(57)【要約】  少なくとも１つの磁気素子を保持するためにキャリアポット（１）を備えた電動機のためのロータキャリアが提示され、キャリアポット（１）がドライブシャフトを支承するためのハブ（３）を備えている。このロータキャリアは、キャリアポット（１）の内側の周囲面（９）が、ハブ（３）から軸方向の間隔を空けてロータキャリアの支持要素のためのストッパ（７）を、ドライブシャフトをさらに支承するために有していることを特徴としている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライブシャフトを支承するためのハブ（３）を有する、少なくとも１つの磁気素子を保持するためのキャリアポット（１）を備える、電動機のためのロータキャリアであって、
前記キャリアポット（１）の内周面（９）が、前記ハブ（３）から軸方向の間隔を空けて、前記ロータキャリアの支持要素のためのストッパ（７）を、ドライブシャフトをさらに支承するために有していることを特徴とする、ロータキャリア。
【請求項２】
前記ストッパ（７）が、前記キャリアポット（１）のハブ（３）とは反対を向いた端部に設けられていることを特徴とする、請求項１記載のロータキャリア。
【請求項３】
前記キャリアポット（１）が、実質的に円筒形に形成されており、前記ストッパ（７）が、カラー（１５）の範囲に円錐形の拡張部の形で配置されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のロータキャリア。
【請求項４】
固定要素を保持するために、前記ストッパ（７）に対して軸方向の間隔を空けて、リング溝（１７）を、前記キャリアポット（１）の内側の周囲面（９）に備えており、前記固定要素が前記ストッパ（７）と共に前記支持要素を軸方向に固定し、かつ前記リング溝（１７）の前記ストッパ（７）に対する軸方向の間隔が、好ましくはおよそ前記支持要素の厚みに相当することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のロータキャリア。
【請求項５】
前記キャリアポット（１）の周囲壁（２３）に、且つ軸方向に見て、前記支持要素の高さに半径方向穴（２５）がロック要素を保持するために配置されており、その結果前記半径方向穴（２５）を通って案内されたロック要素によって前記支持要素が、円周方向に見て、固定され得ることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のロータキャリア。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のロータキャリア内での使用に適するように形成されていることを特徴とする、キャリアポット。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のロータキャリアの製造方法であって、
ハブ（３）を備えたキャリアポット（１）の加工前形状をブランクディスクからスピニング加工によって製造し、前記スピニング加工時及びスピニング加工によって支持要素のためのストッパ（７）が、好ましくは前記キャリアポット（１）の周囲壁（２３）のカラー状の範囲、好ましくは円錐形の拡張部の範囲に成形される工程を含む、製造方法。
【請求項８】
前記ブランクディスクが体積変形によって、好ましくは鍛造物として、好ましくは落とし鍛造により作り出され、前記鍛造物内に好ましくはハブ（３）の粗形状が成形されることを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記ブランクディスクが前記スピニング加工の前に旋削加工されることを特徴とする、請求項６又は請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記加工前形状が切削加工によって前記キャリアポット（１）の最終形状に仕上げ加工されることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載の、電動機のためのロータキャリア、及び請求項６に記載の、ロータキャリアの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機のためのロータキャリア及びその製造方法は公知である。電動機はステータと、ステータ内に回転自在に支承されたロータとを有し、その際ロータとステータとの間に電磁結合が生成可能である。この電磁結合は、電動機に供給された電気エネルギーを機械的エネルギーに変換するか又は電動機に供給された機械的エネルギーを電気エネルギーに変換する。すなわち電動機はモータとして、又はオルタネータとして機能する。ここでは、同じ電動機が作動モードに応じてモータとしてもオルタネータとしても使用され得る。このことは例えば自動車分野で公知であり、特にハイブリッドカー分野又は純粋に電気だけで駆動される自動車分野で、同じ電動機がモータとして電力を推進力に変換することが可能であり、他の作動モードにおいてはブレーキエネルギーをいわゆる回生という手段によって回収し、電気エネルギーに変換することができる。電動機のロータは、通常キャリアポットを有するロータキャリアを備えており、このキャリアポットは少なくとも１つの磁気素子を取り付けるために機能する。その際、磁気素子は好ましくはステータコアとして形成され、このステータコアは作動モードに応じて又は電動機の構造に応じて、少なくとも１つの電気コイル又は少なくとも１つの永久磁石を備えている。好ましくは、円周方向に見て一定の角距離で、複数のコイル又は永久磁石が備えられている。少なくとも１つの磁気素子がキャリアポットの外側の周囲壁に又はその内壁にも備えられていてよい。キャリアポットはドライブシャフトを支承するためのハブを備えている。
