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DE102021203002A1 - Anordnung zur Abdichtung einer Rotorwelle einer E-Maschine, E-Maschine und Antriebsvorrichtung - Google Patents

Anordnung zur Abdichtung einer Rotorwelle einer E-Maschine, E-Maschine und Antriebsvorrichtung Download PDF

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DE102021203002A1
DE102021203002A1 DE102021203002.5A DE102021203002A DE102021203002A1 DE 102021203002 A1 DE102021203002 A1 DE 102021203002A1 DE 102021203002 A DE102021203002 A DE 102021203002A DE 102021203002 A1 DE102021203002 A1 DE 102021203002A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor shaft
cooling ring
electric machine
ring
sealing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102021203002.5A
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English (en)
Inventor
Vyacheslav Brushkivskyy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102021203002.5A priority Critical patent/DE102021203002A1/de
Priority to PCT/EP2022/054821 priority patent/WO2022199984A1/de
Publication of DE102021203002A1 publication Critical patent/DE102021203002A1/de
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    • H02K5/173Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1732Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abdichtung einer Rotorwelle (1, 101) einer E-Maschine (5, 105) in einem Gehäuse (2, 102), wobei die Rotorwelle (1, 101) über ein Dichtelement (8, 108) gegenüber dem Gehäuse (2, 102) abgedichtet ist und radial zwischen dem Dichtelement (8, 108) und der Rotorwelle (1, 101) ein Kühlring (9, 109) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft zudem eine E-Maschine (5, 105) mit einer Rotorwelle (1, 101), einem Gehäuse (2, 102) und einer solchen Anordnung zur Abdichtung der Rotorwelle (1, 101). Die Erfindung betrifft auch eine Antriebsvorrichtung zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine solche E-Maschine (5, 105) zur Bereitstellung einer Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abdichtung einer Rotorwelle einer E-Maschine in einem Gehäuse. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine E-Maschine mit einer solchen Anordnung zur Abdichtung einer Rotorwelle und eine Antriebsvorrichtung zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine solche E-Maschine.
  • Eine Dichtungsvorrichtung für eine Rotorwelle einer E-Maschine ist bereits aus der DE 10 2018 219 781 A1 bekannt. Zur Abdichtung der Rotorwelle ist eine Wellendichtung zwischen einem Gehäuse und der Rotorwelle angeordnet.
  • Da E-Maschinen mit hohen Drehzahlen betrieben werden können, können an der Rotorwelle einer E-Maschine hohe Umfangsgeschwindigkeiten vorherrschen, wodurch es zu einer starken thermischen Beanspruchung einer zwischen einem Gehäuse und der Rotorwelle angeordneten Wellendichtung kommen kann. Dadurch kann eine Dichtwirkung der Wellendichtung nachlassen und eine die Wellendichtung durchdringende Leckage entstehen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik weiterzubilden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Hauptansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
  • Es wird eine Anordnung zur Abdichtung einer Rotorwelle einer E-Maschine in einem Gehäuse vorgeschlagen, wobei die Rotorwelle über ein Dichtelement gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist. Zudem wird eine E-Maschine mit einer Rotorwelle und mit einer solchen Anordnung zur Abdichtung der Rotorwelle und damit eines Innenraums der E-Maschine vorgeschlagen. Zudem wird eine Antriebsvorrichtung zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, aufweisend eine solche E-Maschine zur Bereitstellung einer Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung. Eine solche E-Maschine wandelt elektrische Energie in eine mechanische Rotationsbewegung um, oder umgekehrt. Eine solche E-Maschine ist im Bedarfsfall als elektrischer Motor oder Generator betreibbar. Bei der E-Maschine kann es sich beispielsweise um eine Synchronmaschine oder eine Asynchronmaschine handeln.
  • Unter einem Dichtelement wird insbesondere ein Bauteil verstanden, das Fluid im Bereich der Rotorwelle zurückhalten soll. Ein solches Dichtelement kann als Wellendichtung bezeichnet werden. Solche Wellendichtungen sind an sich bereits bekannt, beispielsweise als Radialwellendichtring oder als Labyrinthdichtung.
