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Patent Searching and Data


Title:
DRIVE DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE, MOUNTING DEVICE, AND METHOD FOR MOUNTING SUCH A DRIVE DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/046704
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a drive device (10) for a motor vehicle, said drive device comprising: an electric machine (12) which has a stator (14) and a rotor (16) having a rotor shaft (22); and a gear (24) which is mounted on the rotor shaft (22) and has internal teeth (26) which engage in corresponding external teeth (28) of the rotor shaft (22), as a result of which the gear (24) and the rotor shaft (22) are connected to one another for conjoint rotation, wherein the gear (24) has at least three openings (46) which extend in the axial direction of the rotor shaft (22) and into which retaining pins (42) provided to prevent rotation of the gear (24) can be inserted during mounting of the gear (24). An internal thread (48) arranged concentrically to the rotor shaft (22) is provided at a free end (E) of the rotor shaft (22) in the rotor shaft (22).

Inventors:
WINDEL CHRISTIAN (DE)
NAGEL MARKUS (DE)
DITTON ROBIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/071622
Publication Date:
March 07, 2024
Filing Date:
August 03, 2023
Export Citation:
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Assignee:
MERCEDES BENZ GROUP AG (DE)
International Classes:
F16H57/00
Foreign References:
US20200010068A12020-01-09
US20180320774A12018-11-08
US10797549B22020-10-06
DE102012200185A12012-09-27
DE112005000616T52007-02-01
Attorney, Agent or Firm:
DR. SCHEIDLE, Thorsten (DE)
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Claims:
Patentansprüche Antriebseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine (12), welche einen Stator (14) und einen Rotor (16) mit einer Rotorwelle (22) aufweist, und mit einem auf der Rotorwelle (22) angeordneten Zahnrad (24), welches eine Innenverzahnung (26) aufweist, die in eine korrespondierende Außenverzahnung (28) der Rotorwelle (22) eingreift, wodurch das Zahnrad (24) und die Rotorwelle (22) drehfest miteinander verbunden sind, wobei:

- das Zahnrad (24) wenigstens drei in axialer Richtung der Rotorwelle (22) verlaufende Öffnungen (46) aufweist, in welche jeweilige, zum Verhindern einer Drehung des Zahnrads (24) vorgesehene Haltestifte (42) während einer Montage des Zahnrads (24) einsteckbar sind;

- an einem freien Ende (E) der Rotorwelle (22) in der Rotorwelle (22) ein konzentrisch zu der Rotorwelle (22) angeordnetes Innengewinde (48) vorgesehen ist; und in das Innengewinde (48) eine Schraube (50) eingeschraubt ist, mittels welcher das Zahnrad (24) in axialer Richtung der Rotorwelle (22) in zumindest mittelbarer Stützanlage mit einem Anschlag (58) der Rotorwelle (33) gehalten ist, wodurch das Zahnrad (24) in axialer Richtung der Rotorwelle (22) an der Rotorwelle (22) festgelegt ist, wobei ein Gehäuse (18) vorgesehen ist, in welchem der Rotor (16) zumindest teilweise angeordnet ist, und wobei das Gehäuse (18) wenigstens drei weitere Ausnehmungen aufweist, mittels welchen während der Montage eine zum Halten der Haltestifte (42) vorgesehene Halteplatte (34) an dem Gehäuse (18) festlegbar ist. Montageeinrichtung (30) zum Montieren einer Antriebseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Halteplatte (34), welche eine erste Durchgangsöffnung (56) aufweist, durch welche die Schraube (50) hindurchsteckbar ist, mit den drei Haltestiften (42), welche an der Halteplatte (34) zu halten und dadurch räumlich festlegbar und in die Öffnungen (46) des Zahnrad (24) einsteckbar sind, und mit drei an einem Gehäuse (18) der elektrischen Maschine (12) festlegbaren Haltestangen (36), an welchen die Halteplatte (34) befestigbar ist. Verfahren zum Montieren einer Antriebseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, bei welchem:

- die Antriebseinrichtung (10) eine elektrische Maschine (12) mit einem Stator (14), einem Rotor (16) und einem Gehäuse (18) aufweist;

- der Rotor (16) eine Rotorwelle (22) aufweist, welche zumindest teilweise in dem Gehäuse (18) angeordnet ist;

- ein Zahnrad (24) bereitgestellt wird, welches eine Innenverzahnung (26) aufweist;

- das Zahnrad (24) auf der Rotorwelle (22) derart angeordnet wird, dass die Innenverzahnung (26) in eine korrespondierende Außenverzahnung (28) der Rotorwelle (28) eingreift, wodurch das Zahnrad (24) und die Rotorwelle (22) drehfest miteinander verbunden werden;

- eine wenigstens drei zweite Durchgangsöffnungen (44) aufweisende Halteplatte (34) einer Halteeinrichtung (32) an dem Gehäuse (18) festgelegt wird;

