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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine, durch welche eine Antriebswelle eines Antriebsaggregats zur Drehung antreibbar ist oder/und bei Drehung der Antriebswelle elektrische Energie gewinnbar ist, wobei die Elektromaschine eine Statoranordnung und eine mit der Antriebswelle zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse verbundene oder verbindbare Rotoranordnung aufweist und wobei die Statoranordnung durch einen Statorträger am Antriebsaggregat oder an einem Zwischengehäuse zwischen der Brennkraftmaschine und einem Getriebe getragen wird.
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Ein derartiges, gattungsbildendes Antriebssystem ist aus der
DE 196 31 384 C1 bekannt. Der Rotor dieser Elektromaschine ist über einen starren Rotorträger mit der Kurbelwelle des Antriebsaggregats fest verbunden. Treten im Bereich der Kurbelwelle, durch die einzelnen Kolbenhübe induzierte Taumelbewegungen in ihrem aus dem Antriebsaggregat herausragenden Bereich auf, so werden durch den Rotorträger diese Taumelbewegungen auf den Rotor übertragen. Der Rotor wird eine entsprechende Taumelbewegung durchführen mit der Folge, dass der zwischen dem Rotor und dem Stator vorgesehene Luftspalt sich verändern wird und eine ungleichmäßige Arbeitscharakteristik der Elektromaschine insbesondere im generatorischen Betrieb entsteht.
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Ein weiteres Antriebssystem, was jedoch nicht zu der eingangs genannten Art zugehört, ist mit der
EP 0 784 419 B2 bekannt geworden. Dieses weist einen auf der Kurbelwelle angeordneten Läufer einer Elektromaschine auf, der einen äußeren Schwungring und einen dazu konzentrischen inneren Schwungring umfasst. Die beiden Schwungringe sind über eine ringartige Gummischicht elastisch miteinander verbunden. Der innere Schwungring geht in eine Nabe über, die fest auf der Kurbelwelle sitzt. Auf diese Weise bildet der als Schwungrad dienende Läufer einen Drehschwingungstilger, der störende Drehungleichförmigkeiten der Kurbelwelle passiv entgegenwirkt und somit unerwünschte Schwingungen des Kraftfahrzeuges und damit einhergehende Geräusche bereits in ihrem Ansatz effektiv mindert. Die Ständerspulen der Elektromaschine werden von einem, den Läufer bzw. das Schwungrad jochartig übergreifenden stationären Haltebügel getragen, wobei der Haltebügel auf der Kurbelwelle drehgelagert ist, so dass die Ständerspulen und der Läufer bei Erschütterungen des Kraftfahrzeuges gemeinsam schwingen, deren wechselseitige Ausrichtung und der Spalt also im wesentlichen konstant bleiben. Nachteilig ist bei dieser Losung, dass die zur Anordnung des Stators erforderliche Drehlagerung unerwünscht hohe Systemkosten bedingen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges Antriebssystem der eingangs genannten Art, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zu schaffen, bei welchem durch Bewegungsungleichförmigkeiten der Antriebswelle der Brennkraftmaschine induzierte Schwankungen in der Wirkungscharakteristik einer Elektromaschine, insbesondere infolge von Lageänderungen des Rotors, möglichst vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Antriebssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine, durch welche eine Antriebswelle eines als Brennkraftmaschine ausgebildeten Antriebsaggregats zur Drehung antreibbar ist oder/und bei Drehung der Antriebswelle elektrische Energie gewinnbar ist, wobei die Elektromaschine eine Statoranordnung und eine mit der Antriebswelle zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse verbundene oder verbindbare Rotoranordnung aufweist und wobei die Statoranordnung durch einen Statorträger am Antriebsaggregat oder an einem Zwischengehäuse zwischen der Brennkraftmaschine und einem Getriebe getragen wird.
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Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Rotoranordnung über eine elastische Verbindungsanordnung mit der Antriebswelle verbindbar oder verbunden ist, wobei die elastische Verbindungsanordnung wenigstens ein elastisch verformbares Verbindungselement umfasst, um dadurch der Rotoranordnung zu ermöglichen, sich unabhängig von einer momentanen Bewegungslage der Antriebswelle selbst bezüglich der Statoranordnung zu zentrieren und somit die für den Betrieb der Elektromaschine geeignete Lage einzunehmen.
