WO2024104533A1 - Verfahren zur herstellung eines metallischen statorträgers, statorträger einer elektrischen maschine sowie elastisches, metallisches übertragungselement eines wellgetriebes - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines metallischen statorträgers, statorträger einer elektrischen maschine sowie elastisches, metallisches übertragungselement eines wellgetriebes Download PDF

Info

Publication number
WO2024104533A1
WO2024104533A1 PCT/DE2023/100886 DE2023100886W WO2024104533A1 WO 2024104533 A1 WO2024104533 A1 WO 2024104533A1 DE 2023100886 W DE2023100886 W DE 2023100886W WO 2024104533 A1 WO2024104533 A1 WO 2024104533A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
region
material thickness
starting body
stator carrier
transmission element
Prior art date
Application number
PCT/DE2023/100886
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wilfried Schwenk
Steffen Patze
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102022131953.9A external-priority patent/DE102022131953A1/de
Application filed by Schaeffler Technologies AG & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Publication of WO2024104533A1 publication Critical patent/WO2024104533A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/14—Casings; Enclosures; Supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D17/00—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles
    • B21D17/04—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles by rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/02—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by continuously-acting tools moving along the edge
    • B21D19/04—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by continuously-acting tools moving along the edge shaped as rollers
    • B21D19/046—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by continuously-acting tools moving along the edge shaped as rollers for flanging edges of tubular products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/14—Spinning
    • B21D22/16—Spinning over shaping mandrels or formers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/06—Cast metal casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H49/00—Other gearings
    • F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a metallic stator carrier of an electrical machine or an elastic, metallic transmission element of a wave gear.
  • the invention further relates to a stator carrier of an electrical machine and an elastic, metallic transmission element of a wave gear.
  • Electric motors are increasingly being used to power motor vehicles in order to create alternatives to combustion engines that require fossil fuels.
  • Considerable efforts have already been made to improve the suitability of electric drives for everyday use and to offer users the same driving comfort they are used to.
  • Permanent magnet synchronous machines are already used in many industrial applications and, as a result of electrification, are increasingly also used in the automotive industry.
  • Such a permanent magnet synchronous machine usually has a stator to be energized and a permanently excited rotor.
  • the stator includes, among other things, a stator winding, a stator carrier, a connection ring and a terminal for the power electronics.
  • Industrial robots have a wide range of applications, for example in industry or medicine.
  • Industrial robots are generally known as programmable machines for handling, assembling or processing workpieces and are used in a variety of industrial processes. They are an essential part of advancing automation.
  • wave gear comprises a flexible gear element designed as a collar sleeve, which is held in a rotationally fixed manner on a housing element, with recesses in the collar of the gear element and fastening elements fixed to the housing, namely pins, engaging in the recesses in such a way that relative mobility is provided between the housing element and the collar.
  • a cover attached to the housing element is provided, with the collar being arranged with play in the axial direction between the cover and an end face of the housing element.
  • This wave gear comprises a drive wheel, a collar sleeve connected to it, which has a sleeve-shaped section with external teeth and a radially outward-facing flange, a wave generator which interacts with the collar sleeve and has a flexible outer ring, and an internally toothed output wheel, wherein an axial force can be transmitted between the outer ring and the collar sleeve via an axial stop arranged on the inside of the sleeve-shaped section and wherein the axial stop is formed by a separate securing element held on the collar sleeve.
  • a stator carrier when manufacturing a stator carrier, a tubular starting body is first machined or manufactured as a deep-drawn part with subsequent machining.
  • a very similar procedure is used when manufacturing an elastic, metallic transmission element for a wave gear.
  • a forged blank, a deep-drawn part or a tubular blank is machined, which is disadvantageous both in terms of costs and the CO2 balance.
  • the object of the invention is therefore to avoid or at least reduce these disadvantages of the prior art and to provide an improved method for producing a metallic stator carrier of an electrical machine or an elastic, metallic transmission element of a wave gear. It is also the object of the invention to realize an optimized stator carrier of an electrical machine and an optimized elastic, metallic transmission element of a wave gear.
  • stator carrier can be manufactured, for example, using a drawn part with a thinner starting sheet thickness, which is then at least partially thickened in the desired places by flow forming. This allows shaping to be carried out without machining.
  • the elastic, metallic transmission element for example, a stamped and formed part can be used, which can then be produced with subsequent forming by flow rolling.
  • the starting body has a hollow cylindrical spatial shape.
  • the first area with a reduced material thickness and the second area with an increased material thickness are formed before the starting body is formed into a hollow cylindrical spatial shape.
  • the flow forming it would of course also be possible for the flow forming to take place only after the starting body has been formed into a hollow cylindrical spatial shape.
  • the starting body has a substantially constant material thickness.
  • the advantageous effect of this embodiment is based on the fact that it enables particularly good process products to be produced because they can be produced cost-effectively and have dimensionally stable properties.
  • the machining of the hollow cylindrical starting body is carried out by means of flow-forming in such a way that material of the hollow cylindrical starting body is displaced in such a way that at least a third region with an increased material thickness relative to the starting body is formed on the stator carrier or the transmission element.
