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Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Rotorwelle einer elektrischen Maschine. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine.
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Eine elektrische Maschine verfügt über einen Stator und einen Rotor. Der Stator einer elektrischen Maschine wird auch als Ständer und der Rotor auch als Läufer bezeichnet.
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Der Rotor einer elektrischen Maschine verfügt über eine Rotorwelle, die ein zusammen mit der Rotorwelle rotierendes Blechpaket trägt. Die Rotorwelle ist dabei typischerweise von einem Rotorwellengrundkörper gebildet, der durch Umformen aus einem Rohling für den Rotorwellengrundkörper gefertigt ist.
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Bei schnelldrehenden elektrischen Maschinen, die in einem Kraftfahrzeug als Antriebsaggregat dienen und die an einem Abtrieb des Kraftfahrzeugs Antriebsleistung oder Traktionsleistung bereitstellen sollen, kann viel Wärme anfallen, die vom Rotor abgeführt werden muss. Hierzu kann ein Hohlraum der Rotorwelle genutzt werden, um zur Kühlung der Rotorwelle Öl auf eine Innenwand des Rotorwellengrundkörpers zu spritzen, die den Hohlraum des Rotorwellengrundkörpers definiert.
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Aus der
DE 101 48 669 A1 ist eine als Startvorrichtung ausgebildete elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs bekannt. Ein Rotorgrundkörper einer Rotorwelle, die ein Blechpaket trägt, ist durch Rundkneten oder durch Aufweiten nach radial außen ausgeformt.
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Aus der
DE 10 2010 040 008 A1 und der
DE 10 2010 040 017 A1 sind Hohlwellen eines Lenksystems bekannt, nämlich Hohlwellen, die als Motorwelle eines Elektromotors des Lenksystems dienen, wobei die jeweilige Hohlwelle zumindest bereichsweise durch Rundkneten hergestellt ist.
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Es besteht Bedarf an einer neuartigen Rotorwelle einer elektrischen Maschine, die effektiv gekühlt werden kann, und von welcher sämtliches Öl, welches zur Kühlung auf eine Innenwand des Rotorwellengrundkörpers gespritzt wird, sicher aus dem Hohlraum abgeführt werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Rotorwelle einer elektrischen Maschine und ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Rotorwelle einer elektrischen Maschine gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Rotorwelle weist einen Rotorwellengrundkörper auf, der einen Hohlraum aufweist, der durch eine Innenwand begrenzt ist. Die erfindungsgemäße Rotorwelle weist ferner einer Ölspritzeinrichtung auf, über welche auf die Innenwand des Rotorwellengrundkörpers Öl zur Kühlung der Rotorwelle spritzbar ist. Die erfindungsgemäße Rotorwelle weist ferner Abströmöffnungen auf, über welche das Öl, welches zur Kühlung der Rotorwelle über die Ölspritzeinrichtung auf die Innenwand des Rotorwellengrundkörpers spritzbar ist und welches entlang der Innenwand des Rotorwellengrundkörpers strömt, aus dem Hohlraum des Rotorwellengrundkörpers abführbar ist. In demjenigen Abschnitt des Rotorwellengrundkörpers der erfindungsgemäßen Rotorwelle, in welchen die Abströmöffnungen eingebracht sind, ist die Innenwand unter Reduzierung eines Innendurchmessers des Hohlraums gegenüber einem in Strömungsrichtung des Öls entlang der Innenwand gesehen stromaufwärtigen Abschnitt des Rotorwellengrundkörpers nach innen gezogen. In denjenigen Abschnitt des Rotorwellengrundkörpers der erfindungsgemäßen Rotorwelle, in welchen die Abströmöffnungen eingebracht sind, sind Ölführungsnuten einbracht, die sich ausgehend vom stromaufwärtigen Abschnitt des Rotorwellengrundkörpers in Richtung auf die Abströmöffnungen erstrecken, wobei ein Nutgrund dieser Ölführungsnuten auf dem Innendurchmesser des Hohlraums im Bereich des stromaufwärtigen Abschnitts liegt.
