DE102021123670A1

DE102021123670A1 - electrical machine

Info

Publication number: DE102021123670A1
Application number: DE102021123670.3A
Authority: DE
Inventors: Johann Averichev; Peter Welker
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-09-14
Filing date: 2021-09-14
Publication date: 2023-03-16
Also published as: WO2023041104A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1), insbesondere für einen Antriebsstrang (2) eines elektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs (3), umfassend einen Stator (4) und einen relativ zum Stator (4) drehbar gelagerten Rotor (5), wobei der Rotor eine Rotorwelle (6) aufweist, welche als Hohlwelle (7) ausgebildet ist und die eine drehbar in der Hohlwelle (7) angeordnete Zwischenwelle (8) zumindest abschnittsweise umfasst, wobei die Zwischenwelle (8) zweiteilig aus einem ersten Zwischenwellenabschnitt (9) und einem zweiten Zwischenwellenabschnitt (10) ausgebildet ist, wobei der erste Zwischenwellenabschnitt (9) und der zweite Zwischenwellenabschnitt (10) drehfest und formschlüssig miteinander verbunden sind.

The invention relates to an electrical machine (1), in particular for a drive train (2) of an electrically operated motor vehicle (3), comprising a stator (4) and a rotor (5) which is rotatably mounted relative to the stator (4), the rotor having a rotor shaft (6), which is designed as a hollow shaft (7) and which at least partially includes an intermediate shaft (8) rotatably arranged in the hollow shaft (7), the intermediate shaft (8) being in two parts, consisting of a first intermediate shaft section (9) and a second Intermediate shaft section (10) is formed, the first intermediate shaft section (9) and the second intermediate shaft section (10) being non-rotatably and positively connected to one another.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Antriebsstrang eines elektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator und einen relativ zum Stator drehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor eine Rotorwelle aufweist, welche als Hohlwelle ausgebildet ist und die eine drehbar in der Hohlwelle angeordnete Zwischenwelle zumindest abschnittsweise umfasst.The present invention relates to an electrical machine, in particular for a drive train of an electrically operable motor vehicle, comprising a stator and a rotor which is mounted rotatably relative to the stator, the rotor having a rotor shaft which is designed as a hollow shaft and the one intermediate shaft which is rotatably arranged in the hollow shaft included at least in part.

Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.Electric motors are increasingly being used to drive motor vehicles in order to create alternatives to internal combustion engines that require fossil fuels. Significant efforts have already been made to improve the suitability for everyday use of electric drives and also to be able to offer users the driving comfort they are accustomed to.

Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnradifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2-Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibarer Antriebsstrang bezeichnet.A detailed description of an electric drive can be found in an article in the ATZ magazine, volume 113, 05/2011, pages 360-365 by Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski and Jens Liebold with the title: Highly integrative and flexible electric drive unit for electric Vehicles, which is probably the closest state of the art. This article describes a drive unit for an axle of a vehicle, which includes an electric motor that is arranged concentrically and coaxially with a bevel gear differential, with a switchable 2-speed planetary gear set being arranged in the power train between the electric motor and the bevel gear differential, which is also is positioned coaxially to the electric motor or the bevel gear differential or spur gear differential. The drive unit is very compact and allows a good compromise between climbing ability, acceleration and energy consumption due to the switchable 2-speed planetary gear set. Such drive units are also referred to as e-axles or electrically operable drive trains.