  • the invention can also be further developed in such a way that the second region is formed with an increased material thickness at one of the distal ends of the stator carrier or the transmission element and/or the third region is formed with an increased material thickness at one of the distal ends of the stator carrier or the transmission element.
  • a flange-like, circumferential collar is formed on one of the distal ends of the starting body by means of a forming process, whereby the corresponding process product can receive an integrated fastening option and/or the structural stability of the process product in the area of the circumferential collar can be increased, for example for the arrangement of bearing or sealing points.
  • the first region of the reduced material thickness has a substantially constant material thickness.
  • the invention can also be advantageously implemented in such a way that the flow-forming is carried out by means of a flow-forming roller which has a profiled surface or an unprofiled surface.
  • the object of the invention is further achieved by a stator carrier with a hollow cylindrical spatial shape for an electrical machine comprising at least a first region with a first material thickness and at least a second region with a second material thickness which is greater than the first material thickness, wherein the first region and the second region were formed by means of flow forming.
  • the stator carrier encompasses the stator of an electrical machine and connects it to an surrounding structure, such as a motor housing.
  • the electrical machine is preferably configured for use in a drive train of a motor vehicle. It can therefore also be advantageous to further develop the invention in such a way that the stator is accommodated in a stator carrier. According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it can be provided that the stator is fixed in the stator carrier by means of a press fit.
  • an elastic, metallic transmission element with a hollow cylindrical spatial shape for a wave gear comprising at least a first region with a first material thickness and at least a second region with a second material thickness which is greater than the first material thickness, wherein the first region and the second region were formed by means of flow forming.
  • a wave gear usually consists of a rigid first gear, the so-called circular spline, which has an internal toothing.
  • a second externally toothed and flexible gear which is also referred to as a flex spline or elastic transmission element, is usually arranged in this rigid first gear.
  • the external toothing is locally in mesh with the internal toothing of the rigid first gear.
  • the diameter of the external toothing is slightly smaller than the internal toothing, and the internal toothing also has fewer teeth than the external toothing.
  • a usually oval disk or similar is also provided, which acts as a wave generator and is arranged in the flexible second gear, i.e. the flex spline or the transmission element. This disk is coupled to an external motor, possibly via an intermediate gear.
  • a motor-induced rotation of the disk leads to a deformation of the flex spline, which takes on a shape corresponding to the disk shape. This changes the engagement of the two gears, so that the end result is a translated rotational movement of the flexible unit, i.e. the flex spline, relative to the rigid, non-moving unit, the circular spline.
  • a wave gear can be used in an electromotor drive unit with an electric machine, for example as a pre-assembled articulated arm unit for a robot arm.
  • Figure 1 shows a partially sectioned stator carrier in a perspective view
  • Figure 2 shows a stator carrier in an axial section
  • Figure 3 shows a first manufacturing process with a stator carrier in different manufacturing states
  • Figure 4 shows a second manufacturing process with a stator carrier in different manufacturing states
  • Figure 5 shows a third manufacturing process with an elastic, metallic transmission element of a wave gear in different manufacturing states.
  • Figure 3 shows a first method for producing a metallic stator carrier 1 of an electrical machine or an elastic, metallic transmission element 20 of a wave gear.
  • a non-machined metallic starting body 3 is provided for forming a stator carrier 1 or a transmission element 20.
  • the starting body 3 has a hollow cylindrical spatial shape with a substantially constant material thickness 8.
  • the starting body 3 is placed on a cylindrical forming tool 17.
  • the starting body 3 is now processed by means of flow-forming, with material from the starting body 3 being displaced by means of a flow-forming roller 15 such that at least a first region 4 with a material thickness 5 that is reduced in relation to the starting body 3 and at least a second region 6 with a material thickness 7 that is increased in relation to the starting body 3 is formed on the stator carrier 1 or the transmission element 20.
  • This can be clearly seen from image b in Figure 3.
  • the hollow-cylindrical starting body 3 is processed by means of flow-forming such that material from the hollow-cylindrical starting body 3 is displaced by the flow-forming roller 15 such that at least a third region 9 with a material thickness 10 that is increased in relation to the starting body 3 is formed on the stator carrier 1 or the transmission element 20.
  • the profiled or unprofiled pressing roller 15 thus presses the metallic material of the starting body 3 from the center to the left and right, so that the second region 6 with an increased material thickness 7 is formed at a first distal end 11 of the stator carrier 1 or the transmission element 20 and the third region 9 with an increased material thickness 10 is formed at the second distal end 12 of the stator carrier 1 or the transmission element 20.
  • the first region 4 of the reduced material thickness 5 has a substantially constant material thickness even after the pressing process. This manufacturing state can be seen in illustration b of Figure 3.
  • FIG. 3 shows a modification of the manufacturing process known from Figure 3, in which first the grooves 14 are introduced into the starting body 3 and subsequently the starting body 3 with the grooves is pressure-rolled.
  • first area 4 with a reduced material thickness 5 and the second area 6 with an increased material thickness 7 are formed into a hollow cylindrical spatial shape before the starting body 3 is formed.
