DE102023126956A1 - ROTOR SHAFT FOR AN ELECTRIC MACHINE - Google Patents
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Abstract
Bereitgestellt wird eine Rotorwelle (10) für eine elektrische Maschine, wobei die Rotorwelle (10) eine Hauptwelle (1), ein Sonnenelement (4), das als Sonnenrad und/oder Sonnenwelle (4) ausgeführt ist, und ein Kupplungselement (2) zur drehfesten und radialversatzausgleichenden Kupplung der Hauptwelle (1) und des Sonnenelements (4) umfasst.A rotor shaft (10) for an electrical machine is provided, wherein the rotor shaft (10) comprises a main shaft (1), a sun element (4) which is designed as a sun gear and/or sun shaft (4), and a coupling element (2) for the rotationally fixed and radial offset-compensating coupling of the main shaft (1) and the sun element (4).
Description
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Rotorwelle für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine, und/oder ein Kraftfahrzeug mit der elektrischen Maschine.The present disclosure relates to a rotor shaft for an electric machine, an electric machine, and/or a motor vehicle with the electric machine.
Elektrische Maschinen können in Kraftfahrzeugen z. B. als Traktionsmaschinen, zum Einsatz kommen. Dabei werden Drehmomente eines Rotors bzw. einer Rotorwelle der jeweiligen elektrischen Maschine über eine oder mehrere Getriebe an weitere Komponenten des jeweiligen Kraftfahrzeugs übertragen, z. B. an einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs. Es sind verschiedene Getriebearten bekannt, die für diesen Zweck verwendet werden, darunter Planetengetriebe.Electric machines can be used in motor vehicles, for example, as traction machines. The torque from a rotor or rotor shaft of the respective electric machine is transmitted via one or more gears to other components of the respective motor vehicle, e.g., to the motor vehicle's drivetrain. Various types of gears are known for this purpose, including planetary gears.
Üblicherweise wird bei einer Kombination aus einer elektrischen Maschine und einem Planetengetriebe ein separates Sonnenrad, als Welle-Nabe-Verbindung, an die starre Rotorwelle angebunden oder das Sonnenrad und die starre Rotorwelle einstückig ausgebildet.In a combination of an electric machine and a planetary gear, a separate sun gear is usually connected to the rigid rotor shaft as a shaft-hub connection, or the sun gear and the rigid rotor shaft are formed as a single piece.
Bei einer starren Rotorwelle kann jedoch aufgrund von Fertigungstoleranzen das Problem auftreten, dass das Sonnenrad nicht genau konzentrisch zum Mittelpunkt der Planetenräder liegen kann. Dadurch erfolgt eine ungleichmäßige Lastverteilung vom Sonnenrad auf die Planetenräder, welche zu einer ungünstigen Beanspruchung der Planetenräder führt.However, with a rigid rotor shaft, manufacturing tolerances can cause the sun gear to be imperfectly concentric with the center of the planet gears. This results in an uneven load distribution from the sun gear to the planet gears, which leads to unfavorable stress on the planet gears.
Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, eine Vorrichtung und/oder ein Verfahren anzugeben, die jeweils geeignet sind, den Stand der Technik zu bereichern.Against the background of this prior art, the object of the present disclosure is to provide a device and/or a method which are each suitable for enriching the prior art.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die nebengeordneten Ansprüche und die Unteransprüche haben jeweils optionale Weiterbildungen der Offenbarung zum Inhalt.The problem is solved by the features of the independent claims. The subordinate claims and the dependent claims each contain optional developments of the disclosure.
Danach wird die Aufgabe durch eine Rotorwelle für eine elektrische Maschine gelöst.The task is then solved by a rotor shaft for an electric machine.
Die Rotorwelle umfasst eine Hauptwelle und ein Sonnenelement, das als Sonnenrad und/oder Sonnenwelle ausgeführt ist.The rotor shaft comprises a main shaft and a sun element, which is designed as a sun gear and/or sun shaft.
Die Rotorwelle umfasst ein (z. B. ringförmiges und/oder ringscheibenförmiges) Kupplungselement zur drehfesten und radialversatzausgleichenden Kupplung der Hauptwelle und des Sonnenelements.The rotor shaft comprises a coupling element (e.g. annular and/or annular disc-shaped) for the rotationally fixed and radial offset-compensating coupling of the main shaft and the sun element.