【０００３】
これと並んで、自動車分野では電動機が軽量であること、つまり特に薄壁で、機械的に高負荷に耐え得るよう形成されていることが重要である。さらに、高精度の電動機部品、高い寸法精度、許容誤差と遊びが小さいことが非常に重要である。ロータとステータ間の既定クリアランスがわずかに相違しているだけで、それどころか場合によってはさらに周囲に沿ったわずかな変化でも、電動機の公称定格が３０％以上という著しい出力低下を引き起こす可能性がある。またアンバランスも相応の出力低下をもたらす。特に許容誤差及び許容誤差に起因するアンバランスはさらに、量産品全体にわたって量産電動機の個々の出力の大幅な変動をもたらす。許容誤差と遊びの影響を低減するため、電動機ができるだけ少ない部品を接合して作られ、特に可能な限り多くの部品が一体的に製造されていることが好ましい。
【０００４】
特許文献１及び特許文献２からすでに、電動機のためのロータキャリアが一体的にスピニング加工によって製造されることが公知である。その場合、特許文献２の技術的教示に従ったスピニング加工法により、圧延用薄板が出発材料として使用される。これにより、通常、ロータキャリアの壁を薄くして軽量に形成された場合はその機械的耐負荷能力が小さくなってしまい、ロータキャリアが機械的な負荷に耐えられるように形成された場合は比較的厚肉に形成されて重くなる。特許文献１によれば、金属材料から作られていることだけが確認される。
【０００５】
さらに、公知のロータキャリアではドライブシャフトが常にロータキャリアのハブ付近に支承又は支持されている。そのため、特にシャフトがロータキャリアに対して軸方向に完全に位置調整されていない場合、アンバランスが生じ得る。このことによって、電動機の出力が著しく損失され、製品によって出力がばらつくことになりかねない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０３５８４５６（Ａ１）号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２０１００１０２６９（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって本発明は、ロータキャリアが使用されている電動機又は電動機の量産品の出力低下及び特に出力のばらつきが格段に低減または可能な限り防止される、ロータキャリア及びその製造方法を提示することを目的とするものである。同時にロータキャリアは機械的に高負荷に耐えるが可能な限り薄肉かつ軽量に形成されなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本課題は、請求項１の特徴を備えた電動機用ロータキャリアによって解決される。
【０００９】
このロータキャリアは、キャリアポットの内周面が、ハブから軸方向に間隔を空けて、ドライブシャフトをさらに支承するためのロータキャリアの支持要素のためのストッパを備えていることを特徴とする。支持要素はストッパに位置決め可能であり、かつドライブシャフトの軸受を備えており、その結果ストッパはハブの付近だけでなく別の、軸方向にハブから間隔を空けた場所で支持される。このことによってアンバランスが格段に低減され、好ましくは完全に抑止される。支持要素は特に、キャリアポットの対称軸に対して相対的に、ドライブシャフトを正確に同軸配置することを可能にする。全体として、このように電動機の出力損失を防止でき、量産品のばらつきが低減される。なぜならドライブシャフトをより正確に支承することにより、配置に関して許容誤差が小さくなるからである。
【００１０】
このロータキャリアは、好ましくは自動車、特にハイブリッドカー又は電気駆動の自動車に使用される電動機に備えられる。
【００１１】
ストッパは好ましくは戻り段として形成される。これは好ましくは支持要素が載置される階段状の段付部として形成される。キャリアポットは、軸方向に見て実質的に一定の内径を有し、この内径は戻り段の範囲で（同じ、ハブとは反対を向いた側で）拡大し、それによりここに１つの段が形成される。この段は好ましくは円周方向に見て周囲を巡るように形成され、支持要素は組立てられた状態で段に当接する。このことによって特に支持要素の配置が傾斜しても安定性を備え、その結果、ドライブシャフト用軸受も常に正確に位置合わせされる。
【００１２】
