WO2025252287A1 - Rotorwelle für einen rotor einer elektrischen maschine - Google Patents

Rotorwelle für einen rotor einer elektrischen maschine

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WO2025252287A1
WO2025252287A1 PCT/DE2025/100546 DE2025100546W WO2025252287A1 WO 2025252287 A1 WO2025252287 A1 WO 2025252287A1 DE 2025100546 W DE2025100546 W DE 2025100546W WO 2025252287 A1 WO2025252287 A1 WO 2025252287A1
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WO
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rotor shaft
bearing
raceway
rotor
bearing seat
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Pending
Application number
PCT/DE2025/100546
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English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim RAUH
Norbert Geyer
Thomas Hußenether
Marco JUNKER
Benedikt Schreiber
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Publication date
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    • F16C33/583—Details of specific parts of races
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/083—Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor

Definitions

  • the present invention relates to a rotor shaft for a rotor of an electric machine, in particular for use in an electrically operated drive train of a motor vehicle, comprising a monolithic circumferential toothing formed with the rotor shaft, which can be brought into gear engagement with a corresponding toothing for the transmission of a torque, and a first bearing seat formed on the rotor shaft and a second bearing seat formed on the rotor shaft.
  • a rotor shaft is, as is well known, part of the rotor of an electric machine, as described, for example, in DE 10 2021 208 941 A1.
  • the rotor shaft of a rotor which is usually housed in a stator, is rotatably supported in corresponding bearing mounts of a housing, for which two or more bearing points are provided. Suitable rolling bearings, often needle or ball bearings, are used for this purpose.
  • the rotor rotates when the electric machine is in operation, thus generating a torque that is transmitted to downstream mechanical components.
  • the rotor shaft is equipped with a separate pinion featuring external teeth that mesh with a secondary gear.
  • the separate pinion is connected to the rotor shaft via a splined connection.
  • the rolling bearings used for rotor shaft support in the housing are conventional bearings comprising an inner ring, an outer ring, and rolling elements guided in a cage between them.
  • the inner ring is pressed onto the rotor shaft, while the outer ring is mounted in a suitable receptacle on the housing.
  • a correspondingly large tolerance range is also required for the gear teeth, as both the splined connection and the toothing of the pinion to the secondary gear exhibit a certain tolerance.
  • Increased manufacturing and assembly effort is also required for the rotor shaft bearings, particularly for the design of the shaft-side bearing seats. the inner ring, and on the other hand on the side of the rings of the rolling bearing itself, so that a corresponding total tolerance also results on the side of the bearing.
  • the invention is based on the problem of specifying an improved rotor shaft.
  • a rotor shaft for a rotor of an electric machine in particular for use in an electrically operated drive train of a motor vehicle, comprising a monolithic circumferential toothing formed with the rotor shaft, which can be brought into gear engagement with a corresponding toothing to transmit a torque, and a first bearing seat formed on the rotor shaft and a second bearing seat formed on the rotor shaft, a first rolling bearing with an inner ring mounted on the rotor shaft is arranged on the first bearing seat and a raceway for rolling elements guided in a cage is formed on the second bearing seat, on which the rolling elements roll.
  • This rotor shaft offers the technical advantage of high structural integrity, as the gearing for torque transmission is formed directly and monolithically with the shaft. This avoids potential weak points that could arise from assembly or joining processes.
  • the rotor shaft according to the invention is also simplified in its design, as only a single shaft component is used, on which the relevant interfaces—namely, the gearing required for the output and the corresponding bearing arrangements—are directly machined. This eliminates the need for an additional, separate pinion, since the gear section with the external teeth is an integral part of the rotor shaft.
  • at least one significantly simplified rolling bearing can be used, which does not require a separate inner ring, as the rolling elements roll directly on the corresponding raceway, which is also integrally machined onto the rotor shaft.
  • the rotor shaft according to the invention can also simplify production and improve the design reliability of the electrical The machine, especially in demanding applications such as in a motor vehicle powertrain, can be improved.
  • an assembly-optimized rotor shaft can be provided with a bearing concept consisting of a preferably recessed raceway located directly on the shaft and a conventional first rolling bearing.
  • the raceway located directly on the rotor shaft is situated at the second bearing seat and is designed so that the rotor shaft, including the other rotor components, can be assembled or inserted from an axial direction. This is achieved, firstly, by the advantageously recessed or lowered direct raceway and, secondly, by the design of the bearing with a needle roller cage, the cage of which is advantageously spread open during assembly.
  • the axial position of the needle roller cage is advantageously ensured by a U-profile.
  • the size of the optional support bearing (first rolling bearing), which is designed as a conventional rolling bearing, is advantageously matched to the gear teeth.
  • this concept allows the gearing to be mounted directly on the shaft and eliminates the need for the inner bearing ring at the second bearing seat, thus eliminating assembly steps and achieving higher accuracy with regard to the gearing.
  • a rotor is the rotating part of an electric machine.
  • the rotor comprises, in particular, a rotor shaft and one or more rotor bodies, formed from stacks of rotor laminations and fixed to the rotor shaft.
  • the rotor shaft can be hollow, which reduces weight and allows lubricant or coolant to be supplied to the rotor body.
  • a rotor shaft is a component of a rotor in an electric machine, serving to transmit mechanical rotational energy and absorb mechanical loads.
  • the rotor shaft is thus a component that can be rigidly connected to other functional elements of the rotor, such as magnets or windings, and/or be an integral part of these elements. It also serves as a mounting point for the rotor's bearings, thereby contributing to the precise positioning of the rotor within the stator and ensuring a uniform air gap.
  • the rotor shaft preferably comprises a cylindrical base with various elements adapted to it, such as bearing seats, raceways for rolling elements, and/or a toothed section for torque transmission.
  • the toothed section is monolithically integrated with the shaft, resulting in increased load-bearing capacity and service life, as well as reduced assembly effort. Furthermore, bearing seats can be formed on the shaft, enabling the accommodation of rolling bearings and thus supporting the bearing and guidance of the rotor.
  • the rotor shaft is preferably made of steel or high-strength aluminum to meet the required mechanical properties such as strength, hardness, and durability.
  • composite materials or specially treated metals can also be used, offering high strength at a reduced weight.
  • the rotor shaft can also be advantageous for the rotor shaft to be designed as a hollow shaft. Besides the resulting weight reduction, this also allows a cooling fluid to be supplied to the rotor shaft, which can contribute to optimized cooling of the rotor, particularly in high-performance automotive applications.
  • a gear is an extensive sequence of teeth arranged on the rotor shaft and serving to transmit torque and mechanical power by engaging with a corresponding gear on another component, such as a transmission shaft.
  • a key function of the gear is to enable efficient, slip-free transmission of torque between the rotor shaft and other machine elements.
  • the gear also enables reversible transmission, meaning that the electric machine can operate effectively in both forward and reverse directions.
  • the teeth can have different profiles, such as involute, cycloidal, or other specialized shapes, tailored to the specific requirements of the application.
  • gears can advantageously be made of hardened steel or special alloys that exhibit high wear resistance to ensure the durability and reliability of the transmission components.
  • the toothing can preferably also be designed as a plug-in toothing.
  • a bearing seat is an element or area of a rotor shaft that serves to receive and position a bearing.
  • the bearing seat is preferably an integral part of the rotor shaft and is designed for the precise and stable support of the shaft or rotor within the electric machine.
  • the function of the bearing seat essentially consists of positioning a bearing securely and accurately, thereby ensuring the correct alignment of the rotor shaft.
  • the bearing seat design incorporates a defined geometric shape tailored to the specific type of bearing. This can include a cylindrical, conical, or otherwise shaped surface, depending on the bearing used.
  • the bearing seat is advantageously designed to have high dimensional accuracy in order to provide an optimal fit for the bearing.
  • bearing seats designed for rolling bearings, such as ball or roller bearings, are preferred. It is also possible for the rolling elements of a rolling bearing to roll directly on the bearing seat. In this case, the bearing seat also forms the raceway for the rolling elements of the rolling bearing. Bearing seats can also include additional features such as grooves or contact surfaces for retaining rings, which enable precise axial positioning of the bearing. In highly loaded applications, bearing seats can also be provided with additional reinforcements or special coatings to reduce wear and increase durability.
  • a raceway is a surface on a bearing seat on which rolling elements, such as balls or rollers, roll.
  • This raceway is an integral part of the rotor shaft and serves to guide the rolling elements and enable efficient load transmission.
  • the raceway advantageously includes a hardened or coated surface to increase the durability and performance of the raceway and/or bearing.
  • the geometric design of the raceway can be tailored to the shape of the rolling elements.
  • the raceway can be cylindrical for cylindrical rollers or spherical for balls to ensure optimal contact area and load distribution.
  • the raceway can therefore be flat or profiled.
  • a profiled raceway can, for example, guide the rolling elements along the raceway.
  • a flat raceway on the other hand, can allow for a certain degree of axial movement of the rolling elements along the raceway.
