Die Erfindung betrifft einen Rotorträger für eine elektrische Maschine, insbesondere in einem hybriden Antriebsstrang eines Fahrzeugs.

Im Stand der Technik sind bei elektrischen Maschinen neben massiven Rotoren auch ringförmige Rotoren bekannt, welche um eine Drehachse angeordnet sind. Bei spielsweise aus DE 10 2013 221 643 A1 ist bekannt, dass ein Blechpaket eines Ro tors auf einem Außenlamellenträger aufgenommen und mit der Drehachse verbun den wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Alternative zum Stand der Technik, welche eine bessere Abstützung des Rotors sowie eine optimierte Bauraumnutzung aufweist, als auch einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschrei bung sowie aus den Figuren.

Erfindungsgemäß ist ein Rotorträger für einen Rotor einer elektrischen Maschine, wobei der Rotorträger einen topfförmigen Grundkörper umfasst, wobei der Grundkör per auf einer dem Rotor zugewandten äußeren Umfangsfläche Mittel aufweist, wel che eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Grundkörper und Rotor ermöglichen, wobei auf einer der Rotor abgewandten inneren Umfangsflä che sich über einen Teil der axialen Erstreckung Aufnahmen für Teile einer Kupplung vorgesehen sind, und wobei durch einen radial verlaufenden Boden der Grundkörper mit einer Nabe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper nur einen Teil der axialen Erstreckung des Rotors überdeckt, dass der Rotorträger einen zweiten Stützkörper umfasst, welcher auf einer äußeren Umfangsfläche ebenfalls Mittel aufweist, welche eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Stützkörper und Rotor ermöglichen, dass der Stützkörper eine radial ver laufenden Flansch aufweist, und dass der Boden des Grundkörpers und der Flansch des Stützkörpers miteinander verbunden sind. Zur Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Rotor wird beispielsweise eine Profilierung am Grundkörper vorgesehen, bei der zumindest auf der äußeren Um fangsfläche Erhebungen und/oder Vertiefungen vorgesehen werden, die mit entspre chenden Gegenstücken auf der inneren Fläche des Rotors Zusammenwirken, um eine formschlüssige Verbindung herzustellen. Alternativ oder kumulativ können auch Erhebungen beziehungsweise Vertiefungen in Umfangsrichtung, wie Absätze oder Ringnuten, vorgesehen sein, welche für eine formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung verwendbar sind. Anstelle einer formschlüssigen Verbindung kann auch eine kraftschlüssige Verbindung vorgesehen werden, bei welcher der Rotor mit dem Grundkörper über Spannmittel, Verschraubungen, Nieten oder dergleichen verbun den ist. Prinzipiell sind auch stoffschlüssige Verbindungen möglich, bei denen der Rotor mit dem Grundkörper verschweißt wird. Ebenso sind Kombinationen möglich, bei denen verschiedene Verbindungsarten verwendet sind, um beispielsweise Ver bindungen in verschiedene Richtungen abzubilden oder zu sichern.

Der Grundkörper ist durch einen radial verlaufenden Boden mit einer Nabe verbun den, um ein Drehmoment übertragen zu können. Als Nabe ist in diesem Zusammen hang neben einer üblichen auf einer Welle angebrachten Nabe auch eine direkte Verbindung mit einer Welle oder auch die Verbindung mit einem folgenden Bauteil im Antriebsstrang, wie beispielsweise eine Wandlergehäuse, gemeint und umfasst.

Der Boden ist hierbei vorzugsweise einteilig mit dem Grundkörper ausgebildet, wodurch der Grundkörper eine topfartige Form aufweist. Es sind auch Ausführungs formen möglich, bei denen der Boden separat gefertigt und fest, beispielsweise durch Schweißen, mit dem Grundkörper verbunden ist.