Unter einer radialversatzausgleichenden Kupplung kann verstanden werden, dass die Hauptwelle und das Sonnenelement drehfest und gleichzeitig radial versetzbar verbunden sind, wobei Mittelachsen (bzw. Rotationsachsen) der Hauptwelle und des Sonnenelements identisch sind oder parallel zueinander verlaufen. Die radialversatzausgleichende Kupplung kann zweckmäßig so ausgestaltet sein, dass auftretende, in Längsachse der Rotorwelle bzw. in Maschinenachse der elektrischen Maschine betrachtet, Axialkräfte aufgenommen und in Rotorwelle bzw. Lagerstellen eingeleitet werden können. Gründe für auftretende Axialkräfte sind eine mögliche Schrägverzahnung der Planeten- bzw. Sonnenräder oder Sonnenwelle und thermische Längendehnungen der Hauptwelle, von Kupplungselemente und/oder der Sonnenrad bzw. Sonnenwelle.A radial misalignment-compensating coupling can be understood as a connection between the main shaft and the sun element in a rotationally fixed and simultaneously radially displaceable manner, with the central axes (or axes of rotation) of the main shaft and the sun element being identical or running parallel to one another. The radial misalignment-compensating coupling can be expediently designed so that axial forces occurring, viewed along the longitudinal axis of the rotor shaft or the machine axis of the electric machine, can be absorbed and introduced into the rotor shaft or bearing points. Reasons for axial forces occurring include possible helical gearing of the planetary or sun gears or sun shaft and thermal linear expansion of the main shaft, coupling elements and/or the sun gear or sun shaft.
Das Sonnenelement kann Teil eines Planetengetriebes sein, dass fachmännisch z. B. auch als Umlaufrädergetriebe bekannt ist. Das Sonnenelement ist ein zentrales, antreibendes Rad bzw. eine zentrale, antreibende Welle, das von zumindest einem Planetenrad (auch: Umlaufrad) umgeben ist und ausgestaltet ist, um ein Drehmoment (z. B. gemäß einer Übersetzung) auf das zumindest eine Planetenrad zu übertragen.The sun element can be part of a planetary gear system, which is also known in the art as an epicyclic gear system. The sun element is a central driving gear or a central driving shaft surrounded by at least one planetary gear (also known as an epicyclic gear) and configured to transmit torque (e.g., according to a gear ratio) to the at least one planetary gear.
Der oben beschriebene Permanentmagnetrotor bietet eine Reihe von Vorteilen. So ist bei der Entwicklung der vorliegenden Offenbarung u. a. eine geteilte bzw. gebaute Rotorwelle mit „einschwimmenden“ Sonnenelement, d. h. das Sonnenelement kann sich aufgrund der radialversatzausgleichenden Kupplung möglichst optimal in den Mittelpunkt von Planetenrädern, die das Sonnenelement umgeben, einschwimmen. Dadurch wird, unabhängig von möglichen Fertigungstoleranzen, eine gleichmäßige Lastverteilung vom Sonnenelement auf die Planetenräder ermöglicht und damit eine gleichmäßige Beanspruchung der Planetenräder sichergestellt.The permanent magnet rotor described above offers a number of advantages. For example, in the development of the present disclosure, a split or assembled rotor shaft with a "floating" sun element was used, ie the sun element can float as optimally as possible into the center of the planetary gears surrounding the sun element due to the radial offset compensating coupling. This ensures that, regardless of Depending on possible manufacturing tolerances, an even load distribution from the sun element to the planetary gears is possible, thus ensuring an even load on the planetary gears.
Nachfolgend werden mögliche Weiterbildungen des oben beschriebenen Permanentmagnetrotors im Detail erläutert.Possible further developments of the permanent magnet rotor described above are explained in detail below.
Die Hauptwelle, das Kupplungselement und das Sonnenelement können jeweils achsensymmetrisch, z. B. rotationssymmetrisch, sein. Das Kupplungselement und das Sonnenelement können koaxial zueinander angeordnet sein. Die Hauptwelle kann (durch das Kupplungselement) koaxial oder radial versetzt (bzw. radial versetzbar) zum Kupplungselement und dem Sonnenelement angeordnet sein.The main shaft, the coupling element, and the sun element can each be axially symmetric, e.g., rotationally symmetric. The coupling element and the sun element can be arranged coaxially to one another. The main shaft can be arranged coaxially (through the coupling element) or radially offset (or radially offsettable) to the coupling element and the sun element.