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Diese Selbstzentrierung wird auch durch bei einer Antriebswelle vorhandene Taumelbewegungen im Wesentlichen nicht beeinträchtigt.
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Aus Gründen der effizienten Platzausnutzung ist es vorteilhaft, wenn das wenigstens eine elastisch verformbare Verbindungselement in einem ersten Endbereich die Rotoranordnung trägt und in einem zweiten Endbereich zur Verbindung mit der Antriebswelle ausgebildet ist.
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Bei einer besonders einfach aufzubauenden, doch sehr effizient wirkenden Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass die Verbindungsanordnung ein im Wesentlichen scheibenartig ausgebildetes elastisch verformbares Verbindungselement umfasst, das in seinem radial äußeren ersten Endbereich die Rotoranordnung trägt und in seinem radial inneren zweiten Endbereich zur Verbindung mit der Antriebswelle ausgebildet ist.
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Bei einer alternativen Ausgestaltungsform ist es möglich, dass die elastische Verbindungsanordnung eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgend angeordneten, langgestreckten Verbindungsfederelementen als elastisch verformbare Verbindungselemente umfasst, die in ihrem zweiten Endbereich zur Verbindung mit der Antriebswelle ausgebildet sind.
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Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem ein sehr einfacher Aufbau erhalten werden, wenn das wenigstens eine elastisch verformbare Verbindungselement in seinem zweiten Endbereich zur im wesentlichen direkten Verbindung mit der Antriebswelle ausgebildet ist.
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Alternativ ist es jedoch möglich, dass das wenigstens eine elastisch verformbare Verbindungselement in seinem zweiten Endbereich über eine Trägeranordnung mit der Antriebswelle verbunden oder verbindbar ist.
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Eine derartige Ausgestaltungsart ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Verbindungsanordnung mehrere elastisch verformbare Verbindungselemente aufweist.
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In diesem Falle kann dann vorgesehen sein, dass die Trägeranordnung den elastisch verformbaren Verbindungselementen zugeordnete Verbindungsabschnitte aufweist, welche sich in einen radialen Bereich erstrecken, in dem die elastisch verformbaren Verbindungselemente in ihrem ersten Endbereich mit der Rotoranordnung verbunden sind, und dass die elastisch verformbaren Verbindungselemente sich im wesentlichen in Umfangsrichtung erstrecken. Alternativ ist es jedoch möglich, dass die Trägeranordnung den elastisch verformbaren Verbindungselementen zugeordnete Verbindungsabschnitte aufweist, die radial innerhalb eines radialen Bereichs liegen, in dem die elastisch verformbaren Verbindungselemente in ihrem ersten Endbereich mit der Rotoranordnung verbunden sind, und dass die elastisch verformbaren Verbindungselemente sich radial und in Umfangsrichtung erstrecken. Bei dieser Ausgestaltungsart kann insbesondere die Trägeranordnung mit sehr einfachem Aufbau ausgestaltet sein.
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Beispielsweise kann die Trägeranordnung eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung umfassen. In diesem Falle ist es dann vorteilhaft, wenn die Verbindungsabschnitte an einem Deckscheibenelement der Torsionsschwingungsdämpferanordnung vorgesehen sind.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform kann das erfindungsgemäße Antriebssystem derart ausgebildet sein, dass die Rotoranordnung über eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung mit der Antriebswelle verbunden oder verbindbar ist, und dass die elastisch verformbare Verbindungsanordnung in einem Bereich der Verbindung der Torsionsschwingungsdämpferanordnung mit der Antriebswelle vorgesehen ist. Bei dieser Ausgestaltungsform liegt also die Elastizität im wesentlichen zwischen der Antriebswelle und der Torsionsschwingungsdämpferanordnung, so dass auch diese hinsichtlich der möglicherweise im Bereich der Antriebswelle auftretenden Taumelbewegungen entkoppelt werden kann.
