DE102019212535A1 - Elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Isao Fukumoto
Matti Radwainski
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (10) mit einem eine Aufnahmeöffnung (16) aufweisenden Statorgehäuse (12), einem in dem Statorgehäuse (12) drehfest angebundenen hohlzylinderförmig ausgebildeten Stator (20), einen innerhalb des Stators (20) über einen Luftspalt zu einer inneren Mantelfläche (14) des Stators (20) beabstandet angeordneten Rotor (22), der eine Rotorhohlwelle (24) aufweist, einem Getriebegehäuse (28) mit einer in dem Getriebegehäuse (28) gelagerten Getriebeeingangswelle (30), wobei die Rotorhohlwelle (24) und die Getriebeeingangswelle (30) drehfest miteinander verbunden sind, und ein einen Lagerdorn (38) aufweisenden Lagerschild (36), wobei der Lagerdorn (38) in eine Hohlwellenöffnung (40) der Rotorhohlwelle (24) eingreift, die auf einer der Getriebeeingangswelle (30) abgewandten Seite des Rotors (22) ausgebildet ist, und der Lagerschild (36) die Aufnahmeöffnung (16) des Statorgehäuses (12) verschließt, wobei der Rotor (22) über eine drehgelenkig angebundene Lagereinrichtung (42) auf dem Lagerdorn (38) rotierbar gelagert ist.

Description

  • Elektrische Maschinen für zumindest teilweise elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge sind grundsätzlich bekannt. Derartige elektrische Maschinen unterliegen aufgrund der hohen Drehzahlen von mehr als 12.000 U/min großen Belastungen. Zudem sollten derartige elektrische Maschinen leise sein, damit Dritte oder auch der Fahrer von den Geräuschen des Elektromotors nicht in unnötiger Weise belästigt werden. Des Weiteren ist es ein Bestreben, die elektrische Maschine möglichst leicht zu bauen, damit die Gesamtperformance des Kraftfahrzeugs erhöht werden kann. Das Bestreben der Gewichtseinsparung an der elektrischen Maschine kann dazu führen, dass Bauteile der elektrischen Maschine, insbesondere die Rotorwelle, filigraner ausgebildet werden und somit eine erhöhte Elastizität aufweisen können. Gepaart mit einem hohen Drehzahlniveau der elektrischen Maschinen und dem Vorhandensein von Restunwuchten kann die Rotorwelle zum Schwingen angeregt werden, wodurch unerwünschte Geräusche verursacht werden bzw. entstehen können.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die eine reduzierte Geräuschentwicklung und/oder eine erhöhte Leistungsdichte aufweisen können.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie in der Beschreibung und den Figuren angegeben, wobei jedes Merkmal sowohl einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen kann.
  • Erfindungsgemäß ist eine elektrische Maschine für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug vorgesehen, mit einem eine Aufnahmeöffnung aufweisenden Statorgehäuse, einem in dem Statorgehäuse drehfest angebundenen hohlzylinderförmig ausgebildeten Stator, einen innerhalb des Stators über einen Luftspalt zu einer inneren Mantelfläche des Stators beabstandet angeordneten Rotor, der eine Rotorhohlwelle aufweist, einem Getriebegehäuse mit einer in dem Getriebegehäuse gelagerten Getriebeeingangswelle, wobei die Rotorhohlwelle und die Getriebeeingangswelle drehfest miteinander verbunden sind, und ein einen Lagerdorn aufweisenden Lagerschild, wobei der Lagerdorn in eine Hohlwellenöffnung der Rotorhohlwelle eingreift, die auf einer der Getriebeeingangswelle abgewandten Seite des Rotors ausgebildet ist, und der Lagerschild die Aufnahmeöffnung des Statorgehäuses verschließt, wobei der Rotor über eine drehgelenkig angebundene Lagereinrichtung auf dem Lagerdorn rotierbar gelagert ist.