Das Kupplungselement kann als Kreuzscheibenkupplungselement (auch: Kreuzschieberkupplungselement) und/oder zur Herstellung einer Kreuzscheibenkupplung (auch: Kreuzschieberkupplung) zwischen der Hauptwelle und dem Sonnenelement ausgeführt sein. Alternativ sind auch andere Arten von radialversatzausgleichenden Kupplungselementen denkbar.The coupling element can be designed as a cross-disk coupling element (also: cross-slide coupling element) and/or to create a cross-disk coupling (also: cross-slide coupling) between the main shaft and the sun element. Alternatively, other types of radial misalignment-compensating coupling elements are also conceivable.
Das Kupplungselement kann radialfest (bzw. bewegungsfest) an oder in der Hauptwelle angeordnet sein. Das Kupplungselement und das Sonnenelement können (bewegungsfest) verbunden sein.The coupling element can be arranged radially fixed (or motion-proof) on or in the main shaft. The coupling element and the sun element can be connected (motion-proof).
Die Hauptwelle kann als Hohlwelle ausgeführt sein. Das Kupplungselement kann in der Hauptwelle aufgenommen sein. Die Hauptwelle und das Kupplungselement können über eine Steckverzahnung gekoppelt sein.The main shaft can be designed as a hollow shaft. The coupling element can be housed in the main shaft. The main shaft and the coupling element can be coupled via a spline.
Die Hauptwelle kann eine Innenverzahnung (an einer Innenseite der Hauptwelle) aufweisen. Das Kupplungselement kann eine Außenverzahnung (an einem Außenmantel des Kupplungselements) aufweisen. Die Innenverzahnung der Hauptwelle und die Außenverzahnung des Kupplungselements können zur Herstellung der Steckverzahnung in Eingriff gebracht sein. Die Hauptwelle und das Kupplungselement können über die Steckverzahnung drehfest gekoppelt sein.The main shaft may have internal gearing (on an inner side of the main shaft). The coupling element may have external gearing (on an outer surface of the coupling element). The internal gearing of the main shaft and the external gearing of the coupling element may be engaged to produce the spline. The main shaft and the coupling element may be rotationally fixedly coupled via the spline.
Das Sonnenelement kann als Sonnenwelle ausgeführt sein. Das Sonnenelement kann ein Ende aufweisen, das dem Kupplungselement zugewandt ist und zumindest abschnittsweise in der Hauptwelle aufgenommen ist.The sun element can be designed as a sun shaft. The sun element can have one end facing the coupling element and is at least partially received in the main shaft.
Die Rotorwelle kann einen Lagerstutzen umfassen. Der Lagerstutzen kann einen ersten Abschnitt aufweisen, wobei der erste Abschnitt in der Hauptwelle aufgenommen sein und/oder das Ende des Sonnenelements umfangseitig umgeben kann. Der erste Abschnitt und die Hauptwelle können über eine Steckverzahnung gekoppelt sein. Der Lagerstutzen kann auf vorteilhafte Weise dazu dienen, dass die Konstruktion, d. h. die zusammengebaute Rotorwelle, axial spielfrei ausgeführt ist.The rotor shaft may include a bearing support. The bearing support may have a first section, wherein the first section may be received in the main shaft and/or may circumferentially surround the end of the sun element. The first section and the main shaft may be coupled via a spline. The bearing support may advantageously serve to ensure that the structure, i.e., the assembled rotor shaft, is axially free of play.
Der erste Abschnitt des Lagerstutzens kann eine Außenverzahnung (an einem Außenmantel des ersten Abschnitts) aufweisen. Die Innenverzahnung der Hauptwelle und die Außenverzahnung des ersten Abschnitts (des Lagerstutzens) können zur Herstellung der Steckverzahnung in Eingriff gebracht sein. Die Hauptwelle und der Lagerstutzen können über die Steckverzahnung drehfest gekoppelt sein.The first section of the bearing support can have external toothing (on an outer surface of the first section). The internal toothing of the main shaft and the external toothing of the first section (of the bearing support) can be engaged to create the spline. The main shaft and the bearing support can be rotationally fixedly coupled via the spline.
Das Ende des Sonnenelements (bzw. der Sonnenwelle) kann einen (ersten) Außendurchmesser aufweisen, der größer ist als ein (zweiter) Außendurchmesser eines restlichen Teils des Sonnenelements.The end of the sun element (or sun shaft) may have a (first) outer diameter that is larger than a (second) outer diameter of a remaining part of the sun element.