An der inneren Umfangsfläche des axialen Abschnitts des Grundkörpers sind Auf nahmen für Teile einer Kupplung vorgesehen. Bei diesen Teilen handelt es sich vor zugsweise um Nuten beziehungsweise Erhebungen in axialer Richtung, die als Auf nahme für Lamellen einer Lamellenkupplung dienen. Der Grundkörper stellt somit gleichzeitig den Außenlamellenträger einer Kupplung dar. Durch die Kupplung kann beispielsweise ein Kraftfluss von oder zu einem im Antriebsstrang stromaufwärts lie genden Verbrennungsmotor getrennt werden.

Der Grundkörper erstreckt sich nur über einen Teil der axialen Erstreckung des Ro tors, wobei der Grundkörper in axialer Richtung über den Rotor vorstehen kann. Der radial verlaufende Boden ist vorzugsweise an einem axialen Ende des Grundkörpers vorgesehen. Der Boden ist in axialer Richtung vorzugsweise innerhalb des Rotors angeordnet, wodurch ein vorteilhafter Kraftfluss erreicht werden kann.

Um dem Rotor über die ganze axiale Länge zu stützen weist der Rotorträger einen Stützkörper auf, welcher als separates Bauteil ausgebildet ist und der Rotorträger somit zweiteilig aufgebaut ist.

Auf einer äußeren Umfangsfläche weist der Stützkörper ebenfalls Mittel auf, welche eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Stützkörper und Rotor ermöglichen. Diese Mittel sind vorzugsweise analog zu den zuvor beschriebe nen Mitteln am Grundkörper ausgeführt.

Der Stützkörper umfasst weiter einen radial verlaufenden Flansch zur Verbindung des Stützkörpers mit dem Boden des Grundkörpers auf, wodurch der Grundkörper und der Stützkörper fest zueinander angeordnet werden und ein Rotorträger für den Rotor gebildet wird. Die Verbindung zwischen Grundkörper und Stützkörper erfolgt vorzugsweise durch Nieten, Schrauben oder Schweißen, wobei auch andere Verbin dungsarten möglich sind. Durch die zweiteilige Ausführung des Rotorträgers wird die Geometrie der einzelnen Bauteile vereinfacht und gleichzeitig ist es möglich die ein zelnen Bauteile aufgrund einer modularen Bauweise gegebenenfalls auch in anderen Varianten eines Hybridmoduls zu verwenden.

Ausführungsformen eines Rotorträgers sind dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper als separates Bauteil einen Flansch aufweist, welcher in radialer Rich tung kürzer oder länger als der Boden des Grundkörpers ausgebildet ist. Der Rotor träger ist mit einer Nabe verbunden. Für diese Verbindung erstrecken sich vorzugs weise der Boden oder der Flansch bis zur Nabe beziehungsweise werden mit einem Wandlergehäuse verbunden, welches mit der Nabe fest verbunden ist. Neben einer gleichen radialen Länge von Boden und Flansch, bei der beide mit der Nabe verbun den sind, ist bevorzugt, dass sich nur der Boden des Grundkörpers oder der Flansch des Stützkörpers sich bis zu Nabe erstrecken, da hierdurch gegebenenfalls Material und axialer Bauraum an der Nabe eingespart werden kann.

Rotorträger gemäß weiteren Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass ein Wandlergehäuse als Stützkörper ausgebildet ist. Anstelle eines separaten Bau teils als Stützkörper kann das Wandlergehäuse an seinem der Kupplung zugewand ten Ende als Stützkörper ausgebildet werden. Hier sind die Mittel zu Aufnahme des Rotors entsprechend auf einer Umfangsfläche des Wandlergehäuses gebildet, wel cher einen gleichen Durchmesser wie der Grundköper aufweist. Der Flansch des Stützkörpers ist in diesen Ausführungsformen entsprechend am axialen Ende des Wandlergehäuses vorgesehen und der Boden des Grundkörpers wird direkt mit dem Wandlergehäuse beziehungsweise dem Flansch am Wandlergehäuse verbunden. Hierdurch kann die Anzahl der Bauteile verringert und Bauraum eingespart werden. Als Bestandteil des Wandlergehäuses weist der Stützkörper außerdem eine hohe Steifigkeit auf.

