DE102007055767A1

DE102007055767A1 - Elektrischer Antrieb für ein Mobil-Fahrzeug

Info

Publication number: DE102007055767A1
Application number: DE102007055767A
Authority: DE
Inventors: Robert Pauli; Stefan Anspann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2009-06-18
Also published as: US20100261566A1; US8439786B2; EP2219895A1; WO2009074429A1

Abstract

Ein elektrischer Antrieb eines Mobil-Fahrzeugs weist einen elektrischen Motor (1) auf, welcher über ein Stirnradgetriebe (3, 4, 6, 7) ein Ausgleichsgetriebe (9) antreibt. Der elektrische Motor (1), das Stirnradgetriebe (3, 4, 6, 7) und das Ausgleichsgetriebe (9) sind in einem Gehäuse, bestehend aus drei Hauptgehäuseteilen (12, 13, 14), angeordnet.

Description

Elektrische Antriebe für Mobil-Fahrzeuge werden beispielsweise als Alleinantriebe oder Zusatzantriebe für Hinterachsen bei Personenkraftwagen verwendet.
Die DE 100 49 514 B4 offenbart einen elektrischen Antrieb für eine Hinterachse eines Personenkraftwagens, bei welchem ein elektrischer Antriebsmotor über ein Stirnradgetriebe ein Ausgleichsgetriebe antreibt, dessen Abtrieb die Räder des Fahrzeugs antreiben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Antrieb für ein Mobil-Fahrzeug zu schaffen, welcher kostengünstig aufgebaut und einfach zu montieren ist.
Die Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen elektrischen Antrieb gelöst.
Der elektrische Antrieb weist einen elektrischen Motor auf, welcher über ein Stirnradgetriebe und ein Ausgleichsgetriebe zwei Abtriebe des Ausgleichsgetriebes antreibt, über welche, beispielsweise mittels Steckwellen, die Räder des Fahrzeugs angetrieben werden.
Der elektrische Antrieb weist ein Gehäuse auf, welches das Ausgleichsgetriebe, das Stirnradgetriebe und den elektrischen Motor umschließt. Das Gehäuse besteht aus einem mittleren Gehäuseteil, welcher einerseits den elektrischen Motor und andererseits im wesentlichen das Stirnradgetriebe und das Ausgleichsgetriebe aufnimmt. An den beiden Enden des mittleren Gehäuseteils sind deckelförmige Gehäuseteile angebracht, welche das mittlere Gehäuseteil verschließen. Das mittlere Gehäuseteil weist einerseits eine zylinder förmige Erweiterung auf, in welcher der Motor angeordnet ist, und andererseits eine parallel zur zylinderförmigen Erweiterung angeordnete Erweiterung auf, in welcher das Stirnradgetriebe und das Ausgleichsgetriebe angeordnet sind. Dadurch wird ein Höhenversatz zwischen der Motorwelle des elektrischen Motors und dem Abtrieb bzw. mit ihm in Verbindung stehende Abtriebsachsen geschaffen.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung sind im mittleren Gehäuseteil Kühlkanäle angeordnet, um den elektrischen Motor zu kühlen.
Im mittleren Gehäuseteil sind vorzugsweise vier Hauptkühlkanäle parallel zur Drehachse der Antriebswelle des Elektromotors angeordnet, wobei diese so ausgeführt sind, dass sie den Bauraum zwischen dem runden Rotor des Elektromotors und der quadratischen Außenkontur des mittleren Gehäuses, das den Elektromotor umgibt, ausfüllen. Um einen Kühlmittelfluss durch das Gehäuse zu gewährleisten und das Gehäuse derart zu gestalten, dass es gießtechnisch herstellbar ist, befinden sich an den beiden Stirnseiten des mittleren Gehäuseteils zwei rechtwinklig zur Drehachse der Antriebswelle des Elektromotors angeordnete Verbindungskanäle, die jeweils zwei Hauptkühlkanäle miteinander verbinden, und die nach dem Bohren mit Verschlussstopfen verschlossen werden. An einer der beiden Stirnseiten befindet sich die Kühlmittelzuführung, von welcher das Kühlmittel in einen der vier Hauptkühlkanäle gelangt. In diesem Hauptkühlkanal durchläuft das Kühlmittel das mittlere Gehäuseteil bis zur anderen Stirnseite, dort wird es durch den Verbindungskanal in einen anderen Hauptkühlkanal weitergeleitet und fließt durch das mittlere Gehäuseteil wieder zurück zur ersten Stirnseite, wo es erneut umgelenkt wird. Das Kühlmittel durchläuft so lange die Kanäle, bis es auf der ersten Stirnseite aus dem Rücklauf, welcher auf der selben Seite wie die Kühlmittelzuführung angeordnet ist, wieder austritt. Dadurch ergibt sich ein mäanderförmiger Durchlauf des Kühlmittels durch das mittlere Gehäuseteil.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung weist das mittlere Gehäusesteil Aufnahmen für eine Leistungselektronik für den elektrischen Motor auf. Des weiteren besteht die Möglichkeit, Dichtelemente zwischen dem elektrischen Motor und dem Stirnradgetriebe anzuordnen, wodurch der elektrische Motor ölfrei bleibt.