In derartigen E-Achsen kommen auch häufig Differentialgetriebe zum Einsatz, die unterschiedliche Drehzahlen und/oder Drehmomente an den Fahrzeugrädern einer angetriebenen Fahrzeugachse erlauben. Konstruktionsbedingt wird hierzu häufig eine Zwischenwelle durch die als Hohlwelle ausgeführte Rotorwelle der elektrischen Maschine der E-Achse geführt, wobei ein distales Ende dieser Hohlwelle mit dem Differentialgetriebe und das andere distale Ende mit einem Fahrzeugrad gekoppelt ist. Da insbesondere die Anbindung der Zwischenwelle an das Fahrzeugrad je nach Fahrzeugmodel unterschiedlich ausgestaltet sein kann, ergibt sich hierdurch eine hohe Bauteilvielfalt und -komplexität, die die Fertigung derartiger Zwischenwellen vergleichsweise aufwendig und kostenintensiv werden läßt. Ferner muss die Fertigung durch die Länge der Zwischenwelle sehr genau und mit geringen Toleranzen erfolgen, was ebenfalls die Verwendung von kostengünstigen Fertigungsverfahren verhindert.In such e-axles, differential gears are also often used, which allow different speeds and/or torques on the vehicle wheels of a driven vehicle axle. Due to the design, an intermediate shaft is often guided through the hollow shaft of the rotor shaft of the electrical machine of the E axis, with a distal end of this hollow shaft being coupled to the differential gear and the other distal end to a vehicle wheel. Since in particular the connection of the intermediate shaft to the vehicle wheel can be designed differently depending on the vehicle model, this results in a high variety and complexity of components, which makes the production of such intermediate shafts comparatively complex and cost-intensive. Furthermore, due to the length of the intermediate shaft, the production has to be very precise and with low tolerances, which also prevents the use of cost-effective production methods.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine elektrische Maschine bereitzustellen, die kostengünstig herstellbar ist und eine flexible Anbindung der elektrischen Maschine an ein antreibbares Bauteil erlauben.It is therefore the object of the invention to provide an electrical machine that can be produced inexpensively and allows flexible connection of the electrical machine to a drivable component.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Antriebsstrang eines elektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator und einen relativ zum Stator drehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor eine Rotorwelle aufweist, welche als Hohlwelle ausgebildet ist und die eine drehbar in der Hohlwelle angeordnete Zwischenwelle zumindest abschnittsweise umfasst, wobei die Zwischenwelle zweiteilig aus einem ersten Zwischenwellenabschnitt und einem zweiten Zwischenwellenabschnitt ausgebildet ist, wobei der erste Zwischenwellenabschnitt und der zweite Zwischenwellenabschnitt drehfest und formschlüssig miteinander verbunden sind.This object is achieved by an electrical machine, in particular for a drive train of an electrically operable motor vehicle, comprising a stator and a rotor mounted rotatably relative to the stator, the rotor having a rotor shaft which is designed as a hollow shaft and the one rotatably arranged in the hollow shaft Intermediate shaft comprises at least sections, the intermediate shaft being formed in two parts from a first intermediate shaft section and a second intermediate shaft section, the first intermediate shaft section and the second intermediate shaft section being non-rotatably and positively connected to one another.

Durch die zweiteilige Ausbildung der Zwischenwelle kann diese deutlich ökonomischer gefertigt werden, da ein Zwischenwellenabschnitt als ein quasi normiertes Standardbauteil in vergleichsweisen hohen Stückzahlen gefertigt werden kann, während der andere Zwischenwellenabschnitt spezifisch, also auch in geringeren Stückzahlen, für eine konstruktiv vorgegebene Anbindung der Zwischenwelle herstellbar ist.Due to the two-part design of the intermediate shaft, it can be manufactured much more economically, since one intermediate shaft section can be manufactured as a quasi standardized standard component in comparatively large quantities, while the other intermediate shaft section can be manufactured specifically, i.e. also in smaller quantities, for a structurally specified connection of the intermediate shaft .

Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.First, the individual elements of the claimed subject matter of the invention are explained in the order in which they are mentioned in the set of claims, and particularly preferred configurations of the subject matter of the invention are described below.

Die elektrische Maschine kann insbesondere zur Verwendung in einem elektrischen Achsantriebsstrang vorgesehen sein. Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine und eine Getriebeanordnung, wobei die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung eine bauliche Einheit bilden.The electric machine can be provided in particular for use in an electric axle drive train. An electric final drive train of a motor vehicle includes an electric machine and a transmission arrangement, the electric machine and the transmission arrangement forming a structural unit.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung der Getriebeanordnung gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.In particular, it can be provided that the electric machine and the transmission arrangement are arranged in a common drive train housing. Alternatively, it would of course also be possible for the electric machine to have a motor housing and the transmission to have a transmission housing, with the structural unit then being fixed opposite the transmission arrangement the electrical machine can be effected. This structural unit is sometimes also referred to as the E-axis.