Ausführungsformen eines Rotorträgers sind dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper eine andere Dicke aufweist als der Stützkörper. Abhängig von den auf tretenden Belastungen und dem Anteil der axialen Abstützung des Rotors können der Grundkörper und der Stützkörper mit unterschiedlicher Wandstärke ausgeführt werden. Durch die unterschiedlichen Wandstärken aufgrund der Anpassung an die Belastung kann gegenüber einem sich einteilig über die axiale Länge erstreckenden Rotorträger Material und somit Gewicht und Kosten eingespart werden.

Rotorträger gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper und der Stützkörper durch Nieten miteinander verbunden sind. Durch Nieten können die Bauteile einfach und schnell ohne ein Einbringen von großen Wärmemengen sicher miteinander verbunden werden.

Rotorträger gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper und der Stützkörper durch Schweißen miteinander verbunden sind. Durch Schweißen, können die Bauteile einfach und sicher miteinander verbunden werden, ohne zusätzliche Bauteile wie Schrauben oder Nieten verwenden zu müs sen.

Ausführungsformen eines Rotorträgers sind dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper eine größere axiale Überdeckung mit dem Rotor hat als der Stützkör per. Die Aufteilung zwischen Grundköper und Stützkörper in axialer Richtung kann prinzipiell beliebig gewählt werden. Hinsichtlich des benötigten Bauraums ist es je doch vorteilhaft, wenn der Grundkörper einen größeren Anteil des Rotors in axialer Richtung überdeckt, da der Grundkörper gleichzeitig Teile der Kupplung umschließt. In Ausführungsformen sind Rotorträger dadurch gekennzeichnet, dass der Grund körper und/oder der Stützkörper zumindest an einem axialen Ende länger als der Rotor ausgebildet ist. Aufgrund des axialen Überstands ist zumindest ein teilweiser mechanischer Schutz für die Enden des Rotors gegeben. Des Weiteren wird am axialen Überstand die Möglichkeit für die Anbringung von Sicherungselementen, wie Sicherungsringe und dergleichen, bereitgestellt.

Der überstehende Rotorträger kann insbesondere auch für ein Wuchten des Rotors verwendet werden, indem am überstehenden Rotorträger Wuchtgewichte angebracht beziehungsweise lokal Material entfernt wird.

Rotorträger gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper und/oder der Stützkörper zumindest eine in radialer Richtung durch gängige Aussparung für den Durchtritt von Öl aufweist. Um Öl für die Schmierung und Kühlung von der Innenseite an die Außenseite zu führen, ist zumindest eine Aussparung vorgesehen. Diese Aussparung ist vorzugsweise im Bereich eines axia len Endes des Blechpakets des Rotors oder in einem zwischen Rotorträger und Blechpaket gebildeten Ölkanal mündend angeordnet.

Rotorträger gemäß bevorzugten Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung im Bodenbereich einer an der inneren Umfangsfläche vorgese henen Nut angeordnet ist. Zusätzlich zu den Aussparungen können noch Leitele mente am Stützkörper beziehungsweise Grundkörper vorgesehen sein, um von in nen auftreffendes Öl zu den Aussparungen zu leiten oder auch außen gezielt abge ben zu können. Diese Leitelemente können als zur Aussparung hin geneigte Kanäle, Ringnuten oder Vertiefungen ausgeführt sein, oder alternativ auch erhaben als Stre ben, Vorsprünge oder Absätze ausgeführt sein. Diese Leitelemente können gegebe nenfalls gleichzeitig als Aufnahmen für die Teile einer Kupplung dienen.

