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Dokumentenidentifikation DE102005001529B3 24.08.2006
Titel Verfahren und Zwischenflansch zur Befestigung von zwei elektrischen Maschinen in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs
Anmelder ZF FRIEDRICHSHAFEN AG, 88046 Friedrichshafen, DE
Erfinder Welke, Knut, Dipl.-Ing., 97529 Sulzheim, DE;
Zimmer, Manfred, Dipl.-Ing., 97475 Zeil, DE
DE-Anmeldedatum 13.01.2005
DE-Aktenzeichen 102005001529
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 24.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.08.2006
IPC-Hauptklasse B60K 1/02(2006.01)A, F, I, 20060309, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60K 6/00(2006.01)A, L, I, 20060309, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Befestigung von zumindest zwei elektrischen Maschinen (10, 20) in ienem Antriebsstrang (1), insbesondere eines Fahrzeugs, wobei die erste elektrische Maschine (10) und die zweite elektrische Maschine (20) jeweils einen Rotor (11, 21) und jeweils einen Stator (13, 23) aufweisen, bei dem in einem ersten Schritt der Rotor (11) der ersten elektrischen Maschine (20) an einer ersten Kupplung (2) des Antriebsstrangs (1) befestigt wird, in einem zweiten Schritt der Stator (13) der ersten elektrischen Maschine (10) an dem Rotor (11) der ersten elektrischen Maschine (10) lösbar befestigt wird, in einem dritten Schritt ein Zwischenflansch (30), an dem auf der der ersten elektrischen Maschine (10) gegenüberliegenden Seite die zweite elektrische Maschine (20) sitzt, koaxial und axial benachbart zu der ersten elektrischen Maschine (10) angeordnet wird, in einem vierten Schritt die Befestigung des Stators (13) der ersten elektrischen Maschine (10) an dem Rotor (11) der ersten elektrischen Maschine (10) gelöst wird und der Stator (13) der ersten elektrischen Maschine (10) an dem Zwischenflansch (30) befestigt wird, in einem fünften Schritt die Befestigung des Rotors (21) der zweiten elektrischen Maschine (20) an dem Zwischenflansch (30) gelöst wird, und in einem sechsten Schritt der Rotor (21) der zweiten elektrischen Maschine (20) an einer zweiten Kupplung (3) des Antriebsstrangs (1) befestigt wird. Ferner betrifft die Erfindung ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Zwischenflansch zur Befestigung von zwei elektrischen Maschinen in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, wobei die elektrischen Maschinen jeweils einen Rotor und einen Stator aufweisen.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zwei elektrische Maschinen axial benachbart und koaxial zueinander in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs anzuordnen.

So ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 46 839 A1 ein Hybridfahrzeugantriebsstrang bekannt, bei dem zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe zwei Rotoren von elektrischen Maschinen axial benachbart und koaxial zueinander angeordnet sind. Die beiden Rotoren sind mit Hilfe einer Kupplung miteinander koppelbar und voneinander entkoppelbar. Das heißt, der Rotor der ersten elektrischen Maschine ist drehfest mit einer Kurbelwelle, so dass die erste elektrische Maschine ein Drehmoment in die Kurbelwelle einleiten oder von der Kurbelwelle angetrieben werden kann. Der Rotor der zweiten elektrischen Maschine ist drehfest mit einer Getriebeeingangswelle verbunden, so dass die zweite elektrische Maschine ein Drehmoment in die Getriebeeingangswelle einleiten oder von der Getriebeeingangswelle angetrieben werden kann. Radial außerhalb des Rotors der ersten elektrischen Maschine ist der Stator der ersten elektrischen Maschine mit einer sich zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe erstreckenden Kupplungsglocke bewegungsfest verbunden. Der Stator der zweiten elektrischen Maschine ist radial außerhalb des Rotors der zweiten elektrischen Maschine an der Kupplungsglocke drehfest befestigt.

Nachteilig bei einer derartigen Anordnung zweier elektrischer Maschinen in dem Antriebsstrang eines Fahrzeugs ist, dass es konstruktiv schwierig ist, die elektrischen Maschinen derart nah aneinander anzuordnen, dass diese in axialer Richtung wenig Platz innerhalb des Antriebsstrangs in Anspruch nehmen. Die Anordnung der zwei elektrischen Maschinen in dem Antriebsstrang eines Fahrzeugs gemäß der DE 102 46 839 A1 hat ferner den Nachteil, dass die Montage der jeweiligen elektrischen Maschinen, das heißt der jeweiligen Rotoren und Statoren, in den Antriebsstrang äußert aufwendig, kompliziert und zeitintensiv ist.

