WO2018103876A1 - Triebkopf und antriebstrangvorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Triebkopf und antriebstrangvorrichtung für ein kraftfahrzeug Download PDF

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WO2018103876A1
WO2018103876A1 PCT/EP2017/001298 EP2017001298W WO2018103876A1 WO 2018103876 A1 WO2018103876 A1 WO 2018103876A1 EP 2017001298 W EP2017001298 W EP 2017001298W WO 2018103876 A1 WO2018103876 A1 WO 2018103876A1
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rotor
spacer device
spacer
stator
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PCT/EP2017/001298
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Timo Armbruster
Martin Dengler
Tobias Schuster
Martin Schwarz
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Daimler Ag
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    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the invention relates to a power car and a drive train device for a
  • a drive train which comprises a housing, an electrical machine disposed within the housing and a radial bearing, by means of which a rotor of the electric machine is radially mounted on the housing. Further, a powertrain device is described which results from an assembly of the known power train with an internal combustion engine and a transmission.
  • the invention is based on the object to present a comparison with the prior art improved power train, which is particularly improved in terms of mounting and dismounting.
  • the object is achieved by a power car with the features of claim 1 and a Antriebsstrangvorrichtugn with the features of claim 10.
  • the starting point of the invention is a drive train which comprises a housing, an electric machine arranged inside the housing and a first radial bearing, by means of which a rotor of the electric machine is radially mounted on the housing.
  • the electric machine has a stator and a rotor, wherein the stator is advantageously connected firmly to the housing and surrounds the rotor.
  • the drive head has a spacer device for radial
  • Inner diameter of the spacer device substantially one
  • Spacer device substantially corresponds to an inner diameter of the rotor associated with the region of the housing and / or the stator, wherein the
  • Spacer device is designed such that it is axially displaceable in the housing.
  • Permanent magnet machines come to a collision and / or adhesion of the rotor to the stator and / or to the housing. This can cause damage to the rotor or the stator. Furthermore, very high forces may be required in particular in permanent magnet machines to separate the rotor again from the stator.
  • the invention is particularly advantageous when the housing is formed in one piece, that is, when the housing has no inner flanges and
  • Spacer device is kept spaced from the stator and the housing. This allows for easy assembly and disassembly, including preferably no or only a few special tools are needed.
  • the rotor and the stator are protected by the solution according to the invention against the above-mentioned damage during assembly and advantageously also during disassembly.
  • This protection consists both in a mounting of the electric machine in the housing as well as in a mounting of the assembled drive head to the other housing.
  • the drive head is advantageously mounted as the first stator, then the spacer device and then again the rotor. Rotor and stator are kept apart by the spacer device in the state in which the drive head is completely assembled, but not yet mounted on the other housing.
  • the power car additionally a
  • Torque converter has, is advantageously mounted first of all the torque converter, before the stator is mounted.
  • the electric machine is for example an electric machine for a
  • Motor vehicle in particular an electric drive machine for a drive of the vehicle, wherein the electric machine is expediently usable as an electric motor and / or electric generator.
  • the electric machine is expediently usable as an electric motor and / or electric generator.
  • the electrical generator for example, the electrical
  • Machine arranged in the vehicle between the engine and a transmission of the vehicle. It is here, for example, with a crankshaft of the
  • Combined combustion engine With the transmission, for example, it is coupled via a torque converter.
  • the transmission for example, it is coupled via a torque converter.
  • the vehicle has no internal combustion engine.
  • the first radial bearing is meant a bearing device by means of which the rotor is mounted radially on the housing.
  • the rotor may be mounted directly or indirectly on the first radial bearing on the housing.
  • Under an indirect storage storage of a fixed to the rotor connected so be rotated with the rotor other component to be understood.
  • the rotor with a torque transmitting device for example in the form of a
  • the rotor may be connected to a pump wheel of a torque converter.
  • the first radial bearing can in these cases, the torque transmission bell or impeller on the
  • Housing is stored.
  • the first radial bearing is designed as a rolling bearing.
  • the first radial bearing is the only rolling bearing for the bearing of the rotor to the housing.
  • Spacer device are supported against the housing.
  • the rotor comprises a holding element, wherein the inner diameter of the spacer device substantially the
  • the retaining element is firmly connected to the rotor.
  • the holding element has a ring or hat shape or an interrupted ring or hat shape.
  • the spacer device is arranged on one side of the housing, so that the spacer device, which is mounted as described after assembly of the stator, can be easily mounted.
  • the first radial bearing is particularly advantageously arranged on an opposite side of the housing. Particularly advantageous are first radial bearing and
  • Spacer device arranged in each case in opposite end regions of the housing.
  • the first radial bearing is arranged on an output side of the housing.
  • An output side of the drive head is to be understood as a side of the housing which, in a state installed in the motor vehicle, faces the transmission or a wheel drive of the motor vehicle.
  • the rotor has a stub shaft which projects axially beyond the housing.
  • the stub shaft By means of the stub shaft, it is possible to axially mount the rotor, in a mounted state in a vehicle, outside the housing to another housing part.
  • the rotor can thus be mounted radially in the mounted state in a vehicle in two places, namely on the one hand by means of the first radial bearing on the housing and on the other hand by means of a radial bearing of the stub shaft on the other housing part.
  • the spacer device comprises a spacer ring or a plurality of spacer ring segments.
  • an annular gap between the rotor and the housing can be filled with only one component or only a few components and thus a radial securing can be achieved.
  • the spacer device has a region with a larger inner diameter.
  • the Spacer device has a varying thickness in the axial direction. In this way, when the spacer device occupies different axial positions, in a first axial position of the spacer device, an annular gap between the rotor and the stator and / or the housing can be substantially completely filled and only partially in a second axial position of the spacer device filled, which is given by the second axial position complete mobility of the rotor.
  • the outer diameter of the spacer device is substantially constant.
  • the invention also has a particularly advantageous effect if the drive head has a torque converter inside the housing and the rotor is connected to a pump wheel of the torque converter, wherein the pump wheel is radially mounted on the housing by means of the first radial bearing.
  • the rotor is thus indirectly mounted radially on the housing by means of the first radial bearing.
  • the torque converter is arranged completely inside the housing. In this way, a particularly compact and easy to assemble power car with an integrated
  • Torque converter can be displayed.
  • the spacer device has a spring arrangement for the axial support of the spacer device relative to the housing, wherein the spacer device is axially displaceable against a spring force of the spring arrangement in the housing. In this way, when mounting the housing to another housing part, the spacer device can be moved against the spring force, wherein upon disassembly of the housing from the other housing part due to the spring force, the spacer device is moved back into a locking position.
  • a further development of the invention provides a drive train for a motor vehicle, which has an internal combustion engine and a drive head of the type described above, wherein the rotor of the drive head radially to a crankshaft of the
  • crankshaft is mounted via a second radial bearing on a crankcase of the internal combustion engine, wherein the first radial bearing is designed as a rolling bearing and the first radial bearing is the only rolling bearing, by means of which the rotor is mounted on the housing of the power head.
  • Fig. 1 is an opened housing and inserted therein and by means of a
  • FIG. 2 shows a spacer device and an anti-twist device of a drive head in a perspective representation
  • Fig. 3 is an opened housing and inserted therein and by means of a
  • FIG. 5 shows an electrical machine at a first time of assembly
  • FIG. 6 shows a detailed view of FIG. 5, FIG.
  • Fig. 7 shows schematically a connection region of an internal combustion engine and a
  • FIG. 10 shows schematically a connection region of an internal combustion engine and a
  • FIG. 12 is a detailed view of Figure 11
  • FIG. 13 schematically shows a connection region of an internal combustion engine and a transmission at the third time point
  • Fig. 15 is a sectional view of a rotation.
  • the drive head and the drive train device according to the invention will be explained below with reference to FIGS. 1 to 15, and an assembly of an electric machine 1 will be explained, with a time sequence for assembling being illustrated in particular by FIGS. 3, 5, 8 and 11.
  • the electric machine 1 is provided, for example, for use in a vehicle, not shown here, in particular as an electric drive machine, wherein the electric machine 1 in an engine operation and / or in a
  • the assembly of the electric machine 1 is also a coupling of the electric machine 1 with an internal combustion engine 2 and a transmission 3, wherein the coupling with the transmission 3 via a torque converter (29).