  • Die vorgeschlagene Anordnung zur Abdichtung der Rotorwelle der E-Maschine weist einen Kühlring auf, welcher radial zwischen dem Dichtelement und der Rotorwelle angeordnet ist. Der Kühlring kann beispielsweise als Stahlring ausgebildet sein. Durch die Ausbildung als Stahlring weist der Kühlring eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Die Rotorwelle weist eine in den Kühlring mündende Radialbohrung auf, die mit einer in der Rotorwelle vorgesehenen Axialbohrung verbunden ist. Über die Axialbohrung und die Radialbohrung wird der Kühlring mit einem Kühlfluid versorgt. Die Radialbohrung kann hierbei auch eine axiale Erstreckung aufweisen, also schräg durch die Rotorwelle verlaufen. Auch kann die Radialbohrung als Blende oder Drossel ausgebildet sein. Entsprechend kann die Axialbohrung eine radiale Erstreckung aufweisen und somit schräg durch die Rotorwelle verlaufen. Auch kann die Axialbohrung als Blende oder Drossel ausgebildet sein. Das Kühlfluid kann beispielsweise ein Schmiermittel oder ein Kühlmittel sein.
  • Durch die vorgeschlagene Anordnung zur Abdichtung der Rotorwelle kann die thermische Belastung des Dichtelements auch bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Rotorwelle reduziert werden. Die aufgrund hoher Umfangsgeschwindigkeiten der Rotorwelle entstehende Wärme im Bereich des Dichtelements kann auf das durch den Kühlring geführte Kühlfluid übertragen und dadurch vom Dichtelement weggeführt werden. Dadurch kann eine Dichtwirkung des Dichtelements bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Rotorwelle verbessert werden und eine aufgrund thermischer Belastung des Dichtelements auftretende Leckage über das Dichtelement in einen Innenraum der E-Maschine vermieden werden.
  • Vorzugsweise ist der Kühlring derart ausgebildet, dass dieser gemeinsam mit der Rotorwelle der E-Maschine einen Kühlkanal ausbildet. Hierzu kann der Kühlring beispielsweise aus einem Vollmaterial hergestellt werden, in welches eine Nut eingebracht wird. Der Kühlring kann auch aus einem Stahlblech hergestellt werden, bei welchem seitliche Stege abgekantet werden. Der Kühlring weist vorzugsweise einen u-förmigen Querschnitt auf.
  • Vorzugsweise weist der Kühlring eine äußere, vorzugsweise zylindrische Gleitfläche auf, welche in gleitendem Kontakt mit dem Dichtelement steht. Die zylindrische Gleitfläche bildet somit eine Lauffläche für das Dichtelement. Das Dichtelement dichtet somit - mittelbar über den Kühlring - die Rotorwelle gegenüber dem Gehäuse ab.
  • Der Kühlring kann mit der Rotorwelle gefügt werden, d. h. Kühlring und Rotorwelle sind durch eine mechanische oder stoffliche Verbindung fest miteinander verbunden. Beispielsweise kann der Kühlring auf die Rotorwelle aufgepresst oder aufgeschrumpft oder mit der Rotorwelle verklebt werden.
  • Die Rotorwelle ist vorzugsweise über zwei Lager gegenüber dem Gehäuse abgestützt. Der Kühlring kann zwischen der Rotorwelle, d. h. zwischen einem axialen Anschlag auf der Rotorwelle und einem der beiden Lager, über welches die Rotorwelle gegenüber dem Gehäuse abgestützt ist, eingeklemmt sein. Damit ist der Kühlring in axialer und auch in tangentialer Richtung fixiert. Ist das Lager als Wälzlager ausgebildet, dann kann der Kühlring zwischen dem axialen Anschlag auf der Rotorwelle und einem Innenring des Wälzlagers eingeklemmt sein. Bei Ausbildung des Lagers als Wälzlager kann der Kühlring auch einstückig mit dem Innenring des Wälzlagers ausgebildet sein, d. h., in den Innenring integriert sein. Damit ergibt sich eine vereinfachte Montage, da ein Teil weniger zu montieren ist. Mit axialer Richtung soll vorliegend die Richtung entlang der Rotationsachse der Rotorwelle verstanden werden.
