DE102011087276B4

DE102011087276B4 - Device for fastening a traction wheel, drive device

Info

Publication number: DE102011087276B4
Application number: DE102011087276.0A
Authority: DE
Inventors: Yves Detrois; Mario Käpple; Martin Henger
Original assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2022-08-18
Anticipated expiration: 2031-11-30
Also published as: DE102011087276A1

Abstract

Vorrichtung (28) zum Befestigen eines Zugmittelrads (13) eines Zugmitteltriebs auf einer Rotorwelle (3) einer elektrischen Maschine (2), wobei die Rotorwelle (3) ein Gewinde aufweist, das mit einem Schraubenelement (16) zusammenwirkt, welches das Zugmittelrad (13) axial gegen einen auf der Rotorwelle (3) angeordneten Anschlag (6) drängt, wobei zwischen einer die Rotorwelle (3) aufnehmenden Nabe (27) des Zugmittelrades (13) und der Rotorwelle (3) eine Hülse (7) angeordnet ist, wobei die kreiszylinderförmig ausgebildete Hülse (7) zur Drehmitnahme jeweils mindestens einen Formschluss mit der Rotorwelle (3) und mit dem Zugmittelrad (13) in Rotationsrichtung bildet, wobei die Hülse (7) einen ersten Abschnitt (8) mit einem ersten Durchmesser aufweist, auf dem die Nabe (27) des Zugmittelrades (13) sitzt, und einen darauffolgenden zweiten Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser, der größer als der erste Durchmesser ist, auf dem wenigstens ein weiteres Rotationselement axial formschlüssig zwischen dem Zugmittelrad (13) und einer Anlageschulter (10) der Hülse (7) gehalten ist.Device (28) for fastening a traction mechanism wheel (13) of a traction mechanism drive on a rotor shaft (3) of an electrical machine (2), the rotor shaft (3) having a thread which interacts with a screw element (16) which the traction mechanism wheel (13 ) axially against a stop (6) arranged on the rotor shaft (3), with a sleeve (7) being arranged between a hub (27) of the traction mechanism wheel (13) receiving the rotor shaft (3) and the rotor shaft (3), with the circular-cylindrical sleeve (7) forms at least one form fit with the rotor shaft (3) and with the traction mechanism wheel (13) in the direction of rotation for rotary entrainment, the sleeve (7) having a first section (8) with a first diameter on which the hub (27) of the Zugmittelrad (13) sits, and a subsequent second section with a second diameter that is larger than the first diameter, on which at least one further rotation element axially positively zwisc hen the Zugmittelrad (13) and a contact shoulder (10) of the sleeve (7) is held.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen eines Zugmittelrades eines Zugmitteltriebs auf einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine, wobei die Rotorwelle ein Gewinde aufweist, das mit einem Schraubenelement zusammen wirkt, welches das Zugmittelrad axial gegen einen auf der Rotorwelle angeordneten Anschlag drängt/presst.The invention relates to a device for fastening a traction mechanism wheel of a traction mechanism drive on a rotor shaft of an electrical machine, the rotor shaft having a thread which interacts with a screw element which pushes/presses the traction mechanism wheel axially against a stop arranged on the rotor shaft.

Ferner betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung mit mindestens einer elektrischen Maschine, wobei die elektrische Maschine eine drehbare Welle zur Abgabe und/oder Aufnahme eines Drehmomentes aufweist, und wobei auf der Welle ein Zugmittelrad für einen Zugmitteltrieb drehfest angeordnet ist.The invention also relates to a drive device with at least one electric machine, the electric machine having a rotatable shaft for delivering and/or receiving a torque, and a traction mechanism wheel for a traction mechanism drive being non-rotatably arranged on the shaft.

Stand der TechnikState of the art

Vorrichtungen und Antriebsvorrichtungen in der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zur Übertragung mechanischer Leistungen in Form von Drehmoment und Drehzahl, insbesondere von einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors auf den Rotor einer elektrischen Maschine, werden häufig Zugmitteltriebe, insbesondere Riementriebe eingesetzt. Der Zugmitteltrieb weist ein Umschlingmittel auf sowie Zugmittelräder, die auf der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und auf einer mit dem Rotor der elektrischen Maschine verbundenen Rotorwelle sitzen beziehungsweise drehfest angeordnet sind. Das Umschlingungsmittel umschlingt dabei die Zugmittelräder, um durch Reibschluss oder Formschluss das Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Rotorwelle zu übertragen. Unter dem Umschlingen des Zugmittelrades ist hierbei nicht ein vollständiges Umschlingen des jeweiligen Zugmittelrades zu verstehen, sondern nur ein bereichsweise Umschlingen, das sich über einen begrenzten Umfangsbereich des Zugmittelrades erstreckt.Devices and drive devices of the type mentioned are known from the prior art. To transmit mechanical power in the form of torque and speed, in particular from a crankshaft of an internal combustion engine to the rotor of an electric machine, flexible drives, in particular belt drives, are often used. The traction drive has a belt and traction wheels that are seated on the crankshaft of the internal combustion engine and on a rotor shaft connected to the rotor of the electric machine or are arranged in a rotationally fixed manner. The belt means wraps around the belt wheels in order to transmit the torque from the crankshaft to the rotor shaft by frictional engagement or positive engagement. Wrapping around the traction mechanism wheel is not to be understood as complete wrapping around the respective traction mechanism wheel, but only regional wrapping that extends over a limited peripheral region of the traction mechanism wheel.