Der restliche Teil des Sonnenelements kann eine Außenverzahnung (an einem Außenmantel des restlichen Teils), z. B. eine Schrägverzahnung, aufweisen. Die Außenverzahnung kann zur Herstellung eines Planetengetriebes mit einem oder mehreren Planetenrädern in Eingriff bringbar sein oder in Eingriff stehen.The remaining part of the sun element may have external gearing (on an outer surface of the remaining part), e.g., helical gearing. The external gearing may be engageable or engageable with one or more planetary gears to create a planetary gear.
Das Sonnenelement kann als Teil eines Planetengetriebes ausgeführt sein. Das Sonnenelement, z. B. die Sonnenwelle, kann einem oder mehreren Planetenrädern umgeben sein und/oder mit den Planetenrädern, z. B. über Verzahnungen, in Eingriff stehen.The sun element can be designed as part of a planetary gear system. The sun element, e.g., the sun shaft, can be surrounded by one or more planetary gears and/or can mesh with the planetary gears, e.g., via gearing.
Der Lagerstutzen kann einen zweiten Abschnitt aufweisen, wobei der zweite Abschnitt den restlichen Teil des Sonnenelements abschnittsweise umfangseitig umgibt. Der erste Abschnitt des Lagerstutzens kann einen (ersten) Innendurchmesser aufweisen, der größer ist als ein (zweiter) Innendurchmesser des zweiten Abschnitts.The bearing support may have a second section, wherein the second section circumferentially surrounds the remaining part of the sun element in sections. The first section of the bearing support may have a (first) inner diameter that is larger than a (second) inner diameter of the second section.
Der erste Abschnitt des Lagerstutzens kann radial zwischen dem Ende des Sonnenelements und der Hauptwelle angeordnet sein. Der Innendurchmesser des ersten Abschnitts des Lagerstutzens kann größer sein als der Außendurchmesser des Endes des Sonnenelements. Ein Außendurchmesser des ersten Abschnitts des Lagerstutzens kann kleiner sein als ein Innendurchmesser der Hauptwelle.The first portion of the bearing support can be arranged radially between the end of the sun element and the main shaft. The inner diameter of the first portion of the bearing support can be larger than the outer diameter of the end of the sun element. An outer diameter of the first portion of the bearing support can be smaller than an inner diameter of the main shaft.
Eine Endkante des ersten Abschnitts des Lagerstutzens kann am Kupplungselement anliegen.An end edge of the first section of the bearing neck may rest against the coupling element.
Der Lagerstutzen kann einen Zentriersitz zur radialen Positionierung um das Sonnenelement herum und/oder an der Hauptwelle aufweisen.The bearing support may have a centering seat for radial positioning around the sun element and/or on the main shaft.
Die Rotorwelle kann ein ringförmiges, z. B. ringscheibenförmiges, Mittelstück zur Herstellung einer drehfesten Verbindung (und/oder Anordnung) des Kupplungselements und des Sonnenelements umfassen. Das Mittelstück kann zwischen dem Kupplungselement und dem Sonnenelement angeordnet sein.The rotor shaft may include an annular, e.g., annular disk-shaped, center piece for establishing a rotationally fixed connection (and/or arrangement) of the coupling element and the sun element. The center piece may be arranged between the coupling element and the sun element.
Das Mittelstück kann einer gleichen Seitenfläche des Kupplungselements wie die Endkante des ersten Abschnitts des Lagerstutzens anliegen.The middle piece can rest against the same side surface of the coupling element as the end edge of the first section of the bearing socket.
Das Mittelstück kann Erhebungen an gegenüberliegenden Seitenflächen, die jeweils dem Kupplungselement oder dem Sonnenelement zugewandt angeordnet sind, aufweisen. Das Kupplungselement und das Sonnenelement können jeweils zumindest eine (mit jeweils einer der Erhebungen) formkorrespondierende Ausnehmung aufweisen. Die Erhebungen können in jeweils einer der formkorrespondierenden Ausnehmungen aufgenommen sein. Die Erhebungen können mit hinterschnittiger Geometrie, z. B. ein kreisförmiger Querschnitt (anstatt eines rechteckigen Querschnitts), ausgeformt sein.The center piece can have elevations on opposite side surfaces, each facing the coupling element or the sun element. The coupling element and the sun element can each have at least one recess corresponding in shape (each with one of the elevations). The elevations can each be received in one of the corresponding recesses. The elevations can be formed with an undercut geometry, e.g., a circular cross-section (instead of a rectangular cross-section).