  • Das Dichtelement kann als Radialwellendichtring mit einer Dichtlippe ausgebildet sein, welche auf der rotierenden Gleitfläche des Kühlrings gleitet. Die Dichtfunktion des Dichtelements besteht darin, dass der trockene Innenraum der E-Maschine, in welchem der Rotor umläuft, nach außen abgedichtet wird, insbesondere gegen das Eindringen von Schmiermittel, welches dem Lager für dessen Schmierung zugeführt wird. Das Schmiermittel, beispielsweise Öl, wird hierbei auch dem Kühlring zugeführt und dient als Kühlfluid.
  • Wird durch das Fügen von Kühlring und Rotorwelle keine hinreichende Dichtheit zwischen den Fügeteilen erzielt, kann der Kühlring gegenüber der Rotorwelle durch ein weiteres Dichtelement, vorzugsweise einen O-Ring, abgedichtet werden.
  • Radial und/oder axial zwischen dem Kühlring und der Rotorwelle kann ein Schutzelement angeordnet sein, welches die Wärmeleitung in der Rotorwelle hemmt und/oder den Wärmefluss in der Rotorwelle umlenkt. Die Richtung des Wärmeflusses wird durch die Anordnung und Gestaltung des Schutzelements derart beeinflusst, dass der Wärmefluss vom Kühlring und somit vom Dichtelement ferngehalten und in einem Abstand um den Kühlring bzw. das Dichtelement herumgeführt wird, so dass keine unzulässig hohen Temperaturen im Bereich des Dichtelements auftreten. Eine vom Rotor der E-Maschine erzeugte Wärme kann somit von dem Kühlring und von dem Dichtelement ferngehalten werden, was die thermische Belastung des Dichtelements weiter reduziert.
  • Das den Wärmefluss umlenkende Schutzelement kann ringförmig oder als Ring ausgebildet sein. Als Ring umschließt das Schutzelement den gesamten Umfang der Rotorwelle und lenkt somit den Wärmefluss, welcher sich zwischen dem Rotor und dem Ring zunächst axial an der Oberfläche der Rotorwelle ausbreitet, radial nach innen um, so dass der Bereich höherer Temperaturen einen vergrößerten Abstand zum Kühlring und somit auch zum Dichtelement aufweist.
  • Das Schutzelement kann aus einem Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein. Ein solches Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit kann beispielsweise ein Keramikwerkstoff oder ein Kunststoff sein.
  • Das ringförmige Schutzelement respektive der Ring kann mit der Rotorwelle gefügt werden, d. h. Ring und Rotorwelle sind durch eine mechanische oder stoffliche Verbindung fest miteinander verbunden. Zudem wird der Kühlring mit dem Schutzelement gefügt. Beispielsweise kann der Ring auf die Rotorwelle aufgepresst oder aufgeschrumpft oder mit der Rotorwelle verklebt werden. Ebenso kann der Kühlring auf das Schutzelement aufgepresst oder aufgeschrumpft oder mit dem Schutzelement verklebt werden.
  • Die vorgeschlagene E-Maschine verfügt über eine drehbar antreibbare Rotorwelle. Die Rotorwelle ist insbesondere mit einem Rotor der E-Maschine verbunden, was auch eine einstückige Ausführung von Rotor und Rotorwelle umfasst. Der Rotor und damit auch die Rotorachse sind insbesondere mittels eines gehäusefesten Stators der E-Maschine drehbar. Die E-Maschine verfügt über einen Innenraum, in dem der mit der Rotorwelle verbundene Rotor drehbar angeordnet ist. Die E-Maschine verfügt über die vorgeschlagene Anordnung zur Abdichtung der Rotorwelle der E-Maschine. Die Anordnung zur Abdichtung der Rotorwelle dichtet den Innenraum der E-Maschine an der Rotorwelle gegen ein Äußeres ab. Durch die vorgeschlagene Anordnung zur Abdichtung der Rotorwelle kann die thermische Belastung des Dichtelements reduziert werden. Dadurch kann eine aufgrund thermischer Belastung des Dichtelements auftretende Leckage über das Dichtelement in den Innenraum der E-Maschine vermieden werden. Somit wird verhindert, dass ein Fluid von außen in den Innenraum der E-Maschine gelangt und sich dort unkontrolliert verteilt.