Die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung können auch in einem Antriebsstranggehäuse aufgenommen sein. Das Antriebsstranggehäuse ist zumindest zur Aufnahme der elektrischen Maschine und der Getriebeanordnung vorgesehen. Das Antriebsstranggehäuse kann insbesondere bevorzugt eine topfartige Grundform aufweisen, so dass die elektrische Maschine und das Getriebe über die offene Stirnseite des Antriebsstranggehäuses in dieses eingesetzt werden können.The electric machine and transmission assembly may also be housed in a powertrain housing. The drive train housing is provided at least for accommodating the electric machine and the transmission arrangement. The drive train housing can particularly preferably have a pot-like basic shape, so that the electrical machine and the transmission can be inserted into the drive train housing via the open end face thereof.

Die elektrische Maschine kann als Radialflussmaschine oder Axialflussmaschine ausgeführt sein. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken, während im Falle einer Axialflussmaschine sich die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator gebildeten Luftspalt in axialer Richtung erstrecken. Um einen axial besonders kompakt bauende Achsantriebsstrang auszubilden, sind Axialflussmaschinen zu bevorzugen.The electrical machine can be designed as a radial flux machine or an axial flux machine. A radial flux machine is characterized in that the magnetic field lines extend in the radial direction in the air gap formed between rotor and stator, while in the case of an axial flux machine the magnetic field lines extend in the axial direction in the air gap formed between rotor and stator. In order to form an axially particularly compact axle drive train, preference should be given to axial flow machines.

Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.In particular, the electrical machine is dimensioned in such a way that vehicle speeds of more than 50 km/h, preferably more than 80 km/h and in particular more than 100 km/h can be achieved. The electric motor particularly preferably has an output of more than 30 kW, preferably more than 50 kW and in particular more than 70 kW. Furthermore, it is preferred that the electrical machine provides speeds greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, very particularly preferably greater than 12,500 rpm.

Die Getriebeanordnung des elektrischen Achsantriebsstrangs ist insbesondere mit der elektrischen Maschine koppelbar, welche zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich besonders bevorzugt um ein Hauptantriebsdrehmoment, sodass das Kraftfahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment angetrieben wird.The gear arrangement of the electric axle drive train can be coupled in particular to the electric machine, which is designed to generate a drive torque for the motor vehicle. The drive torque is particularly preferably a main drive torque, so that the motor vehicle is driven exclusively by the drive torque.