別の手法として、ストッパはキャリアポットの内壁に設けられた戻り段及び／又は突出段を複数備え、これらが好ましくは同じ角距離で互いに同じ高さに（軸方向に）配置されていることも可能である。このようにしても、傾斜状態でもストッパに支持要素が安定して当接することが可能である。
支持要素は好ましくは支持円盤として形成される。別の手法として、支持要素が星形に形成されてもよい。
【００１３】
好ましくはキャリアポットのハブ内に軸受、特にころ軸受又は針状ころ軸受を取り付け可能であり、この中でドライブシャフトがキャリアポットに対して回転自在に支承されている。ハブはキャリアポット内部の方を向いた側に支持手段を、好ましくはかみ合い部をクラッチ固定のために備えており、このクラッチは好ましくは多板式クラッチとして形成されている。これは従動側でドライブシャフトと接続されている。クラッチが閉じていると、ロータキャリアからドライブシャフトへトルクが伝達され得る。当然ながら閉じられたクラッチでは、特に回生の作動モードで、トルク伝達が逆方向に、つまりドライブシャフトからロータキャリアへと行われることが可能である。クラッチが摺動して閉じている状態では、伝達されるトルクを段階的に変化させることが可能である。クラッチが開くと、ロータキャリアがドライブシャフトに対して自由に回転し、その結果トルクは伝達されない。したがって、支持要素内にも好ましくは、ドライブシャフトを回転自在に支承するための軸受、すなわち好ましくはころ軸受又は針状ころ軸受が備えられている。一方の側にキャリアポットを、他方の側に支持要素を有するロータキャリアは、クラッチが解除された状態で完全に自由にドライブシャフトに対して回転自在である。
【００１４】
ドライブシャフトは一体的に形成されることが可能である。それによりロータキャリア内でドライブシャフトが２点で、つまりハブ内と支持要素内で支承される。他の実施形態では、ドライブシャフトをマルチピース構造に、特にツーピースに形成することが可能である。好ましくは、ドライブシャフトは駆動側と従動側の軸要素を有している。ここで駆動側の軸要素は好ましくはキャリアポットのハブ内で支承され、他方で従動側の軸要素は好ましくは支持要素内で支承されている。このためにハブ内及び／又は支持要素内にころ軸受又は針状ころ軸受を備えていてよい。駆動側の軸要素は、好ましくは従動側の軸要素と接続されておらず、クラッチを介してのみこれと作用接続状態にすることができる。通常、公知の電動機では、従動側の軸要素がキャリアポット内ではなく電動機の筐体内又はトランスミッションハウジング内に支承されている。そのため、駆動側の軸要素に対する、又はロータキャリアに対する従動側軸要素の同軸性を保証することは不可能である。このために特にアンバランスが生じる可能性がある。しかしながら、ここで記述されているロータキャリアは、駆動側の軸要素も従動側の軸要素もロータキャリア内、つまりハブ内と支持要素内に支承されており、その結果、ドライブシャフトは合計２つの位置でこのロータキャリアに支承される。これにより、２つの軸要素の間の相互の相対的な同軸性、及び特にロータキャリアに対する同軸性が保証され、その結果アンバランスが低減され、可能な限り完全に防止されることが可能となる。
【００１５】
クラッチは、ハブの範囲だけで非回転にキャリアポットと接続されることが可能である。好ましくはクラッチがキャリアポットの底面にも追加的に固定されている。反対に、ハブとは反対を向いたクラッチ端部は自由端のままでよい。このことは、特により小型の電動機では問題がない。しかしながら、より大型の、特に高トルクを伝達する電動機では、クラッチの自由端が原因で振動やアンバランスが生じる可能性がある。そのため、好ましくはクラッチが支持要素にも支承され、それによってクラッチが２つの、ロータキャリア上で軸方向に互いに距離を置いた箇所で支持される。好ましくは、クラッチはそのハブとは反対を向いた端部で、回転自在に支持要素に、好ましくはころ軸受又は針状ころ軸受に支承される。
【００１６】
加えて、二分割されたシャフトでは、ドライブシャフトが例えばジャーナルを使って回転自在に支承されることで、ドライブシャフトがころ軸受又は針状ころ軸受を備えていてよい。こうして同軸の配置構造が補足的に保証される。当然ながら逆の実施形態も可能である。ドライブシャフトがころ軸受又は針状ころ軸受内に回転自在に支承されていてもよい。
【００１７】
最後に、キャリアポットは、好ましくはハブの範囲に軸受も備え、この軸受によってキャリアポット自体が例えばトランスミッションハウジング又は電動機の筐体内に支承される。この軸受も、好ましくはころ軸受又は針状ころ軸受として、又は固定軸受として形成されている。
【００１８】
ここで言及したすべての軸受は、好ましくはラジアル軸受として形成されている。ここで言及された軸受の少なくとも１つが、同時にスラスト軸受として形成されていることも可能である。特に好ましくはここで言及したすべての軸受がラジアル軸受としてもスラスト軸受としても形成されている。
【００１９】
