DE102016009397A1

DE102016009397A1 - Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016009397A1
Application number: DE102016009397.8A
Authority: DE
Inventors: Goran Ogrizovic; Daniel Doll
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-08-02
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2017-02-16

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (12) für eine elektrische Maschine (10), insbesondere eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, mit einem Rotorträger (16), welcher wenigstens eine Innenverzahnung (36) mit jeweiligen, in Umfangsrichtung des Rotorträgers (16) voneinander beabstandeten Zähnen (38) aufweist, wobei wenigstens eine ein Innengewinde (50) aufweisende Schrauböffnung (48) vorgesehen ist, welche zumindest teilweise in einem der Zähne (38) der Innenverzahnung (36) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug.
Ein solcher Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, ist beispielsweise bereits aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Der Rotor umfasst einen Rotorträger, welcher wenigstens eine Innenverzahnung mit jeweiligen, in Umfangsrichtung des Rotorträgers voneinander beabstandeten Zähnen aufweist. Die Innenverzahnung und somit die Zähne werden beispielsweise genutzt, um Lamellen, insbesondere Außenlamellen, einer Lamellenkupplung in Umfangsrichtung des Rotorträgers an diesen abzustützen. Hierdurch können beispielsweise Drehmomente zwischen dem Rotorträger und den Lamellen übertragen werden, sodass beispielsweise über die Lamellenkupplung, insbesondere wenn diese geschlossen ist, Drehmomente zwischen dem Rotorträger und wenigstens einem weiteren Bauelement übertragen werden können.
Des Weiteren offenbart die DE 10 2015 007 138 A1 einen Rotor für eine elektrische Maschine eines Antriebsstrangs eines Kraftwagens, mit einer Mehrzahl von in axialer Richtung des Rotors aufeinanderfolgend angeordneten Blechsegmenten, welche mittels wenigstens eines die Blechsegmente in axialer Richtung durchdringenden Schraubelements in axialer Richtung mit wenigstens einem in axialer Richtung auf die Blechsegmente folgenden Rotorträgerelement verschraubt und dadurch am Rotorträgerelement befestigt sind. Dabei ist es vorgesehen, dass das Rotorträgerelement als ein Teil eines Anfahrelements für den Antriebsstrang ausgebildet ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Rotor und einen Antriebsstrang der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass das Gewicht des Rotors besonders gering gehalten werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Rotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um einen Rotor der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass das Gewicht des Rotors besonders gering gehalten werden kann, ist erfindungsgemäß wenigstens eine ein Innengewinde aufweisende Schrauböffnung vorgesehen, welche zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in einem der Zähne der Innenverzahnung angeordnet ist beziehungsweise verläuft. Durch diese Anordnung der beispielsweise als Bohrung ausgebildeten Schrauböffnung können die ohnehin vorhandenen Zähne zur Aufnahme der Schrauböffnung genutzt werden, sodass beispielsweise der Rotorträger mittels der Schrauböffnung, welche auch als Gewindeöffnung bezeichnet wird, und mittels eines beispielsweise als Schraube ausgebildeten Schraubelements, welches in die Schrauböffnung eingeschraubt wird, mit wenigstens einem weiteren Bauelement verschraubt und somit verbunden, insbesondere drehfest verbunden, werden kann.
Durch die Anordnung der Schrauböffnung in dem einen Zahn kann der Rotorträger besonders fest mit dem Bauelement verschraubt werden. In der Folge ist es möglich, den Rotorträger, insbesondere in wenigstens einem sich in Umfangsrichtung des Rotorträgers an die Schrauböffnung und den einen Zahn, in welchem die Schrauböffnung verläuft, anschließenden Wandungsbereich besonders dünnwandig auszugestalten, sodass das Gewicht und der Bauraumbedarf des Rotorträgers und somit des Rotors insgesamt besonders gering gehalten werden können. Mit anderen Worten ist es durch die erfindungsgemäße Anordnung der Schrauböffnung möglich, den Rotorträger im Vergleich zu herkömmlichen Rotorträgern dünnwandiger auszuführen. Durch die zumindest teilweise Anordnung der Schrauböffnung und somit des Innengewindes in dem einen Zahn wird ein ohnehin vorgesehener, den einen Zahn bildender dickwandiger Bereich des Rotorträgers genutzt, um den Rotorträger besonders fest mit dem Bauelement verschrauben zu können. Die Schrauböffnung beziehungsweise das Innengewinde kann dabei beispielsweise den Fußpunkt der Innenverzahnung in radialer Richtung berühren oder sogar überdecken.