  • the raceway may also be treated with special polishing processes or superfinishing techniques to create an extremely smooth surface. Furthermore, it is conceivable to provide the raceway with additional coatings such as ceramics or special metal alloys to increase its hardness and corrosion resistance.
  • the raceway can also be heat-treated and/or cryogenically treated to optimize its performance and durability under extreme operating conditions.
  • a rolling bearing can be single-row or multi-row.
  • a rolling bearing preferably has an inner ring.
  • the inner ring can be made of a metallic and/or ceramic material. It is generally possible to form the inner ring in one piece or in multiple pieces, particularly in two pieces.
  • a rolling bearing further preferably has an outer ring.
  • the outer ring can be made of a metallic and/or ceramic material. It is generally possible to form the outer ring in one piece or in multiple pieces, particularly in two pieces.
  • the rolling elements of a rolling bearing are in the shape of a ball or a roller. They roll on the raceways of the rolling bearing and their function is to transmit the force acting on it, for example, in a radial rolling bearing, from the outer ring to the inner ring and vice versa.
  • Roller-shaped rolling elements can be selected, for example, from the groups of symmetrical self-aligning rollers, asymmetrical self-aligning rollers, cylindrical rollers, needle rollers, and/or tapered rollers.
  • the rolling elements are guided within the cage and spaced apart from each other.
  • the cage can be made of one piece or multiple pieces.
  • the rolling elements can roll within the rolling bearing, particularly on the inner ring raceway.
  • the surface of the inner ring raceway can advantageously be designed to be correspondingly wear-resistant, for example, by means of a suitable surface treatment process and/or by applying a suitable additional material layer.
  • the inner ring raceway can be flat or profiled.
  • a profiled inner ring raceway can, for example, guide the rolling elements.
  • a flat inner ring raceway on the other hand, can allow a certain degree of axial movement of the rolling elements.
  • the rolling elements can roll within the rolling bearing, particularly on the outer ring raceway.
  • the surface of the outer ring raceway can advantageously be designed to be correspondingly wear-resistant, for example, by means of a suitable surface treatment process and/or by applying a suitable additional material layer.
  • the outer ring raceway can be flat or profiled.
  • a profiled outer ring raceway can, for example, guide the rolling elements on the outer ring raceway.
  • a flat outer ring raceway can, for example, allow a certain degree of axial displacement of the rolling elements on the outer ring raceway.
  • a rolling bearing may have a seal to prevent lubricant from escaping the bearing or dirt or moisture from entering it.
  • the seals used may be provided with one or more sealing lips that bear against a component of the rolling bearing. These are designed to seal the bearing for as long as possible, ideally over its entire service life, while also ensuring that the friction caused by the seal is not excessive.
  • the seal is made of an elastic, and preferably rubber-elastic, material.
  • the elastic material may preferably consist entirely or partially of an elastomer, with the elastomers preferably being selected from the group of vulcanizates of natural rubber and silicone rubber.
  • a rolling bearing is configured for rotational speeds greater than 10,000 rpm.
  • a first circumferential groove and/or a second circumferential groove can be provided adjacent to the raceway, into which the cage engages and is thereby fixed in its axial position relative to the raceway, either with or without play.
  • the use of circumferential grooves adjacent to the raceway, into which the cage for the rolling elements engages, offers technical advantages with regard to the precision and flexibility of the bearing arrangement. These grooves enable a precisely defined axial positioning of the cage, thereby minimizing the risk of axial play. This results in improved smooth running and higher load-bearing capacity of the shaft.
  • the option of choosing between bearing arrangements with and without play also allows for a customized adaptation to the specific requirements of the application.
  • the cage can have a U-shaped cross-section with two lateral cage legs that axially engage the raceway machined on the rotor shaft.
  • This axial engagement allows for simple axial fixing of the mounting position of the rolling element assembly.
  • the raceway is machined with a slight radial elevation on the shaft component, meaning that corresponding circumferential grooves or recesses are formed on both sides of the raceway into which the cage legs engage.
  • One or more radial projections can be formed on one or both cage legs, serving for radial cage guidance on the rotor shaft.
  • flanges are formed on the rotor shaft adjacent to the raceway, on which the cage is axially guided.
  • the first rolling bearing can also be designed as a ball bearing.
  • a ball bearing at the first bearing seat offers the advantage of particularly low friction and high load-bearing capacity.
  • Ball bearings are known for their ability to efficiently carry both radial and axial loads, which increases the flexibility and range of applications of the rotor shaft in various configurations of electrical machines. Economic advantages result from the standardization of ball bearings, leading to cost savings in procurement and maintenance.
  • the rolling elements that run on the raceway of the second bearing seat can be designed as needles or rollers.
  • the use of rollers as rolling elements on the raceway of the second bearing seat offers advantages, particularly with regard to load-bearing capacity. Compared to bearing balls, rollers can withstand higher radial loads, which improves the reliability and durability of the rotor shaft in demanding applications such as in an automotive powertrain. In addition, roller bearings often have a longer service life, leading to a reduction in maintenance requirements and associated costs.
  • the gear teeth may have a pitch circle diameter that is larger than or equal to all other diameters of the rotor shaft. Designing the gear teeth with a pitch circle diameter that is larger than or equal to the other diameters of the rotor shaft offers the advantage of improved power transmission capability. A larger diameter at the gear teeth allows for the transmission of greater forces and distributes the loads more effectively across the gear teeth, resulting in reduced wear and an increased service life. This is particularly important for drive systems in vehicles where high power and torque are required. Furthermore, the invention can also be further developed such that the raceway has a diameter that is smaller than that of the axially adjacent sections of the rotor shaft.
  • This stepped design thus enables, in particular, the axial insertion of the rotor, which incorporates this rotor shaft, into the stator.
  • This is combined with the previously described simplified design of the rotor shaft and the elimination of the separate pinion and the inner bearing ring at the second bearing seat.
  • the design of the recessed raceway, formed directly on the shaft component, and the corresponding diameter dimensioning therefore allow the rotor components to be assembled from a single direction, as well as the rotor itself.
  • the first bearing seat can also be located at a first distal end of the rotor shaft. Positioning the first bearing seat at the first distal end of the rotor shaft enables optimal force transmission. This arrangement also contributes to improved mechanical stability and a reduction in bending stresses, which technically results in less wear at the bearing points.
  • the rotor shaft includes a third bearing seat, preferably located at a second distal end of the rotor shaft. Adding a third bearing seat at the second distal end of the rotor shaft increases the stability of the overall shaft's bearing arrangement. This leads to improved precision in rotor positioning within the electric motor. The more precise alignment of the rotor also contributes to reducing imbalances and vibrations, which in turn minimizes noise and wear. The additional support at both ends of the rotor shaft further enhances stability. This particularly reduces the risk of bearing damage and resulting failures.
  • a second rolling bearing with an inner ring mounted on the rotor shaft can be arranged at the third bearing seat.
  • the rigid connection of the inner ring of the rolling bearing to the rotor shaft ensures a direct and efficient transmission of torque. Furthermore, the direct connection of the inner ring to the rotor shaft increases the overall mechanical stability of the shaft, which can be particularly important in applications requiring high speeds or high torques.
  • the invention can also advantageously be implemented such that the cage of the rolling elements running on the rotor shaft is designed to be expandable.
  • rolling element rings comprising a plurality of individual rolling elements, in particular needles, which are held in a cage.
  • Each cage or rolling element ring is slightly expandable so that it can be easily placed onto the raceway during assembly. In the assembly position, the cage constricts again accordingly, so that the best possible enclosure of the rolling element raceway is ensured.
  • the cage can have a locking mechanism, i.e., a corresponding locking geometry is present that allows the cage to be opened locally and thus expanded, and then closed again in the assembly position.
  • the raceway can also be advantageous for the raceway to be designed so that it lies radially within the root diameter and the lamination seat of the rotor shaft. Positioning the raceway within the root diameter and the lamination seat minimizes the overall dimensions of the rotor shaft. This results in a more compact motor design, which is particularly beneficial in space-constrained applications such as electric vehicles and other mobile applications. This configuration also allows for improved shaft centering and balance, leading to a reduction in vibration and noise during operation. This embodiment can contribute to the axial run-out of the tool used to produce the gear teeth, for example a broaching tool, since it can easily run over the raceway during its axial movement without coming into contact with it.
  • the diameter of the rolling elements running on the raceway may be such that the outer diameter of the rolling elements is larger than the tip diameter of the gear teeth.
  • the larger outer diameter of the rolling elements also generally means that each individual element wears less quickly, as the load is distributed more effectively.
  • the diameter of the raceway is smaller than the diameter of the root circle of the gear teeth.
  • the raceway diameter may be smaller than the diameter of a receiving section machined directly onto the rotor shaft for a rotor lamination stack.
  • An elongated, cylindrical receiving section for a rotor lamination stack, which is shrunk onto this receiving section, can be axially connected to the raceway. Since the outer diameter of this receiving section is slightly larger than the outer diameter of the second rolling element raceway, the tool used to integrally form the cylindrical receiving section on the shaft component can, in turn, extend axially.
