DE102010023948A1

DE102010023948A1 - Elektronische Antriebseinheit

Info

Publication number: DE102010023948A1
Application number: DE102010023948A
Authority: DE
Inventors: Daryl A. Macomb Wilton; Edward W. Rochester Hills Mellet; James M. Belleville Hart; Clinton E. Highland Carey; Joseph Young-Long Ann Arbor Chen
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2011-01-13
Also published as: CN101927689A; CN101927689B; US20100320849A1; US8049384B2

Abstract

Eine elektronische Antriebseinheit umfasst ein Mantelgehäuse, das sich entlang einer primären Achse erstreckt. Eine Hohlwelle und ein Elektromotor sind in dem hohlen Innenraum des Mantelgehäuses angeordnet. Der Elektromotor ist funktional mit der Hohlwelle verbunden, um die Hohlwelle um die primäre Achse zu rotieren. Zumindest ein Zahnradsatz ist in funktionalem Eingriff mit der Hohlwelle angeordnet und zur Rotation um die primäre Achse ausgestaltet. Zwei Ausgangswellen erstrecken sich jeweils entlang der primären Achse in dem Mantelgehäuse. Die Ausgangswellen sind drehbar mit dem Zahnradsatz verbunden und zur Rotation um die primäre Achse ausgestaltet. Der Zahnradsatz ist ausgestaltet, um eine Rotation der Hohlwelle in eine Rotation der Ausgangswellen um die primäre Achse mit einer Drehgeschwindigkeit umzusetzen, die kleiner als die Drehgeschwindigkeit der Hohlwelle ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Antriebseinheit, die dafür ausgestaltet ist, zumindest ein Rad eines Fahrzeugs anzutreiben.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Antriebsstrang eines typischen Fahrzeugs mit Vierradantrieb umfasst eine Maschine, ein Getriebe, ein Verteilergetriebe, vordere und hintere Antriebswellen und vordere und hintere Differenziale. Das Verteilergetriebe ist funktional mit dem Getriebe verbunden, um Leistung zu vorderen und/oder hinteren Rädern zu lenken. Die vordere Antriebswelle verbindet das Verteilergetriebe funktional mit dem vorderen Differenzial, und die hintere Antriebswelle verbindet das Verteilergetriebe funktional mit dem hinteren Differenzial. Das vordere Differenzial treibt die Vorderräder an, und das hintere Differenzial treibt die Hinterräder an. Während bestimmter Fahrzustände wird das Verteilergetriebe betätigt, um Leistung nur zu einem der Hinterräder zu lenken. Bei anderen Fahrzuständen, d. h. bei Vierradantrieb, wird das Verteilergetriebe betätigt, um Leistung zu den Vorderrädern sowie den Hinterrädern zu lenken.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine elektronische Antriebseinheit (EDU von electronic drive unit) umfasst ein Mantelgehäuse, das einen hohlen Innenraum definiert und sich entlang einer primären Achse erstreckt. Eine Hohlwelle ist in dem hohlen Innenraum des Mantelgehäuses angeordnet und erstreckt sich entlang der primären Achse. Ein Elektromotor ist in dem hohlen Innenraum des Mantelgehäuses angeordnet und umgibt einen Abschnitt der Hohlwelle radial. Der Elektromotor ist funktional mit der Hohlwelle verbunden, so dass die Hohlwelle in Antwort auf einen Betrieb des Elektromotors um die primäre Achse rotiert. Zumindest ein Zahnradsatz ist in beabstandete Beziehung zu dem Elektromotor entlang der primären Achse angeordnet. Der Zahnradsatz steht in funktionalem Eingriff mit der Hohlwelle ist zur Rotation um die primäre Achse ausgestaltet. Zumindest eine Ausgangswelle ist zumindest teilweise in dem hohlen Innenraum des Mantelgehäuses angeordnet und erstreckt sich entlang der primären Achse. Die Ausgangswelle ist drehbar mit dem Zahnradsatz verbunden und zur Rotation um die primäre Achse ausgestaltet. Der Zahnradsatz ist ausgestaltet, um eine Rotation der Hohlwelle in eine Rotation der zumindest einen Ausgangswelle um die primäre Achse mit einer Drehgeschwindigkeit umzusetzen, die kleiner als die Drehgeschwindigkeit der Hohlwelle ist.
In einer anderen Ausführungsform umfasst eine EDU ein Mantelgehäuse und einen Elektromotor. Das Mantelgehäuse definiert einen hohlen Innenraum. Der Elektromotor umfasst einen Stator und einen Rotor. Der Stator ist radial um eine primäre Achse in dem hohlen Innenraum des Mantelgehäuses angeordnet. Der Rotor ist von dem Stator in dem hohlen Innenraum des Mantelgehäuses radial umgeben und zur Rotation um die primäre Achse relativ zu dem Stator ausgestaltet. Ein Motorgehäuse erstreckt sich um die primäre Achse und umgibt den Stator um die primäre Achse. Ein Kühlhohlraum ist zwischen dem Motorgehäuse und dem Mantelgehäuse definiert und derart ausgestaltet, dass ein Kühlmittel durch den Kühlhohlraum strömt, um den Elektromotor zu kühlen. Zumindest eine Dichtung ist zwischen dem Mantelgehäuse und dem Motorgehäuse angeordnet. Das Mantelgehäuse definiert zumindest einen Auslass, der zu der zumindest einen Dichtung hin offen ist. Der Auslass ist ausgestaltet, um zuzulassen, dass jegliches Kühlmittel, das an der zumindest einen Dichtung ausläuft, dort hindurch und aus dem Mantelgehäuse heraus strömt.