  • Mit anderen Worten ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass eine elektrische Maschine für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug bereitgestellt wird. Die elektrische Maschine weist ein Statorgehäuse auf. Das Statorgehäuse umfasst in der Regel eine zylinderförmig ausgebildete innere Mantelfläche. Zudem weist das Statorgehäuse eine Aufnahmeöffnung auf, die ausgehend von einer Längsachse des Statorgehäuses in axialer Richtung ausgebildet ist. Im Statorgehäuse ist ein hohlzylinderförmig ausgebildeter Stator drehfest angeordnet. Drehfest bedeutet, dass der in dem Statorgehäuse angeordnete Stator während eines Betriebs der elektrischen Maschine keine Verdrehung in Umfangsrichtung relativ zum Statorgehäuse erfährt.
  • Innerhalb des Stators ist ein Rotor angeordnet, der über einen Luftspalt zur inneren Mantelfläche des Stators beabstandet angeordnet ist, und eine Rotorhohlwelle aufweist.
  • Die elektrische Maschine umfasst zudem ein Getriebegehäuse mit einer in dem Getriebegehäuse gelagerten Getriebeeingangswelle, wobei die Rotorhohlwelle und die Getriebeeingangswelle drehfest miteinander verbunden sind.
  • Ein Lagerschild, das einen Lagerdorn aufweist, verschließt die Aufnahmeöffnung des Statorgehäuses. Der Lagerdorn greift in eine Hohlwellenöffnung der Rotorhohlwelle ein, wobei die Hohlwellenöffnung auf einer der Getriebeeingangswelle abgewandten Seite des Rotors ausgebildet ist.
  • Der Rotor ist über eine drehgelenkig angebundene Lagereinrichtung auf dem Lagerdorn rotierbar gelagert. Optimalerweise verläuft eine Längsrichtung des Lagerdorns koaxial zur Längsrichtung der Getriebeeingangswelle. Fertigungsbedingte Toleranzen bzw. leichte Abweichungen aus der Längsrichtung zwischen Lagerdorn und Getriebeeingangswelle können über die drehgelenkig angebundene Lagereinrichtung ausgeglichen werden. Durch diesen Ausgleich können unerwünschte Geräusche im Betrieb der elektrischen Maschine und die Langlebigkeit der elektrischen Maschine erhöht werden. Zudem kann der aufgrund der drehgelenkig ausgebildeten Lagereinrichtung der Luftspalt zwischen Rotor und Stator reduziert werden, da Toleranzen ausgeglichen werden können. Somit kann die Leistungsdichte der elektrischen Maschine erhöht werden.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die drehgelenkig angebundene Lagereinrichtung einen Aufnahmering zur Anordnung in der Rotorhohlwelle und zur Aufnahme eines Lagers aufweist, wobei der Aufnahmering auf einer dem Lager zugewandten Seite eine innere Mantelfläche aufweist, die in axialer Richtung des Aufnahmerings eine konkave Ausgestaltung aufweist, und das Lager auf einer der inneren Mantelfläche des Aufnahmerings zugewandten Seite eine äußere Mantelfläche umfasst, die in axialer Richtung des Lagers eine konvexe Ausgestaltung aufweist. Mit anderen Worten weist die in radialer Richtung nach innen gerichtete Mantelfläche des Aufnahmerings in einem Längsschnitt eine konkave Geometrie auf, und das Lager weist auf seiner in radialer Richtung nach außen gerichteten Mantelfläche eine konvexe Formgebung auf, so dass das Lager in dem Aufnahmering sphärisch angeordnet und/oder gelagert ist. Somit wird eine drehgelenkige Lagerung der Lagereinrichtung bereitgestellt, so dass fertigungsbedingte Toleranzen und eine etwaige leichte Neigung der Längsrichtung des Lagerdorns relativ zur Längsrichtung der Getriebeeingangswelle ausgeglichen werden können.
