DE102024106815A1

DE102024106815A1 - Lagerungsanordnung einer Welle an einem Bauelement, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102024106815A1
Application number: DE102024106815.9A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Rosenberger; Thomas Spiess
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2024-03-11
Filing date: 2024-03-11
Publication date: 2025-09-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagerungsanordnung (9) einer Welle (7) an einem separat von der Welle (7) ausgebildeten und zusätzlich zu der Welle (7) vorgesehenen Bauelement (8), bei welcher die Welle (7) über wenigstens ein Wälzlager (10) um eine Drehachse (4) relativ zu dem Bauelement (8) drehbar an dem Bauelement (8) gelagert ist. Es ist ein zumindest teilweise in der Welle (7) verlaufender und von einem Kühl- und/oder Schmiermittel durchströmbarer Kanal (16) vorgesehen, welcher eine von dem Kühl- und/oder Schmiermittel durchströmbare Austrittsöffnung (17) aufweist, über welche das Kühl- und/oder Schmiermittel aus dem Kanal (16) ausleitbar ist, um dadurch die wenigstens eine Kühl- und/oder Schmierstelle (S) mit dem Kühl- und/oder Schmiermittel zu versorgen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerungsanordnung einer Welle an einem Bauelement, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer solchen Lagerungsanordnung. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen elektrischen Maschine.
Die DE 10 2020 101 951 A1 offenbart ein Wälzlager, mit einem Innenring und mit einem Außenring, welcher radial außerhalb von dem Innenring angeordnet ist, um zu dem Innenring zu weisen. Vorgesehen ist auch eine Mehrzahl von Wälzkörpern, die zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet sind. Das Wälzlager weist auch einen Käfig auf, der eine Mehrzahl der Wälzkörper hält.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lagerungsanordnung einer Welle an einem Bauelement, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, eine elektrische Maschine mit wenigstens einer solchen Lagerungsanordnung und ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen elektrischen Maschine zu schaffen, sodass eine besonders vorteilhafte Versorgung wenigstens einer Stelle mit einem Kühl- und/oder Schmiermittel realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lagerungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Lagerungsanordnung einer Welle an einem separat von der Welle ausgebildeten und zusätzlich zu der Welle vorgesehenen Bauelement, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet beispielsweise, dass das einfach auch als Fahrzeug bezeichnete und vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Lagerungsanordnung und somit die Welle und das separat von der Welle ausgebildete und zusätzlich zu der Welle vorgesehene Bauelement aufweist. Bei der Lagerungsanordnung ist die Welle über wenigstens ein insbesondere separat von der Welle und separat von dem Bauelement ausgebildetes und ganz insbesondere zusätzlich zu der Welle und zusätzlich dem Bauelement vorgesehenes Wälzlager um eine Drehachse relativ zu dem Bauelement drehbar an dem Bauelement gelagert. Das Wälzlager weist separat von der Welle und separat von dem Bauelement ausgebildete Wälzkörper auf, welche beispielsweise als Kugeln ausgebildet sein können. Dreht sich die Welle um die Drehachse relativ zu dem Bauelement, so wälzen die Wälzkörper, insbesondere jeweils direkt, an einer inneren, ersten Laufbahn und an einer äußeren, zweiten Laufbahn ab, wobei die äußere Laufbahn in radialer Richtung der Welle weiter außen als die innere Laufbahn angeordnet ist. Insbesondere sind die Laufbahnen in radialer Richtung der Welle einander zugewandt. Das Wälzlager weist außerdem einen separat von der Welle und separat von dem Bauelement und auch separat von den Wälzkörpern ausgebildeten Käfig auf, mittels welchem die Wälzkörper in einem jeweiligen, in Umfangsrichtung der Welle verlaufenden Abstand zueinander gehalten sind. Die Umfangsrichtung der Welle verläuft um die Drehachse herum, sodass insbesondere die Umfangsrichtung der Welle in einer Ebene verläuft, die senkrecht zur axialen Richtung der Welle verläuft, deren radiale Richtung senkrecht zur axialen Richtung der Welle verläuft. Somit verläuft beispielsweise die radiale Richtung der Welle ebenfalls in der genannten Ebene. Die axiale Richtung der Welle fällt mit der Drehachse zusammen.
Bei der Lagerungsanordnung ist ein zumindest teilweise in der Welle verlaufender Kanal vorgesehen, welcher von einem Kühl- und/oder Schmiermittel durchströmbar ist. Vorzugsweise ist das Kühl- und/oder Schmiermittel ein Bestandteil der Lagerungsanordnung. Das Kühl- und/oder Schmiermittel wird auch als Fluid bezeichnet. Wenn somit zuvor und im Folgenden die Rede von dem Fluid ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, das Kühl- und/oder Schmiermittel zu verstehen. Vorzugsweise ist das Fluid flüssig, mithin eine Flüssigkeit. Ganz vorzugsweise ist das Fluid ein Öl. Da der Kanal zumindest teilweise in der Welle, das heißt innerhalb der Welle verläuft, verläuft zumindest ein Teil des Kanals in der Welle, das heißt innerhalb der Welle, sodass beispielsweise der Teil des Kanals, insbesondere direkt, von einer innenumfangsseitigen Mantelfläche der Welle begrenzt sein kann. Strömt somit das Fluid durch die Welle, mithin durch den Teil des Kanals, so berührt das Fluid beispielsweise die innenumfangsseitige Mantelfläche direkt. Insbesondere während eines Betriebs einer die Lagerungsanordnung aufweisenden Einrichtung, insbesondere des Kraftfahrzeugs, strömt das Fluid in eine Strömungsrichtung durch den Kanal hindurch, welcher insbesondere dann, wenn das Fluid ein Öl ist, auch als Ölkanal bezeichnet wird.
Der Kanal weist, insbesondere genau, eine von dem Fluid durchströmbare Austrittsöffnung auf, über welche das Fluid aus dem Kanal ausleitbar ist, um dadurch wenigstens eine, einfach auch als Stelle bezeichnete Kühl- und/oder Schmierstelle mit dem Kühl- und/oder Schmiermittel zu versorgen. Bei der Stelle handelt es sich beispielsweise um eine Stelle, an der dann, wenn sich die Welle um die Drehachse relativ zu dem Bauelement dreht, wenigstens zwei Elemente, insbesondere direkt, aneinander abgleiten. Bei dem ersten der Elemente kann es sich um die Welle handeln, und bei einem zweiten der Elemente kann es sich beispielsweise um ein Dichtelement, wie beispielsweise einen Radialwellendichtring handeln, sodass sich beispielsweise dann, wenn sich die Welle um die Drehachse relativ zu dem Bauelement dreht, das Dichtelement, insbesondere direkt, an einer außenumfangsseitigen Mantelfläche der Welle abgleitet. Das Dichtelement ist beispielsweise separat von dem Bauelement und separat von der Welle ausgebildet, wobei beispielsweise das Dichtelement zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Bauelement befestigt sein kann, insbesondere derart, dass zumindest um die Drehachse verlaufende Relativdrehungen zwischen dem Dichtelement und dem Bauelement unterbunden sind. Somit ist insbesondere die Welle um die Drehachse relativ zu dem Dichtelement drehbar.