- das Zahnrad (24) wenigstens drei in axialer Richtung der Rotorwelle (22) verlaufende, Öffnungen (46) aufweist, in welche jeweilige Haltestifte (42) eingesteckt werden, welche auch durch die zweiten Durchgangsöffnungen (44) der Halteplatte (34) hindurchgesteckt werden, wodurch die Haltestifte (42) die zweiten Durchgangsöffnungen (44) durchdringen und in die Öffnungen (46) eindringen und das Zahnrad (24) gegen eine relativ zu dem Gehäuse (18) erfolgende Drehung sichern;

- an einem freien Ende (E) der Rotorwelle (22) in der Rotorwelle (22) ein konzentrisch zu der Rotorwelle (22) angeordnetes Innengewinde (48) vorgesehen ist; und

- eine Schraube (50) durch eine erste Durchgangsöffnung (56) der Halteplatte (34) hindurchbewegt und in das Innengewinde (48) eingeschraubt wird, sodass mittels der Schraube (50) das Zahnrad (24) in axialer Richtung der Rotorwelle (22) in zumindest mittelbarer Stützanlage mit einem Anschlag (58) der Rotorwelle (22) gehalten wird, wodurch das Zahnrad (24) in axialer Richtung der Rotorwelle (22) an der Rotorwelle (22) festgelegt wird. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (50) in wenigstens drei aufeinanderfolgenden Schraubphasen in Richtung des Zahnrads (24) geschraubt wird, wobei sich die Schraubphasen im Hinblick auf Drehmomente, mit welchen die Schraube (50) geschraubt wird, voneinander unterscheiden. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen wenigstens oder genau zwei der Schraubphasen wenigstens oder genau eine Lösephase liegt, in welcher die Schraube (50) gelöst und dadurch von dem Zahnrad (24) weggeschraubt wird. Verfahren nach Anspruch 5, die Schraube (50) in der Lösephase um wenigstens 80 Grad und höchstens 100 Grad relativ zu der Rotorwelle (22) gedreht wird, um die Schraube (50) zu lösen. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass:

- in einer ersten der Schraubphasen die Schraube (50) mit mindestens 25 Newtonmeter und höchstens 35 Newtonmeter geschraubt wird;

- in einer auf die erste Schraubphase folgenden, zweiten der Schraubphasen die Schraube (50) mit mindestens 63 Newtonmeter und höchstens 77 Newtonmeter geschraubt wird; und

- in einer auf die zweite Schraubphase folgenden, dritten der Schraubphasen die Schraube (50) mit mindestens 135 Newtonmeter und höchstens 165 Newtonmeter geschraubt wird. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass:

- in der ersten Schraubphase die Schraube (50) mit maximal 200 Umdrehungen pro Minute gedreht und dadurch geschraubt wird; - in der zweiten Schraubphase die Schraube (50) mit höchstens 30 Umdrehungen pro Minute gedreht und dadurch geschraubt wird; und

- in der dritten Schraubphase die Schraube (50) mit höchstens 30 Umdrehungen pro Minute gedreht und dadurch geschraubt wird.

Description:
Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Montageeinrichtung und Verfahren zum Montieren einer solchen Antriebseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Montageeinrichtung und ein Verfahren zum Montieren einer solchen Antriebseinrichtung.

Der DE 102012 200 185 A1 ist eine Befestigungsstruktur für ein Ausgangsritzel zum Übertragen eines Antriebs einer Ausgangsleistungswelle eines Verbrennungsmotors auf eine Kette als bekannt zu entnehmen. Außerdem offenbart die DE 11 2005 000616 T5 ein Verfahren zum Herstellen eines Antriebsritzels für ein Kraftfahrzeugdifferential.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie eine Montageeinrichtung und ein Verfahren zum Montieren einer solchen Antriebseinrichtung bereitzustellen, sodass eine besonders einfache Montage der Antriebseinrichtung realisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Montageeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine, insbesondere elektrische, Antriebseinrichtung für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Antriebseinrichtung aufweist und mittels der Antriebseinrichtung angetrieben werden kann. Die Antriebseinrichtung weist eine elektrische Maschine auf, welche einen Stator und einen Rotor aufweist. Der Rotor ist mittels des Stators antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator drehbar. Insbesondere kann die elektrische Maschine über ihren Rotor Antriebsdrehmomente bereitstellen, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein elektrisch, angetrieben werden kann. Der Rotor weist eine Rotorwelle auf. Die Antriebseinrichtung umfasst auch ein Zahnrad, welches separat von der Rotorwelle ausgebildet und auf der Rotorwelle, das heißt zumindest auf einem Längenbereich der Rotorwelle angeordnet ist. Insbesondere ist das Zahnrad ein Stirnrad, insbesondere ein schräg verzahntes Stirnrad. Somit weist das Zahnrad eine Verzahnung, insbesondere eine Außenverzahnung, auf, wobei die Verzahnung vorzugsweise als eine Schrägverzahnung ausgebildet ist. Insbesondere ist der genannte Längenbereich ein Endbereich der Rotorwelle, deren Endbereich in axialer Richtung der Rotorwelle, mithin axial dem Stator gegenüberliegt. Somit ist vorzugsweise das Zahnrad auf einem axial dem Stator gegenüberliegenden Ende der Rotorwelle angeordnet. Ganz vorzugsweise weist die Antriebseinrichtung eine Stirnradstufe auf, welche das Zahnrad, insbesondere als erstes Zahnrad umfasst. Des Weiteren weist beispielsweise die Stirnradstufe ein zweites Zahnrad auf, welches als ein zweites Stirnrad ausgebildet sein kann. Vorzugsweise ist das zweite Stirnrad schräg verzahnt. Vorzugsweise stehen die Zahnräder in Eingriff miteinander, wodurch die Stirnradstufe gebildet ist. Die Stirnradstufe wird auch als Stirnradgetriebestufe bezeichnet.

