axialflussmaschine weist einen Stator sowie zwei relativ zu dem Stator drehbare Rotoren auf, wobei der Stator in axialer Richtung der Axialflussmaschine zwischen den Rotoren angeordnet ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Axialflussmaschine der eingangs genannten Art zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Axialflussmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um eine Axialflussmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu verbessern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in axialer Richtung einander zugewandte Seiten der Rotoren jeweils Verzahnungssegmente als erste Segmente aufweisen, welche in Umfangsrichtung der Axialflussmaschine aufeinanderfolgend und voneinander beabstandet angeordnet sind und eine jeweilige Verzahnung aufweisen. Die ersten Segmente werden auch als verzahnte Segmente bezeichnet. Die einander zugewandten Seiten weisen außerdem verzahnungsfreie, zweite Segmente auf, in welchen keine Verzahnung ausgebildet ist. Die zweiten Segmente sind in um die axiale Richtung der Axialflussmaschine verlaufender Umfangsrichtung der Axialflussmaschine voneinander beabstandet und aufeinanderfolgend und zwischen den Verzahnungssegmenten angeordnet, insbesondere derart, dass die jeweiligen Verzahnungssegmente und die jeweiligen zweiten Segmente der jeweiligen Seite in Umfangsrichtung der Axialflussmaschine abwechselnd aufeinanderfolgen. Somit ist in Umfangsrichtung der Axialflussmaschine betrachtet zwischen zwei benachbarten Verzahnungssegmenten der jeweiligen Seite, insbesondere genau, ein verzahnungsfreies, mithin nicht verzahntes, zweites Segmente der jeweiligen Seite angeordnet.
Die zweiten Segmente einer ersten der Seiten und die zweiten Segmente der zweiten Seite sind in axialer Richtung der Axialflussmaschine einander zugewandt und in axialer Richtung der Axialflussmaschine voneinander beabstandet, so dass in axialer Richtung der Axialflussmaschine zwischen den zweiten Segmenten der ersten Seite und den zweiten Segmenten der zweiten Seite wenigstens ein jeweiliger Luftspalt angeordnet ist. Somit ist es bei der Erfindung vorgesehen, dass nur einzelne Segmente am Umfang verzahnt werden und die nicht verzahnten Segmente der beiden Seiten sind nicht in gegenseitigem Kontakt, und zwischen Ihnen ist mindestens ein Luftspalt vorhanden. Dadurch kann eine zeit- und somit kostengünstige Bearbeitungszeit der Seiten realisiert werden, so dass die Axialflussmaschine zeit- und kostengünstig hergestellt werden kann.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Verzahnungen als Hirth-Verzahnungen ausgebildet sind.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass je Rotor jeweils drei Bereiche am Umfang verzahnt sind.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die beiden Rotoren im Bereich der verzahnungsfreien, zweiten Segmente über je eine Dehnschraube miteinander verschraubt und dadurch miteinander verspannt sind.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass unterhalb der Verzahnung eine Dichthülse vorgesehen ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Markierung am Umfang jedes Rotors vorgesehen ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass an jeweils einem der verzahnten, ersten Segmente jedes Rotors eine um zumindest einen Zahn veränderte Zähnezahl der Verzahnung vorgesehen im Vergleich zu den anderen Verzahnungssegmenten. Ein Vorteil der Verschraubung der Rotoren im Bereich der nicht verzahnten Segmente über je eine Dehnschraube ist, dass mehrere Dehnschrauben verwendet werden können, da die Dehnschrauben parallel beziehungsweise auf einem Radius mit der Verzahnung angeordnet werden können. Es muss keine Hohlschraube zur Einsparung von radialem Bauraum verwendet werden.
Ein Vorteil der Markierung ist, dass dann, wenn die Rotoren zusammengewuchtet werden, ein Zusammenbau der Axialflussmaschine mit derselben Winkelposition der Rotoren zueinander möglich ist, in welche die Rotoren zuvor miteinander gewuchtet wurden.
Ein Vorteil der um einen Zahn veränderten Zähnezahl ist, dass bei einem Zusammenbau der Axialflussmaschine Fehlmontagen vermieden beziehungsweise eine Wahrscheinlichkeit von solchen Fehlmontagen besonders gering gehalten werden kann.