Die Austrittsöffnung ist in radialer Richtung der Welle nach außen hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, durch den relativ zu der Austrittsöffnung und relativ zu der Welle um die Drehachse drehbaren Käfig des Wälzlagers überlappt. Ganz insbesondere ist der Käfig um die Drehachse relativ zu dem Bauelement drehbar.
Um nun die Kühl- und/oder Schmiermittel besonders vorteilhaft mit dem Fluid versorgen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Käfig wenigstens zwei in um die Drehachse herum verlaufender Umfangsrichtung des Käfigs, insbesondere direkt, aufeinanderfolgende und somit sich jeweils in Umfangsrichtung des Käfigs, dessen Umfangsrichtung mit der Umfangsrichtung der Welle zusammenfällt, erstreckende Teilbereiche aufweist, nämlich einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich. Durch den ersten Teilbereich ist in wenigstens einer ersten Drehstellung des Käfigs die Austrittsöffnung in radialer Richtung der Welle nach außen hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, überlappt. Durch den zweiten Teilbereich ist in wenigstens einer von der ersten Drehstellung unterschiedlichen, zweiten Drehstellung des Käfigs die Austrittsöffnung in radialer Richtung der Welle nach außen hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, überlappt. Ganz insbesondere ist es vorgesehen, dass in der ersten Drehstellung die Austrittsöffnung in radialer Richtung der Welle nach außen hin betrachtet überlappungsfrei zu dem zweiten Teilbereich angeordnet ist, sodass es vorzugsweise vorgesehen ist, dass in der ersten Drehstellung des Käfigs die Austrittsöffnung in radialer Richtung der Welle nach außen hin nicht durch den zweiten Teilbereich überlappt ist. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass in der zweiten Drehstellung die Austrittsöffnung in radialer Richtung der Welle nach außen hin betrachtet überlappungsfrei zu dem ersten Teilbereich angeordnet ist, sodass vorzugsweise in der zweiten Drehstellung die Austrittsöffnung in radialer Richtung der Welle nach außen hin nicht durch den ersten Teilbereich überlappt ist.
Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der zweite Teilbereich die Austrittsöffnung gegenüber dem ersten Teilbereich, der die Austrittsöffnung gegenüber dem zweiten Teilbereich stärker versperrt, stärker freigibt. Dies bedeutet, dass dann, wenn sich der Käfig in der zweiten Drehstellung relativ zu der Austrittsöffnung befindet, der zweite Teilbereich die Austrittsöffnung in radialer Richtung der Welle nach außen hin stärker freigibt als dann, wenn sich der Käfig in der ersten Drehstellung relativ zu der Austrittsöffnung befindet, sodass dann, wenn sich der Käfig in der ersten Drehstellung relativ zu der Austrittsöffnung befindet, der Käfig die Austrittsöffnung in radialer Richtung der Welle nach außen hin betrachtet stärker fluidisch versperrt als wenn sich der Käfig in der zweiten Drehstellung relativ zu der Austrittsöffnung befindet. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt drosselt der erste Teilbereich in der ersten Drehstellung des Käfigs die Austrittsöffnung in radialer Richtung der Welle nach außen hin betrachtet stärker als der zweite Teilbereich in der zweiten Drehstellung des Käfigs. Umgekehrt ausgedrückt drosselt in der zweiten Drehstellung des Käfigs der zweite Teilbereich des Käfigs die Austrittsöffnung in radialer Richtung der Welle nach außen hin betrachtet weniger stark als der erste Teilbereich des Käfigs in der ersten Drehstellung des Käfigs. Hierdurch kann auf besonders einfach Weise eine hinreichende Versorgung der Stelle mit dem Fluid gewährleistet werden, insbesondere derart, dass sowohl eine Mangelversorgung der Stelle mit dem Fluid als auch eine Überversorgung der Stelle mit dem Fluid vermieden werden können. Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde:
Von auch als Kolbenhubmaschinen bezeichneten Hubkolbenmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, ist es bekannt, dass beispielsweise Reib- und/oder Gleitpartner mit einem Kühl- und/oder Schmiermittel versorgt werden sollen, um die einfach auch als Partner bezeichneten Reib- und/oder Gleitpartner mit einer hinreichenden Menge des Kühl- und/oder Schmiermittels zu versorgen. Ist das Kühl- und/oder Schmiermittel als ein Öl ausgebildet, so wird das Versorgen der Partner mit dem Kühl- und/oder Schmiermittel auch als Beölen oder Beölung bezeichnet. Hierfür wird üblicherweise ein Kreislauf-Konzept entwickelt, welches Bedürfnisse der Partner berücksichtigt und sicherstellen kann, dass eine für einen jeweiligen Betriebszustand notwendige und vorteilhafte Menge des vorzugsweise als Flüssigkeiten ausgebildeten Kühl- und/oder Schmiermittels zu den Partnern und somit zu wenigstens einer Stelle gefördert wird. Insbesondere wird das Fluid verwendet, um an der Stelle eine übermäßig hohe Reibung zu vermeiden und/oder Wärme abzutransportieren und somit übermäßig hohe Temperaturen zu vermeiden. Im Gegensatz zu solchen Hubkolbenmaschinen weisen elektrische Maschinen, die beispielsweise als elektrische Antriebsmaschinen zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben von Kraftfahrzeugen verwendet werden, konzeptbedingt keine oszillierenden Bauteile auf. Während beispielsweise bei Hubkolbenmaschinen Reib- und/oder Gleit- und/oder Schmierpartner einfach mittels eines Nebels des Fluids mit dem Fluid versorgt und dadurch geschmiert und/oder gekühlt werden können, wobei dieser Nebel durch oszillierende Bauteile, wie beispielsweise Kolben und Pleuel entsteht, entsteht bei elektrischen Maschinen ein solcher Nebel nicht mehr, da es keine oszillierenden Bauteile mehr gibt. Insbesondere dann, wenn das Fluid ein Öl ist, wird der Nebel auch als Ölnebel bezeichnet. Bei Hubkolbenmaschinen führt der Nebel automatisch, das heißt allein durch seine Entstehung zu einer hinreichenden Versorgung und insbesondere Benetzung der Partner mit den Fluid. Demgegenüber kann bei elektrischen Maschinen dadurch, dass kein Ölnebel mehr entsteht, eine hinreichende Versorgung von entsprechenden Stellen mit dem Fluid nicht unbedingt sichergestellt werden, es sei denn, es werden entsprechende Maßnahmen ergriffen, die jedoch üblicherweise recht aufwendig sind. Eine Unterversorgung einer Stelle mit dem Fluid kann beispielsweise zu einer unerwünschten Erhitzung eines der zuvor genannten Elemente wie beispielsweise des Radialwellendichtrings führen. In der Folge kann es zu einer übermäßigen Erhitzung des Radialwellendichtrings und in der Folge zu einer unerwünschten Leckage des Fluids kommen. Auch eine Überversorgung des Elements, wie beispielsweise des Radialwellendichtrings, mit dem Fluid ist nachteilhaft. Aus einer solchen Überversorgung können unerwünschte Effekte wie eine unerwünschte Verschäumung des Fluids sowie ungünstige Druckeffekte resultieren. Steht beispielsweise der Radialwellendichtring komplett untergetaucht in dem Fluid, so könnte es zu einer Leckage des Fluids durch den Radialwellendichtring hindurch kommen, sodass das Fluid unerwünschterweise von einer nassen Seite auf eine trockene Seite beziehungsweise von einem Nassraum in einen Trockenraum kommt. Während dies beispielsweise bei einem Verbrennungsmotor unkritisch sein kann, kann eine solche Leckage bei einer elektrischen Maschine zu unerwünschten Effekten wie Kriechströmen führen.