  • Die vorgeschlagene Antriebsvorrichtung dient zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs. Dementsprechend weist die Antriebsvorrichtung eine E-Maschine zur Bereitstellung einer Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug auf. Die Antriebsvorrichtung kann insbesondere als Antriebsmodul ausgebildet sein. Die Antriebsvorrichtung kann beispielsweise zur Anordnung an eine angetriebene Achse des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Die E-Maschine der Antriebsvorrichtung ist durch die vorgeschlagene E-Maschine gebildet, also umfasst sie die vorgeschlagene Anordnung zur Abdichtung der Rotorwelle der E-Maschine.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
    • 1 eine Lagerung und Abdichtung einer Rotorwelle in einem Gehäuse für ein linkes Lager der Rotorwelle in einer Schnittdarstellung und
    • 2 eine Lagerung und Abdichtung einer Rotorwelle in einem Gehäuse für ein rechtes Lager der Rotorwelle in einer Schnittdarstellung.
  • 1 zeigt einen Ausschnitt einer Lagerung und Abdichtung einer Rotorwelle 1 in einem Gehäuse 2 in einem Axialschnitt. Die Rotorwelle 1 ist mittels eines ersten (linken) Lagers, welches als Wälzlagers 3 ausgebildet ist, in dem Gehäuse 2 gelagert. Das Wälzlager 3 weist einen Innenring 3a und einen Außenring 3b auf. Auf der Rotorwelle 1 ist der Rotor 4 einer E-Maschine 5 und radial außerhalb des Rotors 4 ist der Stator 6 der E-Maschine 5 angeordnet. Der Rotor 4 läuft in einem trockenen Innenraum 7 um, der innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet und nach außen abgedichtet ist. In der Zeichnung rechts vom Wälzlager 3, also auf der dem Rotor 4 zugewandten Seite des Wälzlagers 3 ist ein Dichtelement 8 angeordnet und im Gehäuse 2 fixiert. Das Dichtelement ist vorzugsweise als Radialwellendichtring 8 ausgebildet. Radial innerhalb des Radialwellendichtringes 8 ist ein Kühlring 9 angeordnet, welcher mit der Rotorwelle 1 gefügt ist.
  • Der Kühlring 9 ist hier derart ausgebildet, dass dieser gemeinsam mit der Rotorwelle 1 der E-Maschine 5 einen Kühlkanal 12 ausbildet. Die Rotorwelle 1 weist eine Drehachse a auf. Zudem weist die Rotorwelle 1 eine Axialbohrung 1a und eine Radialbohrung 1 b auf, welche einer Kühlfluidzufuhr dienen. Über die Axialbohrung 1 a und die Radialbohrung 1b wird der Kühlring 9 mit Kühlfluid 10 versorgt. Das Kühlfluid 10 ist als Schmieröl ausgebildet und dient neben der Kühlung des Dichtelements 8 auch der Schmierung des Wälzlagers 3.
  • Der Kühlring 9, weist eine dem Wälzlager 3 zugewandte Stirnfläche 9b und eine dem Rotor 4 zugewandte Stirnfläche 9c auf und ist zwischen einem axialen Anschlag der Rotorwelle 1 und dem Innenring 3a des Wälzlagers 3 in axialer Richtung fixiert. Der Kühlring weist hier einen u-förmigen Querschnitt auf. Der Kühlring 9 weist an der dem Wälzlager 3 zugewandten Seite einen Durchlass auf, durch welchen dem Wälzlager 3 Schmieröl aus dem Kühlkanal 12 zugeleitet wird. Der Druchlass kann beispielweise als Bohrung ausgebildet sein. Der Innenraum 7 der E-Maschine 5 wird durch das Dichtelement 8 abgedichtet; insbesondere wird durch das Dichtelement 8 verhindert, dass Schmieröl, welches dem Wälzlager 3 zugeführt wird, in den Innenraum 7 eindringt.
