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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Elektromotor-Getriebe-Einheit,
insbesondere für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs,
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 44 12 898 A1 ist
eine Elektromotor-Getriebe-Einheit bekannt, die einen Elektromotor, ein
Planetengetriebe und ein Gehäuse umfasst. Der Elektromotor
weist in üblicher Weise einen Stator und einen Rotor auf.
Das Planetengetriebe besitzt in üblicher Weise ein Hohlrad,
ein Sonnenrad, mehrere Planetenräder und einen Planetenträger.
Das Gehäuse dient zur Befestigung der Einheit an einem grundsätzlich
beliebigen Rahmen zur Abstützung eines Drehmoments. Im
montierten Zustand der Einheit durchsetzt eine Antriebswelle das
Gehäuse, den Elektromotor und das Planetengetriebe koaxial.
Ferner ist die Antriebswelle in üblicher Weise über
das Planetengetriebe mit dem Elektromotor antriebsverbunden. Bei
der bekannten Einheit ist der Rotor axial zum Stator angeordnet.
Ferner ist bei der bekannten Einheit das Planetengetriebe koaxial
zum Elektromotor angeordnet.
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Bei
Kraftfahrzeugen erfreuen sich Hybridantriebe einer zunehmenden Beliebtheit,
da sie durch die Kombination einer Brennkraftmaschine mit einem Elektromotor
eine höhere Energieeffizienz aufweisen als Antriebssysteme,
die nur mit einer Brennkraftmaschine arbeiten. Hybridantriebe benötigen üblicherweise
jedoch einen erhöhten Bauraum zur Aufnahme des zusätzlich
vorgesehenen Elektroantriebs. Insbesondere scheidet aufgrund der
Bauraumproblematik üblicherweise eine Nachrüstung
eines nur mit einer Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs mit einem
Elektroantrieb aus. Eine derartige Umrüstung lässt
sich regelmäßig nur mit einem extrem hohen Aufwand
realisieren.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für eine Elektromotor-Getriebe-Einheit eine verbesserte
Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch
auszeichnet, dass sie einen vergleichsweise kompakten Aufbau besitzt.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand
des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Elektromotor
mit radial innen liegendem Rotor, also als Innenläufer
auszugestalten und das Planetengetriebe axial neben dem Elektromotor anzuordnen.
Der Elektromotor und das Planetengetriebe lassen sich dadurch in
axialer Richtung extrem klein bauen, wodurch die erfindungsgemäße
Einheit zumindest in axialer Richtung sehr kompakt baut. Die Erfindung
nutzt hierbei die Erkenntnis, dass im Antriebsstrang eines Fahrzeugs
die größten Bauraumprobleme in axialer Richtung
auftreten. Durch die axial kurz bauende Einheit wird deren Integration
in einen Fahrzeugantrieb mit Verbrennungsmotor vereinfacht, wozu
der Aufwand zur Realisierung eines Hybridantriebs reduziert wird.
Insbesondere lässt sich mit einer derartigen kompakt bauenden
Einheit für Fahrzeugantriebe ein modulares Konzept realisieren,
bei dem mit einem vergleichsweise geringen Aufwand durch Hinzufügen
oder Weglassen der vorgeschlagenen Einheit ein konventioneller Antrieb
sowie ein Hybridantrieb als Varianten auswählbar sind.
Durch die mit Hilfe des Planetengetriebes erzielbare große Übersetzung
kann auch der verwendete Elektromotor insgesamt vergleichsweise
klein bauen, was ebenfalls die Realisierung eines Hybridantriebs,
insbesondere einer Nachrüstlösung, vereinfacht.
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Entsprechend
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann zur
drehbaren Lagerung eines Sonnenrads sowie des Rotors an der Antriebswelle
eine gemeinsame Lagerbuchse vorgesehen sein, in welche die Antriebswelle
einsteckbar ist. Bei dieser Bauweise lässt sich die Einheit
insbesondere ohne Antriebswelle herstellen, wobei die Einheit für ihre
Montage am Fahrzeug an einer bereits vorhandenen Antriebsachse des
jeweiligen Antriebsaggregats einfach montierbar ist, indem die Einheit
mit ihrer Lagerbuchse auf die jeweilige Antriebswelle axial aufgesteckt
wird.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
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Die
einzige 1 zeigt einen stark vereinfachten, prinzipiellen
Längsschnitt durch eine Elektromotor-Getriebe-Einheit.
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Entsprechend 1 umfasst
eine Elektromotor-Getriebe-Einheit 1, die im folgenden
auch kurz als Einheit 1 bezeichnet wird, einen Elektromotor 2 und
ein Planetengetriebe 3 sowie ein Gehäuse 4.