  • a flat starting body 3 can first be subjected to pressure rolling to form the areas 4, 6 with their different material thicknesses 5, 7, in order to then subsequently form the flat starting body formed in this way into a hollow cylindrical spatial shape.
  • FIGS 1-2 show an example of a process product of the manufacturing processes from Figures 3-4.
  • a hollow cylindrical stator carrier 1 is shown, at the first distal end of which a collar 13 is arranged, which is formed in a flange-like manner, for example by means of a forming process, and which serves to attach the stator carrier 1 to a connecting structure, such as a motor housing.
  • Grooves 14 are provided at the distal ends 11, 12 of the stator carrier 1, in which sealing rings, for example, can be inserted.
  • Figure 5 shows a method for producing, in particular, an elastic, metallic transmission element 20 of a wave gear.
  • a non-machined metallic starting body 3 is first provided to form the transmission element 20.
  • the starting body 3 is then machined by means of flow rolling, with material from the starting body 3 being displaced in such a way that at least a first region 4 with a reduced material thickness 5 relative to the starting body 3 and at least a second region 6 with an increased material thickness 7 relative to the first region 4 is formed on the transmission element 20.
  • This makes it possible to achieve particularly high material displacement rates or material thickness reductions, which are necessary for forming a flex spline.
  • the thickened areas 6,9 provide, for example, bearings on the distal ends 11, 12 of the transmission element 20 for the wave gear.
  • the invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The above description is therefore not to be regarded as restrictive, but as explanatory.
  • the following patent claims are to be understood in such a way that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' features, this designation serves to distinguish between two similar features without establishing a ranking.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Statorträgers (1) einer elektrischen Maschine oder eines elastischen, metallischen Übertragungselements (20) eines Wellgetriebes, umfassen die Schritte: Bereitstellung eines nicht spanend bearbeiteten metallischen Ausgangskörpers (3) zur Bildung eines Statorträgers (1) oder eines Übertragungselements (20); und Bearbeitung des Ausgangskörpers (3) mittels Drückwalzens, wobei Material des Ausgangskörpers (3) so versetzt wird, dass wenigstens ein erster Bereich (4) mit einer bezogen auf den Ausgangskörper (3) reduzierten Materialstärke (5) und wenigstens ein zweiter Bereich (6) mit einer bezogen auf den ersten Bereich (4) und/oder den Ausgangskörper (3) vergrößerten Materialstärke (7) an dem Statorträger (1) oder dem Übertragungselement (20) ausgeformt ist.

Description

Verfahren zur Herstellung eines metallischen Statorträqers, Statorträger einer elektrischen Maschine sowie elastisches, metallisches Übertragungselement eines Wellgetriebes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Statorträgers einer elektrischen Maschine oder eines elastischen, metallischen Übertragungselements eines Wellgetriebes. Die Erfindung betrifft ferner einen Statorträger einer elektrischen Maschine sowie ein elastisches, metallisches Übertragungselement eines Wellgetriebes.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
Permanenterregte Synchronmaschinen (PSM) werden bereits in vielen industriellen Anwendungen und im Zuge der Elektrifizierung zunehmend auch in der Automobilindustrie eingesetzt. Eine solche permanenterregte Synchronmaschine weist in der Regel einen zu bestromenden Stator und einen permanenterregten Rotor auf. Der Stator umfasst u.a. eine Statorwicklung, einen Statorträger, einen Verschaltungsring sowie ein Terminal für die Leistungselektronik.
Moderne Roboter haben vielfältige Anwendungen, beispielsweise in der Industrie oder der Medizin. Industrieroboter sind als programmierbare Maschinen zur Handhabung, Montage oder Bearbeitung von Werkstücken allgemein bekannt und werden in einer Vielzahl von industriellen Prozessen verwendet. Sie sind essentieller Bestandteil einer fortschreitenden Automatisierung.
In diesem Zusammenhang sind elektromotorische Antriebseinheiten bekannt geworden, in denen ein elektrischer Motor und eine Getriebeeinheit baulich zu einer Einheit zusammengefasst sind. Hierbei kommen häufig Axialflussmotoren kombiniert mit einem Wellengetriebe zum Einsatz. In der DE 102018 103 221 A1 wird ein Wellgetriebe beschrieben. Dieses Wellgetriebe umfasst ein flexibles, als Kragenhülse ausgebildetes Getriebeelement, das drehfest an einem Gehäuseelement gehalten ist, wobei sich Aussparungen im Kragen des Getriebeelementes befinden und gehäusefeste Befestigungselemente, nämlich Zapfen, derart in die Aussparungen eingreifen, dass eine Relativbeweglichkeit zwischen dem Gehäuseelement und dem Kragen gegeben ist. Zur Sicherung des flexiblen Getriebeelementes in Axialrichtung ist ein am Gehäuseelement befestigter Deckel vorgesehen, wobei der Kragen mit Spiel in Axialrichtung zwischen dem Deckel und einer Stirnseite des Gehäuseelementes angeordnet ist.