Die Erfindung ermöglicht es nun, die Stelle auf besonders einfache Weise mit einer hinreichenden Menge des Fluids zu versorgen, insbesondere derart, dass sowohl eine Überversorgung als auch eine Unterversorgung der Stelle mit dem Fluid vermieden werden können. Die erste Drehstellung und die zweite Drehstellung sind jeweilige Lagen des Käfigs, der die jeweilige Lage in um die Drehachse herum verlaufender Umfangsrichtung der Welle und des Käfigs relativ zu der Austrittsöffnung einnimmt oder einnehmen kann. Dreht sich beispielsweise die Welle mit einer gegenüber null unterschiedlichen, ersten Drehzahl um die Drehachse relativ zu dem Bauelement, so dreht sich beispielsweise der Käfig mit einer gegenüber null unterschiedlichen und von der ersten Drehzahl unterschiedlichen, zweiten Drehzahl um die Drehachse relativ zu der Austrittsöffnung und beispielsweise relativ zu der Welle, insbesondere dadurch, dass beispielsweise der Käfig um die Drehachse relativ zu der Austrittsöffnung und vorzugsweise auch relativ zu der Welle drehbar ist. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Austrittsöffnung mit der Welle um die Drehachse relativ zu dem Bauelement mitdrehbar ist, sodass sich vorzugsweise die Welle und die Austrittsöffnung um die Drehachse relativ zu dem Bauelement mit der gleichen ersten Drehzahl drehen. Je nach Lage des Käfigs ist die Austrittsöffnung geöffnet oder verschlossen, mithin stärker freigegeben oder stärker versperrt. Da sich der Käfig mit einer anderen Drehzahl als die Austrittsöffnung um die Drehachse relativ zu dem Bauelement dreht, sodass der Käfig relativ zu der Austrittsöffnung dreht oder drehen kann, kommt es somit periodisch zu einem Öffnen und Schließen der Austrittsöffnung, mithin periodisch zu einem stärkeren Versperren und stärkeren Freigeben der Austrittsöffnung, sodass beispielsweise innerhalb, insbesondere genau, einer vollständigen Umdrehung der Austrittsöffnung beziehungsweise der Welle sich der Käfig während einer ersten Zeitspanne in der ersten Drehstellung und während einer zweiten Zeitspanne in der zweiten Drehstellung befindet. Steigt beispielsweise die Drehzahl, mit der sich die Austrittsöffnung und somit beispielsweise die Welle um die Drehachse relativ zu dem Bauelement dreht, so ändert sich zwar beispielsweise kein Verhältnis von erster Zeitspanne zu zweiter Zeitspanne beziehungsweise von erster Drehstellung zu zweiter Drehstellung pro Umdrehung, jedoch ist aufgrund einer Fluidträgheit des Fluids davon auszugehen, dass es zu einem geringeren Gesamtvolumenstrom des aus der Austrittsöffnung ausströmenden Fluids pro Zeiteinheit kommt. Dies bedeutet, dass bei einer hohen Drehzahl der Austrittsöffnung beziehungsweise der Welle der Volumenstrom des die Austrittsöffnung durchströmenden und somit über die Austrittsöffnung aus dem Kanal ausströmenden Fluids abgeriegelt oder abgesenkt wird gegenüber einer demgegenüber geringeren Drehzahl der Austrittsöffnung beziehungsweise der Welle. Dies kann in einem Systemverbund vorteilhaft sein, da beispielsweise die zuvor genannte Fördereinrichtung bei hoher Drehzahl der Austrittsöffnung beziehungsweise der Welle insbesondere aufgrund von Verbraucheranforderungen wie beispielsweise einem Kühlen und/oder einem Schmieren der elektrischen Maschine eine besonders hohe, insbesondere maximale, Fördermenge des Fluids bereitstellt. Eine daraus resultierende, sehr große Menge des Fluids, mit welchem die Stelle versorgt wird, kann jedoch nachteilhaft sein, wobei durch die Erfindung dadurch, dass bei hoher Drehzahl der Austrittsöffnung beziehungsweise der Welle der Volumenstrom abgeriegelt beziehungsweise abgesenkt wird als bei demgegenüber geringeren Drehzahlen, eine Versorgung der Stelle mit einer übermäßigen Menge des Fluids vermieden werden kann. In der Folge kann eine hinreichende Menge des Fluids, das mittels der Fördereinrichtung gefördert wird, anderen Verbrauchern zur Verfügung gestellt werden. In der Folge können eine Überversorgung und eine Unterversorgung der Stelle mit dem Fluid vermieden werden, und es kann sichergestellt werden, dass andere Verbraucher mit einer hinreichend großen Menge des Fluids versorgt werden können.