In einer nochmals anderen Ausführungsform umfasst eine EDU ein Mantelgehäuse, das einen hohlen Innenraum definiert, der sich entlang einer primären Achse erstreckt. Eine Hohlwelle ist in dem hohlen Innenraum des Mantelgehäuses angeordnet und erstreckt sich entlang der primären Achse. Ein Elektromotor ist in dem hohlen Innenraum des Mantelgehäuses angeordnet und umgibt einen Abschnitt der Hohlwelle radial. Der Elektromotor ist funktional mit der Hohlwelle derart verbunden, dass die Hohlwelle in Antwort auf einen Betrieb des Elektromotors um die primäre Achse rotiert. Zumindest ein Zahnradsatz steht in funktionalem Eingriff mit der Hohlwelle und ist zur Rotation um die primäre Achse ausgestaltet. Der Zahnradsatz umfasst einen Planetenträger. Eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle erstrecken sich jeweils entlang der primären Achse in entgegengesetzte Richtungen. Eine Differenzialanordnung ist drehbar um die primäre Achse zwischen der ersten Ausgangswelle und der zweiten Ausgangswelle angeordnet. Die Differenzialanordnung steht drehbar mit dem Planetenträger des zumindest einen Zahnradsatzes derart in Eingriff, dass die Differenzialanordnung jegliche von dem zumindest einen Zahnradsatz und den Ausgangswellen drehbar verbindet. Der Zahnradsatz ist ausgestaltet, um die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle um die primäre Achse mit einer Drehgeschwindigkeit zu rotieren, die kleiner als die Drehgeschwindigkeit der Hohlwelle ist.
Deshalb können das Verteilergetriebe, das vordere und das hintere Differenzial und die vordere oder hintere Antriebswelle durch die EDU ersetzt sein. Das Ersetzen dieser Komponenten durch die EDU erspart Kosten, Gewicht und Komplexität. Zusätzlich kann ein Ausgleich der Drehgeschwindigkeit und/oder des Drehmoments zwischen jedem der Hinterräder durch die EDU ohne die Verwendung dieser Komponenten erreicht werden. Die Beseitigung dieser Komponenten kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit über Gewichtsverringerung und durch Verringern eines Verlustes, der zum Rotieren dieser Komponenten zum Antreiben des Fahrzeugs gehört, verbessern. Die EDU kann auch zum Energierückgewinnungsbremsen verwendet werden.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, leicht deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nun unter Bezugnahme auf die Figuren, die beispielhafte Ausführungsformen sind, und in denen gleiche Bezugszeichen gleich nummeriert sind, ist:
1 eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs mit einer Maschine, die ein Paar Vorderräder verbindet, und einer elektrischen Antriebseinheit (EDU), die ein Paar Hinterräder verbindet;
2 eine schematische Querschnittsansicht von der Seite einer Ausführungsform der EDU von 1;
3 eine schematische Querschnittsansicht von der Seite einer anderen Ausführungsform der EDU von 1, die eine Sonnenradpumpe zum Vorsehen einer Schmierung aufweist;
3A eine Querschnittsansicht von der Seite, genommen entlang der Linie 3A-3A von 3, die die Sonnenradpumpe zum Vorsehen einer Schmierung zeigt;
4 eine schematische Querschnittsansicht von der Seite einer anderen Ausführungsform der EDU von 1, die eine vom Eingang angetriebene Pumpe zum Vorsehen einer Schmierung aufweist;
5 eine schematische Querschnittsansicht von der Seite einer anderen Ausführungsform der EDU von 1, die eine achsverschobene Pumpe zum Vorsehen einer Schmierung aufweist;
6 eine schematische Querschnittsansicht von der Seite einer anderen Ausführungsform der EDU von 1;
7 eine schematische Querschnittsansicht von der Seite einer anderen Ausführungsform der EDU von 1, die ein von einem Eingang angetriebene Pumpe zum Vorsehen einer Schmierung aufweist;
8 eine schematische Querschnittsansicht von der Seite einer anderen Ausführungsform der EDU von 1, die eine achsverschobene Pumpe zum Vorsehen einer Schmierung aufweist; und
9 eine schematische Querschnittsansicht von der Seite einer anderen Ausführungsform der EDU von 1, die eine achsverschobene Pumpe zum Vorsehen einer Schmierung aufweist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile beziehen, zeigt 1 eine elektronische Antriebseinheit 10 (EDU). Die EDU 10 kann in Verbindung mit einer Maschine 16 eines Fahrzeugs 15 verwendet werden, so dass die Maschine 16 Vorderräder 12 des Fahrzeugs 15 antreibt und die EDU 10 die Hinterräder 14 des Fahrzeugs 15 antreibt. Hierbei ist festzustellen, dass andere Ausgestaltungen der EDU 10 innerhalb des Fahrzeugs 15 verwendet werden können, wie es Fachleuten bekannt ist.
Unter Bezugnahme auf die 2–9 umfasst die EDU 10 ein Mantelgehäuse 18, das einen hohlen Innenraum 20 definiert, der sich entlang einer primären Achse A1 erstreckt. Das Mantelgehäuse 18 kann einen Mantel 22 und eine Mantelabdeckung 24 umfassen. Die Mantelabdeckung 24 ist abnehmbar an dem Mantel 22 über Befestigungselemente 26 und dergleichen angebracht. Jedoch ist festzustellen, dass andere Ausgestaltungen des Mantelgehäuses 18 ebenfalls verwendet werden können, wie es Fachleuten bekannt ist.