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Beispielsweise kann dabei vorgesehen sein, dass die Torsionsschwingungsdämpferanordnung ein elastisch verformbares Verbindungselement umfasst zur Verbindung derselben mit der Antriebswelle. Dieses elastisch verformbare Verbindungselement kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass das es einen rohrartig ausgebildeten Verformungsbereich aufweist. Dabei kann in einfacher Weise die erforderliche Elastizität dadurch erhalten werden, dass in dem Verformungsbereich eine Verformungsschlitzanordnung ausgebildet ist, wobei hier vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Verformungsschlitzanordnung eine Mehrzahl von sich vorzugsweise in Umfangsrichtung erstreckenden und axial oder/und in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Verformungsschlitzen umfasst. Es sei hier darauf hingewiesen, dass selbstverständlich der rohrartige Verformungsbereich auch balgenartig ausgebildet sein kann, d. h. mit gewellter Wandungsstruktur die erforderliche Elastizität bereitstellen kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen beschrieben. Es zeigt:
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1 eine Teil-Längsschnittansicht einer ersten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems;
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2 eine Axialansicht desjenigen Bereichs des in 1 dargestellten Antriebssystems, in welchem eine Rotoranordnung mit einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung verbunden ist;
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3 eine der 1 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems;
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4 eine der 2 entsprechende Ansicht des elastischen Verbindungsbereichs bei dem in 3 dargestellten Antriebssystem
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5 eine der 1 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems;
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6 eine der 2 entsprechende Ansicht des elastischen Verbindungsbereichs bei dem in 3 dargestellten Antriebssystem;
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7 eine der 1 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems;
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8 eine der 1 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems;
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9 eine Teil-Radialansicht eines elastisch verformbaren Elementes, über welches die Torsionsschwingungsdämpferanordnung der 8 mit der Antriebswelle verbunden oder verbindbar ist.
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Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausgestaltungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 10, das letztendlich eine Starter/Generator-Anordnung für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine bildet. Das heißt, im Starterbetrieb kann eine andeutungsweise dargestellte Antriebswelle oder Kurbelwelle 12 der Brennkraftmaschine zur Drehung angetrieben werden, um das Antriebsaggregat, d. h. die Brennkraftmaschine, zu starten, und im Generatorbetrieb kann im Drehbetrieb des Antriebsaggregats elektrische Energie gewonnen und in ein elektrisches System oder einen Akkumulator gespeist werden.
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Das Antriebssystem 10 umfasst eine Elektromaschine 14 mit einer durch einen Statorträger 16 beispielsweise am Antriebsaggregat getragenen Statoranordnung 18 mit einer Mehrzahl von Statorspulen 20. Die Elektromaschine 14 weist ferner eine Rotoranordnung 22 mit einem Rotorkörper 24 auf, der an seiner Innenumfangsfläche eine Mehrzahl von Rotorblechen 26, beispielsweise in ringartiger Form, trägt. Die Rotorbleche 26 bilden ein Rotorjoch für an einer Innenumfangsfläche derselben getragene Permanentmagnete 28. Man erkennt also, dass die Elektromaschine 14 eine Synchron-Außenläufermaschine mit permanent erregtem Rotor ist. Der Rotorkörper 24 ist in nachfolgend noch beschriebener Art und Weise mit einer Primärseite 30 einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 zur gemeinsamen Drehung verbunden. Diese Primärseite 30 der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 ist ferner über eine Mehrzahl von Befestigungsschrauben 34 an einem Wellenflansch 36 der Kurbelwelle 12 festgelegt. Die Primärseite 30 der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 umfasst zwei Deckscheibenelemente 38, 40. Das Deckscheibenelement 40 ist topfartig ausgebildet und ist mit einem radial außen liegenden, sich im wesentlichen axial bezüglich der Drehachse A erstreckenden Bereich 42 mit dem Deckscheibenelement 38 beispielsweise durch Verschweißung verbunden. In den zwischen den Deckscheibenelementen 38, 40 gebildeten Ringraum 44 greift ein Zentralscheibenelement 46 ein, das im wesentlichen zusammen mit einer Schwungmasse 48 eine Sekundärseite 50 der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 bildet. Die Schwungmasse 48, an welcher beispielsweise eine Druckplattenbaugruppe einer Reibungskupplung festgelegt sein kann, die jedoch auch direkt mit einer Getriebeeingangswelle oder dergleichen verbunden sein kann, ist mit dem Zentralscheibenelement 46 durch Vernietung oder dergleichen radial innerhalb des Deckscheibenelements 38 fest verbunden.