ストッパが、キャリアポットのハブとは反対を向いた端部に備えられていることを特徴とするロータキャリアが好ましい。それによって、支持要素もキャリアポットのハブとは反対を向いた端部に備えられ、その際ドライブシャフト及び場合によってクラッチも、軸方向に見て、可能な限り互いに離れて配置されている範囲に支持されていることが保証される。これにより、その支承の安定性が高められる。
ロータキャリアは好ましくは円筒対称に形成されている。ここで、以下においては、軸方向とはロータキャリアの対称軸に対して平行に向いている方向であると見なす。円周方向とは、対称軸と同心で周りを巡る方向であると見なす。半径方向とは、軸方向に垂直に立つ方向であると見なす。
【００２０】
また、キャリアポットが実質的に円筒形に形成され、その際ストッパが環状のカラーの範囲に配置されており、かつカラーが円錐形の拡張部を備えているロータキャリアも好ましい。特に、カラーはキャリアポットのハブとは反対を向いた端部に備えられている。周囲壁は同じようにハブとは反対を向いた端部が円錐形に拡張され、それによってカラーが成形されている。この範囲にはストッパが、好ましくは戻り段としてキャリアポットの内周面に備えられている。
【００２１】
リング溝が、ストッパに対して軸方向に間隔を空けてキャリアポットの内周面に備えられており、このリング溝が固定要素の保持具として機能することを特徴とするロータキャリアが好ましい。これにより、ストッパと共に支持要素が軸方向の固定を行う。その際、リング溝とストッパとの間の軸方向の間隔は、好ましくはおよそ支持要素の厚みに相当する。固定要素は好ましくはサークリップとして形成されている。組立てられた状態で、支持要素は好ましくは、一方がストッパに他方が固定要素に、プリロードがかかっている状態で又は締めつけられた状態で、軸方向に見て固定されている。キャリアポットは、好ましくはそのハブとは反対を向いた正面にリセスを有し、そのリセス内にはサークリップとして形成された固定要素の端部が適切なプライヤを使用して取付け可能である。リセスは好ましくは、対応するサークリップが、キャリアポットの正面より上に、及びその外周面より上にも突き出ていないように形成されている。
【００２２】
好ましい一実施形態では、ロータキャリアは好ましくはキャリアポットのためのエンドカバーとして形成された追加のサポート要素を有し、このサポート要素が、軸方向に見て、ハブに対して相対的に支持要素の側に、しかしハブに対して軸方向にこれよりも大きい間隔を備えて、備えられている。これはドライブシャフトの別の支承として機能する。その際一体型のドライブシャフトの場合は、好ましくは３点支承で実現される。なぜならドライブシャフトはハブ内、支持要素内、及び追加のサポート要素内で支承されているからである。シャフトが複数の部品を、特に駆動側及び従動側の軸要素を有している場合、好ましくは駆動側の軸要素がハブ内に支承され、他方で従動側の要素が支持要素内及び追加のサポート要素内に支承されている。これによって従動側の軸要素が２点で支承される。全体として、追加のサポート要素の補助により、ドライブシャフトはロータキャリア内で特に安定して支承される。
【００２３】
好ましくは、追加のサポート要素は、軸方向に見て、支持要素のすぐ後ろに配置されている。つまり、まず支持要素がストッパに当接され、次に追加のサポート要素が支持要素に当接される。最後に２つの要素が好ましくはリング溝に支承された固定要素によって固定される。この固定要素はサークリップとして形成されてもよい。この場合、リング溝のストッパに対する軸方向の間隔は、好ましくは一方でおよそ支持要素の厚みに相当し、他方で追加のサポート要素の厚みに相当する。したがって組立てられた状態では、支持要素と追加のサポート要素は好ましくはプリロードがかかっている状態で又は締めつけられた状態で、一方がストッパに他方が固定要素に当接しており、軸方向に見て、固定されている。
【００２４】
キャリアポットの周囲壁内に、軸方向に見て、支持要素の高さに、ロック要素の保持具に対して半径方向穴が配置され、その結果ロック要素が半径方向穴を通って案内され得ることを特徴とするロータキャリアが好ましい。これにより、支持要素が、円周方向に見て、固定される。そのために、支持要素は好ましくはその外周面に半径方向のリセスを、穴の形又は軸方向に伸びる溝の形で備え、ロック要素がキャリアポットの周囲壁における半径方向穴を通って挿入される場合に、このリセスの中にロック要素を案内可能である。こうしてロック要素は支持要素とキャリアポットの間の相対的回転を阻止し、その結果これが、円周方向に見て、前もって決められた角度位置に固定される。ロック要素は、ピンとして、ボルトとして、又は他の適切な方法で形成されてよい。半径方向穴はキャリアポットの周囲壁を貫通し、その結果ロック要素を外からその内部へと案内可能であり、周囲壁を通って差し込み可能であり、その結果ロック要素は最終的に支持要素の半径方向のリセスへはまり込む。
【００２５】