  • the first rolling bearing can have an outer ring whose diameter is smaller than the The tooth root diameter is a factor.
  • a smaller outer ring can reduce material consumption and therefore costs.
  • the bearing's reduced weight can contribute to a lower overall machine weight, which is particularly advantageous in mobile and transportable applications. This configuration also allows for the production of the rotor shaft's toothing even with the first rolling bearing already installed, as a suitable tool can be guided axially over the first bearing without colliding with it.
  • the rotor shaft has a first contact shoulder, wherein both the outer diameter of the contact shoulder and the outer diameter of the first rolling bearing lie radially within the root circle diameter.
  • the rotor shaft's splines be arranged axially between the first and second bearing seats.
  • the axial positioning of the splines between the first and second bearing seats promotes a uniform force distribution and stabilizes the shaft during operation under load. This central position can also help reduce bending stresses on the shaft that could arise from off-center forces if the splines were located closer to one of the shaft's ends. This results in a more even load distribution and increased overall system stability.
  • the symmetrical arrangement of the splines between the bearing seats can also help minimize vibrations and noise that can be caused by imbalances or asymmetrical loads.
  • the rolling elements that run on the raceway of the second bearing seat are preferably needles or rollers, meaning that needle or roller assemblies are used as the rolling element rings.
  • the needles or rollers can be of the same or different lengths and/or diameters, depending on the available installation space.
  • the invention further relates to a rotor for an electric machine, comprising a rotor shaft of the type described above and a rotor lamination stack arranged thereon.
  • the invention relates to an electric machine comprising a stator and a rotor of the type described above, which is inserted into the stator.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a motor vehicle with an electric drivetrain.
  • Figure 2 shows an electric machine in an axial section view.
  • Figure 3 shows a first embodiment of a rotor shaft in an axial sectional view
  • Figure 4 shows a first embodiment of a rotor shaft in a perspective view
  • Figure 5 shows a second embodiment of a rotor shaft in an axial sectional view
  • Figure 6 shows a third embodiment of a rotor shaft in an axial sectional view
  • Figure 7 shows a third embodiment of a rotor shaft in a perspective view
  • Figure 8 shows a fourth embodiment of a rotor shaft in an axial sectional view
  • Figure 9 shows a fifth embodiment of a rotor shaft in an axial sectional view.
  • FIG 3 shows a rotor shaft 1 for a rotor 2 of an electric machine 3, as illustrated by way of example in Figure 2.
  • This electric machine 3 is intended in particular for use in an electrically operated drive train 4 of a motor vehicle 5, as sketched in Figure 1.
  • the rotor shaft 1 comprises a monolithic, circumferential toothing 6, which can be engaged with a corresponding toothing to transmit torque. Furthermore, the rotor shaft 1 has a first bearing seat 8 and a second bearing seat 9 formed on the rotor shaft 1. The toothing 6 of the rotor shaft 1 is arranged axially between the first bearing seat 8 and the second bearing seat 9.
  • first rolling bearing 10 with an inner ring 11 which is non-rotatably connected to the rotor shaft 1 is formed and at the second bearing seat 9 a raceway 12 for rolling elements 14 which are guided in a cage 13 and on which the rolling elements 14 roll.
  • Figure 3 also shows that a first circumferential groove 15 and a second circumferential groove 16 adjoin the raceway 12, into which the cage 13 engages and is thereby fixed in its axial position relative to the raceway 12 with or without play.
  • the first rolling bearing 10 is designed as a ball bearing, while the rolling elements 14 rolling on the raceway 12 of the second bearing seat 9 are designed as rollers.
  • the first bearing seat 8 is formed at a first distal end 21 of the rotor shaft 1.
  • Figure 3 shows an embodiment of the rotor shaft 1 in which the toothing 6 has a pitch circle diameter 17 that is larger than or greater than equal to all other diameters of the rotor shaft 1, which facilitates or enables axial insertion of the rotor shaft into a corresponding connecting structure such as a stator.
  • the raceway 12 also has a diameter 18 that is smaller than that of the axially adjacent sections 19, 20 of the rotor shaft 1. This allows the raceway 12 to be "cut into” the rotor shaft 1.
  • the raceway 12 is designed such that it lies radially within the base circle diameter 26 and the lamination stack seat 27 of the rotor shaft 1.
  • the cage 13 is designed to be expandable and can thus be slid axially onto the rotor shaft 1.
  • the diameter 28 of the rolling elements 14 rolling on the raceway 12 is designed such that the circumscribed diameter 29 of the rolling elements 14 is larger than the tip diameter 17 of the toothing 6.
  • first rolling bearing 10 has an outer ring 30 whose diameter 31 is smaller than the root circle diameter 26 of the gearing 6.
  • the rotor shaft 1 also has a first contact shoulder 32, wherein both the outer diameter 33 of the contact shoulder 32 and the outer diameter 34 of the first rolling bearing 10 lie radially within the root circle diameter 26.
  • the gear teeth 6 can be mounted directly on the rotor shaft 1, as described above.
  • the raceway 12 is designed to lie below the root circle diameter 26 and the lamination stack seat 27, thus ensuring clearance for the machining tools for the gear teeth 6.
  • the diameter 28 of the rolling elements 14 is...
  • the second bearing seat 9 is designed such that the circumscribed circle diameter 29 of the rolling elements 14 is larger than the tip circle diameter 17 of the gear teeth 6.
  • the axial position of the needle roller assembly, formed by the cage 13 and the rolling elements 14 inserted therein, is ensured by the needle roller assembly engaging laterally as a U-profile over the second bearing seat 9.
  • the cage 13 can also be guided by lateral flanges of the rotor shaft 1 in a conventional design, although this is not shown in Figure 3.
  • the cage 13 is spread open sufficiently to be placed onto the raceway 12.
  • the cage 13 can be designed with or without a locking mechanism. Separate outer rings can be pressed into the housing for the needle roller bearing that encompasses the needle roller assembly.
  • the first rolling bearing 10 is designed with regard to assembly in such a way that the fully assembled rotor 2 including rotor shaft 1 can be inserted into the stator 35 from one direction.
  • the first rolling bearing 10 designed as a support bearing
  • the first rolling bearing is already mounted on the rotor shaft 1
  • the first rolling bearing is located separately in a bearing cap, as shown in Figures 3-8
  • the optional support bearing to the left of the toothing 6 is not present, and the rotor shaft 1 is only supported on one side relative to the toothing 6, as shown in Figure 9.
  • the bearing arrangement is designed such that the outer ring 30 of the rolling bearing 10 is smaller than the root circle diameter 26 of the gear teeth 6. This allows the fully assembled rotor 2, including rotor shaft 1 and bearings, to be inserted into the stator 35 from one side. Simultaneously, the lower contact shoulder 32 and the lower press fit for the rolling bearing 10 provide sufficient clearance for the gear cutting tools.
  • both the mounting shoulder 32 and the bearing seat 8 for the rolling bearing 10 are located below the root diameter 26.
  • the rotor shaft 1 is pressed onto the inner ring 11 of the rolling bearing. In this case as well, clearance is provided for the machining tools of the gear teeth 6.
  • the rolling bearing to the left of the toothing 6 is not present; that is, the bearing arrangement is one-sided and consists of two bearing points located to the right of the toothing. Nevertheless, the rotor assembly can be axially inserted into the stator 35 from one side due to the design of the second bearing seat 9 with its recessed raceway 12. For this purpose, all diameters or geometries on the rotor shaft 1 adjacent to the toothing 6 are smaller than the root diameter 26.
  • this design eliminates the need for a separate pinion and the interfaces required for it, and significantly simplifies the overall assembly of the rotor assembly.
  • Figure 4 shows the first embodiment of a rotor shaft 1 known from Figure 3 in a perspective view.
  • the rotor shaft 1 includes a third bearing seat 22, which is formed at a second distal end 23 of the rotor shaft 1.
  • a second rolling bearing 24 with an inner ring 25 that is non-rotatably connected to the rotor shaft 1 is arranged at the third bearing seat 22.
  • Figure 8 shows the rotor shaft 1 known from Figures 6-7 with a total of three bearing points.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotorwelle (1) für einen Rotor (2) einer elektrischen Maschine (3), insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch betreibbaren Antriebsstrang (4) eines Kraftfahrzeugs (5), umfassend eine monolithisch mit der Rotorwelle (1) ausgebildete umlaufende Verzahnung (6), welche zur Übertragung eines Drehmoments mit einer korrespondierenden Verzahnung (7) in einen getrieblichen Eingriff bringbar ist, und einem an der Rotorwelle (1) ausgebildeten ersten Lagersitz (8) und einem an der Rotorwelle (1) ausgebildeten zweiten Lagersitz (9), wobei die Verzahnung (6) der Rotorwelle (1) axial zwischen dem ersten Lagersitz (8) und dem zweiten Lagersitz (9) angeordnet ist, wobei an dem ersten Lagersitz (8) ein erstes Wälzlager (10) mit einem drehfest mit der Rotorwelle (1) verbundenen Innenring (11) angeordnet ist und an dem zweiten Lagersitz (9) eine Laufbahn (12) für in einem Käfig (13) geführte Wälzkörper (14) ausgebildet ist, auf welcher die Wälzkörper (14) abwälzen.