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Zwischen der Primärseite 30, d. h. den Deckscheibenelementen 38, 40, und der Sekundärseite 50, d. h. dem Zentralscheibenelement 46, wirkt in an sich bekannter Weise eine Dämpferfederanordnung 56, deren Dämpferfedern oder Gruppen von Dämpferfedern in Umfangsrichtung an der Primärseite 30 und der Sekundärseite 50 der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 abstützbar sind und somit eine Relativdrehung zwischen Primärseite 30 und Sekundärseite 50 unter Kompression der Federn der Dämpferfederanordnung 56 ermöglichen. Die Abstützung an der Primärseite 30 bzw. der Sekundärseite 50 kann über Feder- oder Gleitschuhe erfolgen, die am axial sich erstreckenden Abschnitt 42 des Deckscheibenelements 40 abgleiten können.
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Im radial inneren Bereich ist das Deckscheibenelement 38 mit einer Abstandshülse 58 beispielsweise durch Verschweißung fest verbunden. Ferner ist eine allgemein mit 60 bezeichnete Zentrierhülse vorgesehen, die an einem Zentriervorsprung 62 der Kurbelwelle 12 selbst zentriert ist und die bei Heranführen der aus Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 und Rotoranordnung 22 gebildeten Baugruppe die Abstandshülse 58 führt und somit dafür sorgt, dass die Rotoranordnung 22 nicht in Kontakt mit der Statoranordnung 18 treten kann. Die Abstandshülse 58 und das Zentrierelement 60 werden durch die Schraubbolzen 34 durchsetzt, durch welche das Deckscheibenelement 38 und somit die Primärseite 30 der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 an dem Wellenflansch 36 festgelegt werden.
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Es sei noch darauf hingewiesen, dass im radial inneren Bereich ein ringartiges Lagerelement 64 ebenfalls durch die Schraubbolzen 34 bezüglich des Deckscheibenelements 38 festgelegt ist, an welchem unter Zwischenlagerung des Axialgleitlagers 66 das Zentralscheibenelement 46 axial abgestützt ist. Die radiale Lagerung der Primärseite 30 bezüglich der Sekundärseite 50 erfolgt durch ein Wälzkörperlager oder Gleitlager 68, das zwischen zwei sich im wesentlichen axial erstreckenden zylindrischen Abschnitten des Deckscheibenelements 38 bzw. des Zentralscheibenelements 46 positioniert ist. Ferner sei noch darauf hingewiesen, dass am Deckscheibenelement 38 mehrere topfartige Ausformungen 70 ausgebildet sind, auf welchen jeweils ein Planetenrad 72 drehbar getragen ist. Das Planetenrad kämmt mit einer durch Ausformung gebildeten Verzahnung 74 des Zentralscheibenelements 46, welches somit als Hohlrad bei Relativdrehung zwischen Primärseite 30 und Sekundärseite 50 die Planetenräder 72 zur Drehung antreibt. Da der Raum 44 mit viskosem Fluid gefüllt ist, drehen sich dabei dann die Planetenräder 72 in dem viskosen Medium und die Verdrängung desselben führt zur Abfuhr von Schwingungsenergie.
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Es sei darauf hingewiesen, dass bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem 10 ferner vorzugsweise ein Drehpositionsgeber 90 vorgesehen ist, welcher die Drehlage der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 bzw. der Rotoranordnung 22 erfasst, was insbesondere für die Kommutierung der Statorspulen 20 von Bedeutung ist.