Die Getriebeanordnung kann ein Differentialgetriebe aufweisen. Ein Differentialgetriebe kann insbesondere ein Planetengetriebe mit einem Antrieb und zwei Abtrieben sein. Es hat üblicherweise die Funktion, zwei Fahrzeugräder eines Kraftfahrzeugs so anzutreiben, dass sie in Kurven unterschiedlich schnell, aber mit gleicher Vortriebskraft drehen können.The gear arrangement can have a differential gear. A differential gear can in particular be a planetary gear with one input and two outputs. It usually has the function of driving two vehicle wheels of a motor vehicle in such a way that they can turn at different speeds in curves, but with the same propulsive force.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das Differentialgetriebe als Stirnraddifferentialgetriebe ausgebildet ist. Alternativ hierzu kann es des Weiteren gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Differentialgetriebe als Kegelraddifferentialgetriebe ausgebildet ist.According to a further preferred development of the invention, it can also be provided that the differential gear is designed as a spur gear differential. As an alternative to this, it can also be provided according to a likewise advantageous embodiment of the invention that the differential gear is designed as a bevel gear differential gear.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Getriebeanordnung mehrgängig ausgeführt ist und eine Schaltvorrichtung umfasst, mittels derer eine Rotation von Getriebeelementen gesperrt, abgebremst oder freigegeben werden können, was einen Gangwechsel in der Getriebeanordnung bewirkt. Die Schaltvorrichtung kann hierzu insbesondere eine Kupplungsanordnung aufweisen. Besonders bevorzugt ist es, dass die Kupplungsanordnung als Lamellenkupplung ausgebildet ist. Die Kupplungsanordnung kann auch als Bremse konfiguriert sein, wobei dann die Innenlamellen oder die Außenlamellen des Lamellenpakets der Kupplungsanordnung drehfest gegenüber dem Rotor der elektrischen Maschine, beispielsweise an einem Gehäusebauteil, gelagert sind.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that the transmission arrangement has multiple gears and includes a switching device by means of which rotation of transmission elements can be blocked, braked or released, which causes a gear change in the transmission arrangement. For this purpose, the switching device can in particular have a clutch arrangement. It is particularly preferred that the clutch arrangement is designed as a multi-plate clutch. The clutch arrangement can also be configured as a brake, in which case the inner disks or the outer disks of the disk pack of the clutch arrangement are mounted non-rotatably with respect to the rotor of the electric machine, for example on a housing component.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Zwischenwellenabschnitt und der zweite Zwischenwellenabschnitt mittels jeweils an dem ersten Zwischenwellenabschnitt und dem zweiten Zwischenwellenabschnitt ausgebildeten Steckverzahnungen miteinander verbunden sind. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Zwischenwellenabschnitte mittels eines Aufschiebens aus axialer Richtung einfach montierbar sind und eine hohe Drehmomentenübertragungskapazität aufweisen.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the first intermediate shaft section and the second intermediate shaft section are connected to one another by means of splines formed on the first intermediate shaft section and the second intermediate shaft section. The advantage of this configuration lies in the fact that the intermediate shaft sections can be easily installed by sliding them on from the axial direction and have a high torque transmission capacity.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Steckverzahnung des ersten Zwischenwellenabschnitt ein Übermaß aufweist. Es kann hierdurch erreicht werden, dass die Steckverzahnung besonders sicher ausgeführt werden kann, da eine durch den entstehenden Pressverband auch eine axiale Sicherung der Zwischenwellenabschnitte gegeneinander erfolgt.According to a further preferred further development of the invention, it can also be provided that the spline of the first intermediate shaft section is oversized. In this way, it can be achieved that the spline can be designed to be particularly secure, since the intermediate shaft sections are also secured axially to one another by the resulting interference fit.

Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass an dem ersten Zwischenwellenabschnitt ein Wälzlager angeordnet ist. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass der erste Zwischenwellenabschnitt besonders montagefreundlich ausgeführt werden kann und ein gesonderter Montageschritt bei der Montage des ersten Zwischenwellenabschnitts zum Aufsetzen des Wälzlagers entfallen kann.Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, provision can be made for a roller bearing to be arranged on the first intermediate shaft section. The advantageous effect of this configuration is based on the fact that the first intermediate shaft section can be designed to be particularly easy to assemble and a separate assembly step during assembly of the first intermediate shaft section for mounting the roller bearing can be omitted.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Wälzlager einen Innenring aufweist, der axial gesichert an dem ersten Zwischenwellenabschnitt fixiert ist, was die Montagefreundlichkeit des ersten Zwischenwellenabschnitts weiter verbessert. Zur axialen Sicherung können Sicherungsringe oder auch weitere Befestigungsmethoden wie Umbördeln, Verstemmen usw. verwendet werden.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that the roller bearing has an inner ring which is fixed in an axially secured manner on the first intermediate shaft section, which further improves the ease of assembly of the first intermediate shaft section. Circlips or other fastening methods such as flanging, caulking, etc. can be used for axial securing.

Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die axiale Erstreckung der Steckverzahnung des ersten Zwischenwellenabschnitts sich mit der axialen Erstreckung des Innenrings des Wälzlagers zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollständig, axial überschneidet. Durch diese verschachtelte Bauweise kann eine besonders kompakt bauende elektrische Maschine realisiert werden.Furthermore, the invention can also be further developed in such a way that the axial extension of the spline of the first intermediate shaft section overlaps axially at least in sections, preferably completely, with the axial extension of the inner ring of the roller bearing. This nested design allows a particularly compact electrical machine to be implemented.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die axiale Erstreckung der Steckverzahnung des ersten Zwischenwellenabschnitts sich mit der axialen Erstreckung des Innenrings des Wälzlagers axial nicht überschneidet. Steckverzahnungen übertragen neben Tangentialkräften in der Regel auch noch Radialkräfte, was aus dem Eingriffswinkel der Steckverzahnung herrühren kann. Diese Radialkräfte können den ersten Zwischenwellenabschnitt radial aufzuweiten. Wenn nun die Steckverzahnung radial unterhalb des Wälzlagers platziert ist, kann es folglich passieren, dass die resultierenden Radialkräfte eine Verformung verursachen, die auf Wälzlager übertragen werden können und dort das Lagerspiel eingeengt wird. Dies führt zu Verlusten und Verschleiß am Wälzlager bis zum Ausfall von diesem. Um dies zu vermeiden ist es daher bevorzugt, dass die Steckverzahnung axial versetzt zum Wälzlager angeordnet wird.In a likewise preferred embodiment variant of the invention, it can also be provided that the axial extension of the spline of the first intermediate shaft section does not axially overlap with the axial extension of the inner ring of the roller bearing. In addition to tangential forces, splines usually also transmit radial forces, which can result from the pressure angle of the splines. These radial forces can expand the first intermediate shaft section radially. If the spline is now placed radially below the roller bearing, it can happen that the resulting radial forces cause a deformation that can be transferred to the roller bearing and the bearing play is narrowed there. This leads to losses and wear on the rolling bearing up to failure of this. In order to avoid this, it is therefore preferred that the spline is arranged offset axially to the roller bearing.

Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass der zweite Zwischenwellenabschnitt die Hohlwelle des Rotors vollständig axial durchgreift. Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die Steckverzahnung des zweite Zwischenwellenabschnitt eine Außenverzahnung und die Steckverzahnung des ersten Zwischenwellenabschnitts eine Innenverzahnung ist.It can also be advantageous to further develop the invention in such a way that the second intermediate shaft section extends completely axially through the hollow shaft of the rotor. According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it can be provided that the spline of the second intermediate shaft section is an external tooth and the spline of the first intermediate shaft section is an internal tooth.

Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass die Zwischenwelle an einem ihrer distalen Wellenenden mit einem Differentialgetriebe gekoppelt ist, so dass die elektrische Maschine auf einfache Weise in einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang verwendet werden kann.Finally, the invention can also be implemented in an advantageous manner such that the intermediate shaft is coupled to a differential gear at one of its distal shaft ends, so that the electrical machine can be used in a simple manner in an electrically operable axle drive train.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to figures without restricting the general inventive idea.

Es zeigt:

1 eine elektrische Maschine eines elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs in einer schematischen Blockschaltansicht,
2 eine erste Ausführungsform der zweiteiligen Zwischenwelle in einer schematischen Axialschnittansicht
3 eine zweite Ausführungsform der zweiteiligen Zwischenwelle in einer schematischen Axialschnittansicht,
4 eine erste Ausführungsform eines ersten Zwischenwellenabschnitts der zweiteiligen Zwischenwelle in einer perspektivischen Ansicht,
5 eine zweite Ausführungsform eines ersten Zwischenwellenabschnitts der zweiteiligen Zwischenwelle in einer perspektivischen Ansicht,
6 einen zweiten Zwischenwellenabschnitt der zweiteiligen Zwischenwelle in einer perspektivischen Ansicht,
7 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang in einer schematischen Blockschaltansicht,

It shows:

1 an electric machine of an electrically operable axle drive train in a schematic block circuit view,
2 a first embodiment of the two-part intermediate shaft in a schematic axial section
3 a second embodiment of the two-part intermediate shaft in a schematic axial sectional view,
4 a first embodiment of a first intermediate shaft section of the two-part intermediate shaft in a perspective view,
5 a second embodiment of a first intermediate shaft section of the two-part intermediate shaft in a perspective view,
6 a second intermediate shaft section of the two-part intermediate shaft in a perspective view,
7 a motor vehicle with an electrically operable axle drive train in a schematic block circuit view,