  • the assembly described below and a drive head 4 designed for this purpose are also suitable for mounting electrical machines 1, which are not coupled to an internal combustion engine 2 and / or a transmission 3.
  • the power car 4 includes the electric machine 1 and a
  • Spacer device 5 also referred to as a centering ring, for the radial spacing of a rotor 6 of the electric machine 1 relative to a stator 7 of the electric machine and / or a housing 8 of the electric machine 1 during assembly.
  • This spacer device 5 is already arranged in FIG. 1 between the rotor 6, more precisely between a holding element 9 of the rotor 6 and the housing 8.
  • this spacer device 5 is shown outside the electrical machine 1.
  • the spacer device 5 is formed such that an inner diameter Dmin - a smallest inner diameter in this example - of the spacer device 5 substantially corresponds to an outer diameter DH of the holding member 9 of the rotor 6, so that the spacer device 5 on the holding member 9 of the rotor 6 in
  • Spacer device 5 is formed such that an outer diameter D A of the spacer device 5 substantially corresponds to an inner diameter Di of the holding member 9 of the rotor 6 associated housing portion, so that the spacer device 5 is inserted substantially radially play in this housing area.
  • the housing region is the region of the housing 8 in which the spacer device 5 is to move axially, as will be even closer hereinafter
  • the spacer device 5 inserted into the housing area is shown with the likewise inserted rotor 6, whose holding element 9 is arranged in the spacer device 5.
  • the spacer device 5 in particular in permanent magnet machines, bouncing and / or adhesion of the rotor 6 during assembly and also avoided during and after disassembly, since the rotor 6 by means of the spacer device 5 at a distance from the stator 7 and
  • Housing 8 is held. As a result, damage to the electrical sheet and / or the magnet are avoided and it is a simple assembly and disassembly possible.
  • the spacer device 5 In order to achieve free movement of the rotor 6 after assembly of the electric machine 1 in a vehicle so that it can rotate freely in the stator 7 and does not drag on the spacer device 5, it is necessary to remove the spacer device 5 from the rotor 6, in this example more precisely, its retaining element 9, to solve.
  • the spacer device 5 and expediently as well
  • Housing portion in which the spacer device 5 is arranged formed such that the spacer device 5 in the housing 8 axially, d. H. in
  • Housing closure member 10 acts on the spacer device 5 and this moves axially in the housing 8 in the housing closure direction, that is in the housing 8 inside, and thereby pushes down from the holding member 9 of the rotor 6, as shown in Figure 11.
  • the housing closure member 10 may be, for example, a cover for the housing 8 or a flange of another housing, which in an installed state in the Vehicle the housing 8 connects.
  • the housing closure member 10 may be a flange of a crankcase of an internal combustion engine.
  • the spacer device 5 is arranged on a first end region 24 of the housing 8, in the example on a driven-side first end region 24 of the housing 8. With this arrangement, it is possible that the rotor 6 is radially mounted in the housing 8 by a single radial bearing 26.
  • the radial bearing 26 is designed as a rolling bearing and arranged on a second end portion 25 of the housing 8.
  • the second end region 25 is axially opposite the first end region 24.
  • the radial bearing 26 supports the rotor 6 indirectly by the radial bearing 26 a pump 28 of a Drehomomentwandlers 29 stores, wherein the rotor 6 via a Drehomomentübertragungsglocke 30 with the
  • Impeller 28 is connected.
  • the rotor is thus mounted on one side radially by the radial bearing 26 and secured on the other side in the non-vehicle state or in a non-provided with the housing closure member 10 state radially by the spacer device 5.
  • Housing lock part 10 a part of a crankcase of the internal combustion engine.
  • the radial bearing 31 supports a crankshaft 23 on the housing closure part 10, wherein the rotor 6 is inserted into the crankshaft 23 via a stub shaft 27.
  • Housing closure member 10 spring loaded by the spring assembly 11 again alsschiebt on the holding member 9 of the rotor 6, so that even during disassembly of the rotor 6 is securely spaced from the stator 7 and the housing 8.
  • Drive head 4 is thus the rotor 6 with its holding element 9 in the
  • Housing 8 are used and then the rotor 6 are inserted into the housing 8 and the stator 7 until it is positioned in the Abstandvorvorvorchtung 5, or the mecanicsvornchtung 5 is first placed on the holding member 9 of the rotor 6 and then the rotor 6 is composed used with the Abstandshaltervornchtung 5 in the housing 8 and thus in the stator 7.
  • the housing closure part 10 is then placed on the housing 8, wherein the spacer device 5 by means of
  • Housing closure member 10 axially displaced in the housing 8 and thereby by the rotor 6, more precisely by the retaining element 9, is released.
  • disassembling the housing closure member 10 is removed again, whereby the Abstandshaltervornchtung 5 spring-loaded by the spring assembly 11 is pushed back in the housing 8 axially in the direction of the support member 9 of the rotor 6 and thus pushed onto this.
  • the rotor 6 is radially fixed again, d. H. kept at a distance from the stator 7 and the housing 8, and can now be removed from the stator 7 and the housing 8, wherein the spacer device 5 is removed with or remains in the housing 8.
  • the spring assembly 11 has in the example shown a plurality of
  • Spring elements 12 which are formed here as coil springs. In other examples, differently designed spring elements 12 are possible.
  • Spring elements 12 are held by means of spring supports 13, which are formed in the example shown as screw in the form of a screw and the respective spring element 12 retaining nut on the Abstandshaltervornchtung 5 and are during the placement of the Abstandshaltervornchtung 5 in the housing 8 in corresponding spring receptacles of the housing. 8 used.
  • the spring elements 12 are based on a bottom of the respective spring receptacle and are initially relaxed.
  • the spring elements 12 are increasingly stretched. If the housing 8 is opened again by removing the housing closure part 10, the spacer device 5 is moved by means of the spring elements 12 and under Relax the spring elements 12 in the housing 8 is pushed in the direction of the retaining element 9 of the rotor 6 and pushed onto this.
  • a detent element 14, which engages in a respective detent recess 15 of the housing 8, is particularly advantageously arranged on the end of the respective spring element 12 facing away from the spacer device 5. As a result, the spacer device 5 is secured to the housing 8. Ie. the
  • Spacer device 5 is inserted into the housing 8 until the locking elements 14 engage, and then the rotor 6 can be used for mounting in the housing 8, removed for disassembly from the housing 8 and re-installed in the housing 8 for reassembly, wherein the Spacer device 5 always remains in the housing 8, since it is connected by means of the locking elements 14 with the housing 8.
  • the spacer device 5 comprises a
  • Spacer device 5 comprise a plurality of spacer ring segments which, when assembled together, substantially yield a spacer ring.
  • composite spacer ring then does not necessarily have to be completely closed.
  • the spacer device 5 in addition to a region with the smallest inner diameter Dmin, a region with a larger
  • the spacer device 5 is arranged for mounting the electric machine 1 on the holding element 9 of the rotor 6 and / or in the housing 8, that the area with the larger inner diameter D g facing away from the housing 8, ie facing the aufdin housing closure part 10.
  • Closing of the housing 8 with the housing closure part 10 thus slides off the area of the spacer device 5 with the smallest inner diameter Dmin from the holding element 9 of the rotor 6 and the holding element 9 of the rotor 6 is then in a larger inner diameter D g formed by the larger inner diameter of the spacer device 5 positioned in which the holding member 9 of the rotor 6, the spacer device 5 no longer touched.
  • a rotation 16 for securing the rotor 6 is provided.
  • This anti-rotation 16 is shown in Figures 1, 2 and 14 and in detail Figure 15. It comprises a retaining pin 17, which is insertable into the housing 8 and engages in the rotor 6, more precisely in its retaining element 9.
  • the holding element 9 of the rotor 6 has at least one feedthrough opening 18 for the holding pin 17, preferably a plurality of such feedthrough openings 18, as shown in FIG.
  • the retaining pin 17 is arranged in the example shown in a sleeve 19 which has an external thread, so that the sleeve 19 can be screwed together with the retaining pin 17 in a housing opening with a corresponding internal thread.
  • the sleeve 19 for this purpose has a hexagonal profile on its outer circumference in order to screw it by means of a corresponding tool in the housing 8 and also to unscrew it again.