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In 2 ist die Verbindung der Rotoranordnung 22 mit der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 verdeutlicht. Man erkennt hier, dass am Deckscheibenelement 38 im radial äußeren Bereich desselben eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgenden nach radial außen sich erstreckenden Verbindungsabschnitten 76 vorgesehen ist. In entsprechender Weise sind am Rotorkörper 24 mehrere Gegenverbindungsabschnitte 78 sich ebenfalls nach radial außen erstreckend ausgebildet. Zwischen jeweils einem Verbindungsabschnitt 76 und einem Gegenverbindungsabschnitt 78 erstreckt sich ein Blattfederelement 80, das somit eine näherungsweise in Umfangsrichtung gerichtete Positionierung einnimmt. In einem ersten Endbereich 82 sind die Blattfederelemente 80 durch Vernietung oder dergleichen an den Gegenverbindungsabschnitten 78 festgelegt, und in einem zweiten Endbereich 84 sind die Blattfederelemente 80 durch Vernietung oder dergleichen an den Verbindungsabschnitten 76 festgelegt. Die Blattfederelemente 80 bilden zusammen eine elastische Verbindungsanordnung 86, über welche die Rotoranordnung 22 mit der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 und somit der Kurbelwelle 12 verbunden ist.
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Diese elastische Verbindung zwischen Rotoranordnung 22 und Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 sorgt dafür, dass bei im Bereich der Kurbelwelle 12 auftretenden Taumelbewegungen, die durch die im wesentlichen starre Anbindung der Primärseite 30 der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 an die Kurbelwelle 12 auch auf diese Primärseite 30 übertragen werden, eine Entkopplung zur Rotoranordnung 22 vorgesehen wird, so dass diese aufgrund der vorhandenen magnetischen Kräfte sich bezüglich der Statoranordnung 18 selbst zentrieren kann. Im Drehbetrieb auftretende Taumelbewegungen haben somit nicht zur Folge, dass der zwischen der Rotoranordnung 22 und der Statoranordnung 18 vorgesehene Luftspalt sich bereichsweise in größerem Ausmaß verändert, was eine erhebliche Beeinträchtigung der Wirkungscharakteristik der Elektromaschine 14 zur Folge hätte.
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Eine Abwandlung dieser Art der elastischen Verbindung zwischen Rotoranordnung 18 und Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 ist in den 3 und 4 dargestellt. Man erkennt, dass hier im Gegensatz zu der vorangehend in den 1 und 2 erkennbaren axialen Staffelung von Elektromaschine 14 und Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 nunmehr eine radiale Staffelung vorgesehen ist, d. h. die Elektromaschine 14 liegt im wesentlichen radial außerhalb der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32, und diese beiden Funktionsbereiche sind axial im wesentlichen vollständig überlappt. Die Elektromaschine 14 ist nunmehr eine Innenläufermaschine, und die Statoranordnung 18 ist über den Statorträger 16, welcher beispielsweise ein Zwischengehäuse zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe bilden kann, radial außerhalb der Rotoranordnung 22 getragen. Die Rotoranordnung 22 kann wieder mehrere in Umfangsrichtung aufeinander folgend angeordnete Permanentmagnete 28 auf einem Rotorkörper 24 umfassen. Das Deckscheibenelement 38 weist wieder mehrere über den Bereich von dessen Verbindung mit dem Deckscheibenelement 40 nach radial außen vorstehende Verbindungsabschnitte 76 auf, und der Rotorkörper 24 weist mehrere Gegenverbindungsabschnitte 78 auf, die nunmehr jedoch im radialen Bereich des Rotorkörpers 24 selbst liegen, d. h. nicht mehr als nach radial außen oder innen vorstehende Armabschnitte ausgebildet sind. Mit ihren ersten Endbereichen 82 sind die Blattfederelemente 80 wieder an den Gegenverbindungsabschnitten 78 der Rotoranordnung 22 beispielsweise durch Vernietung oder dergleichen festgelegt, und mit ihren zweiten Endbereichen 84 sind die Blattfederelemente 80 wieder an den Verbindungsabschnitten 76 angenietet oder in anderer Weise angebracht. Es resultiert daraus im wesentlichen wieder die gleiche Bewegungselastizität der Rotoranordnung 22 bezüglich der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 und somit auch bezüglich der Antriebswelle 12 für den Fall, dass im Bereich der Antriebswelle 12 Taumelbewegungen auftreten.