Um sowohl eine Versorgung mit einer übermäßig großen Menge des Fluids als auch eine Versorgung der Stelle mit einer ungünstig geringeren Menge des Fluids auf besonders einfache Weise vermeiden zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der zweite Teilbereich die Austrittsöffnung gegenüber dem ersten Teilbereich dadurch stärker freigibt und der erste Teilbereich die Austrittsöffnung gegenüber dem zweiten Teilbereich dadurch stärker versperrt, dass der erste Teilbereich in der ersten Drehstellung in radialer Richtung der Welle nach außen hin betrachtet näher an der Austrittsöffnung angeordnet ist als der zweite Teilbereich der zweiten Drehstellung.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch, dass die Austrittsöffnung, über welche das Fluid (Kühl- und/oder Schmiermittel) aus dem Kanal abführbar und dadurch an eine Umgebung des Kanals zu führen ist, in der Welle ausgebildet ist. Hierdurch kann eine vorteilhafte Versorgung der Stelle mit dem Fluid gewährleistet werden.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Wälzlager einen separat zu dem Käfig und separat von der Welle und vorzugsweise auch separat von den Wälzkörpern ausgebildeten und drehfest mit der Welle verbundenen Lagerinnenring aufweist, welcher auch als einfach als Innenring bezeichnet wird. Dabei ist die Austrittsöffnung in axialer Richtung der Welle, insbesondere vollständig, versetzt zu dem Innenring angeordnet, sodass über die Austrittsöffnung das Fluid unter Umgehung des Innenrings an die Umgebung und somit zu der Stelle zu führen ist. Dies bedeutet, dass das Fluid auf seinem Weg von und aus dem Kanal an oder in die Umgebung den Innenring umgeht, das heißt nicht durch den Innenring hindurchströmt. Dadurch kann eine vorteilhafte Versorgung der Stelle mit dem Fluid sichergestellt werden.
Beispielsweise bildet der Innenring die zuvor genannte, innere Laufbahn für die Wälzkörper.
Um beispielsweise das Fluid besonders vorteilhaft zu der Stelle führen und eine besonders vorteilhafte Versorgung der Stelle mit dem Fluid realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Austrittsöffnung, über welche das Kühl- und/oder Schmiermittel aus dem Kanal abführbar und dadurch an die Umgebung des Kanals zu führen ist, in dem separat von dem Käfig und separat von der Welle und auch vorzugsweise separat von den Wälzkörpern ausgebildeten und drehfest mit der Welle verbundenen Lagerinnenring des Wälzlagers ausgebildet ist, sodass der zuvor genannte Teil des Kanals als erste Teil in der Welle und ein stromab des ersten Teils angeordneter zweiter Teil des Kanals in dem Lagerinnenring verläuft. Dabei ist der zweite Teil mit dem ersten Teil fluidisch verbunden. Vorzugsweise schließt sich der zweite Teil in Strömungsrichtung des den Kanal durchströmenden Fluids direkt an den ersten Teil an, sodass in Strömungsrichtung des den Kanal durchströmenden Fluids zwischen den Teilen kein anderer, weiterer Teil angeordnet ist.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das einfach auch als Fahrzeug bezeichnete und vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die elektrische Maschine aufweist und mittels der elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch antreibbar ist. Die elektrische Maschine weist wenigstens eine Lagerungsanordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Vorzugsweise ist die elektrische Maschine eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt.
Um eine besonders vorteilhafte Versorgung der Stelle mit dem Fluid realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung vorgesehen, dass die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor aufweist, welcher mittels des Stators antreibbar und dadurch um die Drehachse relativ zu dem Stator drehbar ist, wobei der Rotor koaxial zu der Welle angeordnet.
Dabei hat es sich zur Realisierung einer besonders vorteilhaften Versorgung der Stelle mit dem Fluid als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die insbesondere separat von dem Rotor ausgebildete Welle drehfest mit dem Rotor verbunden ist.
Wie bereits bezüglich des ersten Aspekt der Erfindung beschrieben, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Austrittsöffnung mit der Welle um die Drehachse relativ zu dem Bauelement drehbar ist, sodass vorzugsweise die Welle und die Austrittsöffnung mit der gleichen Drehzahl um die Drehachse relativ zu dem Bauelement und beispielsweise auch relativ zu dem Käfig drehbar sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung ist es vorgesehen, dass die elektrische Maschine ein Gehäuse aufweist, welches einen Aufnahmeraum direkt begrenzt. Der Stator ist in dem Aufnahmeraum aufgenommen. Beispielsweise ist der Stator separat von dem Gehäuse ausgebildet und drehfest mit dem Gehäuse verbunden. Dabei ist das Bauelement vorzugsweise ein Gehäuseteil des Gehäuses. Hierdurch kann eine vorteilhafte Versorgung der Stelle mit dem Fluid gewährleistet werden.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes und vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine elektrische Maschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweist und mittels der elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch antreibbar ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Schnittansicht einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs;
2 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform einer Lagerungsanordnung der elektrischen Maschine;
3 ausschnittsweise eine schematische und teilweise geschnittene Perspektivansicht der Lagerungsanordnung gemäß der ersten Ausführungsform;
4 eine schematische Perspektivansicht eines Käfigs eines Wälzlagers der Lagerungsanordnung;
5 eine schematische Vorderansicht des Käfigs;
6 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht des Käfigs; und
7 ausschnittsweise eine schematische und teilweise geschnittene Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform der Lagerungsanordnung.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Perspektivansicht eine elektrische Maschine 1 eines einfach auch als Fahrzeug bezeichneten Kraftfahrzeugs, welches mittels der elektrischen Maschine 1, insbesondere rein, elektrisch antreibbar ist. Die elektrische Maschine 1 weist einen in 1 besonders schematisch dargestellten Stator 2 und einen in 1 ausschnittsweise erkennbaren Rotor 3 auf, welcher mittels des Stators 2 antreibbar und dadurch um eine Drehachse 4 relativ zu dem Stator 2 drehbar ist. Des Weiteren weist die elektrische Maschine 1 ein separat von dem Stator 2 und separat von dem Rotor 3 ausgebildetes und zusätzlich dazu vorgesehenes, in 1 besonders schematisch dargestelltes Gehäuse 5 auf, welches einen Aufnahmeraum 6, insbesondere direkt, begrenzt. Der Stator 2 ist separat von dem Gehäuse 5 ausgebildet und in dem Aufnahmeraum 6 angeordnet und zumindest drehfest mit dem Gehäuse 5 verbunden, sodass um die Drehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem Stator 2 und dem Gehäuse 5 unterbunden sind. Der Rotor 3 ist um die Drehachse 4 relativ zu dem Gehäuse 5 drehbar und zumindest teilweise in dem Aufnahmeraum 6 angeordnet. Des Weiteren weist die elektrische Maschine 1 eine Welle 7 auf, welche zumindest teilweise in dem Aufnahmeraum 6 angeordnet ist. Die Welle 7 ist separat von dem Rotor 3 ausgebildet und drehfest mit dem Rotor 3 verbunden, sodass die Welle 7 um die Drehachse 4 relativ zu dem Stator 2 und relativ zu dem Gehäuse 5 drehbar ist. Die Welle 7 ist separat von dem Rotor 3, separat von dem Stator 2 und separat von dem Gehäuse 5 ausgebildet. Das Gehäuse 5 weist ein Gehäuseteil 8 auf, durch welches der Aufnahmeraum 6 zumindest teilweise und direkt begrenzt ist. Somit ist die Welle 7 um die Drehachse 4 relativ zu dem Gehäuseteil 8 drehbar. Erkennbar ist, dass das Gehäuseteil 8 ein Bauelement der elektrischen Maschine 1 ist, wobei das Bauelement separat von der Welle 7 ausgebildet und zusätzlich zu der Welle 7 vorgesehen ist. Vorliegend ist das Bauelement (Gehäuseteil 8) auch separat von dem Stator 2 ausgebildet und zumindest mittelbar, insbesondere direkt, mit dem Stator 2 verbunden, insbesondere derart, dass um die Drehachse 4 verlaufende Relativdrehungen zwischen dem Gehäuseteil und dem Stator 2 unterbunden sind.