  • Other examples may also provide other profiles or other tooling capabilities.
  • the retaining pin 17 is secured in the sleeve 19 by means of a snap ring 20 which engages in snap ring grooves in the sleeve 19 and the retaining pin 17.
  • a secure attachment of the retaining pin 17 in the longitudinal direction of the retaining pin 17 is achieved on the sleeve 19 and also allows a rotational movement of the retaining pin 17 relative to the sleeve 19.
  • the passage openings 18 in the holding element 9 of the rotor 6 are expediently designed in each case as a slot.
  • the retaining pin 17 has at a retaining end 21, which on the holding element 9 of the rotor 6 acts on a corresponding to these slots shape.
  • the retaining pin 17 can be passed through the respective elongated hole in the retaining element 9 of the rotor 6 and then rotated by a quarter turn, whereby it locks on the retaining element 9 of the rotor 6.
  • the rotor 6 is held against rotation by the retaining pin 17 and also secured against axial displacement in the housing 8.
  • Embodiments may be provided differently trained horrinsky instinctively. Furthermore, the retaining pin 17 with its end facing away from the holding end 21, for example, also protrude from the sleeve 19, so that then correspondingly other horrinsky painsausformache 22 are possible.
  • Spacer device 5 is inserted into the housing 8, wherein the spring elements 12 are arranged in the spring receptacles of the housing 8 and the locking elements 14 engage in the housing 8. Subsequently, the rotor 6 is inserted into the housing 8 and the stator 7, wherein the holding member 9 of the rotor 6 in the spacer device 5, more precisely in the region with the smallest inner diameter D min and thus the small clear width, is positioned.
  • the spacer device 5 now bears against a circumference of the holding element 9 of the rotor 6 and on an inner circumference of the housing 8 and thus keeps the rotor 6 at a radial distance from the housing 8 and the stator 7, as shown in FIGS. 1, 3 and 4 ,
  • the anti-rotation 16 is now arranged.
  • the sleeve 19 is screwed into the housing 8, wherein the retaining pin 17 and the rotor 6 are aligned such that the retaining end 21 of the retaining pin 17 with a
  • slot-shaped passage opening 18 of the holding member 9 of the rotor 6 is congruent. After performing the holding end 21 of the retaining pin 17 through one of the slot-shaped passage openings 18 in the holding element 9 of the rotor 6, the retaining pin 17 is rotated by a quarter turn, so that the retaining pin 17 is latched to the retaining element 9 of the rotor 6. As a result, the rotor 6 is now by means of Spacer device 5 radially and by means of the rotation 16 against rotation and also secured against axial displacement.
  • the housing closure part 10 which is, for example, a housing part of the internal combustion engine 2, is then positioned on the open housing 8 or the opened housing 8 is positioned accordingly on the internal combustion engine 2, as shown in FIG. 5 and FIG. Conveniently, it is on a side remote from the engine 2 side of the electric machine 1 the
  • FIG. 7 shows an alignment of an internal combustion engine region and a
  • FIGS. 10 and 13 show the successive movement and connection of the internal combustion engine 2 with the transmission 3, which are then coupled to one another via the electric machine 1, with only a section of the internal combustion engine 2 and the transmission 3 being shown here.
  • the rotor 6 is coupled to a crankshaft 23 of the internal combustion engine 2.
  • the spacer device 5 is axially displaced by closing the housing 8 by means of the housing closure part 10 in the housing 8, d. H. further pushed into the housing 8, whereby the
  • a disassembly of the electric machine 1 is carried out in the reverse manner, ie first the rotation 16 is again arranged.
  • the sleeve 19 is screwed into the housing 8, wherein the retaining pin 17 and the rotor 6 are aligned such that the retaining end 21 of the retaining pin 17 with a slot-shaped Through opening 18 in the holding element 9 of the rotor 6 are congruent.
  • the retaining pin 17 is rotated by a quarter turn, so that the retaining pin 17 is latched to the retaining element 9 of the rotor 6.
  • the rotor 6 is now by means of the rotation 16 against a
  • the housing closure member 10 is removed from the housing 8, whereby the spring-loaded spacer device 5 is pushed in the direction of the holding member 9 of the rotor 6 and on this, so that the rotor 6 is held radially spaced from the housing 8 and stator 7, since the spacer device 5 on Extending the circumference of the retaining element 9 of the rotor 6 and on the inner circumference of the housing 8.
  • the rotor 6 can be removed from the housing 8 and, for example, a new rotor 6 inserted into the housing 8 and the electric machine 1 are mounted again.

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  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Triebkopf (4) mit einer elektrischen Maschine (1). Erfindungsgemäß umfasst der Triebkopf (4) eine Abstandshaltervorrichtung (5) zur radialen Beabstandung eines Rotors (6) gegenüber einem Stator (7) und/oder einem Gehäuse (8) während der Montage, wobei ein kleinster Innendurchmesser (Dmin) der Abstandshaltervorrichtung (5) im Wesentlichen einem Außendurchmesser (DH) eines Halteelements (9) des Rotors (6) entspricht und ein Außendurchmesser (DA) der Abstandshaltervorrichtung (5) im Wesentlichen einem Innendurchmesser (DI) eines dem Halteelement (9) des Rotors (6) zugeordneten Gehäusebereichs entspricht und wobei die Abstandshaltervorrichtung (5) derart ausgebildet ist, dass sie im Gehäuse (8) axial verschiebbar ist.

Description

Triebkopf und Antriebstrangvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Triebkopf und eine Antriebstrangvorrichtung für ein
Kraftfahrzeug.
Aus der DE 103 05 762 A1 ist ein Triebkopf bekannt, der ein Gehäuse, eine innerhalb des Gehäuses angeordnete elektrische Maschine sowie ein Radiallager umfasst, mittels welchem ein Rotor der elektrischen Maschine an dem Gehäuse radial gelagert ist. Ferner ist eine Antriebsstrangvorrichtung beschrieben, die sich aus einem Zusammenbau des bekannten Triebkopfs mit einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Triebkopf darzustellen, die insbesondere hinsichtlich einer Montier- und Demontierbarkeit verbessert ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Triebkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einer Antriebsstrangvorrichtugn mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Triebkopf, der ein Gehäuse, eine innerhalb des Gehäuses angeordnete elektrische Maschine sowie ein erstes Radiallager umfasst, mittels welchem ein Rotor der elektrischen Maschine an dem Gehäuse radial gelagert ist. Die elektrische Maschine weist dabei einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Stator vorteilhafter Weise fest mit dem Gehäuse verbunden ist und den Rotor umgibt.
Erfindungsgemäß weist der Triebkopf eine Abstandshaltervorrichtung zur radialen
Beabstandung des Rotors der elektrischen Maschine gegenüber dem Stator der elektrischen Maschine und/oder dem Gehäuse auf. Dabei entspricht ein
Innendurchmesser der Abstandshaltervorrichtung im Wesentlichen einem
Außendurchmesser des Rotors, und ein Außendurchmesser der
Abstandshaltervorrichtung entspricht im Wesentlichen einem Innendurchmesser eines dem Rotor zugeordneten Bereich des Gehäuses und/oder des Stators, wobei die
Abstandshaltervorrichtung derart ausgebildet ist, dass sie im Gehäuse axial verschiebbar ist.
Bei einer Montage oder einer Demontage der elektrischen Maschine in dem Gehäuse , oder auch bei einer Montage oder Demontage des Triebkopfes mit einem
Gehäuseverschlussteil oder an einem weiteren Gehäuse eines Kraftfahrzeuges, z. B. an einem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors, kann es, insbesondere bei
Permanentmagnetmaschinen, zu einem Aufprallen und/oder Anhaften des Rotors am Stator und/oder an dem Gehäuse kommen. Dies kann zu Beschädigungen am Rotor oder am Stator führen. Des Weiteren können insbesondere bei Permanentmagnetmaschinen sehr hohe Kräfte erforderlich sein, um den Rotor wieder vom Stator zu trennen.