Im Vergleich zu einer solchen Ausführung, bei der die gesamte, jeweilige Seite des jeweiligen Rotors mit einer beispielsweise Hirth-Verzahnung ausgebildeten Verzahnung versehen wird, mithin an oder auf der jeweiligen Seite eine sich in Umfangsrichtung der Axialflussmaschine durchgängig erstreckende Verzahnung wie beispielsweise eine Hirth- Verzahnung ausgebildet ist oder wird, kann durch die Erfindung eine Prozesszeit zur Fertigung der Verzahnungssegmente reduziert werden, insbesondere ohne funktionale Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Somit kann eine besonders kostengünstige Fertigung realisiert werden. Die Erfindung berücksichtigt auch, dass die Wuchtgüte der Rotoren ein ausschlaggebendes Gütesiegel schnell laufender Axialflussmaschinen ist. Die Erfindung ermöglicht es besonders kostengünstig, eine mittels der Wuchtmaschine und somit durch Wuchten erreichte Wuchtgüte der Rotoren in die fertige Axialflussmaschine ohne Abstriche zu übertragen, insbesondere dadurch, dass durch die Verzahnungen die Rotoren vorteilhaft drehfest miteinander verbunden und insbesondere präzise relativ zueinander ausgerichtet werden können, insbesondere in Umfangsrichtung der Axialflussmaschine betrachtet.
Insbesondere liegen der Erfindung die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Axialflussmaschinen sind nach dem Stand der Technik in zwei unterschiedlichen Bauweisen bekannt. Bei der so genannten H-Bauweise umschließen zwei scheibenförmige Rotoren als Magnetenträger einen zentralen, gehäusefesten Stator, der die bestromten Spulen trägt. Bei der anderen, so genannten I-Bauweise ist ein zentraler Rotor zwischen zwei Statoren angeordnet. Im Folgenden wird von einer H- Bauweise ausgegangen, wie etwa nach dem Stand der Technik aus WO 2021/032236 A1 bekannt.
Der ringscheibenförmige Luftspalt zwischen Stator und den beiden Rotoren ist vorzugsweise in axialer Richtung bezogen auf die Drehachse der auch als Motor bezeichneten Axialflussmaschine sehr schmal, welche auch als elektrische Maschine, Elektromaschine oder Elektromotor bezeichnet. Insbesondere für Motoren, die bei hohen Drehzahlen arbeiten, im Bereich von 15.000 Umdrehungen pro Minute oder auch darüber, ist es neben elektromagnetischen, auch aus mechanischen Wirkungsgradgründen von Bedeutung, die Luftspalte während des gesamten Betriebs weitgehend ölfrei zu halten, um sonst anfallende Scherungsverluste zu vermeiden, die auftreten würden, falls Öl oder selbst Ölnebel in nennenswerten Mengen in den Luftspalt geraten würden. Andererseits ist bei den genannten Drehzahlen und dem schmalen Luftspalt zwischen den Rotoren und dem Stator eine vorzugsweise breitbasige Wälzlagerung der Rotoren besonders vorteilhaft. Eine solche Lagerung ist, speziell bei hohen Drehzahlen, vorzugsweise permanent mit Frischöl versorgt, um Schmierung und Kühlung der Wälzkörper in ausreichendem Maße über eine angemessene Lebensdauer zu gewährleisten. In den schmalen, scheibenförmigen Luftspalten ist es zudem aus Gesichtspunkten des mechanischen Wirkungsgrads des Motors vorteilhaft, selbst eine Luftzirkulation vom Innendurchmesser nach außen nach Möglichkeit zu unterbinden.
