DE102021114158A1

DE102021114158A1 - Electric motor for the electric drive of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102021114158A1
Application number: DE102021114158.3A
Authority: DE
Inventors: Rolf Meinhard; Martin Vornehm
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-06-18
Filing date: 2021-06-01
Publication date: 2021-12-23
Also published as: WO2021254562A1; DE112021003312A5

Abstract

Es ist ein Elektromotor (10) zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einem von einem Stator (14) antreibbaren Rotor (16), einem Abtriebselement (26) zum Ausleiten eines von dem Rotor (16) kommenden Drehmoments und einer zwischen dem Rotor (16) und dem Abtriebselement (26) vorgesehenen Rutschkupplung (28) zur Begrenzung eines maximal übertragbaren Drehmoments, wobei die Rutschkupplung (28) ein zwischen zwei axial feststehenden Gegenreibflächen (36) verklemmtes Federelement (38) zum reibschlüssigen Anpressen von zwei voneinander weg weisenden Reibflächen (34) an die jeweilige Gegenreibfläche (36) aufweist. Durch die Verklemmung des Federelements (38) zwischen den axial feststehenden Gegenreibflächen (36) kann bei einem geringen Bauraumbedarf sehr präzise ein maximal übertragbares Drehmoment eingestellt werden, so dass bei einem geringen Bauraumbedarf einen Schutz eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs bei plötzlichen Drehmomentstößen ermöglicht ist.An electric motor (10) is provided for electrically driving a motor vehicle with a rotor (16) that can be driven by a stator (14), an output element (26) for extracting a torque coming from the rotor (16) and a torque between the rotor (16) ) and the output element (26) provided slip clutch (28) to limit a maximum torque that can be transmitted, the slip clutch (28) being a spring element (38) clamped between two axially fixed opposing friction surfaces (36) for frictionally pressing two friction surfaces (34) facing away from each other ) on the respective counter friction surface (36). By jamming the spring element (38) between the axially fixed counter-friction surfaces (36), a maximum transmissible torque can be set very precisely with a small installation space requirement, so that protection of a drive train of a motor vehicle in the event of sudden torque surges is possible with a small installation space requirement.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, mit dessen Hilfe ein Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden kann.The invention relates to an electric motor with the aid of which a motor vehicle can be driven electrically.

Aus DE 10 2018 115 186 A1 ist ein Elektromotor zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem ein von einem Stator angetriebener Rotor über eine als Schlingfeder ausgestaltete Überlastkupplung mit einer Rotorwelle gekoppelt ist, um das Massenträgheitsmoment des Rotors bei einem plötzlichen Drehmomentstoß im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs abzukoppeln.Out DE 10 2018 115 186 A1 An electric motor for electrically driving a motor vehicle is known in which a rotor driven by a stator is coupled to a rotor shaft via an overload clutch designed as a wrap spring in order to decouple the mass moment of inertia of the rotor in the event of a sudden torque surge in the drive train of the motor vehicle.

Es besteht ein ständiges Bedürfnis einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bauraumsparend bei plötzlichen Drehmomentstößen zu schützen.There is a constant need to protect a drive train of a motor vehicle in a space-saving manner in the event of sudden torque surges.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die bei einem geringen Bauraumbedarf einen Schutz eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs bei plötzlichen Drehmomentstößen ermöglichen.It is the object of the invention to identify measures which enable a drive train of a motor vehicle to be protected in the event of sudden torque surges while requiring little installation space.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch einen Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.The object is achieved by an electric motor with the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims and the following description, which can each represent an aspect of the invention individually or in combination.

Eine Ausführungsform betrifft einen Elektromotor zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem von einem Stator antreibbaren Rotor, einem Abtriebselement zum Ausleiten eines von dem Rotor kommenden Drehmoments und einer zwischen dem Rotor und dem Abtriebselement vorgesehenen Rutschkupplung zur Begrenzung eines maximal übertragbaren Drehmoments, wobei die Rutschkupplung ein zwischen zwei axial feststehenden Gegenreibflächen verklemmtes Federelement zum reibschlüssigen Anpressen von zwei voneinander weg weisenden Reibflächen an die jeweilige Gegenreibfläche aufweist.One embodiment relates to an electric motor for electrically driving a motor vehicle with a rotor that can be driven by a stator, an output element for diverting a torque coming from the rotor and a slip clutch provided between the rotor and the output element to limit a maximum transmittable torque, the slip clutch having an between has two axially fixed opposing friction surfaces clamped spring element for frictionally locking two friction surfaces pointing away from one another against the respective opposing friction surface.

Durch das verklemmte Federelement wird das Federelement vorgespannt, wodurch eine definierte Federkraft von dem Federelement auf die mindestens zwei Reibpaarungen zwischen der jeweiligen Reibfläche und Gegenreibfläche aufgeprägt wird. Die Federkraft hängt hierbei nur von dem axialen Abstand der Gegenreibflächen und der Geometrie des Federelements ab, so dass sehr leicht eine genau definierte Federkraft vorgesehen werden kann. Diese Federkraft bedingt die zwischen der Reibfläche und der Gegenreibfläche Reibungskraft, von der wiederum das in der Rutschkupplung maximal übertragbare Drehmoment abhängt. Falls infolge eines plötzlichen Drehmomentstoßes („Impact“) das maximal übertragbare Drehmoment in der Rutschkupplung überschritten werden sollte, kann die in den Reibpaarungen angreifende Reibungskraft überwunden werden und die Rutschkupplung in den Schlupfbetrieb wechseln, bei der ein Durchrutschen der Reibflächen an den Gegenreibflächen erfolgt. Eine Übertragung eines zu großen Drehmoments kann dadurch vermieden werden, wodurch Beschädigungen von Komponenten in dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs durch Überbelastungen vermieden werden können.The spring element is pretensioned by the jammed spring element, as a result of which a defined spring force is impressed by the spring element on the at least two friction pairings between the respective friction surface and counter-friction surface. The spring force depends only on the axial distance between the counter-friction surfaces and the geometry of the spring element, so that a precisely defined spring force can be provided very easily. This spring force causes the friction force between the friction surface and the counter-friction surface, on which in turn the maximum torque that can be transmitted in the slip clutch depends. If the maximum transmissible torque in the slip clutch should be exceeded as a result of a sudden torque surge ("Impact"), the frictional force acting in the friction pairings can be overcome and the slip clutch can switch to slip mode, in which the friction surfaces slip on the opposing friction surfaces. A transmission of too great a torque can thereby be avoided, as a result of which damage to components in the drive train of the motor vehicle due to overloading can be avoided.

Da die Gegenreibflächen axial feststehen, ändert sich die von dem Federelement erzeugte Federkraft nicht wesentlich, so dass das von der Rutschkupplung maximal übertragbare Drehmoment sehr genau eingestellt und über die Lebensdauer im Wesentlichen konstant bleibt. Sofern ein abrasiver Verschleiß in der Reibpaarung zwischen der Reibfläche und der Gegenreibfläche überhaupt auftreten sollte, ist davon auszugehen, dass der Verschleiß so gering ist, dass die Vorspannung des Federelements im Wesentlichen erhalten bleibt und das von der Rutschkupplung maximal übertragbare Drehmoment sich nicht wesentlich verändert. Die Rutschkupplung ermöglicht dadurch eine sehr präzise Drehmomentbegrenzung über eine lange Lebensdauer.Since the counter-friction surfaces are axially fixed, the spring force generated by the spring element does not change significantly, so that the maximum torque that can be transmitted by the slip clutch is set very precisely and remains essentially constant over the service life. If abrasive wear should occur in the friction pairing between the friction surface and the counter-friction surface, it can be assumed that the wear is so low that the preload of the spring element is essentially maintained and the maximum torque that can be transmitted by the slip clutch does not change significantly. The slip clutch enables very precise torque limitation over a long service life.