Ferner ist es bei dem erfindungsgemäßen Rotor möglich, das Bauelement direkt an eine Stirnseite des Rotorträgers anzuschrauben. Durch diese stirnseitige Anschraubung des Bauelements an den Rotorträger kann eine Toleranzkettenoptimierung realisiert werden. Ferner stellt die Anordnung des Innengewindes in dem einen Zahn eine bauraumbeziehungsweise packageoptimierte Positionierung des Innengewindes dar, sodass der Bauraumbedarf und das Gewicht besonders gering gehalten werden können.
Bei dem genannten Bauelement, welches mittels des Innengewindes mit dem Rotorträger verschraubt werden kann, handelt es sich beispielsweise um ein Bauelement des Rotors, wobei das Bauelement beispielsweise als Rotorscheibe ausgebildet ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
1 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht einer elektrischen Maschine für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Rotor mit einem Rotorträger, welcher wenigstens eine Innenverzahnung mit jeweiligen, in Umfangsrichtung des Rotorträgers voneinander beabstandeten Zähnen aufweist, wobei Schrauböffnungen vorgesehen sind, welche jeweilige Innengewinde aufweisen und zumindest teilweise in jeweiligen Zähnen der Innenverzahnung angeordnet sind;
2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Rotorträgers und
3 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht des Rotorträgers.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Perspektivansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete elektrische Maschine für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, wie beispielsweise eines Personenkraftwagens. Das Kraftfahrzeug ist mittels des Antriebsstrangs antreibbar, wobei die elektrische Maschine 10 eine Komponente des Antriebsstrangs ist. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise mittels der elektrischen Maschine 10 antreibbar. Dabei ist das Kraftfahrzeug beispielsweise als Elektrofahrzeug oder aber als Hybridfahrzeug ausgebildet. Zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ist die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb als Elektromotor betreibbar. Dabei umfasst das Kraftfahrzeug beispielsweise wenigstens einen Energiespeicher, welcher insbesondere als Hochvolt-Energiespeicher (HV-Energiespeicher) ausgebildet ist. Insbesondere ist der Energiespeicher als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) ausgebildet.
Mittels des Energiespeichers kann elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom gespeichert werden. Dabei ist die elektrische Maschine 10 in ihrem Motorbetrieb mit in dem Energiespeicher gespeicherter elektrischer Energie versorgbar. Insbesondere ist es denkbar, dass die elektrische Maschine 10 in einem Generatorbetrieb als Generator betreibbar ist. In dem Generatorbetrieb wird die elektrische Maschine 10 von dem sich bewegenden Kraftfahrzeug beziehungsweise von kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs angetrieben. Mittels des Generators wird zumindest ein Teil der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt, welche von dem Generator bereitgestellt wird. Durch dieses Umwandeln von kinetischer Energie in elektrische Energie wird das Kraftfahrzeug beispielsweise abgebremst. Die von dem Generator bereitgestellte elektrische Energie kann beispielsweise in den Energiespeicher eingespeist und somit in dem Energiespeicher gespeichert werden.
Die elektrische Maschine 10 umfasst beispielsweise einen in den Fig. nicht erkennbaren Stator sowie einen Rotor 12, welcher um eine Drehachse relativ zu dem Stator drehbar ist. Über den Rotor 12 kann die elektrische Maschine 10 beispielsweise Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen.