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Die erfindungsgemäße Rotorwelle kann effektiv gekühlt werden, indem über die Ölspritzeinrichtung zur Kühlung der Rotorwelle Öl auf die Innenwand des Rotorwellengrundkörpers gespritzt wird. Ferner kann das zur Kühlung des Rotorwellengrundkörpers oder der Rotorwelle genutzte Öl sicher von der Rotorwelle abgeführt werden. Hierzu dienen die Abströmöffnungen und Ölführungsnuten. Die Ölführungsnuten sind dabei in den Abschnitt des Rotorwellengrundkörpers eingebracht, in den auch die Abströmöffnungen eingebracht sind. In diesem Abschnitt des Rotorwellengrundkörpers ist die Innenwand desselben unter Reduzierung des Innendurchmessers des Hohlraums nach innen gezogen. Der Nutgrund der Ölführungsnuten liegt dabei auf dem Innendurchmesser des Hohlraums in dem Bereich des Rotorwellengrundkörpers, der in Strömungsrichtung des Öls entlang der Innenwand gesehen stromaufwärts des die Abströmöffnungen aufweisenden Abschnitts des Rotorwellengrundkörpers positioniert ist. Sämtliches Öl kann so aus dem Hohlraum der Rotorwelle abgeführt werden. Es besteht keine Gefahr, dass sich Öl innerhalb des Hohlraums der Rotorwelle sammelt und dort einer Verkokung ausgesetzt ist.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung erstreckt sich der Rotorwellengrundkörper zwischen einem ersten axialen Endabschnitt der Rotorwelle und einem zweiten axialen Endabschnitt der Rotorwelle. Der Rotorwellengrundkörper weist zwischen dem ersten axialen Endabschnitt und dem zweiten axialen Endabschnitt einen Tragabschnitt für ein Blechpaket auf. Der Abschnitt des Rotorwellengrundkörpers, in welchen die Abströmöffnungen eingebracht sind, ist zwischen dem Tragabschnitt für das Blechpaket und dem ersten axialen Endabschnitt positioniert. In demjenigen Abschnitt des Rotorwellengrundkörpers, in welchen die Abströmöffnungen eingebracht sind, ist die Innenwand des Hohlraums gegenüber dem Tragabschnitt für das Blechpaket nach innen gezogen. In denjenigen Abschnitt des Rotorwellengrundkörpers, in welchen die Abströmöffnungen eingebracht sind, sind die Ölführungsnuten einbracht, die sich ausgehend vom Tragabschnitt in Richtung auf die Abströmöffnungen erstrecken, wobei der Nutgrund der Ölführungsnuten auf dem Innendurchmesser des Hohlraums im Bereich des Tragabschnitts für das Blechpaket liegt.
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Ein derart ausgestalteter Rotorwellengrundkörper der Rotorwelle ist besonders bevorzugt, um einerseits das Blechpaket im Bereich des Tragabschnitts sicher aufzunehmen und andererseits den Rotorwellengrundkörper insbesondere im Bereich des Tragabschnitts definiert zu kühlen, und ferner das Öl vollständig aus dem Hohlraum abzuführen.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Ölspritzeinrichtung ein zumindest abschnittsweise innerhalb des Hohlraums des Rotorwellengrundkörpers verlaufendes Ölführungsrohr mit Spritzöffnungen auf, wobei über die Spritzöffnungen das Öl, welches durch das Ölführungsrohr strömt, auf die Innenwand des Rotorwellengrundkörpers spritzbar ist. Das Ölführungsrohr erstreckt sich ausgehend von dem ersten axialen Endabschnitt in Richtung auf den zweiten axialen Endabschnitt in den zweiten axialen Endabschnitt hinein, wobei die Spritzöffnungen benachbart zum zweiten axialen Endabschnitt im Bereich des Tragabschnitts positioniert sind. Hiermit kann das Öl besonders vorteilhaft auf die Innenwand des Rotorwellengrundkörpers gerichtet werden. Es ist eine effektive Kühlung der Rotorwelle an der Innenwand des Rotorwellengrundkörpers möglich.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Rotorwellengrundkörper einschließlich der Ölführungsnuten durch Rundkneten hergestellt, wobei die Abströmöffnungen durch Bohren in den Rotorwellengrundkörper eingebracht sind. Ein derartiger Rotorwellengrundkörper der Rotorwelle kann mit einfachen Mitteln hochgenau hergestellt werden. Die Ölführungsnuten werden dabei vorzugsweise während des Rundknetens des Rotorwellengrundkörpers an der Innenwand desselben ausgebildet. Die Abströmöffnungen sind als Bohrungen ausgeführt.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 einen Axialschnitt durch eine Rotorwelle einer elektrischen Maschine; und
- 2 den Axialschnitt der 1 ohne Ölspritzeinrichtung;
- 3 den Radialschnitt III-III der 2.
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Die Erfindung betrifft eine Rotorwelle einer elektrischen Maschine, insbesondere einer als Antriebsaggregat dienenden elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs, über die an einem Abtrieb Antriebsleistungen oder Traktionsleistung bereitgestellt werden kann. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Rotorwelle.
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1 zeigt einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Rotorwelle 10 einer als Antriebsaggregat dienenden elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs. Die Rotorwelle 10 verfügt über einen Rotorwellengrundkörper 11, der in 2 alleine im Axialschnitt gezeigt ist. Der Rotorwellengrundkörper 11 ist rohrförmig ausgebildet und verfügt über einen Hohlraum 12, der von einer Innenwand 13 des Rotorwellengrundkörpers 11 begrenzt ist.