Die DE 103 14 234 B3 offenbart einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit zwei radial zueinander angeordneten elektrischen Maschinen, von denen die radial innen angeordnete als Außenläufer und die radial außen angeordnete als Innenläufer ausgebildet ist. Die Statoren der elektrischen Maschinen sind auf einem gemeinsamen Flansch befestigt, der gleichzeitig ein diese Antriebseinheit umschließendes Gehäuse bildet. Weitere Einzelheiten, insbesondere die Art und Weise der Montage der elektrischen Maschinen betreffend, sind in dieser Schrift nicht erläutert.

Aus der WO 95/01883 A1 ist eine elektrische Antriebseinheit für einen Fahrzeugantrieb bekannt, die zwei, jeweils mit ihren Gehäusen stirnseitig axial fluchtend aneinander geflanschte elektrische Maschinen umfasst. Beide elektrische Maschinen sind als Außenläufer ausgeführt, wobei jeweils der Rotor mit einem Rotorträger, ein innenliegender ringförmiger Stator mit dem Gehäuse und die Rotorwelle mit dem Rotorträger verbunden ist. Zur Verringerung des Bauvolumens ist der Rotorträger jeweils auf der Stirnseite angeordnet, an der die beiden elektrischen Maschinen mit deren Gehäuse aneinander geflanscht sind. Zur Bildung dieser Antriebsanordnung sind demzufolge zwei einzelne, jeweils mit deren Gehäuse und Statorträger vollständig ausgebildete elektrische Maschinen erforderlich.

Die DE 103 25 127 A1 beschreibt eine weitere, zwei elektrische Maschinen umfassende Antriebseinheit für ein Fahrzeug. Dabei bilden zwei axial angeordnete elektrische Fahrmotoren in Innenläuferbauweise den Hauptteil einer Antriebsachse. Axial zwischen den Fahrmotoren und senkrecht zur Antriebsachse ist ein weiterer Elektromotor montiert, welcher zum Antrieb einer hydraulischen Pumpe einer Arbeitshydraulik vorgesehen ist und sich überwiegend innerhalb eines Achsgehäuses der Antriebsachse befindet, welches gleichfalls die beiden Fahrmotoren umgibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Befestigung von zwei elektrischen Maschinen in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs zu schaffen, bei dem die beiden elektrischen Maschinen konstruktiv einfach, ohne großen technischen Aufwand und mit geringem Zeiterfordernis in dem Antriebsstrang befestigt werden können und gleichzeitig der benötigte Bauraum innerhalb des Antriebsstrangs gering gehalten wird. Ferner soll ein Zwischenflansch zur einfachen, kostengünstigen und platzsparenden Befestigung von zwei elektrischen Maschinen in einem Antriebsstrang geschaffen werden.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und durch einen Zwischenflansch mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 5 gelöst. Weitere Vorteile, Merkmale, Details, Aspekte und Effekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Es zeigen:

1 die Rotoranbindung der ersten elektrischen Maschine an eine erste Kupplung in dem Antriebstrang;

2 die Anordnung des erfindungsgemäßen Zwischenflansches, aufweisend eine zweite elektrischen Maschine;

3 die Statoranbindung der ersten elektrischen Maschine an den Zwischenflansch;

4 die Rotoranbindung der zweiten elektrischen Maschine an eine zweite Kupplung in dem Antriebstrang;

5 eine vergrößerte Darstellung der ersten elektrischen Maschine.

In den Figurenbeispielen ist dargestellt, wie zwei elektrische Maschinen 10, 20 im Antriebsstrang 1 eines Fahrzeugs angeordnet werden sollen.