キャリアポットは、好ましくは、支持要素の周囲と対向しているキャリアポット内周面、又は支持要素の外周面に当接した範囲に、オイルを外へ排出できるよう、少なくとも１つのオイル通過穴を備えている。これは、組立てられた状態で、好ましくは、支持要素内に備えられた少なくとも１つのオイル通過穴と位置が揃っている。軸受から支持要素へ流れ出るオイルは、支持要素に備えられた種々のオイル案内要素を通って、最終的に支持要素内のオイル通過穴に、及びこれを通ってキャリアポットにあるオイル通過穴に到達する。ここからオイルはキャリアポットの外側に出て、オイル供給システム及び／又はオイル溜め容器に送られる。別のオイル通過穴は、好ましくはハブを具備したキャリアポット底面に備えられ、このオイル通過穴はハブに対して半径方向の外側にかつ／又は半径方向のさらに内側に配置されていてよい。この場合さまざまなオイル通過穴がさまざまなサイズで備えられ得る。
【００２６】
キャリアポットの外周面には、好ましくは縦溝が配設されている。この縦溝は好ましくは周囲面を分割し、少なくとも１つの磁気素子、特に好ましくはキャリアポットの外周に配設されるステータコアの配置と保持のために使用される。縦溝によって少なくとも１つの磁気素子のためにさまざまな配置可能性が生じることが好ましい。その際、キャリアポットの具体的な形態、又は、キャリアポットに配置されている磁気素子の個数及び／又はその並び方を変えることで、さまざまな定格出力の電動機を製造することが可能である。特に電動機構造をモジュール式にすることが可能である。縦溝はここでは磁気素子の機能を保証するためにも使用される。
【００２７】
ハブは好ましくはキャリアポットと一体的に形成される。ハブは好ましくはクラッチの支持手段として外歯を備え、組立てられた状態で好ましくは多板式クラッチのスプラインとかみ合う。
【００２８】
好ましくは、ロータキャリア用のキャリアポットも、ここでロータキャリアに関連して言及された特徴の少なくとも１つを備えている。それゆえに、キャリアポットはこのようなロータキャリアへの使用に適しているので、ロータキャリアに関連して言及された利点が実現される。
【００２９】
本課題はまた、請求項６に記載のステップにより前述の実施形態のいずれかに従ったロータキャリアの製造方法によっても解決される。
【００３０】
この方法は、ハブを備えたキャリアポットの加工前形状の製造を含み、加工前形状はスピニング加工（へら絞り）によってブランクディスクから製造される。スピニング加工では、スピニング加工によって成形されたストッパが支持要素のために作製される。好ましくはストッパは、カラー状の範囲、好ましくはキャリアポット周囲壁の円錐形の拡張部の範囲に形成される。スピニング加工法は非常に精密な加工が可能な方法であり、ロータキャリアのキャリアポットを小さい許容誤差と高い精度で一体的に成形する。さらに、直接スピニング加工の際に支持要素用ストッパをキャリアポットの内側の周囲面に、ハブに対して軸方向に間隔を空けて成形することが容易に可能である。ここではさらなる手順工程は不要である。特にスピニング加工法により、キャリアポットの加工前形状を、加工前形状がすでに実質的に最終形状に相当するように形成することが可能である。以下の必要な工程段階は、ロータキャリアに関して機能性と上述の許容誤差要件を守ることを保証するためである。特に切削による加工作業はこれによって低減され、加工前形状から最終形状に到達するまでに削り取る材料もわずかで済む。これにより、１つには材料が節約でき、さらにはキャリアポットの強度及び機械的耐負荷能力が向上する。なぜなら、切削される材料が少ないと切削法によって損なわれる鍛流線がわずかですむからである。こうして局部的な基本強度及び／又は全体的な強度、延いてはキャリアポットの機械的耐負荷能力が保証されるか又は改善され得る。さらに、このようにして特に小さい許容誤差で製造可能であるため、すでにロータキャリアに関連して記述された利点がすべてもたらされる。
【００３１】
ブランクディスクが体積変形により、好ましくは鍛造物として、好ましくは落とし鍛造により作り出されることを特徴とする方法が好ましい。以下において鍛造法、鍛造又は鍛造物が言及される場合、これは単に短縮された表現であり、ここでは常に全般的に体積変形又は体積変形された部品が含まれており、好ましくは鍛造又は鍛造物、特に好ましくは落とし鍛造又は落とし鍛造法によって作られた部品が言及されている。好ましくは鍛造物ではハブの粗形状が成形される。ハブの加工前形状は、スピニング加工時に粗形状から作られる。別の手法として、すでにハブの加工前形状を鍛造時に形成することが可能である。別の手法として、ハブをスピニング加工時に成形することも可能である。キャリアポットの底部形状をすでに鍛造時に粗形成することも可能である。この場合のブランクディスクの鍛造の利点は、後続のしごき加工において鍛流線が断たれることのないように、鍛流線をあらかじめブランクディスク内に生成可能であるという点である。鍛造によって生じた均質性及び材料の圧縮はさらなる手順工程においても引き続き保持され、これら均質性と材料圧縮によってキャリアポットは高い機械的耐負荷能力を有する。特に鍛造によって、期待される機械的負荷に合わせて鍛流線が最適化され得る。これにより、機械的に高負荷の範囲で鍛流線を圧縮することでこの範囲が薄壁に形成可能になり、同時にこの範囲を機械的に非常に安定させることが可能になる。鍛造においては、局部的に変化する壁厚又は断面積が負荷に適合して形成されることが容易に可能であり、その結果断面積又は壁厚を常にどの場所も、最大に達した機械的負荷に合わせて設計する必要がない。それゆえに、鍛造物又は鍛造ブランクディスクからスピニング加工された、つまりハイブリッド鍛造法によって製造された部品は、機械的耐負荷能力を低下させることなく全体として薄壁に及び局部的に又は非常に薄壁に形成され得る。このことは軽量構造コンセプトを考慮している。特に鍛造ブランクディスクの利点はスピニング加工によって保たれる。こうして最終的に、薄壁かつ軽量で、機械的に高負荷に耐えるよう形成されたロータキャリアが製造可能となる。