Description

Rotorwelle für einen Rotor einer elektrischen Maschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotorwelle für einen Rotor einer elektrischen Maschine, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch betreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine monolithisch mit der Rotorwelle ausgebildete umlaufende Verzahnung, welche zur Übertragung eines Drehmoments mit einer korrespondierenden Verzahnung in einen getrieblichen Eingriff bringbar ist, und einem an der Rotorwelle ausgebildeten ersten Lagersitz und einem an der Rotorwelle ausgebildeten zweiten Lagersitz.
Eine Rotorwelle ist bekanntlich Teil eines Rotors einer elektrischen Maschine, wie beispielsweise in DE 10 2021 208 941 A1 beschrieben. Die Rotorwelle eines üblicherweise in einem Stator aufgenommenen Rotors ist in entsprechenden Lageraufnahmen eines Gehäuses entsprechend drehgelagert, wozu zwei oder mehr Lagerstellen vorgesehen sind. Die Lagerung erfolgt über geeignete Wälzlager, häufig Nadel- oder Kugellager. Der Rotor rotiert bei Betrieb der elektrischen Maschine, sodass über ihn ein Drehmoment erzeugt wird, das auf eine nachgeschaltete Mechanik zu übertragen ist.
Hierzu ist die Rotorwelle mit einem separaten Ritzel versehen, das eine Außenverzahnung aufweist, die wiederum mit einem weiterführenden Zahnrad kämmt. Das separate Ritzel ist über eine Passverzahnung mit der Rotorwelle verbunden. Die der Rotorwellenlagerung im Gehäuse dienenden Wälzlager sind konventionelle Wälzlager umfassend einen Innenring, einen Außenring sowie dazwischen angeordnete, in einem Käfig geführte Wälzkörper. Der Innenring ist auf die Rotorwelle aufgepresst, der Außenrings ist in einer geeigneten Lageaufnahme am Gehäuse aufgenommen. Dieser zweiteilige Aufbau führt zu einer aufwendigen Bearbeitung der Schnittstellen sowohl an der Rotorwelle als auch dem benötigten zusätzlichen Ritzel bzw. Zahnrad sowie zu einem erhöhten Montageaufwand für die Baugruppen. Ebenso ist eine entsprechend große Toleranzkette im Hinblick auf die Verzahnung gegeben, da einerseits die Passverzahnung eine gewisse Toleranz aufweist, und die Verzahnung des Ritzels zum weiterführenden Zahnrad. Ein erhöhter Herstellung- und Montageaufwand ist auch hinsichtlich der Lagerung der Rotorwelle gegeben, einerseits für die Ausbildung der wellenseitigen Lagersitze für die Innenring, und andererseits seitens der Ringe des Wälzlagers selbst, sodass sich auch seitens der Lagerung eine entsprechende Summentoleranz ergibt.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine verbesserte Rotorwelle anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rotorwelle für einen Rotor einer elektrischen Maschine, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch betreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine monolithisch mit der Rotorwelle ausgebildete umlaufende Verzahnung, welche zur Übertragung eines Drehmoments mit einer korrespondierenden Verzahnung in einen getrieblichen Eingriff bringbar ist, und einem an der Rotorwelle ausgebildeten ersten Lagersitz und einem an der Rotorwelle ausgebildeten zweiten Lagersitz, an dem ersten Lagersitz ein erstes Wälzlager mit einem auf der Rotorwelle angebrachten Innenring angeordnet ist und an dem zweiten Lagersitz eine Laufbahn für in einem Käfig geführte Wälzkörper ausgebildet ist, auf welcher die Wälzkörper abwälzen.
Diese Rotorwelle bietet den technischen Vorteil, dass sie eine hohe strukturelle Integrität der Rotorwelle ermöglicht, indem die Verzahnung für die Drehmomentübertragung direkt und monolithisch mit der Welle ausgebildet ist. Dadurch werden potenzielle Schwachstellen, die durch Montage- oder Fügeprozesse entstehen könnten, vermieden. Die erfindungsgemäße Rotorwelle ist hierdurch auch im Aufbau vereinfacht, da lediglich ein einziges Wellenbauteil verwendet wird, an dem die relevanten Schnittstellen, nämlich einerseits die für den Abtrieb erforderliche Verzahnung, andererseits die entsprechenden Lagermöglichkeiten, unmittelbar ausgearbeitet sind. Dies erlaubt es, auf ein zusätzliches, separates Ritzel zu verzichten, da der Verzahnungsabschnitt mit der Außenverzahnung integraler Bestandteil der Rotorwelle ist. Ebenso kann wenigstens ein deutlich vereinfachtes Wälzlager verwendet werden, das ohne separaten Innenring auskommen, da die Wälzkörper unmittelbar auf der entsprechenden Laufbahn, die wiederum integral an der Rotorwelle ausgearbeitet ist, wälzen.
Wirtschaftlich betrachtet kann durch die erfindungsgemäße Rotorwelle auch die Produktion vereinfacht und die Konstruktionszuverlässigkeit der elektrischen Maschine, insbesondere in anspruchsvollen Anwendungen wie in einem Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen, verbessert werden.
Zusammengefasst kann also eine montage-optimierte Rotorwelle bereitgestellt werden mit einem Lagerungskonzept aus bevorzugt „eingegrabener“, direkt auf der Welle liegender Laufbahn und einem konventionellem ersten Wälzlager. Die direkt auf der Rotorwelle befindliche Laufbahn befindet sich an dem zweiten Lagersitz und ist so gestaltet, dass die Rotorwelle einschließlich der weiteren Rotorbauteile aus einer axialen Richtung montiert bzw. eingeschoben werden kann. Dies wird zum Einen durch die vorteilhafterweise eingegrabene bzw. tieferliegende Direkt- Laufbahn und der Ausführung der Lagerung mit Nadelkranz, dessen Käfig bei der Montage vorteilhafterweise aufgespreizt wird, realisiert. Die axiale Position des Nadelkranzes wird dabei vorteilhafterweise durch ein U-Profil sichergestellt.
Um Montage der Rotorwelle inklusive aller Rotorbauteile aus einer Richtung zu gewährleisten, ist zusätzlich die Größe des optionalen Stützlagers (erstes Wälzlager), das als konventionelles Wälzlager ausgeführt ist, vorteilhafterweise auf die Verzahnung abgestimmt.
In Summe kann durch dieses Konzept die Verzahnung direkt auf der Welle angebracht und auf den Lagerinnenring an dem zweiten Lagersitz verzichtet werden, sodass Montageschritte entfallen und eine höhere Genauigkeit im Hinblick auf die Verzahnung erreicht wird.
Rotor
Ein Rotor ist der sich drehende (rotierende) Teil einer elektrischen Maschine. Der Rotor umfasst insbesondere eine Rotorwelle und einen oder mehrere drehfest auf der Rotorwelle angeordnete, aus Rotorblechpaketen gebildete Rotorkörper. Die Rotorwelle kann hohl ausgeführt sein, was zum einen eine Gewichtsersparnis zur Folge hat und was zum anderen die Zufuhr von Schmier- oder Kühlmittel zum Rotorkörper erlaubt. Rotorwelle
Im Sinne dieser Patentanmeldung ist eine Rotorwelle eine Komponente eines Rotors in einer elektrischen Maschine, welche dazu dient, mechanische Rotationsenergie zu übertragen und mechanische Belastungen aufzunehmen. Die Rotorwelle ist somit ein Bauteil, das fest mit anderen funktionalen Elementen des Rotors, wie Magneten oder Wicklungen, verbunden und/oder integraler Bestandteil dieser Elemente sein kann. Sie dient zudem als Montagestützpunkt für die Lagerung des Rotors, wodurch sie zur präzisen Positionierung des Rotors innerhalb des Stators und zur Gewährleistung eines gleichmäßigen Luftspalts beiträgt. Der Aufbau der Rotorwelle umfasst bevorzugt eine zylindrische Grundform mit verschiedenen darauf abgestimmten Elementen wie beispielsweise Lagersitzen, Laufbahnen für Wälzkörper, und/oder einer Verzahnung zur Drehmomentübertragung. Erfindungsgemäß ist die Verzahnung monolithisch mit der Welle gestaltet, was zu einer erhöhten Belastbarkeit und Lebensdauer sowie einem reduzierten Montageaufwand führt. Zudem können Lagersitze auf der Welle ausgebildet sein, welche die Aufnahme von Wälzlagern ermöglichen und somit die Lagerung und Führung des Rotors unterstützen.
Bevorzugt wird die Rotorwelle aus Stahl oder hochfestem Aluminium gefertigt, um den erforderlichen mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit, Härte und Dauerhaftigkeit gerecht zu werden. Für spezielle Anwendungen, in denen Gewichtseinsparungen kritisch sind, wie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt oder bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen, können auch Verbundwerkstoffe oder speziell behandelte Metalle zum Einsatz kommen, die eine hohe Festigkeit bei reduziertem Gewicht bieten.