Üblicherweise wird das Zugmittelrad kraftschlüssig auf der Rotorwelle der elektrischen Maschine befestigt. Dabei wird das Zugmittelrad mit einer Nabe auf die Welle bis zu einem Anschlag aufgeschoben und anschließend durch Aufschrauben einer Schraubenmutter auf ein Außengewinde der Welle gegen einen auf der Welle angeordneten Anschlag gedrängt und dadurch kraftschlüssig auf der Welle festgelegt. Dabei wird die Anpresskraft derart hoch gewählt, dass ein gewünschtes Drehmoment über die axial aneinanderliegenden Kontaktflächen übertragen werden kann. Als Anschlag kann dabei auch ein Distanzring, ein Kugellager, ein Lüfterrad und/oder ein Klauenpol der elektrischen Maschine dienen. Das Drehmoment wird somit durch Reibung an den axialen Kontaktflächen, zwischen der Schraubenmutter, dem Zugmittelrad und dem Anschlag weitergeleitet. Dabei können die Kräfte auch über mehrere Elemente axial hinweg geleitet werden, wie beispielsweise über die Riemenscheibe auf einen Distanzring, zu einem Kugellager, zu einem weiteren Distanzring, zu einem Lüfterrad bis zu einem Klauenpol, so dass der Kraftfluss zur Drehmomentübertragung axial durch die unterschiedlichen Bauteile bis zu dem anzutreibenden Rotor verläuft. Das maximal übertragbare Drehmoment ist dabei abhängig von der axialen Anpresskraft, die durch die Schraubenmutter beziehungsweise durch das Schraubenelement erzeugt wird. Die Anpresskraft kann jedoch nicht beliebig erhöht werden, weil andernfalls eine Schädigung der Welle und/oder des Schraubenelements die Folge sein kann.The traction mechanism wheel is usually fastened to the rotor shaft of the electrical machine with a non-positive fit. The Zugmittelrad is pushed with a hub onto the shaft up to a stop and then pushed against a stop arranged on the shaft by screwing a nut onto an external thread of the shaft and thereby fixed non-positively on the shaft. In this case, the contact pressure is selected to be so high that a desired torque can be transmitted via the contact surfaces lying axially against one another. A spacer ring, a ball bearing, a fan wheel and/or a claw pole of the electrical machine can also serve as a stop. The torque is thus transmitted through friction on the axial contact surfaces between the nut, the traction mechanism wheel and the stop. The forces can also be conducted axially over several elements, such as via the belt pulley to a spacer ring, to a ball bearing, to another spacer ring, to a fan wheel to a claw pole, so that the power flow for torque transmission is axial through the different components runs up to the rotor to be driven. The maximum torque that can be transmitted is dependent on the axial contact pressure that is generated by the screw nut or by the screw element. However, the pressing force cannot be increased at will, because otherwise the shaft and/or the screw element could be damaged.

Aus der Offenlegungsschrift RU 2 402 701 C1 ist außerdem eine Befestigungsvorrichtung bekannt, bei welcher zwischen einer Welle und einer die Welle aufnehmenden Nabe des Zugmittelrades eine Hülse vorgesehen ist. Dabei ist das Zugmittelrad mit der Hülse verschraubt, und die Hülse weist einen trichterförmigen Längsschnitt auf, wodurch hohe (Reib-)Kräfte von der Hülse auf das Zugmittelrad übertragen werden können.From the disclosure document RU 2 402 701 C1 a fastening device is also known in which a sleeve is provided between a shaft and a hub of the traction mechanism wheel which receives the shaft. In this case, the traction mechanism wheel is screwed to the sleeve, and the sleeve has a funnel-shaped longitudinal section, as a result of which high (frictional) forces can be transmitted from the sleeve to the traction mechanism wheel.

Die DE 197 36 333 C1 zeigt ein Laufrad für eine Strömungsmaschine, bei der ein Presssitz zwischen Welle und Nabe des Laufrades mittels einer in der Länge in mindestens drei Bereiche aufgeteilten Hülse hergestellt wird, die einerseits auf einem ersten Teil ihrer Länge einen Presssitz für die Nabe bildet, andererseits auf einem zweiten Teil auf ihrer Länge mittels Presssitz von der Welle aufgenommen ist und einen dritten dazwischenliegenden, sowohl bezüglich der Nabe als auch bezüglich der Welle presssitzfreien Teil aufweist, der den Hülsenteil für den Presssitz der Nabe und den Hülsenteil für den Presssitz auf der Welle verbindet.the DE 197 36 333 C1 shows an impeller for a turbomachine, in which a press fit is produced between the shaft and the hub of the impeller by means of a sleeve that is divided into at least three areas along its length, which on the one hand forms a press fit for the hub over a first part of its length and on the other hand over a second part part is press-fitted to the shaft along its length and has a third intermediate part which is unpress-fitted with respect to both the hub and the shaft and which connects the sleeve press-fit portion of the hub and the sleeve press-fit portion on the shaft.

