DE102011082012A1

DE102011082012A1 - Drive device of motor vehicle, electric vehicle, hybrid vehicle, has pinion shaft housing that is supported directly on differential housing which is directly coupled on motor housing

Info

Publication number: DE102011082012A1
Application number: DE102011082012A
Authority: DE
Inventors: Frank Steiner; Ramon JURJANZ; Tomas Smetana
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2013-03-07

Abstract

The drive device (1) has an electric motor (2) with a motor housing (6) in which a stator (7) and a rotor (8) are accommodated. A differential portion (3) is provided with a differential housing (13), and is driven by the electric motor. The rotor is concentrically provided with hollow motor shaft (9). A pinion shaft (10) is arranged in a pinion shaft housing which is supported directly on the differential housing. The differential housing is directly coupled on the motor housing.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung umfassend einen Elektromotor mit einem Motorgehäuse, in dem ein Stator und ein Rotor aufgenommen ist, ein Differential mit einem Differentialgehäuse, und eine über den Elektromotor angetriebene Ritzelwelle, über die das Differential angetrieben wird.The invention relates to a drive device comprising an electric motor with a motor housing, in which a stator and a rotor is accommodated, a differential with a differential housing, and a driven via the electric motor pinion shaft, via which the differential is driven.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Eine solche Antriebsvorrichtung kommt beispielsweise als Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz. Sie dient als Antrieb in Elektrofahrzeugen oder in Hybridfahrzeugen. Eine solche Antriebsvorrichtung, wie sie beispielsweise aus US 7,884,511 B2 bekannt ist, umfasst einen Elektromotor, ein Differential sowie eine Ritzelwelle, die über den Elektromotor angetrieben wird, und über welche wiederum das Differential angetrieben wird, das sich sodann zu den angetriebenen Achsen verzweigt. Bei der aus US 7,884,511 B2 bekannten Antriebsvorrichtung ist der Rotor fest auf einer abtreibenden Motorwelle angeordnet, die gleichzeitig die Ritzelwelle bildet, das heißt, dass an ihr ein abtreibendes Ritzel angeordnet ist, das seinerseits wiederum über ein schaltbares Getriebe mit dem Differential gekoppelt ist. Hier ist also dem Elektromotor zunächst das Getriebe nachgeschaltet, dem sodann das Differential folgt. Das Differential seinerseits, das, wie der Elektromotor auf der anderen Seite, eine endständige Baugruppe bildet, ist mit seiner einen Abtriebsachse durch das Getriebe und den Elektromotor bzw. dessen hohle Motorwelle geführt, das heißt, dass der Elektromotor quasi koaxial um die Differentialabtriebswelle aufgebaut ist. Zur Schmierung des Getriebes wie auch des Differentials ist eine Ölpumpe integriert, die das Öl transportiert. Dieses fließt in einer Vielzahl von separaten Kanälen, die zum Teil untereinander verbunden sind, zu den entsprechenden Stellen, wobei insbesondere Schmiermittelkanäle auch durch das Motorgehäuse des Elektromotors zur gegenüberliegenden Lagerstelle der Differentialabtriebswelle geführt sind, um auch diese Lagerstelle zu schmieren.Such a drive device is used for example as a drive unit of a motor vehicle. It serves as a drive in electric vehicles or in hybrid vehicles. Such a drive device, as for example US 7,884,511 B2 is known, comprising an electric motor, a differential and a pinion shaft, which is driven via the electric motor, and via which in turn the differential is driven, which then branches to the driven axles. At the US 7,884,511 B2 known drive device, the rotor is fixedly disposed on a driven motor shaft, which forms the pinion shaft at the same time, that is, at her an abreibendes pinion is arranged, which in turn is coupled via a switchable transmission with the differential. Here, therefore, the electric motor is first followed by the transmission, which then follows the differential. The differential on its part, which, as the electric motor on the other hand, forms a terminal assembly, is guided with its one output shaft through the gear and the electric motor or its hollow motor shaft, that is, that the electric motor is constructed quasi coaxially about the differential output shaft , To lubricate the gearbox as well as the differential, an oil pump is integrated, which transports the oil. This flows in a plurality of separate channels, which are partially interconnected, to the appropriate locations, in particular lubricant channels are also performed by the motor housing of the electric motor to the opposite bearing point of the differential output shaft to lubricate this bearing point.