  • In diesem Zusammenhang liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass der Aufnahmering derart ausgebildet ist, dass das Lager über eine translatorische Bewegung und über eine Schwenkbewegung in den Aufnahmering anordbar und/oder positionierbar ist. Dies bedeutet, dass vorzugsweise zum Einsetzen des Lagers in den Aufnahmering, das Lager derart angeordnet ist, dass die Längsrichtung des Lagers in einem Winkel von 90° zur Längsrichtung des Aufnahmerings angeordnet ist. Das Lager wird durch eine translatorische Bewegung in den Aufnahmering eingesteckt. Wenn das Lager im Aufnahmering angeordnet ist, wird dieses derart verschwenkt, dass die Längsachse bzw. Längsrichtung des Lagers der Längsrichtung bzw. Längsachse des Aufnahmerings entspricht. Auf diese Weise kann das Lager in einfacher Weise in den Aufnahmering angeordnet werden, sodass dies lagesicher positioniert ist und zudem drehgelenkig ausgebildet ist.
  • Insbesondre kann vorgesehen sein, dass der Aufnahmering auf einer in axialer Richtung des Aufnahmerings ausgerichteten Stirnseite zwei zueinander beabstandet angeordnete Aufnahmenuten zur Aufnahme des Lagers aufweist, damit das Lager vorzugsweise über eine translatorische Bewegung in den Aufnahmering angeordnet und im Nachgang verschwenkt werden kann.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Lagereinrichtung dämpfend gelagert und/oder ausgebildet ist. Für die dämpfende Lagerung weist der Aufnahmering vorzugsweise einen inneren ersten Ring und einen äußeren zweiten Ring auf, wobei der erste Ring gegenüber dem zweiten Ring einen reduzierten Durchmesser aufweist, und der erste Ring über wenigstens eine Strebe mit dem zweiten Ring verbunden ist. Vorzugsweise liegen der erste Ring und der zweite Ring in einer Ebene. Vorteilhaft ist die wenigstens eine Strebe in radialer Richtung des ersten Rings und/oder zweiten Rings ausgerichtet. Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass der erste Ring mit dem zweiten Ring über eine Mehrzahl von Streben verbunden ist, die in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnet sind. Über den Querschnitt, die Anzahl und die Länge der Streben zwischen dem ersten und dem zweiten Ring kann die Dämpfung der Lagereinrichtung eingestellt werden. Ebenso ist es denkbar, dass eine Dämpfung über das Material des Aufnahmerings erzielt werden kann. Wenn die Lagereinrichtung als Festlager im Lagersitz der Rotorhohlwelle angeordnet ist, können über den Aufnahmering, insbesondere über die Streben zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring axiale Schwingungen der Rotorhohlwelle gedämpft werden. Auf diese Weise können folglich toleranzbedingte Schwingungen des Rotors während des Betriebs über die Lagereinrichtung gedämpft und/oder absorbiert werden. Zudem kann einer Geräuschentwicklung des Rotors entgegengewirkt werden.