Aus der DE 102019 105 760 A1 ein weiteres Wellgetriebe bekannt. Dieses Wellgetriebe umfasst ein Antriebsrad, eine mit diesem verbundene Kragenhülse, welche einen hülsenförmigen Abschnitt mit einer Außenverzahnung sowie einen radial nach außen gerichteten Flansch aufweist, einen mit der Kragenhülse zusammenwirkenden, einen nachgiebigen Außenring aufweisenden Wellgenerator, sowie ein innenverzahntes Abtriebsrad, wobei über einen auf der Innenseite des hülsenförmigen Abschnitts angeordneten Axialanschlag eine Axialkraft zwischen dem Außenring und der Kragenhülse übertragbar ist und wobei der Axialanschlag durch ein gesondertes, an der Kragenhülse gehaltenes Sicherungselement gebildet ist.
Sowohl bei Elektromotoren für die Automobilindustrie als auch bei der Herstellung von Wellgetrieben besteht ein anhaltender Kostendruck sowie ein anhaltendes Bedürfnis, die CO2-Bilanz entsprechender Produkte auch bereits schon in der Fertigung zu senken.
So wird beispielsweise bei der Herstellung eines Statorträgers zunächst ein rohrförmiger Ausgangskörper zerspant oder als Tiefziehteil mit anschließender Zerspanung gefertigt. Ganz ähnlich wird bei der Herstellung eines elastischen, metallischen Übertragungselements eines Wellgetriebes vorgegangen. Auch hier wird ein Schmiederrohling, ein Tiefziehteil oder ein Rohrrohling jeweils spanend nachbearbeitet, was sowohl aus Kosten- wie auch CO2-Bilanzgründen nachteilig ist. Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines metallischen Statorträgers einer elektrischen Maschine oder eines elastischen, metallischen Übertragungselements eines Wellgetriebes bereitzustellen. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung einen optimierten Statorträger einer elektrischen Maschine sowie ein optimiertes elastisches, metallisches Übertragungselement eines Wellgetriebes zu realisieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Statorträgers einer elektrischen Maschine oder eines elastischen, metallischen Übertragungselements eines Wellgetriebes, umfassend die Schritte:
• Bereitstellung eines nicht spanend bearbeiteten metallischen Ausgangskörpers zur Bildung eines Statorträgers oder eines Übertragungselements,
• Bearbeitung des Ausgangskörpers mittels Drückwalzens, wobei Material des Ausgangskörpers so versetzt wird, dass wenigstens ein erster Bereich mit einer bezogen auf den Ausgangskörper reduzierten Materialstärke und wenigstens ein zweiter Bereich mit einer bezogen auf den ersten Bereich und/oder den Ausgangskörper vergrößerten Materialstärke an dem Statorträger oder dem Übertragungselement ausgeformt ist.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass der Statorträger beispielsweise mit Hilfe eines Ziehteils mit einer dünneren Ausgangsblechdicke herstellbar ist, welches dann zumindest partiell an den gewünschten Stellen durch Drückwalzen aufgedickt wird. Hierdurch kann eine Formgebung ohne spanende Bearbeitung erfolgen.
Bei der Produktion des elastischen, metallischen Übertragungselements kann beispielsweise ein Stanz-Umformteil verwendet werden, dass dann mit anschließendem Umformen durch Drückwalzen herstellbar ist.
In beiden skizzierten, beispielhaften Lösungen wird also Überschussmaterial durch Drückwalzen an die entsprechenden, benötigten Stellen des jeweiligen Endprodukts (Statorträger, Übertragungselement) gedrückt. Hierdurch kann auf eine kostspielige spanende Bearbeitung der Bauteile verzichtet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Ausgangskörper eine hohlzylindrische Raumform aufweist. Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der erste Bereich mit einer reduzierten Materialstärke und der zweite Bereich mit einer vergrößerten Materialstärke vor der Umformung des Ausgangskörpers in eine hohlzylindrische Raumform ausgeformt wird. Grundsätzlich wäre es natürlich auch möglich, dass das Drückwalzen erst nach der Umformung des Ausgangskörpers in eine hohlzylindrische Raumform erfolgt.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Ausgangskörper eine im Wesentlichen konstante Materialstärke aufweist. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass sich hierdurch besonders gute, weil kostengünstig herstellbare und maßhaltige Verfahrensprodukte herstellen lassen.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Bearbeitung des hohlzylindrischen Ausgangskörpers mittels Drückwalzens derart erfolgt, dass Material des hohlzylindrischen Ausgangskörpers so versetzt wird, dass wenigstens ein dritter Bereich mit einer bezogen auf den Ausgangskörper vergrößerten Materialstärke an dem Statorträger oder dem Übertragungselement ausgeformt ist. Hierdurch lässt sich insbesondere eine hohe strukturelle Stabilität in den Bereichen der vergrößerten Materialstärke bereitstellen, beispielsweise für Lagerstellen oder Dichtstellen.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der zweite Bereich mit einer vergrößerten Materialstärke an einem der distalen Enden, des Statorträgers oder des Übertragungselements und/oder der dritte Bereich mit einer vergrößerten Materialstärke an einem der distalen Enden, des Statorträgers oder des Übertragungselements ausgebildet wird. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass hierdurch der Materialeinsatz weiter optimiert werden und somit besonders ressourcenschonende Verfahrensprodukte gefertigt werden können.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass an einem der distalen Enden, des Ausgangskörpers ein flanschartiger, um laufender Kragen mittels eines Umformverfahrens ausgebildet wird, wodurch das entsprechende Verfahrensprodukt eine integrierte Befestigungsmöglichkeit erhalten kann und/oder auch die strukturelle Stabilität des Verfahrensproduktes im Bereich des umlaufenden Kragens gesteigert werden kann, beispielsweise zur Anordnung von Lager- oder Dichtstellen.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass an dem zweiten Bereich mit einer vergrößerten Materialstärke und/oder dem dritten Bereich mit einer vergrößerten Materialstärke jeweils wenigstens eine umlaufende Ringnut mittels eines Umformverfahrens ausgebildet wird, so dass in diese Ringnut beispielsweise ein Dichtmittel wie ein O-Ring angeordnet und axial gesichert werden kann. Es versteht sich, dass auch eine Mehrzahl von Ringnuten ausgebildet werden können, je nach Dichtungserfordernissen des Verfahrensprodukts.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass das der erste Bereich der reduzierten Materialstärke eine im Wesentlichen konstante Materialstärke aufweist.
Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass das Drückwalzen mittels einer Drückrolle durchgeführt wird, welche eine profilierte Oberfläche oder eine unprofilierte Oberfläche aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch einen Statorträger mit einer hohlzylindrischen Raumform für eine elektrische Maschine umfassend wenigstens einen ersten Bereich mit einer ersten Materialstärke und wenigstens einen zweiten Bereich mit einer zweiten Materialstärke, die größer ist als die erste Materialstärke, wobei der erste Bereich und der zweite Bereich mittels Drückwalzens geformt wurde. Der Statorträger umgreift hierbei den Stator einer elektrischen Maschine und bindet diesen an eine Umgebungsstruktur, wie beispielsweise ein Motorgehäuse, an. Die elektrische Maschine ist bevorzugt für eine Verwendung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs konfiguriert. Auch kann es somit vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass der Stator in einem Statorträger aufgenommen ist. Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass der Stator mittels einer Presspassung in dem Statorträger fixiert ist.
Schließlich kann die Aufgabe der Erfindung auch gelöst werden durch ein elastisches, metallisches Übertragungselement mit einer hohlzylindrischen Raumform für ein Wellgetriebe umfassend wenigstens einen ersten Bereich mit einer ersten Materialstärke und wenigstens einen zweiten Bereich mit einer zweiten Materialstärke, die größer ist als die erste Materialstärke, wobei der erste Bereich und der zweite Bereich mittels Drückwalzens geformt wurde.
Ein Wellgetriebe besteht üblicherweise aus einem starren ersten Zahnrad, der sogenannten Circular-Spline, die eine Innenverzahnung aufweist. In diesem starren ersten Zahnrad ist üblicherweise ein zweites außenverzahntes und flexibles Zahnrad, das auch als Flex-Spline oder elastisches Übertragungselement bezeichnet wird, angeordnet. Die Außenverzahnung steht mit der Innenverzahnung des starren ersten Zahnrads lokal in Eingriff. Der Durchmesser der Außenverzahnung ist etwas kleiner als die Innenverzahnung, auch besitzt die Innenverzahnung weniger Zähne als die Außenverzahnung. Vorgesehen ist ferner eine üblicherweise ovale Scheibe oder ähnliches, die als Wellengenerator fungiert und in dem flexiblen zweiten Zahnrad, also der Flex-Spline bzw. dem Übertragungselement, angeordnet ist. Diese Scheibe ist mit einem externen Motor, gegebenenfalls über ein zwischengeschaltetes Getriebe, gekoppelt. Eine motorbedingte Drehung der Scheibe führt zu einer Deformation der Flex-Spline, die eine der Scheibenform entsprechende Form einnimmt. Hierüber wird der Eingriff der beiden Verzahnungen geändert, so dass es im Endeffekt zu einer übersetzten Rotationsbewegung der flexiblen Einheit, also der Flex-Spline, relativ zur starren, nicht bewegten Einheit, der Circular-Spline, kommt. Ein derartiges Wellgetriebe kann in einer elektromotorischen Antriebseinheit mit einer elektrischen Maschine verwendet werden, beispielsweise als eine vormontierte Gelenkarm-Einheit für einen Roboterarm.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigt:
Figur 1 einen teilweise geschnittenen Statorträger in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 2 einen Statorträger in einer Axialschnittdarstellung,
Figur 3 ein erstes Fertigungsverfahren mit einem Statorträger in verschiedenen Fertigungszuständen,
Figur 4 ein zweites Fertigungsverfahren mit einem Statorträger in verschiedenen Fertigungszuständen,
Figur 5 ein drittes Fertigungsverfahren mit einem elastischen, metallischen Übertragungselement eines Wellgetriebes in verschiedenen Fertigungszuständen.
Die Figur 3 zeigt ein erstes Verfahren zur Herstellung eines metallischen Statorträgers 1 einer elektrischen Maschine oder eines elastischen, metallischen Übertragungselements 20 eines Wellgetriebes.