Das Zahnrad weist eine Innenverzahnung auf. Die Rotorwelle weist, insbesondere in dem genannten Endbereich und somit an dem genannten Ende, eine auch als Wellenverzahnung bezeichnete Außenverzahnung auf. Vorzugsweise sind die Innenverzahnung des Zahnrads und die Wellenverzahnung Steckverzahnungen. Die Innenverzahnung des Zahnrads greift in die korrespondierende Wellenverzahnung ein, wodurch das Zahnrad und die Rotorwelle drehfest miteinander verbunden sind. Insbesondere ist die Innenverzahnung des Zahnrads durch Wellenverzahnung aufgesteckt, insbesondere in axialer Richtung der Rotorwelle und somit entlang der genannten Maschinendrehachse, um die der Rotor und somit die Rotorwelle relativ zu dem Stator drehbar sind.

Um nun eine besonders einfache und somit zeit- und kostengünstig durchführbare Montage der Antriebseinrichtung, insbesondere des Zahnrads auf der Rotorwelle realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Zahnrad wenigstens drei in axialer Richtung der Rotorwelle, mithin parallel zur axialen Richtung der Rotorwelle verlaufende Öffnungen, insbesondere Durchgangsöffnungen aufweist, welche als Bohrungen, insbesondere Durchgangsbohrungen ausgebildet sind. In die Öffnungen sind jeweilige Haltestifte während der Montage des Zahnrads einsteckbar, insbesondere in axialer Richtung der Rotorwelle, wodurch die Haltestifte mit dem Zahnrad formschlüssig Zusammenwirken können. Dadurch ist oder wird das Zahnrad gegen eine insbesondere um die Maschinendrehachse und relativ zu dem Stator erfolgende Drehung zu sichern oder gesichert. Mit anderen Worten ist oder wird hierdurch eine insbesondere Maschinendrehachse relativ zu dem Stator erfolgende Drehung des Zahnrads verhindert. An dem insbesondere in axialer Richtung der Rotorwelle dem Stator gegenüberliegenden, freien Ende der Rotorwelle ist in der Rotorwelle ein Innengewinde als erstes Gewinde vorgesehen, insbesondere ausgebildet. Beispielsweise ist das Innengewinde konzentrisch zur Rotorwelle angeordnet oder ausgebildet. In das Innengewinde ist eine korrespondierende Schraube eingeschraubt, insbesondere derart, dass die Schraube ein mit dem Innengewinde korrespondierendes Außengewinde als zweites Gewinde aufweist. Das zweite Gewinde ist als Innengewinde eingeschraubt, wodurch mittels der Schraube das Zahnrad in axialer Richtung der Rotorwelle in zumindest mittelbarer, insbesondere direkter, Stützanlage an einem Anschlag der Rotorwelle gehalten ist. Der Anschlag ist beispielsweise an einem Außenumfang der Rotorwelle angeordnet. Insbesondere drückt die Schraube dadurch, dass die Schraube in das Innengewinde der Rotorwelle eingeschraubt ist, das Zahnrad gegen den Anschlag, welcher beispielsweise als ein Bund der Rotorwelle ausgebildet oder durch einen Bund der Rotorwelle gebildet ist. Hierdurch ist das Zahnrad in axialer Richtung der Rotorwelle an der Rotorwelle festgelegt, sodass in axialer Richtung der Rotorwelle erfolgende Relativbewegungen zwischen dem Zahnrad und der Rotorwelle unterbunden sind. Das Zahnrad ist somit sowohl drehfest mit der Rotorwelle verbunden, als auch axial an der Rotorwelle festgelegt. Die Öffnungen, das Innengewinde und die Schraube ermöglichen es dabei, das Zahnrad an der Rotorwelle auf besonders zeit- und kostengünstige Weise festzulegen, ohne dass es zu unerwünschten Beschädigungen der elektrischen Maschine, insbesondere einer Lagerung der elektrischen Maschine, kommt. Insbesondere ermöglicht es die Erfindung, das Zahnrad sowohl drehfest mit der Rotorwelle zu verbinden als auch axial mit der Rotorwelle festzulegen, ohne das Zahnrad auf die Rotorwelle aufpressen zu müssen. Der Erfindung liegen dabei folgende Erkenntnisse zugrunde: Das Zahnrad kann nicht auf die Rotorwelle aufgepresst werden, da ansonsten Lager der elektrischen Maschine beschädigt werden könnten. Demgegenüber ermöglicht es die Erfindung, das Zahnrad fest, insbesondere sowohl drehfest als auch in axialer Richtung der Rotorwelle fest mit der Rotorwelle zu verbinden, ohne das Zahnrad auf die Rotorwelle aufzupressen. Dadurch kann die Antriebseinrichtung zeit-, kostengünstig und beschädigungsfrei montiert werden. Ein beispielsweise mit Hilfe von Stickstoff und/oder Induktionserwärmung durchführbares, thermisches Fügen des Zahnrads mit der Rotorwelle ist grundsätzlich denkbar, jedoch sehr kostenintensiv und somit für einen Serienprozess ungeeignet. Demgegenüber ermöglicht es die Erfindung, das Zahnrad zeit- und kostengünstig und somit serientauglich mit der Rotorwelle zu verbinden, ohne dass es zu einer Beschädigung von Lagern der elektrischen Maschine kommt.