Der Lagerstutzen und/oder das Mittelstück kann koaxial zum Kupplungselement und zum Sonnenelement angeordnet sein.The bearing support and/or the center piece can be arranged coaxially to the coupling element and the sun element.
Das oben Beschriebene lässt sich mit anderen Worten und auf eine mögliche konkretere Ausgestaltung der Offenbarung wie nachfolgend beschrieben zusammenfassen, wobei die nachfolgende Beschreibung als für die Offenbarung nicht einschränkend auszulegen ist.The above description can be summarized in other words and in a possible more concrete embodiment of the disclosure as described below, whereby the following description is not to be interpreted as limiting the disclosure.
Die vorliegende Offenbarung kann eine Rotorwelle eines Elektromotors bzw. einer elektrischen Maschine mit Planetengetriebe betreffen, die ein „radiales Einschwimmen“ des Sonnenrades bzw. der Sonnenwelle in die Planetenräder ermöglicht. Dies kann ermöglicht werden, indem eine Art Kreuzscheibenkupplung in die Rotorwelle integriert wird.The present disclosure may relate to a rotor shaft of an electric motor or an electric machine with a planetary gear, which enables a "radial floating" of the sun gear or sun shaft into the planet gears. This may be achieved by integrating a type of cross-disk coupling into the rotor shaft.
Anders ausgedrückt, durch eine Art integrierter Kreuzscheibenkupplung kann das Sonnenrad bzw. die Sonnenwelle radial beweglich an die Hauptwelle angebunden sein. Dadurch kann sich das Sonnenrad optimal in den Mittelpunkt der Planetenräder einschwimmen. Die Konstruktion kann axial spielfrei ausgeführt sein.In other words, a type of integrated cross-disk coupling allows the sun gear or sun shaft to be connected to the main shaft in a radially movable manner. This allows the sun gear to optimally align with the center of the planetary gears. The design can be designed to be axially backlash-free.
Der Drehmomentenfluss kann über die Hauptwelle eingeleitet und über eine Steckverzahnung an den Antriebsteil der Kreuzscheibenkupplung übertragen werden. Dieser kann an ein Mittelstück angebunden werden, welches das Drehmoment auf die Sonnenwelle übertragen kann. Durch diese flexible Anbindung kann eine radiale Fehlstellung ausgeglichen werden und trotzdem eine Axialkraft, welche durch die Schrägverzahnung entsteht, aufgenommen werden.The torque flow can be initiated via the main shaft and transmitted via a spline to the drive part of the cross-disk coupling. This can be connected to a center piece, which can transmit the torque to the sun shaft. This flexible connection allows for radial misalignment to be compensated while still absorbing the axial force generated by the helical gearing.
Anschließend kann in die Steckverzahnung der Hauptwelle noch ein Lagerstutzen eingesetzt werden, welcher über einen Zentriersitz radial positioniert werden kann. Axial kann er bis an den Antriebsteil der Kreuzscheibenkupplung anschlagen. Dadurch kann der gesamte Zusammenbau axial spielfrei sein.A bearing support can then be inserted into the spline of the main shaft, which can be radially positioned using a centering seat. It can axially engage the drive part of the cross-disk coupling. This allows the entire assembly to be axially backlash-free.
Die Rotorwelle kann z. B. bei einer permanent erregten Synchronmaschine eingesetzt werden, an welcher ein Planetengetriebe vorgesehen ist. Der radiale Ausgleich kann über eine Kreuzscheibe erfolgen, wobei auch andere Arten von radialausgleichenden Kupplungen denkbar sind.The rotor shaft can be used, for example, in a permanently excited synchronous machine with a planetary gear. Radial compensation can be achieved via a cross-disk, although other types of radially compensating couplings are also conceivable.
Ferner wird eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, der die oben beschriebenen Rotorwelle umfasst.Furthermore, an electric machine for a motor vehicle is provided, which comprises the rotor shaft described above.
Die elektrische Maschine kann einen Rotor umfassen, wobei die Rotorwelle einen Teil des Rotors ausbildet.The electric machine may comprise a rotor, wherein the rotor shaft forms part of the rotor.