  • Der Kühlring 9 weist eine zylindrische als Gleitfläche ausgebildete Außenfläche 9a auf, welche mit dem Dichtelement 8, insbesondere der Dichtlippe des Radialwellendichtringes 8 in Gleitkontakt steht. Die Außenfläche 9a bildet somit eine Lauffläche für das Dichtelement 8. Das Dichtelement 8 dichtet somit - mittelbar über den Kühlring 9 - die Rotorwelle 1 gegenüber dem Gehäuse 2 ab.
  • Durch die Anordnung des Kühlrings 9 radial zwischen der Rotorwelle 1 und dem Dichtelement 8 kann die thermische Belastung des Dichtelements 8 auch bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Rotorwelle 1 reduziert werden. Die aufgrund hoher Umfangsgeschwindigkeiten der Rotorwelle 1 entstehende Wärme im Bereich des Dichtelements 8 kann auf das durch den Kühlring 9 geführte Kühlfluid 10 übertragen und dadurch vom Dichtelement 8 weggeführt werden. Dadurch kann eine Dichtwirkung des Dichtelements 8 bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Rotorwelle 1 verbessert werden und eine aufgrund thermischer Belastung des Dichtelements 8 auftretende Leckage über das Dichtelement 8 in einen Innenraum 7 der E-Maschine 5 vermieden werden. Der Kühlring 9 kann als Stahlring ausgebildet sein.
  • Wird durch das Fügen von Kühlring 9 und Rotorwelle 1 keine hinreichende Dichtheit zwischen Kühlring 9 und Rotorwelle 1 erzielt, kann der Kühlring 9 gegenüber der Rotorwelle durch ein weiteres - hier nicht dargestelltes - Dichtelement abgedichtet werden.
  • Für den Fall, dass dennoch geringe Mengen Schmieröl, eine so genannte Leckage, in den Innenraum 7 der E-Maschine 5 eindringen sollte, ist eine Fangvorrichtung 11 zum Auffangen von Schmieröl, welches durch eine Schulter (ohne Bezugszahl) der Rotorwelle 1 abgeschleudert wird, vorgesehen.
  • 2 zeigt einen weiteren Ausschnitt einer Lagerung und Abdichtung der Rotorwelle 101 in dem Gehäuse 102 in einem Axialschnitt. Für gleiche oder analoge Teile werden gleiche, jedoch um 100 erhöhte Bezugszahlen wie in 1 verwendet. Die Rotorwelle 101 ist mittels eines zweiten (rechten) Lagers, welches als Wälzlagers 103 ausgebildet ist, in dem Gehäuse 102 gelagert. Das Wälzlager 103 weist einen Innenring 103a und einen Außenring 103b auf.
  • Auf der Rotorwelle 101 ist der Rotor 104 einer E-Maschine 105 und radial außerhalb des Rotors 104 ist der Stator 106 der E-Maschine 105 angeordnet. Der Rotor 104 läuft in einem trockenen Innenraum 107 um, der innerhalb des Gehäuses 102 angeordnet und nach außen abgedichtet ist. In der Zeichnung links vom Wälzlager 103, also auf der dem Rotor 104 zugewandten Seite des Wälzlagers 103 ist ein Dichtelement 108 angeordnet und im Gehäuse 102 fixiert. Das Dichtelement ist vorzugsweise als Radialwellendichtring 108 ausgebildet. Radial innerhalb des Radialwellendichtringes 108 ist ein Kühlring 109 angeordnet, welcher mit der Rotorwelle 101 gefügt ist.