1 zeigt die Rotoranbindung der ersten elektrischen Maschine 10 an eine erste Kupplung 2 in einem Antriebstrang 1, das heißt, den ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die erste elektrische Maschine 10 weist einen Rotor 11 mit einem Rotorträger 12 und einen Stator 13 mit einem Statorträger 14 auf. Beim Einbau der ersten elektrischen Maschine 10 an die erste Kupplung 2 des Antriebsstranges 1 sind Rotor 11 und Stator 13 noch nicht miteinander verbunden. Das heißt, zunächst wird der Rotor 11 mit Rotorträger 12 an der ersten Kupplung 2 befestigt. Die Befestigung des Rotors 11, insbesondere des Rotorträgers 12, der ersten elektrischen Maschine 10 an der ersten Kupplung 2 erfolgt über eine kraftschlüssige Verbindung, vorzugsweise über eine Schraubenverbindung 19.

Die erste Kupplung 2 ist an einer Welle 40 des Antriebstranges 1 befestigt.

Nach der Befestigung des Rotors 11 an der ersten Kupplung 2 wird der Stator 13 der ersten elektrischen Maschine 10 an dem Rotor 11, insbesondere an dem Rotorträger 12, befestigt, was Schritt zwei des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt. Diese Verbindung erfolgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über Montageschrauben 15, die durch gestufte Durchgangsbohrungen 16 des Statorträgers 14 in fluchtend angeordnete Befestigungsbohrungen 17 des Rotorträgers 12 eingeschraubt werden. Die Durchgangsbohrungen 16 müssen nicht zwingend gestuft ausgebildet sein. Die Abstufung (das heißt jede Durchgangsbohrung 16 weist über die Länge unterschiedliche Durchmesser auf) erleichtert das Einschrauben größerer Schrauben an der dem Rotorträger 12 abgewandten Seite. Nach dem zweiten Schritt des Befestigungsverfahrens ist die erste elektrische Maschine 10 fest an der ersten Kupplung 2 befestigt.

In der 2 ist die Anordnung des erfindungsgemäßen Zwischenflansches 30, aufweisend eine zweite elektrischen Maschine 20, in dem Antriebsstrang 1 gezeigt.

Die Anordnung des Zwischenflansches 30 stellt den dritten Schritt des Befestigungsverfahrens dar. Der Zwischenflansch 30 wird an ein Gehäuse bzw. einem Getriebeflansch 41 des Antriebsstrangs 1 befestigt. Nach der Positionierung des Zwischenflansches 30 ist dieser koaxial und axial benachbart zu der ersten elektrischen Maschine 10 angeordnet, wobei der Zwischenflansch 30 nicht in Berührung mit der elektrischen Maschine 10 gelangt. Das heißt, zwischen dem Statorträger 14 der elektrischen Maschine 10 und dem Zwischenflansch 30 verbleibt nach Einbau des Zwischenflansches 30 ein Spielraum. Der Zwischenflansch 30 weist an der der ersten elektrischen Maschine 10 abgewandten Seite eine zweite elektrischen Maschine 20 auf. Diese zweite elektrischen Maschine 20 sitzt beim Einbau des Zwischenflansches 30 in den Antriebsstrang 1 fest an dem Zwischenflansch 30 an. Bevorzugt ist der Stator 23 der zweiten elektrischen Maschine 20 an einem Vorsprung 33, insbesondere einem ringförmigen Vorsprung, des Zwischenflansches 30 befestigt. Der Rotor 21 der zweiten elektrischen Maschine 20 ist lösbar an dem Zwischenflansch 30 angeordnet. Bevorzugt ist der Rotor 21 durch Montageschrauben 24, die durch den Rotorträger 22 in zweite Bohrungen 32 des Zwischenflansches 30 eingeschraubt sind, an diesem befestigt. Die zweiten Bohrungen 32 sind in der Kopfseite 34 des Vorsprungs 33 vorgesehen.

3 zeigt die Statoranbindung der ersten elektrischen Maschine 10 an den Zwischenflansch 30, was Schritt vier des erfindungsgemäßen Verfahrens verkörpert. Nach der Fixierung des Zwischenflansches 30 in dem Antriebsstrang 1 wird in dem vierten Schritt die Befestigung des Stators 13 der ersten elektrischen Maschine 10 an dem Rotor 11 der ersten elektrischen Maschine 10 gelöst. Der Statorträger 14 bleibt nach dem Lösen von dem Rotor 11 koaxial zu diesem angeordnet. Dies kann beispielsweise durch Stege oder einen Vorsprung an dem Rotor 11 der ersten elektrischen Maschine 10 realisiert werden. Das heißt, der Statorträger 14 liegt dabei formschlüssig an den Stegen oder dem Vorsprung des Rotors 11 der ersten elektrischen Maschine 10 an.