Im Gegensatz zu bekannten Bauformen von Reibungskupplungen sind die Gegenreibflächen axial unbeweglich. Eine axial verschiebbare Gegenreibfläche, die von einem Federelement angepresst wird, um eine Kupplungsscheibe reibschlüssig zu verpressen ist vermieden. Stattdessen ist die Kupplungsscheibe durch das Federelement ersetzt, wobei das Federelement die Reibflächen in axialer Richtung voneinander weg gegen die aufeinander zu gerichteten Gegenreibflächen drückt. Eine axial oder radial außerhalb der Gegenreibflächen vorgesehene Aktorik und/oder Abstütztechnik zur Erzeugung einer das maximal übertragbare Drehmoment bestimmenden Anpresskraft in den Reibpaarungen zwischen der Reibfläche und der Gegenreibfläche ist nicht erforderlich und kann eingespart werden. Der Bauraumbedarf der Rutschkupplung, insbesondere in axialer Richtung, kann dadurch gering gehalten werden und/oder minimiert werden. Die Funktionen der Reibungskupplung eine Anpresskraft zu erzeugen, eine Reibfläche bereitzustellen und eine Drehmomentübertragung bis zu dem vordefinierten maximal übertragbaren Drehmoment herbeizuführen kann auf eine geringere Anzahl an Bauteilen konzentriert werden. Insbesondere ist es möglich, dass in dem Federelement mehr als eine dieser Funktionen kombiniert sind. Die Bauteleanzahl für die Rutschkupplung kann dadurch gering gehalten werden, wodurch auch ein entsprechend geringer Bauraumbedarf erreicht werden kann. Durch die Verklemmung des Federelements zwischen den axial feststehenden Gegenreibflächen kann bei einem geringen Bauraumbedarf sehr präzise ein maximal übertragbares Drehmoment eingestellt werden, so dass bei einem geringen Bauraumbedarf einen Schutz eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs bei plötzlichen Drehmomentstößen ermöglicht ist.In contrast to known designs of friction clutches, the opposing friction surfaces are axially immobile. An axially displaceable counter-friction surface, which is pressed on by a spring element in order to press a clutch disc in a frictionally locking manner, is avoided. Instead, the clutch disc is replaced by the spring element, the spring element pressing the friction surfaces away from one another in the axial direction against the opposing friction surfaces facing one another. Actuators and / or support technology provided axially or radially outside the counter-friction surfaces to generate a contact force that determines the maximum transferable torque in the friction pairings between the friction surface and the counter-friction surface is not required and can be saved. The space requirement of the slip clutch, in particular in the axial direction, can thereby be kept low and / or minimized. The functions of the friction clutch to generate a contact force, to provide a friction surface and to bring about a torque transmission up to the predefined maximum transmittable torque can be concentrated on a smaller number of components. In particular, it is possible for more than one of these functions to be combined in the spring element. The number of components for the slip clutch can thereby be kept low, which means that a correspondingly smaller space requirement can be achieved. By jamming the spring element between the axially fixed Counter friction surfaces can be set very precisely a maximum torque that can be transmitted with a small installation space requirement, so that protection of a drive train of a motor vehicle in the event of sudden torque surges is made possible with a small installation space requirement.

Bei einem plötzlichem Drehmomentstoß („Impact“) können sich im Antriebsstrang nicht vorgesehene Belastungen ergeben, die zu einer Beschädigung von drehmomentübertragenden Komponenten im Antriebsstrang führen können. Impacts entstehen beispielsweise, wenn beim Anfahren des Kraftfahrzeugs der Kraftfahrzeugmotor abgewürgt wird, ein Verschalten stattfindet, ein schnelles Einkuppeln erfolgt, ein Rückschalten mit gleichzeitigen Gas geben durchgeführt wird, eine Notbremsung erfolgt, ein Knallstart („Kavalierstart“) stattfindet und/oder ein Motorstart eines als Verbrennungsmotor ausgestalteten angekoppleten Kraftfahrzeugmotors erfolgt. Zudem kann ein Impact im Antriebsstrang aufgrund von Antriebsstrangelastizitäten auftreten, insbesondere wenn sich die Traktion des Kraftfahrzeugs plötzlich ändernd, beispielsweise bei einem Übergang der Fahrbahnbeschaffenheit zwischen einer Eisfläche und einer eisfreien Fläche auf einem Untergrund. Außerdem kann ein schlagartiger Impact auftreten, wenn eine Komponente des Antriebsstrangs an einem Endanschlag anschlägt und aus der Bewegung plötzlich angehalten wird, wie dies beispielsweise bei einem plötzlichen Einrasten einer Parksperre oder ähnlichem der Fall wäre. Die Rutschkupplung kann als Drehmomentbegrenzer in der Art eines Tiefpassfilters eine Übertragung von zu hohen Drehmomenten verhindern, indem die aus der Reibfläche und der Gegenreibfläche gebildete Reibpaarung bei zu hohen Drehmomenten in der Rutschkupplung durchrutschen kann. Das von der Rutschkupplung noch übertragbare maximale Drehmoment hängt von Reibungseigenschaften, insbesondere Reibwert und Anpresskraft, in der mindestens einen Reibpaarung ab, die zur Einstellung des gewünschten maximalen Drehmoments geeignet gewählt sind. Durch die durchrutschende Rutschkupplung kann das wirksame Massenträgheitsmoment des Rotors des Elektromotors und das wirksame elektrisch erzeugte Drehmoment zumindest begrenzt werden, um eine Beschädigung von Komponenten des Antriebsstrangs bei einem plötzlich auftretenden Gegenmoment im Antriebsstrang zu vermeiden.In the event of a sudden torque surge ("impact"), unintended loads can arise in the drive train, which can damage torque-transmitting components in the drive train. Impacts arise, for example, when the motor vehicle engine stalls when the motor vehicle starts up, switching takes place, the clutch is engaged quickly, downshifting is carried out with simultaneous acceleration, emergency braking takes place, a cracking start ("cavalier start") takes place and / or an engine is started configured as an internal combustion engine coupled motor vehicle engine takes place. In addition, an impact in the drive train can occur due to drive train elasticities, in particular if the traction of the motor vehicle suddenly changes, for example when the road surface changes between an ice surface and an ice-free surface on a ground. In addition, a sudden impact can occur if a component of the drive train hits an end stop and is suddenly stopped while moving, as would be the case, for example, if a parking lock or the like suddenly engages. As a torque limiter in the manner of a low-pass filter, the slip clutch can prevent the transmission of excessively high torques by allowing the friction pairing formed from the friction surface and the counter-friction surface to slip in the slip clutch when the torque is too high. The maximum torque that can still be transmitted by the slip clutch depends on the friction properties, in particular the coefficient of friction and the contact pressure, in the at least one friction pairing that is selected to be suitable for setting the desired maximum torque. As a result of the slipping clutch, the effective mass moment of inertia of the rotor of the electric motor and the effective electrically generated torque can at least be limited in order to avoid damage to components of the drive train in the event of a sudden counter-torque in the drive train.

Der Elektromotor kann dazu dimensioniert sein das Kraftfahrzeug, an dessen Antriebsstrang der Elektromotor angeschlossen werden kann, rein elektrisch anzutreiben. Hierzu kann der Stator des Elektromotors elektrisch betriebene Elektromagneten aufweisen, die mit Permanentmagneten des Rotors zusammenwirken können, um den Rotor und eine mit dem Rotor verbundene und am Antriebsstrang permanent oder lösbar angekoppelte Rotorwelle in Rotation zu versetzen. Der Rotor kann hierbei als Innenläufer oder Außenläufer ausgestaltet sein. Der Stator kann an einer wieder aufladbaren Kraftfahrzeugbatterie angeschlossen sein, in der die für den Betrieb des Elektromotors benötigte elektrische Energie gespeichert werden kann. Vorzugsweise ist der Elektromotor als elektrische Maschine ausgestaltet, die auch im Generatorbetrieb betrieben werden kann, so dass auch mechanische Energie aus dem Antriebsstrang mit Hilfe des im Generatorbetrieb betriebenen Elektromotors in elektrische Energie gewandelt werden kann, die in der angeschlossenen Kraftfahrzeugbatterie gespeichert werden kann. Dadurch kann beispielsweise beim Abbremsen des Kraftfahrzeugs Bremsenergie rekuperiert werden.The electric motor can be dimensioned to drive the motor vehicle, to whose drive train the electric motor can be connected, purely electrically. For this purpose, the stator of the electric motor can have electrically operated electromagnets that can interact with permanent magnets of the rotor in order to set the rotor and a rotor shaft connected to the rotor and permanently or detachably coupled to the drive train into rotation. The rotor can be designed as an internal rotor or an external rotor. The stator can be connected to a rechargeable motor vehicle battery in which the electrical energy required to operate the electric motor can be stored. The electric motor is preferably designed as an electric machine that can also be operated in generator mode, so that mechanical energy from the drive train can also be converted into electrical energy with the aid of the electric motor operated in generator mode, which can be stored in the connected motor vehicle battery. As a result, braking energy can be recuperated, for example, when the motor vehicle is braked.