  • Grundsätzlich kann das Lager derart ausgebildet sein, dass es eine Lagerung des Rotors auf dem Lagerdorn ermöglicht, so dass dieser um dessen Längsachse rotierbar ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass das Lager als Wälzlager, Rollenlager und/oder Nadellager ausgebildet ist. Derartige Lager sind preiswert herstellbar und weisen eine erhöhte Robustheit auf. Somit kann eine preiswerte und langlebige Lagerung des Rotors bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lagereinrichtung in Längsrichtung des Rotors im Bereich des Rotorschwerpunktes angeordnet ist. Somit können die Lasten des Rotors optimal auf den Lagerdorn übertragen und in diesen eingeleitet werden.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Rotorhohlwelle an eine innere Mantelfläche eines ringförmig ausgebildeten Blechpakets angegossen ist, oder die Rotorhohlwelle in das ringförmig ausgebildete Blechpaket eingepresst und/oder angeformt ist. Auf diese Weise werden zwei Möglichkeiten bereitgestellt, wie die Rotorhohlwelle in einfacher Weise drehfest an das Blechpaket des Rotors angebunden werden kann. Bedingt dadurch, dass der Rotor eine Rotorhohlwelle aufweist, enthält der Rotor im Bereich des auf der Rotorhohlwelle angeordneten Blechpakets nur so viel Eisen, wie aus magnetischen Gründen erforderlich ist. Hieraus folgt ein Rotor mit einer optimierten Massenträgheit bezogen auf die gravimetrischen und rotatorischen Eigenschaften.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Rotorhohlwelle aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist und/oder Aluminium aufweist. Insbesondere geschmiedete Rotorhohlwellen, die in das ringförmig ausgebildete Blechpaket des Rotors eingepresst und/oder angeformt werden, weisen vorzugsweise eine Aluminiumlegierung auf. Eine Rotorhohlwelle aus einer Aluminiumlegierung kann gegenüber gegossenen Rotorhohlwellen, die vorzugsweise aus einem Aluminiumverguß ausgebildet sind, eine erhöhte Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit aufweisen, sodass die Rotorsteifigkeit erhöht sein kann, wodurch Geräusche während des Betriebs reduziert werden können. Zudem fällt bei geschmiedeten Rotorhohlwellen, die an das Blechpaket angeformt werden, keine Phasenwechselwärme an, sodass die thermische Belastung des Rotors reduziert ist. Somit können auch vormagnetisierte Magnete in den Rotor angeordnet werden, so dass der Herstellungsprozess beschleunigt werden kann.
  • Abschließend liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass der Rotor in axialer Richtung vorgespannt ist. Durch die Vorspannung kann die Rotorsteifigkeit erhöht werden, so dass elastizitätsbedingte Schwingungen des Rotors reduziert werden können. Die Vorspannung des Rotors bzw. des Blechpakets kann vorzugsweise über Zuganker erfolgen, die durch das Blechpaket geführt sind und dieses in axialer Richtung des Rotors vorspannen. Denkbar ist jedoch auch, dass das Blechpaket vor dem Angießen der Rotorhohlwelle vorgespannt wird und die Vorspannung durch die angegossene Rotorhohlwelle gehalten wird. Zudem ist denkbar, dass der Blechpaket vor dem Anformen der geschmiedeten Rotorhohlwelle and das Blechpaket vorgespannt wird, und die Vorspannung durch die Formgebung der an das Blechpaket angeformten Rotorhohlwelle gehalten wird.
  • Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug.
  • Zudem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgenden Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsbeispiele sind nicht als einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen. Sie sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Die Anmelderin behält sich vor, einzelne oder mehrere in den Ausführungsbeispielen offenbarte Merkmale zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen oder solche Merkmale in bestehende Patentansprüche aufzunehmen. Die Ausführungsbeispiele werden anhand von Figuren näher erläutert.
  • In diesen zeigen:
    • 1 einen Längsschnitt durch eine elektrische Maschine gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 2 eine dreidimensionale Darstellung eines Blechpakets eines Rotors der elektrischen Maschine;
    • 3 einen Schnitt durch den Rotor der elektrischen Maschine mit einer angegossenen Rotorhohlwelle;
    • 4 eine Ansicht des Blechpakets mit einer geschmiedeten Rotorhohlwelle;
    • 5 eine dreidimensionale Ansicht des Rotors mit einem Schmiedestempel zum Anformen der Rotorhohlwelle an das Blechpaket;
    • 6 eine dreidimensionale Ansicht einer drehgelenkig angebundenen Lagereinrichtung in der Rotorhohlwelle;
    • 7 bis 9 jeweils eine Ansicht zur Anordnung eines Lagers in einen Aufnahmering der Lagereinrichtung;
    • 10 eine Ansicht zur Anordnung der Lagereinrichtung in die Rotorhohlwelle.