Die DE 692 06 342 T2 zeigt ein Turboladerlaufrad mit einem Sicherungsring, der beim Zusammenbau gebogen wird, um ein Laufrad klemmend zu zentrieren und auf seiner Antriebswelle zu arretieren. Der Sicherungsring ist Teil eines zweiteiligen Abstandshalters.the DE 692 06 342 T2 shows a turbocharger impeller with a locking ring that is flexed during assembly to clampingly center and lock an impeller on its driveshaft. The retaining ring is part of a two-piece spacer.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass hohe Drehmomente unabhängig von einer axialen Anpresskraft übertragen werden können. Dadurch fallen die Festigkeitsanforderungen an die Welle und an das Zumittelrad geringer aus und eine Ausfallwahrscheinlichkeit wird ebenfalls verringert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen einer die Rotorwelle aufnehmenden Nabe des Zugmittelrades und der Rotorwelle eine Hülse vorgesehen ist, wobei die kreisbeziehungsweise zylinderförmig ausgebildete Hülse zur Drehmitnahme mit der Rotorwelle und mit dem Zugmittelrad jeweils mindestens einen Formschluss in Rotationsrichtung bildet. Durch die formschlüssige Verbindungen in Rotationsrichtung mit der Rotorwelle und dem Zugmittelrad entfällt die Abhängigkeit des übertragbaren Drehmoments von einer axialen Anpresskraft, wodurch höhere Drehmomente sicher übertragen werden können, ohne dass sich das Zugmittelrad gegenüber der Rotorwelle verdrehen kann. Darüber hinaus kann die axiale Anpresskraft, die durch die Schraubverbindung erzeugt wird, reduziert werden, was insbesondere Vorteile bezüglich der Anforderungen an das Schraubenelement und das Gewinde mit sich bringt. Das Drehmoment wird nunmehr radial von der Welle über die Hülse auf das Zugmittelrad (oder anders herum) übertragen.The device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that high torques can be transmitted independently of an axial contact pressure. As a result, the strength requirements for the shaft and the centering wheel are lower and the probability of failure is also reduced. The device according to the invention is characterized in that between the rotor shaft receiving hub of the traction mechanism wheel and the rotor shaft, a sleeve is provided, wherein the circular or cylindrical sleeve for rotary entrainment with the rotor shaft and with the traction mechanism wheel each forms at least one form fit in the direction of rotation. Due to the form-fitting connections in the direction of rotation with the rotor shaft and the traction mechanism wheel, the transmittable torque does not depend on an axial contact pressure, which means that higher torques can be reliably transmitted without the traction mechanism wheel being able to twist in relation to the rotor shaft. In addition, the axial contact pressure force generated by the screw connection can be reduced, which in particular has advantages with regard to the requirements for the screw element and the thread. The torque is now transmitted radially from the shaft via the sleeve to the traction wheel (or vice versa).

Vorzugsweise erstreckt sich die Hülse axial weiter über die Rotorwelle als die Nabe des Zugmittelrades. Dadurch können auf der Hülse noch weitere Rotationselemente, wie beispielsweise ein Kugellager oder dergleichen, angeordnet werden. Besonders bevorzugt erstreckt sich der Formschluss zwischen der Rotorwelle und der Hülse axial gesehen weiter als der Formschluss zwischen der Hülse und dem Zugmittelrad. Dies hat den Vorteil, dass, um beispielsweise gleich große, den jeweiligen Formschluss bildende Kontaktflächen zwischen der Hülse und der Rotorwelle sowie zwischen der Hülse und dem Zugmittelrad bereitzustellen, sich die Kontaktfläche an der Rotorwelle vorzugsweise im Wesentlichen in die Länge erstreckt, so dass der Querschnitt der Welle nur geringfügig verändert werden muss, während sich die Kontaktfläche an dem Zugmittelrad im Wesentlichen in die Höhe beziehungsweise in radialer Richtung erstreckt.The sleeve preferably extends axially further over the rotor shaft than the hub of the traction wheel. As a result, further rotating elements, such as a ball bearing or the like, can be arranged on the sleeve. Viewed axially, the form fit between the rotor shaft and the sleeve particularly preferably extends further than the form fit between the sleeve and the traction mechanism wheel. This has the advantage that, in order to provide, for example, contact surfaces of the same size that form the respective form fit between the sleeve and the rotor shaft and between the sleeve and the traction mechanism wheel, the contact surface on the rotor shaft preferably extends substantially in length, so that the cross section of the shaft only needs to be changed slightly, while the contact surface on the traction mechanism wheel extends essentially in the height or in the radial direction.

Vorzugsweise ist die Hülse mit axialem Spiel auf der Welle gelagert, so dass das Schraubenelement das Zugmittelrad direkt beaufschlagt und gegen den Anschlag drängt, so dass das Zugmittelrad eindeutig axial mittels des Schraubenelements positionierbar ist.The sleeve is preferably mounted on the shaft with axial play, so that the screw element acts directly on the traction mechanism wheel and presses it against the stop, so that the traction mechanism wheel can be clearly positioned axially by means of the screw element.