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Ansonsten sei darauf hingewiesen, dass hier das Deckscheibenelement 38 unter Weglassung jeglicher Abstandshülse oder dergleichen durch die Schraubbolzen 34 direkt am Kurbelwellenflansch 36 angeschraubt ist. Der Aufbau der Tarsionsschwingungsdämpferanordnung 32 entspricht im wesentlichen wieder dem vorangehend beschriebenen Aufbau.
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Eine Abwandlung der in den 3 und 4 dargestellten Ausgestaltungsvariante ist in 5 und 6 dargestellt. Man erkennt, dass auch hier wieder die Elektromaschine 14 als Innenläufermaschine ausgebildet ist, bei welcher dann die Elektromaschine 14 und die Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32 radial übereinander gestaffelt sind. Wie man insbesondere in 6 erkennt, sind die Gegenverbindungsabschnitte 78 wieder als im radialen Bereich des Rotorkörpers 24 positionierte Abschnitte ausgebildet, an welchen die Blattfederelemente 80 durch Vernietung, Verschraubung oder dergleichen mit dem Rotorkörper 24 fest verbunden werden können. Beispielsweise können hier den Rotorkörper 24 vollständig durchsetzende Niete vorgesehen sein oder es können am Rotorkörper 24 axial vorspringende Abschnitte vorgesehen sein, die nach Aufschieben der Blattfederelemente 80 mit ihren ersten Endbereichen 82 plattgedrückt werden und somit die Blattfederelemente 80 am Rotorkörper 24 festlegen. In entsprechender Weise sind nunmehr auch an der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32, d. h. im Deckscheibenelement 38 derselben, keine nach radial außen vorspringenden Verbindungsabschnitte vorgesehen. Vielmehr sind die Verbindungsabschnitte 76 nunmehr ebenfalls durch Ausformungen 92 am Deckscheibenelement 38 gebildet, auf welche die Blattfederelemente 80 mit ihren zweiten Endbereichen 84 bzw. darin vorgesehenen Öffnungen aufgeschoben werden und welche nachfolgend plattgedrückt werden, um eine nietartige Anbindung der Blattfederelemente 80 an das Deckscheibenelement 38 zu erhalten. Wie man in 6 erkennt, erstrecken sich dann die blattfederartigen Verbindungselemente 80 sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung. Es wird auch dabei die Elastizität vorgesehen, wie sie vorangehend mit Bezug auf die Ausgestaltungsformen der 1 bis 4 beschrieben wurden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass eine derartige Verbindungsanordnung 86, bei welcher die elastischen Verbindungselemente 80 sich sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung erstrecken, auch bei einer Ausgestaltungsform mit Außenläuferrotor vorgesehen sein kann, wobei hier jedoch die in 1 dargestellte Variante vorteilhaft ist, da dann ein gegenseitiges Stören der elastischen Verbindungsanordnung 86 mit den Spulenköpfen der Statorspulen 20 vermieden werden kann.
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Eine alternative Ausgestaltungsart eines erfindungsgemäßen Antriebssystems ist in 7 dargestellt. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs ”a” bezeichnet. Im Folgenden wird im wesentlichen nur auf die funktionellen bzw. konstruktiven Unterschiede zu den vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsformen eingegangen.