Die elektrische Maschine 1 weist eine Lagerungsanordnung 9 auf, bei welcher die Welle 7 über wenigstens ein Wälzlager 10 um die Drehachse 4 relativ zu dem Gehäuseteil 8 drehbar an dem Gehäuseteil 8 gelagert ist.
Aus 2 ist erkennbar, dass das Wälzlager 10 einen einfach auch als Innenring bezeichneten Lagerinnenring 11 und einen einfach auch als Außenring bezeichneten Lageraußenring 12 aufweist. Der Lagerinnenring 11 ist separat von der Welle 7 und separat von dem Rotor 3 ausgebildet und, insbesondere unter Umgehung des Rotors 3, drehfest mit der Welle 7 verbunden. Der Lageraußenring 12 ist separat von dem Gehäuse 5 und somit separat von dem Gehäuseteil 8 ausgebildet, und drehfest mit dem Gehäuseteil 8 und somit mit dem Gehäuse 5 verbunden. Der Lagerinnenring 11 und der Lageraußenring 12 sind separat voneinander ausgebildet. Da der Lagerinnenring 11 drehfest mit der Welle 7 verbunden ist, ist der Lagerinnenring 11 um die Drehachse 4 mit der Welle 7 relativ zu dem Lageraußenring 12 mitdrehbar. Erkennbar ist somit, dass die Welle 7 und der Lagerinnenring 11 um die Drehachse 4 relativ zu dem Lageraußenring 12 und relativ zu dem Gehäuseteil 8 und relativ zu dem Gehäuse 5 drehbar sind. Das Wälzlager 10 weist außerdem einen auch als Lagerkäfig oder Wälzlagerkäfig bezeichneten Käfig 13 auf, welcher separat von der Welle 7, separat von dem Lagerinnenring 11 und separat von dem Lageraußenring 12 und auch separat von dem Rotor 3 und separat von dem Stator 2 und separat von dem Gehäuse 5 ausgebildet ist. Außerdem weist das Wälzlager 10 Wälzkörper 14 auf, welche in Umfangsrichtung der Welle 7 und in Umfangsrichtung des Käfigs 13 aufeinanderfolgend angeordnet sind. Die Umfangsrichtung der Welle 7 fällt mit der Umfangsrichtung des Käfigs 13 zusammen und umgekehrt, wobei die jeweilige Umfangsrichtung um die Drehachse 4 herum verläuft. Die jeweilige Umfangsrichtung ist durch einen Doppelpfeil 15 veranschaulicht. 2 und 3 zeigen eine erste Ausführungsform der Lagerungsanordnung 9. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der Lagerungsanordnung 9. Bei der ersten Ausführungsform und bei der zweiten Ausführungsform ist der jeweilige Wälzkörper 14 als eine jeweilige Kugel ausgebildet. Mittels des Käfigs 13 sind die Wälzkörper 14 als eine jeweilige Kugel ausgebildet. Mittels des Käfigs 13 sind die Wälzkörper 14 in einem in Umfangsrichtung der Welle 7 und somit des Käfigs 13 verlaufenden Abstand zueinander gehalten, insbesondere paarweise betrachtet. Der Lagerinnenring 11 bildet eine erste, innere Laufbahn L1 für die Wälzkörper 14, und der Lageraußenring 12 bildet eine äußere, zweite Laufbahn L2 für die Wälzkörper 14. Drehen sich die Welle 7 und somit der Lagerinnenring 11 um die Drehachse 4 relativ zu dem Gehäuseteil 8 und somit relativ zu dem Lageraußenring 12, so wälzen die Wälzkörper 14, insbesondere direkt, an den Laufbahnen L1 und L2 ab. Insbesondere ist der Käfig 13 um die Drehachse 4 relativ zu der Welle 7 und somit relativ zu dem Lagerinnenring 11 drehbar. Ferner ist es denkbar, dass der Käfig 13 um die Drehachse 4 relativ zu dem Gehäuseteil 8 und somit relativ zu dem Lageraußenring 12 drehbar ist. Der Lagerinnenring 11 und der Lageraußenring 12 werden zusammenfassend auch als Lagerringe bezeichnet.
Der Käfig 13 ist besonders gut aus 4, 5 und 6 erkennbar, aus welchen auch die Wälzkörper 14 gut erkennbar sind. Beispielsweise ist dem jeweiligen Wälzkörper 14 eine jeweilige Aufnahmeöffnung des Käfigs 13 zugeordnet, wobei vorzugsweise die jeweilige Aufnahmeöffnung als eine jeweilige Durchgangsöffnung ausgebildet ist, die beispielsweise in radialer Richtung der Welle 7 und somit des Käfigs 13 durchgängig ist. Die radiale Richtung der Welle 7, deren axiale Richtung senkrecht zur radialen Richtung der Welle 7 verläuft, fällt mit der Drehachse 4 zusammen, sodass die radiale Richtung der Welle 7 senkrecht zur Drehachse 4 verläuft. Beispielsweise durchdringt der jeweilige Wälzkörper 14 die jeweilige, dem jeweiligen Wälzkörper 14 zugeordnete Aufnahmeöffnung des Käfigs 13 insbesondere in radialer Richtung der Welle 7.