  • In 1 ist eine elektrische Maschine 10 für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug gezeigt. Die elektrische Maschine 10 weist ein Statorgehäuse 12 auf. Das Statorgehäuse 12 umfasst eine zylinderförmig ausgebildete innere Mantelfläche 14, die in radialer Richtung nach innen gerichtet ist. Das Statorgehäuse 12 weist zudem eine Aufnahmeöffnung 16 auf, die ausgehend von einer Längsachse 18 des Statorgehäuses 12 in axialer Richtung ausgebildet ist. Im Statorgehäuse 12 ist ein hohlzylinderförmig ausgebildeter Stator 20 drehfest angeordnet. Drehfest bedeutet, dass der in dem Statorgehäuse 12 angeordnete Stator 20 während eines Betriebs der elektrischen Maschine 10 keine Verdrehung in Umfangsrichtung relativ zum Statorgehäuse 12 erfährt.
  • Innerhalb des hohlzylinderförmig ausgebildeten Stators 20 ist ein Rotor 22 angeordnet, der über einen Luftspalt zur inneren Mantelfläche 14 des Stators 20 beabstandet angeordnet ist. Der Rotor 22 umfasst eine Rotorhohlwelle 24 und ein auf der Rotorhohlwelle 24 angeordnetes Blechpaket 26, das mehrere Magnete aufweist, die vorzugsweise als Permanentmagnete oder Dauermagnete ausgebildet sind.
  • Die elektrische Maschine 10 umfasst zudem ein Getriebegehäuse 28 mit einer in dem Getriebegehäuse 28 gelagerten Getriebeeingangswelle 30. Die Getriebeeingangswelle 30 ist über zwei zueinander beabstandet angeordnete Lager 32 um dessen Längsachse 34 drehbar gelagert.
  • Ein Lagerschild 36, das einen Lagerdorn 38 aufweist, verschließt die Aufnahmeöffnung 16 des Statorgehäuses 12. Der Lagerdorn 38 greift in eine Hohlwellenöffnung 40 der Rotorhohlwellen 24 ein, wobei die Hohlwellenöffnung 40 auf einer der Getriebeeingangswelle 30 abgewandten Seite des Rotors 22 ausgebildet ist.
  • Der Rotor 22 ist über eine drehgelenkig angebundene Lagereinrichtung 42 auf dem Lagerdorn 38 des Lagerschilds 36 rotierbar gelagert. Die Längsrichtung des Lagerdorns verläuft koaxial zur Längsachse 34 der Getriebeeingangswelle. Fertigungsbedingte Toleranzen bzw. leichte Abweichungen aus der Längsrichtung zwischen Lagerdorn 38 und Getriebeeingangswelle 30 können über die drehgelenkig angebundene Lagereinrichtung 42 ausgeglichen werden. Durch diesen Ausgleich können unerwünschte Geräusche im Betrieb der elektrischen Maschine 10 sowie die Langlebigkeit der Maschine 10 erhöht werden.
  • 2 zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Blechpakets 26. Das Blechpaket 26 weist eine Mehrzahl ringförmig ausgebildeter und in axialer Richtung hintereinander angeordneter Blechpaketsegmente 44 auf. Die Blechpaketsegmente 44 umfassen in Umfangsrichtung verteilte Taschen 46 zur Aufnahme von Magneten auf. Endseitig auf das Blechpaket 26 werden bzw. sind Deckscheiben 48 angeordnet.