Der gesamte Aufbau dieser bekannten Antriebsvorrichtung ist äußerst komplex und aufgrund der Integration des Getriebes zwischen Elektromotor respektive Ritzelwelle und Differential auch insoweit nachteilig, als sich hieraus ein achsparalleler Aufbau zur Differentialachse ergibt. Gleichermaßen aufwändig ist die gesamte Schmiermittelversorgung.The entire structure of this known drive device is extremely complex and due to the integration of the transmission between the electric motor respectively pinion shaft and differential in so far disadvantageous, as this results in an axially parallel structure to the differential axis. Equally complex is the entire lubricant supply.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Antriebsvorrichtung anzugeben, die demgegenüber einfacher und kompakter konzipiert ist.The invention is therefore based on the problem of specifying a drive device which is designed to be simpler and more compact.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die konzentrisch in einer über den Rotor bewegten hohlen Motorwelle angeordnete Ritzelwelle ein Ritzelwellengehäuse aufweist, das direkt am Differential abgestützt ist, und dass das Differentialgehäuse seinerseits direkt am Motorgehäuse abgestützt ist.To solve this problem, it is provided according to the invention in a drive device of the type mentioned above that the pinion shaft arranged concentrically in a hollow motor shaft moving over the rotor has a pinion shaft housing, which is supported directly on the differential, and that the differential case in turn is supported directly on the motor housing.

Bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ist die Ritzelwelle im Inneren der hohlen Motorwelle aufgenommen und separat relativ zu dieser drehbar, wobei die Ritzelwelle selbstverständlich über den Elektromotor, der mit ihr bewegungsgekoppelt ist, bewegt wird. Die Ritzelwelle selbst ist unmittelbar mit dem Differential gekoppelt, das heißt, dass kein Getriebe dazwischen geschaltet ist. Denn infolge der Anordnung der Ritzelwelle in der hohlen Motorwelle besteht bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung die Möglichkeit, neben einer direkten Antriebsverbindung zwischen der Motorwelle und der Ritzelwelle, das Getriebe an der anderen Seite des Elektromotors anzuordnen, also die Motorwelle mit dem Getriebe zu koppeln, und das Getriebe seinerseits mit dem diesseitigen Ende der Ritzelwelle zu verbinden.In the drive device according to the invention, the pinion shaft is received in the interior of the hollow motor shaft and rotatable separately relative thereto, wherein the pinion shaft is of course moved via the electric motor, which is coupled with it motion. The pinion shaft itself is directly coupled to the differential, that is, no transmission is interposed therebetween. Because of the arrangement of the pinion shaft in the hollow motor shaft is in the drive device according to the invention, in addition to a direct drive connection between the motor shaft and the pinion shaft to arrange the transmission on the other side of the electric motor, so to couple the motor shaft with the transmission, and Gearbox in turn to connect to this side end of the pinion shaft.