Eine Hohlwelle 28 ist in dem hohlen Innenraum 20 des Mantelgehäuses 18 angeordnet und erstreckt sich entlang der primären Achse A1. Ein Elektromotor 30 ist in dem hohlen Innenraum 20 des Mantelgehäuses 18 angeordnet und umgibt einen Abschnitt der Hohlwelle 28 radial. Genauer kann der Elektromotor 30 in der Mantelabdeckung 24 des Mantelgehäuses 18 angeordnet sein. Jedoch ist festzustellen, dass der Elektromotor 30 nicht darauf beschränkt ist, in der Mantelabdeckung 24 des Mantelgehäuses 18 untergebracht zu sein. Der Elektromotor 30 ist funktional mit der Hohlwelle 28 derart verbunden, dass die Hohlwelle 28 in Antwort auf einen Betrieb des Elektromotors 30 um die primäre Achse A1 rotiert. Genauer umfasst der Elektromotor 30 einen Rotor 32 und einen Stator 34, der den Rotor 32 um die primäre Achse A1 radial umgibt. Der Rotor 32 umgibt einen Abschnitt der Hohlwelle 28 um die primäre Achse A1. Der Rotor 32 und der Abschnitt der Hohlwelle 28 stehen drehbar miteinander in Eingriff, d. h. über einen Kerbverzahnungseingriff und dergleichen. Der Stator 34 ist an dem Mantelgehäuse 18 auf Masse festgelegt. Wenn der Rotor 32 um die primäre Achse A1 relativ zu dem Stator 34 rotiert, bewirkt der Rotor 32, dass die Hohlwelle 28 um die primäre Achse A1 rotiert.
Wieder unter Bezugnahme auf 1 kann die EDU 10 funktional mit einem Controller 36 in dem Fahrzeug 15 verbunden sein. Der Controller 36 steuert den Betrieb des Elektromotors 30 in der EDU 10, um die Hohlwelle 28, d. h. über eine Rotation des Rotors 32, selektiv um die primäre Achse A1 zu rotieren und eines oder mehrere der Hinterräder 14 des Fahrzeugs 15 anzutreiben.
Unter Bezugnahme auf die 2–9 ist zumindest eine Ausgangswelle 38, 40 zumindest teilweise in dem hohlen Innenraum 20 des Mantelgehäuses 18 angeordnet und erstreckt sich entlang der primären Achse A1. Jede der Ausgangswellen 38, 40 ist ausgestaltet, um um die primäre Achse A1 zu rotieren. Die Ausgangswelle 38, 40 kann eine erste Ausgangswelle 38und eine zweite Ausgangswelle 40 sein, die sich jeweils entlang der primären Achse A1 in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Jede Ausgangswelle 38, 40 ist zumindest teilweise in dem hohlen Innenraum 20 des Mantelgehäuses 18 angeordnet. Unter Bezugnahme auf 1 sind die Ausgangswellen 38, 40 zur Verbindung mit einer Achse 44 ausgestaltet, die wiederum funktional mit einem jeweiligen Hinterrad 14 verbunden ist. Wieder unter Bezugnahme auf die 2–9 definiert die Hohlwelle 28 einen Durchgang 42, der sich durch diese entlang der primären Achse A1 erstreckt. Die erste Ausgangswelle 38 erstreckt sich durch den Durchgang 42, so dass die Hohlwelle 28 die erste Ausgangswelle 38 umgibt.
Unter Bezugnahme auf die in den 2–5 gezeigten Ausführungsformen ist ein erster Zahnradsatz 50 in axial beabstandeter Beziehung entlang der primären Achse A1 zu dem Elektromotor 30 angeordnet. Der erste Zahnradsatz 50 ist ein Planetenradsatz mit abgestuften Planeten, der nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Der erste Zahnradsatz 50 umfasst ein Sonnenrad 46, ein Hohlrad 48A und eine erste Planetenträgeranordnung 55. Jede Planetenträgeranordnung 55 umfasst einen ersten Planetenträger 52, mehrere Planeten 54 und mehrere Lager (nicht gezeigt).
Das Sonnenrad 46 umgibt die Hohlwelle 28 drehbar. Das Sonnenrad 46 steht mit der Hohlwelle 28 z. B. über einen Kerbverzahnungseingriff und dergleichen drehbar in Eingriff, so dass eine Rotation der Hohlwelle 28 um die primäre Achse A1 bewirkt, dass das Sonnenrad 46 ebenfalls um die primäre Achse A1 gemeinsam mit der Hohlwelle 28 rotiert. Das Sonnenrad 46 ist axial entlang der primären Achse A1 von dem Elektromotor 30 beabstandet. Das Hohlrad 48A ist in dem hohlen Innenraum 20 des Mantelgehäuses 18 angeordnet und an dem Mantelgehäuse 18 befestigt. Das Hohlrad 48A ist mit dem Mantelgehäuse 18 kerbverzahnt und umgibt die primäre Achse A1 radial.
Die erste Planetenträgeranordnung 55 ist in axial beabstandeter Beziehung entlang der primären Achse A1 zu dem Elektromotor 30 angeordnet. Die erste Planetenträgeranordnung 55 umgibt die primäre Achse A1 und das Sonnenrad 46 radial. Die erste Planetenträgeranordnung 55 steht in kämmendem Eingriff mit dem Sonnenrad 46 und dem Hohlrad 48A. Infolge des kämmenden Eingriffs zwischen der Planetenträgeranordnung 55 und dem Hohlrad 48A und dem Sonnenrad 46 sind die Planeten 54 ausgestaltet, um eine jeweilige sekundäre Achse A2 relativ zu dem Hohlrad 48A und dem Sonnenrad 46 zu rotieren, was bewirkt, dass die erste Planetenträgeranordnung 55 um die primäre Achse A1 rotiert.