Bevorzugte Ausführungsformen eines Rotorträgers sind dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Aussparungen über den Umfang verteilt angeordnet sind. Für eine gleichmäßigere Verteilung des Öls und um eine Unwucht zu vermeiden, sind mehre re Aussparungen, vorzugsweise symmetrisch, über den Umfang verteilt. Hierbei kön nen auch mehrere Aussparungen an unterschiedlichen axialen Positionen vorgese hen sein, wodurch beispielsweise die Kühlung beidseitig verbessert werden kann. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Hybridmodul umfassend eine Eingangswel le, eine Kupplung, eine elektrische Maschine, einen Drehmomentwandler und eine Abtriebswelle, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Rotorträger gemäß ei ner der beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen ist. Hierdurch können bei einem Hybridmodul die beschriebenen Vorteile hinsichtlich axialem Bauraum und dergleichen genutzt werden.

Die Ausführungsformen sind nicht auf die obigen Beispiele beschränkt und können durch weitere entsprechende Ausbildungen erreicht werden. Die Merkmale der Aus führungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Gleiche oder ähnliche Elemente werden mit einheitlichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt eines Ausführungsbeispiels eines

Hybridmoduls.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Rotorträgers.

Fig. 3 zeigt eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt ein Hybridmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer schemati schen Schnittdarstellung, bei der eine Hälfe aufgrund von Symmetrie weggelassen wurde. Das Hybridmodul umfasst ein Gehäuse (1 ), innerhalb dem eine elektrische Maschine (2) mit einem gegenüber dem Gehäuse (1 ) drehfesten Stator (2.1 ) und ei nem drehbaren Rotor (2.2) angeordnet ist.

Das Hybridmodul weist einen Drehmomentwandler (5) auf. Das Wandlergehäuse (5.1 ) ist mit einer Nabe (4) verbunden. Ein Pumpenrad (5.3) des Drehmomentwand lers (5) ist mit einem Wandlergehäuse (5.1 ) des Drehmomentwandlers (5) fest ver bunden. Ein Leitrad (5.4) des Drehmomentwandlers (5) ist über einen Freilauf in ei ner Drehrichtung drehfest abgestützt. Ein Turbinenrad (5.5) des Drehmomentwand- lers (5) ist mit einer Turbinenwelle (5.2) des Drehmomentwandlers (5) verbunden.

Das Hybridmodul weist ferner einen zusätzlichen, optionalen Drehschwingungstilger

(10) auf, welcher innerhalb und am Wandergehäuses (5.1 ) angeordnet ist. Die Turbi nenwelle (5.2) ist mit einer Abtriebswelle (6) eines nicht näher dargestellten Automa tikgetriebes verbunden. Innerhalb des Wandlergehäuses (5.1 ) ist ferner eine Über brückungskupplung (1 1 ) angeordnet. Durch Schließen der Überbrückungskupplung

(1 1 ) ist das Wandlergehäuse (5.1 ) mit der Turbinenwelle (5.2) direkt verbindbar.

Die Nabe (4) ist als Hohlwelle ausgebildet, welche koaxial zur Abtriebswelle (6) und diese umhüllend angeordnet ist. Die Eingangswelle (3) ist im gezeigten Beispiel ebenfalls als Hohlwelle ausgeführt und koaxial zur Nabe (4) angeordnet. Zwischen der Abtriebswelle (6) und der Nabe (4), zwischen Nabe (4) und Eingangswelle (3) sowie zwischen Eingangswelle (3) und Gehäuse (1 ) sind mehrere Lager (12) vorge sehen, welche die Bauteile zueinander abstützen. Auf ihrer Außenseite ist die Nabe (4) mit dem Wandlergehäuse (5.1 ) verbunden sowie mit einer Seite der Kupplung (7).

Auf der Eingangswelle (3) ist ein Schwingungsdämpfer (8) vorgesehen, welcher mit einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor verbunden ist. Durch den Schwin gungsdämpfer (8) werden eventuelle Torsionsschwingungen reduziert, um dem Hyb ridmodul ein möglichst gleichförmiges Drehmoment beziehungsweise Drehbewegung zuzuführen. Gleichzeitig können durch den Schwingungsdämpfer (8) Lage- und Aus richtungstoleranzen zwischen Verbrennungsmotor und Hybridmodul ausgeglichen werden.