Die elektrische Maschine kann einen Stator umfassen, der zumindest einen Abschnitt des Rotors und/oder der Rotorwelle, z. B. die Hauptwelle, zumindest umfangsseitig bzw. in Umfangsrichtung umgibt.The electric machine may comprise a stator that surrounds at least a portion of the rotor and/or the rotor shaft, e.g., the main shaft, at least circumferentially or in the circumferential direction.
Der Stator kann mehrere elektrische Spulen aufweisen, die z. B. mit einem Wechselstrom und/oder Drehstrom beaufschlagbar sind.The stator can have several electrical coils which can be supplied with alternating current and/or three-phase current, for example.
Die elektrische Maschine kann eine Synchronmaschine, z. B. eine permanent erregte oder fremderregte Synchronmaschine, sein. Die elektrische Maschine kann ein Blechpaket umfassen, das die Hauptwelle der Rotorwelle umfangsseitig umgibt bzw. an der Hauptwelle umfangseitig angeordnet ist. Im und/oder am Blechpaket können z. B. Permanentmagnete angeordnet sein.The electrical machine can be a synchronous machine, e.g., a permanently excited or separately excited synchronous machine. The electrical machine can comprise a laminated core that surrounds the main shaft of the rotor shaft on the periphery or is arranged on the periphery of the main shaft. Permanent magnets, for example, can be arranged in and/or on the laminated core.
Ein Drehmoment (bzw. ein Drehmomentfluss) kann über die Hauptwelle eingeleitet und über das Kupplungselement an das Sonnenelement (und damit z. B. an ein Sonnengetriebe) übertragbar sein bzw. übertragen werden. Die Hauptwelle kann mittels eines durch den Stator erzeugtes Magnetfeld bzw. durch eine Wechselwirkung zwischen dem Stator und dem Rotor bewegbar sein bzw. bewegt werden.A torque (or torque flow) can be introduced via the main shaft and transmitted via the coupling element to the sun element (and thus, for example, to a sun gear). The main shaft can be moved by means of a magnetic field generated by the stator or by an interaction between the stator and the rotor.
An der elektrischen Maschine kann ein Planetengetriebe vorgesehen sein, wobei das Sonnenelement als Teil des Planetengetriebes ausgeführt sein kann.A planetary gear can be provided on the electrical machine, whereby the sun element can be designed as part of the planetary gear.
Das oben mit Bezug zur Rotorwelle Beschriebene gilt analog auch für die elektrische Maschine und umgekehrt.What was described above with reference to the rotor shaft also applies analogously to the electric machine and vice versa.
Ferner wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, das die oben beschriebene elektrische Maschine und/oder die oben beschriebene Rotorwelle umfasst.Furthermore, a motor vehicle is provided which comprises the electric machine described above and/or the rotor shaft described above.
Das Kraftfahrzeug kann ein elektrisch antreibbares, z. B. fahrbares, Kraftfahrzeug sein. Die elektrische Maschine kann als Traktionsmotor bzw. Traktionsmaschine des Kraftfahrzeugs ausgeführt sein. Das Kraftfahrzeug kann eine Traktionsbatterie, z. B. zum Beaufschlagen des Stators mit elektrischer Energie, z. B. über zumindest einen Umrichter mit einem Wechselstrom, umfassen.The motor vehicle can be an electrically driven, e.g., drivable, motor vehicle. The electric machine can be designed as a traction motor or traction machine of the motor vehicle. The motor vehicle can include a traction battery, e.g., for supplying the stator with electrical energy, e.g., via at least one inverter with an alternating current.
Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, insbesondere ein Automobil, oder ein Nutzfahrzeug, wie z. B. einen Lastkraftwagen, handeln.The motor vehicle may be a passenger car, in particular an automobile, or a commercial vehicle, such as a truck.
Das oben mit Bezug zur elektrischen Maschine und zur Rotorwelle Beschriebene gilt analog auch für das Kraftfahrzeug und umgekehrt.What has been described above with reference to the electric machine and the rotor shaft also applies analogously to the motor vehicle and vice versa.
Nachfolgend wird eine optionale Ausführungsform mit Bezug zu
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1 zeigt schematisch eine Explosionsansicht einer offenbarungsgemäßen Rotorwelle, und -
2 zeigt schematisch die Rotorwelle in einem zusammengebauten bzw. eingebauten Zustand.
-
1 shows schematically an exploded view of a rotor shaft according to the disclosure, and -
2 shows schematically the rotor shaft in an assembled or installed state.