  • 3 zeigt einen Längsschnitt durch den Rotor 22 in einer ersten Ausführungsform. Der Rotor 22 umfasst das Blechpaket 26, das mehrere in axialer Richtung nebeneinander angeordnete Blechpaketsegmente 44 aufweist, wobei endseitig auf dem Blechpaket 26 die Deckscheiben 48 angeordnet sind. An das Blechpaket 26 und die Deckscheiben 48 ist die Rotorhohlwelle 24 angegossen. Die Rotorhohlwelle 24 besteht aus einem Aluminiumverguss. An einem axialen Ende der Rotorhohlwelle 24, weist die Rotorhohlwelle 24 einen Vorsprung 50 auf, der dazu eingerichtet und ausgebildet ist, in die Getriebeeingangswelle 30 einzugreifen. Auf einer dem Vorsprung 50 abgewandten Endseite des Rotors 22 weist die Rotorhohlwelle 24 die Hohlwellenöffnung 40 auf. Innerhalb der Rotorhohlwelle 24 ist ein Lagersitz 52 zur Aufnahme der Lagereinrichtung 42 ausgebildet. Der Lagersitz 52 ist bezogen auf die Längsrichtung des Rotors 22 im Rotorschwerpunkt ausgebildet. Somit können die Lasten des Rotors 22 optimal über die Lagereinrichtung 42 in den Lagerdorn 38 übertragen und in diesen eingeleitet werden.
  • Durch eine Materialentnahme an den Deckscheiben 48 kann der Rotor 22 gewuchtet werden. Diese Art von Wuchten wird auch als negatives Wuchten bezeichnet, da zum Wuchten, nicht wie üblich, Material hinzugefügt, sondern entfernt wird.
  • 4 zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Rotors 22 in einer zweiten Ausführungsform. Auf das Blechpaket 26, das mehrere in axialer Richtung hintereinander angeordnete Blechpaketsegmente 44 aufweist, und endseitig Deckscheiben 48 umfasst, ist eine geschmiedete Rotorhohlwelle 24 aus einer Aluminiumlegierung eingesteckt.
  • 5 zeigt eine dreidimensionale Ansicht des in 4 gezeigten Rotors 22, wobei die Rotorhohlwelle 24 in das Blechpaket 26 eingesteckt ist, und nunmehr ein Schmiedewerkzeug 54 in die Rotorhohlwelle 24 eingeführt wird, um diese derart an das Blechpaket 26 und die Deckscheiben 48 anzuformen, dass die Rotorhohlwelle 24 mit dem Blechpaket 26 und den Deckscheiben 48 drehfest verbunden wird. Eine geschmiedete Rotorhohlwelle 24 aus einer Aluminiumlegierung hat den Vorteil, dass diese eine erhöhte Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit aufweisen kann, sodass die Rotorsteifigkeit erhöht werden kann, wodurch Geräusche während des Betriebs der elektrischen Maschine reduziert werden können. Zudem fällt bei geschmiedeten Rotorhohlwellen 24 die an das Blechpaket 26 angeformt werden, keine Phasenwechselwärme an, sodass die thermische Belastung des Rotors 22 reduziert ist. Zudem können auf diese Weise auch vormagnetisierte Magnete in den Rotor 22 angeordnet werden, so dass der Herstellungsprozess beschleunigt werden kann.
  • 6 zeigt eine dreidimensionale Ansicht der Rotorhohlwelle 24 im Bereich des Lagersitzes 52 mit der im Lagersitz 52 angeordneten Lagereinrichtung 42, wobei der Lagerdorn 38 zumindest abschnittsweise in die Lagereinrichtung 42 eingreift. Die drehgelenkig angebundene Lagereinrichtung 42 weist einen Aufnahmering 56 zur Anordnung in der Rotorhohlwelle 24 und zur Aufnahme eines Lagers 58 auf. Der Aufnahmering 56 weist auf einer dem Lager 58 zugewandten Seite eine innere Mantelfläche 60 auf, die in axialer Richtung des Aufnahmerings 56 eine konkave Ausgestaltung aufweist. Das Lager 58 umfasst auf der inneren Mantelfläche 60 des Aufnahmerings 56 zugewandten Seite eine äußere Mantelfläche 62, die in axialer Richtung des Lagers 58 eine konvexe Ausgestaltung aufweist. Mit anderen Worten weist die in radialer Richtung nach innen gerichtete Mantelfläche 60 des Aufnahmerings 56 in einem Längsschnitt eine konkave Geometrie auf, und das Lager weist auf seiner in radialer Richtung nach außen gerichteten Mantelfläche 62 eine konvexe Formgebung auf. Auf diese Weise wird eine drehgelenkige Lagerung der Lagereinrichtung 42 bereitgestellt, so dass fertigungsbedingte Toleranzen über eine etwaige leichte Neigung der Längsrichtung des Lagerdorns 38 relativ zur Längsrichtung der Getriebeeingangswelle 30 ausgeglichen werden können.