Die 1 zeigt eine elektrische Maschine 1 in einem elektrisch betreibbaren Antriebsstrang 2 eines elektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs 3, wie es exemplarisch auch in der 7 gezeigt ist. Der elektrisch betreibbare Antriebsstrang 2 umfasst neben der elektrischen Maschine 1 ein mit dieser gekoppelten Getriebeanordnung 17, welche als Differentialgetriebe 15 ausgebildet ist, wobei die elektrische Maschine 1 und das Differentialgetriebe 15 eine bauliche Einheit bilden, die gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet wird.The 1 shows an electric machine 1 in an electrically operable drive train 2 of an electrically operable motor vehicle 3, as is also the case in FIG 7 is shown. In addition to the electric machine 1, the electrically operable drive train 2 includes a gear arrangement 17 coupled to this, which is embodied as a differential gear 15, the electric machine 1 and the differential gear 15 forming a structural unit, which is sometimes also referred to as an e-axle.

Die elektrische Maschine 1 umfasst einen Stator 4 und einen relativ zum Stator 4 drehbar gelagerten Rotor 5. Der Rotor weist eine Rotorwelle 6 auf, welche als Hohlwelle 7 ausgebildet ist. Eine drehbar in der Hohlwelle 7 angeordnete Zwischenwelle 8 wird von dieser über ihre gesamte axiale Erstreckung umfasst. Anders ausgedrückt, ist die Zwischenwelle 8 drehbar in der Hohlwelle 7 aufgenommen und der zweite Zwischenwellenabschnitt 10 durchgreift die Hohlwelle 7 des Rotors 5 vollständig axial.The electrical machine 1 comprises a stator 4 and a rotor 5 which is mounted so that it can rotate relative to the stator 4 . The rotor has a rotor shaft 6 which is designed as a hollow shaft 7 . An intermediate shaft 8 rotatably arranged in the hollow shaft 7 is encompassed by this over its entire axial extent. In other words, the intermediate shaft 8 is rotatably accommodated in the hollow shaft 7 and the second intermediate shaft section 10 penetrates the hollow shaft 7 of the rotor 5 completely axially.

Die Zwischenwelle 8 ist drehmomentübertragend mit einem Fahrzeugrad 14 gekoppelt. Die 1 zeigt auch, dass die Zwischenwelle 8 an dem nicht mit dem Fahrzeugrad 14 gekoppelten distalen Wellenende mit einem Ausgang des Differentialgetriebes 15 verbunden ist. Ein weiterer Ausgang des Differentialgetriebes 15 ist mit einem weiteren Fahrzeugrad 14 der Fahrzeugachse gekoppelt. Die Rotorwelle 6 ist mit einem Eingang des Differentialgetriebes 15 verbunden, so dass die elektrische Maschine 1 die beiden Fahrzeugräder 14 über das Differentialgetriebe 15 antreiben kann.The intermediate shaft 8 is coupled to a vehicle wheel 14 in a torque-transmitting manner. The 1 also shows that the intermediate shaft 8 is connected to an output of the differential gear 15 at the distal end of the shaft that is not coupled to the vehicle wheel 14 . Another output of Differential gear 15 is coupled to another vehicle wheel 14 of the vehicle axle. The rotor shaft 6 is connected to an input of the differential gear 15 so that the electric machine 1 can drive the two vehicle wheels 14 via the differential gear 15 .

Die Zwischenwelle 8 ist zweiteilig aus einem ersten, als Hohlwelle ausgeformten Zwischenwellenabschnitt 9 und einem zweiten Zwischenwellenabschnitt 10 ausgebildet, wobei der erste Zwischenwellenabschnitt 9 und der zweite Zwischenwellenabschnitt 10 drehfest und formschlüssig miteinander verbunden sind. Dies wird anhand der 2-5 nachfolgend näher erläutert.The intermediate shaft 8 is formed in two parts from a first intermediate shaft section 9 formed as a hollow shaft and a second intermediate shaft section 10, the first intermediate shaft section 9 and the second intermediate shaft section 10 being non-rotatably and positively connected to one another. This is based on the 2-5 explained in more detail below.