In einem ersten Schritt erfolgt die Bereitstellung eines nicht spanend bearbeiteten metallischen Ausgangskörpers 3 zur Bildung eines Statorträgers 1 oder eines Übertragungselements 20. In der Ausführungsform der Figur 3 weist der Ausgangskörper 3 eine hohlzylindrische Raumform mit einer im Wesentlichen konstanten Materialstärke 8 auf. Der Ausgangskörper 3 ist auf einem zylindrischen Umformwerkzeug 17 aufgesteckt.
Nun erfolgt die Bearbeitung des Ausgangskörpers 3 mittels Drückwalzens, wobei Material des Ausgangskörpers 3 mittels einer Drückrolle 15 so versetzt wird, dass wenigstens ein erster Bereich 4 mit einer bezogen auf den Ausgangskörper 3 reduzierten Materialstärke 5 und wenigstens ein zweiter Bereich 6 mit einer bezogen auf den Ausgangskörper 3 vergrößerten Materialstärke 7 an dem Statorträger 1 oder dem Übertragungselement 20 ausgeformt ist. Dies ist gut anhand der Abbild b in der Figur 3 nachvollziehbar. Die Bearbeitung des hohlzylindrischen Ausgangskörpers 3 mittels Drückwalzens erfolgt derart, dass Material des hohlzylindrischen Ausgangskörpers 3 durch die Drückrolle 15 so versetzt wird, dass wenigstens ein dritter Bereich 9 mit einer bezogen auf den Ausgangskörper 3 vergrößerten Materialstärke 10 an dem Statorträger 1 bzw. dem Übertragungselement 20 ausgeformt wird.
Die profilierte oder auch unprofilierte Drückrolle 15 drückt somit das metallische Material des Ausgangskörpers 3 aus der Mitte nach links und rechts, so dass der zweite Bereich 6 mit einer vergrößerten Materialstärke 7 an einem ersten distalen Enden 11 des Statorträgers 1 bzw. des Übertragungselements 20 und der dritte Bereich 9 mit einer vergrößerten Materialstärke 10 an dem zweiten distalen Enden 12 des Statorträgers 1 bzw. des Übertragungselements 20 ausgebildet wird. Der erste Bereich 4 der reduzierten Materialstärke 5 weist auch nach dem Drückwalzen eine im Wesentlichen konstante Materialstärke auf. Dieser Fertigungszustand ist in der Abbildung b der Figur 3 zu sehen.
Nachfolgend wird, was in der Abbildung c der Figur 3 skizziert ist, an dem zweiten Bereich 6 mit einer vergrößerten Materialstärke 7 und dem dritten Bereich 9 mit einer vergrößerten Materialstärke 10 jeweils wenigstens eine um laufende Ringnut 14 mittels eines Umformverfahrens ausgebildet. In der Figur 3 werden hierfür die beiden Umformwerkzeuge 16 verwendet. Figur 4 zeigt eine Abwandlung des aus der Figur 3 bekannten Herstellverfahrens, bei dem zunächst die Nuten 14 in den Ausgangskörper 3 eingebracht werden und nachfolgend der Ausgangskörper 3 mit den Nuten drückgewalzt wird.
Auch wenn nicht in den Figuren 3-4 gezeigt, so wäre es dennoch auch denkbar, dass der erste Bereich 4 mit einer reduzierten Materialstärke 5 und der zweite Bereich 6 mit einer vergrößerten Materialstärke 7 vor der Umformung des Ausgangskörpers 3 in eine hohlzylindrische Raumform ausgeformt wird. Mit anderen Worten kann also zunächst bei einem flächigen Ausgangskörper 3 das Drückwalzen zur Ausbildung der Bereiche 4,6 mit ihrem unterschiedlichen Materialstärken 5,7 erfolgen, um nachfolgend den so umgeformten flächigen Ausgangskörper dann in eine hohlzylindrische Raumform umzuformen.
Die Figur 1-2 zeigen exemplarisch ein Verfahrensprodukt der Herstellverfahren aus den Figuren 3-4. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Figuren 1 -2 ist ein hohlzylindrischer Statorträger 1 gezeigt, an dessen ersten distalen Ende ein, beispielsweise mittels eines Umformverfahrens flanschartig ausgebildeter Kragen 13 angeordnet ist, der der Befestigung des Statorträgers 1 an einer Anbindungsstruktur, wie beispielsweise eines Motorgehäuses, dient. An den distalen Enden 11 ,12 des Statorträgers 1 sind Nuten 14 vorgesehen, in denen beispielsweise Dichtringe eingesetzt werden können.