Die Erfindung wirkt sich besonders vorteilhaft aus, wenn das Gehäuse einteilig ausgebildet ist, das heißt, wenn das Gehäuse keine inneren Flansche und
Verschraubungen aufweist.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird dieses Aufprallen und/oder Anhaften des Rotors am Stator und/oder dem Gehäuse verhindert, da der Rotor während der Montage und zweckmäßigerweise ebenfalls während der Demontage mittels der
Abstandshaltervorrichtung vom Stator und vom Gehäuse beabstandet gehalten wird. Dadurch wird eine einfache Montage und Demontage ermöglicht, wozu bevorzugt keine oder nur wenige Sonderwerkzeuge benötigt werden. Der Rotor und der Stator sind mittels der erfindungsgemäßen Lösung gegen die oben erwähnten Beschädigungen während der Montage und vorteilhafterweise ebenso während der Demontage geschützt.
Dieser Schutz besteht sowohl bei einer Montage der elektrischen Maschine in dem Gehäuse als auch bei einer Montage des fertig montierten Triebkopfes an dem weiteren Gehäuse. Bei der Montage des Triebkopfes wird vorteilhafter Weise als erstes der Stator montiert, danach die Abstandshaltervorrichtung und wiederum danach der Rotor. Rotor und Stator werden in dem Zustand, in dem der Triebkopf für sich fertig montiert ist, jedoch noch nicht an das weitere Gehäuse montiert ist, durch die Abstandshaltervorrichtung auseinander gehalten. In einem speziellen und vorteilhaften Fall, in dem der Triebkopf zusätzlich einen
Drehmomentwandler aufweist, wird vorteilhaft zu allererst der Drehmomentwandler montiert, bevor der Stator montiert wird.
Durch die axiale Verschiebbarkeit der Abstandshaltervorrichtung kann sich die
Abstandshaltervorrichtung bei der Montage des Triebkopfs an dem Kurbelghäuse derart verschieben, dass der Rotor frei gegenüber dem Stator drehbar wird.
Die elektrische Maschine ist beispielsweise eine elektrische Maschine für ein
Kraftfahrzeug, insbesondere eine elektrische Antriebsmaschine für einen Antrieb des Fahrzeugs, wobei die elektrische Maschine zweckmäßigerweise als Elektromotor und/oder elektrischer Generator verwendbar ist. Beispielsweise ist die elektrische
Maschine im Fahrzeug zwischen dem Verbrennungsmotor und einem Getriebe des Fahrzeugs angeordnet. Sie ist hierbei beispielsweise mit einer Kurbelwelle des
Verbrennungsmotors gekoppelt. Mit dem Getriebe ist sie beispielsweise über einen Drehmomentwandler gekoppelt. Es sind jedoch auch andere Einbaupositionen der elektrischen Maschine im Fahrzeug möglich. Insbesondere ist es auch möglich, dass das Fahrzeug keinen Verbrennungsmotor aufweist.
Unter dem ersten Radiallager soll eine Lagervorrichtung verstanden werden, mittels welcher der Rotor radial an dem Gehäuse gelagert wird. Dabei kann der Rotor unmittelbar oder mittelbar über das erste Radiallager an dem Gehäuse gelagert sein. Unter einer mittelbaren Lagerung soll eine Lagerung eines fest mit dem Rotor verbundenen, sich also mit dem Rotor drehenden weiteren Bauteil verstanden werden. Zum Beispiel kann der Rotor mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung zum Beispiel in Form einer
Drehmomentübertragungsglocke verbunden sein. Zusätzlich kann der Rotor mit einem Pumpenrad eines Drehmomentwandlers verbunden sein. Das erste Radiallager kann in diesen Fällen die Drehmomentübertragungsglocke oder das Pumpenrad an dem
Gehäuse radial lagern, wodurch in diesen Fällen auch der Rotor mittelbar an dem
Gehäuse gelagert ist.
Besonders vorteilhafter Weise ist das erste Radiallager als Wälzlager ausgebildet.
Besonders vorteilhaft ist das erste Radiallager das einzige Wälzlager für die Lagerung des Rotors an dem Gehäuse. Durch die Erfindung kann der Rotor auf einer Seite des
Triebkopfes radial durch das erste Radiallager gegen das Gehäuse abgestützt werden und auf der anderen Seite des Triebkopfes kann der Rotor durch die
Abstandshaltervorrichtung gegen das Gehäuse abgestützt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Rotor ein Halteelement, wobei der Innendurchmesser der Abstandshaltervorrichtung im Wesentlichen dem
Außendurchmesser des Halteelements entspricht. Das Halteelement ist dabei fest mit dem Rotor verbunden. Besonders vorteilhafter Weise weist das Halteelement eine Ringoder Hutform oder eine unterbrochene Ring- oder Hutform auf.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Abstandshaltervorrichtung an einer Seite des Gehäuses angeordnet, so dass die Abstandshaltervorrichtung, welche wie beschrieben nach einer Montage des Stators montiert wird, leicht montiert werden kann. Besonders vorteilhaft ist dabei das erste Radiallager auf einer gegenüberliegenden Seite des Gehäuses angeordnet. Besonders vorteilhaft sind erstes Radiallager und
Abstandshaltervorrichtung jeweils in gegenüberliegenden Endbereichen des Gehäuses angeordnet.
Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das erste Radiallager auf einer Abtriebsseite des Gehäuses angeordnet ist. Unter einer Abtriebsseite des Triebkopfes soll eine Seite des Gehäuses verstanden werden, die, bei einem in dem Kraftfahrzeug verbauten Zustand, dem Getriebe oder einem Radantrieb des Kraftfahrzeugs zugewandt ist.
Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der Rotor einen Wellenstummel aufweist, der axial über das Gehäuse hinausragt. Mittels des Wellenstummels ist es möglich, den Rotor, in einem montierten Zustand in einem Fahrzeug, außerhalb des Gehäuses an einem anderen Gehäuseteil axial zu lagern. Der Rotor kann so in dem montierten Zustand in einem Fahrzeug an zwei Stellen radial gelagert werden, nämlich zum einen mittels des ersten Radiallagers an dem Gehäuse und zum anderen mittels einer radialen Lagerung des Wellenstummels an dem anderen Gehäuseteil.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Abstandshaltervorrichtung einen Abstandshaltering oder mehrere Abstandshalteringsegmente umfasst. Auf diese Weise kann ein Ringspalt zwischen dem Rotor und dem Gehäuse mit nur einem Bauteil oder nur wenigen Bauteilen ausgefüllt werden und somit eine radiale Sicherung erzielt werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Abstandshaltervorrichtung einen Bereich mit einem größeren Innendurchmesser aufweist. Auf diese Weise weist die Abstandshaltervorrichtung eine sich in axialer Richtung ändernde Dicke auf. Auf diese Weise kann, wenn die Abstandshaltervorrichtung unterschiedliche axiale Positionen einnimmt, in einer ersten axialen Position der Abstandshaltervorrichtung ein Ringspalt zwischen dem Rotor und dem Stator und/oder dem Gehäuse im Wesentlichen vollständig ausgefüllt werden und in einer zweiten axialen Position der Abstandshaltervorrichtung der Ringspalt nur teilweise ausgefüllt werden, wodurch mittels der zweiten axialen Position eine vollständige Beweglichkeit des Rotors gegeben ist.
Besonders vorteilhafterweise ist dabei, in axialer Richtung, der Außendurchmesser der Abstandshaltervorrichtung im Wesentlichen konstant.
Die Erfindung wirkt sich weiterhin besonders vorteilhaft aus, wenn der Triebkopf innerhalb des Gehäuses einen Drehmomentwandler aufweist und der Rotor mit einem Pumpenrad des Drehmomentwandlers verbunden ist, wobei das Pumpenrad mittels des ersten Radiallagers an dem Gehäuse radial gelagert ist. Der Rotor ist somit mittelbar mittels des ersten Radiallagers an dem Gehäuse radial gelagert. Der Drehmomentwandler ist dabei vollständig innerhalb des Gehäuses angeordnet. Auf diese Art und Weise kann ein besonders kompakter und montagefreundlicher Triebkopf mit einem integrierten
Drehmomentwandler dargestellt werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Abstandshaltervorrichtung eine Federanordnung zur axialen Abstützung der Abstandshaltervorrichtung gegenüber dem Gehäuse aufweist, wobei die Abstandshaltervorrichtung entgegen einer Federkraft der Federanordnung im Gehäuse axial verschiebbar ist. Auf diese Weise kann bei einer Montage des Gehäuses an einem anderen Gehäuseteil die Abstandhaltervorrichtung gegen die Federkraft verschoben werden, wobei bei einer Demontage des Gehäuses von dem anderen Gehäuseteil aufgrund der Federkraft die Abstandhaltervorrichtung wieder in eine sichernde Position verschoben wird.