Das Ritzelwellengehäuse, in dem die Ritzelwelle über geeignete Wälzlager wie beispielsweise zwei gegeneinander verspannte Kegelrollenlager drehgelagert ist, ist direkt am Differentialgehäuse, das das Differential respektive seine entsprechenden Bauelemente aufnimmt, abgestützt, also daran befestigt. Das heißt, dass sich hier eine geschlossene Baugruppe ergibt, die nach außen respektive zum Elektromotor hin über die miteinander verbundenen beiden Gehäuse, nämlich das Differentialgehäuse und das Ritzelwellengehäuse, geschlossen ist. Das Differentialgehäuse seinerseits wiederum ist am Motorgehäuse des Elektromotors abgestützt, so dass die gesamte Antriebsvorrichtung nach außen hin über das Differentialgehäuse und das Motorgehäuse geschlossen ist. Es ergibt sich also ein sehr kompakter Antriebsaufbau, bei dem die Ritzelwelle mit ihrem Antriebsritzel, vornehmlich ein verzahntes Kegelrad, direkt in das Differential geführt ist und dort mit dem Antriebsrad des Differentials kämmt.The pinion shaft housing, in which the pinion shaft is rotatably mounted on suitable rolling bearings such as two mutually braced tapered roller bearings, is directly on the differential housing, which receives the differential respectively its corresponding components, supported, so attached thereto. This means that here results in a closed assembly, which is closed to the outside or to the electric motor through the interconnected two housing, namely the differential case and the pinion shaft housing. The differential case in turn is supported on the motor housing of the electric motor, so that the entire drive device is closed to the outside via the differential housing and the motor housing. This results in a very compact drive structure in which the pinion shaft with its drive pinion, especially a toothed bevel gear, is guided directly into the differential and there meshes with the drive wheel of the differential.

Da erfindungsgemäß die Ritzelwelle direkt in das Differential geführt ist respektive mit diesem zusammenwirkt, ist es hier nicht erforderlich, die eine Abtriebswelle des Differentials durch den Elektromotor zurückzuführen. Vielmehr ergibt sich ein senkrecht zur Achse der Abtriebswellen des Differentials stehender Aufbau, der Elektromotor ist also nicht achsparallel anzuordnen. Das Getriebe, sofern ein solches vorgesehen ist, wird wie beschrieben an der anderen Seite des Elektromotors angeordnet. Der Elektromotor befindet sich also zwischen Differential und Getriebe.Since, according to the invention, the pinion shaft is guided directly into the differential, respectively, cooperating therewith, it is not necessary here to return the one output shaft of the differential by the electric motor. Rather, results in a perpendicular to the axis of the output shafts of the differential standing structure, the electric motor is therefore not parallel to the axis to arrange. The transmission, if provided, is as described at the arranged on the other side of the electric motor. The electric motor is thus between differential and gearbox.

Zur Befestigung des Ritzelwellengehäuses am Differentialgehäuse ist zweckmäßigerweise am Ritzelwellengehäuse ein Radialflansch vorgesehen, der an einem entsprechenden Befestigungsabschnitt des Differentialgehäuses fest verschraubt ist.To attach the pinion shaft housing to the differential housing, a radial flange is expediently provided on the pinion shaft housing, which is firmly screwed to a corresponding attachment portion of the differential case.

Gemäß einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ritzelwellengehäuse über ein erstes Dichtelement am Differentialgehäuse und über ein zweites Dichtelement zum Elektromotor hin abgedichtet ist. Diese besonders vorteilhafte Ausgestaltung ermöglicht es, einen geschlossenen Schmiermittelraum zu bilden, der allein über das Differentialgehäuse und das Ritzelwellengehäuse begrenzt ist. Zu diesem Zweck sind zwei entsprechende Dichtelemente vorgesehen, wobei das erste Dichtelement zwischen dem Differentialgehäuse und dem Ritzelwellengehäuse abdichtet. Als ein solches Dichtelement wird beispielsweise ein O-Ring verwendet, der als Radialdichtung oder Axialdichtung dienen kann, je nachdem, wie die konkrete Befestigung der beiden Gehäuse aneinander konzipiert ist. Das zweite verwendete Dichtelement erwirkt die Abdichtung zum Elektromotor hin, so dass sichergestellt ist, dass sich dieser vollständig im Trockenen befindet, dass also mithin kein Schmiermittel durch den oder im Elektromotor geführt ist. Dieses zweite Dichtelement ist bevorzugt ein Radialwellendichtring, der zur Ritzelwelle hin abdichtet. Diese Abdichtung kann entweder unmittelbar zur Ritzelwelle hin erwirkt werden, oder aber zu einem an der Welle befestigten Bauteile wie beispielsweise einer Spannmutter, die zum Verspannen der beispielsweise als Kegelrollenlager ausgeführten Wälzlager dient. In jedem Fall ist auch hier eine Dichtebene realisiert, so dass sich insgesamt ein kleiner, begrenzter Schmiermittelraum, gebildet durch die beiden verbundenen Gehäuse, ergibt.According to a particularly advantageous embodiment of the invention it is provided that the pinion shaft housing is sealed by a first sealing element on the differential case and a second sealing element to the electric motor. This particularly advantageous embodiment makes it possible to form a closed lubricant space which is limited solely by the differential housing and the pinion shaft housing. For this purpose, two corresponding sealing elements are provided, wherein the first sealing element seals between the differential housing and the pinion shaft housing. As such a sealing element, for example, an O-ring is used, which can serve as a radial seal or axial seal, depending on how the concrete attachment of the two housings is designed together. The second sealing element used causes the seal to the electric motor, so that it is ensured that this is completely dry, so that therefore no lubricant is passed through or in the electric motor. This second sealing element is preferably a radial shaft sealing ring which seals against the pinion shaft. This seal can be obtained either directly to the pinion shaft out, or to a mounted on the shaft components such as a clamping nut, which serves to clamp the example designed as tapered roller bearings. In any case, a sealing plane is also realized here, so that overall results in a small, limited lubricant space formed by the two connected housing.