In diesem Ausführungsbeispiel liegt der Statorträger 14 formschlüssig verschiebbar an den Schraubenverbindungen 19 an, die hier die Stege bilden. Nach dem Lösen der Befestigung an dem Rotor 11 lässt sich der Statorträger 14 in axialer Richtung entlang der Schraubenverbindungen 19 bewegen, bis er an die, der ersten elektrischen Maschine 10 zugewandten Seite des Zwischenflansches 30 stößt. Das heißt, durch das Einschrauben von Statorbefestigungsschrauben 18, die durch erste Bohrungen 31 des Zwischenflansches 30 geführt werden, in die gestuften Durchgangsbohrungen 16 des Statorträgers 14, wird der Statorträger 14 zu dem Zwischenflansch 30 hingezogen, bis er fest an diesem anliegt. Nach dem Befestigen des Stators 13 an dem Zwischenflansch 30 sind der Rotor 11 und der Stator 13 der ersten elektrischen Maschine 10 zum Betrieb der ersten elektrischen Maschine 10 zueinander positioniert.

In der 4 ist die Rotoranbindung der zweiten elektrischen Maschine 20 an eine zweite Kupplung 3 in dem Antriebstrang 1 dargestellt. Das heißt, in einem fünften Schritt wird die Befestigung des Rotors 21 der zweiten elektrischen Maschine 20 an dem Zwischenflansch 30 gelöst. Die Montageschrauben 24 werden hierbei entfernt. Nach der Entfernung der Montageschrauben 24 verbleibt der Rotor 21 koaxial zu dem Zwischenflansch 30, wobei er bevorzugt mit seiner radial inneren Seite an der zweiten Kupplung 3 verschiebbar anliegt. In einem sechsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Rotor 21 der zweiten elektrischen Maschine 20 an der zweiten Kupplung 3 befestigt. Dies erfolgt durch das Einschrauben von Befestigungsschrauben 25 durch die zweite Kupplung 3 in Bohrungen 26 des Rotorträgers 22 der zweiten elektrischen Maschine 20.

Die 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung der ersten elektrischen Maschine 10, die an einer ersten Kupplung 2 befestigt ist. Der Rotorträger 12 der ersten elektrischen Maschine 10 ist durch Schraubverbindungen 19 und entsprechende Bohrungen 50 in dem Rotorträger 12 an der ersten Kupplung 2 des Antriebsstranges 1 befestigt. Der Stator 13 bzw. der Statorträger 14 der ersten elektrischen Maschine 10 ist an dem Rotorträger 12 der ersten elektrischen Maschine 10 lösbar befestigt. Hierzu weist der Statorträger 14 Durchgangsbohrungen 16 auf, durch die nicht dargestellte Montageschrauben 15 in Befestigungsbohrungen 17 des Rotorträgers 12 eingeschraubt werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Befestigung einer ersten und einer zweiten elektrischen Maschine (10, 20) in einem Antriebsstrang (1) eines Fahrzeugs, wobei die elektrischen Maschinen (10, 20) jeweils einen Rotor (11, 21) und einen Stator (13, 23) aufweisen, wobei bei dem Verfahren

    in einem ersten Schritt der Rotor (11) der ersten elektrischen Maschine (10) an einer ersten Kupplung (2) des Antriebsstrangs (1) befestigt wird,

    in einem zweiten Schritt der Stator (13) der elektrischen Maschine (10) an dem Rotor (11) der ersten elektrischen Maschine (10) lösbar befestigt wird,

    in einem dritten Schritt ein Zwischenflansch (30) koaxial und axial benachbart zu der ersten elektrischen Maschine (10) angeordnet wird, wobei der Zwischenflansch (30) auf der, der ersten elektrischen Maschine (10) gegenüberliegenden Seite die zweite elektrische Maschine (20) trägt, deren Rotor (21) und deren Stator (23) an dem Zwischenflansch (30) befestigt sind und

    in einem vierten Schritt die Befestigung des Stators (13) der ersten elektrischen Maschine (10) an dem Rotor (11) der ersten elektrischen Maschine (10) gelöst wird und der Stator (13) der ersten elektrischen Maschine (10) an dem Zwischenflansch (30) befestigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei

    in einem fünften Schritt die Befestigung des Rotors (21) der zweiten elektrischen Maschine (20) an dem Zwischenflansch (30) gelöst wird, und