Die Figur 5 zeigt ein Verfahren zur Herstellung insbesondere eines elastischen, metallischen Übertragungselements 20 eines Wellgetriebes. Auch hier erfolgt zunächst die Bereitstellung eines nicht spanend bearbeiteten metallischen Ausgangskörpers 3 zur Bildung des Übertragungselements 20. Dann erfolgt die Bearbeitung des Ausgangskörpers 3 mittels Drückwalzens, wobei Material des Ausgangskörpers 3 so versetzt wird, dass wenigstens ein erster Bereich 4 mit einer bezogen auf den Ausgangskörper 3 reduzierten Materialstärke 5 und wenigstens ein zweiter Bereich 6 mit einer bezogen auf den ersten Bereich 4 vergrößerten Materialstärke 7 an dem Übertragungselement 20 ausgeformt ist. Hierdurch lassen sich besonders hohe Materialversatzraten bzw. Materialstärkereduktionen erzielen, die zur Ausbildung einer Flex-Spline notwendig sind. Darüber hinaus ermöglichen die aufgedickten Bereiche 6,9 beispielsweise Lagerungen an den distalen Enden 11 ,12 des Übertragungselements 20 für das Wellgetriebe vorzusehen. Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezuqszeichenliste
I Statorträger
3 Ausgangskörper
4 Bereich
5 Materialstärke
6 Bereich
7 Materialstärke
8 Materialstärke
9 Bereich
10 Materialstärke
I I distales Ende
12 distales Ende
13 Kragen
14 Ringnut
15 Drückrolle
16 Umformwerkzeug
17 Umformwerkzeug
20 Übertragungselement

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Statorträgers (1 ) einer elektrischen Maschine oder eines elastischen, metallischen Übertragungselements (20) eines Wellgetriebes, umfassend die Schritte
• Bereitstellung eines nicht spanend bearbeiteten metallischen Ausgangskörpers (3) zur Bildung eines Statorträgers (1 ) oder eines Übertragungselements (20), und
• Bearbeitung des Ausgangskörpers (3) mittels Drückwalzens, wobei Material des Ausgangskörpers (3) so versetzt wird, dass wenigstens ein erster Bereich (4) mit einer bezogen auf den Ausgangskörper (3) reduzierten Materialstärke (5) und wenigstens ein zweiter Bereich (6) mit einer bezogen auf den ersten Bereich (4) und/oder den Ausgangskörper (3) vergrößerten Materialstärke (7) an dem Statorträger (1 ) oder dem Übertragungselement (20) ausgeformt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangskörper (3) eine hohlzylindrische Raumform aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (4) mit einer reduzierten Materialstärke (5) und der zweite Bereich (6) mit einer vergrößerten Materialstärke (7) vor der Umformung des Ausgangskörpers (3) in eine hohlzylindrische Raumform ausgeformt wird.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangskörper (3) eine im Wesentlichen konstante Materialstärke (8) aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung des hohlzylindrischen Ausgangskörpers (3) mittels Drückwalzens derart erfolgt, dass Material des hohlzylindrischen Ausgangskörpers (3) so versetzt wird, dass wenigstens ein dritter Bereich (9) mit einer bezogen auf den Ausgangskörper (3) vergrößerten Materialstärke (10) an dem Statorträger (1 ) oder dem Übertragungselement (20) ausgeformt ist.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (6) mit einer vergrößerten Materialstärke (7) an einem der distalen Enden (11 ,12) des Statorträgers (1) oder des Übertragungselements (20) und/oder der dritte Bereich (9) mit einer vergrößerten Materialstärke (10) an einem der distalen Enden (11 ,12) des Statorträgers (1 ) oder des Übertragungselements (20) ausgebildet wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der distalen Enden (11 ,12) des Ausgangskörpers (3) ein flanschartiger, umlaufender Kragen (13) mittels eines Umformverfahrens ausgebildet wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Bereich (6) mit einer vergrößerten Materialstärke (7) und/oder dem dritten Bereich (9) mit einer vergrößerten Materialstärke (10) jeweils wenigstens eine umlaufende Ringnut (14) mittels eines Umformverfahrens ausgebildet wird.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (4) der reduzierten Materialstärke (5) eine im Wesentlichen konstante Materialstärke aufweist.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drückwalzen mittels einer Drückrolle (15) durchgeführt wird, welche eine profilierte Oberfläche oder eine unprofilierte Oberfläche aufweist.
11 . Statorträger (1 ) mit einer hohlzylindrischen Raumform für eine elektrische Maschine umfassend wenigstens einen ersten Bereich (4) mit einer ersten Materialstärke (5) und wenigstens einen zweiten Bereich (6) mit einer zweiten Materialstärke (7), die größer ist als die erste Materialstärke (5), wobei der erste Bereich (4) und der zweite Bereich (6) mittels Drückwalzens geformt wurde.
12. Elastisches, metallisches Übertragungselement (20) mit einer hohlzylindrischen Raumform für ein Wellgetriebe umfassend wenigstens einen ersten Bereich (4) mit einer ersten Materialstärke (5) und wenigstens einen zweiten Bereich (6) mit einer zweiten Materialstärke (7), die größer ist als die erste Materialstärke (5), wobei der erste Bereich (4) und der zweite Bereich (6) mittels Drückwalzens geformt wurde.