Insbesondere ist das Federelement als Tellerfeder ausgestaltet, wobei insbesondere eine Federkennlinie der Tellerfeder einen Teilbereich mit einer über einen begrenzten Verformungsbereich im Wesentlichen konstanten Federkraft aufweist und die Tellerfeder in diesem Teilbereich zwischen den Gegenreibflächen vorgespannt ist. Die Tellerfeder ist in axialer Richtung sehr klein, so dass der axiale Bauraumbedarf besonders gering ist. Die Tellerfeder kann durch eine Änderung ihrer Konizität eine Federkraft zwischen in radialer Richtung zueinander beabstandeten Anlagestellen aufprägen. Die jeweilige Reibfläche kann an unterschiedlichen Axialseiten der Tellerfeder an den in radialer Richtung zueinander beabstandeten Anlagestellen, an denen die Federkraft der Tellerfeder angreift, vorgesehen sein, wobei insbesondere die Reibfläche durch einen separaten mit der Tellerfeder in dem Anlagestellen befestigten Reibbelag oder durch die Anlagestelle der Tellerfeder selber ausgebildet sein kann. Durch die Bauart und Funktionsweise der Tellerfeder ist es möglich eine lineare Federkennlinie zu vermeiden und für die Federkennlinie des Federelements eine nicht lineare Federkennlinie mit einem Teilbereich auszubilden, in dem die Federkraft über einen bestimmten axialen Verformungsweg im Wesentlichen konstant ist. Insbesondere weicht in diesem Teilbereich der Federkennlinie die Federkraft um maximal 20%, vorzugsweise um maximal 10% und besonders bevorzugt um maximal 5% von einem sich in diesem Teilbereich ergebenen Mittelwert der Federkraft ab. In der Regel liegt in diesem Teilbereich eine Abweichung von dem Mittelwert der Federkraft um über 0%, insbesondere über 2% und vorzugsweise über 4% vor. Die in diesem Teilbereich der Federkennlinie belastete Tellerfeder kann dadurch axiale Toleranzen automatisch ausgleichen, ohne dass sich die von dem Federelement aufgeprägte Federkraft signifikant verändert. Dadurch kann auch bei geringen und kostengünstigen Toleranzanforderungen ein bestimmtes maximal übertragbares Drehmoment für die Rutschkupplung sehr genau eingehalten werden. Zudem kann das als Tellerfeder ausgestaltete Federelement einen abrasiven Verschleiß in der Reibpaarung zwischen der Reibfläche und der Gegenreibfläche automatisch ausgleichen, ohne dass sich die von dem Federelement aufgeprägte Federkraft signifikant verändert. Das für die Rutschkupplung vorgesehene maximal übertragbare Drehmoment ist dadurch im Wesentlichen verschleißunabhängig und kann über die Lebensdauer im Wesentlichen konstant beibehalten werden.In particular, the spring element is designed as a plate spring, with a spring characteristic curve of the plate spring in particular having a sub-area with a spring force that is essentially constant over a limited deformation area and the plate spring is pretensioned in this sub-area between the counter-friction surfaces. The disc spring is very small in the axial direction, so that the axial space requirement is particularly small. By changing its conicity, the plate spring can exert a spring force between contact points which are spaced apart from one another in the radial direction. The respective friction surface can be provided on different axial sides of the plate spring at the contact points which are spaced apart in the radial direction and where the spring force of the plate spring acts, in particular the friction surface being provided by a separate friction lining attached to the plate spring in the contact points or by the contact point of the plate spring can be trained yourself. The design and function of the disc spring makes it possible to avoid a linear spring characteristic and to form a non-linear spring characteristic with a partial area for the spring characteristic of the spring element in which the spring force is essentially constant over a certain axial deformation path. In particular, in this sub-area of the spring characteristic curve, the spring force deviates by a maximum of 20%, preferably by a maximum of 10% and particularly preferably by a maximum of 5% from a mean value of the spring force obtained in this sub-area. As a rule, there is a deviation from the mean value of the spring force by more than 0%, in particular more than 2% and preferably more than 4%, from the mean value of the spring force. The plate spring loaded in this sub-area of the spring characteristic can thereby automatically compensate for axial tolerances without the spring force applied by the spring element changing significantly. As a result, a certain maximum transmittable torque for the slip clutch can be adhered to very precisely even with low and cost-effective tolerance requirements. In addition, the spring element designed as a disc spring can cause abrasive wear in the friction pairing automatically equalize between the friction surface and the counter-friction surface without the spring force exerted by the spring element changing significantly. The maximum transmissible torque provided for the slip clutch is therefore essentially independent of wear and tear and can be maintained essentially constant over the service life.

Vorzugsweise sind die Reibflächen durch unmittelbar an dem Federelement oder an von dem Federelement verformbaren Reibblechen befestigte Reibbeläge ausgebildet. Dadurch ist es möglich, dass die Gegenreibflächen nicht durch Reibbeläge ausgebildet werden und stattdessen durch das Material der mit dem Rotor beziehungsweise mit dem Abtriebselement verbundenen Bauteils oder Teilbereichs ausgebildet werden. Die für die Rutschkupplung vorgesehenen Reibbeläge können dadurch mit einem Bauteil verbunden werden, dessen beide Axialseiten bei der Herstellung leicht zugänglich sind, wodurch die Montage vereinfacht ist. Die Reibeläge können leicht an den frei zugänglichen Axialseiten des, insbesondere als Tellerfeder ausgestalteten, Federelement unmittelbar oder mittelbar über das zwischengeschaltete Reibblech befestigt, insbesondere verklebt oder vernietet, werden. Das Federelement kann zwischen den Reibblechen in axialer Richtung federnd verklemmt sein und die Reibbleche voneinander wegbiegen, bis die Reibflächen der Reibbleche mit der gewünschten Federkraft an den zugeordneten Gegenreibflächen angreifen können. In einer alternativen Ausführungsform können die Gegenreibflächen durch Reibbeläge und die Reibfläche durch die axiale Oberfläche des Federelements beziehungsweise der Reibbleche ausgebildet sein.The friction surfaces are preferably formed by friction linings fastened directly to the spring element or to friction plates which can be deformed by the spring element. This makes it possible for the counter-friction surfaces not to be formed by friction linings and instead to be formed by the material of the component or partial area connected to the rotor or to the output element. The friction linings provided for the slip clutch can thereby be connected to a component, the two axial sides of which are easily accessible during manufacture, which simplifies assembly. The friction linings can easily be attached, in particular glued or riveted, to the freely accessible axial sides of the spring element, in particular designed as a plate spring, directly or indirectly via the interposed friction plate. The spring element can be clamped resiliently between the friction plates in the axial direction and bend the friction plates away from one another until the friction surfaces of the friction plates can act on the associated counter-friction surfaces with the desired spring force. In an alternative embodiment, the counter friction surfaces can be formed by friction linings and the friction surface by the axial surface of the spring element or the friction plates.

Besonders bevorzugt weisen mindestens eine Reibfläche und die zugehörige Gegenreibfläche im Wesentlichen in axialer Richtung. Die Reibfläche und die zugehörige Gegenreibfläche können im Wesentlichen in einer Radialebene des Elektromotors aneinander anliegen. Der axiale Bauraumbedarf und der Herstellungsaufwand kann dadurch minimiert werden.Particularly preferably, at least one friction surface and the associated counter-friction surface point essentially in the axial direction. The friction surface and the associated counter-friction surface can essentially bear against one another in a radial plane of the electric motor. The axial space requirement and the manufacturing effort can thereby be minimized.