In einer vorteilhaften weiterbildenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Hülse, die Nabe und die Rotorwelle zur Bildung des jeweiligen Formschlusses Drehmitnahmemittel aufweisen, die als Radialerhebung und/oder -vertiefung ausgebildet sind. Dabei weist beispielsweise die Rotorwelle eine Radialvertiefung, insbesondere in Form einer Längsnut auf, in welche eine Radialerhebung an der Innenseite der Hülse eingreift, um den Formschluss in Rotationsrichtung mit den jeweils zueinander zugewandten Seitenwänden von Radialerhebung und Radialvertiefung zu bilden. Vorzugsweise erstreckt sich die Radialerhebung der Hülse über deren gesamte Länge, wobei dann die Rotorwelle eine entsprechend lang ausgebildete Radialvertiefung beziehungsweise Längsnut aufweist. Natürlich kann die Radialerhebung auch an der Rotorwelle und die Radialvertiefung auch an der Innenseite der Hülse vorgesehen sein. Der Formschluss zwischen der Hülse und dem Zugmittelrad ist entsprechend ausgebildet, wobei die Nabe des Zugmittelrades auf ihrer Innenseite mindestens eine Radialerhebung oder Radialvertiefung aufweist, welche mit einer Radialvertiefung oder Radialerhebung an der Mantelaußenfläche der Hülse zusammen wirkt. Natürlich können zwischen Zugmittelrad und Hülse sowie zwischen Hülse und Rotorwelle jeweils mehrere derartige Drehmitnahmemittel, insbesondere über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Die dabei entstehenden Kontaktflächen werden vorzugsweise derart gewählt, dass das gewünschte Drehmoment sicher von der Rotorwelle auf das Zugmittelrad übertragen werden kann. Ist die Hülse axial länger ausgebildet als das Zugmittelrad, so lässt sich die zwischen der Hülse und der Rotorwelle wirkende Kontaktfläche als axial gesehen lange Kontaktfläche mit einer niedrigen Höhe ausbilden, während die Kontaktfläche zwischen dem Zugmittelrad und der Hülse vorzugsweise als axial gesehen kurze Kontaktfläche mit einer größeren Höhe dargestellt wird. Dies hat den Vorteil, dass der Durchmesser der Rotorwelle insgesamt kleingehalten werden kann und durch das Vorsehen der Drehmitnahmemittel nicht wesentlich beeinflusst wird.In an advantageous further development of the invention, it is provided that the sleeve, the hub and the rotor shaft have rotary driving means for forming the respective form fit, which are designed as a radial elevation and/or depression. For example, the rotor shaft has a radial depression, in particular in the form of a longitudinal groove, into which a radial elevation on the inside of the sleeve engages in order to form the form fit in the direction of rotation with the mutually facing side walls of the radial elevation and radial depression. The radial elevation of the sleeve preferably extends over its entire length, the rotor shaft then having a correspondingly long radial depression or longitudinal groove. Of course, the radial elevation can also be provided on the rotor shaft and the radial depression can also be provided on the inside of the sleeve. The form fit between the sleeve and the traction mechanism wheel is designed accordingly, with the hub of the traction mechanism wheel having at least one radial elevation or radial depression on its inside, which interacts with a radial depression or radial elevation on the outer surface of the sleeve. Of course, between the traction mechanism wheel and the sleeve as well as between the sleeve and the rotor shaft, several such rotary entrainment means can be arranged, in particular evenly distributed over the circumference. The resulting contact surfaces are preferably selected in such a way that the desired torque can be reliably transmitted from the rotor shaft to the traction mechanism wheel. If the sleeve is axially longer than the traction mechanism wheel, the contact surface acting between the sleeve and the rotor shaft can be configured as a long contact surface with a low height when viewed axially, while the contact surface between the traction mechanism wheel and the sleeve is preferably a short contact surface when viewed axially greater height is shown. This has the advantage that the diameter of the rotor shaft can be kept small overall and is not significantly affected by the provision of the rotational driving means.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Drehmitnahmemittel als Polygonprofil der Rotorwelle, der Hülse und/oder der Nabe des Zugmittelrades ausgebildet sein, so dass sich die Radialerhebungen und Radialvertiefungen durch den polygonnahen Querschnitt des jeweiligen Bauelements ergeben.According to an alternative embodiment, the rotary entrainment means can be designed as a polygonal profile of the rotor shaft, the sleeve and/or the hub of the traction mechanism wheel, so that the radial elevations and radial depressions result from the near-polygonal cross section of the respective component.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hülse einen ersten Abschnitt mit einem ersten Durchmesser aufweist, auf dem die Nabe des Zugmittelrades sitzt, und einen darauf folgenden zweiten Abschnitt mit einem zweiten, größeren Durchmesser als in dem ersten Abschnitt, auf dem wenigstens ein weiteres Rotationselement, insbesondere eine Schleuderscheibe und/oder ein Kugellager axial formschlüssig zwischen dem Zugmittelrad und einer Anschlagsschulter der Hülse gehalten ist. Das wenigstens eine weitere Rotationselement liegt somit axial an der Anlageschulter an und dient als Anschlag für das Zugmittelrad, welches mittels des Schraubenelements dagegen gedrängt wird. Das weitere Rotationselement ist axial zwischen dem Zugmittelrad und der Anlageschulter verspannt. Sofern es sich bei dem Rotationselement um ein Element handelt, das kein Drehmoment übertragen muss, reichen hier geringe Anpresskräfte zur Befestigung des jeweiligen Rotationselements auf der Hülse aus. Vorzugsweise ist die axiale Erstreckung des zweiten Abschnitts kürzer als die axiale Länge der darauf angeordneten Rotationselemente. Hierdurch wird gewährleistet, dass das wenigstens eine Rotationselement zwischen dem Zugmittelrad und der Anlageschulter verspannbar ist.According to the invention, it is provided that the sleeve has a first section with a first diameter, on which the hub of the traction mechanism wheel sits, and a subsequent second section with a second, larger diameter than in the first section, on which at least one further rotation element , In particular, a centrifugal disc and / or a ball bearing is held axially positively between the Zugmittelrad and a stop shoulder of the sleeve. The at least one further rotation element is thus in axial contact with the contact shoulder and serves as a stop for the traction mechanism wheel, which is pushed against it by means of the screw element. The additional rotation element is braced axially between the traction mechanism wheel and the contact shoulder. If the rotating element is an element that does not have to transmit any torque, low contact forces are sufficient for fastening tion of the respective rotating element on the sleeve. The axial extent of the second section is preferably shorter than the axial length of the rotating elements arranged thereon. This ensures that the at least one rotation element can be braced between the traction mechanism wheel and the contact shoulder.