Das Gehäuse (1 ) trennt einen Nassraum des Hybridmoduls von einem Trockenraum. Die Abdichtung des Nassraums zum Trockenraum erfolgt über eine Dichtung (9), welche, vorzugsweise unmittelbar, neben einem Lager (12) angeordnet ist.

Innerhalb des Gehäuses (1 ) ist auch eine Kupplung (7) vorgesehen, mit welcher der Verbrennungsmotor vom weiteren Antriebsstrang getrennt werden kann. Die Kupp lung (7) ist hierzu im Kraftfluss zwischen der Eingangswelle (3) und der Nabe (4) an geordnet. Genauer sind die Teile der Kupplung (7) entsprechend mit der Eingangs- welle (3) und mit einem Rotorträger verbunden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kupplung (7) als eine Lamellenkupplung ausgeführt.

Der Rotor (2.2) der elektrischen Maschine (2) ist mit einem Rotorträger verbunden. Der Rotorträger ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Grundkörper (13) und einen Stützkörper (14) gebildet, wobei beide eine topfförmige Grundform aufweisen und jeweils einen Teil der axialen Länge des Rotors (2.2) tragen. Der Grundkörper (13) sowie der Stützkörper (14) weisen eine rohrförmige Außenkontur auf mit einem gleichen äußeren Durchmesser auf, auf deren äußerer Umfangsfläche der Rotor (2.2) angebracht wird. Der Grundkörper (13) weist hier eine größere axiale Länge auf als der Stützkörper (14) und entsprechend sind etwa zwei Drittel des Ro tors (2.2) vom Grundkörper (13) und ein Drittel vom Stützkörper (14) getragen. Be vorzugt liegt der vom Grundkörper (13) getragene Bereich des Rotors (2.2) im Be reich von 25% bis 75% der axialen Länge des Rotors (2.2), wodurch der Boden des Grundkörpers (13) im mittleren Bereich des Rotors (2.2) angeordnet ist.

Der radial verlaufende Boden des Grundkörpers (13) und der Flansch des Stützkör pers (14) sind einander zugewandt und miteinander verbunden. Eine Verbindung mit der Nabe (4) erfolgt über den Boden des Grundkörpers (13). Sowohl der Grundkör per (13) als auch der Stützkörper (14) stehen gegenüber dem Rotor (2.2) in axialer Richtung vor, weisen anders ausgedrückt zusammen eine größere axiale Länge auf als der Rotor (2.2).

Um die axiale Position des Rotors (2.2) auf dem Grundkörper (13) zu sichern, ist ein Sicherungselement (15) in einer Nut vorgesehen. Das Sicherungselement (15) kann zumindest teilweise federnd ausgeführt sein, um Fertigungstoleranzen und derglei chen auszugleichen. Auf der gegenüberliegenden Seite des Rotors (2.2) ist eine axi ale Sicherung ebenfalls durch ein entsprechendes Sicherungselement (15) vorgese hen. Anstelle eines Sicherungselements (15) kann zumindest an einer Seite auch ein oder mehrere Vorsprünge, Absätze oder dergleichen vorgesehen werden. Alternativ kann auch der axial vorstehende Bereich des Grundkörpers (13) oder des Stützkör pers (14) nach radial außen umgeformt sein, um einen Kragen als axiale Begrenzung auszubilden.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Stützkörper (14) mit einer gegenüber dem Grundkörper (13) dünneren Wandstärke ausgebildet, wodurch Material und somit Gewicht eingespart werden kann. Prinzipiell können die beiden Bauteile des Rotor trägers auch mit einer gleichen Wandstärke ausgeführt werden.