Beispielsweise sind die Öffnungen des Zahnrads symmetrisch zu einem Mittelpunkt des Zahnrads angeordnet, dessen Mittelpunkt beispielsweise auf der Maschinendrehachse liegt. Insbesondere ist es denkbar, dass die Öffnungen auf einem gedachten Kreis angeordnet sind, dessen Mittelpunkt auf der Maschinendrehachse liegt und/oder mit dem Mittelpunkt des Zahnrads zusammenfällt. Ganz insbesondere ist es denkbar, dass die Öffnungen in um die Maschinendrehachse und somit um die axiale Richtung der Rotorwelle verlaufende Umfangsrichtung des Zahnrads und der Rotorwelle gleichmäßig verteilt angeordnet, mithin paarweise gleich voneinander beabstandet sind. Dadurch könne das Zahnrad und über das Zahnrad die Rotorwelle bei der Montage gegen unerwünschte, relativ zu dem Stator erfolgende Drehmomente vorteilhaft gesichert werden.

Bei der Montage sind die Haltestifte beispielsweise an einer Halteplatte gehalten oder befestigt, welche beispielsweise an einem Gehäuse der elektrischen Maschine festgelegt ist. Beispielsweise ist die Rotorwelle zumindest zeitweise dem Gehäuse angeordnet. Die Haltestifte dienen zum einen einem Festhalten der Rotorwelle und des Zahnrads, mithin dazu, ein unerwünschtes, um die Maschinendrehachse relativ zu dem Gehäuse erfolgendes Drehen der Rotorwelle und des Zahnrads zu verhindern. Hierdurch kann die Schraube besonders vorteilhaft geschraubt und insbesondere festgezogen oder angezogen werden, ohne dass es zu einer unerwünschten Drehung des Zahnrads und der Rotorwelle kommt. Zum anderen dienen die Haltestifte beispielsweise einer Zentrierung des Zahnrads insbesondere relativ zu der Rotorwelle während der Montage. Beispielsweise wird die Halteplatte mittels mehrerer Stangen, insbesondere Gewindestangen, mit dem auch als Elektromaschinengehäuse bezeichneten Gehäuse verschraubt und dadurch an dem Gehäuse befestigt, insbesondere festgelegt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Antriebseinrichtung das genannte Gehäuse der elektrischen Maschine auf, in deren Gehäuse die Rotorwelle zumindest teilweise angeordnet ist.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Gehäuse wenigstens drei Ausnehmungen aufweist, mittels welchen während der Montage die zum Halten der Haltestifte vorgesehene Halteplatte an dem Gehäuse festlegbar ist oder festgelegt wird. Beispielsweise ist die jeweilige Ausnehmung als eine jeweilige Bohrung ausgebildet. Beispielsweise ist es denkbar, dass in der jeweiligen Ausnehmung ein jeweiliges, weiteres Innengewinde angeordnet ist, in welches beispielsweise die jeweilige, insbesondere als Gewindestange ausgebildete Stange einschraubbar ist, um dadurch die jeweilige Stange an dem Gehäuse festzulegen. Dadurch kann eine besonders einfache und somit zeit- und kostengünstig durchführbare Montage realisiert werden.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Montageeinrichtung zum Montieren, das heißt zur Montage einer Antriebseinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.