Die Lagerungsanordnung 9 und somit die elektrische Maschine 1 weisen außerdem einen zumindest teilweise in der Welle 7 verlaufenden Kanal 16 auf. Bei der ersten Ausführungsform verläuft der Kanal 16 teilweise in der Welle 7 und teilweise in dem separat von der Welle 7 ausgebildeten und drehfest mit der Welle 7 verbundenen Lagerinnenring 11, sodass bei der ersten Ausführungsform ein erster Teil T1 des Kanals 16 in der Welle 7 und ein zweiter Teil T2 des Kanals 16 in dem Lagerinnenring 11 verläuft. Die Teile und T1 und T2 sind fluidisch miteinander verbunden und schließen derart direkt, das heißt unmittelbar aneinander an, dass der zweite Teil T2 in Strömungsrichtung eines den Kanal 16 durchströmenden Kühl- und/oder Schmiermittels stromab des Teils T1 angeordnet ist. Dies bedeutet, dass das Kühl- und/oder Schmiermittel während eines Betriebs der elektrischen Maschine in die genannte Strömungsrichtung durch den Kanal 16 und somit durch die Teile T1 und T2 hindurchströmt, derart, dass der Teil T2 in Strömungsrichtung des den Kanal 16 durchströmenden Kühl- und/oder Schmiermittels stromab des Teils T1 angeordnet ist, wobei sich der Teil T2 in Strömungsrichtung des den Kanal 16 durchströmenden Kühl- und/oder Schmiermittels direkt an den Teil T1 anschließt. Somit ist zwischen den Teilen T1 und T2 kein anderer, weiterer Teil des Kanals 16 angeordnet. Das Kühl- und/oder Schmiermittel wird einfach auch als Fluid bezeichnet und ist vorzugsweise eine Flüssigkeit, insbesondere ein Öl. Ganz vorzugsweise ist das Fluid Bestandteil der elektrischen Maschine 1. Der Kanal 16 und somit die Teile T1 und T2 sind von dem Fluid durchströmbar. Besonders gut aus 1 ist erkennbar, dass der Kanal 16, insbesondere genau, eine von dem Fluid durchströmbare Austrittsöffnung 17 aufweist, über welche das Fluid aus dem Kanal 16 ausleitbar ist, um dadurch wenigstens eine einfach auch als Stelle bezeichnete Kühl- und/oder Schmierstelle mit dem Kühl- und/oder Schmiermittel (Fluid) zu versorgen. Die Kühl- und/oder Schmierstelle ist in 1 erkennbar und mit S bezeichnet. Erkennbar aus 1 ist auch ein als Dichtelement 18 ausgebildetes Element, welches separat von dem Gehäuseteil 8 und separat von der Welle 7 ausgebildet und derart an dem Gehäuseteil 8 gehalten ist, dass um die Drehachse 4 erfolgende Relativdrehungen zwischen dem Gehäuseteil 8 und dem Dichtelement 18 unterbunden sind. Somit ist die Welle 7 um die Drehachse 4 relativ zu dem Dichtelement 18 drehbar. Das auch als Dichtungselement bezeichnete Dichtelement 18 ist vorliegend ein Radialwellendichtring, dessen Dichtlippe 19 eine außenumfangsseitige Mantelfläche 20 der Welle 7 direkt berührt. Dreht sich die Welle 7 um die Drehachse 4 relativ zu dem Gehäuseteil 8 und relativ zu dem Dichtelement 18, so gleiten die Dichtlippe 19 und somit das Dichtelement 18 direkt an der außenumfangsseitigen Mantelfläche 20 und somit an der Welle 7 ab. Mittels des Dichtelements 18 ist die Welle 7 gegen das Gehäuseteil 8 abgedichtet, wodurch beispielsweise ein sogenannter Trockenraum 21 der elektrischen Maschine in axialer Richtung der Welle 7 gegen einen sogenannten Nassraum 22 der elektrischen Maschine 1 abgedichtet ist. Beispielsweise sind der Trockenraum 21 und der Nassraum 22 jeweilige Teilbereiche des Aufnahmeraums 6. Mittels des Dichtelements 18 wird somit vermieden, dass eine übermäßige Menge des Fluids von dem Nassraum 22 in den Trockenraum 21 überströmt. Insbesondere ist erkennbar, dass die Austrittsöffnung 17 in dem Nassraum 22 angeordnet ist, sodass der Kanal 16 über die Austrittsöffnung 17 insbesondere unter Umgehung des Trockenraums 21 in den Nassraum 22 mündet. Der Nassraum 22 ist somit eine Umgebung oder ein Bestandteil einer Umgebung des Kanals 16 und der Welle 7.
Erkennbar aus 2 ist, dass die Austrittsöffnung 17 in radialer Richtung der Welle 7 nach außen hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, durch den Käfig 13 überlappt ist. Der Käfig 13 ist relativ zu der Austrittsöffnung 17 und relativ zu der Welle 7 um die Drehachse 4 drehbar. Beispielsweise ist der Käfig 13 aus einem Kunststoff gebildet. Beispielsweise ist die Austrittsöffnung 17 als eine Bohrung ausgebildet und somit durch spanendes Bohren gebildet. Denkbar ist, dass der Teil T1 und/oder der Teil T2 als eine jeweilige Bohrung ausgebildet und somit durch spanendes Bohren hergestellt ist.
Um nun eine besonders vorteilhafte Versorgung der Stelle S, an welcher die Dichtlippe 19 die Welle 7 direkt berührt, mit dem Fluid realisieren zu können, insbesondere derart, dass sowohl eine Überversorgung der Stelle S mit dem Fluid als auch eine Unterversorgung beziehungsweise Mangelversorgung der Stelle S mit dem Fluid vermieden werden können, ist es bei der Lagerungsanordnung 9 vorgesehen, dass der Käfig 13 wenigstens zwei in um die Drehachse 4 verlaufender Umfangsrichtung des Käfigs 13 und der Welle 7 direkt aufeinanderfolgende und sich jeweils in Umfangsrichtung des Käfigs 13 erstreckende Teilbereiche aufweist, nämlich einen ersten Teilbereich TB1 und einen zweiten Teilbereich TB2. Dadurch, dass der Käfig 13 um die Drehachse 4 relativ zu der Austrittsöffnung 17 drehbar ist, ist der Käfig 13 um die Drehachse 4 relativ zu der Austrittsöffnung 17 und auch relativ zu der Welle 7 in wenigstens oder genau zwei unterschiedliche Drehstellungen drehbar, nämlich eine erste Drehstellung D1 (3) und eine zweite Drehstellung D2 (2). Erkennbar aus 2 und 3 ist, dass in der ersten Drehstellung D1 des Käfigs 13 die Austrittsöffnung 17 in radialer Richtung der Welle 7 nach außen hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, durch den ersten Teilbereich TB1 überlappt ist. In der zweiten Drehstellung D2 des Käfigs 13 ist die Austrittsöffnung 17 in radialer Richtung der Welle 7 nach außen hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, durch den zweiten Teilbereich TB2 überlappt. Vorliegend ist in der ersten Drehstellung D1 die Austrittsöffnung 17 in radialer Richtung der Welle 7 nach außen hin, insbesondere vollständig, überlappungsfrei zu dem Teilbereich TB2 angeordnet, und in der zweiten Drehstellung D2 ist die Austrittsöffnung 17 in radialer Richtung der Welle 7 nach außen hin, insbesondere vollständig, überlappungsfrei zu dem ersten Teilbereich TB1 angeordnet.