Die Rotorwelle 10 umfasst eine Hauptwelle 1, die als Hohlwelle ausgeführt ist und an dessen Innenseite eine Innenverzahnung 1.1 aufweist.The rotor shaft 10 comprises a main shaft 1, which is designed as a hollow shaft and has an internal toothing 1.1 on its inside.
Die Rotorwelle 10 umfasst ein Sonnenelement 4, das in der gezeigten Ausführungsform als Sonnenwelle ausgeführt ist. Alternativ, oder ergänzend, kann das Sonnenelement 4 auch als Sonnenrad ausgeführt sein.The rotor shaft 10 comprises a
Das Sonnenelement 4 umfasst ein Ende 4.1, das einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als ein Außendurchmesser eines restlichen Teils 4.2 des Sonnenelements 4. Am Außenmantel des restlichen Teils 4.2 ist eine Außenverzahnung 4.3, z. B. eine Schrägverzahnung, ausgebildet, die zur Herstellung eines Planetengetriebes mit einem oder mehreren Planetenrädern in Eingriff gebracht werden kann.The
Die Rotorwelle 10 umfasst ein Kupplungselement 2 zur drehfesten und radialversatzausgleichenden Kupplung der Hauptwelle 1 und des Sonnenelements 4. Das Kupplungselement 2 kann als Kreuzscheibenkupplungselement 2 und/oder zur Herstellung einer Kreuzscheibenkupplung zwischen der Hauptwelle 1 und dem Sonnenelement 4 ausgeführt sein. Am Außenmantel des Kupplungselements 2 ist eine Außenverzahnung 2.1 ausgebildet.The rotor shaft 10 comprises a
Zur Herstellung einer drehfesten Verbindung des Kupplungselements 2 und des Sonnenelements 4 kann die Rotorwelle 10 z. B. ein ringförmiges Mittelstück 3 umfassen. Das Mittelstück 3 kann Erhebungen 3.1, 3.2 an dessen Seitenflächen aufweisen, die formkorrespondierend zu Ausnehmungen 2.2, 4.4 am Kupplungselement 2 und dem Sonnenelement 4 (bzw. dem Ende 4.1) ausgebildet sein können.To establish a rotationally fixed connection between the
Die Rotorwelle 10 kann ferner einen Lagerstutzen 5 umfassen. Der Lagerstutzen 5 umfasst einen ersten Abschnitt 5.1, der einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als ein Innendurchmesser eines zweiten Abschnitts 5.2 des Lagerstutzens 5. Am Außenmantel des ersten Abschnitts 5.1 ist eine Außenverzahnung 5.4 ausgebildet. The rotor shaft 10 may further comprise a bearing support 5. The bearing support 5 comprises a first section 5.1, which has an inner diameter that is larger than an inner diameter of a second section 5.2 of the bearing support 5. An external toothing 5.4 is formed on the outer surface of the first section 5.1.
Ferner kann eine Umlaufkante 5.3 am Außenmantel des Lagerstutzens 5, z. B. zwischen dem ersten Abschnitt 5.1 und dem zweiten Abschnitt 5.2 ausgebildet sein.Furthermore, a circumferential edge 5.3 can be formed on the outer shell of the bearing support 5, e.g. between the first section 5.1 and the second section 5.2.