Insbesondere sind mindestens eine Reibfläche und die zugehörige Gegenreibfläche im Wesentlichen konisch ausgeformt. Die Bauteile der Rutschkupplung können dadurch automatisch aneinander zentriert werden, so dass sich genau geometrisch vorherbestimmte Reibungsverhältnisse sicherstellen lassen. Die Reibfläche und die zugehörige Gegenreibfläche können zu einer Radialebene des Elektromotors kegelförmig angeschrägt verlaufen, wodurch die angreifenden Reibkräfte verstärkt werden können. Insbesondere können durch die mindestens zwei an unterschiedlichen Axialseiten des Federelements vorgesehenen Reibpaarung bezüglich der Größe und der relativen Ausrichtung zur Radialebene des Elektromotors derart aneinander angepasst sein, dass auch bei einem radialen Versatz der Reibpaarungen in beiden Reibpaarungen das im Wesentlichen gleiche maximale Drehmoment erreicht wird.In particular, at least one friction surface and the associated counter-friction surface are essentially conical in shape. The components of the slip clutch can thereby be automatically centered on one another, so that precisely geometrically predetermined friction conditions can be ensured. The friction surface and the associated counter-friction surface can run conically beveled with respect to a radial plane of the electric motor, as a result of which the applied frictional forces can be increased. In particular, the at least two friction pairings provided on different axial sides of the spring element can be adapted to one another in terms of size and relative alignment to the radial plane of the electric motor in such a way that essentially the same maximum torque is achieved in both friction pairings even with a radial offset of the friction pairings.

Vorzugsweise ist mindestens eine Gegenreibfläche durch einen separat befestigten Sicherungsring axial abgestützt. Dies ermöglicht es die mindestens zwei Gegenreibflächen von einem gemeinsamen Bauteil auszubilden. Dieses Bauteil kann sich scheibenartig an der einen Axialseite des Federelements erstrecken und das Federelement radial umgreifen. Dadurch kann in dem scheibenartigen Teilbereich die eine Gegenreibfläche ausgebildet werden. Das Federelement mit den mindestens zwei Reibflächen kann bei der Montage der Rutschkupplung an den scheibenartigen Teilbereich angelegt werden. Danach kann das Federelement mit axialer Vorspannung durch den in den radial abstehenden Teil des Bauteils eingesetzten Sicherungsring in axialer Richtung verliersicher gehalten werden. Hierbei kann zwischen dem Sicherungsring und der zugewandten Axialseite ein die entsprechende andere Gegenreibfläche ausbildendes, insbesondere als ringförmige Scheibe ausgestaltetes, Bauteil vorgesehen sein. Alternativ kann die andere Gegenreibfläche von dem Sicherungsring selber ausgestaltet sein.At least one counter-friction surface is preferably axially supported by a separately fastened securing ring. This makes it possible to form the at least two opposing friction surfaces from a common component. This component can extend like a disk on one axial side of the spring element and encompass the spring element radially. As a result, the one opposing friction surface can be formed in the disk-like partial area. The spring element with the at least two friction surfaces can be applied to the disk-like partial area when the slip clutch is installed. Thereafter, the spring element can be held captive in the axial direction with axial pretension by the locking ring inserted into the radially protruding part of the component. Here, a component that forms the corresponding other counter-friction surface, in particular configured as an annular disk, can be provided between the securing ring and the facing axial side. Alternatively, the other counter friction surface can be designed by the locking ring itself.

Besonders bevorzugt verläuft die Reibfläche und/oder die Gegenreibfläche in Umfangsrichtung geschlossen oder über Nuten unterbrochen in Umfangsrichtung segmentiert. Durch die in Umfangsrichtung geschlossene Reibfläche und/oder Gegenreibfläche ist eine einfache und kostengünstige Formgestaltung realisiert, bei der aufgrund der maximierten aneinander angreifenden Reibpaarungen der abrasive Verschleiß gering gehalten werden kann. Durch den segmentierten Verlauf in Umfangsrichtung sind zwischen den jeweiligen Segmenten der Reibfläche und/oder der Gegenreibfläche die Nuten ausgebildet, wodurch eine unnötige Versteifung der Reibfläche beziehungsweise der Gegenreibfläche vermieden ist. Die Wegunabhängigkeit der durch die Reibfläche und die Gegenreibfläche ausgebildeten Reibpaarung ist dadurch erhöht, so dass sich das maximal übertragbare Drehmoment in der Rutschkupplung bei axialen Toleranzen und/oder Verschleiß von Reibbelägen weniger stark ändert. Zudem kann über die Nuten in den Reibpaarungen entstehende Reibungswärme konvektiv abgeführt werden. Ein zu starkes Aufheizen der Reibbeläge kann dadurch vermieden werden. Die Erstreckung in Umfangsrichtung der Segmente der Reibfläche beziehungsweise der Gegenreibfläche ist hierbei groß genug, um ein hinreichend großes maximal übertragbares Drehmoment erreichen zu können. Die Erstreckung des jeweiligen Segments in Umfangrichtung ist hierbei geeignet gewählt, dass die Anzahl der Segmente möglichst gering ist, aber entsprechend viele Nuten für eine über den Umfang verteilte ausreichende Wärmeabfuhr gegeben ist.The friction surface and / or the counter-friction surface is particularly preferably closed in the circumferential direction or segmented in the circumferential direction interrupted by grooves. The friction surface and / or counter-friction surface closed in the circumferential direction realizes a simple and inexpensive design in which the abrasive wear can be kept low due to the maximized friction pairings engaging one another. Due to the segmented course in the circumferential direction, the grooves are formed between the respective segments of the friction surface and / or the counter-friction surface, thereby avoiding unnecessary stiffening of the friction surface or the counter-friction surface. The travel independence of the friction pairing formed by the friction surface and the counter-friction surface is increased, so that the maximum torque that can be transmitted in the slip clutch changes less sharply in the case of axial tolerances and / or wear of friction linings. In addition, frictional heat generated in the friction pairings can be dissipated convectively via the grooves. This can prevent the friction linings from heating up too much. The extent in the circumferential direction of the segments of the friction surface or the counter-friction surface is large enough here to be able to achieve a sufficiently large maximum torque that can be transmitted. The extent of the respective segment in the circumferential direction is suitably selected here so that the number of segments is as small as possible, but a corresponding number of grooves for one over there is sufficient heat dissipation distributed over the circumference.

Insbesondere ist das Federelement drehmomentübertragend aber axial bewegbar, insbesondere über eine Verzahnung und/oder eine axial biegeweiche Übertragungsscheibe, mit dem Abtriebselement oder mit dem Rotor direkt oder indirekt gekoppelt. In particular, the spring element can be moved axially in a torque-transmitting manner, in particular via a toothing and / or an axially flexible transmission disk, directly or indirectly coupled to the output element or to the rotor.

Durch die axiale Nachgiebigkeit der Anbindung des Federelements kann das Federelement gut zwischen den Gegenreibflächen verspannt werden und einen axialen Toleranzausgleich erreichen. Durch die drehmomentübertragende Koppelung kann das über die Reibpaarungen eingeleitete Drehmoment in Kraftflussrichtung an der Koppelstelle ausgeleitet werden beziehungsweise das an der drehmomentübertragenden Koppelstelle eingeleitete Drehmoment an den Reibpaarungen ausgeleitet werden. Hierbei kann das Federelement in einer an der Koppelstelle ausgebildeten Verzahnung axial verschiebbar ausgeführt sein. Es ist aber auch möglich das Federelement über mindestens eine dünne und in axialer Richtung nachgiebige Scheibe, die auch als „Flexplate“ bezeichnet wird, in der Koppelstelle anzubinden.Due to the axial resilience of the connection of the spring element, the spring element can be braced well between the counter-friction surfaces and can achieve axial tolerance compensation. As a result of the torque-transmitting coupling, the torque introduced via the friction pairings can be diverted in the direction of force flow at the coupling point or the torque introduced at the torque-transmitting coupling point can be diverted to the friction pairings. Here, the spring element can be designed to be axially displaceable in a toothing formed at the coupling point. However, it is also possible to connect the spring element in the coupling point via at least one thin and axially flexible disk, which is also referred to as a “flexplate”.