Das Stirnradgetriebe kann aus vier Stirnrädern bestehen, wobei ein erstes Stirnrad drehfest mit der Motorwelle des elektrischen Motors verbunden ist und mit einem zweiten Stirnrad in Wirkverbindung steht, welches drehfest mit einem dritten Stirnrad verbunden und über eine Zwischenwelle drehbar gelagert ist, wobei das dritte Stirnrad mit einem vierten Stirnrad in Wirkverbindung steht, welches drehfest mit dem Ausgleichsgetriebe verbunden ist. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass das vierte Stirnrad über eine stoffschlüssige Verbindung mit einem Differentialkorb des Ausgleichsgetriebes verbunden ist.
In einer weiteren Ausgestaltungsform ist die Motorwelle einstückig mit dem ersten Stirnrad verbunden, wodurch das erste Stirnrad und die Motorwelle nur über zwei Lagerstellen gelagert werden müssen. Bei Verwendung einer zusätzlichen Parksperre, bei welcher das Parksperrenrad auf der Motorwelle angeordnet ist, ist die Motorwelle über drei Lagerstellen gelagert, wobei eine Lagerstelle am einen Ende der Motorwelle und eine Lagerstelle am anderen Ende der Motorwelle und eine Lagerstelle zwischen Rotor des Motors und erstem Stirnrad angeordnet ist.
Weitere Merkmale sind der Figuren-Beschreibung zu entnehmen. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch den elektrischen Antrieb;
2 eine Rückansicht des elektrischen Antriebs und
3 eine Vorderansicht des elektrischen Antriebs.
1:
Ein elektrischer Motor 1 treibt mit seiner Motorwelle 2 ein erstes Stirnrad 3 an. Das erste Stirnrad 3 steht in Wirkverbindung mit dem zweiten Stirnrad 4, welches über eine Zwischenwelle 5 drehfest mit einem dritten Stirnrad 6 verbunden ist. Das dritte Stirnrad 6 ist in Wirkverbindung mit dem vierten Stirnrad 7, welches drehfest mit einem Differentialkorb 8 des Ausgleichsgetriebes 9 verbunden ist. Über einen ersten Abtrieb 10 und einen zweiten Abtrieb 11 können Fahrzeugräder angetrieben werden. Das Gehäuse des elektrischen Antriebs besteht aus einem mittleren Gehäuseteil 12, einem deckelförmigen Gehäuseteil 13 und einem weiteren deckelförmigen Gehäuseteil 14. Das deckelförmige Gehäuseteil 13 ist am einen Ende des mittleren Gehäuseteils 12 und das deckelförmige Gehäuseteil 14 ist am anderen Ende des mittleren Gehäuseteils 12 angeordnet. Das mittlere Gehäuseteil 12 besteht aus einer zylindrischen Erweiterung 15, in welcher der Motor 1 angeordnet ist, und aus einer parallel zu der zylindrischen Erweiterung 15 angeordneten Erweiterung 16, in welcher das Ausgleichsgetriebe 9 angeordnet ist. Die Motorwelle 2 ist einerseits über das Lager 17 im deckelförmigen Gehäuseteil 13 und andererseits über die Lager 18 und 19 im mittleren Gehäuseteil 12 und im weiteren deckelförmigen Gehäuseteil 14 gelagert. Befindet sich kein Parksperrenrad auf der Motorwelle 2, so kann die Motorwelle 2 und das einstückig mit ihr verbundene erste Stirnrad 3 auch nur über das Lager 17 im Gehäuseteil und das Lager 18 im Gehäuseteil 12 gelagert werden. Das Lager 19 kann somit auch entfallen. Die Zwischenwelle 5 ist einerseits über das Lager 20 im mittleren Gehäuseteil 12 und über das Lager 21 im weiteren deckelförmigen Gehäuseteil 14 gelagert. Das Ausgleichsgetriebe 9 ist über die Lager 22 und 23 im mittleren Gehäuseteil 12 und im weiteren deckelförmigen Gehäuseteil 14 gelagert. Das erste Stirnrad ist in axialer Richtung entlang der Motorwelle zwischen dem elektrischen Motor 1 und dem vierten Stirnrad 7 angeordnet.
2:
Das mittlere Gehäusesteil 12 weist im Bereich des Ausgleichsgetriebes 9 einen Verstärkungssteg 24 auf, welcher die Erweiterung 16 mit der zylindrischen Erweiterung 15 verbindet.
3:
Das weitere deckelförmige Gehäuseteil 14 weist im Bereich des Ausgleichsgetriebes 9 Verstärkungsrippen 25 auf, welche radial um die Drehachse des zweiten Abtriebs 11 verlaufen.