Vorzugsweise weist die Rotorwelle eine weitere Anlageschulter auf, gegen welche die Hülse durch die Verschraubung axial gepresst beziehungsweise gedrängt ist. Die axiale Kraft wird somit von der Verschraubung auf das Zugmittelrad, vom dem Zugmittelrad gegebenenfalls über das wenigstens eine weitere Rotationselement auf die Hülse und dann von der Hülse über weitere Anlageschulter auf die Rotorwelle übertragen.The rotor shaft preferably has a further contact shoulder, against which the sleeve is pressed or pushed axially by the screw connection. The axial force is thus transmitted from the screw connection to the traction mechanism wheel, from the traction mechanism wheel, optionally via the at least one additional rotation element, to the sleeve and then from the sleeve to the rotor shaft via additional contact shoulders.

Vorzugsweise ist das Schraubenelement als Schraubenmutter und das Gewinde als Außengewinde ausgebildet. Der Außendurchmesser der Schraubenmutter ist dabei derart gewählt, dass sie die Hülse radial überragt, um eine freie Stirnfläche des Zugmittelrades axial zu beaufschlagen. Alternativ ist das Schraubenelement als Schraube und das Gewinde als Innengewinde ausgebildet, so dass die Schraube in das Innengewinde der Rotorwelle, insbesondere zentral beziehungsweise mittig, eingeschraubt wird und der Schraubenkopf derart dimensioniert ist, dass er die Hülse überragt und die freistehende Seite des Zugmittelrades entsprechend beaufschlagt.The screw element is preferably designed as a screw nut and the thread as an external thread. The outer diameter of the nut is selected in such a way that it protrudes radially beyond the sleeve in order to act axially on a free end face of the traction mechanism wheel. Alternatively, the screw element is designed as a screw and the thread as an internal thread, so that the screw is screwed into the internal thread of the rotor shaft, in particular centrally or in the middle, and the screw head is dimensioned such that it protrudes beyond the sleeve and acts on the free-standing side of the traction mechanism wheel accordingly .

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung zeichnet sich durch eine Vorrichtung zum Befestigen des Zugmittelrades auf der Rotorwelle aus, wie sie obenstehend beschrieben wurde.The drive device according to the invention is characterized by a device for fastening the traction mechanism wheel on the rotor shaft, as has been described above.

Im Folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert werden. Dazu zeigen

1 eine Antriebsvorrichtung in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung und
2 einen Querschnitt durch die Antriebsvorrichtung.

The invention will be explained below with reference to the drawings. to show

1 a drive device in a simplified longitudinal sectional view and
2 a cross section through the drive device.

1 zeigt in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung eine Antriebsvorrichtung 1, die eine elektrische Maschine 2 aufweist. Die elektrische Maschine 2 weist eine Rotorwelle 3 auf, auf welcher ein als Block skizzierter Rotor, insbesondere Klauenpolrotor 4 drehfest in einem nicht dargestellt Gehäuse gelagert ist, wobei das Gehäuse einen ebenfalls nicht dargestellten Stator trägt, der mit dem Rotor 4 zusammenwirkt. Die Rotorwelle 3 trägt weiterhin ein ebenfalls nur angedeutetes Lüfterrad 5, das axial an dem Rotor 4 anliegt und drehfest auf der Rotorwelle 3 sitzt, um im Betrieb einen Frischluftstrom zu erzeugen, der durch das Gehäuse der elektrischen Maschine 2 führt, um insbesondere den Rotor sowie den Stator zu kühlen. 1 shows a drive device 1, which has an electric machine 2, in a simplified longitudinal sectional view. The electrical machine 2 has a rotor shaft 3 on which a rotor sketched as a block, in particular a claw-pole rotor 4 , is mounted in a non-rotatable manner in a housing (not shown), the housing carrying a stator (also not shown) which interacts with the rotor 4 . The rotor shaft 3 also carries a fan wheel 5, which is also only indicated, which rests axially on the rotor 4 and is non-rotatably seated on the rotor shaft 3 in order to generate a fresh air flow during operation, which leads through the housing of the electric machine 2, in particular to the rotor and to cool the stator.