Der erste Zahnradsatz 50 kann lediglich ein Planetenradsatz 50 sein, wie es in den 2–5 gezeigt ist. Jedoch ist festzustellen, dass jede Zahl von Zahnradsätzen 50 in beabstandeter Beziehung zu einem anderen entlang der primären Achse A1 angeordnet sein kann, wie etwa ein erster und ein zweiter Zahnradsatz 50, 60, wie in den in den 6–9 gezeigten Ausführungsformen. In diesen Ausführungsformen umfasst jeder Zahnradsatz 50, 60 eine jeweilige erste und zweite Planetenträgeranordnung 55, 65. Die Zahnradsätze 50, 60 in den 6–9 sind funktional an einer oder mehreren der Ausgangswellen 38, 40 derart angebracht, dass jeder Zahnradsatz 50, 60 ausgestaltet ist, eine Rotation der Hohlwelle 28 um die primäre Achse A1 in eine Rotation jeder der Ausgangswellen 38, 40 um die primäre Achse A1 mit einer Drehgeschwindigkeit umzusetzen, die kleiner als die Drehgeschwindigkeit der Hohlwelle 28 ist, d. h. um eine Übersetzungsreduktion bzw. eine Untersetzung vorzusehen.
Unter Bezugnahme auf die 2–9 umfasst jede Planetenträgeranordnung 55, 65 mehrere Planetenwellen 51, die sich entlang einer entsprechenden sekundären Achse A2 erstrecken. Die sekundären Achsen A2 stehen in radial beabstandeter und paralleler Beziehung zu der primären Achse A1. Wie es nachstehend ausführlicher erläutert wird, umfassen die Planetenträgeranordnungen 55, 65 der 6–9 auch tertiäre Achsen A3, die in radial beabstandeter und paralleler Beziehung zu der primären Achse A1 stehen. Jede Planetenträgeranordnung 55, 65 umfasst jeweilige erste und zweite Planetenträger 52, 62, die die primäre Achse A1 radial umgeben und zur Rotation um diese ausgestaltet sind. Ein Planet 54 umgibt die jeweilige Planetenwelle 51 radial um die sekundäre Achse A2 derart, dass jeder der Planeten 54 um die jeweilige Planetenwelle 51 drehbar ist, wenn die jeweilige Planetenträgeranordnung 55, 65 um die primäre Achse A1 relativ zu dem Sonnenrad 46 und dem Hohlrad 48A rotiert.
Wieder unter Bezugnahme auf die in den 2–5 gezeigten Ausführungsformen kann der Planet 54 ein abgestufter Planet sein, der einen inneren Planeten 56 und einen äußeren Planeten 58 umfasst. Der äußere Planet 58 umgibt den inneren Planeten 56 um die sekundäre Achse A2 derart radial, dass der äußere Planet 58 sich radial von dem inneren Planeten 56 erstreckt, um einen Planeten 54 vorzusehen, der ”abgestuft” ist. Es ist jedoch festzustellen, dass, um einen Planeten 54 vorzusehen, der abgestuft ist, diese Ausgestaltung der inneren und äußeren Planeten 58 nicht erforderlich ist, da andere dem Fachmann bekannte Ausgestaltungen ebenfalls verwendet werden können. Der innere Planet 56 und der äußere Planet 58 erstrecken sich jeweils radial von der sekundären Achse A2 weg. Der äußere Planet 58 steht in kämmendem Eingriff mit dem Sonnenrad 46. Gleichermaßen steht der innere Planet 56 in kämmendem Eingriff mit dem Hohlrad 48A. Die inneren und äußeren Planeten 58 rotieren gemeinsam um die Planetenwelle 51 und die sekundäre Achse A2 relativ zu dem Sonnenrad 46 und dem Hohlrad 48A in Antwort auf eine Rotation des Sonnenrads 46 um die primäre Achse A1. Dies bedeutet, dass, wenn der innere Planet 56 um die sekundäre Achse A2 rotiert und mit dem Hohlrad 48A kämmt, die gesamte Planetenträgeranordnung 55 um die primäre Achse A1 relativ zu dem Sonnenrad 46 und dem Hohlrad 48A rotiert.
Die alternativen in den 6–9 gezeigten Ausführungsformen umfassen den ersten Zahnradsatz 50 und den zweiten Zahnradsatz 60. In dieser Ausführungsform ist der zweite Zahnradsatz 60 axial entlang der primären Achse A1 von dem ersten Zahnradsatz 50 beabstandet. In dieser Ausführungsform ist das Sonnenrad 46, das die Hohlwelle 28 umgibt, ein erstes Sonnenrad 46. Der zweite Zahnradsatz 60 umfasst das zweite Sonnenrad 64, ein jeweiliges Hohlrad 48B und die zweite Planetenträgeranordnung 65. Die zweite Planetenträgeranordnung 65 umfasst den zweiten Planetenträger 62, mehrere Planeten 54 und Lager (nicht gezeigt). Ein zweites Sonnenrad 64 des zweiten Zahnradsatzes 60 erstreckt sich von dem ersten Planetenträger 52 des ersten Zahnradsatzes 50. Dies bedeutet, dass das zweite Sonnenrad 64 gemeinsam mit dem ersten Planetenträger 52 um die primäre Achse A1 rotiert. Danach treibt eine Rotation des ersten Planetenträgers 52 um die erste Achse A1 die zweite Planetenträgeranordnung 65 an. Die zweite Planetenträgeranordnung 65 umgibt die primäre Achse A1 in axial beabstandeter Beziehung zu dem ersten Zahnradsatz 50 radial. Wie es oben erwähnt wurde, steht der erste Planetenträger 52 der ersten Planetenträgeranordnung 55 drehbar mit dem zweiten Sonnenrad 64 des zweiten Zahnradsatzes 60 in Eingriff. Gleichermaßen steht der zweite Planetenträger 62 der zweiten Planetenträgeranordnung 65 des zweiten Zahnradsatzes 60 drehbar funktional mit zumindest einer der Ausgangswellen 38, 40 in Verbindung.