Vorzugsweise ist ein den Stator und den Rotor aufnehmendes Motorgehäuse vorgesehen, wobei die Rutschkupplung innerhalb oder außerhalb des Motorgehäuses vorgesehen ist. Wenn die Rutschkupplung innerhalb des, insbesondere als Trockenraum ausgestalteten, Motorgehäuse aufgenommen ist, kann die Rutschkupplung vor äußeren Einflüssen geschützt sein. Wenn die Rutschkupplung außerhalb des Motorgehäuses, insbesondere in einem mit Schmieröl geschmierten Nassraum, vorgesehen ist, kann die Rutschkupplung zur Abfuhr von Reibungswärme besser gekühlt werden.A motor housing that accommodates the stator and the rotor is preferably provided, the slip clutch being provided inside or outside the motor housing. If the slip clutch is accommodated within the motor housing, which is in particular designed as a dry space, the slip clutch can be protected from external influences. If the slip clutch is provided outside of the motor housing, in particular in a wet room lubricated with lubricating oil, the slip clutch can be better cooled in order to dissipate frictional heat.

Besonders bevorzugt sind der Rotor und das Abtriebselement über eine, insbesondere als Planetengetriebe ausgestaltete, Übersetzungsstufe zur Drehzahluntersetzung gekoppelt, wobei die Übersetzungsstufe radial innerhalb zu dem Rotor in einem gemeinsamen Axialbereich mit dem Rotor vorgesehen ist, wobei insbesondere die Rutschkupplung zwischen dem Rotor und der Übersetzungsstufe vorgesehen ist. Damit der Elektromotor ein zum Antrieb des Kraftfahrzeugs ausreichende Leistung erzeugen kann, weisen der Stator und der Rotor eine entsprechende Dimensionierung mit einem entsprechend großen Außendurchmesser auf. Dadurch kann leicht radial innerhalb der mit dem Stator zusammenwirkenden Magneten des Rotors Bauraum geschaffen werden, der von der Übersetzungsstufe genutzt werden kann. Hierbei kann berücksichtigt werden, dass ein Elektromotor sehr gut sehr hohe Drehzahlen bei einem geringen Drehmoment erzeugen kann und die Übersetzungsstufe die von dem Elektromotor erzeugte Drehzahl auf eine für Anwendungen im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs besser geeignete Drehzahl untersetzen kann, wodurch gleichzeitig das von dem Elektromotor erzeugte Drehmoment auf ein für die gewünschte Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs besser geeignetes Drehmoment übersetzt werden kann. Mit Hilfe der Übersetzungsstufe kann ein für den Anrieb des Kraftfahrzeugs nicht benötigter Drehzahl- und Drehmomentbereich vermieden werden, so dass eine Drehzahlspreizung eines im Antriebsstrang nachfolgenden Kraftfahrzeuggetriebes geringer dimensioniert werden kann. Besonders bevorzugt ist die Rutschkupplung in der Übersetzungsstufe integriert und/oder wirkt mit Komponenten der Übersetzungsstufe zusammen. Beispielsweise kann die Gegenreibfläche durch eine Komponente der Übersetzungsstufe, beispielsweise ein Sonnenrad, ein Hohlrad oder ein Planetenträger, oder durch ein mit dieser Komponente der Übersetzungsstufe unmittelbar verbundenes Bauteil ausgebildet sein. Ein Rotorträger des Rotors oder eine mit dem Rotor verbundene Rotorwelle kann insbesondere ein Sonnenrad, ein Hohlrad oder einen Planetenträger der als Planetengetriebe ausgestalteten Übersetzungsstufe ausbilden oder mit einer dieser Komponenten verbunden sein. Bei dem Planetengetriebe können drehbar an dem Planetenträger gelagerte Planetenräder sowohl mit dem radial inneren Sonnenrad als auch mit den koaxial zu Sonnenrad vorgesehenen Hohlrad kämmen. Um eine bestimmte Übersetzung für die Übersetzungsstufe einzustellen, kann eine der Komponenten des Planetengetriebes permanent oder zweitweise bewegungslos festgehalten oder gebremst sein. Beispielsweise kann das Hohlrad bewegungsfest mit einem Motorgehäuse des Elektromotors verbunden sein.Particularly preferably, the rotor and the output element are coupled via a gear step, in particular designed as a planetary gear, for speed reduction, the gear step being provided radially inside the rotor in a common axial area with the rotor, in particular the slip clutch being provided between the rotor and the gear step is. So that the electric motor can generate sufficient power to drive the motor vehicle, the stator and the rotor are appropriately dimensioned with a correspondingly large outer diameter. As a result, installation space can easily be created radially within the magnets of the rotor which interact with the stator and which can be used by the transmission stage. It can be taken into account here that an electric motor can generate very high speeds with a low torque and the transmission stage can reduce the speed generated by the electric motor to a speed that is more suitable for applications in the drive train of the motor vehicle, whereby the torque generated by the electric motor at the same time can be translated to a torque that is more suitable for the desired driving dynamics of the motor vehicle. With the aid of the gear ratio, a speed and torque range that is not required for driving the motor vehicle can be avoided, so that a speed spread of a motor vehicle transmission following in the drive train can be dimensioned to be smaller. The slip clutch is particularly preferably integrated in the transmission stage and / or interacts with components of the transmission stage. For example, the counter friction surface can be formed by a component of the transmission stage, for example a sun gear, a ring gear or a planet carrier, or by a component directly connected to this component of the transmission stage. A rotor carrier of the rotor or a rotor shaft connected to the rotor can in particular form a sun gear, a ring gear or a planet carrier of the transmission stage configured as a planetary gear or be connected to one of these components. In the case of the planetary gear, planet gears mounted rotatably on the planet carrier can mesh both with the radially inner sun gear and with the ring gear provided coaxially with the sun gear. In order to set a certain translation for the translation stage, one of the components of the planetary gear can be permanently or temporarily held motionless or braked. For example, the ring gear can be connected to a motor housing of the electric motor in a fixed manner.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

1: eine schematische Schnittansicht eines Elektromotors,
2: eine schematische Detailansicht einer ersten Ausführungsform einer Rutschkupplung für den Elektromotor aus 1,
3: eine schematische Detailansicht einer zweiten Ausführungsform einer Rutschkupplung für den Elektromotor aus 1,
4: eine schematische Detailansicht einer dritten Ausführungsform einer Rutschkupplung für den Elektromotor aus 1,
5: eine schematische Draufsicht auf einen Teil eines Federelements der Rutschkupplung aus 4,
6: ein schematisches Diagramm einer Federkennlinie eines Federelements der Rutschkupplung für den Elektromotor aus 1 und
7: eine schematische Detailansicht eines alternativen Elektromotors.

In the following, the invention is explained by way of example with reference to the attached drawings using preferred exemplary embodiments, the features shown below being able to represent an aspect of the invention both individually and in combination. Show it:

1 : a schematic sectional view of an electric motor,
2 : a schematic detailed view of a first embodiment of a slip clutch for the electric motor from 1 ,
3 : a schematic detailed view of a second embodiment of a slip clutch for the electric motor from 1 ,
4th : a schematic detailed view of a third embodiment of a slip clutch for the electric motor from 1 ,
5 : a schematic plan view of part of a spring element of the slip clutch 4th ,
6th : a schematic diagram of a spring characteristic of a spring element of the slip clutch for the electric motor 1 and
7th : a schematic detailed view of an alternative electric motor.