Ein darauffolgender Abschnitt der Rotorwelle 3 weist einen verringerten Durchmesser auf, so dass eine Anlageschulter 6 auf der Rotorwelle 3 gebildet ist. Bis zu dem Anschlag 6 ist auf das freie Ende der Rotorwelle 3 eine kreiszylinderförmige Hülse 7 aufgeschoben. Die Hülse 7 weist einen ersten Abschnitt 8 mit einem ersten Durchmesser auf und einen sich daran anschließenden zweiten Abschnitt 9 mit einem zweiten Durchmesser, wobei der zweite Durchmesser größer als der erste Durchmesser ist. Auf den zweiten Abschnitt 9 folgt auf der Hülse 7 eine Anlageschulter 10, die von einem dritten Abschnitt gebildet wird, der einen größeren Durchmesser als der zweite Abschnitt aufweist. Die Hülse 7 weist somit eine in axialer Richtung gesehen gestuft ausgebildete Mantelaußenfläche auf, wobei das Ende mit dem größten Durchmesser dem Rotor 4 und das Ende mit dem kleinsten Durchmesser dem freien Ende der Rotorwelle 3 zugeordnet ist. Auf den zweiten Abschnitt 9 sind zwei Rotationselemente aufgeschoben, von denen eines als Schleuderscheibe 11 und das andere als Kugellager 12 ausgebildet ist. Von dem Kugellager 12 ist hierbei nur ein Innenring dargestellt. Ein in dem Gehäuse der elektrischen Maschine 2 gehaltener Außenring des Kugellagers 12 ist aus Übersichtlichkeitsgründen ebenso wenig dargestellt wie die Wälzkörper beziehungsweise Kugeln des Kugellagers 12. Die Innendurchmesser der Schleuderscheibe 11 und des Kugellagers 12 entsprechen im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Hülse 7 in dem zweiten Abschnitt 9, wobei das Kugellager 12 an der Anlageschulter 10 anliegt und die Schleuderscheibe 11 an der gegenüberliegenden Seite des Kugellagers 12. Vorteilhafterweise ist die axiale Länge der Schleuderscheibe 11 und des Kugellagers 12 größer als die des Abschnitts 9, so dass die Schleuderscheibe 11 ein Stück weit in den Bereich des Abschnitts 8 der Hülse 7 hineinragt. Auf den Abschnitt 8 ist ein Zugmittelrad 13 eines Zugmitteltriebes der Antriebsvorrichtung 1 aufgeschoben und liegt axial an der Schleuderscheibe 11 an.A subsequent section of the rotor shaft 3 has a reduced diameter, so that a bearing shoulder 6 is formed on the rotor shaft 3 . A circular-cylindrical sleeve 7 is pushed onto the free end of the rotor shaft 3 up to the stop 6 . The sleeve 7 has a first section 8 with a first diameter and an adjoining second section 9 with a second diameter, the second diameter being larger than the first diameter. The second portion 9 is followed on the sleeve 7 by an abutment shoulder 10 formed by a third portion having a larger diameter than the second portion. The sleeve 7 thus has a jacket outer surface that is stepped when viewed in the axial direction, the end with the largest diameter being associated with the rotor 4 and the end with the smallest diameter being associated with the free end of the rotor shaft 3 . Two rotating elements are pushed onto the second section 9 , one of which is designed as a centrifugal disk 11 and the other as a ball bearing 12 . Only an inner ring of the ball bearing 12 is shown here. For reasons of clarity, an outer ring of the ball bearing 12 held in the housing of the electrical machine 2 is not shown, nor are the rolling bodies or balls of the ball bearing 12. The inside diameters of the centrifugal disc 11 and the ball bearing 12 essentially correspond to the outside diameter of the sleeve 7 in the second section 9 , with the ball bearing 12 resting against the contact shoulder 10 and the centrifugal disc 11 on the opposite side of the ball bearing 12. Advantageously, the axial length of the centrifugal disc 11 and the ball bearing 12 is greater than that of section 9, so that the centrifugal disc 11 lies a little in the area of the section 8 of the sleeve 7 protrudes. A traction mechanism wheel 13 of a traction mechanism drive of the drive device 1 is pushed onto the section 8 and rests axially on the centrifugal disc 11 .

Die Rotorwelle 3 weist weiterhin eine Zentralbohrung 14 an ihrem freien Stirnende auf, die mit einem Innengewinde 15 versehen ist. Ein Schraubenelement 16 ist mit einem Schraubenschaft 17 in das Innengewinde 15 eingeschraubt und weist einen Schraubenkopf 18 auf, dessen Durchmesser derart groß gewählt ist, dass die Unterseite 19 des Schraubenkopfs 18 die freie Stirnseite 20 des Zugmittelrades 13 beaufschlagt. Das Schraubenelement 16 ist somit als Schraube ausgebildet, die durch Einschrauben in die Zentralbohrung 14 mit ihrem Schraubenkopf 18 das Zugmittelrad 13 in Richtung des Rotors 4 gegen die Schleuderscheibe 11 drängt. Dadurch wird die Schleuderscheibe 11 gegen das Kugellager 12, und dass Kugellager 12 gegen die Anlageschulter 10 gedrängt, um diese drei Rotationselemente insgesamt axial auf der Welle 3 festzulegen.The rotor shaft 3 also has a central bore 14 at its free front end, which is provided with an internal thread 15 . A screw element 16 is screwed into the internal thread 15 with a screw shank 17 and has a screw head 18 whose diameter is selected to be large enough for the underside 19 of the screw head 18 to act on the free end face 20 of the traction mechanism wheel 13 . The screw element 16 is thus designed as a screw which, by being screwed into the central bore 14 with its screw head 18 , pushes the traction mechanism wheel 13 in the direction of the rotor 4 against the centrifugal disk 11 . As a result, the centrifugal disc 11 against the ball bearing 12, and that ball bearing 12 against the Contact shoulder 10 urged to set these three rotating elements axially on the shaft 3 as a whole.