Der Rotor 12 umfasst beispielsweise eine Mehrzahl von Blechpaketen 14, welche in axialer Richtung des Rotors 12 hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet sind. Die Blechpakete 14 sind beispielsweise durch jeweilige, in axialer Richtung hintereinander angeordnete Blechsegmente, das heißt Einzelbleche, gebildet, welche in axialer Richtung aufeinandergestapelt und beispielsweise miteinander verbunden sind. Die einzelnen Blechpakete 14 können identisch ausgeführt sein, wobei die Blechpakete 14 in Umfangsrichtung des Rotors 12 relativ zueinander verdreht und dadurch verschränkt sein können. Dadurch ist beispielsweise eine Verschrägung oder Verschränkung von Polen der elektrischen Maschine 10 realisierbar.
Der Rotor 12 umfasst ferner einen Rotorträger 16, wobei beispielsweise die Blechpakete 14, welche Rotorsegmente des Rotors 12 sind, auf dem Rotorträger 16 angeordnet sind. Die Blechpakete 14 sind erste Rotorelemente des Rotors 12. Als zweites Rotorelement umfasst der Rotor 12 beispielsweise eine als Stützscheibe 18 ausgebildete erste Rotorscheibe und eine zweite Rotorscheibe 20, welche ein drittes Rotorelement und dabei beispielsweise als Endscheibe des Rotors 12 ausgebildet ist. Die Stützscheibe 18 und die Rotorscheibe 20 sind in axialer Richtung hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend ausgebildet, wobei die Blechpakete 14 (Rotorsegmente) in axialer Richtung des Rotors 12 zwischen der Stützscheibe 18 und der Rotorscheibe 20 angeordnet sind. Die jeweiligen Blechpakete 14 weisen jeweilige Durchgangsöffnungen 22 auf, welche vorzugsweise gewindelos ausgebildet sind. Die Durchgangsöffnungen 22 sind beispielsweise als Langlöcher ausgebildet, sodass die Blechpakete 14 relativ zueinander verdreht werden können beziehungsweise relativ zueinander verdreht angeordnet werden können. Die Stützscheibe 18 kann dabei insbesondere ein Nabe aufweisen um sich auf einer Welle abstützen zu können und so den Rotorträger 16 auf der Seite der Stützscheibe 18 ebenfalls abstützen zu können beziehungsweise diesen drehend zu Welle oder wellenfest zu lagern.
Dabei umfasst der Rotor 12 wenigstens ein als Schraube 24 ausgebildetes Schraubelement, welches die Durchgangsöffnungen 22 und somit die Blechpakete 14 durchdringt. Des Weiteren umfasst die Rotorscheibe 20 eine Durchgangsöffnung 26, welche vorzugsweise gewindelos ausgebildet ist. Dabei durchdringt die Schraube 24 auch die Durchgangsöffnung 26. Die Stützscheibe 18 weist beispielsweise eine als Durchgangsöffnung ausgebildete Schrauböffnung 28 auf, welche ein Innengewinde 30 aufweist. Mit anderen Worten ist das Innengewinde 30 beispielsweise in der Schrauböffnung 28 angeordnet. Die Schraube 24 weist ein mit dem Innengewinde 30 korrespondierendes Außengewinde 32 auf, wobei die Schraube 24 über das Außengewinde 32 und das Innengewinde 30 in die Schrauböffnung 28 eingeschraubt und somit mit der Stützscheibe 18 verschraubt ist. Ferner stützt sich die Schraube 24 über ihren Schraubenkopf 34 in axialer Richtung an der Rotorscheibe 20 ab, sodass die Rotorscheibe 20 mittels der Schraube 24 gegen die Stützscheibe 18 gespannt ist.
Dadurch sind die Blechpakete 14 zwischen der Stützscheibe 18 und der Rotorscheibe 20 geklemmt, sodass die Blechpakete 14 mittels der Schraube 24 über die Rotorscheibe 20 gegen die Stützscheibe 18 gespannt sind.
Hierbei kann sich die Schraube 24 mit dem Schraubenkopf 34 an der Rotorscheibe 20 abstützen und in die Stützscheibe 18 eingeschraubt sein, als auch in einer nicht dargestellten Alternative umgekehrt sich die Schraube 24 mit dem Schraubenkopf 34 an der Stützscheibe 18 abstützen und in die Rotorscheibe 20 eingeschraubt sein. Die Ausrichtung der Schraube 24, mit der Stützscheibe 18 und Rotorscheibe 20 verschraubt sind, ist also umkehrbar.