In diesem Zusammenhang kann es ferner vorteilhaft sein, dass die Rotorwelle als eine Hohlwelle ausgebildet ist. Neben der dadurch erzielbaren Gewichtsreduktion kann der Rotorwelle hierdurch auch ein Kühlfluid zugeführt werden, was zu einer optimierten Kühlung des Rotors, insbesondere im Bereich der automobilen Hochleistungsanwendungen, beitragen kann.
Im Sinne dieser Patentanmeldung ist eine Verzahnung eine umfängliche Abfolge von Zähnen, die an der Rotorwelle angeordnet sind und dazu dienen, Drehmoment und mechanische Leistung durch Eingriff mit einer korrespondierenden Verzahnung eines anderen Bauteils, beispielsweise einer Getriebewelle, zu übertragen. Eine Kernfunktion der Verzahnung besteht darin, eine effiziente, schlupffreie Übertragung des Drehmoments zwischen der Rotorwelle und anderen Maschinenelementen zu ermöglichen. Die Verzahnung ermöglicht insbesondere auch eine reversible Übertragung, was bedeutet, dass die elektrische Maschine sowohl im Vorwärts- als auch im Rückwärtsbetrieb effektiv arbeiten kann.
Die Zähne können unterschiedliche Profile haben, wie z. B. Evolventen-, Zykloidenoder andere spezialisierte Formen, die auf die spezifischen Anforderungen der Anwendung abgestimmt sind. Materialtechnisch können Verzahnungen vorteilhafterweise aus gehärtetem Stahl oder speziellen Legierungen gefertigt sein, die eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisen, um die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der Übertragungskomponenten zu gewährleisten.
Um eine einfache Montage zu erlauben, kann die Verzahnung bevorzugt auch als Steckverzahnung ausgebildet sein.
Im Sinne dieser Patentanmeldung ist ein Lagersitz ein Element oder Bereich einer Rotorwelle, das zur Aufnahme und Positionierung eines Lagers dient. Der Lagersitz ist bevorzugt integraler Bestandteil der Rotorwelle und für die präzise und stabile Lagerung der Welle bzw. des Rotors innerhalb der elektrischen Maschine konzipiert. Die Funktion des Lagersitzes besteht im Wesentlichen darin, ein Lager sicher und genau zu positionieren, wodurch die korrekte Ausrichtung der Rotorwelle gewährleistet wird.
Der Aufbau des Lagersitzes beinhaltet eine definierte geometrische Form, die auf die spezifische Art des Lagers abgestimmt ist. Dies kann eine zylindrische, kegelige oder anders geformte Oberfläche umfassen, je nachdem, welches Lager verwendet wird. Der Lagersitz wird vorteilhafterweise so gestaltet, dass er eine hohe Maßgenauigkeit aufweist, um eine optimale Passform für das Lager zu bieten.
Es ist grundsätzlich denkbar, dass auf dem Lagersitz ein Gleit- oder ein Wälzlager sitzt. Bevorzugt werden Lagersitze verwendet, die für die Aufnahme von Wälzlagern, wie Kugel- oder Rollenlagern, konzipiert sind. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Wälzkörper eines Wälzlagers direkt auf dem Lagersitz wälzen. In diesem Fall bildet dann also der Lagersitz auch die Laufbahn für die Wälzkörper des Wälzlagers. Grundsätzlich können Lagersitze auch zusätzliche Merkmale wie beispielsweise Nutrillen oder Anschlagflächen für Sicherungsringe enthalten, die eine präzise axiale Positionierung des Lagers ermöglichen. In hochbelasteten Anwendungen können Lagersitze auch mit zusätzlichen Verstärkungen oder speziellen Beschichtungen versehen werden, um Verschleiß zu reduzieren und die Haltbarkeit zu erhöhen.
Laufbahn
Im Sinne dieser Patentanmeldung ist eine Laufbahn eine Oberfläche an einem Lagersitz, auf der Wälzkörper, wie Kugeln oder Rollen, abrollen. Diese Laufbahn ist ein integraler Bestandteil der Rotorwelle und dient dazu, die Wälzkörper zu führen und eine effiziente Lastübertragung zu ermöglichen.
Die Laufbahn umfasst vorteilhafterweise eine gehärtete oder beschichtete Oberfläche, um die Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit der Laufbahn bzw. der Lagerung zu erhöhen. Die geometrische Gestaltung der Laufbahn kann auf die Form der Wälzkörper abgestimmt sein. So kann die Laufbahn beispielsweise zylindrisch für Zylinderrollen oder sphärisch für Kugeln ausgeführt sein, um eine optimale Kontaktfläche und Lastverteilung zu gewährleisten. Die Laufbahn kann somit eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Laufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Laufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Laufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Laufbahn erlauben.
Die Laufbahn kann in diesem Zusammenhang auch mit speziellen Polierverfahren oder superfinishing-Techniken bearbeitet sein, um eine extrem glatte Oberfläche zu erzielen. Ferner ist es denkbar, die Laufbahn mit zusätzlichen Beschichtungen wie Keramik oder speziellen Metalllegierungen zu versehen, um die Härte und Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Die Laufbahn kann darüber hinaus auch thermisch behandelt und/oder kryogenisch behandelt werden, um ihre Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit unter extremen Betriebsbedingungen zu optimieren.
Wälzlager
Ein Wälzlager kann ein- oder mehrreihig ausgebildet sein.
Ein Wälzlager weist bevorzugt einen Innenring auf. Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Innenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden. Ein Wälzlager weist ferner bevorzugt einen Außenring auf. Der Außenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Außenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
Die Wälzkörper eines Wälzlagers haben die Form einer Kugel oder einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Wälzlagers ab und haben die Aufgabe, die beispielsweise auf ein Radialwälzlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen. Rollenförmige Wälzkörper können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der symmetrischen Pendelrollen, der asymmetrischen Pendelrollen, der Zylinderrollen, der Nadelrollen und/oder der Kegelrollen.
Die Wälzkörper sind in dem Käfig geführt und voneinander beabstandet. Der Käfig kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein.
Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Innenringlaufbahn des Innenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht. Die Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben.
Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Außenringlaufbahn des Außenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.
Die Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn erlauben.
Ein Wälzlager kann eine Dichtung aufweisen, um ein Austreten von Schmiermittel aus dem Wälzlager oder ein Eintreten von Schmutz oder Feuchtigkeit in das Wälzlager zu verhindern. Hierzu können die eingesetzten Dichtungen mit einer oder mehreren Dichtlippen versehen sein, die an einem Bauteil des Wälzlagers anliegen können. Diese sind derart ausgelegt, dass sie zum einen möglichst über die gesamte Lebensdauer das Lager abdichten, andererseits die Reibung durch die anliegende Dichtung nicht zu hoch ist. Besonders bevorzugt ist es, dass die Dichtung aus einem elastischen, insbesondere bevorzugt gummielastischen Material geformt ist. Das elastische Material kann bevorzugt ganz oder teilweise aus einem Elastomer bestehen, wobei wiederum bevorzugt die Elastomere ausgewählt sind aus der Gruppe der Vulkanisate von Naturkautschuk und Silikonkautschuk. Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass ein Wälzlager für Umdrehungszahlen von größer als 10.000 U/min konfiguriert ist.