1: elektrischer Motor
2: Motorwelle
3: erstes Stirnrad
4: zweites Stirnrad
5: Zwischenwelle
6: drittes Stirnrad
7: viertes Stirnrad
8: Differentialkorb
9: Ausgleichsgetriebe
10: erster Abtrieb
11: zweiter Abtrieb
12: mittleres Gehäuseteil
13: deckelförmiges Gehäuseteil
14: weiteres deckelförmiges Gehäuseteil
15: zylindrische Erweiterung
16: Erweiterung
17: Lager
18: Lager
19: Lager
20: Lager
21: Lager
22: Lager
23: Lager
24: Steg
25: Rippen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10049514 B4 [0002]

Claims

Elektrischer Antrieb für ein Mobil-Fahrzeug mit einem elektrischen Motor (1), welcher über ein Stirnradgetriebe (3, 4, 6, 7) und ein Ausgleichsgetriebe (9) zwei Abtriebe (10, 11) antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse das Ausgleichsgetriebe (9), das Stirnradgetriebe (3, 4, 6, 7) und den Motor (1) umschließt, wobei das Gehäuse aus drei Hauptgehäuseteilen (12, 13, 14) besteht, wobei ein mittleres Gehäusesteil (12) eine zylinderförmige Erweiterung (15) aufweist, in welcher der elektrische Motor (1) angeordnet ist, welche am einen Ende mit einem deckelförmigen Gehäuseteil (13) verschlossen ist und am anderen Ende eine parallel zur zylinderförmigen Erweiterung (15) angeordnete Erweiterung (16) aufweist, in welcher das Ausgleichsgetriebe (9) und das Stirnradgetriebe (3, 4, 6, 7) angeordnet sind, und diese Erweiterung (16) mit einem weiteren deckelförmigen Gehäuseteil (14) verschlossen ist.
Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Motorwelle (2) in dem deckelförmigen Gehäusesteil (13) im mittleren Gehäuseteil (12) und im weiteren deckelförmigen Gehäuseteil (14) drehbar gelagert ist.
Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnradgetriebe aus vier Stirnrädern besteht, wobei ein erstes Stirnrad (3) drehfest mit einer Motorwelle (2) verbunden ist, und ein zweites Stirnrad (4) mit dem ersten Stirnrad (3) in Wirkverbindung steht und drehfest mit einer Zwischenwelle (5) verbunden ist, und ein drittes Stirnrad (6) ebenfalls drehfest mit der Zwischenwelle (5) verbunden ist und mit einem vierten Stirnrad (7) in Wirkverbindung steht, welches drehfest mit dem Ausgleichsgetriebe (9) verbunden ist.
Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (5) im weiteren deckelförmigen Gehäuseteil (14) und im mittleren Gehäuseteil (12) drehbar gelagert ist.
Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgetriebe (9) im weiteren deckelförmigen Gehäuseteil (14) und im mittleren Gehäuseteil (12) drehbar gelagert ist.
Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen der Abtriebe (10, 11) parallel zur Drehachse der Motorwelle (2) angeordnet sind.
Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im mittleren Gehäuseteil (12) Kühlkanäle angeordnet sind.
Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Stirnrad (7) mit einem Differentialkorb (8) des Ausgleichsgetriebes (9) stoffschlüssig verbunden ist.
Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (2) und das erste Stirnrad (3) einstückig miteinander verbunden sind.
Elektrischer Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (2) über zwei Lagerstellen (17, 18) und bei Verwendung einer Parksperre über drei Lagerstellen (117, 18, 19) gelagert ist.