Das Zugmittelrad 13 ist als Riemenscheibe ausgebildet und dient dazu, von einem Umschlingungselement, einem Riemen, bereichsweise umschlungen zu werden, so dass über den Riemen ein Drehmoment auf das Zugmittelrad 13 ausgeübt wird, welches durch das Zugmittelrad 13 auf die Rotorwelle 3 übertragen werden soll. Dazu ist die Hülse 7 zur Drehmitnahme formschlüssig in Rotationsrichtung mit der Rotorwelle 3 und mit dem Zugmittelrad 13 verbunden.The traction mechanism wheel 13 is designed as a belt pulley and is used to be wrapped around in some areas by a wrap-around element, a belt, so that a torque is exerted on the traction mechanism wheel 13 via the belt, which torque is to be transmitted through the traction mechanism wheel 13 to the rotor shaft 3. For this purpose, the sleeve 7 is positively connected in the direction of rotation to the rotor shaft 3 and to the traction mechanism wheel 13 for rotary driving.

2 zeigt hierzu die Antriebsvorrichtung 1 in einer Querschnittsdarstellung entlang der Linie A - A aus 1. Die Hülse 7 weist auf ihrer Innenseite zwei Radialerhebungen 21 auf, die in zwei entsprechende radiale Vertiefungen 22 an der Außenmantelfläche der Rotorwelle 3 eingreifen, so dass ein Formschluss in Rotationsrichtung zwischen der Hülse 7 und der Rotorwelle 3 hergestellt ist. Vorzugsweise erstrecken sich die Radialerhebungen 21 über die gesamt Länge der Hülse 7 insbesondere achsparallel zur Rotationsachse der Rotorwelle 3. Die Radialerhebungen 21 sind dazu stegförmig ausgebildet. Die Radialvertiefungen 22 der Rotorwelle 3 sind entsprechend nutartig ausgebildet und erstrecken sich zumindest bis zu der Anlageschulter 6, so dass die Hülse 7 vollständig auf das freie Ende der Rotorwelle 3 aufschiebbar ist und ein Formschluss in Rotationsrichtung über die gesamte Längserstreckung der Hülse 7 zu in der Rotorwelle 3 gegeben ist. Natürlich können auch weniger oder mehr der durch eine jeweilige Radialerhebung 21 und Radialvertiefung 22 gebildete Drehmitnahmemittel 23 zwischen der Hülse 7 und der Rotorwelle 3 vorgesehen sein. Zur formschlüssigen Übertragung des Drehmoments von der Hülse 7 auf das Zugmittelrad 13 sind entsprechend ausgebildete Drehmitnahmemittel 24 vorgesehen. Diese weisen jeweils eine Radialerhebung 25, an der Mantelaußenfläche der Hülse 7 sowie eine Radialvertiefung 26 an der Innenseite einer die Rotorwelle 3 aufnehmenden Nabe 27 des Zugmittelrads 13 auf. Die Radialerhebung 25 und die Radialvertiefung 26 sind komplementär zueinander ausgebildet, so dass sie im Wesentlichen spielfrei, zumindest in Rotationsrichtung gesehen, miteinander verbunden sind. Entsprechendes gilt für die Ausbildung der Drehmitnahmemittel 23. Natürlich ist es auch denkbar, die Drehmitnahmemittel 23 und/oder 24 derart zu gestalten, dass nicht die Hülse 7, sondern das Zugmittelrad 13 sowie die Welle 3 die Radialerhebungen aufweisen und die Hülse 7 mit entsprechenden Radialvertiefungen versehen ist. 2 shows the drive device 1 in a cross-sectional representation along the line AA 1 . The sleeve 7 has two radial elevations 21 on its inside, which engage in two corresponding radial depressions 22 on the outer lateral surface of the rotor shaft 3, so that a form fit is established between the sleeve 7 and the rotor shaft 3 in the direction of rotation. The radial elevations 21 preferably extend over the entire length of the sleeve 7, in particular axially parallel to the axis of rotation of the rotor shaft 3. The radial elevations 21 are designed in the form of webs for this purpose. The radial depressions 22 of the rotor shaft 3 are designed in a corresponding groove-like manner and extend at least as far as the contact shoulder 6, so that the sleeve 7 can be pushed completely onto the free end of the rotor shaft 3 and a form fit in the direction of rotation over the entire longitudinal extent of the sleeve 7 in the Rotor shaft 3 is given. Of course, fewer or more of the rotational driving means 23 formed by a respective radial elevation 21 and radial depression 22 can also be provided between the sleeve 7 and the rotor shaft 3 . Correspondingly designed rotary driving means 24 are provided for the form-fitting transmission of the torque from the sleeve 7 to the traction mechanism wheel 13 . These each have a radial elevation 25 on the outer surface of the sleeve 7 and a radial depression 26 on the inside of a hub 27 of the traction mechanism wheel 13 accommodating the rotor shaft 3 . The radial elevation 25 and the radial depression 26 are designed to be complementary to one another, so that they are connected to one another essentially without play, at least when viewed in the direction of rotation. The same applies to the design of the rotary entrainment means 23. Of course, it is also conceivable to design the rotary entrainment means 23 and/or 24 in such a way that it is not the sleeve 7 but the traction mechanism wheel 13 and the shaft 3 that have the radial elevations and the sleeve 7 with corresponding radial depressions is provided.