  • Auch hier ist der Kühlring 109 derart ausgebildet, dass dieser gemeinsam mit der Rotorwelle 101 der E-Maschine 105 einen Kühlkanal 112 ausbildet. Die Rotorwelle 101 weist die Drehachse a auf. Zudem weist die Rotorwelle 101 eine Axialbohrung und eine Radialbohrung auf, welche der Kühlfluidzufuhr dienen. Über die Axialbohrung und die Radialbohrung wird der Kühlring 109 mit Kühlfluid 110 versorgt. Das Kühlfluid 110 ist als Schmieröl ausgebildet und dient neben der Kühlung des Dichtelements 108 auch der Schmierung des Wälzlagers 103.
  • Der Kühlring 109 ist zwischen einem axialen Anschlag der Rotorwelle 101 und dem Innenring 103a des Wälzlagers 103 in axialer Richtung fixiert. Der Kühlring 109 weist auch hier einen u-förmigen Querschnitt auf.
  • Der Kühlring 109 weist eine zylindrische als Gleitfläche ausgebildete Außenfläche auf, welche mit dem Dichtelement 108, insbesondere der Dichtlippe des Radialwellendichtringes 108 in Gleitkontakt steht. Die Außenfläche bildet somit eine Lauffläche für das Dichtelement 108. Das Dichtelement 108 dichtet somit - mittelbar über den Kühlring 109 - die Rotorwelle 101 gegenüber dem Gehäuse 102 ab. Der Kühlring 109 weist an der dem Dichtelement 108 zugewandten Seite einen Durchlass auf, durch welchen dem Wälzlager 103 Schmieröl aus dem Kühlkanal 112 zugeleitet wird.
  • In axialer Richtung gesehen ist der Durchlass zwischen dem Wälzlager 103 und dem Dichtelement 108 angeordnet. Der Durchlass kann als Bohrung ausgebildet sein. Der Innenraum 107 der E-Maschine 105 wird durch das Dichtelement 108 abgedichtet; insbesondere wird durch das Dichtelement 108 verhindert, dass Schmieröl, welches dem Wälzlager 103 zugeführt wird, in den Innenraum 107 eindringt.
  • In axialer Richtung gesehen ist zwischen dem Rotor 104 und dem Dichtelement 108 benachbart zum Dichtelement 108 eine Wellenerdung 113 angeordnet. Unter einer solchen Wellenerdung 113 wird insbesondere ein Bauelement verstanden, das eine drehbare elektrische Verbindung zwischen der Rotorwelle 101 und einem elektrischen Bezugspotential herstellt. Ein solches Bezugspotential ist beispielsweise ein elektrisches Erdpotential oder eine elektrische Masse. Der Kühlring 109 weist hier, verglichen mit dem Kühlring 9 aus 1, eine längere axiale Erstreckung auf, sodass neben dem Dichtelement 108 auch die Wellenerdung 113 auf der zylindrischen Außenfläche des Kühlrings 109 angeordnet ist. Die Wellenerdung 113 verbindet somit die Rotorwelle 101 - mittelbar über den Kühlring 109 - elektrisch mit dem Gehäuse 102. Die Wellenerdung 113 verfügt über zumindest eine massive oder flexible Bürste zur Herstellung eines Schleifkontakts mit dem Kühlring 109. Die Wellenerdung 113 ist insbesondere als Wellenerdungsring ausgebildet.
  • Durch die Anordnung des Kühlrings 109 radial zwischen der Rotorwelle 101 und dem Dichtelement 108 sowie der Wellenerdung 113 kann sowohl die thermische Belastung des Dichtelements 108 als auch die thermische Belastung der Wellenerdung 113 bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Rotorwelle 101 reduziert werden. Die aufgrund hoher Umfangsgeschwindigkeiten der Rotorwelle 101 durch Schleifkontakt entstehende Wärme kann auf das durch den Kühlring 109 geführte Kühlfluid 110 übertragen und dadurch sowohl vom Dichtelement 108 als auch von der Wellenerdung 113 weggeführt werden. Dadurch kann die thermische Belastung diese Bauteile reduziert und die Lebensdauer erhöht werden.