Die Planeten 54 jeder Planetenträgeranordnung 55, 65 in den 6–9 stehen in kämmendem Eingriff mit dem jeweiligen Hohlrad 48A, 48B und Sonnenrad 46, 64. Die Planeten 54 der ersten Planetenträgeranordnung 50 sind um die jeweilige sekundäre Achse A2 relativ zu dem ersten Sonnenrad 46 und dem jeweiligen Hohlrad 48A drehbar. Wenn die Hohlwelle 28 und das erste Sonnenrad 46 gemeinsam um die primäre Achse A1 in Antwort auf eine Rotation des Rotors 32 rotieren, rotieren die Planeten 54 der ersten Planetenträgeranordnung 50 deshalb um die jeweilige sekundäre Achse A2 relativ zu dem ersten Sonnenrad 46 über den kämmenden Eingriff zwischen den Planeten 54 der ersten Planetenträgeranordnung 55 und dem ersten Sonnenrad 46. Aufgrund der Kämmung zwischen den Planeten 54 der ersten Planetenträgeranordnung 55 und dem jeweiligen Sonnenrad 46 und dem Hohlrad 48A rotiert die erste Planetenträgeranordnung 55 gleichermaßen um die primäre Achse A1 relativ zu dem jeweiligen Sonnenrad 46 und Hohlrad 48B. Wie es oben besprochen wurde, ist die erste Planetenträgeranordnung 55 mit dem zweiten Sonnenrad 64 derart verbunden, dass, wenn der erste Planetenträger 52 der ersten Planetenträgeranordnung 55 um die primäre Achse A1 rotiert, das zweite Sonnenrad 64 auch um die primäre Achse A1 rotiert. Wenn das zweite Sonnenrad 64 um die primäre Achse A1 mit der ersten Planetenträgeranordnung 55 rotiert, rotieren die Planeten 54 der zweiten Planetenträgeranordnung 65 um die jeweilige tertiäre Achse A3 relativ zu dem zweiten Sonnenrad 64 und dem jeweiligen Hohlrad 48B über einen kämmenden Eingriff zwischen den Planeten 54 und der zweiten Planetenträgeranordnung 65 und dem zweiten Sonnenrad 64. Die tertiären Achsen A3 erstrecken sich jeweils in radial beabstandeter und paralleler Beziehung zu der primären Achse A1. Wenn die zweite Planetenträgeranordnung 65 um die primäre Achse A1 rotiert, rotiert der zweite Planetenträger 62 deshalb ebenfalls um die primäre Achse A1, was bewirkt, dass zumindest eine der Ausgangswellen 38, 40 ebenfalls um die primäre Achse A1 rotiert. Die Planeten 54 jeder Planetenträgeranordnung 55, 65, die Hohlräder 48A, 48B und die Sonnenräder 46, 64 sind derart bemessen und ausgestaltet, dass eine gewünschte Übersetzungsreduktion bzw. Untersetzung, vorgesehen wird, so dass die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswellen 38, 40 kleiner als die Drehgeschwindigkeit der Hohlwelle 28 ist.
Unter Bezugnahme auf die 2–9 ist eine Differenzialanordnung 66 um die primäre Achse A1 zwischen der ersten Ausgangswelle 38 und der zweiten Ausgangswelle 40 drehbar angeordnet. Die Differenzialanordnung 66 verbindet das erste Sonnenrad 46 oder das zweite Sonnenrad 64 des jeweiligen Zahnradsatzes 50, 60 und jede der Ausgangswellen 38, 40 funktional. Deshalb rotieren die Differenzialanordnung 66 und jede der Ausgangswellen 38, 40 gemeinsam um die primäre Achse A1 in Antwort darauf, dass die Hohlwelle 28 um die primäre Achse A1 rotiert. Die Differenzialanordnung 66 umfasst ein Zahnradgehäuse 68. Unter Bezugnahme auf die 2–5 erstreckt sich der erste Planetenträger 52 von dem Zahnradgehäuse 68. Unter Bezugnahme auf die 6–9 erstreckt sich der zweite Planetenträger 62 von dem Zahnradgehäuse 68. Das Zahnradgehäuse 68 lagert jede der Ausgangswellen 38, 40 entlang der primären Achse A1 drehbar. Mehrere Differenzialzahnräder 70 sind in dem Zahnradgehäuse 68 in kämmender Beziehung mit jeder der Ausgangswellen 38, 40 angeordnet. Die Differenzialzahnräder 70 sind vom den Fachleuten bekannten Typ, so dass zugelassen wird, dass die erste Ausgangswelle 38 relativ zu der zweiten Ausgangswelle 40 bei Vorhandensein einer Drehmomentdifferenz zwischen den Ausgangswellen 38, 40 rotiert. Unter Bezugnahme auf die 1–3 und 4–9 sind zwei Differenzialzahnräder 70, die auf der primären Achse A1 angeordnet sind, mit den beiden Ausgangswellen 38, 40 kerbverzahnt, um die Ausgangswellen 38, 40 anzutreiben. Obwohl in den Figuren vier Differenzialzahnräder 70 gezeigt sind, könnte es tatsächlich sechs Differenzialzahnräder 70 geben, d. h. zwei Differenzialzahnräder auf einer Achse (nicht gezeigt), die senkrecht zu der primären Achse A1 steht.