Ein Merkmal einer insbesondere als Hirth-Verzahnung nach dem Stand der Technik ausgebildeten Verzahnung ist insbesondere, dass sie selbstzentrierend ist und bei wiederholtem Zusammenbau eine vorteilhafte Reproduzierbarkeit der gegenseitigen Lage der beiden Rotoren zueinander gewährleistet. Zudem besitzt sie eine hohe Drehmomentübertragungsfähigkeit, die mit jeder einer Hohlwelle, an deren Wellenenden eine jeweilige Hirth-Verzahnung gefertigt wird, vergleichbar ist. Da für den Nabenbereich auch sonstige Festigkeits- und Steifigkeitskriterien zur Dimensionierung herangezogen werden, überschreitet eine vollumfängliche Hirth-Verzahnung in der Regel die Anforderungen an ihre Drehmomentübertragungskapazität um ein Vielfaches. Daher werden erfindungsgemäß nur die einzelnen, ersten Segmente am Umfang verzahnt. Dies wird beispielsweise derart erreicht, dass nur segmentweise eine bestimmte Anzahl von Zähnen bearbeitet, andere ausgelassen werden in dem Sinne, dass sie nicht bearbeitet werden. Je nach Bedarf können beispielsweise nur an drei, gleichmäßig am Umfang verteilten Segmenten je drei vollständige Zähne ausgearbeitet werden. Dabei wird der Teilungsschritt der vollumfänglichen Verzahnung beibehalten, wodurch sich keine Einbußen, weder für das Ausbilden eines gleichmäßigen Tragbildes der einander anliegenden Zahnflanken, noch für die Selbstzentrierung über die Hirth- Verzahnungssegmente ergeben. Im Bereich der nicht verzahnten, zweiten Segmente bietet es sich erfindungsgemäß an, die beiden Rotoren über je eine Dehnschraube miteinander zu verschrauben. Die letztendlich gewählte Zahl der ausgearbeiteten, auch als Zahnsegmente bezeichneten Verzahnungssegmente der jeweiligen ausgearbeiteten Zähne pro Segment und damit auch die Zahl der über den Umfang gleichmäßig verteilten Dehnschrauben ergeben sich aus der Drehmomentkapazität des Motors, den Maßen der Hohlwelle der Rotoren und/oder aus sonstigen geometrischen Randbedingungen. Beispielsweise werden je drei vollständige Zähne in drei gleichmäßig am Umfang verteilten Segmenten voll ausgearbeitet, wobei die Rotoren mit drei, zwischen den verzahnten Segmenten angeordneten Dehnschrauben miteinander verschraubt werden. Diese Dehnschrauben bieten zudem den zusätzlichen Vorteil, dass, sofern sachgemäß verschraubt, sie über der gesamten Lebensdauer der auch als Aggregat bezeichneten Axialflussmaschine selbstsichernd wirken und es daher keiner weiteren Schraubensicherungsmaßnahmen bedarf. Der Kontakt zwischen den beiden Rotoren erfolgt ausschließlich über die Zahnflanken der vorzugsweise als Hirth-Verzahnungen ausgebildeten Verzahnungen. Die nicht verzahnten, zweiten Segmente der beiden Rotoren sind nicht in gegenseitigem Kontakt, zwischen Ihnen besteht mindestens ein Luftspalt, der gegebenenfalls aus Gewichtsgründen auch großzügig ausfallen kann. Durch den Verzicht auf das Bearbeiten einer Anzahl von Zähnen der Hirth-Verzahnung kann die dazu notwendige Bearbeitungszeit anteilmäßig verkürzt und damit auch die Herstellungskosten reduziert werden, ohne jegliche funktionale Einbußen in Kauf nehmen zu müssen.
Ein besonderes, vorteilhaftes Maß der mittels, selbstsegmentierter Hirth-Verzahnung gefügten Rotoren einer Axialflussmaschine in H-Anordnung oder H-Bauweise ergibt sich auch daher, dass die Rotoren als Zusammenbau gewuchtet werden können, wobei sie vorzugsweise über die Durchmesser der Lagerstellen in die Wuchtmaschine aufgenommen werden und vorzugsweise in zwei Ebenen, jeweils entsprechend der beiden Rotorscheiben im verschraubten Zustand gewuchtet werden. Ein besonderer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, dass nach dem Wuchten und gegebenenfalls weiteren, den Wuchtzustand nicht beeinflussenden Arbeiten an den Rotorhälften, bei der Endmontage der Rotoren durch die gegebene, gegenseitige Positions-Reproduzierbarkeit der Hirth-Verzahnung bei sukzessiven Montagen, die im Wuchtprozess erzielte Auswuchtgenauigkeit in das fertige Aggregat besser übertragen werden kann, als das durch andere Verfahren möglich wäre. Gemeinsam im Zusammenbau gewuchtete Rotoren sind als Paar zu handhaben. Bei der Endmontage sollten die Rotoren in der gleichen Winkellage, wie sie gewuchtet werden, montiert werden, was entweder durch die genannte Markierung oder, insbesondere günstig, durch ein Poka Yoke-Verfahren erreicht werden kann. Dazu bietet es sich etwa an, an einem der verzahnten Segmente eine um einen Zahn veränderte Zähnezahl der Hirth-Verzahnung auszuführen, als an den anderen Segmenten.
Ein Vorteil, der insbesondere bei hochdrehenden Axialflussmaschinen zum Tragen kommt, ist ein optimales, auch als NVH-Verhalten bezeichnetes Geräuschverhalten (NVH - Noise Vibration Harshness), ermöglicht durch das Beibehalten der auf der Wuchtmaschine erzielten Wuchtgüte, so bezüglich der radialen Unwucht beider Scheiben, als auch einer sonst eventuell resultierenden Momentenunwucht. Dadurch wird die an das Gehäuse über die Lagerstellen geleitete Vibrationsanregung minimiert.