Der Elektromotor 2 weist einen Stator 5 sowie
einen Rotor 6 auf. Das Planetengetriebe 3 besitzt
ein Hohlrad 7 sowie koaxial dazu ein Sonnenrad 8.
Planetenräder 9 des Planetengetriebes 3 kämmen
radial innen das Sonnenrad 8 und radial außen
das Hohlrad 9. Die Planetenräder 9 sind
an einem Planetenträger 10 drehbar gelagert. Entsprechende
Lagerbolzen sind hier mit 11 bezeichnet. Das Gehäuse 4 dient
zur Abstützung eines Drehmoments und ist hierzu so ausgestaltet,
dass damit die Einheit 1 z. B. an einem Fahrzeugrahmen
befestigt werden kann.
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Im
gezeigten montierten Zustand erstreckt sich eine Antriebswelle 12 koaxial
durch das Gehäuse 4 und koaxial durch den Elektromotor 2 sowie
koaxial durch das Planetengetriebe 3. Der Elektromotor 2 ist
im montierten Zustand über das Planetengetriebe 3 mit
der Antriebswelle 12 antriebsverbunden.
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Erkennbar
besitzt die hier gezeigte Einheit 1 in axialer Richtung,
die hier durch eine Rotationsachse 13 der Antriebswelle 12 definiert
ist, einen kompakten Aufbau. Erreicht wird dies einerseits durch
die koaxiale Anordnung von Rotor 6 und Stator 5.
Der Rotor 6 ist hierbei als Innenläufer ausgestaltet
und dementsprechend bezüglich des Stators 5 radial
innen angeordnet. Zum anderen sind der Elektromotor 2 und
das Planetengetriebe 3 axial nebeneinander angeordnet.
Dabei sind sowohl der Elektromotor 2 als auch das Planetengetriebe 3 in
axialer Richtung flach ausgestaltet, d. h. ihre axiale Erstreckung
ist deutlich kleiner, z. B. mindestens 2mal kleiner, als ihr Durchmesser.
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Der
Rotor 6 sowie das Sonnenrad 8 sind im montierten
Zustand an der Antriebswelle 12 drehbar gelagert. Die drehbare
Lagerung erfolgt dabei über eine Lagerbuchse 14,
die koaxial auf die Antriebswelle 12 aufgesetzt ist. Die
Lagerbuchse 14 durchsetzt dabei auch das Gehäuse 4.
Insgesamt ermöglicht die Lagerbuchse 14 die drehbare
Lagerung des Sonnenrads 8, des Rotors 6 und des
Gehäuses 4 an der Antriebswelle 12.
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Der
Rotor 6 ist mit dem Sonnenrad 8 drehfest verbunden.
Dies kann beispielsweise durch eine formschlüssige Verbindung 15 erreicht
werden, die axial zwischen Sonnenrad 8 und Rotor 6 ausgebildet ist,
z. B. nach Art einer Axialverzahnung. Der Stator 5 ist
drehfest mit dem Gehäuse 4 verbunden. Beispielsweise
kann auch hier axial zwischen dem Stator 5 und dem Gehäuse 4 eine
Formschlussverbindung 16 vorgesehen sein, beispielsweise
in Form einer Axialverzahnung. Das Hohlrad 7 ist mit dem
Gehäuse 4 drehfest verbunden. Beispielsweise kann hierzu
axial zwischen dem Gehäuse 4 und dem Hohlrad 7 eine
Formschlussverbindung 17 ausgebildet sein, beispielsweise
in Form einer Axialverzahnung. Grundsätzlich kann das Hohlrad 7 zusätzlich
oder alternativ auch drehfest mit dem Außenläufer 5 gekoppelt
sein.
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Zur Übertragung
eines Drehmoments vom Elektromotor 2 über das
Getriebe 3 auf die Antriebswelle 12 ist der Planetenträger 10 drehfest
mit der Antriebswelle 12 verbunden. Dies kann entweder
direkt erfolgen, beispielsweise über eine Radialverzahnung.
Alternativ kann der Planetenträger 10 auch über
eine schaltbare Kupplung 18 drehfest mit der Antriebswelle 12 verbunden
sein. Mit Hilfe einer derartigen Kupplung 18 kann der Elektromotor 2 bedarfsabhängig
zugeschaltet werden. Bei nicht benötigtem Elektromotor 2 ermöglicht
die Kupplung 18 eine Entkopplung des Elektromotors 2,
so dass Reibungsverluste bei deaktiviertem Elektromotor 2 vermieden
werden können.
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Vorzugsweise
handelt es sich beim Elektromotor 2 um einen bürstenlos
arbeitenden Innenläufermotor, der insbesondere als Torquemotor
ausgestaltet sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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