Der Betrieb des Elektromotors 30 in dem Mantelgehäuse 18 kann Wärme erzeugen. Unter Bezugnahme auf die 2–9 kann zur Abgabe von Wärme von dem Elektromotor 30 ein Kühlmantel 72 vorgesehen sein, so dass er den Elektromotor 30 umgibt. Der Kühlmantel 72 umfasst ein Motorgehäuse 74, das zwischen dem Elektromotor 30 und der Mantelabdeckung 24 angeordnet ist. Das Motorgehäuse 74 erstreckt sich um die primäre Achse A1 und umgibt den Elektromotor 30. Ein Kühlhohlraum 76 ist zwischen dem Motorgehäuse 74 und der Mantelabdeckung 24 des Mantelgehäuses 18 definiert und derart ausgestaltet, dass ein Kühlmittel durch den Kühlhohlraum 76 strömt, um die Wärme abzuführen und das Motorgehäuse 74 zu kühlen. Das Kühlmittel kann Wasser sein. Jedoch ist festzustellen, dass das Kühlmittel auch irgendein anderes Fachleuten bekanntes Fluid zum Abführen von Wärme sein kann. Der Kühlhohlraum 76 kann um den Außenumfang des Motorgehäuses 74 gewunden sein. In den gezeigten Ausführungsformen weist der Kühlhohlraum 76 eine wendelförmige Form auf. Es ist jedoch festzustellen, dass die Form des Kühlhohlraums 76 irgendeine geeignete Form zum Abführen von Wärme von dem Elektromotor 30 sein kann. Das Mantelgehäuse 18 kann auch einen Anschluss 78 umfassen, der sich zu dem Kühlhohlraum 76 öffnet. Genauer zumindest zwei Öffnungen 78, die zu dem Kühlhohlraum 76 offen sind. Jeder Anschluss 78 steht mit dem Kühlhohlraum 76 derart in Fluidverbindung, dass die Anschlüsse 78 das Kühlmittel dem Kühlhohlraum 76 zuführen und/oder dieses von ihm entfernen können. Zumindest eine Dichtung 80 kann zwischen dem Motorgehäuse 74 und dem Mantelgehäuse 18 angeordnet sein. Die Dichtung 80 ist ausgestaltet, um ein Auslaufen des Kühlmittels aus dem Kühlhohlraum 76 zu dem Elektromotor 30 zu verhindern. Um ein Auslaufen des Kühlmittels zu dem Elektromotor 30 darüber hinaus zu verhindern, kann der Mantel 22 auch zumindest ein Auslass 82 definieren, der zu der Dichtung 80 offen ist. Der Auslass 82 ist ausgestaltet, um zuzulassen, dass jedes Kühlmittel, das an der Dichtung 80 vorbeiläuft, durch das Mantelgehäuse 18 hindurch und heraus, d. h. von dem Elektromotor 30 weg, strömt.
Unter Bezugnahme auf die 3–5 und 7–9 kann die EDU 10 einen Sumpf 84 und zumindest eine Pumpe 86 umfassen, um eine Schmierung für den Zahnradsatz/die Zahnradsätze 50, 60, die Differenzialanordnung 66, die Ausgangswellen 38, 40, die Hohlwelle 28 usw. vorzusehen. Der Sumpf 84 ist in dem Mantelgehäuse 18 angeordnet und ausgestaltet, um ein Volumen an einem Fluid zu halten. Das Fluid kann Öl sein. Es ist jedoch festzustellen, dass jedes andere Fachleuten bekannte Fluid ebenfalls verwendet werden kann. Die Pumpe 86 steht mit dem Sumpf 84 in Fluidverbindung und ist ausgestaltet, eine Menge des Fluids aus dem Sumpf 84 abzuziehen und die Menge des Fluids dem Zahnradsatz/den Zahnradsätzen 50, 60, der Differenzialanordnung 66, den Ausgangswellen 38, 40 und/oder der Hohlwelle 28 zuzuführen. In einer Ausführungsform, die in den 3, 4 und 7 gezeigt ist, ist die Pumpe 86 auf der primären Achse A1 angeordnet und zur Rotation um diese ausgestaltet. Die Pumpe 86 kann eine Sonnenradpumpe 88 sein, wie es in den 3 und 3A gezeigt ist, wie etwa eine Innenzahnradpumpe, die einen Innenring 90 und einen Außenring 92 umfasst. Der Innenring 90 erstreckt sich um die primäre Achse A1 und ist um die primäre Achse A1 relativ zu dem Mantelgehäuse 18 drehbar. Der Außenring 92 umgibt den Innenring 90 um die primäre Achse A1 und ist um die primäre Achse A1 drehbar. Der Außenring 92 kann in kämmendem Eingriff mit zumindest einer der Planetenträgeranordnungen 55, 65, z. B. dem Planeten 54, stehen, so dass der Betrieb der Planetenträgeranordnung 55, 65 den Innenring 90 und den Außenring 92 um die primäre Achse A1 dreht. Der Innenring 90 ist von der primären Achse A1 durch eine Einrichtung an dem Mantelgehäuse 18 außermittig gehalten. Der Außenring 92 ist durch eine andere