Eine weitere Weiterbildung der Erfindung sieht einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug vor, welcher einen Verbrennungsmotor und einen Triebkopf der oben beschriebenen Art aufweist, wobei der Rotor des Triebkopfs radial an einer Kurbelwelle des
Verbrennungsmotors gelagert ist, wobei die Kurbelwelle über ein zweites Radiallager an einem Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors gelagert ist, wobei das erste Radiallager als Wälzlager ausgebildet ist und das erste Radiallager das einzige Wälzlager ist, mittels welchem der Rotor an dem Gehäuse des Triebkopfs gelagert ist. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein geöffnetes Gehäuse und ein darin eingesetzter und mittels einer
Abstandshaltervorrichtung gehaltener Rotor einer elektrischen Maschine in einer perspektivischen Darstellung,
Fig. 2 eine Abstandshaltervorrichtung und eine Verdrehsicherung eines Triebkopfes in einer perspektivischen Darstellung,
Fig. 3 ein geöffnetes Gehäuse und ein darin eingesetzter und mittels einer
Abstandshaltervorrichtung gehaltener Rotor einer elektrischen Maschine in einer Schnittdarstellung,
Fig. 4 eine Detaildarstellung von Figur 3,
Fig. 5 eine elektrische Maschine zu einem ersten Zeitpunkt einer Montage, Fig. 6 eine Detaildarstellung von Figur 5,
Fig. 7 schematisch ein Verbindungsbereich eines Verbrennungsmotors und eines
Getriebes zum ersten Zeitpunkt,
Fig. 8 eine elektrische Maschine zu einem zweiten Zeitpunkt einer Montage,
Fig. 9 eine Detaildarstellung von Figur 8,
Fig. 10 schematisch ein Verbindungsbereich eines Verbrennungsmotors und eines
Getriebes zum zweiten Zeitpunkt,
Fig. 11 eine elektrische Maschine zu einem dritten Zeitpunkt einer Montage,
Fig. 12 eine Detaildarstellung von Figur 11, Fig. 13 schematisch ein Verbindungsbereich eines Verbrennungsmotors und eines Getriebes zum dritten Zeitpunkt,
Fig. 14 eine Detaildarstellung der elektrischen Maschine mit einer Verdrehsicherung, und
Fig. 15 eine Schnittdarstellung einer Verdrehsicherung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Anhand der Figuren 1 bis 15 wird im Folgenden der erfindungsgemäße Triebkopf und die erfindungsgemäße Antriebstrangvorrichtung erläutert, und es wird eine Montage einer elektrischen Maschine 1 erläutert, wobei ein zeitlicher Montageablauf insbesondere durch die Figuren 3, 5, 8 und 11 dargestellt ist.
Die elektrische Maschine 1 ist beispielsweise zur Verwendung in einem hier nicht dargestellten Fahrzeug vorgesehen, insbesondere als eine elektrische Antriebsmaschine, wobei die elektrische Maschine 1 in einem Motorbetrieb und/oder in einem
Generatorbetrieb verwendet werden kann. Im dargestellten Beispiel erfolgt durch die Montage der elektrischen Maschine 1 auch eine Kopplung der elektrischen Maschine 1 mit einem Verbrennungsmotor 2 und einem Getriebe 3, wobei die Kopplung mit dem Getriebe 3 über einen Drehmomentwandler (29) erfolgt. Die im Folgenden beschriebene Montage und ein hierzu ausgestalteter Triebkopf 4 sind jedoch auch zur Montage elektrischer Maschinen 1 geeignet, welche nicht mit einem Verbrennungsmotor 2 und/oder einem Getriebe 3 gekoppelt werden.
Der Triebkopf 4 umfasst die elektrischen Maschine 1 und eine
Abstandshaltervorrichtung 5, auch als Zentrierring bezeichnet, zur radialen Beabstandung eines Rotors 6 der elektrischen Maschine 1 gegenüber einem Stator 7 der elektrischen Maschine und/oder einem Gehäuse 8 der elektrischen Maschine 1 während der Montage. Diese Abstandshaltervorrichtung 5 ist in Figur 1 bereits zwischen dem Rotor 6, genauer gesagt zwischen einem Halteelement 9 des Rotors 6, und dem Gehäuse 8 angeordnet. In Figur 2 ist diese Abstandshaltervorrichtung 5 außerhalb der elektrischen Maschine 1 dargestellt. Die Abstandshaltervorrichtung 5 ist derart ausgebildet, dass ein Innendurchmesser Dmin - in diesem Beispiel ein kleinster Innendurchmesser - der Abstandshaltervorrichtung 5 im Wesentlichen einem Außendurchmesser DH des Halteelements 9 des Rotors 6 entspricht, so dass die Abstandshaltervorrichtung 5 auf das Halteelement 9 des Rotors 6 im
Wesentlichen radialspielfrei aufsetzbar ist. Des Weiteren ist die
Abstandshaltervorrichtung 5 derart ausgebildet, dass ein Außendurchmesser DA der Abstandshaltervorrichtung 5 im Wesentlichen einem Innendurchmesser Di eines dem Halteelement 9 des Rotors 6 zugeordneten Gehäusebereichs entspricht, so dass die Abstandshaltervorrichtung 5 im Wesentlichen radialspielfrei in diesen Gehäusebereich einsetzbar ist. Der Gehäusebereich ist der Bereich des Gehäuses 8, in welchem sich die Abstandshaltervorrichtung 5 axial bewegen soll, wie im Folgenden noch näher
beschrieben wird.
In Figur 1 ist die in den Gehäusebereich eingesetzte Abstandshaltervorrichtung 5 mit dem ebenfalls eingesetzten Rotor 6, dessen Halteelement 9 in der Abstandshaltervorrichtung 5 angeordnet ist, dargestellt. Durch die Abstandshaltervorrichtung 5 wird, insbesondere bei Permanentmagnetmaschinen, ein Aufprallen und/oder Anhaften des Rotors 6 am Stator 7 während der Montage und ebenso während und nach einer Demontage vermieden, da der Rotor 6 mittels der Abstandshaltervorrichtung 5 auf Abstand zum Stator 7 und
Gehäuse 8 gehalten wird. Dadurch werden Beschädigungen am Elektroblech und/oder an den Magneten vermieden und es wird eine einfache Montage und Demontage ermöglicht.
Um nach der Montage der elektrischen Maschine 1 in einem Fahrzeug eine Freigängigkeit des Rotors 6 zu erreichen, so dass dieser frei im Stator 7 rotieren kann und nicht an der Abstandshaltervorrichtung 5 schleift, ist es erforderlich, die Abstandshaltervorrichtung 5 vom Rotor 6, in diesem Beispiel genauer gesagt von dessen Halteelement 9, zu lösen. Hierzu ist die Abstandshaltervorrichtung 5 und zweckmäßigerweise ebenso der
Gehäusebereich, in welchem die Abstandshaltervorrichtung 5 angeordnet ist, derart ausgebildet, dass die Abstandshaltervorrichtung 5 im Gehäuse 8 axial, d. h. in
Längsrichtung einer Rotationsachse des Rotors 6, verschiebbar ist. Zweckmäßigerweise wird diese Verschiebung der Abstandshaltervorrichtung 5 durch ein Verschließen des Gehäuses 8 mit einem Gehäuseverschlussteil 10 bewirkt, wobei das
Gehäuseverschlussteil 10 auf die Abstandshaltervorrichtung 5 einwirkt und diese im Gehäuse 8 axial in Gehäuseverschlussrichtung verschiebt, d. h. in das Gehäuse 8 hinein, und dadurch vom Halteelement 9 des Rotors 6 herabschiebt, wie in Figur 11 gezeigt. Das Gehäuseverschlussteil 10 kann zum Beispiel ein Deckel für das Gehäuse 8 oder ein Flansch eines weiteren Gehäuses sein, das sich in einem eingebauten Zustand in dem Fahrzeug dem Gehäuse 8 anschließt. Vorteilhaft kann das Gehäuseverschlussteil 10 ein Flansch eines Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors sein.