Die erfindungsgemäße Montageeinrichtung weist die genannte Halteplatte auf, welche eine erste, insbesondere zentrale, Durchgangsöffnung aufweist. Die erste Durchgangsöffnung ist beispielsweise als eine Bohrung ausgebildet. Insbesondere ist die erste Durchgangsöffnung, welche auch als erste Öffnung bezeichnet wird, zentral, insbesondere bezüglich der Rotorwelle, sodass beispielsweise die erste Durchgangsöffnung der Halterplatte in an dem Gehäuse festgelegtem Zustand der Halteplatte konzentrisch zur Rotorwelle angeordnet ist und/oder dass die Rotorwelle und dabei insbesondere das Innengewinde in axialer Richtung betrachtet durch die erste Durchgangsöffnung überlappt ist. Insbesondere kann beispielsweise die Halteplatte über die erste Durchgangsöffnung auf die Rotorwelle, das heißt auf den Längenbereich beziehungsweise auf das zuvor genannte, freie Ende aufgeschoben werden, insbesondere derart, dass der Längenbereich beziehungsweise das freie Ende der Rotorwelle in der ersten Durchgangsöffnung der Halteplatte anordenbar ist. Somit kann beispielsweise die Halteplatte in axialer Richtung der Rotorwelle auf den Längenbereich der Rotorwelle beziehungsweise auf das freie Ende der Rotorwelle aufgeschoben werden.

Die genannte Schraube ist, insbesondere in axialer Richtung der Rotorwelle, durch die Durchgangsöffnung hindurchsteckbar, sodass in der Folge die Schraube, insbesondere über die erste Durchgangsöffnung, in das korrespondierende Innengewinde der Rotorwelle einschraubbar ist. Beispielsweise kann ein Schraubwerkzeug die erste Durchgangsöffnung der Halteplatte durchdringen und währenddessen die Schraube in das korrespondierende Innengewinde der Rotorwelle einschrauben, wobei beispielsweise das Schraubwerkzeug drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit der Schraube verbunden ist. Die Montageeinrichtung weist die wenigstens oder genau drei Haltestifte auf, welche an der Halteplatte zu halten oder festlegbar, insbesondere gehalten oder festgelegt, sind, wodurch die Haltestifte an der Halteplatte räumlich festlegbar oder festgelegt sind. Der jeweilige Haltestift kann durch die jeweilige Öffnung des Zahnrads hindurchgesteckt oder in diese eingesteckt werden, wobei dann, wenn der jeweilige Haltestift durch die jeweilige, korrespondierende Durchgangsöffnung des Zahnrads hindurchgesteckt oder in diese eingesteckt ist und gleichzeitig an der Halteplatte festgelegt ist, der jeweilige Haltestift sowohl mit der Halteplatte als auch mit dem Zahnrad formschlüssig zusammenwirkt. Dadurch werden das Zahnrad und über das Zahnrad die Rotorwelle gegen eine insbesondere um die Maschinendrehachse relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehung gesichert. Dabei weist die Halteeinrichtung die zuvor genannten, wenigstens oder genau drei Stangen auf, welche auch als Haltestangen bezeichnet sind und beispielsweise als Gewindestangen ausgebildet sind. Die Haltestangen sind an dem Gehäuse der elektrischen Maschine festlegbar oder festgelegt, wobei an den Haltestangen die Halteplatte befestigt ist. Somit kann die Halteplatte über die Haltestangen an dem Gehäuse festgelegt werden, insbesondere derart, dass Relativbewegungen zwischen der Halteplatte und dem Gehäuse der elektrischen Maschine unterbunden sind. Dadurch können das Zahnrad und die Rotorwelle über die Haltestifte, die Halteplatte und die Haltestangen gegen um die Maschinendrehachse relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehungen gesichert werden.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein auch als Montageverfahren bezeichnetes Verfahren zum Montieren einer Antriebseinrichtung, insbesondere gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, für ein Kraftfahrzeug. Bei dem Verfahren wird die Antriebseinrichtung bereitgestellt, welche eine elektrische Maschine mit einem Stator, einem Rotor und einem Gehäuse aufweist. Bei dem Verfahren weist der Rotor eine Rotorwelle auf, welche zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnet ist. Bei dem Verfahren wird ein vorzugsweise als Stirnrad ausgebildetes Zahnrad bereitgestellt, welches eine Innenverzahnung aufweist. Das Zahnrad wird auf der Rotorwelle derart angeordnet, dass die Innenverzahnung in eine korrespondierende Außenverzahnung der Rotorwelle eingreift, wodurch das Zahnrad und die Rotorwelle drehfest miteinander verbunden werden. Beispielsweise wird das Zahnrad in axialer Richtung der Rotorwelle auf die Rotorwelle aufgesteckt, sodass die Innenverzahnung des Zahnrads und die Außenverzahnung der Rotorwelle in axialer Richtung der Rotorwelle ineinandergesteckt werden. Bei dem Verfahren wird eine wenigstens oder genau drei zweite Durchgangsöffnungen aufweisende Halteplatte einer Halteeinrichtung bereitgestellt, wobei die Halteplatte an dem Gehäuse festgelegt wird, sodass Relativbewegungen zwischen der Halteplatte und dem Gehäuse unterbunden sind. Bei dem Verfahren weist das Zahnrad wenigstens oder genau drei in axialer Richtung der Rotorwelle verlaufende, Öffnungen auf. Unter dem Merkmal, dass die Öffnungen in axialer Richtung der Rotorwelle verlaufen, ist zu verstehen, dass die jeweilige, Öffnung entlang einer jeweiligen, parallel zur axialen Richtung der Rotorwelle verlaufenden Durchgangsrichtung durchgängig ist.