Durch entsprechende nicht dargestellte Aussparungen oder Wuchtelemente können die axial überstehenden Bereiche auch zur Ölführung für eine Schmierung und Küh lung der elektrischen Maschine (2) beziehungsweise zum Wuchten der elektrischen Maschine (2) verwendet werden.

Ein axialer Abschnitt des Grundkörpers (13) ist mit einer Profilierung versehen, um über den Umfang verteilte Erhebungen und Vertiefungen in Art einer Steckverzah nung zu bilden. Diese Erhebungen und Vertiefungen dienen als Aufnahme für Teile der Kupplung (7), im gezeigten Beispiel als Aufnahme der äußeren Lamellen der Kupplung (7), wodurch der Grundkörper (13) den Außenlamellenträger der Kupplung (7) darstellt.

Der Flansch des Stützkörpers (14) ist in Fig. 1 mit einer geringeren radialen Erstre ckung ausgeführt als der Boden des Grundkörpers (13). Der Flansch ist über nicht dargestellte Nieten mit dem Boden des Grundkörpers (13) verbunden. Anstelle von Nieten kann die Verbindung auch insbesondere durch Schweißen, Schrauben oder Clinchen erfolgen.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rotorträgers. Der grundlegende Aufbau ist gleich, weshalb auf die obige Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen wird.

Entgegen dem Beispiel aus Fig. 1 ist beim Stützkörper (14) ist der axial über den Ro tor (2.2) vorstehenden Bereich radial nach außen umgeformt, um einen Absatz zu bilden.

Des Weiteren sind am Stützkörper (14) über den Umfang verteilt Zungen (16) ange ordnet, um die Ausrichtung und Positionierung des Grundkörpers (13) zum Stützkör per (14) zu vereinfachen. Hierfür kann alternativ oder zusätzlich eine sich über beide Bauteile erstreckende Ausrichtungsnut (17) verwendet werden, welche ebenfalls zur Positionierung des Rotors (2.2) genutzt werden kann. In Fig. 3 ist ein Teilbereich eines weiteren Ausführungsbeispiels gezeigt. Der Stütz körper (14) ist hierbei jedoch einteilig mit dem Wandlergehäuse (5.1 ) ausgeführt be ziehungsweise ein Teil des Wandlergehäuses (5.1 ) bildet den Stützkörper (14) aus. Der Grundkörper (13) ist hierbei direkt mit dem Wandlergehäuse (5.1 ) verbunden.

Die Verbindung von Boden und Flansch kann, wie dargestellt, durch Schweißen er folgen, oder auch durch andere oben genannte Verbindungsmethoden oder Kombi nationen davon.

Auf der inneren Umfangsfläche des Grundkörpers (13) sind, wie bei Fig. 1 , Vertiefun gen und Erhebungen als Aufnahme für Teile der Kupplung (7) vorgesehen.

Am Grundkörper (13) sowie am Stützkörper (14) sind zur Aufnahme und Befestigung des Rotors (2.2) auf der äußeren Umfangsfläche Erhebungen und Vertiefungen, hier in Form von axial verlaufenden Nuten vorgesehen.

Innerhalb des Wandlergehäuses (5.1 ) sind noch Teile der Überbrückungskupplung (1 1 ) gezeigt.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungen eingeschränkt. Es kön nen wie oben ausgeführt, auch nur einzelne vorteilhafte Merkmale vorgesehen wer den beziehungsweise verschiedene Merkmale unterschiedlicher Beispiele miteinan der kombiniert werden.

Bezuqszeichen

Gehäuse

elektrische Maschine

Stator

Rotor

Eingangswelle

Nabe

Drehmomentwandler

Wandlergehäuse

Turbinenwelle

Pumpenrad

Leitrad

Turbinenrad

Abtriebswelle

Kupplung

Schwingungsdämpfer

Dichtung

Drehschwingungstilger

Überbrückungskupplung

Lager

Grundkörper

Stützkörper

Sicherungselement

Zunge

Ausrichtungsnut