PCT/DE2023/100886 2022-11-18 2023-11-16 Verfahren zur herstellung eines metallischen statorträgers, statorträger einer elektrischen maschine sowie elastisches, metallisches übertragungselement eines wellgetriebes WO2024104533A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022130539.2 2022-11-18
DE102022130539 2022-11-18
DE102022131953.9A DE102022131953A1 (de) 2022-11-18 2022-12-02 Verfahren zur Herstellung eines metallischen Statorträgers, Statorträger einer elektrischen Maschine sowie elastisches, metallisches Übertragungselement eines Wellgetriebes
DE102022131953.9 2022-12-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024104533A1 true WO2024104533A1 (de) 2024-05-23

Family

ID=88975371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2023/100886 WO2024104533A1 (de) 2022-11-18 2023-11-16 Verfahren zur herstellung eines metallischen statorträgers, statorträger einer elektrischen maschine sowie elastisches, metallisches übertragungselement eines wellgetriebes

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024104533A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050127768A1 (en) * 2003-12-13 2005-06-16 Zf Friedrichshafen Ag Rotor for an electrical machine
EP3379700A1 (de) * 2017-03-21 2018-09-26 Fischer & Kaufmann GmbH & Co. KG Gehäuse und verfahren zum herstellen eines gehäuses
DE102018103221A1 (de) 2018-02-14 2019-08-14 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wellgetriebe und Verfahren zur Montage eines Wellgetriebes
DE102019105760A1 (de) 2018-03-08 2019-09-12 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wellgetriebe und Verfahren zur Herstellung eines elastischen Getriebebauteils
US20220154812A1 (en) * 2016-05-18 2022-05-19 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Flexible transmission element

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050127768A1 (en) * 2003-12-13 2005-06-16 Zf Friedrichshafen Ag Rotor for an electrical machine
US20220154812A1 (en) * 2016-05-18 2022-05-19 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Flexible transmission element
EP3379700A1 (de) * 2017-03-21 2018-09-26 Fischer & Kaufmann GmbH & Co. KG Gehäuse und verfahren zum herstellen eines gehäuses
DE102018103221A1 (de) 2018-02-14 2019-08-14 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wellgetriebe und Verfahren zur Montage eines Wellgetriebes
DE102019105760A1 (de) 2018-03-08 2019-09-12 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wellgetriebe und Verfahren zur Herstellung eines elastischen Getriebebauteils

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10160685C2 (de) Planetengetriebe, Getriebemotor und Baureihe von Getriebemotoren
DE69901373T2 (de) Herstellungsverfahren für Kraftfahrzeug- Ausgleichsgetriebe
DE102014205261A1 (de) Schwenkmotor eines aktiven Wankstabilisators für Kraftfahrzeuge
EP2999895B1 (de) Welle-nabe-verbindung und getriebemotor
WO2015021972A2 (de) Verstelleinrichtung
DE10226572A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor sowie Rotor für einen Elektromotor
DE102013226929A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Hohlwelle durch Radialumformen sowie hiermit hergestellte Hohlwelle
WO2016116593A1 (de) Verfahren zum fügen einer funktionsbaugruppe sowie funktionsbaugruppe
DE3931599A1 (de) Verfahren zur herstellung eines innenverzahnten getriebeteiles
DE102006020905B3 (de) Zahnrad für ein Getriebe
EP3316456B1 (de) Motorwelle eines elektromotors sowie verfahren zu dessen herstellung
DE102008006627B4 (de) Differentialkorb aus Halbschalen und Verfahren zur Herstellung eines Differentialkorbs
WO2018086679A1 (de) Motor-getriebeanordnung für ein kraftfahrzeug sowie verfahren zur herstellung einer motor-getriebeanordnung
WO2024104533A1 (de) Verfahren zur herstellung eines metallischen statorträgers, statorträger einer elektrischen maschine sowie elastisches, metallisches übertragungselement eines wellgetriebes
DE102004001141B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Wellenzapfen und zur Herstellung einer gebauten Welle
DE102019208366B4 (de) Verstellbarer Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug, Gehäuse für einen verstellbaren Wankstabilisator und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102015220052A1 (de) Abstützanordnung eines Lagerelements an einem Bauteil einer elektrischen Maschine sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen Abstützanordnung
DE102022131953A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines metallischen Statorträgers, Statorträger einer elektrischen Maschine sowie elastisches, metallisches Übertragungselement eines Wellgetriebes
DE102017207126A1 (de) Antriebsanordnung mit einem rotierenden Gehäuse angeschlossen an eine Ausgangsschnittstelle
EP2677207B1 (de) Planetengetriebe und Verfahren zum Verbinden von einem Hohlrad eines Planetengetriebes mit einem Kundenanschlussflansch für flexible kundenspezifische Anschlussmaße und Verwendung eines Planetengetriebes
DE102018123116A1 (de) System aus Rotorwelle und Abtriebswelle, Abtriebswelle und Verfahren zum Herstellen eines Systems aus Rotorwelle und Abtriebswelle
DE102017219546A1 (de) Zahnradanordnung
DE102020129738A1 (de) Wellgetriebe, Verfahren zur Herstellung eines Wellgetriebes und Brennkraftmaschine mit Wellgetriebe aufweisenden Nockenwellenverstellern
EP2295274A1 (de) Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug
DE102020207991A1 (de) Elektrischer Antrieb

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23813557

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1