Aus der 2 wird ersichtlich, dass der erste Zwischenwellenabschnitt 9 und der zweite Zwischenwellenabschnitt 10 mittels jeweils an dem ersten Zwischenwellenabschnitt 9 und dem zweiten Zwischenwellenabschnitt 10 ausgebildeten Steckverzahnungen 11 miteinander verbunden sind, wobei die Steckverzahnung 11 des ersten Zwischenwellenabschnitt 9 ein Übermaß aufweist.From the 2 it can be seen that the first intermediate shaft section 9 and the second intermediate shaft section 10 are connected to one another by means of splines 11 formed on the first intermediate shaft section 9 and the second intermediate shaft section 10, the splines 11 of the first intermediate shaft section 9 being oversized.

An dem ersten Zwischenwellenabschnitt 9 ist ein Wälzlager 12 angeordnet, welches den ersten Zwischenwellenabschnitt 9 gegenüber einem Gehäusebauteil 18 der elektrischen Maschine 1 lagert. Das Wälzlager 12 ist als Kugellager konfiguriert. Das Wälzlager 12 weist einen Innenring 13 auf, der axial gesichert an dem ersten Zwischenwellenabschnitt 9 mittels eines Sicherungsrings 19 fixiert ist. Auch der Außenring 20 ist über einen Sicherungsring 21 axial an dem Gehäusebauteil 18 festgelegt.A roller bearing 12 is arranged on the first intermediate shaft section 9 and supports the first intermediate shaft section 9 with respect to a housing component 18 of the electrical machine 1 . The rolling bearing 12 is configured as a ball bearing. The roller bearing 12 has an inner ring 13 which is secured axially to the first intermediate shaft section 9 by means of a locking ring 19 . The outer ring 20 is also fixed axially to the housing component 18 via a retaining ring 21 .

Der erste Zwischenwellenabschnitt 9 ist flanschartig ausgeführt und besitzt an einem axialen Ende einen glockenförmigen Anbindungsabschnitt 22 für ein Fahrzeugrad 14 sowie einen Hohlwellenabschnitt 23 zur Anbindung an den zweiten Zwischenwellenabschnitt 10 am gegenüberliegenden axialen Ende.The first intermediate shaft section 9 is designed like a flange and has a bell-shaped connection section 22 for a vehicle wheel 14 at one axial end and a hollow shaft section 23 for connection to the second intermediate shaft section 10 at the opposite axial end.

Die Steckverzahnung 11 des zweite Zwischenwellenabschnitt 10 ist eine Außenverzahnung und die Steckverzahnung 11 des ersten Zwischenwellenabschnitts 9 ist eine Innenverzahnung.The spline 11 of the second intermediate shaft section 10 is an external spline and the spline 11 of the first intermediate shaft section 9 is an internal spline.

Die 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die axiale Erstreckung der Steckverzahnung 11 des ersten Zwischenwellenabschnitts 9 sich mit der axialen Erstreckung des Innenrings 13 des Wälzlagers 12 vollständig axial überschneidet, so dass sich ein axial sehr kompakter Aufbau der elektrischen Maschine 1 realisieren lässt. Diese Ausführungsform des ersten Zwischenwellenabschnitts 9 ist nochmal in einer perspektivischen Ansicht in der 4 gezeigt.The 2 shows an embodiment in which the axial extension of the spline 11 of the first intermediate shaft section 9 completely overlaps axially with the axial extension of the inner ring 13 of the roller bearing 12, so that an axially very compact design of the electrical machine 1 can be implemented. This embodiment of the first intermediate shaft section 9 is shown again in a perspective view in FIG 4 shown.

Es ist jedoch auch denkbar, dass die axiale Erstreckung der Steckverzahnung 11 des ersten Zwischenwellenabschnitts 9 sich mit der axialen Erstreckung des Innenrings 13 des Wälzlagers 12 axial nicht überschneidet. Diese Ausgestaltung ist in der 3 und der 5 gezeigt.However, it is also conceivable that the axial extension of the spline 11 of the first intermediate shaft section 9 does not overlap axially with the axial extension of the inner ring 13 of the roller bearing 12 . This configuration is in the 3 and the 5 shown.