Die Blechpakete 14 sind beispielsweise Bestandteil eines Rotorkerns des Rotors 12, wobei mittels der Schraube 24 auf die beschriebene Weise eine Rotorkernverschraubung gebildet ist. Durch diese Rotorkernverschraubung, das heißt mittels der Schraube 24, sind die Blechpakete 14 aneinander fixiert und relativ zueinander gesichert sowie an der beispielsweise als Befestigungsring ausgebildeten Stützscheibe 18 fixiert. Hierdurch sind die Blechpakete 14 beispielsweise mit dem Rotorträger 16 verbunden, insbesondere an diesem festgelegt. Beispielsweise sind die Stützscheibe 18 und die Rotorscheibe 20 ebenfalls Bestandteile des Rotorkerns.
Der Rotorträger 16 weist wenigstens eine besonders gut aus 2 erkennbare, als Innenverzahnung 36 ausgebildete Verzahnung mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Rotorträgers 16 aufeinanderfolgenden und voneinander beabstandeten Zähnen 38 auf, von denen ein Zahn 38 in 1 erkennbar ist. In dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird die Innenverzahnung 36 genutzt, um vorliegend als Außenlamellen 40 ausgebildete Lamellen einer Lamellenkupplung des Antriebsstrangs zumindest in Umfangsrichtung des Rotorträgers 16 an diesem abzustützen. Hierdurch können Drehmomente zwischen dem Rotorträger 16 und den Außenlamellen 40 übertragen werden. Somit ist der Rotorträger 16 zumindest in einem Teilbereich als Außenlamellenträger ausgebildet, an welchem die Außenlamellen 40 in Umfangsrichtung über die Innenverzahnung 36 abstützbar beziehungsweise abgestützt sind.
Die Lamellenkupplung wird auch als K0 bezeichnet. Die Lamellenkupplung ist beispielsweise zwischen wenigstens einem geschlossenen Zustand und wenigstens einem geöffneten Zustand verstellbar. In den geschlossenen Zustand können beispielsweise Drehmomente zwischen dem Rotor 12 und wenigstens einer weiteren Komponente des Antriebsstrangs über die Lamellenkupplung und dabei insbesondere über den Rotorträger 16 und die Außenlamellen 40 übertragen werden, sodass in der geschlossenen Stellung der Lamellenkupplung die weitere Komponente mit dem Rotor 12 drehmomentübertragend gekoppelt ist. In der Offenstellung der Lamellenkupplung ist die weitere Komponente von dem Rotor 12 entkoppelt, sodass in der Offenstellung keine Drehmomente zwischen dem Rotor 12 und der weiteren Komponente über die Lamellenkupplung übertragen werden können.
Um die Lamellenkupplung zu schließen, werden die in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Außenlamellen 40 mit zwischen diesen angeordneten, in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Innenlamellen 42 verpresst. Dies erfolgt beispielsweise hydraulisch, indem ein hydraulischer Druck auf die Außenlamellen 40 und die Innenlamellen 42 wirkt. Um die Lamellenkupplung zu öffnen, wird die Beaufschlagung der Außenlamellen 40 und der Innenlamellen 42 mit dem Druck beendet. Dabei ist ein Lüftspiel der K0 vorgesehen, sodass sich die Außenlamellen 40 und die Innenlamellen 42, welche zusammenfassend auch als Lamellen bezeichnet werden, bei Beenden der Beaufschlagung mit dem Druck in axialer Richtung ein Stück voneinander wegbewegen können. Dieses Lüftspiel kann beispielsweise mittels einer als Endscheibe ausgebildeten Einstellscheibe eingestellt werden.
Der Antriebsstrang umfasst des Weiteren wenigstens ein Anfahrelement, welches beispielsweise als Trennkupplung, insbesondere als Reibkupplung, ausgebildet sein kann. In dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist das Anfahrelement jedoch als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildet, welcher einfach auch als Drehmomentwandler bezeichnet wird. Um dabei die Teileanzahl, den Bauraumbedarf, die Kosten und das Gewicht des Antriebsstrangs besonders gering halten zu können, ist der Rotorträger 16 als Teil des Drehmomentwandlers ausgebildet. Somit handelt es sich beispielsweise bei der zuvor erwähnten weiteren Komponente um den Drehmomentwandler beziehungsweise um ein Bauteil des Drehmomentwandlers, sodass beispielsweise in der geschlossenen Stellung der Lamellenkupplung Drehmomente zwischen dem Rotor 12 und dem Drehmomentwandler beziehungsweise dessen Bauteils über die Lamellenkupplung übertragen werden können.