Um eine Schmierung auch der Wälzlager, über die die Ritzelwelle im Ritzelwellengehäuse gelagert ist, über das im Differential befindliche Schmiermittel zu gewährleisten sind zwei unterschiedliche Ausgestaltungen denkbar. Gemäß einer ersten Ausgestaltung kann das Ritzelwellengehäuse zum Differential hin insoweit offen sein, dass im Differentialgehäuse befindliches Schmiermittel quasi von der offenen Gehäuseseite her direkt in den Bereich der Wälzlagerstellen gelangt. Alternativ dazu ist es denkbar, im Ritzelwellengehäuse Kanäle vorzusehen, über die im Differentialgehäuse befindliches Schmiermittel in das Ritzelwellengehäuse zu- und abführbar ist. Jede dieser Erfindungsausgestaltungen ermöglicht die Schmierung über das Differential, ohne dass eine zusätzliche Pumpe oder dergleichen erforderlich ist, da sichergestellt ist, dass das Innere des Ritzelwellengehäuses in jedem Fall mit dem Inneren des Differentialgehäuses kommuniziert, mithin also ein unmittelbarer Ölfluss in das und aus dem Ritzelwellengehäuse möglich ist.In order to ensure lubrication of the rolling bearing, via which the pinion shaft is mounted in the pinion shaft housing, via the lubricant located in the differential two different configurations are conceivable. According to a first embodiment, the pinion shaft housing can be open to the differential insofar that lubricant located in the differential housing reaches the region of the rolling bearing points virtually from the open housing side. Alternatively, it is conceivable to provide channels in the pinion shaft housing, via the located in the differential housing lubricant in the pinion shaft housing and can be discharged. Each of these embodiments enables lubrication via the differential without requiring an additional pump or the like, since it is ensured that the interior of the pinion shaft housing in each case communicates with the interior of the differential housing, thus a direct flow of oil into and out of the pinion shaft housing is possible.