Vorteilhafte Ausführunqsformen der Erfindung
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine erste um laufende Nut und/oder eine zweite um laufende Nut an die Laufbahn angrenzt, in welche der Käfig eingreift und hierdurch in seiner axialen Position gegenüber der Laufbahn spielbehaftet oder spielfrei festgelegt ist. Der Einsatz von umlaufenden Nuten, die an die Laufbahn angrenzen und in die der Käfig für die Wälzkörper eingreift, bietet technische Vorteile in Bezug auf die Präzision und Flexibilität der Lagerung. Diese Nuten ermöglichen eine genau definierte axiale Positionierung des Käfigs, wodurch die Gefahr von Axialspiel minimiert wird. Dies führt zu einer verbesserten Laufruhe und höheren Belastbarkeit der Welle. Auch die Auswahlmöglichkeit zwischen spielbehafteter und spielfreier Lagerung ermöglicht eine maßgeschneiderte Anpassung an die spezifischen Anforderungen des Einsatzes.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Käfig einen U- förmigen Querschnitt mit zwei seitlichen Käfigschenkeln aufweist, die die an der Rotorwelle erhaben ausgearbeitete Laufbahn axial umgreifen. Dieser axiale Umgriff ermöglicht auf einfache Weise eine axiale Festlegung der Montageposition des Wälzkörperkranzes. Die Laufbahn ist dabei geringfügig radial erhaben am Wellenbauteil ausgearbeitet, d. h., dass beidseits der Laufbahn entsprechende umlaufenden Nuten oder Einstiche ausgebildet sind, in die die Käfigschenkel eingreifen. Dabei können an einem oder an beiden Käfigschenkel ein oder mehrere radiale Vorsprünge ausgebildet sein, die der radialen Käfigführung auf der Rotorwelle dienen. Alternativ zur Ausbildung eines U-förmigen Käfigs ist es auch denkbar, dass an der Rotorwelle benachbart zur Laufbahn Borde ausgebildet sind, an denen der Käfig axial geführt ist. Auch auf diese Weise ist eine axiale Festlegung der Montageposition des Wälzkörperkranz möglich. Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das erste Wälzlager als Kugellager ausgeführt ist. Die Verwendung eines Kugellagers am ersten Lagersitz bietet den Vorteil einer besonders geringen Reibung und hohen Belastbarkeit. Kugellager sind für ihre Fähigkeit bekannt, sowohl radiale als auch axiale Lasten effizient zu tragen, was die Flexibilität und Einsatzbreite der Rotorwelle in verschiedenen Konfigurationen elektrischer Maschinen erweitert. Wirtschaftliche Vorteile ergeben sich durch die Standardisierung von Kugellagern, was Kostenersparnisse bei Beschaffung und Wartung mit sich bringt.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die auf der Laufbahn des zweiten Lagersitzes abwälzenden Wälzkörper als Nadeln oder Rollen ausgeführt sind. Die Verwendung von Rollen als Wälzkörper auf der Laufbahn des zweiten Lagersitzes bietet Vorteile, insbesondere in Bezug auf die Tragfähigkeit. Rollen können im Vergleich zu Lagerkugeln höhere radiale Lasten aufnehmen, was die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Rotorwelle in anspruchsvollen Einsatzbereichen wie in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang verbessert. Zudem weisen Rollenlager dadurch oft eine längere Lebensdauer auf, was zu einer Reduzierung von Wartungsbedarf und damit verbundenen Kosten führt.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Verzahnung einen Kopfkreisdurchmesser aufweist, der größer oder größer gleich als alle anderen Durchmesser der Rotorwelle ist. Die Gestaltung der Verzahnung mit einem Kopfkreisdurchmesser, der größer oder gleich den anderen Durchmessern der Rotorwelle ist, bietet den Vorteil einer verbesserten Kraftübertragungsfähigkeit. Ein größerer Durchmesser an der Verzahnung ermöglicht es, größere Kräfte zu übertragen und verteilt die Belastungen besser über die Verzahnungsteile, was zu einer reduzierten Abnutzung und einer erhöhten Lebensdauer der Verzahnung führt. Dies ist besonders bedeutend für Antriebssysteme in Fahrzeugen, wo hohe Leistungen und Drehmomente gefordert sind. Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Laufbahn einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als den die axial angrenzenden Abschnitte, der Rotorwelle. Hierdurch kann eine Konfiguration der Rotorwelle bereitgestellt werden, bei der die Laufbahn „eingegraben“ an der Rotorwelle vorliegt. Dies kann zu einem radial kompakten Aufbau der Rotorwelle beitragen und ferner auch ein axiales Einsetzen der Rotorwelle bzw. des Rotors in einen Stator zu vereinfachen.
Diese gestufte Ausführung ermöglicht somit insbesondere auch ein axiales Einschieben des diese Rotorwelle aufweisenden Rotors in den Stator, verbunden mit der bereits beschriebenen vereinfachten Ausgestaltung der Rotorwelle und dem Entfall des separaten Ritzels sowie des Lagerinnenrings an dem zweiten Lagersitz. Die Ausgestaltung der „eingegrabenen“, unmittelbar am Wellenbauteil ausgebildeten Laufbahn sowie die entsprechende durchmessermäßige Auslegung erlaubt also die Montage der Rotorbauteile aus einer Montagerichtung, ebenso wie die Montage des Rotors selbst.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das der erste Lagersitz an einem ersten distalen Ende der Rotorwelle ausgebildet ist. Durch die Positionierung des ersten Lagersitzes am ersten distalen Ende der Rotorwelle wird ein optimaler Kraftfluss ermöglicht. Diese Anordnung trägt ferner zur Verbesserung der mechanischen Stabilität und zur Reduktion von Biegebelastungen bei, was technisch zu geringeren Verschleißerscheinungen an den Lagerstellen führt.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Rotorwelle einen dritten Lagersitz umfasst, der bevorzugt an einem zweiten distalen Ende der Rotorwelle ausgebildet ist. Durch die Hinzufügung eines dritten Lagersitzes am zweiten distalen Ende der Rotorwelle kann die Stabilität der Lagerung der gesamten Welle erhöht werden. Dies führt zu einer verbesserten Präzision der Rotorpositionierung innerhalb des elektrischen Motors. Die präzisere Ausrichtung des Rotors trägt ferner zur Verringerung von Unwuchten und Vibrationen bei, was wiederum die Geräuschentwicklung und den Verschleiß minimiert. Durch die zusätzliche Unterstützung an beiden Enden der Rotorwelle wird somit insbesondere das Risiko von Lagerschäden und daraus resultierenden Ausfällen reduziert.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass an dem dritten Lagersitz ein zweites Wälzlager mit einem auf der Rotorwelle angebrachten Innenring angeordnet ist. Die feste Verbindung des Innenrings des Wälzlagers mit der Rotorwelle sorgt für eine direkte und effiziente Übertragung des Drehmoments. Die direkte Verbindung des Innenrings mit der Rotorwelle erhöht ferner die gesamte mechanische Stabilität der Welle, was insbesondere wichtig sein kann in Anwendungen, die hohe Drehzahlen oder große Drehmomente erfordern.
Die Erfindung kann auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass der Käfig der auf der Rotorwelle abwälzenden Wälzkörper spreizbar ausgeführt ist. Wie beschrieben, kommen letztlich lediglich Wälzkörperkränze zum Einsatz, umfassend eine Mehrzahl an einzelnen Wälzkörpern, insbesondere Nadeln, die in einem Käfig aufgenommen sind. Jeder Käfig respektive Wälzkörperkranz ist geringfügig aufweitbar, sodass er problemlos im Rahmen der Montage infolge dieser Aufweitung auf die Laufbahn gesetzt werden kann. In der Montagestellung schnürt sich der Käfig wieder entsprechend ein, sodass eine entsprechende bestmögliche Umfassung der Wälzkörperlaufbahn gegeben ist. Dabei kann der Käfig ein Schloss aufweisen, d. h., es ist eine entsprechende Schlossgeometrie vorhanden, die es erlaubt, den Käfig lokal zu öffnen und ihn so aufzuweiten und in der Montageposition wieder zu schließen.
Ferner kann es auch vorteilhaft sein, dass die Laufbahn so gestaltet ist, dass sie radial innerhalb des Fußkreisdurchmessers und des Blechpaketsitzes der Rotorwelle liegt. Durch die Positionierung der Laufbahn innerhalb des Fußkreisdurchmessers und des Blechpaketsitzes wird die Gesamtdimension der Rotorwelle minimiert. Dies führt zu einer kompakteren Konstruktion des Motors, was besonders in Anwendungen mit begrenztem Raumangebot wie in Elektrofahrzeugen und anderen mobilen Anwendungen vorteilhaft ist. Diese Konfiguration ermöglicht u.a. auch eine bessere Zentrierung und Balance der Welle, was zu einer Reduzierung von Vibrationen und Geräuschen während des Betriebs beitragen kann. Auch erlaubt diese Ausführungsform ein axiales Auslaufen des Werkzeugs, mit dem die Verzahnung hergestellt wird, beispielsweise ein Räumwerkzeugs, da es im Rahmen seiner Axialbewegung problemlos über die Laufbahn laufen kann, ohne mit dieser in Kontakt zu kommen.
Des weiteren kann es bevorzugt werden, dass der Durchmesser der auf der Laufbahn abwälzenden Wälzkörper so ausgeführt ist, dass der Hüllkreisdurchmesser der Wälzkörper größer als der Kopfkreisdurchmesser der Verzahnung ist. Durch den größeren Hüllkreisdurchmesser der Wälzkörper bezogen auf den Kopfkreisdurchmesser der Verzahnung und die damit verbundene robustere Konstruktion wird die gesamte Lagerstruktur widerstandsfähiger gegen Überlastung und mechanischen Schock. Der größere Hüllkreisdurchmesser der Wälzkörper bedeuten in der Regel auch, dass jedes einzelne Element weniger schnell abnutzt, da die Belastung besser verteilt wird.