Die Abstandhaltervorrichtung 5 ist an einem ersten Endbereich 24 des Gehäuses 8 angeordnet, im Beispiel an einem abtriebsseitigen ersten Endbereich 24 des Gehäuses 8. Durch diese Anordnung ist es möglich, dass der Rotor 6 im Gehäuse 8 durch ein einziges Radiallager 26 radial gelagert ist. Das Radiallager 26 ist als Wälzlager ausgeführt und an einem zweiten Endbereich 25 des Gehäuses 8 angeordnet. Der zweite Endbereich 25 liegt dem ersten Endbereich 24 axial gegenüber. Das Radiallager 26 lagert den Rotor 6 mittelbar, indem das Radiallager 26 ein Pumpenrad 28 eines Drehomomentwandlers 29 lagert, wobei der Rotor 6 über eine Drehomomentübertragungsglocke 30 mit dem
Pumpenrad 28 verbunden ist.
Der Rotor ist somit auf einer Seite radial durch das Radiallager 26 gelagert und auf der anderen Seite im nicht im Fahrzeug verbauten Zustand bzw. in einem nicht mit dem Gehäuseverschlussteil 10 versehenen Zustand radial durch die Abstandhaltervorrichtung 5 gesichert.
In einem im Fahrzeug verbauten Zustand wird, wie in Figur 11 gezeigt, die radiale Sicherung durch die Abstandhaltervorrichtung 5 aufgehoben. Stattdessen wird dann der Rotor 6 durch ein zweites Radiallager 31 radial gelagert, wobei das Radiallager 31 den Rotor 6 gegen das Gehäuseverschlussteil 10 lagert. Im Beispiel ist das
Gehäuseverschlussteil 10 ein Teil eines Kurbelgehäuses des Verbrennungsmotors. Im Beispiel lagert das Radiallager 31 eine Kurbelwelle 23 an dem Gehäuseverschlussteil 10, wobei der Rotor 6 über einen Wellenstummel 27 in die Kurbelwelle 23 eingesteckt ist.
Um ein vorzeitiges Herabschieben der Abstandshaltervorrichtung 5 vom Halteelement 9 des Rotors 6 zu vermeiden und bei einer Demontage des Rotors 6 ein vorzugsweise automatisches Aufschieben der Abstandshaltervorrichtung 5 auf das Halteelement 9 des Rotors 6 zu ermöglichen, weist die Abstandshaltervorrichtung 5 eine Federanordnung 11 zur axialen AbStützung der Abstandshaltervorrichtung 5 gegenüber dem Gehäuse 8 auf, wobei die Abstandshaltervorrichtung 5 zum Entfernen vom Halteelement 9 des Rotors 6, d. h. während der Montage der elektrischen Maschine 1 , entgegen einer Federkraft der Federanordnung 11 im Gehäuse 8 axial verschiebbar ist. Durch die Federanordnung 11 wird somit des Weiteren erreicht, dass bei einer Demontage der elektrischen Maschine 1 sich die Abstandshaltervorrichtung 5 während des Entfernens des
Gehäuseverschlussteils 10 durch die Federanordnung 11 federbelastet wieder auf das Halteelement 9 des Rotors 6 aufschiebt, so dass auch während der Demontage der Rotor 6 sicher vom Stator 7 und vom Gehäuse 8 beabstandet ist. In einem Verfahren zur Montage der elektrischen Maschine 1 in einem solchen
Triebkopf 4 wird somit der Rotor 6 mit seinem Halteelement 9 in die
Abstandshaltervornchtung 5 eingesetzt und in das Gehäuse 8 mit dem Stator 7 eingesetzt. Dabei kann entweder zuerst die Abstandshaltervornchtung 5 in das
Gehäuse 8 eingesetzt werden und danach der Rotor 6 in das Gehäuse 8 und den Stator 7 eingesetzt werden, bis er in der Abstandshaltervornchtung 5 positioniert ist, oder die Abstandshaltervornchtung 5 wird zunächst auf das Halteelement 9 des Rotors 6 aufgesetzt und danach wird der Rotor 6 zusammen mit der Abstandshaltervornchtung 5 in das Gehäuse 8 und damit in den Stator 7 eingesetzt.
Zum Verschließen des Gehäuses 8 wird dann das Gehäuseverschlussteil 10 auf das Gehäuse 8 aufgesetzt, wobei die Abstandshaltervornchtung 5 mittels des
Gehäuseverschlussteils 10 im Gehäuse 8 axial verschoben und dadurch vom Rotor 6, genauer gesagt von dessen Halteelement 9, gelöst wird. Bei einer Demontage wird das Gehäuseverschlussteil 10 wieder abgenommen, wodurch die Abstandshaltervornchtung 5 durch die Federanordnung 11 federbelastet wieder im Gehäuse 8 axial in Richtung des Halteelements 9 des Rotors 6 geschoben und somit auf dieses aufgeschoben wird.
Dadurch ist der Rotor 6 wieder radial fixiert, d. h. auf Abstand zum Stator 7 und zum Gehäuse 8 gehalten, und kann nun aus dem Stator 7 und Gehäuse 8 entfernt werden, wobei die Abstandshaltervornchtung 5 mit entfernt wird oder im Gehäuse 8 verbleibt.
Die Federanordnung 11 weist im dargestellten Beispiel eine Mehrzahl von
Federelementen 12 auf, welche hier als Schraubenfedern ausgebildet sind. Es sind in anderen Beispielen auch anders ausgebildete Federelemente 12 möglich. Die
Federelemente 12 sind mittels Federhalterungen 13, welche im dargestellten Beispiel als Schraubanordnungen in Form einer Schraube und einer das jeweilige Federelement 12 haltenden Schraubenmutter ausgebildet sind, an der Abstandshaltervornchtung 5 gehalten und werden während des Anordnens der Abstandshaltervornchtung 5 im Gehäuse 8 in korrespondierende Federaufnahmen des Gehäuses 8 eingesetzt. Die Federelemente 12 stützen sich dabei an einem Boden der jeweiligen Federaufnahme ab und sind zunächst entspannt. Durch das Verschließen des Gehäuses 8 mit dem
Gehäuseverschlussteil 10 und das daraus resultierende axiale Verschieben der
Abstandshaltervornchtung 5 im Gehäuse 8 werden die Federelemente 12 zunehmend gespannt. Wird das Gehäuse 8 durch Abnehmen des Gehäuseverschlussteils 10 wieder geöffnet, wird die Abstandshaltervornchtung 5 mittels der Federelemente 12 und unter Entspannen der Federelemente 12 im Gehäuse 8 in Richtung des Halteelementes 9 des Rotors 6 geschoben und auf dieses aufgeschoben.
Im dargestellten Beispiel ist besonders vorteilhaft am von der Abstandshaltervorrichtung 5 abgewandten Ende des jeweiligen Federelementes 12 ein Rastelement 14 angeordnet, welches in eine jeweilige Rastaufnahme 15 des Gehäuses 8 einrastet. Dadurch wird die Abstandshaltervorrichtung 5 am Gehäuse 8 gesichert. D. h. die
Abstandshaltervorrichtung 5 wird in das Gehäuse 8 eingesetzt, bis die Rastelemente 14 einrasten, und danach kann der Rotor 6 zur Montage in das Gehäuse 8 eingesetzt, zur Demontage aus dem Gehäuse 8 entnommen und zur erneuten Montage wieder in das Gehäuse 8 eingesetzt werden, wobei die Abstandshaltervorrichtung 5 stets im Gehäuse 8 verbleibt, da sie mittels der Rastelemente 14 mit dem Gehäuse 8 verbunden ist.
Im hier dargestellten Beispiel umfasst die Abstandshaltervorrichtung 5 einen
geschlossenen Abstandshaltering. In anderen Ausführungsbeispielen kann die
Abstandshaltervorrichtung 5 mehrere Abstandshalteringsegmente umfassen, welche zusammengesetzt im Wesentlichen einen Abstandshaltering ergeben. Dieser
zusammengesetzte Abstandshaltering muss dann jedoch nicht unbedingt vollständig geschlossen sein.