【００３２】
ブランクディスクがスピニング加工の前に旋削加工されることを特徴とする方法が好ましい。特に好ましくはブランクディスクの少なくとも１つの正面が旋削加工され、それにより、スピニング加工用マンドレルのための清浄で均質な装置が、又は、スピニング加工機械に適切にクランピングされることが、保証される。好ましくはブランクディスクの２つの正面が旋削加工される。好ましくは周囲面を、好ましくはブランクディスクの外側だけでなく内側の周囲面もスピニング加工の前に旋削加工することも可能である。特にブランクディスクの内径はスピニング加工の前にすでに十分に仕上げ加工し、高い表面品質を達成することが可能である。追加的に又は別の手法として、相応の高い表面品質を、後続して行われるスピニング加工によって得ることも可能である。キャリアポット底部の内面も、好ましくはすでにスピニング加工前に旋削加工され、好ましくは仕上げ旋削加工されている。
【００３３】
旋削加工後、キャリアポットはハブと共にスピニング加工され、その際軸方向に測定されたポットの長さが必要に応じて、特に求められるモジュール化システムの長さに合わせて、調整又は生成される。さらに、スピニング加工時に、ハブとは反対を向き、ストッパも有しているポット終端部に壁肥厚部を形成することで、カラー状の円錐形の拡張部が生成されることが好ましい。
【００３４】
加工前形状が切削加工によってキャリアポットの最終形状に仕上げ加工されることを特徴とする方法も好ましい。仕上げ加工は、特に旋削、フライス削り、穿孔及び／又はバリ取りを含んでいる。この場合、特にさまざまな機能穴及び／又はオイル通過穴も形成される。キャリアポットの外周面は、可能な限り適切なサポート面及び／又は摩擦面を、少なくとも１つの磁気素子のために、特にステータコアのために作り出すため、好ましくは高速回転される。同様に、好ましくは軸方向溝が外周面に配設され、これを介して少なくとも１つの磁気素子又はステータコアが滑ることなく及びあらかじめ固定されて、キャリアポットに取着され得る。その際、磁気素子又はステータコアが最終組立のために調整される。
【００３５】
仕上げ加工は好ましくはハブ上に形削り又は歯車形削りによる差込スプラインの形成も含んでおり、その際ドライブシャフト用クラッチが後の手順工程で差込スプラインに取り付けられる。別の手法として又は追加的に、スピニング加工の前又は後、又は最終加工の後に、差込スプラインのプロファイルローラー加工が可能である。
【００３６】
好ましくは耐摩耗性を高めるために、かみ合い部が硬化される。スピニング加工プロファイルでは、別の手法としてひずみ硬化によって硬化を省略し得る。
【００３７】
最後に支持要素がストッパの範囲に配置されることを特徴とする方法が好ましい。これにより初めて、すでに示されたようにキャリアポットも支持要素も含んでいるロータキャリアが完成する。ここで支持要素は好ましくは支持円盤として形成され、この支持円盤はキャリアポットの、ハブとは反対を向いた端部とロックする。
【００３８】
以下では、本発明を図を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施の形態に係る、観察者が内面の方を向いたキャリアポットの立体図である。
【図２】図１に係るキャリアポットの外面の立体図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、本実施の形態に係るキャリアポット１の立体図であり、ここではその内側が観察者に向いている。このキャリアポットは図示していないドライブシャフトを支承するためにハブ３を備えており、組立てられた状態でハブ３内にころ軸受又は針状ころ軸受が圧入されており、この軸受によってドライブシャフトが回転自在にキャリアポット１と接続されている。好ましくはドライブシャフトはハブ３内で軸方向及び／又は半径方向に支承される。
【００４１】
その外周面には、ハブ３がクラッチのための差込スプラインとして形成されている支持手段５を備えている。組立てられた状態で、好ましくは対応する内面歯を備えた多板式クラッチが差込スプライン５に差し込まれている。ここでキャリアポット１の非回転の連結部のクラッチは、ドライブシャフトと一緒に機能する。
【００４２】