Das Kupplungselement 2, das Sonnenelement 4, das Mittelstück 3 und der Lagerstutzen 5 sind koaxial zueinander angeordnet. Die Hauptwelle 1 kann radial versetzbar zum Kupplungselement 2, Sonnenelement 4, Mittelstück 3 und Lagerstutzen 5 angeordnet sein.The
Die Innenverzahnung 1.1 der Hauptwelle 1 und die Außenverzahnung 2.1 des Kupplungselements 2 sind zur Herstellung einer Steckverzahnung in Eingriff gebracht, wobei die Hauptwelle 1 und das Kupplungselement 2 über die Steckverzahnung gekoppelt sind. Das Kupplungselement 2 ist entsprechend in der Hauptwelle 1 radial fest aufgenommen.The internal gearing 1.1 of the main shaft 1 and the external gearing 2.1 of the
Das Ende 4.1 des Sonnenelements 4 (bzw. der Sonnenwelle) ist dem Kupplungselement 2 zugewandt angeordnet und, zusammen mit dem Kupplungselement 2, zumindest abschnittsweise in der Hauptwelle 1 aufgenommen.The end 4.1 of the sun element 4 (or the sun shaft) is arranged facing the
Das Mittelstück 3 ist zwischen dem Kupplungselement 2 und dem Sonnenelement 4 angeordnet, wobei die Erhebung 3.1 in der Ausnehmung 4.4 des Sonnenelements 4 und die Erhebung 3.2 in der Ausnehmung 2.2 des Kupplungselements aufgenommen ist.The middle piece 3 is arranged between the
Der Lagerstutzen 5 umstülpt das Sonnenelement 4, wobei der erste Abschnitt 5.1 des Lagerstutzens 5 in der Hauptwelle 1 aufgenommen ist und das Ende 4.1 des Sonnenelements 4 umfangseitig umgibt. Der zweite Abschnitt 5.2 des Lagerstutzens 5 umgibt einen Abschnitt des restlichen Teils 4.2 des Sonnenelements 4 umfangseitig, wobei die Außenverzahnung 4.3 des Sonnenelements nicht vom Lagerstutzen 5 (bzw. dem zweiten Abschnitt 5.2) umgeben ist (und somit für Planetenräder freiliegt).The bearing support 5 inverts the
Der Lagerstutzen 5 ist bis zum Anschlag über das Sonnenelement 4 (und das Mittelstück 3) geschoben, d. h. eine Endkante des ersten Abschnitts 5.1 des Lagerstutzens 5 kann am Kupplungselement 2 anliegen und/oder die Umlaufkante 5.3 kann an einer Endkante der Hauptwelle 1 anliegen.The bearing support 5 is pushed over the sun element 4 (and the center piece 3) as far as it will go, i.e. an end edge of the first section 5.1 of the bearing support 5 can rest on the
Die Innenverzahnung 1.1 der Hauptwelle 1 und die Außenverzahnung 5.4 am ersten Abschnitt 5.1 des Lagerstutzens 5 sind zur Herstellung einer Steckverzahnung in Eingriff gebracht, wobei die Hauptwelle 1 und der Lagerstutzen 5 über die Steckverzahnung gekoppelt sind.The internal toothing 1.1 of the main shaft 1 and the external toothing 5.4 on the first section 5.1 of the bearing support 5 are engaged to produce a spline, wherein the main shaft 1 and the bearing support 5 are coupled via the spline.
Die Rotorwelle 10, z. B. gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform, kann Teil einer elektrischen Maschine, z. B. einer (permanent erregten) Synchronmaschine, für einen Kraftfahrzeug sein, wobei die elektrische Maschine z. B. als Traktionsmotor bzw. Traktionsmaschine des Kraftfahrzeugs ausgeführt sein kann.The rotor shaft 10, e.g., according to the previously described embodiment, can be part of an electrical machine, e.g., a (permanently excited) synchronous machine, for a motor vehicle, wherein the electrical machine can be designed, e.g., as a traction motor or traction machine of the motor vehicle.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- HauptwelleMain shaft
- 1.11.1
- Innenverzahnung der HauptwelleInternal gearing of the main shaft
- 22
- Kupplungselementcoupling element
- 2.12.1
- Außenverzahnung des KupplungselementExternal teeth of the coupling element
- 2.22.2
- Ausnehmungrecess
- 33
- Mittelstückcenterpiece
- 3.1, 3.23.1, 3.2
- ErhebungenSurveys
- 44
- Sonnenelement, Sonnenwellesolar element, solar wave
- 4.14.1
- Ende des SonnenelementsEnd of the solar element
- 4.24.2
- restlicher Teil des Sonnenelementsremaining part of the solar element
- 4.34.3
- Außenverzahnung des SonnenelementsExternal gearing of the sun element
- 4.44.4
- Ausnehmungrecess
- 55
- Lagerstutzenbearing support
- 5.15.1
- erster Abschnitt des Lagerstutzensfirst section of the bearing support
- 5.25.2
- zweiter Abschnitt des Lagerstutzenssecond section of the bearing support
- 5.35.3
- Umlaufkante des LagerstutzensCircumferential edge of the bearing support
- 5.45.4
- Außenverzahnung des LagerstutzensExternal toothing of the bearing support
- 1010
- Rotorwellerotor shaft
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10 2018 209 834 A1 [0005]DE 10 2018 209 834 A1 [0005]
- DE 10 2014 203 948 A1 [0006]DE 10 2014 203 948 A1 [0006]
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-
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