In Weiterbildung der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass der Durchmesser der Laufbahn kleiner als der Durchmesser des Fußkreises der Verzahnung ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen axialen Auslauf des Werkzeugs, mit dem die Verzahnung hergestellt wird, beispielsweise ein Räumwerkzeugs, da es im Rahmen seiner Axialbewegung problemlos über die Laufbahn laufen kann, ohne mit dieser in Kontakt zu kommen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Durchmesser Laufbahn kleiner als der Durchmesser eines an der Rotorwelle unmittelbar ausgearbeiteten Aufnahmeabschnitts für ein Rotorblechpaket ist. Axial an die Laufbahn kann sich ein länglicher, zylindrischer Aufnahmeabschnitt für ein Rotorblechpaket anschließen, welches auf diesen Aufnahmeabschnitt beispielsweise aufgeschrumpft wird. Da der Außendurchmesser dieses Aufnahmeabschnitts etwas größer ist als der Außendurchmesser der zweiten Wälzkörperlaufbahn, kann wiederum das Werkzeug, mit dem der zylindrische Aufnahmeabschnitt integral am Wellenbauteil ausgebildet wird, axial auslaufen.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführung der Erfindung kann das erste Wälzlager einen Außenring aufweisen, dessen Durchmesser kleiner ist als der Fußkreisdurchmesser der Verzahnung. Ein kleinerer Außenring kann einer Reduktion des Materialverbrauchs und somit der Kosten führen. Zudem kann das geringere Gewicht des Lagers zur Gesamtgewichtsreduktion der Maschine beitragen, was insbesondere in mobilen und transportablen Anwendungen vorteilhaft ist. Ferner ermöglicht diese Konfiguration auch ein Herstellen der Verzahnung der Rotorwelle bei bereits montierten ersten Wälzlager, da ein entsprechendes Werkzeug axial über das erste Wälzlager hinweg geführt werden kann, ohne mit diesem zu kollidieren.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung weist die Rotorwelle eine erste Anlageschulter auf, wobei sowohl der Außendurchmesser der Anlageschulter als auch der Außendurchmesser des ersten Wälzlagers radial innerhalb des Fußkreisdurchmessers liegen. Hierdurch kann sowohl eine axiale Lagefixierung des Wälzlagers erreicht werden, wobei die Anlageschulter so ausgeführt ist, dass zur Herstellung der Verzahnung ein entsprechendes Werkzeug axial die Anlageschulter als auch das Wälzlager überfahren kann.
Es ist darüber hinaus ebenfalls bevorzugt, dass die Verzahnung der Rotorwelle axial zwischen dem ersten Lagersitz und dem zweiten Lagersitz angeordnet ist. Die axiale Positionierung der Verzahnung zwischen den ersten und zweiten Lagersitzen unterstützt eine gleichmäßige Kraftverteilung und stabilisiert die Welle beim Betrieb unter Last. Diese zentrale Position kann auch dazu beitragen, die Biegebelastungen auf die Welle zu reduzieren, die durch außermittige Kräfte entstehen könnten, wenn die Verzahnung näher an einem der Enden der Welle angeordnet wäre. Dies führt zu einer gleichmäßigeren Lastverteilung und einer erhöhten Gesamtstabilität des Systems. Die symmetrische Anordnung der Verzahnung zwischen den Lagersitzen kann auch helfen, Vibrationen und Geräusche zu minimieren, die durch Unwuchten oder unsymmetrische Lasten verursacht werden können.
Die auf der Laufbahn des zweiten Lagersitzes abwälzenden Wälzkörper sind bevorzugt Nadeln oder Rollen, d. h. dass als Wälzkörperkränze Nadel- oder Rollenkränze eingesetzt werden. Die Nadeln oder Rollen können in der Länge und/oder im Durchmesser gleich oder unterschiedlich sein, je nach gegebener Bauraumsituation. Neben der Rotorwelle selbst betrifft die Erfindung ferner einen Rotor für eine elektrische Maschine, umfassend eine Rotorwelle der vorstehend beschriebenen Art sowie ein daran angeordnetes Rotorblechpaket.
Schließlich betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, umfassend einen Stator sowie einen Rotor der vorstehend beschriebenen Art, der in den Stator eingesetzt ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigt:
Figur 1 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsstrang in einer schematischen Darstellung,
Figur 2 eine elektrische Maschine in einer Axialschnittdarstellung,
Figur 3 eine erste Ausführungsform einer Rotorwelle in einer Axialschnittansicht,
Figur 4 eine erste Ausführungsform einer Rotorwelle in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 5 eine zweite Ausführungsform einer Rotorwelle in einer Axialschnittansicht,
Figur 6 eine dritte Ausführungsform einer Rotorwelle in einer Axialschnittansicht,
Figur 7 eine dritte Ausführungsform einer Rotorwelle in einer perspektivischen Ansicht, Figur 8 eine vierte Ausführungsform einer Rotorwelle in einer Axialschnittansicht,
Figur 9 eine fünfte Ausführungsform einer Rotorwelle in einer Axialschnittansicht.
Die Figur 3 zeigt eine Rotorwelle 1 für einen Rotor 2 einer elektrischen Maschine 3, wie sie beispielhaft in der Figur 2 abgebildet ist. Diese elektrische Maschine 3 ist insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch betreibbaren Antriebsstrang 4 eines Kraftfahrzeugs 5 vorgesehen, wie er in der Figur 1 skizziert ist.
Wie aus der Figur 3 gut zu entnehmen ist, umfasst die Rotorwelle 1 eine monolithisch mit der Rotorwelle 1 ausgebildete umlaufende Verzahnung 6, welche zur Übertragung eines Drehmoments mit einer korrespondierenden Verzahnung in einen getrieblichen Eingriff bringbar ist. Ferner besitzt die Rotorwelle 1 einen an der Rotorwelle 1 ausgebildeten ersten Lagersitz 8 und einen an der Rotorwelle 1 ausgebildeten zweiten Lagersitz 9. Die Verzahnung 6 der Rotorwelle 1 ist axial zwischen dem ersten Lagersitz 8 und dem zweiten Lagersitz 9 angeordnet ist.
An dem ersten Lagersitz 8 ist ein erstes Wälzlager 10 mit einem drehfest mit der Rotorwelle 1 verbundenen Innenring 11 und an dem zweiten Lagersitz 9 eine Laufbahn 12 für in einem Käfig 13 geführte Wälzkörper 14 ausgebildet, auf welcher die Wälzkörper 14 abwälzen.
Aus der Figur 3 ist ferner ersichtlich, dass eine erste umlaufende Nut 15 und eine zweite umlaufende Nut 16 an die Laufbahn 12 angrenzen, in welche der Käfig 13 eingreift und hierdurch in seiner axialen Position gegenüber der Laufbahn 12 spielbehaftet oder spielfrei festgelegt ist.
Das erste Wälzlager 10 ist als Kugellager ausgeführt, während die auf der Laufbahn 12 des zweiten Lagersitzes 9 abwälzenden Wälzkörper 14 als Rollen ausgeführt sind. Der erste Lagersitz 8 ist an einem ersten distalen Ende 21 der Rotorwelle 1 ausgebildet. Die Figur 3 zeigt eine Ausführungsform der Rotorwelle 1 , bei der die Verzahnung 6 einen Kopfkreisdurchmesser 17 aufweist, der größer oder größer gleich als alle anderen Durchmesser der Rotorwelle 1 , was ein axiales Einschieben der Rotorwelle in eine entsprechende Anschlussstruktur wie beispielsweise einen Stator erleichtert bzw. ermöglicht. Die Laufbahn 12 weist ferner einen Durchmesser 18 auf, der kleiner ist als den die axial angrenzenden Abschnitte 19,20 der Rotorwelle 1. Hierdurch ist die Laufbahn 12 „eingegraben“ in der Rotorwelle 1 ausgebildet.
In der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist die Laufbahn 12 so gestaltet, dass sie radial innerhalb des Fußkreisdurchmessers 26 und des Blechpaketsitzes 27 der Rotorwelle 1 liegt. Der Käfig 13 ist spreizbar ausgeführt und kann so entsprechend axial auf die Rotorwelle 1 aufgeschoben werden.
Der Durchmesser 28 der auf der Laufbahn 12 abwälzenden Wälzkörper 14 ist in der ersten Ausführungsform so ausgeführt, dass der Hüllkreisdurchmesser 29 der Wälzkörper 14 größer als der Kopfkreisdurchmesser 17 der Verzahnung 6 ist.
Ferner weist das erste Wälzlager 10 einen Außenring 30 auf, dessen Durchmesser 31 kleiner ist als der Fußkreisdurchmesser 26 der Verzahnung 6. Die Rotorwelle 1 verfügt ferner über eine erste Anlageschulter 32, wobei sowohl der Außendurchmesser 33 der Anlageschulter 32 als auch der Außendurchmesser 34 des ersten Wälzlagers 10 radial innerhalb des Fußkreisdurchmessers 26 liegen.
All diese geometrischen Konfigurationen führen dazu, dass die Rotorwelle 1 auf eine einfache und montagefreundliche Weise axial in einen Stator einer elektrischen Maschine einsetzbar ist, was nachstehend noch näher erläutert wird.
Durch die tieferliegende Laufbahn 12 und der Verwendung eines Nadelkranzes mit spreizbarem Käfig 13 kann die Verzahnung 6 wie bereits oben beschrieben direkt auf der Rotorwelle 1 sitzen. Dabei ist die Laufbahn 12 so gestaltet, dass sie unterhalb des Fußkreisdurchmessers 26 und des Blechpaketsitzes 27 liegt, wodurch der Auslauf für die Bearbeitungswerkzeuge für die Verzahnung 6 sichergestellt ist. Gleichzeitig ist der Durchmesser 28 der Wälzkörper 14 am zweiten Lagersitz 9 so ausgeführt, dass der Hüllkreisdurchmesser 29 der Wälzkörper 14 größer als der Kopfkreisdurchmesser 17 der Verzahnung 6 ist.