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Der Rotorwellengrundkörper 11 des gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiels verfügt über einen ersten axialen Endabschnitt 14 und einen zweiten axialen Endabschnitt 15. Der Rotorwellengrundkörper 11 sowie dessen Hohlraum 12 erstrecken sich zwischen dem ersten axialen Endabschnitt 14 und dem zweiten axialen Endabschnitt 15. Über den ersten axialen Endabschnitt 14 ist der Rotorwellengrundkörper 11 vorzugsweise mit einer Getriebewelle eines nicht gezeigten Getriebes koppelbar, wobei hierzu der erste axiale Endabschnitt 14 eine Außenverzahnung 16 aufweist. An diesem ersten axialen Endabschnitt 14 ist der Rotorwellengrundkörper 11 über die Getriebewelle gelagert. An dem gegenüberliegenden zweiten axialen Endabschnitt 15 greift ein nicht gezeigtes Lager an, um den Rotorwellengrundkörper 11 zusätzlich an diesem zweiten axialen Endabschnitt 15 zu lagern.
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Zwischen den beiden axialen Endabschnitten 14 und 15 des Rotorwellengrundkörpers 11 sind zwei weitere Abschnitte ausgebildet, nämlich ein Tragabschnitt 17, welcher der Aufnahme eines nicht gezeigten Blechpakets des Rotors dient, sowie ein Abschnitt 18, der zwischen dem Tagabschnitt 17 und dem ersten axialen Endabschnitt 14 angeordnet ist, wobei in diesen Abschnitt 18 Bohrungen 19 eingebracht sind, die sich in Radialrichtung durch den Rotorwellengrundkörper 11 hindurch von außen in den Hohlraum 12 hinein erstrecken.
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Die Rotorwelle 10 verfügt weiterhin über eine Ölspritzeinrichtung 20, die im gezeigten Ausführungsbeispiel ein sich zumindest abschnittsweise innerhalb des Hohlraums 12 des Rotorwellengrundkörpers 11 erstreckendes Ölführungsrohr 21 mit Spritzöffnungen 22 aufweist. Über die Spritzöffnungen 22 kann Öl, welches durch das Ölführungsrohr 21 strömt, auf die Innenwand 13 des Hohlraums 12 des Rotorwellengrundkörpers 11 gespritzt werden. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Ölführungsrohr 21 ausgehend vom ersten axialen Endabschnitt 14, nämlich von einem Übergangsbereich zwischen dem ersten axialen Endabschnitt 14 und dem die Bohrungen 19 aufweisenden Abschnitt 18, vollständig über den Bereich des Tragabschnitts 17 bis in den zweiten axialen Endabschnitt 15 hinein, wobei im Bereich des zweiten axialen Endabschnitts 15 das Ölführungsrohr 21 sowie der Rotorwellengrundkörper 11 über einen Stopfen 23 öldicht verschlossen. An dem vom Stopfen 23 abgewandten Ende des Ölführungsrohrs 21 ist dasselbe in den Rotorwellengrundkörper 11 eingepresst, und zwar in einem am Übergangsbereich zwischen dem ersten axialen Endabschnitt 14 und dem Abschnitt 18 ausgebildeten Absatz. Öl kann über den ersten axialen Endabschnitt 16 über eine nicht gezeigte Zuführeinrichtung, die vorzugsweise Bestandteil des Getriebes ist, in das Ölführungsrohr 21 eingebracht werden, wobei dieses Öl das Ölführungsrohr 21 in Richtung auf den zweiten axialen Endabschnitt 15 durchströmt und das Ölführungsrohr 21 über die Spritzöffnungen 22 in radialer Richtung verlässt. Das Öl, welches über die Spritzöffnungen 22 aus dem Ölführungsrohr 21 ausritt, spritzt auf die Innenwand 13 des Rotorwellengrundkörpers 11.
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Das Öl, welches über die Spritzöffnungen 22 aus dem Ölführungsrohr 21 ausritt und auf die Innenwand 13 spritzt, strömt anschließend an der Innenwand 13 entlang in Richtung auf den Abschnitt 18 des Rotorwellengrundkörpers 11 und damit in Richtung auf die Bohrungen 19, die im Abschnitt 18 ausgebildet sind, um über diese Bohrungen 19, die als Abströmöffnungen dienen, aus dem Hohlraum 12 des Rotorwellengrundkörpers 11 herauszutreten. Das aus dem Hohlraum 12 über die Abströmöffnungen 19 austretende Öl kann in Richtung auf einen Getriebeölsumpf abgeführt werden.