Der in 1 dargestellte Elektromotor 10 ist zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs dimensioniert. Der Elektromotor 10 kann hierbei als elektrische Maschine ausgestaltet sein, die sowohl im Motorbetrieb als auch im Generatorbetrieb betrieben werden kann. Der Elektromotor 10 weist einen mit einem Motorgehäuse 12 fest verbundenen Stator 14 auf, der mit einem drehbaren als Innenläufer ausgestalteten Rotor 16 elektromagnetisch zusammenwirken kann. Die Drehzahl des Rotors 16 kann mit Hilfe eines mit dem Motorgehäuse 12 befestigten Drehzahlsensors 18 gemessen werden. Der Rotor 16 ist über einen Rotorträger 20 mit einer zu dem Magneten aufweisenden Rotor 18 radial innen beabstandet vorgesehenen Rotorwelle 22 drehfest verbunden. Die Rotorwelle 22 ist über beispielsweise als Wälzlager ausgestaltete Lager 24 an dem Motorgehäuse 12 gelagert. An einem aus dem Motorgehäuse 12 axial herausragenden Wellenende der Rotorwelle 22 ist ein Abtriebselement 26 vorgesehen, das, beispielsweise über eine Außenverzahnung, das in dem Elektromotor 10 erzeugte Drehmoment an eine in einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs nachgelagerte Komponente ausleiten kann. Das von dem Abtriebselement 26 ausgeleitete Drehmoment kann beispielsweise, gegebenenfalls über eine Trennkupplung, an eine Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes geleitet werden.The in 1 illustrated electric motor 10 is dimensioned for the purely electric drive of a motor vehicle. The electric motor 10 can be designed as an electrical machine that can be operated both in motor mode and in generator mode. The electric motor 10 has one with a motor housing 12th permanently connected stator 14th on, with a rotatable rotor designed as an internal runner 16 can interact electromagnetically. The speed of the rotor 16 can with the help of one with the motor housing 12th attached speed sensor 18th be measured. The rotor 16 is about a rotor arm 20th with a rotor facing the magnet 18th rotor shaft provided radially spaced on the inside 22nd non-rotatably connected. The rotor shaft 22nd is designed for example as a roller bearing bearings 24 on the motor housing 12th stored. On one from the motor housing 12th axially protruding shaft end of the rotor shaft 22nd is an output element 26th provided, for example via an external toothing in the electric motor 10 can derive generated torque to a downstream component in a drive train of the motor vehicle. That of the output element 26th Discharged torque can, for example, possibly via a separating clutch, be passed to a transmission input shaft of a motor vehicle transmission.

In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Abtriebselement 26, insbesondere über ein Gleitlager, an der Rotorwelle 22 relativ drehbar gelagert und über eine an der Rotorwelle 22 und dem Abtriebselement 26 angreifende Rutschkupplung 28 mit der Rotorwelle 22 gekoppelt. Die in 2 im Detail dargestellte Rutschkupplung 28 des in 1 dargestellten Elektromotors 10 weist ein mit der Rotorwelle 22, beispielsweise durch Schweißen, drehfest verbundenes Eingangsbauteil 30 auf, das an einem mit dem Abtriebselement 26 beispielsweise durch Schweißen drehfest verbundenes Ausgangsbauteil 32 oberhalb eines definierten maximalen Drehmoments durchrutschen kann, so dass eine Drehmomentübertragung von bei einem „Impact“ auftretenden zu hohen und schädigenden Drehmomenten vermieden ist. Hierzu weist das Eingangsbauteil 30 auf unterschiedlichen zueinander versetzten Radien insgesamt zwei, beispielsweise durch separate Reibbeläge ausgestaltete, Reibflächen 34 auf, die an korrespondierenden Gegenreibflächen 36 des Ausgangsbauteils 32 reibschlüssig angreifen können. Mit Hilfe eines insbesondere als Tellerfeder ausgestalteten Federelements 38, das in axialer Richtung zwischen den beiden durch die Reibfläche 34 und die zugehörige Gegenreibfläche 36 ausgebildeten Reibpaarungen vorgesehen ist, kann eine definierte Anpresskraft in den Reibpaarungen aufgeprägt werden. Das Federelement 38 ist hierzu mit einer definierten in axialer Richtung vorgespannten Federkraft verklemmt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Eingangsbauteil 30 zwei mit der Rotorwelle 22 verbundene Reibbleche 40 auf, zwischen denen das Federelement 38 verklemmt ist. Das Federelement 38 kann zumindest die Teilbereiche der Reibbleche 40, in denen die Reibflächen 34 ausgebildet sind, elastisch in axialer Richtung voneinander wegbiegen, um die zur Einstellung des maximal möglichen Drehmoments der Rutschkupplung 28 erforderliche Anpresskraft in den Reibpaarungen aufzuprägen. Anstelle eines Gleitlagers zwischen dem Abtriebselement 26 und der Rotorwelle 22 kann auch eine Reibhülse vorgesehen sein, die eine bestimmte Mindestreibung bereitstellt und damit unabhängig von der Federkraft des Federelements 38 ein minimal übertragbares Drehmoment vorgibt, bevor ein Durchrutschen auftreten kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Ausgangsbauteil 32 die Reibpaarungen radial außen umgreifen, so dass die radial äußere Gegenreibfläche 36 nach der Montage des Eingangsbauteils 30 und des Federelements 38 in das Ausgangsbauteil 32 durch eine axiale Relativbewegung eingehangen und durch einen Sicherungsring 42 axial verliersicher zurückgehalten und axial abgestützt werden kann.In the in 1 The illustrated embodiment is the output element 26th , in particular via a plain bearing, on the rotor shaft 22nd mounted relatively rotatably and via one on the rotor shaft 22nd and the output element 26th attacking slip clutch 28 with the rotor shaft 22nd coupled. In the 2 Slipping clutch shown in detail 28 of the in 1 illustrated electric motor 10 has one with the rotor shaft 22nd , for example by welding, non-rotatably connected input component 30th on, the one with the output element 26th for example, output component non-rotatably connected by welding 32 can slip above a defined maximum torque, so that torque transmission from excessively high and damaging torques that occurs in the event of an "impact" is avoided. To this end, the input component 30th on different radii offset from one another, a total of two friction surfaces, for example designed by separate friction linings 34 on the corresponding counter friction surfaces 36 of the starting component 32 can attack frictionally. With the help of a spring element designed in particular as a disc spring 38 , that in the axial direction between the two through the friction surface 34 and the associated counter friction surface 36 formed friction pairings is provided, a defined contact pressure can be impressed in the friction pairings. The spring element 38 is clamped for this purpose with a defined spring force preloaded in the axial direction. In the illustrated embodiment, the input component 30th two with the rotor shaft 22nd connected friction plates 40 on, between which the spring element 38 is jammed. The spring element 38 can at least the partial areas of the friction plates 40 in which the friction surfaces 34 are designed to bend away from one another elastically in the axial direction in order to set the maximum possible torque of the slip clutch 28 to impress the required contact pressure in the friction pairings. Instead of a plain bearing between the output element 26th and the rotor shaft 22nd A friction sleeve can also be provided which provides a certain minimum friction and is therefore independent of the spring force of the spring element 38 specifies a minimum torque that can be transmitted before slipping can occur. In the illustrated embodiment, the output component 32 engage around the friction pairings radially on the outside, so that the radially outer counter-friction surface 36 after the assembly of the input component 30th and the spring element 38 in the output component 32 suspended by an axial relative movement and by a locking ring 42 can be retained axially captive and axially supported.

Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die durch die Reibflächen 34 und die zugehörigen Gegenreibflächen 36 ausgebildeten Reibpaarungen konisch ausgeführt. Zudem ist die Rutschkupplung 28 außerhalb des Motorgehäuses 12, beispielsweise in einem geölten Nassbereich, vorgesehen. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel des Elektromotors 10 ist im Vergleich zu dem 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des Elektromotors 10 die Rutschkupplung 28 in einem Trockenbereich innerhalb des Motorgehäuses 12 vorgesehen. Zudem sind die durch die Reibflächen 34 und die zugehörigen Gegenreibflächen 36 ausgebildeten Reibpaarungen nicht konisch, sondern in einer Radialebene des Elektromotors 10 als umlaufende oder unterteilte ebene Ringflächen ausgestaltet. Zudem sind die Reibflächen 34 von dem Federelement 38 selber ohne zwischengeschaltete elastisch zu verbiegende Reibbleche 40 ausgebildet, indem beispielsweise die Reibflächen 34 ausbildende Reibbeläge an unterschiedlichen Axialseiten des als Tellerfeder ausgestalteten Federelements 38 auf unterschiedlichen Radien mit dem Federelement 38 verbunden sind. Zudem ist es das mit der Rotorwelle 22 verbundene Eingangsbauteil 30, das die durch die Reibflächen 34 und die zugehörigen Gegenreibflächen 36 ausgebildeten Reibpaarungen radial außen umgreift und die radial äußere Gegenreibfläche 36 mit Hilfe des Sicherungsrings 42 axial sichert und abstützt. Das Ausgangsbauteil 32 kann einstückig mit dem Abtriebselement 26 ausgebildet sein und in der Art eines nach radial außen abstehenden Flansches ausgeformt sein. Das Federelement 38 ist insbesondere an seinem radial inneren Rand über eine Verzahnung 44 drehfest mit dem Ausgangsbauteil 32 gekoppelt, wobei eine axiale Verschiebbarkeit des Federelements 38 in der Verzahnung 44 gegeben ist, beispielsweise um einen axialen Toleranzausgleich in der Rutschkupplung 28 erreichen zu können.The in 2 illustrated embodiment are those through the friction surfaces 34 and the associated counter friction surfaces 36 formed friction pairings designed conically. In addition, the slip clutch is 28 outside the motor housing 12th , for example in an oiled wet area. The in 3 illustrated embodiment of the electric motor 10 is compared to that 2 illustrated embodiment of the electric motor 10 the slip clutch 28 in a dry area inside the motor housing 12th intended. In addition, they are due to the friction surfaces 34 and the associated counter friction surfaces 36 formed friction pairings are not conical, but in a radial plane of the electric motor 10 designed as a circumferential or subdivided flat ring surfaces. In addition, the friction surfaces are 34 from the spring element 38 itself without interposed friction plates that can be elastically bent 40 formed by, for example, the friction surfaces 34 forming friction linings on different axial sides of the spring element designed as a disc spring 38 on different radii with the spring element 38 are connected. It is also the one with the rotor shaft 22nd connected input component 30th that the through the friction surfaces 34 and the associated counter friction surfaces 36 formed friction pairings engages radially on the outside and the radially outer counter friction surface 36 with the help of the locking ring 42 axially secures and supports. The Output component 32 can be made in one piece with the output element 26th be designed and shaped in the manner of a radially outwardly protruding flange. The spring element 38 is in particular on its radially inner edge via a toothing 44 non-rotatably with the output component 32 coupled, with an axial displaceability of the spring element 38 in the gearing 44 is given, for example, an axial tolerance compensation in the slip clutch 28 to be able to achieve.

Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des Elektromotors 10 ist im Vergleich zu dem 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des Elektromotors 10 vergleichbar zu dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel des Elektromotors 10 das Eingangsbauteil 30 in der Art eines Flansches einstückig mit der Rotorwelle 22 ausgebildet und über die Verzahnung 44 drehfest aber axial relativ bewegbar mit dem die Reibflächen 34 ausbildenden Federelement 38 gekoppelt. Auch in dieser Ausführungsform sind separate Reibbleche 40 eingespart. Zudem sind die Reibflächen 34 des als Tellerfeder ausgestalteten Federelement 38 nicht in Umfangsrichtung geschlossen, sondern segmentiert unterbrochen ausgebildet, wie in 5 dargestellt ist. Dadurch ergeben sich in Umfangsrichtung zwischen den einzelnen Segmenten der jeweiligen Reibfläche 34 Nuten 46, die eine unnötige Versteifung und eine dadurch verursachte erhöhte Wegabhängigkeit der aufgeprägten Anpresskraft in der Reibpaarung zwischen der Reibfläche 34 und der Gegenreibfläche 36 vermeiden können.The in 4th illustrated embodiment of the electric motor 10 is compared to that 2 illustrated embodiment of the electric motor 10 comparable to the in 3 illustrated embodiment of the electric motor 10 the input component 30th in the manner of a flange in one piece with the rotor shaft 22nd formed and over the toothing 44 rotatably but axially relatively movable with which the friction surfaces 34 training spring element 38 coupled. In this embodiment, too, there are separate friction plates 40 saved. In addition, the friction surfaces are 34 of the spring element designed as a disc spring 38 not closed in the circumferential direction, but formed in a segmented and interrupted manner, as in FIG 5 is shown. This results in the respective friction surface between the individual segments in the circumferential direction 34 Grooves 46 , the unnecessary stiffening and the resulting increased path dependency of the applied contact pressure in the friction pairing between the friction surface 34 and the counter friction surface 36 can avoid.

Das insbesondere als Tellerfeder ausgestaltete Federelement 38 kann beispielsweise die in 6 dargestellte Federkennlinie 48 aufweisen, wobei in dem in 6 dargestellten Diagramm eine Federkraft 50 in N in Abhängigkeit von einem axialen Federweg 52 im mm aus einer designierten mit 1.000 N verspannten Ausgangslage dargestellt ist. Bei einem Federweg von ca. ± 0,7 mm um die verspannte Ausgangslage ist die Federkraft des Federelements 38 nahezu konstant, so dass das Federelement 38 in diesem Ausmaß axiale Toleranzen und/oder einen abrasiven Verschleiß in den Reibpaarungen zwischen der Reibfläche 34 und der Gegenreibfläche 36 ausgleichen kann, ohne dass sich das in der Rutschkupplung 28 eingestellte maximal übertragbare Drehmoment signifikant ändert.The spring element designed in particular as a disc spring 38 for example, the in 6th shown spring characteristic 48 have, where in the in 6th diagram shows a spring force 50 in N as a function of an axial spring deflection 52 is shown in mm from a designated starting position tensioned with 1,000 N. The spring force of the spring element is at a spring deflection of approx. ± 0.7 mm around the tensioned starting position 38 almost constant, so that the spring element 38 to this extent axial tolerances and / or abrasive wear in the friction pairings between the friction surface 34 and the counter friction surface 36 can compensate without this in the slip clutch 28 The set maximum transmittable torque changes significantly.