6 zeigt den zweiten Zwischenwellenabschnitt 10 in einer perspektivischen Ansicht. Man erkennt gut, dass dieser als sich axial erstreckende Welle ausgebildet ist, welche an beiden distalen Enden über Steckverzahnungen 11 verfügt. 6 shows the second intermediate shaft section 10 in a perspective view. It is easy to see that this is designed as an axially extending shaft which has splines 11 at both distal ends.

Anhand einer Zusammenschau der 4,5,6 ist ebenfalls gut nachvollziehbar, dass verschiedene erste Zwischenwellenabschnitte 9 auf einfache Weise mit dem zweiten Zwischenwellenabschnitt 10 koppelbar sind, wodurch sich auf einfache und fertigungstechnisch günstige Art verschiedene Zwischenwellen 8 konfigurieren lassen.Based on a synopsis of 4 , 5 , 6 it is also easy to understand that different first intermediate shaft sections 9 can be coupled to the second intermediate shaft section 10 in a simple manner, as a result of which different intermediate shafts 8 can be configured in a simple manner that is favorable in terms of production technology.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The foregoing description is therefore not to be considered as limiting but as illustrative. The following patent claims are to be understood in such a way that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' feature, this designation serves to distinguish between two similar features without establishing a ranking.

BezugszeichenlisteReference List

11: Elektrische Maschineelectrical machine
22: Antriebsstrangpowertrain
33: Kraftfahrzeugsmotor vehicle
44: Statorstator
55: Rotorrotor
66: Rotorwellerotor shaft
77: Hohlwellehollow shaft
88th: Zwischenwelleintermediate shaft
99: erster Zwischenwellenabschnittfirst intermediate shaft section
1010: zweiter Zwischenwellenabschnittsecond intermediate shaft section
1111: Steckverzahnungensplines
1212: Wälzlagerroller bearing
1313: Innenringinner ring
1414: Fahrzeugradvehicle wheel
1515: Differentialgetriebe differential gear
1717: Getriebeanordnunggear arrangement
1818: Gehäusebauteilhousing component
1919: Sicherungsringlocking ring
2020: Außenringouter ring
2121: Sicherungsringlocking ring
2222: Glockenförmiger AbschnittBell shaped section
2323: Hohlwellenabschnitthollow shaft section

Claims

Electrical machine (1), in particular for a drive train (2) of an electrically operable motor vehicle (3), comprising a stator (4) and a rotor (5) which is rotatably mounted relative to the stator (4), the rotor having a rotor shaft (6) which is designed as a hollow shaft (7) and which comprises at least sections of an intermediate shaft (8) rotatably arranged in the hollow shaft (7), characterized in that the intermediate shaft (8) is in two parts, consisting of a first intermediate shaft section (9) and a second intermediate shaft section (10) is formed, the first intermediate shaft section (9) and the second intermediate shaft section (10) being non-rotatably and positively connected to one another.

Electrical machine (1) according to claim 1 , characterized in that the first intermediate shaft section (9) and the second intermediate shaft section (10) are connected to one another by means of splines (11) formed on the first intermediate shaft section (9) and the second intermediate shaft section (10).

Electrical machine (1) according to claim 2 , characterized in that the spline (11) of the first intermediate shaft section (9) has an oversize.

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a roller bearing (12) is arranged on the first intermediate shaft section (9).

Electrical machine (1) according to claim 4 , characterized in that the roller bearing (12) has an inner ring (13) which is fixed axially secured to the first intermediate shaft section (9).

Electrical machine (1) according to one of claims 2 - 5 , characterized in that the axial extension of the spline (11) of the first intermediate shaft section (9) with the axial extension of the inner ring (13) of the roller bearing (12) at least partially, preferably completely, overlaps axially.

Electrical machine (1) according to one of claims 2 - 5 , characterized in that the axial extent of the spline (11) of the first intermediate shaft section (9) does not overlap axially with the axial extent of the inner ring (13) of the roller bearing (12).

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second intermediate shaft section (10) extends completely axially through the hollow shaft (7) of the rotor (5).

Electrical machine (1) according to one of claims 2 - 8th , characterized in that the spline (11) of the second intermediate shaft section (10) is an external toothing and the spline of the first intermediate shaft section (9) is an internal toothing.

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate shaft (8) is coupled to a differential gear at one of its distal shaft ends.