In der zweiten Drehstellung D2 gibt der zweite Teilbereich TB2 die Austrittsöffnung 17 in radialer Richtung der Welle 7 nach außen hin stärker frei als der erste Teilbereich TB1 in der ersten Drehstellung D1. Umgekehrt ausgedrückt, in der ersten Drehstellung D1 versperrt der erste Teilbereich TB1 die Austrittsöffnung 17 in radialer Richtung der Welle 7 nach außen hin stärker als der zweite Teilbereich TB2 in der zweiten Drehstellung D2. Dies ist derart realisiert, dass der erste Teilbereich TB1 in der ersten Drehstellung D1 in radialer Richtung der Welle 7 näher an der Austrittsöffnung 17 angeordnet ist als der zweite Teilbereich TB2 in der zweiten Drehstellung D2. Umgekehrt ausgedrückt ist der zweite Teilbereich TB2 in der zweiten Drehstellung D2 in radialer Richtung der Welle 7 nach außen hin betrachtet weiter weg von der Austrittsöffnung 17 angeordnet als der erste Teilbereich TB1 in der ersten Drehstellung D1. Dadurch wird in der ersten Drehstellung D1 mittels des ersten Teilbereichs TB1 das die Austrittsöffnung 17 durchströmende und somit über die Austrittsöffnung 17 aus dem Kanal 16 ausströmende Fluid stärker gedrosselt als in der zweiten Drehstellung D2 mittels des zweiten Teilbereichs TB2. Hierdurch können sowohl bei geringeren Drehzahlen als auch bei demgegenüber höheren Drehzahlen der Welle 7 sowohl eine Mangelversorgung der Stelle S mit dem Fluid als auch eine Überversorgung der Stelle S mit dem Fluid vermieden werden.
Bei der in 2 und 3 gezeigten ersten Ausführungsform ist die Austrittsöffnung 17, insbesondere vollständig, in dem Lagerinnenring 11 ausgebildet, sodass der Teil T2 und somit der Kanal 16 insgesamt in Strömungsrichtung des den Kanal 16 durchströmenden Fluids betrachtet an der Austrittsöffnung 17 endet. Das Fluid strömt somit über den Lagerinnenring 11 aus dem Kanal 16 aus.
Bei der in 7 gezeigten zweiten Ausführungsform ist die Austrittsöffnung 17, insbesondere vollständig, in der Welle 7 ausgebildet und in axialer Richtung der Welle 7, insbesondere vollständig, versetzt zu dem Lagerinnenring 11 angeordnet, sodass das Fluid unter Umgehung des Lagerinnenrings 11 über die Austrittsöffnung 17 aus dem Kanal 16 ausströmt.
Die Teilbereiche TB1 und TB2 des Käfigs 13 sind Segmente des Käfigs 13, wobei der Teilbereich TB1 als erstes Segment und der Teilbereich TB2 als zweites Segment des Käfigs 13 bezeichnet werden. In der ersten Drehstellung D1 liegt die Austrittsöffnung 17 unter dem ersten Segment, und in der zweiten Drehstellung D2 liegt die Austrittsöffnung 17 unter dem zweiten Segment. Die Segmente versperren die Austrittsöffnung 17 unterschiedlich stark, sodass die Segmente das die Austrittsöffnung 17 durchströmende und somit über die Austrittsöffnung 17 aus dem Kanal 16 ausströmende Fluid unterschiedlich stark drosseln, mithin unterschiedlich stark daran hindern, die Austrittsöffnung 17 zu durchströmen und somit über die Austrittsöffnung 17 aus dem Kanal 16 auszuströmen. Dadurch kann auf besonders einfache Weise eine derartige Versorgung der Stelle S mit dem Fluid realisiert werden, dass sowohl eine Versorgung der Stelle S mit einer übermäßig großen Menge des Fluids als auch eine versorgen der Stelle S mit einer ungünstig geringen Menge des Fluids vermieden werden können.
Erkennbar aus 1 ist, dass die Welle 7 koaxial zu dem Rotor 3 angeordnet ist. Außerdem ist die separat von dem Rotor 3 ausgebildete Welle 7 drehfest mit dem Rotor 3 verbunden. Über die Welle 7 kann die elektrische Maschine 1 Antriebsdrehmomente zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen.
Aus 2 und 3 ist erkennbar, dass die Austrittsöffnung 17 in einer Nut 23 ausgebildet und somit angeordnet ist, wobei bei der ersten Ausführungsform die Nut 23 eine Nut des Lagerinnenrings 11 ist. Die Nut 23 ist in axialer Richtung der Welle 7 beidseitig durch jeweilige erste Wandungsbereiche, vorliegend des Lagerinnenrings 11, begrenzt, insbesondere direkt begrenzt, und in radialer Richtung der Welle 7 nach innen hin ist die Nut 23, insbesondere direkt, durch einen zweiten Wandungsbereich vorliegend des Lagerinnenrings 11 begrenzt. Die Wandungsbereiche sind jeweilige Festkörper. Erkennbar ist auch, dass der erste Teilbereich TB1 in die Nut 23 eingreift. Vorliegend ist es vorgesehen, dass eine Berührung zwischen dem ersten Teilbereich TB1 und dem Lagerinnenring 11 unterbleibt und auch eine Berührung zwischen dem Teilbereich TB2 und dem Lagerinnenring 11 unterbleibt. Beispielsweise bildet sich während eines Betriebs der elektrischen Maschine 1 in der Nut 23 ein durch das Fluid gebildeter Film aus, welcher insbesondere dann, wenn das Fluid als ein Öl ausgebildet ist, auch als Ölfilm bezeichnet wird. Dreht sich der Käfig 13 um die Drehachse 4 relativ und dem Lagerinnenring 11 und insbesondere der Welle 7, so gleitet beispielsweise der Käfig 13 auf dem genannten Film. Die axiale Richtung der Welle 7 ist durch einen Doppelpfeil 24 veranschaulicht und fällt mit der Drehachse 4 zusammen. Die radiale Richtung der Welle 7 und somit des Käfigs 13 ist durch einen Doppelpfeil 25 und verläuft senkrecht zur axialen Richtung der Welle 7 und des Käfigs 13. Der Käfig 13 und die Wälzkörper 14 können besonders gut aus 4 und 5 erkannt werden. Erkennbar aus 4 und 5 ist insbesondere, dass der Käfig 13 mehrere erste Teilbereiche TB1 und mehrere zweite Teilbereiche TB2 aufweist, wobei die Teilbereiche TB1 und TB2 in um die Drehachse 4 verlaufender Umfangsrichtung des Käfigs 13 und der Welle 7 abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet sind. Insbesondere ist es vorgesehen, dass eine jeweilige erste Anzahl der ersten Teilbereiche TB1 und eine jeweilige zweite Anzahl der zweiten Teilbereiche TB2 gleich sind. Vorliegend ist eine jeweilige Anzahl größer als 1, wobei die jeweilige Anzahl eine ganze positive Zahl ist.