Bei der in 7 dargestellten Ausführungsform des Elektromotors 10 ist zwischen der Rutschkupplung 28 und dem Abtriebselement 26 eine als Planetengetriebe ausgestaltete Übersetzungsstufe 54 zwischengeschaltet, die bauraumsparend in radialer Richtung zwischen dem Rotor 16 und der Rotorwelle 22 vorgesehen ist. Das Eingangsbauteil 30 der Rutschkupplung 28 wird in diesem Fall durch den mit dem Rotor 16 befestigten Rotorträger 20 ausgebildet, der relativ zu der Rotorwelle 22 ausgeführt ist. Zwischen dem Rotorträger 20 und der Rotorwelle 22 ist beispielsweise ein Gleitlager oder eine Reibhülse vorgesehen. Das die Reibflächen 34 ausbildende Federelement 38 ist über die Verzahnung 44 mit der Rotorwelle 22 drehfest gekoppelt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Federelement 38 radial außen über eine konusförmige Reibpaarung und radial innen über eine in einer Radialebene vorgesehene ebene Reibpaarung mit dem durch den Rotorträger 22 ausgebildeten Eingangsbauteil gekoppelt. Die Rotorwelle 22 kann ein, insbesondere einstückiges oder separat befestigtes, Sonnenrad 56 aufweisen, das mit einem in einem Planetenträger 58 drehbar gelagerten Planetenrad 60 kämmt, wobei das Planetenrad 60 wiederum mit einem Hohlrad 62 kämmt. Insbesondere ist das Hohlrad 62 drehfest mit dem Motorgehäuse 12 verbunden, während der Planetenträger 58 mit dem Abtriebselement 26 gekoppelt ist. Der Rotorträger 22 kann zu einer Axialseite hin geöffnet ausgeführt sein, so dass die Übersetzungsstufe 54 durch eine axiale Relativbewegung als gemeinsame Baueinheit, insbesondere zusammen mit der Rotorwelle 22, in den Rotor 16 und den Rotorträger 22 eingesteckt werden kann. Dies ermöglicht es auch die Übersetzungsstufe 54 in axialer Richtung gegen die Rotorwelle 22 und den Rotorträger 20 anzudrücken und über ein Axiallager 64 zu lagern, so dass axiale Toleranzen eliminiert werden können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Planetenträger 58 über das Axiallager 64 an dem Ausgangsbauteil 32 der Rotorwelle 22 relativ verdrehbar axial abgestützt.At the in 7th illustrated embodiment of the electric motor 10 is between the slip clutch 28 and the output element 26th a gear stage designed as a planetary gear 54 interposed, the space-saving in the radial direction between the rotor 16 and the rotor shaft 22nd is provided. The input component 30th the slip clutch 28 is in this case by the one with the rotor 16 attached rotor arm 20th formed relative to the rotor shaft 22nd is executed. Between the rotor arm 20th and the rotor shaft 22nd For example, a slide bearing or a friction sleeve is provided. That the friction surfaces 34 training spring element 38 is about the gearing 44 with the rotor shaft 22nd non-rotatably coupled. In the illustrated embodiment, the spring element is 38 radially on the outside via a conical friction pairing and radially on the inside via a planar friction pairing provided in a radial plane with that provided by the rotor arm 22nd trained input component coupled. The rotor shaft 22nd can be an, in particular one-piece or separately fastened, sun gear 56 have that with one in a planet carrier 58 rotatably mounted planet gear 60 meshes with the planet gear 60 again with a ring gear 62 combs. In particular, the ring gear is 62 non-rotatably with the motor housing 12th connected while the planet carrier 58 with the output element 26th is coupled. The rotor arm 22nd can be carried out open to one axial side, so that the translation stage 54 by an axial relative movement as a common structural unit, in particular together with the rotor shaft 22nd , in the rotor 16 and the rotor arm 22nd can be plugged in. This also enables the translation level 54 in the axial direction against the rotor shaft 22nd and the rotor arm 20th to be pressed and a thrust bearing 64 to be stored so that axial tolerances can be eliminated. In the illustrated embodiment, the planet carrier is 58 about the thrust bearing 64 on the output component 32 the rotor shaft 22nd axially supported relatively rotatable.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: ElektromotorElectric motor
1212th: MotorgehäuseMotor housing
1414th: Statorstator
1616: Rotorrotor
1818th: DrehzahlsensorSpeed sensor
2020th: RotorträgerRotor arm
2222nd: RotorwelleRotor shaft
2424: Lagerwarehouse
2626th: AbtriebselementOutput element
2828: RutschkupplungSlip clutch
3030th: EingangsbauteilInput component
3232: AusgangsbauteilOutput component
3434: ReibflächeFriction surface
3636: GegenreibflächeCounter friction surface
3838: FederelementSpring element
4040: ReibblechFriction plate
4242: SicherungsringCirclip
4444: VerzahnungGearing
4646: NutGroove
4848: FederkennlinieSpring characteristic
5050: FederkraftSpring force
5252: FederwegSuspension travel
5454: ÜbersetzungsstufeTranslation stage
5656: SonnenradSun gear
5858: PlanetenträgerPlanet carrier
6060: PlanetenradPlanetary gear
6262: HohlradRing gear
6464: AxiallagerThrust bearings

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102018115186 A1 [0002]DE 102018115186 A1 [0002]

Claims

Elektromotor zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem von einem Stator (14) antreibbaren Rotor (16), einem Abtriebselement (26) zum Ausleiten eines von dem Rotor (16) kommenden Drehmoments und einer zwischen dem Rotor (16) und dem Abtriebselement (26) vorgesehenen Rutschkupplung (28) zur Begrenzung eines maximal übertragbaren Drehmoments, wobei die Rutschkupplung (28) ein zwischen zwei axial feststehenden Gegenreibflächen (36) verklemmtes Federelement (38) zum reibschlüssigen Anpressen von zwei voneinander weg weisenden Reibflächen (34) an die jeweilige Gegenreibfläche (36) aufweist.Electric motor for electrically driving a motor vehicle with a rotor (16) that can be driven by a stator (14), an output element (26) for diverting a torque coming from the rotor (16) and a slip clutch (28) provided between the rotor (16) and the output element (26) to limit a maximum torque that can be transmitted, wherein the slip clutch (28) has a spring element (38) clamped between two axially fixed opposing friction surfaces (36) for frictionally locking two friction surfaces (34) pointing away from one another against the respective opposing friction surface (36).

Elektromotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (38) als Tellerfeder ausgestaltet ist, wobei insbesondere eine Federkennlinie (48) der Tellerfeder einen Teilbereich mit einer über einen begrenzten Verformungsbereich im Wesentlichen konstanten Federkraft aufweist und die Tellerfeder in diesem Teilbereich zwischen den Gegenreibflächen (36) vorgespannt ist.Electric motor after Claim 1 characterized in that the spring element (38) is designed as a disc spring, in particular a spring characteristic curve (48) of the disc spring having a partial area with a spring force that is essentially constant over a limited deformation area and the disc spring is pretensioned in this partial area between the counter-friction surfaces (36) .

Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen (34) durch unmittelbar an dem Federelement (38) oder an von dem Federelement (38) verformbaren Reibblechen (40) befestigte Reibbeläge ausgebildet sind.Electric motor after Claim 1 or 2 characterized in that the friction surfaces (34) are formed by friction linings fastened directly to the spring element (38) or to friction plates (40) which can be deformed by the spring element (38).

Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Reibfläche (34) und die zugehörige Gegenreibfläche (36) im Wesentlichen in axialer Richtung weisen.Electric motor according to one of the Claims 1 until 3 characterized in that at least one friction surface (34) and the associated counter-friction surface (36) point essentially in the axial direction.

Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Reibfläche (34) und die zugehörige Gegenreibfläche (36) im Wesentlichen konisch ausgeformt sind.Electric motor according to one of the Claims 1 until 4th characterized in that at least one friction surface (34) and the associated counter-friction surface (36) are essentially conical in shape.

Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gegenreibfläche (36) durch einen separat befestigten Sicherungsring (42) axial abgestützt ist.Electric motor according to one of the Claims 1 until 5 characterized in that at least one counter-friction surface (36) is axially supported by a separately fastened securing ring (42).

Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (34) und/oder die Gegenreibfläche (36) in Umfangsrichtung geschlossen oder über Nuten (46) unterbrochen in Umfangsrichtung segmentiert verläuft.Electric motor according to one of the Claims 1 until 6th characterized in that the friction surface (34) and / or the counter-friction surface (36) is closed in the circumferential direction or is segmented in an interrupted manner in the circumferential direction via grooves (46).

Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (38) drehmomentübertragend aber axial bewegbar, insbesondere über eine Verzahnung (44) und/oder eine axial biegeweiche Übertragungsscheibe, mit dem Abtriebselement (26) oder mit dem Rotor (16) direkt oder indirekt gekoppelt ist.Electric motor according to one of the Claims 1 until 7th characterized in that the spring element (38) transmits torque but is axially movable, in particular via a toothing (44) and / or an axially flexible transmission disk, directly or indirectly coupled to the output element (26) or to the rotor (16).

Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass ein den Stator (14) und den Rotor (16) aufnehmendes Motorgehäuse (12) vorgesehen ist, wobei die Rutschkupplung (28) innerhalb oder außerhalb des Motorgehäuses (12) vorgesehen ist.Electric motor according to one of the Claims 1 until 8th characterized in that a motor housing (12) accommodating the stator (14) and the rotor (16) is provided, the slip clutch (28) being provided inside or outside the motor housing (12).

Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (16) und das Abtriebselement (26) über eine, insbesondere als Planetengetriebe ausgestaltete, Übersetzungsstufe (54) zur Drehzahluntersetzung gekoppelt sind, wobei die Übersetzungsstufe (54) radial innerhalb zu dem Rotor (16) in einem gemeinsamen Axialbereich mit dem Rotor (16) vorgesehen ist, wobei insbesondere die Rutschkupplung (28) zwischen dem Rotor (16) und der Übersetzungsstufe (54) vorgesehen ist.Electric motor according to one of the Claims 1 until 9 characterized in that the rotor (16) and the output element (26) are coupled via a transmission stage (54) designed in particular as a planetary gear for speed reduction, the transmission stage (54) radially inside to the rotor (16) in a common axial area is provided with the rotor (16), wherein in particular the slip clutch (28) is provided between the rotor (16) and the transmission stage (54).