Einrichtung an dem Mantelgehäuse 18 in der Mitte der primären Achse A1 gehalten. Öl tritt in eine Saugseite der Sonnenradpumpe 88 an einer Unterseite ein und wird unter Druck gesetzt, wenn die beiden Ringe 90, 92 der Pumpe zusammen (gemeinsam) rotieren. An der Oberseite der Sonnenradpumpe 88 erreicht das Öl seinen maximalen Druck und wird ausgetragen, um zumindest eines bzw. einen des Zahnradsatzes/der Zahnradsätze 50, 60, der Differenzialanordnung 66, der Ausgangswelle(n) 38, 40 und/oder der Hohlwelle 28 zu schmieren. Genauer steht der Außenring 92 in kämmendem Eingriff mit jedem der inneren Planeten 56. Obwohl nur zwei innere Planeten 56 in 3 gezeigt sind, ist festzustellen, dass typischerweise mehrere innere Planeten 56 den Außenring 92 umgeben, wie etwa drei oder vier innere Planeten 56. Wenn der innere Planet 56 um die jeweilige sekundäre Achse A2 rotiert, rotieren daher die Planeten 56 den Außenring 92 um die primäre Achse A1. Unter Bezugnahme auf die 4 und 7 kann die Pumpe 86 eine von einem Eingang angetriebene Pumpe 88A sein. Die von einem Eingang angetriebene Pumpe 88A umfasst den Innenring 90 und den Außenring 92. Der Innenring 90 steht in Kerbverzahnungseingriff mit der Hohlwelle 28. Eine Rotation der Hohlwelle 28 rotiert den Innenring 90, um das Fluid aus dem Sumpf 84 abzuziehen und somit den Zahnradsatz/die Zahnradsätze 50, 60, die Differenzialanordnung 66, die äußere Welle/äußeren Wellen 38, 40 und/oder die Hohlwelle 28 zu schmieren.
In einer anderen Ausführungsform, die in den 5, 8 und 9 gezeigt ist, ist die Pumpe 86 auf einer Schmierachse A4 in radial beabstandeter und im Allgemeinen paralleler Beziehung zu der primären Achse A1 angeordnet. In dieser Ausführungsform ist die Pumpe 86 ausgestaltet, um eine Menge des Fluids aus dem Sumpf 84 abzuziehen und die Menge des Fluids dem Zahnradsatz/den Zahnradsätzen 50, 60 zuzuführen. Die Pumpe 86 kann eine achsverschobene Pumpe oder eine Verdrängerpumpeneinheit 96, wie etwa eine Innenzahnradpumpe, sein. Diese Art von Pumpe 86 umfasst einen Innenrotor 98 und einen Außenrotor 100, die sich um die Schmierachse A4 erstrecken. Der Innenrotor 98 weist mehrere Zähne (nicht gezeigt) auf, und der Außenrotor 100 weist einen Zahn mehr (nicht gezeigt) als der Innenrotor 98 auf. Der Innenrotor 98 ist außermittig angeordnet, und beide Rotoren rotieren. Während eines Teils des Rotationszyklus der Anordnung nimmt eine Fläche zwischen dem Innenrotor 98 und dem Außenrotor 100 zu, wodurch ein Unterdruck dazwischen erzeugt wird. Dieser Unterdruck erzeugt eine Saugwirkung, und somit erfolgt dieser Teil des Zyklus dort, wo der Einlass gelegen ist. Anschließend nimmt die Fläche zwischen den Rotoren ab, was eine Komprimierung hervorruft. Während dieses Komprimierungszeitraums kann Fluid gepumpt oder komprimiert werden. Es ist jedoch festzustellen, dass die Pumpe 86 nicht darauf begrenzt ist, eine Verdrängerpumpeneinheit 96 zu sein, da jede andere Fachleuten bekannte Pumpe 86 ebenfalls verwendet werden kann.
Unter Bezugnahme auf die 2–5 kann die Schmierung auch für die Differenzialanordnung 66, den Zahnradsatz/die Zahnradsätze 50, 60, die Ausgangswellen 38, 40 und/oder die Hohlwelle 28 durch Rotation der Differenzialanordnung 66 um die primäre Achse A1 vorgesehen sein. In dieser Ausführungsform kann die Differenzialanordnung 66 auch eine Schleuderplatte 102 umfassen, die das Zahnradgehäuse 68 der Differenzialanordnung 66 im Wesentlichen umgibt. Die Schleuderplatte 102 kann ausgestaltet sein, um um die primäre Achse A1 gemeinsam mit der Differenzialanordnung 66 zu rotieren. Die Schleuderplatte 102 ist ausgestaltet, ein Schmiermittel aus dem Inneren des hohlen Innenraums 20 des Mantelgehäuses 18 abzufangen oder aufzufangen und das Schmiermittel in den Zahnradsatz/die Zahnradsätze 50, 60, die erste Ausgangswelle 38, die zweite Ausgangswelle 40, die Hohlwelle 28 und/oder die Differenzialanordnung 66 zu lenken.
Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Elektronische Antriebseinheit (EDU), umfassend: ein Mantelgehäuse, das einen hohlen Innenraum definiert, der sich entlang einer primären Achse erstreckt; eine Hohlwelle, die in dem hohlen Innenraum des Mantelgehäuses angeordnet ist und sich entlang der primären Achse erstreckt; einen Elektromotor, der in dem hohlen Innenraum des Mantelgehäuses angeordnet ist und einen Abschnitt der Hohlwelle radial umgibt; wobei der Elektromotor funktional mit der Hohlwelle derart verbunden ist, dass die Hohlwelle in Antwort auf einen Betrieb des Elektromotors um die primäre Achse rotiert; zumindest einen Zahnradsatz, der in beabstandeter Beziehung zu dem Elektromotor entlang der primären Achse angeordnet ist; wobei der zumindest eine Zahnradsatz in funktionalem Eingriff mit der Hohlwelle steht und zur Rotation um die primäre Achse ausgestaltet ist; zumindest eine Ausgangswelle, die zumindest teilweise in dem hohlen Innenraum des Mantelgehäuses angeordnet ist und sich entlang der primären Achse erstreckt; wobei die zumindest eine Ausgangswelle drehbar mit dem zumindest einen Zahnradsatz verbunden und zur Rotation um die primäre Achse ausgestaltet ist; wobei der zumindest eine Zahnradsatz ausgestaltet ist, die zumindest eine Ausgangswelle um die primäre Achse mit einer Drehgeschwindigkeit zu rotieren, die kleiner als die Drehgeschwindigkeit der Hohlwelle ist.
EDU nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Zahnradsatz zumindest ein Planetenradsatz ist.
EDU nach Anspruch 2, wobei ein jeder von dem zumindest einen Planetenradsatz umfasst: ein Hohlrad, das in dem hohlen Innenraum des Mantelgehäuses angeordnet ist und die primäre Achse umgibt; ein Sonnenrad, das die Hohlwelle radial umgibt und mit dieser in Eingriff steht, sodass das Sonnenrad um die primäre Achse in Antwort auf eine Rotation der Hohlwelle um die primäre Achse rotiert; zumindest eine Planetenwelle, die sich entlang einer sekundären Achse in beabstandeter und paralleler Beziehung zu der primären Achse erstreckt; einen Planetenträger, der die primäre Achse radial umgibt und zur Rotation um diese ausgestaltet ist; wobei der Planetenträger eine jede von der zumindest einen Planetenwelle und der zumindest einen Ausgangswelle funktional verbindet; zumindest einen Planeten, der die zumindest eine Planetenwelle drehbar umgibt; wobei der zumindest eine Planet in kämmendem Eingriff mit einem jeden von dem Sonnenrad und dem Hohlrad steht; wobei der zumindest eine Planet um die jeweilige sekundäre Achse in Antwort auf eine Rotation des Sonnenrads um die primäre Achse rotiert, sodass die Planetenträgeranordnung aufgrund des kämmenden Eingriff zwischen dem zumindest einen Planeten und dem Hohlrad um die primäre Achse rotiert.
EDU nach Anspruch 3, wobei der zumindest eine Planet umfasst: zumindest einen inneren Planeten, der um die zumindest eine Planetenwelle um die sekundäre Achse drehbar ist; und zumindest einen äußeren Planeten, der einen Abschnitt des inneren Planeten radial umgibt und mit diesem in Eingriff steht; wobei der zumindest eine äußere Planet in kämmendem Eingriff mit dem Sonnenrad steht; wobei der zumindest eine innere Planet in kämmendem Eingriff mit dem Hohlrad steht.
EDU nach Anspruch 4, ferner umfassend: einen Sumpf, der ausgestaltet ist, ein Volumen an Fluid zu halten; zumindest eine Pumpe in Fluidverbindung mit dem Sumpf; wobei die zumindest eine Pumpe ausgestaltet ist, eine Menge des Fluids aus dem Sumpf abzuziehen und die Menge des Fluids dem zumindest einen Zahnradsatz zuzuführen.
EDU nach Anspruch 5, wobei die zumindest eine Pumpe auf der primären Achse angeordnet und zur Rotation um diese ausgestaltet ist.
EDU nach Anspruch 6, wobei die zumindest eine Pumpe umfasst: einen Innenring, der sich um die primäre Achse erstreckt; einen Außenring, der den Innenring um die primäre Achse umgibt; wobei der Außenring um die primäre Achse zentriert ist; wobei der Innenring außermittig von der primären Achse ist; wobei der Innenring und der Außenring gemeinsam um die primäre Achse drehbar sind; wobei der Außenring in kämmendem Eingriff mit dem zumindest einen inneren Planeten steht, so dass eine Rotation des zumindest einen inneren Planeten die zumindest eine Pumpe rotiert, um eine Menge des Fluids aus dem Sumpf in die zumindest eine Pumpe abzuziehen, um die Menge des Fluids von der zumindest einen Pumpe unter Druck zu setzen und auszutragen und somit die Menge des Fluids dem zumindest einen Zahnradsatz, der zumindest einen Ausgangswelle und/oder der Hohlwelle zuzuführen.
EDU nach Anspruch 5, wobei die zumindest eine Pumpe auf einer Schmierachse in beabstandeter und im Allgemeinen paralleler Beziehung zu der primären Achse angeordnet und ausgestaltet ist, eine Menge des Fluids aus dem Sumpf abzuziehen und die Menge des Fluids dem zumindest einen Zahnradsatz zuzuführen.
EDU nach Anspruch 3, wobei der Planetenradsatz ein erster Planetenradsatz und ein zweiter Planetenradsatz ist, der von dem ersten Planetenradsatz entlang der primären Achse axial beabstandet ist; wobei der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes drehbar mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes in Eingriff steht.
EDU nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Ausgangswelle eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle ist, die sich jeweils entlang der primären Achse in entgegengesetzte Richtungen erstrecken; wobei die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle drehbar mit dem zumindest einen Zahnradsatz verbunden und zur Rotation um die primäre Achse ausgestaltet sind; wobei der zumindest eine Zahnradsatz ausgestaltet ist, um eine Rotation der Hohlwelle in eine Rotation der ersten Ausgangswelle und der zweiten Ausgangswelle um die primäre Achse umzusetzen.