Es wurde gefunden, dass es bei der DE 10 2015 007 138 A1 zu dem Problem einer langen Toleranzkette für die Einstellung des Lüftspiels kommen kann. Bauteiltoleranzen der Rotorsegmente und der beispielsweise als Endring beziehungsweise Rotor-Endring ausgebildeten Rotorscheibe 20 können sich auf das Lüftspiel der K0 übertragen. Dabei ist die Längentoleranz der Rotorsegmente sehr hoch. Um der langen Toleranzkette entgegenzuwirken beziehungsweise das Lüftspiel trotz der langen Toleranzkette bedarfsgerecht einstellen zu können, ist der Rotor-Endring als Einstellscheibe ausgebildet, mittels welcher das Lüftspiel eingestellt werden kann. Dabei sind beispielsweise unterschiedliche Ausführungen der Einstellscheibe vorgesehen, wobei sich diese unterschiedlichen Ausführungen in ihrer in axialer Richtung des Rotors 12 verlaufenden Dicke voneinander unterscheiben. Je nach Toleranzkette beziehungsweise je nach Längentoleranz der Rotorsegmente kommen somit Einstellscheiben mit unterschiedlicher Dicke als Rotor-Endring zum Einsatz, um dadurch das Lüftspiel einzustellen.
Um nun die Teileanzahl und somit die Kosten des Antriebsstrangs besonders gering zu halten, ist es bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der Rotorkern über seine Stützscheibe 18 direkt an eine Stirnseite 44 des Rotorträgers 16 und somit des Drehmomentwandlers angeschraubt wird. Hierzu kommt ein zusätzlich zur Schraube 24 vorgesehenes und vorliegend als Schraube 46 ausgebildetes Schraubelement zum Einsatz, mittels welchem der Rotorkern an die Stirnseite 44 angeschraubt und somit mit dem Rotorträger 16 verbunden ist. Hierzu weist der Rotorträger 16 eine Schrauböffnung 48 mit einem Innengewinde 50 auf, wobei die Schraube 46 ein mit dem Innengewinde korrespondierendes Außengewinde 52 aufweist. Die Schraube 46 ist über das Außengewinde 52 und das Innengewinde 50 in die Schrauböffnung 48 eingeschraubt und somit mit dem Rotorträger 16 verschraubt. Dabei stützt sich die Schraube 46 über ihren Schraubenkopf 54 in axialer Richtung an dem Rotorkern ab, sodass der Rotorkern, insbesondere die Stützscheibe 18, gegen den Rotorträger 16 gespannt und dadurch direkt an die Stirnseite 44 angeschraubt ist. Insgesamt ist aus 1 erkennbar, dass der Rotorkern über den zuvor genannten Befestigungsring (Stützscheibe 18) mittels der kurzen Schraube 46 und nicht etwa mittels der langen Schraube 24 mit dem Rotorträger 16 verbunden wird. Insbesondere kommen mehrere, in Umfangsrichtung des Rotors 12 voneinander beabstandete und aufeinanderfolgende Schrauben 46 zum Einsatz, um den Rotorkern direkt an die Stirnseite 44 anzuschrauben. Der Befestigungsring (Stützscheibe 18) ist dabei bereits mit dem Rotorkern zusammen als Element angeordnet beziehungsweise vormontiert.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Befestigungsring eine Zentriervorrichtung aufweist, mittels welcher der Rotorkern über den Befestigungsring relativ zum Rotorträger 16 zentriert und somit ausgerichtet werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Befestigungsring als Stützelement ausgebildet ist.