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Wie den Figuren entnommen werden kann, ist die Innenwand 13 des Rotorwellengrundkörpers 11 an demjenigen Abschnitt 18 des Rotorwellengrundkörpers 11, in welchen die Abströmöffnungen 19 eingebracht sind, gegenüber dem in Strömungsrichtung des Öls entlang der Innenwand 13 gesehen stromaufwärtigen Tragabschnitt 17 des Rotorwellengrundkörpers 11 nach radial innen gezogen, und zwar unter Reduzierung des Innendurchmessers des Hohlraums 12. Dabei sind in denjenigen Abschnitt 18 des Rotorwellengrundkörpers 11, in den die Abströmöffnungen 19 eingebracht sind, Ölführungsnuten 24 eingebracht, die sich in Axialrichtung des Abschnitts 18 gesehen ausgehend vom Tragabschnitt 17 in Richtung auf die Abströmöffnungen 19 erstrecken, wobei ein Nutgrund 25 dieser Ölführungsnuten 24 auf dem Innendurchmesser der Innenwand 13 des Hohlraums 12 im Bereich des stromaufwärts des Abschnitts 18 gelegenen Tragabschnitts 17 liegt.
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Öl, welches zur Kühlung des Rotorwellengrundkörpers 11 in Axialrichtung entlang der Innenwand 13 des Rotorwellengrundkörpers 11 im Bereich des Tragabschnitts 17 in Richtung auf den Abschnitt 18 strömt, kann so über die Ölführungsnuten 24 definiert in Richtung auf die Abströmöffnungen 19 geführt werden, um so sämtliches Öl aus dem Hohlraum 12 sicher abzuführen. Es besteht keine Gefahr, dass sich zur Kühlung genutztes Öl im Hohlraum 12 des Rotorwellengrundkörpers 11 der Rotorwelle 10 sammelt und dort einer Verkokung unterliegt.
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Der Rotorwellengrundkörper 11, nämlich seine Abschnitte 14, 15, 17 und 18, werden vorzugsweise aus einem röhrförmigen Rohling durch Umformen hergestellt, insbesondere durch Rundkneten. Beim Rundkneten des Rotorwellengrundkörpers 11 unter Ausbildung der Abschnitte 14, 15, 17 und 18 werden im Bereich des Abschnitts 18 die Ölführungsnuten 24 mit ausgebildet. Bei den Abströmöffnungen 19 handelt es sich um Bohrungen.
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Um den in 1 gezeigten Rotorwellengrundkörper 11 der gezeigten Rotorwelle 10 herzustellen, wird erfindungsgemäß so vorgegangen, dass zunächst ein rohrförmiger Rohling für den Rotorwellengrundkörper 11 bereitgestellt wird. Aus dem Rotorwellengrundkörper 11 wird durch Umformen, insbesondere durch Rundkneten, der Rotorwellengrundkörper 11 mit seinen Abschnitten 14, 15, 17 und 18 ausgebildet, und zwar unter gleichzeitiger Ausbildung der Ölführungsnuten 24 im Abschnitt 18. Dabei können die Abströmöffnungen 19 sowohl vor dem Umformen als auch nach dem Umformen in den Rohling bzw. den Rotorwellengrundkörper eingebracht werden.
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Ferner wird zur Herstellung der Rotorwelle 10 die Ölspritzeinrichtung 20 bereitgestellt, die nach dem Umformen des Rotorwellengrundkörpers 11 in dem Hohlraum 12 desselben angeordnet wird.
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Um die Ölführungsnuten 24 beim Rundkneten im Bereich des Abschnitts 18 mit auszubilden, wird ein speziell ausgeformtes Werkzeug beim Rundkneten genutzt, welches beim Rundkneten im Hohlraum des rohrförmigen Rohlings angeordnet wird, und dessen Form der Kontur der Ölführungsnuten 24 entspricht.
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Erfindungsgemäß wird demnach eine Rotorwelle 10 vorgeschlagen, die vorzugsweise als Antriebsaggregat in einem Kraftfahrzeug dient, wobei die Rotorwelle 10 Abströmöffnungen 19 für Öl aufweist, welches über die Ölspritzeinrichtung 20 auf die Innenwand 13 des Rotorwellengrundkörpers 11 gespritzt wird.
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Um das Öl den Abströmöffnungen 19 definiert zuzuführen, sind in den Abschnitt 18 des Rotorwellengrundkörpers 11, der die Abströmöffnungen 19 aufweist, die Ölführungsnuten 24 mit dem definierten Nutgrund 25 eingebracht.
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Vorzugsweise ist der Rotorwellengrundkörper 11 einschließlich dieser Ölführungsnuten 24 durch Rundkneten hergestellt, die Ölführungsnuten 24 werden demnach beim Rundkneten in den Rotorwellengrundkörper 11 eingeformt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10148669 A1 [0005]
- DE 102010040008 A1 [0006]
- DE 102010040017 A1 [0006]