Um eine Öl- und/oder Luftzirkulation durch die Luftspalte zwischen den Rotoren und dem Stator zu unterbinden oder vorteilhaft gering zu halten, ist unterhalb der Hirth-Verzahnung eine Dichthülse vorgesehen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine schematische und perspektivische Längsschnittansicht einer Rotoreinrichtung für eine Axialflussmaschine;
Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht der Rotoreinrichtung; und
Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht eines Rotors der Rotoreinrichtung.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt eine mit 12 bezeichnete Rotoreinrichtung für eine Axialflussmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens. In ihrem vollständig hergestellten Zustand weist die auch als Motor oder Aggregat bezeichnete Axialflussmaschine einen Stator und die Rotoreinrichtung 12 auf, welche einen ersten Rotor 10A und einen zweiten Rotor 10B aufweist. In axialer Richtung der Axialflussmaschine ist der Stator zwischen den Rotoren 10A und 10B angeordnet. Mittels des Stators können die Rotoren 10A und 10B, mithin die Rotoreinrichtung 12, angetrieben und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator getrieben werden, wobei die axiale Richtung der Axialflussmaschine mit der Maschinendrehachse zusammenfällt. In Fig. 1 ist ein Wellenstummel-Abtrieb mit 20, eine auch als Abtrieb bezeichnete Lauf- oder Mitnahmeverzahnung mit 21 , ein Festlager mit 30, eine Wellenmutter mit 31 , ein Loslager mit 40, eine Dehnschraube mit 50, ein erstes Ölleitblech mit 60A, ein zweites Ölleitblech mit 60B, eine Dichthülse mit 70 und ein verzahntes Segment mit 100 bezeichnet, wobei dadurch, dass das Segment 100 verzahnt ist, das Segment 100 eine Verzahnung aufweist, die als Hirth-Verzahnung ausgebildet ist.
Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass der Rotor 10A eine erste Seite 14 aufweist, welche insbesondere eine erste Stirnseite des Rotors 10A ist. In Zusammenschau mit Fig. 2 ist erkennbar, dass der zweite Rotor 10B eine zweite Seite 16 aufweist, welche insbesondere eine zweite Stirnseite ist. Die Seiten 14 und 16 liegen in axialer Richtung der Axialflussmaschine einander gegenüber. Wie aus Fig. 3 am Beispiel des Rotors 10A erkennbar ist, weist die jeweilige Seite 14, 16 mehrere Verzahnungssegmente 18 auf, welche auch als erste Segmente bezeichnet werden. Die Verzahnungssegmente 18 sind in Umfangsrichtung der Axialflussmaschine 10 aufeinanderfolgend und voneinander beabstandet angeordnet. Außerdem weist das jeweilige Verzahnungssegment 18 eine jeweilige Verzahnung 19 auf, welche vorzugsweise als Hirth-Verzahnung ausgebildet ist. Des Weiteren ist aus Fig. 3 am Beispiel der Seite 14 des Rotors 10A erkennbar, dass die jeweilige Seite 14, 16 zweite Segmente 22 aufweist, welche verzahnungsfreie, mithin nicht verzahnte Segmente sind, wobei die jeweiligen, zweiten Segmente 22 in Umfangsrichtung der Axialflussmaschine aufeinanderfolgend und voneinander beabstandet angeordnet sind. Das jeweilige, zweite Segment 22 der jeweiligen Seite 14, 16 ist frei von einer Verzahnung. Die verzahnungsfreien, zweiten Segmente 22 und die Verzahnungssegmente 18 der jeweiligen Seite 14, 16 sind in Umfangsrichtung der Axialflussmaschine abwechselt aufeinanderfolgend angeordnet, so dass, besonders gut aus Fig. 3 erkennbar ist, zwischen zwei benachbarten Verzahnungssegmenten 18 der jeweiligen Seite 14, 16, insbesondere genau, ein verzahnungsfreies Segment 22 der jeweiligen Seite 14, 16 angeordnet ist.
In dem in Fig. 1 mit 100 bezeichneten Segment steht, insbesondere genau, eines der Verzahnungssegmente 18 der Seite 14 mit, insbesondere genau, einem der Verzahnungssegmente 18 der Seite 16 in Eingriff, wobei beispielsweise die jeweiligen, in Eingriff miteinander stehenden Verzahnungssegmente 18 der Seiten 14 und 16 eine jeweilige Hirth-Verzahnung beziehungsweise ein jeweiliges Hirth-Verzahnungssegment bilden.