In die jeweilige Öffnung wird ein jeweiliger Haltestift eingesteckt, welcher auch durch die jeweilige, zweite Durchgangsöffnung der Halteplatte hindurchgesteckt werden. Dadurch durchdringen die Haltestifte gleichzeitig die zweiten Durchgangsöffnungen und dringen in die Öffnungen oder durch die Öffnungen hindurch, wodurch die Haltestifte formschlüssig mit der Halteplatte und mit dem Zahnrad Zusammenwirken. Dadurch sichern die Haltestifte das Zahnrad formschlüssig gegen eine relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehung, wodurch auch die Rotorwelle gegen eine relativ zum Gehäuse erfolgende Drehung gesichert ist.

Die Rotorwelle weist an ihrem freien Ende, welches beispielsweise dem Stator in axialer Richtung der Rotorwelle gegenüberliegt, ein in der Rotorwelle vorgesehenes, angeordnetes oder ausgebildetes und konzentrisch zu der Rotorwelle angeordnetes Innengewinde auf. In das Innengewinde wird eine Schraube eingeschraubt, mittels welcher das Zahnrad in axialer Richtung der Rotorwelle in zumindest mittelbarer Stützanlage an einem Anschlag der Rotorwelle gehalten wird, wodurch das Zahnrad in axialer Richtung der Rotorwelle an der Rotorwelle festgelegt wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.

Um die Antriebseinrichtung besonders zeit- und kostengünstig montieren zu können, ohne dass es zu unerwünschten Beschädigungen kommt, ist es in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Schraube in wenigstens drei insbesondere zeitlich aufeinanderfolgenden Schraubphasen in Richtung des Zahnrads geschraubt und somit in eine erste Drehrichtung relativ zu der Rotorwelle gedreht wird, wobei sich die drei Schraubphasen im Hinblick auf Drehmomente, mit welchen die Schraube geschraubt und dabei in die erste Drehrichtung der Rotorwelle gedreht wird, voneinander unterscheiden. Um dabei einerseits das Zahnrad besonders fest axial an der Rotorwelle sichern und andererseits Beschädigungen der elektrischen Maschine bei der Montage vermeiden zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zwischen wenigstens oder genau zwei der Schraubphasen wenigstens oder genau eine Lösephase liegt, in welcher die Schraube gelöst und dadurch relativ zu der Rotorwelle in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung gedreht und somit von den Zahnrad zumindest ein Stück weggeschraubt wird.

Um die Montage zeit- und kostengünstig durchführen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Schraube in der Lösephase um wenigstens 80 Grad und höchstens 100 Grad relativ zu der Rotorwelle, insbesondere in die zweite Richtung gedreht, um die Schraube zu lösen.

Um das Zahnrad zeit- und kostengünstig fest an der Rotorwelle festlegen und dabei Beschädigungen der elektrischen Maschine sicher vermeiden zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in einer ersten der Schraubphasen die Schraube mit mindestens 25 Newtonmetern höchstens 35 Newtonmeter geschraubt, mithin in die erste Drehrichtung gedreht wird. In einer auf die erste Schraubphase zeitlich folgenden, zweiten der Schraubphasen wird die Schraube mit mindestens 63 Newtonmeter und höchstens 77 Newtonmeter, insbesondere in die erste Drehrichtung, relativ zu der Rotorwelle gedreht. In einer auf die zweite Schraubphase zeitlich folgende, dritten der Schraubphasen wird die Schraube mit mindestens 135 Newtonmeter und höchstens 165 Newtonmeter geschraubt und dabei in die erste Drehrichtung relativ zur Rotorwelle gedreht und beispielsweise festgezogen, wodurch das Zahnrad sicher und fest an der Rotorwelle befestigt werden kann, ohne dass es zu Beschädigungen der elektrischen Maschine kommt.

Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn in der ersten Schraubphase die Schraube maximal 200 Umdrehungen pro Minute, insbesondere in die erste Drehrichtung, gedreht und dadurch geschraubt wird. Dadurch kann die Montage zeit- und kostengünstig durchgeführt werden. Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn in der zweiten Schraubphase die Schraube mit höchstens 30 Umdrehungen pro Minute, insbesondere in die erste Drehrichtung relativ zu der Rotorwelle, gedreht und dadurch geschraubt wird. Dadurch können Beschädigungen sicher vermieden werden. Um die Montage einerseits zeit- und kostengünstig und andererseits insofern sicher durchführen zu können, als Beschädigungen vermieden werden können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in der dritten Schraubphase die Schraube mit höchstens 30 Umdrehungen pro Minute, insbesondere in die erste Drehrichtung relativ zu der Rotorwelle, gedreht und dadurch geschraubt wird.

Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn in der Lösephase die Schraube mit höchstens 30 Umdrehungen pro Minute, insbesondere in die zweite Drehrichtung relativ zu der Rotorwelle, gedreht wird, sodass ein übermäßiges Lösen der Schraube sicher vermieden werden kann. Dadurch kann die Montage zeit- und kostengünstig durchgeführt werden.

Durch die Erfindung kann das Zahnrad ohne Schädigung der elektrischen Maschine montiert werden. Außerdem kann die Montage zeit- und kostengünstig sowie mit einer hohen Produzierbarkeit und einer geringen Fehlerquote durchgeführt werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bei einer Montage der Antriebseinrichtung;

Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der Antriebseinrichtung bei der Montage; und

Fig. 3 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht der Antriebseinrichtung bei der Montage.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Längsschnittansicht eine, insbesondere elektrische oder elektrifizierte, Antriebseinrichtung 10 für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Antriebseinrichtung 10 aufweist und mittels der Antriebseinrichtung 10, insbesondere rein elektrisch, angetrieben werden kann. Fig. 1 zeigt die Antriebseinrichtung 10 bei einer Montage der Antriebseinrichtung 10. Die Montage, das heißt ein Verfahren zum Montieren der Antriebseinrichtung 10 wird im Folgenden anhand von Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass die Antriebseinrichtung 10 eine elektrische Maschine 12 aufweist, welche einen Stator 14 und einen Rotor 16 sowie ein Gehäuse 18 aufweist. Der Rotor 16 ist zumindest teilweise in dem Gehäuse 18 angeordnet. Grundsätzlich ist der Rotor 16 mittels des Stators 14 antreibbar und dadurch um eine einfach auch als Drehachse bezeichnete Maschinendrehachse 20 relativ zu dem Stator 14 und relativ zu dem Gehäuse 18 drehbar. Die Maschinendrehachse 20 verläuft in axialer Richtung der elektrischen Maschine 12. Der Rotor 16 weist eine Rotorwelle 22 auf, über welche beispielsweise die elektrische Maschine 12 Antriebsdrehmomente zum, insbesondere rein elektrischen, Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann.

Die Antriebseinrichtung 10 weist außerdem ein Zahnrad 24 auf, welches bei dem genannten Verfahren bereitgestellt wird. Das Zahnrad 24 ist separat von der Rotorwelle 22 ausgebildet und wird auf und an der Rotorwelle 22 montiert. Hierfür weist das als Stirnrad einer Stirnradstufe ausgebildeten Zahnrads 24 eine Innenverzahnung 26 auf. Die Rotorwelle 20 weist eine mit der Innenverzahnung 26 des Zahnrads 24 korrespondierende Außenverzahnung 28 auf. Bei dem Verfahren wird das Zahnrad 24 auf der Rotorwelle 22 derart angeordnet, dass die Innenverzahnung 26 in die Außenverzahnung 28 eingreift beziehungsweise umgekehrt. Hierdurch werden das Zahnrad 24 und die Rotorwelle 22 drehfest miteinander verbunden. Insbesondere sind die Innenverzahnung 26 und die Außenverzahnung 28 Steckverzahnungen, welche in axialer Richtung der Rotorwelle 22 ineinandergesteckt werden, derart, dass das Zahnrad 24 in axialer Richtung der Rotorwelle 22 auf die Rotorwelle 22 aufgesteckt wird.

Die Montage wird mittels einer Montageeinrichtung 30 durchgeführt, die eine Halteeinrichtung 32 mit einer Halteplatte 34 aufweist. Besonders gut aus Fig. 2 und 3 ist erkennbar, dass die Halteplatte 34 drei zweite Durchgangsöffnungen aufweist. Die Halteplatte 34 wird an dem Gehäuse 18 festgelegt, indem die Halteplatte 34 mittels Haltestangen 36 der Halteeinrichtung 32 an dem Gehäuse 18 festgelegt wird. Hierfür werden die Haltestangen 36 mit dem Gehäuse 18 verschraubt und dadurch an dem Gehäuse 18 festgelegt. Die Halteplatte 34 weist dritte Durchgangsöffnungen auf, in die jeweilige Längenbereiche L1 der Haltestangen 36 eingesteckt werden. Während die Längenbereiche L1 die korrespondierenden, dritten Durchgangsöffnungen der Halteplatte 34 durchdringen, werden auf einer von dem Gehäuse 18 abgewandten Seite der Halteplatte 34 auf die Längenbereiche L1 vorliegend als Flügelmuttern ausgebildete Muttern 38 aufgeschraubt, mittels welchen die Halteplatte 34 gegen jeweilige Anschläge 40 der Haltestangen 36 gespannt wird. Hierdurch wird die Halteplatte 34 an dem Gehäuse 18 festgelegt.