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Man erkennt, dass auch hier die Elektromaschine 14a wieder eine Innenläufermaschine mit permanent erregter Rotoranordnung 22a ist. Die Rotoranordnung 22a, d. h. der die Permanentmagnete 28a tragende Rotorkörper 24a, ist wieder über eine elastische Verbindungsanordnung 86a mit der Antriebswelle 12a zur gemeinsamen Drehung verbunden. Diese Verbindung erfolgt aber nunmehr in direkter Art und Weise und nicht über die Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32a, wie dies vorangehend der Fall war. Zu diesem Zwecke umfasst die elastische Verbindungsanordnung 86a ein im wesentlichen scheibenartig ausgebildetes Verbindungselement 94a, das in seinem radial äußeren ersten Endbereich 96a wiederum die Rotoranordnung 22a, d. h. den Rotorkörper 24a, durch Annieten oder dergleichen trägt. Im radial inneren zweiten Endbereich 98a ist das scheibenartige elastisch verformbare Verbindungselement 94a zur direkten Ankopplung an den Kurbelwellenflansch 36a ausgebildet. Zu diesem Zwecke ist es zwischen der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32a, d. h. dem Deckscheibenelement 38a derselben, und dem Kurbelwellenflansch 36a geklemmt, wobei diese Klemmkraft durch Anziehen der Schraubbolzen 34a erzeugt wird. Das heißt, das Verbindungselement 94 weist mehrere zum Durchtritt der Schraubbolzen 34a vorgesehene Öffnungen auf. Auf diese Art und Weise wird die elastische Verbindung der Rotoranordnung 22a mit der Antriebswelle 12a unabhängig von der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32a. Der Vorteil ist, dass die Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32a ohne Berücksichtigung irgendwelcher Maßnahmen zur elastischen Anbindung der Rotoranordnung 22a aufgebaut werden kann. Grundsätzlich kann der Aufbau jedoch so wie vorangehend mit Bezug auf die 1 bis 6 beschrieben sein.
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Hinsichtlich des elastischen, scheibenartigen Verbindungselements 94a ist auszuführen, dass dieses als durchgehende Ringscheibe ausgebildet sein kann oder als mehrere Armabschnitte oder Segmente aufweisendes Scheibenelement ausgebildet sein kann, wobei im radial äußeren Bereich diese Armabschnitte dann mit der Rotoranordnung 22a verbunden sind. Auch ist es möglich, dass in das Verbindungselement 94a mehrere die Elastizität desselben erhöhende Durchgangsöffnungen oder Ausnehmungsbereiche eingebracht sind.
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Bei allen vorangehend mit Bezug auf die 1 bis 7 beschriebenen Ausgestaltungsvarianten, bei welchen die Anbindung der Rotoranordnung an die Antriebswelle 12a entweder direkt oder unter Zwischenanordnung der Torsionsschwingungsdämpferanordnung erfolgt, ist gleichzeitig dafür gesorgt, dass auch eine magnetische Entkopplung der Rotoranordnung 22a, insbesondere der Permanentmagnete und der als Joch dienenden Rotorbleche, zu anderen Komponenten erzeugt werden kann. Es ist beispielsweise möglich, den Rotorkörper aus Material mit geringer Permeabilität, beispielsweise Aluminium oder dergleichen, herzustellen, bei welchem dann durch den Einsatz der angenieteten oder angeschraubten elastischen Verbindungselementen keine Problems hinsichtlich des Anschweißens oder dergleichen an andere Komponenten entstehen.
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Eine weitere Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Antriebssystems ist in den 8 und 9 dargestellt. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung des Anhangs ”b” beschrieben.
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In dieser Ausgestaltungsvariante ist die Elektromaschine 14b wiederum als Außenläufermaschine mit permanent erregter Rotoranordnung 22b ausgebildet. Die Rotoranordnung weist wieder einen Rotorkörper 24b auf, der an seiner Innenumfangsfläche die Rotorbleche 26b trägt, beispielsweise mit diesen durch Aufschrumpfen fest verbunden ist, und der an seinem anderen axialen Endbereich auf einem zylindrischen Abschnitt 100b des Deckscheibenelements 38b beispielsweise ebenfalls durch Aufschrumpfen festgelegt ist. Dieser zylindrische Abschnitt 100b ist dann mit dem Deckscheibenelement 40b beispielsweise durch Verschweißung verbunden. Es sei darauf verwiesen, dass selbstverständlich auch wieder dieser zylindrische Abschnitt 100b mit dem Deckscheibenelement 40b integral ausgebildet sein könnte. In diesem Bereich der Verbindung zwischen dem Rotorkörper 24b und der Primärseite 30b der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32b umgibt den Rotorkörper 24b außen ein ringartiger Befestigungsgürtel 102b, beispielsweise aus einem Stahlband oder dergleichen gebildet, der ebenfalls vorzugsweise aufgeschrumpft ist. Es wird somit ein Verbund zwischen Rotoranordnung 22b und Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32b geschaffen, bei welchem beispielsweise der Rotorkörper 24b wieder aus einem Material geringer magnetischer Permeabilität, z. B. Aluminium, gebildet sein kann, das dann durch die Schrumpfverbindung, gefestigt durch den Gürtel 102b, ohne Schweißen oder dergleichen an das beispielsweise aus Stahlblech oder dergleichen gebildete Deckscheibenelement 38b angebunden werden kann.