キャリアポット１のハブ３とは反対を向いた端部に、ここではキャリアポット１の内側の周囲面９の戻り段として形成されているストッパ７が備えられている。キャリアポット１の内径は図示された実施形態ではストッパ７のハブ３とは反対を向いた側で急に拡大し、その結果、円周方向に見て、周りを巡る段１１が形成され、この段の表面１３には支持要素が、ロータキャリアが組立てられた状態で当接する。
【００４３】
図１から、キャリアポット１が実質的に円筒形に形成されていることが明かである。ストッパ７は環状のカラー１５の付近に配置されており、観察者に向いた方向に開いた円錐形の拡張部の形状を有している。
【００４４】
好ましくはカラー１５も段１１も、スピニング加工時にキャリアポット１の加工前形状に設けられる。しかしスピニング加工時にカラー１５だけをキャリアポット１の加工前形状に設け、段１１は後から、特に切削加工によって内側の周囲面９に設けることも可能である。
【００４５】
ストッパ７に対して軸方向の間隔をおいて、リング溝１７が内側の周囲面９に設けられ、このリング溝が、特にサークリップとして形成された固定要素の保持具として機能する。このために、カラー１５はその正面１９にリセス２１を有し、このリセス内にサークリップの端部が、適切なプライヤを使用してはめ込まれ得る。
【００４６】
全体として、以下のことが示される：ロータキャリアを製造するために、好ましくは支持円盤として形成された支持要素が（図１では斜め前から）キャリアポット１内部に取り付けられ、その際に支持要素はストッパ７に当接する。続いて、好ましくはサークリップとして形成された固定要素が溝１７内にはめ込まれ、その際にその端部がリセス２１に収容される。支持要素は、軸方向に見て、ストッパ７とサークリップとの間に固定される。その際リング溝１７のストッパ７に対する軸方向の間隔は、好ましくは支持要素の厚みに相当する。特に好ましくは、締めつけられた状態で又はプリロードがかかっている状態で、支持要素はサークリップとストッパ７との間に保持される。これに応じて、リング溝１７のストッパ７に対する軸方向の間隔は、好ましくは支持要素の厚みよりもわずかに小さくなるよう形成される。
【００４７】
キャリアポット１の周囲壁２３には、軸方向に見て、支持要素の高さに半径方向穴２５が形成され、この穴は周囲壁２３を貫通している。これは、好ましくはピン又はボルトとして形成されたロック要素を収容する保持具として機能する。ロック要素は組立てられた状態で支持要素の周囲壁の半径方向のリセス内にかみ合い、その結果、この円周方向に見て、キャリアポット１に対して前もって決められた位置に固定される。この位置において、好ましくは支持要素の周囲壁に備えられたオイル通過穴と、キャリアポット１の周囲壁２３に備えられた、好ましくはオイル通過穴として機能する穴２７との位置が揃えられている。これにより、特に支持要素内に備えられたドライブシャフトのための軸受から流出したオイルがキャリアポット１の内側から外へ排出され、オイル供給システム及び／又はオイル溜め容器に送られ得る。
【００４８】
キャリアポット１は底面２９を有し、これを介してハブ３が周囲壁２３と結合されている。底面２９の範囲には、別のオイル通過穴及び／又は例えばハイブリッドヘッドに取り付けるための取付け補助穴が備えられていることが好ましい。図示された実施形態では、周囲壁２３と底面２９との間の移行部に、比較的小さい穴３１が配置され、これを通ってオイルが特にキャリアポット１が作動中に回転することによって生じる遠心力で放出され得る。
【００４９】
別の手法として又は追加的に、例えばリベット止めにより、磁気素子をさまざまな並びで固定するためのスペーサリング、バランスリング及び／又は端環を、これらが軸方向に対して位置が変化しないようサポートするため、穴３１のうちの少なくとも１つを使用することが可能である。これによって磁気素子を含む電気パッケージをモジュール式に構成することが実現可能になる。電動機への出力要件に応じて、磁気素子がさまざまに並べられることが好ましい。
【００５０】
底面２９の外側の縁には、わずかに大きい穴３３が配置されており、同様にこれを通って、遠心力によって底面の縁に押しつけられたオイルが流出可能である。
【００５１】
穴３３は、別の手法として又は追加的に、オイルインペラを外側に取り付けるためのねじ穴として仕上げられていてもよい。これにより、好ましくはオイル移送の制御が可能になる。
【００５２】
最後にハブに直接隣接して、及びハブと同心に、穴３５が好ましくは同様にオイル通過穴として配置され、やはり穴３３よりもわずかに大きく形成される。
【００５３】
別の手法として又は追加的に、穴３５が例えばハイブリッドヘッドに固定するための取付け穴又は取付け補助穴として備えられることが可能である。
【００５４】
同様に、ハブ３と同心であるが半径方向の間隔がこれよりも大きな、ここでは円形の比較的大きなリセス３７が配置されており、好ましくは底面２９を貫通している。これは１つには軽量化に役立つ。なぜならここでは材料がポット底面２９から取り除かれるからである。その他には、これは組立用開口部及び／又は取外し用開口部として使用可能であり、この中に専用工具をはめ込むことができる。さらに、リセス３７が別のオイル通過開口部として機能することも可能である。
【００５５】