Im dargestellten Beispiel weist die Abstandshaltervorrichtung 5 neben einem Bereich mit dem kleinsten Innendurchmesser Dmin einen Bereich mit einem größeren
Innendurchmesser Dg auf, d. h. es ist in Axialrichtung ein Absatz ausgebildet. Dabei wird die Abstandshaltervorrichtung 5 zur Montage der elektrischen Maschine 1 derart auf dem Halteelement 9 des Rotors 6 und/oder im Gehäuse 8 angeordnet, dass der Bereich mit dem größeren Innendurchmesser Dg vom Gehäuse 8 abgewandt ist, d. h. dem aufzusetzenden Gehäuseverschlussteil 10 zugewandt ist. Durch die Axialverschiebung der Abstandshaltervorrichtung 5 tiefer in das Gehäuse 8 hinein während des
Verschließens des Gehäuses 8 mit dem Gehäuseverschlussteil 10 gleitet somit der Bereich der Abstandshaltervorrichtung 5 mit dem kleinsten Innendurchmesser Dmin vom Halteelement 9 des Rotors 6 ab und das Halteelement 9 des Rotors 6 ist danach in einer durch den größeren Innendurchmesser Dg gebildeten größeren lichten Weite der Abstandshaltervorrichtung 5 positioniert, in welcher das Halteelement 9 des Rotors 6 die Abstandshaltervorrichtung 5 nicht mehr berührt.
Durch diese Ausbildung der Abstandshaltervorrichtung 5 mit dem Bereich des kleinsten Innendurchmessers Dmin und somit einer kleinen lichten Weite und dem sich daran anschließenden Bereich des größeren Innendurchmessers Dg und somit der größeren lichten Weite wird eine größere Breite der Abstandshaltervorrichtung 5 und dadurch eine größere Stabilität und eine größere Abstützfläche am Gehäuse 8 erreicht. Des Weiteren wird dadurch ermöglicht, an dem Bereich mit dem größeren Innendurchmesser Dg außenseitig eine oder, wie hier dargestellt, mehrere Aufnahmen 15 für die
Federanordnung 11, d. h. für die jeweiligen Federelemente 12, vorzusehen, wobei sich diese Aufnahmen 15 nicht vollständig in einen Gehäuseinnenraum hineinschieben, sondern als Anlagefläche für das Gehäuseverschlussteil 10 dienen, mittels welchem die Abstandshaltervorrichtung 5 während des Verschließens axial verschoben wird, und dann zwischen dem Gehäuse 8 und dem Gehäuseverschlussteil 10 angeordnet sind.
Um eine Sicherung des Rotors 6 gegen ein Verdrehen während der Montage, vorteilhafterweise auch während der Demontage und zudem beispielsweise auch während eines Transports zu ermöglichen, ist eine Verdrehsicherung 16 zur Sicherung des Rotors 6 vorgesehen. Diese Verdrehsicherung 16 ist in den Figuren 1 , 2 und 14 und detailliert Figur 15 dargestellt. Sie umfasst einen Haltestift 17, welcher in das Gehäuse 8 einführbar ist und in den Rotor 6, genauer in dessen Halteelement 9, eingreift. Zu diesem Zweck weist das Halteelement 9 des Rotors 6 zumindest eine Durchführungsöffnung 18 für den Haltestift 17 auf, bevorzugt eine Mehrzahl solcher Durchführungsöffnungen 18, wie in Figur 1 gezeigt.
Der Haltestift 17 ist im dargestellten Beispiel in einer Hülse 19 angeordnet, welche ein Außengewinde aufweist, so dass die Hülse 19 zusammen mit dem Haltestift 17 in eine Gehäuseöffnung mit einem korrespondierenden Innengewinde einschraubbar ist.
Beispielsweise weist die Hülse 19 hierfür ein Sechskantprofil an ihrem Außenumfang auf, um sie mittels eines entsprechenden Werkzeugs in das Gehäuse 8 einschrauben und auch wieder herausschrauben zu können. In anderen Beispielen können auch andere Profile oder andere Werkzeugangriffsmöglichkeiten vorgesehen sein.
Der Haltestift 17 ist in der Hülse 19 mittels eines Sprengrings 20 befestigt, welcher in Sprengringnuten in der Hülse 19 und im Haltestift 17 eingreift. Dadurch ist eine sichere Befestigung des Haltestiftes 17 in Längsrichtung des Haltestiftes 17 an der Hülse 19 erreicht und zudem eine Drehbewegung des Haltestiftes 17 relativ zur Hülse 19 ermöglicht.
Die Durchführungsöffnungen 18 im Halteelement 9 des Rotors 6 sind zweckmäßigerweise jeweils als Langloch ausgebildet. Der Haltestift 17 weist an einem Halteende 21 , welches am Halteelement 9 des Rotors 6 angreift, eine zu diesen Langlöchern korrespondierende Form auf. Dadurch ist der Haltestift 17 durch das jeweilige Langloch im Halteelement 9 des Rotors 6 hindurchführbar und anschließend um eine Viertelumdrehung verdrehbar, wodurch er am Halteelement 9 des Rotors 6 verrastet. Somit ist der Rotor 6 durch den Haltestift 17 verdrehsicher gehalten und zudem gegen eine axiale Verschiebung im Gehäuse 8 gesichert.
Um den Haltestift 17 in der Hülse 19 drehen zu können, weist das vom Halteende 21 abgewandte andere Ende des Haltestiftes 17, welches in der Hülse 19 angeordnet ist, eine Werkzeugangriffsausformung 22 auf, welche im dargestellten Beispiel als eine Innensechskantausformung ausgebildet ist. Dadurch ist der Haltestift 17 mit einem korrespondierenden Werkzeug in der Hülse 19 verdrehbar. In anderen
Ausführungsbeispielen können anders ausgebildete Werkzeugangriffsausformungen 22 vorgesehen sein. Des Weiteren kann der Haltestift 17 mit seinem vom Halteende 21 abgewandten Ende beispielsweise auch aus der Hülse 19 herausragen, so dass dann entsprechend auch andere Werkzeugangriffsausformungen 22 möglich sind.
Im Folgenden wird der Montageablauf nochmals beschrieben. Zunächst wird die
Abstandshaltervorrichtung 5 in das Gehäuse 8 eingesetzt, wobei die Federelemente 12 in den Federaufnahmen des Gehäuses 8 angeordnet werden und die Rastelemente 14 im Gehäuse 8 verrasten. Anschließend wird der Rotor 6 in das Gehäuse 8 und den Stator 7 eingesetzt, wobei das Halteelement 9 des Rotors 6 in der Abstandshaltervorrichtung 5, genauer gesagt in deren Bereich mit dem kleinsten Innendurchmesser Dmin und somit der kleinen lichten Weite, positioniert wird. Die Abstandshaltervorrichtung 5 liegt nun an einem Umfang des Halteelements 9 des Rotors 6 und an einem Innenumfang des Gehäuses 8 an und hält somit den Rotor 6 in einem radialen Abstand zum Gehäuse 8 und zum Stator 7, wie in den Figuren 1 , 3 und 4 gezeigt.
Zur Sicherung des Rotors 6 wird nun die Verdrehsicherung 16 angeordnet. Hierzu wird die Hülse 19 in das Gehäuse 8 eingeschraubt, wobei der Haltestift 17 und der Rotor 6 derart ausgerichtet sind, dass das Halteende 21 des Haltestiftes 17 mit einer
langlochförmigen Durchführungsöffnung 18 des Halteelements 9 des Rotors 6 deckungsgleich ist. Nach dem Durchführen des Halteendes 21 des Haltestiftes 17 durch eine der langlochförmigen Durchführungsöffnungen 18 im Halteelement 9 des Rotors 6 wird der Haltestift 17 um eine Viertelumdrehung gedreht, so dass der Haltestift 17 am Halteelement 9 des Rotors 6 verrastet. Dadurch ist der Rotor 6 nun mittels der Abstandshaltervorrichtung 5 radial und mittels der Verdrehsicherung 16 gegen ein Verdrehen und zudem gegen ein axiales Verschieben gesichert.