Besonders bevorzugt wird die Ausbildung von entsprechenden Zu- und Abfuhrkanälen im Ritzelwellengehäuse. In einer konkreten Erfindungsausgestaltung kann hierzu wenigstens ein am Ritzelwellengehäuse stirnseitig oder radial mündender erster Kanal vorgesehen sein, der in dem Bereich zwischen zwei die Ritzelwelle im Ritzelwellengehäuse lagernde Wälzlager, insbesondere Kegelrollenlager geführt ist, sowie wenigstens ein am Ritzelwellengehäuse stirnseitig oder radial mündender zweiter Kanal, der in den Bereich vor das zweite Dichtelement geführt ist. Der erste Zuführkanal kann entweder stirnseitig oder radial am Ritzelwellengehäuse im Bereich zum Differentialgehäuse hin münden, je nachdem, wie die konkrete geometrische Ausgestaltung des Ritzelwellengehäuses in diesem Bereich, wo also die beiden Gehäuse aneinander befestigt sind, ausgelegt ist. Über diesen Kanal gelangt bei Betrieb des Differentials respektive Rotation seiner Komponenten, während welcher zwangsläufig Öl bewegt wird, dieses auch in diesen Zuführkanal, von wo aus es direkt zwischen die beiden Wälzlager, bevorzugt die beiden Kegelrollenlager, geführt wird, so dass diese vollständig geschmiert werden. Der zweite Abführkanal mündet ebenfalls stirnseitig oder radial am Ritzelwellengehäuse, wiederum abhängig davon, wie nun die konkrete Gehäusegeometrie im Übergangsbereich zum Differentialgehäuse gegeben ist. Er erstreckt sich bis in den Bereich zwischen dem vom Differential entfernten zweiten Wälzlager und den Radialwellendichtring, so dass das Fluid quasi an der tiefsten Stelle, wo es sich ansammeln kann, abgezogen und zum Differential zurückgeführt wird. Für eine möglichst einfache Kanalgeometrie ist bevorzugt, den zweiten Kanal stirnseitig austreten zu lassen, da dann keine Querbohrung mehr vorzusehen ist und der Kanal gerade laufen kann.Particularly preferred is the formation of corresponding supply and discharge channels in the pinion shaft housing. In a concrete embodiment of the invention, at least one first channel on the pinion shaft housing or radially opening first channel can be provided, which is guided in the region between two roller bearings supporting the pinion shaft in the pinion shaft housing, in particular tapered roller bearings, and at least one second channel opening on the pinion shaft housing at the front or radially is guided in the area in front of the second sealing element. The first feed channel can open either frontally or radially on the pinion shaft housing in the region of the differential housing, depending on how the specific geometric configuration of the pinion shaft housing in this area, ie where the two housings are fastened together, is designed. During operation of the differential or rotation of its components, during which oil is inevitably moved, this channel also passes into this feed channel, from where it is guided directly between the two rolling bearings, preferably the two tapered roller bearings, so that they are completely lubricated , The second discharge channel also opens at the end or radially on the pinion shaft housing, again depending on how the concrete housing geometry is given in the transition region to the differential housing. It extends into the area between the second rolling bearing remote from the differential and the radial shaft sealing ring, so that the fluid is subtracted virtually at the lowest point where it can accumulate, and returned to the differential. For the simplest possible channel geometry, it is preferable to allow the second channel to emerge from the front side, since then no transverse bore is to be provided any more and the channel can just run.

Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, das Ritzelwellengehäuse als einteilige Lagerpatrone auszuführen, die die Laufflächen für zwei die Ritzelwelle lagernde Wälzlager, insbesondere die beschriebenen Kegelrollenlager aufweist. Bei dieser Erfindungsausgestaltung wälzen die Wälzkörper der einzelnen Lager, also beispielsweise die Kegel, unmittelbar auf dem Ritzelwellengehäuse, das als Lagerpatrone ausgeführt ist, ab, wozu dort entsprechende Laufflächen ausgebildet sind. Separate Außenringe sind hier nicht erforderlich, vielmehr bildet die Lagerpatrone die jeweiligen Außenringe für die beiden Wälzlager. Hieraus ergibt sich ein äußerst kompakter Aufbau der gesamten Ritzelwellenlageranordnung, verbunden mit einer vereinfachten Fertigung, da keine separaten Außenringe vorzuhalten respektive entsprechend zu verbauen sind. Vielmehr ist hier nur ein einziges Bauteil, nämlich die selbsttragende Lagerpatrone, die das Ritzelwellengehäuse bildet, an dem der Radialflansch und ähnliches angeordnet ist, vorgesehen.A particularly advantageous development of the invention provides to carry out the pinion shaft housing as a one-piece bearing cartridge, which has the running surfaces for two roller bearings supporting the pinion shaft, in particular the described tapered roller bearings. In this embodiment of the invention roll the rolling elements of the individual bearings, so for example, the cone, directly on the pinion shaft housing, which is designed as a storage cartridge from, for which there corresponding treads are formed. Separate outer rings are not required here, but the bearing cartridge forms the respective outer rings for the two rolling bearings. This results in an extremely compact design of the entire pinion shaft bearing assembly, combined with a simplified production, since no separate outer rings vorzuhalten respectively be installed accordingly. Much more Here is only a single component, namely the self-supporting bearing cartridge, which forms the pinion shaft housing on which the radial flange and the like is arranged provided.