Durch die Verschraubung des Rotorkerns mit dem Rotorträger 16 muss der Rotor-Endring nicht mehr als Einstellelement verwendet werden, um Längentoleranzen, insbesondere des Rotorträgers 16, auszugleichen. Ferner kann eine Trennung der Toleranzkette der Rotorlänge, insbesondere der Rotorsegmente und der Rotor-Endscheibe, von der Einstellung des Lüftspiels der K0 getrennt werden. Des Weiteren können geringere Längentoleranzen für den Gesamtverbund des Rotors 12 mit dem Drehmomentwandler geschaffen werden. Durch die jeweilige Schraube 46 ist eine Verschraubung geschaffen, mittels welcher der Rotorkern, insbesondere die Stützscheibe 18, direkt an die Stirnseite 44 angeschraubt ist. Der Vorteil dieser Verschraubung ist, dass sie nicht in der Nähe eines Druckölbereichs angeordnet ist, kein radiales Pumpen auftritt und somit keine Biegebelastung auf die Schraube 46 wirkt.
2 zeigt ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Rotorträgers 16. Wie aus 2 erkennbar ist, sind mehrere, in Umfangsrichtung des Rotors 12 und somit des Rotorträgers 16 aufeinanderfolgend und voneinander beabstandete Schrauböffnungen 48 vorgesehen, auf die die folgenden und vorigen Ausführungen zur Schrauböffnung 48 mit dem Innengewinde 50 übertragen werden können und umgekehrt. Dies bedeutet, dass die jeweilige Schrauböffnung 48 ein jeweiliges Innengewinde 50 aufweist, über welche eine jeweilige Schraube 46 mit einem jeweiligen Außengewinde 52 mit dem Rotorträger 16 verschraubt werden kann.
Um nun das Gewicht des Rotorträgers 16 und somit des Rotors 12 sowie der elektrischen Maschine 10 und somit des Antriebsstrangs insgesamt besonders gering halten zu können, ist die jeweilige Schrauböffnung 48 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in einem jeweiligen der Zähne 38 der Innenverzahnung 36 angeordnet. Dadurch können jeweilige, in Umfangsrichtung zwischen den jeweiligen Zähnen 38 angeordnete Wandungsbereiche 51 des Rotorträgers 16 besonders dünnwandig ausgebildet werden, sodass das Gewicht des Rotorträgers 16 besonders gering gehalten werden kann. Durch die Anordnung der Schrauböffnungen 48 und somit der jeweiligen Innengewinde 50 in den Zähnen 38 kann eine package- beziehungsweise bauraumoptimierte Positionierung der Innengewinde 50 beziehungsweise der Schrauböffnung 48 realisiert werden, sodass die stirnseitige Anschraubung des Rotorkerns bauraumgünstig und gewichtsgünstig dargestellt werden kann.
3 zeigt den Rotorträger 16 in einer schematischen Vorderansicht, wobei in 3 stellvertretend für die Schrauböffnungen 48 eine der Schrauböffnungen 48 erkennbar ist.
Aus 3 ist besonders gut erkennbar, dass die jeweilige, beispielsweise als Bohrung ausgebildete Schrauböffnung 48 beziehungsweise das jeweilige Innengewinde 50 den Fußpunkt der Innenverzahnung 36 berühren oder sogar überdecken kann. Hierdurch kann der Rotorträger 16 besonders dünnwandig und somit besonders gewichtsgünstig ausgeführt werden.