  • Die 7 bis 9 zeigen jeweils dreidimensionale Ansichten der Lagereinrichtung 42 und verdeutlichen, wie das Lager 58 in den Aufnahmering 56 angeordnet wird, so dass dieses drehgelenkig gelagert ist.
  • Der 7 ist zu entnehmen, dass der Aufnahmering 56 auf einer in axialer Richtung des Aufnahmerings 56 ausgerichteten Stirnseite 64 zwei zueinander beabstandet angeordnete Aufnahmenuten 66 zur Aufnahme des Lagers 58 aufweist. Das Lager 58 wird über eine translatorische Bewegung in den Aufnahmering 56 eingeführt. Dabei ist eine Längsachse 68 des Lagers 58 senkrecht zur Längsachse 70 des Aufnahmerings 56 angeordnet.
  • 8 zeigt, dass das Lager 58 über die Aufnahmenuten 66 über die translatorische Bewegung in den Aufnahmering 56 eingeführt wurde. Das Lager 58 wird nunmehr über eine Schwenkbewegung derart verschwenkt, dass die Längsachse 68 des Lagers 58 der Längsachse 70 des Aufnahmerings 56 entspricht. Dies wird in der Regel dadurch realisiert, dass das Lager 58 um 90° verschwenkt wird.
  • In 9 ist die Lagereinrichtung 42 gezeigt, nachdem das in den Aufnahmering 56 eingeführte Lager 58 verschwenkt wurde, und die Längsachse 68 des Lagers 58 der Längsachse 70 des Aufnahmerings 56 entspricht.
  • Der 9 ist weiterhin zu entnehmen, dass der Aufnahmering 56 der Lagereinrichtung 42 einen inneren ersten Ring 74 und einen äußeren zweiten Ring 76 aufweist, wobei der erste Ring 74 gegenüber dem zweiten Ring 76 einen reduzierten Durchmesser aufweist. Der erste Ring 74 und der zweiten Ring 76 liegen in einer Ebene. Über eine Mehrzahl von Streben 78 sind der erste Ring 74 und der zweiten Ring 76 miteinander verbunden. Die Streben 78 sind in radialer Richtung des ersten Rings 74 und/oder zweiten Ringes 76 angeordnet und in Umfangsrichtung zueinander beabstandet ausgebildet. Über den Querschnitt, die Anzahl und die Länge der Streben 78 zwischen dem ersten Ring 74 und dem zweiten Ring 76 kann eine dämpfende Wirkung der Lagereinrichtung 42 erzielt werden. Ebenso ist es denkbar, dass eine Dämpfung der Lagereinrichtung 42 über das Material des Aufnahmerings 42 erzielt werden kann. Wenn die Lagereinrichtung 42 als Festlager im Lagersitz 52 der Rotorhohlwelle 24 angeordnet ist, können über den Aufnahmering 56, insbesondere über die Streben 78 zwischen dem ersten Ring 74 und dem zweiten Ring 76 axiale Schwingungen der Rotorhohlwelle 24 gedämpft werden. Auf diese Weise können folglich toleranzbedingte Schwingungen des Rotors 22 während des Betriebs über die Lagereinrichtung 42 gedämpft und/oder absorbiert werden. Zudem kann einer Geräuschentwicklung des Rotors 22 entgegengewirkt werden.