Insgesamt wird hierdurch eine Vorrichtung 28 zur Befestigung des Zugmittelrads 13 auf der Rotorwelle 3 geboten, die das Übertragen hoher Drehmomente erlaubt, während die axiale Anpresskraft, die durch das Schraubenelement 16 erzeugt wird und das Zugmittelrad 13, die Schleuderscheibe 11 sowie das Kugellager 12 axial auf der Rotorwelle 3 festlegt, niedriger als bisher ausfallen kann. Wie aus 2 ersichtlich, sind die seitlichen Kontaktflächen der Drehmitnahmemittel 24 größer ausgebildet als die der Drehmitnahmemittel 21.Overall, this provides a device 28 for attaching the traction mechanism wheel 13 to the rotor shaft 3, which allows high torques to be transmitted, while the axial contact pressure generated by the screw element 16 and the traction mechanism wheel 13, the centrifugal disc 11 and the ball bearing 12 are applied axially of the rotor shaft 3, can be lower than before. How out 2 As can be seen, the lateral contact surfaces of the rotary entrainment means 24 are larger than those of the rotary entrainment means 21.

Da die Nabe 27 des Zugmittelrades 13 vergleichsweise kurz zu der Hülse 7 ausgebildet ist, wird somit das Drehmoment von der Welle auf die Hülse zunächst über Kontaktflächen mit kleiner Höhe und großer (axialer) Länge auf die Hülse 7 übertragen und von dort über Kontaktflächen mit einer größeren Höhe aber kürzeren (axialen) Länge auf das Zugmittelrad 13. Mit anderen Worten, erfolgt ein Transfer des Drehmoments von einer langen axialen Kontaktfläche kleineren Durchmessers auf eine kurze axiale Kontaktfläche größeren Durchmessers.Since the hub 27 of the traction mechanism wheel 13 is designed to be comparatively short in relation to the sleeve 7, the torque from the shaft to the sleeve is first transmitted to the sleeve 7 via contact surfaces with a small height and large (axial) length and from there via contact surfaces with a greater height but shorter (axial) length on the Zugmittelrad 13. In other words, there is a transfer of torque from a long axial contact surface with a smaller diameter to a short axial contact surface with a larger diameter.

Da die Schleuderscheibe 11 und das Kugellager 12 keine Drehmomente übertragen beziehungsweise weiterleiten müssen, reicht für deren Befestigung auf der Hülse 7 eine kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise mittels einer Presspassung aus.Since the centrifugal disc 11 and the ball bearing 12 do not have to transmit or forward any torque, a non-positive connection, for example by means of a press fit, is sufficient for their attachment to the sleeve 7 .

Claims

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Formschluss zwischen der Rotorwelle (3) und der Hülse (7) axial weiter erstreckt als der Formschluss zwischen der Hülse (7) und dem Zugmittelrad (13).device after claim 1 , characterized in that the form fit between the rotor shaft (3) and the sleeve (7) extends axially further than the form fit between the sleeve (7) and the Zugmittelrad (13).

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (7) mit axialem Spiel auf der Welle gelagert ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve (7) is mounted on the shaft with axial play.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (7), die Nabe (27) und die Rotorwelle (3) formschlüssig zusammenwirkende Drehmitnahmemittel (23,24) aufweisen, die mit Radialvertiefungen (22,26) zusammenwirkende Radialerhebungen (21,25) umfassen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve (7), the hub (27) and the rotor shaft (3) have rotational driving means (23, 24) which interact in a form-fitting manner and which have radial elevations (21 ,25).

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmitnahmemittel (23,24) als Polygonprofil ausgebildet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotary driving means (23, 24) are designed as a polygonal profile.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine weitere Rotationselement eine Schleuderscheibe (11) und/oder ein Kugellager (12) aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one further rotating element has a centrifugal disc (11) and/or a ball bearing (12).

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialerstreckung des zweiten Abschnitts (9) kürzer als die axiale Länge der darauf angeordneten Rotationselemente (11,12) ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the axial extension of the second section (9) is shorter than the axial length of the rotating elements (11, 12) arranged thereon.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (3) eine weitere Anlageschulter (6) aufweist, gegen welche die Hülse (7) axial durch die Verschraubung gepresst/gedrängt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor shaft (3) has a further bearing shoulder (6) against which the sleeve (7) is pressed/forced axially by the screw connection.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubenelement (16) als Schraubenmutter oder Schraube und das Gewinde als Außengewinde oder Innengewinde (15) ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the screw element (16) is designed as a screw nut or screw and the thread as an external thread or internal thread (15).

Antriebsvorrichtung (1) mit mindestens einer elektrischen Maschine (2), wobei die elektrische Maschine (2) eine drehbare Rotorwelle (3) zum Abgeben oder Aufnehmen eines Drehmoments aufweist, und wobei auf der Rotorwelle (3) ein Zugmittelrad (13) für einen Zugmitteltrieb angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Befestigen des Zugmittelrades (13) auf der Rotorwelle (3).Drive device (1) with at least one electrical machine (2), the electrical machine (2) having a rotatable rotor shaft (3) for delivering or absorbing torque, and with a traction mechanism wheel (13) for a traction mechanism drive on the rotor shaft (3). is arranged, characterized by a device (28) according to one of Claims 1 until 9 for fastening the traction wheel (13) on the rotor shaft (3).