Um eine feste Anschraubung des Rotorkerns zu realisieren sowie hohe Drehmomente übertragen zu können, ist eine Mindestbreite der Innenverzahnung 36 beziehungsweise des jeweiligen Zahns 38 vorteilhaft, wobei diese Mindestbreite in Umfangsrichtung des Rotorträgers 16 verläuft. Ferner ist eine Mindesthöhe des jeweiligen Zahns 38 der Innenverzahnung 36 vorteilhaft. Eine solche Mindestbreite und eine solche Mindesthöhe sind vorteilhaft, um die jeweilige Schrauböffnung 48 in dem jeweiligen Zahn 38 beziehungsweise in dem Bereich des jeweiligen Zahns 38 anzuordnen. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der jeweilige Zahn 38 eine in Umfangsrichtung verlaufende Zahnbreite von mindestens dem 1,3-fachen des Durchmessers des Innengewindes 50 aufweist. Mit anderen Worten beträgt die zuvor genannte Mindestbreite des jeweiligen Zahns 38 vorzugsweise mindestens das 1,3-fache des Durchmessers des Innengewindes 50. Durch diese Mindestbreite beziehungsweise Zahnbreite können die Zähne 38 als flache und breite Zähne ausgebildet werden, sodass auch hohe Drehmomente übertragen werden können. Alternativ oder zusätzlich ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die jeweilige Schrauböffnung 48 zu der jeweiligen Zahnflanke des jeweiligen Zahns 38 einen Abstand von mindestens dem 0,4-fachen des Durchmessers des Innengewindes 50 aufweist. Das Innengewinde 50 ist dabei beispielsweise als M6-Gewinde ausgebildet. Dabei weist das Innengewinde 50 beispielsweise einen Kernlochdurchmesser von 5 Millimeter auf. Das Innengewinde 50 ist dabei besonders nahe an dem Fußkreisdurchmesser der als Lamellenverzahnung ausgebildeten Innenverzahnung 36 angeordnet.
Bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass in jedem der Zähne 38 eine Schrauböffnung 48, welche auch als Gewindeöffnung bezeichnet wird, angeordnet ist. Alternativ dazu ist es denkbar, dass nicht in jedem der Zähne 38 eine Schrauböffnung 48 angeordnet ist, sodass beispielsweise in Umfangsrichtung des Rotorträgers 16 zwischen jeweils zwei Zähnen 38, in denen jeweils eine Schrauböffnung 48 angeordnet ist, wenigstens ein Zahn 38 oder mehrere Zähne 38 ohne Schrauböffnung 48 und somit ohne Innengewinde 50 angeordnet ist beziehungsweise sind.
Die Mindestbreite, die Mindesthöhe und der genannte Abstand sind beispielsweise Mindestmaße, sodass bei deren Einhaltung noch genügend Material um die Schrauböffnung 48 herum stehen bleibt, sodass eine stabile Verschraubung darstellbar ist. Durch die Anbindung des Rotorkerns an den Rotorträger 16 kann eine einheitliche Position des Rotorträgers 16 und damit eines Kolbens für die K0 für alle Längen der Rotorsegmente geschaffen werden, sodass das Lüftspiel der K0 unabhängig von der Längentoleranz des Rotors 12 ist.
Besonders gut aus 2 ist erkennbar, dass der Rotorträger 16 auf einer der Innenverzahnung 36 in radialer Richtung des Rotors 12 abgewandten Außenseite 56 eine außenumfangsseitige Mantelfläche 58 aufweist, wobei zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung des Rotorträgers 16 unmittelbar aufeinanderfolgenden Zähnen 38 beziehungsweise Schrauböffnungen 48 wenigstens eine Ausnehmung 60 der außenumfangsseitigen Mantelfläche 58 angeordnet ist. Zwischen diesen jeweiligen, in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden und voneinander beabstandeten Ausnehmungen 60 ist jeweils ein Zahn 38 angeordnet, sodass jeweils zwei der in Umfangsrichtung des Rotorträgers 16 unmittelbar aufeinanderfolgenden Ausnehmungen 60 durch einen der Zähne 38 in Umfangsrichtung des Rotorträgers 16 voneinander beabstandet sind. Die Ausnehmungen 60 sind Aussparungen zwischen den beispielsweise als Bohrungen ausgebildeten Schrauböffnungen 48, wodurch der Rotorträger 16 besonders dünnwandig ausgestaltet werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, mittels der Ausnehmungen 60 Bauraum zu schaffen und/oder eine Kühlung beziehungsweise Kühlkanäle auszuführen. Durch die Ausnehmungen 60 ist zumindest optisch eine weitere, als Außenverzahnung ausgebildete Verzahnung des Rotorträgers 16 gebildet, sodass die Innenverzahnung 36 und die Außenverzahnung zumindest optisch eine Art Doppelverzahnung bilden. Die Außenverzahnung wird jedoch nicht als Verzahnung zum Übertragen von Kräften beziehungsweise Drehmomenten in Umfangsrichtung des Rotorträgers 16 verwendet, da an der Außenverzahnung keine Zahnkräfte wirken. Die Außenverzahnung weist dabei je Zahn 38 einen damit korrespondierenden, weiteren Zahn auf, welcher auch als Außenzahn bezeichnet wird. Da an der Außenverzahnung und somit an den Außenzähnen keine Kräfte wirken, kann sich der jeweilige Außenzahn in axialer Richtung auch nur auf der Länge der korrespondierenden Schrauböffnung 48 erstrecken, und die restliche Länge des Rotorträgers 16 kann wie der jeweilige Wandungsbereich 51 dünnwandig ausgeführt sein.