  • Wird durch das Fügen von Kühlring 109 und Rotorwelle 101 keine hinreichende Dichtheit zwischen Kühlring 109 und Rotorwelle 101 erzielt, kann der Kühlring 109 gegenüber der Rotorwelle durch ein weiteres -hier nicht dargestelltes - Dichtelement abgedichtet werden.
  • Für den Fall, dass dennoch geringe Mengen Schmieröl, eine so genannte Leckage, in den Innenraum 7 der E-Maschine 5 eindringen sollte, ist auch hier eine Fangvorrichtung 111 zum Auffangen von Schmieröl, welches durch eine Schulter (ohne Bezugszahl) der Rotorwelle 101 abgeschleudert wird, vorgesehen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Rotorwelle
    1a
    Axialbohrung
    1b
    Radialbohrung
    2
    Gehäuse
    3
    Wälzlager (links)
    3a
    Innenring
    3b
    Außenring
    4
    Rotor
    5
    E-Maschine
    6
    Stator
    7
    Innenraum
    8
    Dichtelement/Radialwellendichtring
    9
    Kühlring
    9a
    Außenfläche
    9b
    Stirnfläche
    9c
    Stirnfläche
    10
    Kühlfluid
    11
    Fangvorrichtung
    12
    Kühlkanal
    101
    Rotorwelle
    102
    Gehäuse
    103
    Wälzlager (rechts)
    103a
    Innenring
    103b
    Außenring
    104
    Rotor
    105
    E-Maschine
    106
    Stator
    107
    Innenraum
    108
    Dichtelement/Radialwellendichtring
    109
    Kühlring
    110
    Kühlfluid
    111
    Fangvorrichtung
    112
    Kühlkanal
    113
    Wellenerdung
    a
    Drehachse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102018219781 A1 [0002]

Claims (12)

  1. Anordnung zur Abdichtung einer Rotorwelle (1, 101) einer E-Maschine (5, 105) in einem Gehäuse (2, 102), wobei die Rotorwelle (1, 101) über ein Dichtelement (8, 108) gegenüber dem Gehäuse (2, 102) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen dem Dichtelement (8, 108) und der Rotorwelle (1, 101) ein Kühlring (9, 109) angeordnet ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (1, 101) eine in den Kühlring (9, 109) mündende Radialbohrung (1b) und eine mit der Radialbohrung (1b) verbundene Axialbohrung (1a) aufweist, über die der Kühlring (9, 109) mit einem Kühlfluid versorgbar ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlring (9, 109) gemeinsam mit der Rotorwelle (1, 101) einen Kühlkanal (12, 112) ausbildet.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlring (9, 109) eine äußere Gleitfläche (9a) aufweist, welche in gleitendem Kontakt mit dem Dichtelement (8, 108) steht.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlring (9, 109) mit der Rotorwelle (1, 101) gefügt ist.
  6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlring (9, 109) zwischen der Rotorwelle (1, 101) und einem Lager (3, 103) über welches die Rotorwelle (1, 101) gegenüber dem Gehäuse (2, 102) abgestützt ist, eingeklemmt ist.
  7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (3, 103) einen Innenring (3a, 103a) aufweist und der Kühlring (9, 109) einstückig mit dem Innenring (3a, 103a) ausgebildet ist.
  8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlring (9, 109) durch ein weiteres Dichtelement gegenüber der Rotorwelle (1, 101) abgedichtet ist.
  9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen dem Kühlring (9, 109) und der Rotorwelle (1, 101) ein die Wärmeleitung hemmendes und/oder den Wärmefluss umlenkendes ringförmiges Schutzelement angeordnet ist.
  10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Schutzelement mit der Rotorwelle (1, 101) und der Kühlring (9, 109) mit dem ringförmigen Schutzelement gefügt ist.
  11. E-Maschine (5, 105) mit einer Rotorwelle (1, 101) und einem Gehäuse (2, 102), gekennzeichnet durch eine Anordnung zur Abdichtung der Rotorwelle (1, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
  12. Antriebsvorrichtung zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine E-Maschine (5, 105) zur Bereitstellung einer Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die E-Maschine (5, 105) gemäß Anspruch 11 ausgebildet ist.
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