Anschließend wird das Gehäuseverschlussteil 10, bei welchem es sich beispielsweise um ein Gehäuseteil des Verbrennungsmotors 2 handelt, am geöffneten Gehäuse 8 positioniert bzw. das geöffnete Gehäuse 8 wird entsprechend am Verbrennungsmotor 2 positioniert, wie in Figur 5 und Figur 6 gezeigt. Zweckmäßigerweise wird dabei auf einer vom Verbrennungsmotor 2 abgewandten Seite der elektrischen Maschine 1 das
Getriebe 3, zweckmäßigerweise zusammen mit dem Drehmomentwandler, positioniert. Figur 7 zeigt eine Ausrichtung eines Verbrennungsmotorbereichs und eines
Getriebebereichs in diesem Stadium der Montage.
Anschließend wird das Gehäuse 8 mit dem Gehäuseverschlussteil 10 durch ein zunehmendes Aufeinanderzubewegen des Gehäuses 8 und des
Gehäuseverschlussteils 10 verschlossen, wie in den Figuren 8 und 9 sowie 11 und 12 gezeigt. Die Figuren 10 und 13 zeigen das dabei erfolgende Aufeinanderzubewegen und Verbinden des Verbrennungsmotors 2 mit dem Getriebe 3, welche dann über die elektrische Maschine 1 miteinander gekoppelt sind, wobei hier jeweils nur ein Ausschnitt des Verbrennungsmotors 2 und des Getriebes 3 gezeigt sind. Dabei wird im dargestellten Beispiel der Rotor 6 mit einer Kurbelwelle 23 des Verbrennungsmotors 2 gekoppelt.
Wie in den Figuren 11 und 12 gezeigt, wird die Abstandshaltervorrichtung 5 durch das Verschließen des Gehäuses 8 mittels des Gehäuseverschlussteils 10 im Gehäuse 8 axial verschoben, d. h. weiter in das Gehäuse 8 hineingeschoben, wodurch die
Federelemente 12 gespannt werden und sich die Abstandshaltervorrichtung 5 vom Halteelement 9 des Rotors 6 löst. Anschließend wird die Verdrehsicherung 16 entfernt, wie in Figur 14 gezeigt. Hierzu wird der Haltestift 17 um eine Viertelumdrehung verdreht, so dass die langlochförmige Durchführungsöffnung 18 und das Halteende 21 des Haltestiftes 17 deckungsgleich sind, und anschließend wird die Verdrehsicherung 16 durch Herausschrauben der Hülse 19 aus dem Gehäuse 8 entfernt. Nun kann sich der Rotor 6 frei drehen, da er weder durch die Verdrehsicherung 16 noch durch die
Abstandshaltervorrichtung 5 blockiert wird.
Eine Demontage der elektrischen Maschine 1 erfolgt entsprechend auf umgekehrte Weise, d. h. zunächst wird die Verdrehsicherung 16 wieder angeordnet. Hierzu wird die Hülse 19 in das Gehäuse 8 eingeschraubt, wobei der Haltestift 17 und der Rotor 6 derart ausgerichtet sind, dass das Halteende 21 des Haltestiftes 17 mit einer langlochförmigen Durchführungsöffnung 18 im Halteelement 9 des Rotors 6 deckungsgleich sind. Nach dem Durchführen des Halteendes 21 des Haltestiftes 17 durch eine der langlochförmigen Durchführungsöffnungen 18 im Halteelement 9 des Rotors 6 wird der Haltestift 17 um eine Viertelumdrehung gedreht, so dass der Haltestift 17 am Halteelement 9 des Rotors 6 verrastet. Dadurch ist der Rotor 6 nun mittels der Verdrehsicherung 16 gegen ein
Verdrehen und zudem gegen ein axiales Verschieben gesichert.
Anschließend wird das Gehäuseverschlussteil 10 vom Gehäuse 8 abgenommen, wodurch die federbelastete Abstandshaltervorrichtung 5 in Richtung des Halteelements 9 des Rotors 6 und auf dieses aufgeschoben wird, so dass der Rotor 6 radial vom Gehäuse 8 und Stator 7 beabstandet gehalten wird, da die Abstandshaltervorrichtung 5 am Umfang des Halteelements 9 des Rotors 6 und am Innenumfang des Gehäuses 8 anliegt. Nun kann der Rotor 6 aus dem Gehäuse 8 entnommen werden und beispielsweise ein neuer Rotor 6 in das Gehäuse 8 eingesetzt und die elektrische Maschine 1 wieder montiert werden.
Bezugszeichenliste
elektrische Maschine
Verbrennungsmotor
Getriebe
Triebkopf
Abstandshaltervomchtung
Rotor
Stator
Gehäuse
Halteelement
Gehäuseverschlussteil
Federanordnung
Federelement
Federhalterung
Rastelement
Aufnahme
Verdrehsicherung
Haltestift
Durchführungsöffnung
Hülse
Sprengring
Halteende
Werkzeugangriffsausformung
Kurbelwelle
erster Endbereich
zweiter Endbereich
Radiallager
Wellenstummel
Pumpenrad 29 Drehmomentwandler
30 Drehmomentübertragungsglocke
31 zweites Radiallager
DA Außendurchmesser der Abstandshaltervorrichtung
Dg größerer Innendurchmesser
DH Außendurchmesser des Halteelements
Di Innendurchmesser des Gehäusebereichs
Dmin kleinster Innendurchmesser der Abstandshaltervorrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Triebkopf (4) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend
- ein Gehäuse (8) und
- eine innerhalb des Gehäuses (8) angeordnete elektrische Maschine (1) mit einem Rotor (6) und einem Stator (7),
- ein erstes Radiallager (26), mittels welchem der Rotor der elektrischen Maschine mittelbar oder unmittelbar an dem Gehäuse (8) radial gelagert ist,
gekennzeichnet durch
eine Abstandshaltervorrichtung (5) zur radialen Beabstandung des Rotors (6) gegenüber dem Stator (7) und/oder dem Gehäuse (8), wobei ein
Innendurchmesser (Dmin) der Abstandshaltervorrichtung (5) im Wesentlichen einem Außendurchmesser (DH) des Rotors (6) entspricht und ein Außendurchmesser (DA) der Abstandshaltervorrichtung (5) im Wesentlichen einem Innendurchmesser (Di) eines dem Rotor (6) zugeordneten Bereich des Gehäuses (8) oder des Stators (7) entspricht, und wobei die Abstandshaltervorrichtung (5) derart ausgebildet ist, dass sie im Gehäuse (8) axial verschiebbar ist.
2. Triebkopf (4) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (6) ein Halteelement (9) umfasst und dass der Innendurchmesser (Dmin) der Abstandshaltervorrichtung (5) im Wesentlichen einem Außendurchmesser (DH) des Halteelements (9) entspricht.
3. Triebkopf (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshaltervorrichtung (5) an einem ersten Endbereich (24) des Gehäuses (8) angeordnet ist.
4. Triebkopf (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Radiallager (26) an einem zweiten Endbereich (25) des Gehäuses (8) angeordnet ist.
5. Triebkopf (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (6) einen Wellenstummel (27) aufweist, der axial über das Gehäuse (8) hinausragt.
6. Triebkopf (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshaltervornchtung (5) einen
Abstandshaltering oder mehrere Abstandshalteringsegmente umfasst.
7. Triebkopf (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshaltervornchtung (5) einen Bereich mit einem größeren Innendurchmesser (Dg) aufweist.
8. Triebkopf (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mit einem Pumpenrad (28) eines
Drehmomentwandlers (29) verbunden ist, wobei das Pumpenrad (28) mittels des ersten Radiallagers (26) an dem Gehäuse (8) radial gelagert ist.
9. Triebkopf (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshaltervornchtung (5) eine
Federanordnung (11) zur axialen Abstützung der Abstandshaltervornchtung (5) gegenüber dem Gehäuse (8) aufweist, wobei die Abstandshaltervornchtung (5) entgegen einer Federkraft der Federanordnung (11) im Gehäuse (8) axial verschiebbar ist.
10. Antriebsstrangvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und mit einem Triebkopf (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotor (6) des Triebkopfs (4) radial an einer Kurbelwelle (23) des
Verbrennungsmotors fixiert ist, wobei die Kurbelwelle (23) über ein zweites
Radiallager (31) an einem Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors gelagert ist, wobei das erste Radiallager (26) als Wälzlager ausgebildet ist und das einzige Wälzlager ist, mittels welchem der Rotor (6) an dem Gehäuse (8) des Triebkopfs (4) gelagert ist.
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