Zur Realisierung einer stabilen Verschraubung und somit aus Stabilitätsgründen sollte darauf geachtet werden, dass um die jeweilige Schrauböffnung 48 herum ein Mindestmaß an Material stehenbleibt beziehungsweise existiert. Hierfür ist beispielsweise ein Materialkreis mit einem Radius vorgesehen, welcher dem 0,9-fachen des Durchmessers des Innengewindes 50 beziehungsweise der Summe aus dem 0,5-fachen des Durchmessers des Innengewindes 50 und dem 0,4-fachen des Durchmessers des Materials entspricht. Um das Gewicht jedoch besonders gering zu halten, soll das verbleibende Material jedoch so gering wie möglich sein, sodass auch eine Obergrenze definiert werden könnte. Beispielsweise verbleibt um die jeweilige Schrauböffnung 48 herum ein Materialkreis mit einem Radius, der dem 3 / 2,5 fachen oder gar dem 2-fachen dem Durchmesser des Innengewindes 50 entspricht. Ferner kann vorgesehen sein, dass der jeweilige Außenzahn nur so tief wie das jeweilige Innengewinde 50, insbesondere in axialer Richtung, ist.
Bezugszeichenliste

10: elektrische Maschine
12: Rotor
14: Blechpakete
16: Rotorträger
18: Stützscheibe
20: Rotorscheibe
22: Durchgangsöffnungen
24: Schraube
26: Durchgangsöffnungen
28: Schrauböffnung
30: Innengewinde
32: Außengewinde
34: Schraubenkopf
36: Innenverzahnung
38: Zahn
40: Außenlamellen
42: Innenlamellen
44: Stirnseite
46: Schraube
48: Schrauböffnung
50: Innengewinde
51: Wandungsbereich
52: Außengewinde
54: Schraubenkopf
56: Außenseite
58: außenumfangsseitige Mantelfläche
60: Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015007138 A1 [0003, 0029]

Claims

Rotor (12) für eine elektrische Maschine (10), insbesondere eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, mit einem Rotorträger (16), welcher wenigstens eine Innenverzahnung (36) mit jeweiligen, in Umfangsrichtung des Rotorträgers (16) voneinander beabstandeten Zähnen (38) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine ein Innengewinde (50) aufweisende Schrauböffnung (48) vorgesehen ist, welche zumindest teilweise in einem der Zähne (38) der Innenverzahnung (36) angeordnet ist.
Rotor (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf einer der Innenverzahnung (36) in radialer Richtung des Rotors (12) abgewandten Außenseite (56) des Rotorträgers (16) angeordnete, außenumfangsseitige Mantelfläche (58) des Rotorträger (16) wenigstens eine Ausnehmung (60) aufweist, welche in Umfangsrichtung des Rotorträgers (16) zwischen zwei in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinanderfolgenden der Zähne (38) der Innenverzahnung (36) angeordnet ist.
Rotor (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der eine Zahn (38) eine in Umfangsrichtung verlaufende Zahnbreite von mindestens dem 1,3-fachen des Durchmessers des Innengewindes (50) aufweist.
Rotor (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauböffnung (48) zu der Zahnflanke des einen Zahns (38) einen Abstand von mindestens dem 0,4-fachen des Durchmessers des Innengewindes (50) aufweist.
Rotor (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (16) als Teil eines Anfahrelements, insbesondere eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers, des Antriebsstrangs ausgebildet ist.
Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer elektrischen Maschine (10), welche einen Rotor (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.