好ましくは、キャリアポット１に備えられた穴２７、３１、３３、３５及びリセス３７のすべても、ハブ３と同心でありかつ等しく、つまり特に互いに同じ角距離で、配置される。これらはつまり可能な限り左右対称に、好ましくは厳密に左右対称に、キャリアポット１のシャフト回りに配置され、その結果可能な限りアンバランスが回避され、均一な質量分布が得られる。
【００５６】
外側の周囲壁２３には縦溝３９が配設され、この縦溝は同じく好ましくは互いに一定の角距離で、及び左右対称に周囲壁２３に配置されている。これは周囲壁２３に配置されている磁気素子、特に永久磁石を備えたステータコアの位置調整と保持のために使用される。電動機のさまざまな出力クラスを実現するために又は磁気素子を固定するために、ここでスペーサリングを使用することも可能である。これは、好ましくはさまざまな定格出力を実現するために、スペーサリングを磁気素子と交換することが可能なモジュール化コンセプトに相当する。特にスペーサリングは縦溝３９を使用して滑らないようあらかじめ固定することができるので、スペーサリングが最終組立のために調整される。
【００５７】
図２は、図１のキャリアポット１を回転させた図である。そのためここでは、観察者が外側からキャリアポットの方を向いている。先行する説明で参照されている場合、同じ及び機能的に同じ要素には同じ符号が付けられている。カラー１５が、ハブ３から離れた方向から見て、外側に向けて円錐形に拡大していることは明確である。
【００５８】
ハブ３は、その外側の周囲にキャリアポット１の軸受のための支承位置を備えることが好ましい。その際、キャリアポット１は例えばトランスミッション内での支承が可能である。
【００５９】
穴３３の範囲では、底面２９の外表面４１が面加工されているため、穴３３の周りに接触面４３が形成されている。穴３３は、好ましくはオイルインペラの取付け穴として使用される。オイルインペラは少なくとも部分的に接触面４３に確実かつ不動に当接し得る。
【００６０】
外表面４１上にアンバランスを低減するための調整要素を備えることが可能である。キャリアポット１は、例えば外表面４１上に材料が、例えばはんだ付けによってはんだが塗布されることにより、又は好ましくは隣り合って並んだバランス穴又はバランスリセスが外表面４１に備えられることにより、バランス調整され得る。
【００６１】
キャリアポット１は、好ましくはまずブランクディスクが、好ましくは鍛造物として製造されることにより作られ、このブランクディスクはすでにハブ３の粗形状及び好ましくは底面２９構造の粗形状も備えている。スピニング加工機内及び特にスピニング加工用マンドレルが清浄で均質な装置を実現するために、このブランクディスクが粗旋削される。同時にすでに内径又は内周面９がさらに仕上げ加工され、高い表面品質が得られる。底面２９の底面形状も、好ましくはすでにこの旋削加工時に十分に完成される。
【００６２】
続いてキャリアポット１がハブ３と共にスピニング加工され、ポット長さが必要に応じて調整される。ここでは同時に壁肥厚部が成形されてカラー１５が作られる。段１１は、好ましくはスピニング加工時に作られてもよく、後続の切削加工工程段階で作られてもよい。
【００６３】
スピニング加工後、キャリアポット１の加工前形状は、切削加工によって最終形状に仕上げ加工される。この切削加工には、好ましくは旋削、フライス削り、穿孔及び／又はバリ取りを含んでおり、その際に他の切削加工法を含んでいてもよい。その際、特にさまざまなリセス２１、３７、半径方向穴２５、穴２７、３１、３３、３５及び縦溝３９が形成され、場合によってはリング溝１７も形成される。
【００６４】
最終的にハブ３は、キャリアポット１の内側の方を向いた側に、形削り又は歯車形削りによって差込スプラインが設けられている。かみ合い部は、最終的に好ましくは、その耐摩耗性を高めるために硬化される。別の手法として、ハブをスピニング加工の前に成形することも可能である。
【００６５】
全体として、ロータキャリアとその製造方法により、量産電動機において出力低下及び出力変動が格段に低減される得ることが明かである。特にスピニング加工法により、キャリアポット１の特に優れた回転品質、円筒度及び同心度を得ることができ、その結果アンバランスが低減され、好ましくは防止される。さらに、ドライブシャフトをハブ３の範囲だけでなく支持要素の範囲でも、ハブ３に対して軸方向の間隔を空けて支承することで、アンバランスが防止される。スピニング加工法を鍛造法と組み合わせることで、薄壁であると同時に軽量で、かつ機械的に高負荷が可能であるように形成されたロータキャリアを製造することが可能である。その際にキャリアポット１の強度は、変形度及び事前形状の設計によって調整され得る。別の手法として又は追加的に、構造処理によっても、特に熱処理によって、体積変形又は鍛造後にスピニング加工によるプロセス信頼性のさらなる改善が達成され得る。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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