Die axiale Position des Nadelkranzes, gebildet aus dem Käfig 13 und die in ihn eingesetzten Wälzkörper 14, wird dadurch sichergestellt, dass der Nadelkranz seitlich als U-Profil über den zweiten Lagersitz 9 greift. Alternativ ist auch eine Führung des Käfigs 13 über seitliche Borde der Rotorwelle 1 nach klassischer Ausführung möglich, was aber in der Figur 3 nicht gezeigt ist. Für die Montage wird der Käfig 13 soweit aufgespreizt, dass er auf die Laufbahn 12 gesetzt werden kann. Der Käfig 13 kann mit und ohne Schlossgeometrie ausgeführt sein. Für das den Nadelkranz umfassende Nadellager können separate Außenringe ins Gehäuse eingepresst werden.
Am ersten Lagersitz 8 ist das erste Wälzlager 10 im Hinblick auf die Montage so gestaltet, dass der komplett montierte Rotor 2 einschließlich Rotorwelle 1 von einer Richtung in den Stator 35 eingeschoben werden kann.
Je nach Lagerdimensionierung bzw. Bauraumanforderung sind hier hinsichtlich möglicher Montagekonfigurationen drei Fälle denkbar: im ersten Fall sitzt das erste als Stützlager ausgebildete Wälzlager 10 bereits auf der Rotorwelle 1 und im zweiten Fall befindet sich das erste Wälzlager separat in einem Lagerdeckel, was in den Figuren 3-8 gezeigt ist. Beim dritten Fall ist das optionale Stützlager links von der Verzahnung 6 nicht vorhanden und es findet lediglich eine bezogen auf die Verzahnung 6 einseitige Lagerung der Rotorwelle 1 statt, was in der Figur 9 gezeigt ist.
Bei Fall 1 , der beispielsweise in der Figur 3 zu sehen ist, ist die Lagerung so gestaltet, dass der Außenring 30 des Wälzlagers 10 kleiner als der Fußkreisdurchmesser 26 der Verzahnung 6 ist. Dadurch ist es möglich, dass der komplett montierte Rotor 2 einschließlich Rotorwelle 1 und Lagerung von einer Seite in den Stator 35 eingeschoben wird. Gleichzeitig ist durch die tieferliegende Anlageschulter 32 und den tieferliegenden Presssitz für das Wälzlager 10 der Bearbeitungsauslauf für die Verzahnungswerkzeuge gegeben.
Im zweiten Fall, der exemplarisch in der Figur 6 und Figur 7 zu sehen ist, ist das Wälzlager 10 in einem Lagerdeckel vor der Rotormontage eingepresst. Um die Rotormontage in den Stator 35 aus einer Richtung zu gewährleisten, liegt sowohl die Anlageschulter 32 als auch der Lagersitz 8 für das Wälzlager 10 unterhalb des Fußkreisdurchmessers 26. Beim Einschieben der Rotorbaugruppe wird die Rotorwelle 1 auf den Innenring 11 des Wälzlagers gepresst. Auch in diesem Fall ist der Auslauf für die Bearbeitungswerkzeuge der Verzahnung 6 gegeben.
Im dritten Fall, der in der Figur 9 abgebildet ist, ist das Wälzlager links von der Verzahnung 6 nicht vorhanden, d.h. die Lagerung ist einseitig ausgeführt und besteht aus zwei Lagerstellen, die rechts von der Verzahnung ausgebildet sind. Trotzdem kann die Rotorbaugruppe durch die Gestaltung des zweiten Lagersitzes 9 mit tieferliegender Laufbahn 12 von einer Seite aus axial in den Stator 35 eingeschoben werden. Hierzu sind alle zur Verzahnung 6 benachbarten Durchmesser bzw. Geometrien auf Rotorwelle 1 kleiner als der Fußkreisdurchmesser 26 ausgeführt.
Zusammengefasst kann durch diesen Aufbau das separate Ritzel sowie die dafür notwendigen Schnittstellen entfallen und die Montage der Rotorbaugruppe wird insgesamt deutlich vereinfacht.
Die Figur 4 zeigt die aus der Figur 3 bekannte erste Ausführungsform einer Rotorwelle 1 in einer perspektivischen Darstellung.
In der zweiten Ausführungsform einer Rotorwelle 1 , die in der Figur 5 gezeigt ist, umfasst die Rotorwelle 1 einen dritten Lagersitz 22, der an einem zweiten distalen Ende 23 der Rotorwelle 1 ausgebildet ist. An dem dritten Lagersitz 22 ist ein zweites Wälzlager 24 mit einem drehfest mit der Rotorwelle 1 verbundenen Innenring 25 angeordnet. Figur 8 zeigt die aus den Figuren 6-7 bekannte Rotorwelle 1 mit insgesamt drei Lagerstellen.
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
1 Rotorwelle
2 Rotor
3 elektrische Maschine
4 Antriebsstrang
5 Kraftfahrzeug
6 Verzahnung
8 Lagersitz
9 Lagersitz
10 Wälzlager
11 Innenring
12 Laufbahn
13 Käfig
14 Wälzkörper
15 Nut
16 Nut
17 Kopfkreisdurchmesser
18 Durchmesser
19 Abschnitt
20 Abschnitt
21 Ende
22 Lagersitz
23 Ende
24 Wälzlager
25 Innenring
26 Fußkreisdurchmesser
27 Blechpaketsitz
28 Durchmesser
29 Hüllkreisdurchmesser
30 Außenring
31 Durchmesser Anlageschulter Außendurchmesser Außendurchmesser Stator

Claims

Ansprüche
1 . Rotorwelle (1 ) für einen Rotor (2) einer elektrischen Maschine (3), insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch betreibbaren Antriebsstrang (4) eines Kraftfahrzeugs (5), umfassend eine monolithisch mit der Rotorwelle (1 ) ausgebildete umlaufende Verzahnung (6), welche zur Übertragung eines Drehmoments mit einer korrespondierenden Verzahnung in einen getrieblichen Eingriff bringbar ist, und einen an der Rotorwelle (1 ) ausgebildeten ersten Lagersitz (8) und einen an der Rotorwelle (1 ) ausgebildeten zweiten Lagersitz (9), dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Lagersitz (8) ein erstes Wälzlager (10) mit einem an der Rotorwelle (1 ) angebrachten Innenring (11 ) angeordnet ist und an dem zweiten Lagersitz (9) eine Laufbahn (12) für in einem Käfig (13) geführte Wälzkörper (14) ausgebildet ist, auf welcher die Wälzkörper (14) abwälzen.
2. Rotorwelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine erste umlaufende Nut (15) und/oder eine zweite umlaufende Nut (16) an die Laufbahn (12) angrenzt, in welche der Käfig (13) eingreift und hierdurch in seiner axialen Position gegenüber der Laufbahn (12) spielbehaftet oder spielfrei festgelegt ist.
3. Rotorwelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (6) einen Kopfkreisdurchmesser (17) aufweist, der größer oder größer gleich als alle anderen Durchmesser der Rotorwelle (1 ) ist.
4. Rotorwelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn (12) einen Durchmesser (18) aufweist, der kleiner ist als die axial angrenzenden Abschnitte (19,20) der Rotorwelle (1 ).
5. Rotorwelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagersitz (8) an einem ersten distalen Ende (21 ) der Rotorwelle (1 ) ausgebildet ist.
6. Rotorwelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (13) der auf der Rotorwelle (1 ) abwälzenden Wälzkörper (14) spreizbar ausgeführt ist.
7. Rotorwelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn (12) so gestaltet ist, dass sie radial innerhalb des Fußkreisdurchmessers (26) und des Blechpaketsitzes (27) der Rotorwelle (1 ) liegt.
8. Rotorwelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (28) der auf der Laufbahn (12) abwälzenden Wälzkörper (14) so ausgeführt ist, dass der Hüllkreisdurchmesser (29) der Wälzkörper (14) größer als der Kopfkreisdurchmesser (17) der Verzahnung (6) ist.
9. Rotorwelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wälzlager (10) einen Außenring (30) aufweist, dessen Durchmesser (31 ) kleiner ist als der Fußkreisdurchmesser (26) der Verzahnung (6).
10. Rotorwelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (1 ) eine erste Anlageschulter (32) aufweist, wobei sowohl der Außendurchmesser (33) der Anlageschulter (32) als auch der
Außendurchmesser (34) des ersten Wälzlagers (10) radial innerhalb des Fußkreisdurchmessers (26) liegen.
11 . Rotorwelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (6) der Rotorwelle (1 ) axial zwischen dem ersten Lagersitz (8) und dem zweiten Lagersitz (9) angeordnet ist.
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