In 6 ist eine insbesondere in Umfangsrichtung des Käfigs 13 verlaufende erste Erstreckung des jeweiligen ersten Teilbereichs TB1 durch einen ersten Pfeil P1 veranschaulicht, und in 6 ist eine jeweilige, in Umfangsrichtung des Käfigs 13 verlaufende zweite Erstreckung des jeweiligen zweiten Teilbereichs TB2 durch einen zweiten Pfad P2 veranschaulicht. Die jeweilige Erstreckung definiert beispielsweise eine jeweilige, innerhalb einer jeweiligen vollständigen Umdrehung der Welle 7 und/oder des Käfigs liegende Zeitspanne, während welcher die Austrittsöffnung 17 in radialer Richtung der Welle 7 nach außen hin, insbesondere unterbrechungsfrei, durch den jeweiligen Teilbereich TB1, TB2 überlappt ist. Insbesondere können sich die erste Erstreckung und die zweite Erstreckung voneinander unterscheiden.
Bezugszeichenliste

1: elektrische Maschine
2: Stator
3: Rotor
4: Drehachse
5: Gehäuse
6: Aufnahmeraum
7: Welle
8: Gehäuseteil
9: Lagerungsanordnung
10: Wälzlager
11: Lagerinnenring
12: Lageraußenring
13: Käfig
14: Wälzkörper
15: Doppelpfeil
16: Kanal
17: Austrittsöffnung
18: Dichtelement
19: Dichtlippe
20: außenumfangsseitige Mantelfläche
21: Trockenraum
22: Nassraum
23: Nut
D1: erste Drehstellung
D2: zweite Drehstellung
P1: erster Pfeil
P2: zweiter Pfeil
T1: erster Teil
T2: zweiter Teil
TB1: erster Teilbereich
TB2: zweiter Teilbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10 2020 101 951 A1 [0002]

Claims

Lagerungsanordnung (9) einer Welle (7) an einem separat von der Welle (7) ausgebildeten und zusätzlich zu der Welle (7) vorgesehenen Bauelement (8), bei welcher: - die Welle (7) über wenigstens ein Wälzlager (10) um eine Drehachse (4) relativ zu dem Bauelement (8) drehbar an dem Bauelement (8) gelagert ist, - ein zumindest teilweise in der Welle (7) verlaufender und von einem Kühl- und/oder Schmiermittel durchströmbarer Kanal (16) vorgesehen ist, welcher eine von dem Kühl- und/oder Schmiermittel durchströmbare Austrittsöffnung (17) aufweist, über welche das Kühl- und/oder Schmiermittel aus dem Kanal (16) ausleitbar ist, um dadurch die wenigstens eine Kühl- und/oder Schmierstelle (S) mit dem Kühl- und/oder Schmiermittel zu versorgen; und - die Austrittsöffnung (17) in radialer Richtung (25) der Welle (7) nach außen zumindest teilweise durch einen relativ zu der Austrittsöffnung (17) und relativ zu der Welle (7) um die Drehachse (4) drehbaren Käfig (13) des Wälzlagers (10) überlappt ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (13) wenigstens zwei in Umfangsrichtung (15) des Käfigs (13) aufeinanderfolgende, sich jeweils in Umfangsrichtung (15) des Käfigs (13) erstreckende Teilbereiche (TB1, TB2) aufweist, nämlich: - einen ersten Teilbereich (TB1), durch welchen in wenigstens einer ersten Drehstellung (D1) des Käfigs (13) die Austrittsöffnung (17) in radialer Richtung (25) der Welle (7) nach außen hin zumindest teilweise überlappt ist; und - einen zweiten Teilbereich (TB2), durch welchen in wenigstens einer zweiten Drehstellung (D2) des Käfigs (13) die Austrittsöffnung (17) in radialer Richtung (25) der Welle (7) nach außen hin zumindest teilweise überlappt ist, wobei der zweite Teilbereich (TB2) die Austrittsöffnung (17) gegenüber dem ersten Teilbereich (TB1), der die Austrittsöffnung (17) gegenüber dem zweiten Teilbereich (TB2) stärker versperrt, stärker freigibt.
Lagerungsanordnung (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilbereich (TB2) die Austrittsöffnung (17) gegenüber dem ersten Teilbereich (TB1) dadurch stärker freigibt und der erste Teilbereich (TB1) die Austrittsöffnung (17) gegenüber dem zweiten Teilbereich (TB2) dadurch stärker versperrt, dass der erste Teilbereich (TB1) in der ersten Drehstellung (D1) in radialer Richtung (25) der Welle (7) näher an der Austrittsöffnung (17) angeordnet ist als der zweite Teilbereich (TB2) in der zweiten Drehstellung (D2).
Lagerungsanordnung (9) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (17), über welche das Kühl- und/oder Schmiermittel aus dem Kanal (16) abführbar und dadurch an eine Umgebung (22) des Kanals (16) zu führen ist, in der Welle (7) ausgebildet ist.
Lagerungsanordnung (9) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (10) einen separat von dem Käfig (13) und separat von der Welle (7) ausgebildeten und drehfest mit der Welle (7) verbundenen Lagerinnenring (11) aufweist, wobei die Austrittsöffnung (17) in axialer Richtung (24) der Welle (7) versetzt zu dem Lagerinnenring (11) angeordnet ist.
Lagerungsanordnung (9) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (17), über welche das Kühl- und/oder Schmiermittel aus dem Kanal (16) abführbar und dadurch an eine Umgebung (22) des Kanals (16) zu führen ist, in einem separat von dem Käfig (13) und separat von der Welle (7) ausgebildeten und drehfest mit der Welle (7) verbundenen Lagerinnenring (11) des Wälzlagers (10) ausgebildet ist, sodass ein erster Teil (T1) des Kanals (16) in der Welle (7) und ein stromab des ersten Teils (T1) angeordneter zweiter Teil (T2) des Kanals (16) in dem Lagerinnenring (11) verläuft.
Elektrische Maschine (1) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Lagerungsanordnung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) einen Stator (2) und einen Rotor (3) aufweist, welcher mittels des Stators (2) antreibbar und dadurch um die Drehachse (4) relativ zu dem Stator (2) drehbar ist, wobei der Rotor (3) koaxial zu der Welle (4) angeordnet ist.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (7) drehfest mit dem Rotor (3) verbunden ist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch ein einen Aufnahmeraum (6) direkt begrenzendes Gehäuse (5), wobei der Stator (2) in dem Aufnahmeraum (6) aufgenommen ist, und wobei das Bauelement (8) ein Gehäuseteil (8) des Gehäuses (5) ist.
Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer elektrischen Maschine (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9.