    in einem sechsten Schritt der Rotor (21) der zweiten elektrischen Maschine (20) an einer zweiten Kupplung (3) des Antriebsstrangs (1) befestigt wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    in dem ersten Schritt der Rotor (11) der ersten elektrischen Maschine (10) mittels eines Rotorträgers (12) an einer ersten Kupplung (2) des Antriebsstrangs (1) befestigt wird,

    in dem zweiten Schritt der Stator (13) der ersten elektrischen Maschine (10), insbesondere ein Statorträger (14), durch Montageschrauben (15), die durch gestufte Durchgangsbohrungen (16) des Stators (13) bzw. des Statorträgers (14) in fluchtend angeordnete Befestigungsbohrungen (17) des Rotorträgers (12) des Rotors (11) der ersten elektrischen Maschine (10) eingeschraubt werden, an dem Rotorträger (12) lösbar befestigt wird,

    in dem dritten Schritt der Zwischenflansch (30) koaxial und axial benachbart zu der ersten elektrischen Maschine (10) angeordnet wird, wobei der Zwischenflansch (30) erste Bohrungen (31) aufweist, die fluchtend zu den gestuften Durchgangsbohrungen (16) des Stators (13) bzw. des Statorträgers (14) angeordnet werden,

    in dem vierten Schritt die Montageschrauben (15) aus den Befestigungsbohrungen (17) des Rotorträgers (12), den gestuften Durchgangsbohrungen (16) des Stators (13) bzw. des Statorträgers (14) sowie den ersten Bohrungen (31) des Zwischenflansches (30) entfernt werden und durch Statorbefestigungsschrauben (18) ersetzt werden, die zur Befestigung des Stators (13) mittels des Statorträgers (14) an dem Zwischenflansch (30) durch die ersten Bohrungen (31) des Zwischenflansches (30) in die gestuften Durchgangsbohrungen (16) des Statorträgers (14) eingeschraubt werden,

    in dem fünften Schritt die Montageschrauben (24), mit denen der Rotor (21) bzw. der Rotorträger (22) der zweiten elektrischen Maschine (20) in zweiten Bohrungen (32) an dem Zwischenflansch (30) lösbar befestigt ist, entfernt werden, und

    in dem sechsten Schritt der Rotor (21) bzw. der Rotorträger (22) der zweiten elektrischen Maschine (20) mit Befestigungsschrauben (25) an der zweiten Kupplung (3) des Antriebsstrangs (1) befestigt wird.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageschrauben (24) und die Befestigungsschrauben (25) durch Öffnungen in einem Gehäuse, das die beiden elektrischen Maschinen (10, 20) umschließt, entfernt bzw. eingeschraubt werden.
  5. Zwischenflansch (30) zur Befestigung einer ersten und einer zweiten elektrischen Maschine (10, 20) in einem Antriebsstrang (1) eines Fahrzeugs, wobei die elektrischen Maschinen (10, 20) jeweils einen Rotor (11, 21) und einen Stator (13, 23) aufweisen und wobei der Zwischenflansch (30) erste Bohrungen (31) zur Entfernung von ersten Montageschrauben (15) und zur Aufnahme von Statorbefestigungsschrauben (18) zur Montage des Stators (13) der ersten elektrischen Maschine (10) an einer Seite des Zwischenflansches (30) aufweist.
  6. Zwischenflansch gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zweite Bohrungen (32) zur Befestigung des Rotors (21) der zweiten elektrischen Maschine (20) an der anderen Seite des Zwischenflansches (30) aufweist.
  7. Zwischenflansch (30) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bohrungen (31) des Zwischenflansches (30) durchgehende Bohrungen sind, und die zweiten Bohrungen (32) Sacklochbohrungen sind.
  8. Zwischenflansch (30) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenflansch (30) an einer Seite zumindest einen Vorsprung (33), insbesondere einen ringförmigen Vorsprung zur Befestigung des Stators (23) und des Rotors (21) der zweiten elektrischen Maschine (20) aufweist.
  9. Zwischenflansch (30) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Bohrungen (32) des Zwischenflansches (30) an der Kopfseite (34) des zumindest einen Vorsprungs (33) vorgesehen sind.
  10. Zwischenflansch (30) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenflansch (30) teilweise hohl ausgebildet ist.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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