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Wie man in 8 erkennt, ist die Primärseite 30b der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32b durch ein mit dem Deckscheibenelement 38b beispielsweise durch Verschweißung verbundenes Verbindungselement 104b an den Kurbelwellenflansch 36b und somit die Kurbelwelle 12b angebunden. Das Verbindungselement 104b ist im wesentlichen rohrartig, insbesondere zylindrisch ausgebildet und weist in seinem der Kurbelwelle 12 nahen Endbereich einen nach radial innen vorspringenden Flanschabschnitt 106b auf, der unter Zwischenlagerung einer Anpressscheibe 108b durch die Schraubbolzen 34b an den Kurbelwellenflansch 36b angeschraubt ist. In seinem anderen axialen Endbereich lagert das Verbindungselement 104b unter Zwischenanordnung des Axiallagers 66b und des Radiallagers 68b wiederum das Zentralscheibenelement 46b der Sekundärseite 50b der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32b. In dem Bereich zwischen der Anbindung an die Kurbelwelle 12b und der Schweißverbindung mit dem Deckscheibenelement 38b, wobei im Bereich dieser Schweißverbindung eine Zentrierschulter 110b am Verbindungselement 104b ausgebildet sein kann, ist dieses Verbindungselement 104b bezüglich der Drehachse A elastisch verformbar. Zu diesem Zwecke ist, wie insbesondere in 9 erkennbar, eine Verformungsschlitzanordnung 112b vorgesehen, welche eine Mehrzahl von sich näherungsweise in Umfangsrichtung erstreckenden Verformungsschlitzen 114b umfasst. Die Verformungsschlitze 114b sind vorzugsweise derart positioniert, dass in Umfangsrichtung jeweils mehrere derartige Verformungsschlitze 114b aufeinander folgen und dass ebenso in axialer Richtung mehrere derartige Verformungsschlitze 114b aufeinander folgen. Man erkennt in 9, dass bei in axialer Richtung unmittelbar aufeinander folgenden Gruppen von Verformungsschlitzen 114b diese in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind, so dass ein mäanderartiges Muster von Verbindungsstegen 116b gebildet wird, die aufgrund der dünneren Materialstärke dann die gewünschte Elastizität vorsehen. Auf diese Art und Weise wird also nunmehr im Bereich der Verbindung der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32b mit der Kurbelwelle 12b die elastische Verbindungsanordnung 86b bereitgestellt, die nunmehr also bereits eine Taumelentkopplung zwischen der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 32b und der Kurbelwelle 12b bereitstellt. Auf diese Art und Weise ist gleichzeitig aber auch die Rotoranordnung 22b von Taumelbewegungen der Kurbelwelle 12b entkoppelt und kann sich wiederum selbst bezüglich der Statoranordnung 18b zentrieren.
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Es sei darauf hingewiesen, dass das Verbindungselement 104b anstelle der Verformungsschlitzanordnung 112b ebenso balgenartig ausgebildet sein könnte, also mit gewellter Wandungsstruktur ausgebildet sein könnte, um bei gleichwohl hoher Drehverbindungsstabilität die gewünschte Taumelelastizität bezüglich der Drehachse A bereitzustellen.
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Obgleich vorangehend die vorliegende Erfindung mit Bezug auf eine Elektromaschine beschrieben wurde, deren Rotoranordnung eine permanent erregte Rotoranordnung ist, ist das Prinzip der elastischen Aufhängung der Rotoranordnung selbstverständlich auch bei einer Asynchronmaschine mit nicht permanent erregtem Rotor einsetzbar.