  • Weiterhin ist ersichtlich, dass die Aufnahmenuten 66 zur Aufnahme des Lagers 58 im ersten Ring 74 ausgebildet sind.
  • 10 zeigt, wie die Lagereinrichtung 42 über die Hohlwellenöffnung 40 in die Rotorhohlwelle 24 eingeführt wird. Zudem ist ein Sicherungsring 72 vorgesehen, der die Lagereinrichtung 42 in axialer Richtung der Rotorhohlwelle 24 fixiert.

Claims (12)

  1. Elektrische Maschine (10) mit einem eine Aufnahmeöffnung (16) aufweisenden Statorgehäuse (12), einem in dem Statorgehäuse (12) drehfest angebundenen hohlzylinderförmig ausgebildeten Stator (20), einen innerhalb des Stators (20) über einen Luftspalt zu einer inneren Mantelfläche (14) des Stators (20) beabstandet angeordneten Rotor (22), der eine Rotorhohlwelle (24) aufweist, einem Getriebegehäuse (28) mit einer in dem Getriebegehäuse (28) gelagerten Getriebeeingangswelle (30), wobei die Rotorhohlwelle (24) und die Getriebeeingangswelle (30) drehfest miteinander verbunden sind, und ein einen Lagerdorn (38) aufweisenden Lagerschild (36), wobei der Lagerdorn (38) in eine Hohlwellenöffnung (40) der Rotorhohlwelle (24) eingreift, die auf einer der Getriebeeingangswelle (30) abgewandten Seite des Rotors (22) ausgebildet ist, und der Lagerschild (36) die Aufnahmeöffnung (16) des Statorgehäuses (12) verschließt, wobei der Rotor (22) über eine drehgelenkig angebundene Lagereinrichtung (42) auf dem Lagerdorn (38) rotierbar gelagert ist.
  2. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drehgelenkig angebundene Lagereinrichtung (42) einen Aufnahmering (65) zur Anordnung in der Rotorhohlwelle (24) und zur Aufnahme eines Lagers (58) aufweist, wobei der Aufnahmering (56) auf einer dem Lager (58) zugewandten Seite eine innere Mantelfläche (60) aufweist, die in axialer Richtung des Aufnahmerings (56) eine konkave Ausgestaltung aufweist, und das Lager (58) auf einer der inneren Mantelfläche (60) des Aufnahmerings (56) zugewandten Seite eine äußere Mantelfläche (62) aufweist, die in axialer Richtung des Lagers (58) eine konvexe Ausgestaltung aufweist.
  3. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmering (56) derart ausgebildet ist, dass das Lager (58) über eine translatorische Bewegung und eine Schwenkbewegung in den Aufnahmering (56) anordbar und positionierbar ist.
  4. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmering (56) auf einer in axialer Richtung des Aufnahmerings (56) ausgerichteten Stirnseite (64) zwei zueinander beabstandet angeordnete Aufnahmenuten (66) zur Aufnahme des Lagers (58) aufweist.
  5. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (42) dämpfend gelagert und/oder ausgebildet ist.
  6. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (58) als Wälzlager, Rollenlager und/oder Nadellager ausgebildet ist.
  7. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (42) in Längsrichtung des Rotors (22) im Bereich des Rotorschwerpunktes angeordnet ist.
  8. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorhohlwelle (24) an eine innere Mantelfläche eines ringförmig ausgebildeten Blechpakets (26) angegossen ist, oder die Rotorhohlwelle (24) in das ringförmig ausgebildete Blechpaket (26) eingepresst und/oder angeformt ist.
  9. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorhohlwelle (24) aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist und/oder Aluminium aufweist.
  10. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (22) in axialer Richtung vorgespannt ist.
  11. Verwendung einer elektrischen Maschine (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug.
  12. Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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