Die verzahnungsfreien Segmente 22 der Seite 14 und die verzahnungsfreien Segmente 22 der Seite 16 liegen in axialer Richtung der Axialflussmaschine 10 einander gegenüber und sind einander zugewandt, wobei die verzahnungsfreien Segmente 22 der Seite 14 und die verzahnungsfreien Segmente 22 der Seite 16 in axialer Richtung der Axialflussmaschine voneinander beabstandet sind, so dass in axialer Richtung die Axialflussmaschine zwischen dem jeweiligen, verzahnungsfreien Segment 22 der Seite 14 und dem jeweiligen, verzahnungsfreien Segment 22 der Seite 14 zugewandten, verzahnungsfreien Segment 22 der Seite 16 wenigstens ein jeweiliger Luftspalt angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die verzahnungsfreien Segmente 22 der Seite 14 die verzahnungsfreien Segmente 22 der Seite 16 nicht kontaktieren.
Somit sind beispielsweise mehrere, in Umfangsrichtung der Axialflussmaschine aufeinanderfolgend und voneinander beabstandete Segmente 100 vorgesehen, wobei das jeweilige, verzahnte Segment 100 jeweils ein Verzahnungssegment 18 der Seite 14 und ein Verzahnungssegment 18 der Seite 16 umfasst. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Verzahnungen 19 eines ersten der Segmente 100 eine jeweilige, insbesondere die gleiche, erste Zähnezahl aufweisen, wobei beispielsweise die Verzahnungen 19 eines zweiten der Segmente 100 eine jeweilige, vorzugsweise die gleiche, zweite Zähnezahl aufweisen. Vorzugsweise unterscheidet sich die zweite Zähnezahl von der ersten Zähnezahl, um insbesondere wenigstens oder genau einen Zahn. Hierdurch kann eine sichere und einfache Montage gewährleistet werden. Bezugszeichenliste
10A Rotor
10B Rotor
12 Rotoreinrichtung
14 Seite
16 Seite
18 Verzahnungssegment
19 Verzahnung
20 Wellenstummel-Abtrieb
21 Lauf- oder Mitnahmeverzahnung
22 verzahnungsfreies Segment
30 Festlager
31 Wellenmutter
40 Loslager
50 Dehnschraube
60A Ölleitblech
60B Ölleitblech
70 Dichthülse
100 Segment

Claims

Mercedes-Benz Group AG Patentansprüche
1. Axialflussmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem Stator, und mit zwei relativ zu dem Stator drehbaren Rotoren (10A, 10B), wobei der Stator in axialer Richtung der Axialflussmaschine zwischen den Rotoren (10A, 10B) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass:
- in axialer Richtung einander zugewandte Seiten (14, 16) der Rotoren (10A, 10B) jeweils Verzahnungssegmente (18) als erste Segmente, welche in Umfangsrichtung der Axialflussmaschine aufeinanderfolgend und voneinander beabstandet angeordnet sind und eine jeweilige Verzahnung (19) aufweisen, und jeweils verzahnungsfreie, zweite Segmente (22) aufweisen, welche in Umfangsrichtung der Axialflussmaschine zwischen den Verzahnungssegmenten (18) angeordnet sind, und
- die zweiten Segmente (22) einer ersten der Seiten (14, 16) und die zweiten Segmente (22) der zweiten Seite (16) in axialer Richtung der Axialflussmaschine voneinander beabstandet sind, sodass in axialer Richtung der Axialflussmaschine zwischen den zweiten Segmenten (22) der ersten Seite (14) und den zweiten Segmenten (22) der zweiten Seite (16) ein jeweiliger Luftspalt angeordnet ist.
2. Axialflussmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungen (19) als Hirth-Verzahnungen ausgebildet sind.
3. Axialflussmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass je Rotor (10A, 10B) jeweils drei Bereiche am Umfang verzahnt sind. Axialflussmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rotoren (10A, 10B) im Bereich der verzahnungsfreien, zweiten Segmente (22) über je eine Dehnschraube (50) miteinander verschraubt und dadurch miteinander verspannt sind. Axialflussmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Verzahnung (19) eine Dichthülse (70) vorgesehen ist. Axialflussmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Markierung am Umfang jedes Rotors (10A, 10B) vorgesehen ist. Axialflussmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jeweils einem der verzahnten, ersten Segmente (18) jedes Rotors (10A, 10B) eine um zumindest einen Zahn veränderte Zähnezahl der Verzahnung (19) vorgesehen im Vergleich zu den anderen Verzahnungssegmenten (18).
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