Das Zahnrad 24 weist wenigstens drei, vorliegend wenigstens oder genau vier, Öffnungen auf. Bei dem Verfahren werden Haltestifte 42 der Halteeinrichtung 32 bereitgestellt. Die Öffnungen des Zahnrads 24 verlaufen in axialer Richtung der Rotorwelle 22. Die Haltestifte 42 werden durch die zweiten Durchgangsöffnungen der Halteplatte 34 und durch die Öffnungen des Zahnrads 24 hindurchgesteckt, sodass, wie aus Fig. 1 erkennbar ist, die Haltestifte 42 gleichzeitig in die in Fig. 1 mit 44 bezeichneten, zweiten Durchgangsöffnungen der Halteplatte 34 und in die in Fig. 1 mit 46 bezeichneten, Öffnungen des Zahnrads 24 eingreifen und vorliegend durchdringen die Haltestifte 42 die Öffnungen 46 des Zahnrads 24. Somit wirken die Haltestifte 42 sowohl mit dem Zahnrad 24 als auch mit der Halteplatte 34 formschlüssig zusammen, wodurch das Zahnrad 24 und über dieses die Rotorwelle 22 gegen um die Maschinendrehachse 20 relativ zu dem Gehäuse 18 erfolgende Drehungen gesichert sind.

Die Rotorwelle 22 weist an ihrem insbesondere dem Stator 14 in axialer Richtung der Rotorwelle 22 gegenüberliegenden, freien Ende E ein Innengewinde 48 auf. Das Innengewinde 48 ist konzentrisch zur Rotorwelle 22 beziehungsweise zur Maschinendrehachse 20 angeordnet. Bereitgestellt wird eine vorliegend als Buntschraube ausgebildete Schraube 50, welche ein mit dem Innengewinde 48 korrespondierendes Außengewinde 52 aufweist. Wie in Fig. 1 durch Pfeile 54 veranschaulicht ist, wird die Schraube 50 über ihr Außengewinde 52 und das korrespondierende Innengewinde 48 eingeschraubt. Hierfür weist die Halteplatte 34 eine zentrale, erste Durchgangsöffnung 56 auf, durch welche die Schraube 50 in axialer Richtung der Rotorwelle 22 hindurchgesteckt wird. Daraufhin wird die Schraube 50 insbesondere in eine Drehrichtung um die Maschinendrehachse 20 relativ zu der Rotorwelle 22 gedreht, um dadurch die Schraube 50 über ihr Außengewinde 52 in das korrespondierende Innengewinde 48 einzuschrauben. Hierdurch wird mittels der Schraube 50 das Zahnrad 24 in axialer Richtung der Rotorwelle 22 in zumindest mittelbare, insbesondere in direkter, Stützanlage mit einem Anschlag 58 der Rotorwelle 22 gehalten, wodurch das Zahnrad 24 in axialer Richtung der Rotorwelle 22 an dieser festgelegt wird. Es ist erkennbar, dass der jeweilige Haltestift 42 beispielsweise ein jeweiliger Montagebolzen ist, welcher für eine Verdrehsicherung, mithin für eine Momentenabstützung genutzt wird, um während der Montage Relativdrehungen zwischen der Rotorwelle 22 und dem Gehäuse 18 sowohl in die erste Drehrichtung als auch in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung zu vermeiden. Nachdem die Schraube 50 insbesondere mit einem vorgebbaren oder vorgegebenen Festschraubmoment von beispielsweise 150 Newtonmeter +-15 Newtonmeter festgeschraubt wurde, kann die Halteeinrichtung 32 von dem Gehäuse 18 gelöst werden, insbesondere derart, dass die Haltestangen 36 und die Halteplatte 34 sowie die Haltestifte 42 entfernt werden. In der Folge können sich die Rotorwelle 22 und das drehfest mit der Rotorwelle 22 verbundene Zahnrad 24 mit der Maschinendrehachse 20 relativ zu dem Gehäuse 18 und relativ zu dem Stator 14 drehen.

Bezugszeichenliste

10 Antriebseinrichtung

12 Elektrische Maschine

14 Stator

16 Rotor

18 Gehäuse

20 Maschinendrehachse

22 Rotorwelle

24 Zahnrad

26 Innenverzahnung

28 Außenverzahnung

30 Montageeinrichtung

32 Halteeinrichtung

34 Halteplatte

36 Haltestange

38 Mutter

40 Anschlag

42 Haltestift

44 Erste Durchgangsöffnung

46 Zweite Durchgangsöffnung

48 Innengewinde

50 Schraube

52 Außengewinde

54 Pfeil

56 Vierte Durchgangsöffnung

E Ende