In Weiterbildung der Erfindung kann außenseitig am Ritzelwellengehäuse ein mit der Ritzelwelle interagierendes Sensorelement, insbesondere ein Resolver angeordnet sein. Die „Zwischenschaltung” des Ritzelwellengehäuses zwischen den Elektromotor und das Differential in Verbindung mit der gegebenen vollständigen Abdichtung zum Elektromotor hin ermöglicht es, in den wenngleich kleinen, doch noch gegebenen freien Bauraum um das Ritzelwellengehäuse ein Sensorelement zu positionieren, das mit der Welle interagiert, um entsprechende Messwerte abzugreifen. Bevorzugt kommt hier ein Resolver zum Einsatz, also ein Winkel- oder Drehgeber, der in an sich bekannter Weise arbeitet. Zur Positionierung des Sensorelements ist zweckmäßigerweise am Ritzelwellengehäuse eine Vertiefung, in die das Sensorelement eingesetzt ist, vorgesehen.In a development of the invention, an interacting with the pinion shaft sensor element, in particular a resolver can be arranged on the outside of the pinion shaft housing. The "interposition" of the pinion shaft housing between the electric motor and the differential in conjunction with the given complete seal towards the electric motor makes it possible to position a sensor element which interacts with the shaft into the small but still given free space around the pinion shaft housing to tap corresponding measured values. Preferably, here a resolver is used, so an angle or rotary encoder, which operates in a conventional manner. For positioning the sensor element is expediently provided on the pinion shaft housing a recess into which the sensor element is inserted.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Differentialgehäuse an der einen Seite des Elektromotors angeordnet ist, und dass an der anderen Seite des Elektromotors ein Getriebe angeordnet ist, mit dem die Motorwelle des Elektromotors gekoppelt ist, wobei die durch die Motorwelle geführte Ritzelwelle einerseits mit dem Getriebe, andererseits mit dem Differential gekoppelt ist. Gemäß dieser Erfindungsausgestaltung ist also das bereits einleitend beschriebene Getriebe vorgesehen, das an der anderen Seite des Elektromotors angeordnet ist. Der Elektromotor befindet sich folglich zwischen Differential und Getriebe. Die Ritzelwelle ist einerseits direkt mit dem Differential verbunden, kämmt also mit ihrem Ritzel unmittelbar mit einem entsprechenden Antriebsritzel des Differentials. Die Ritzelwelle ist durch die gesamte hohle Motorwelle des Elektromotors geführt und an ihrem anderen Ende mit dem an dieser Seite befindlichen Getriebe verbunden, das seinerseits mit der Motorwelle verbunden ist und hierüber angetrieben wird. Das Getriebe kann schaltbar sein, so dass die Übersetzung des Ritzelwellenantriebs verändert werden kann.A particularly advantageous development of the invention provides that the differential housing is arranged on one side of the electric motor, and that on the other side of the electric motor, a transmission is arranged, with which the motor shaft of the electric motor is coupled, wherein the guided by the motor shaft pinion shaft coupled on the one hand with the transmission, on the other hand with the differential. According to this embodiment of the invention, therefore, the transmission already described in the introduction is provided, which is arranged on the other side of the electric motor. The electric motor is thus between differential and gearbox. The pinion shaft is on the one hand connected directly to the differential, so meshes with its pinion directly with a corresponding drive pinion of the differential. The pinion shaft is passed through the entire hollow motor shaft of the electric motor and connected at its other end to the transmission located on this side, which in turn is connected to the motor shaft and is driven thereon. The transmission may be shiftable so that the ratio of the pinion shaft drive can be changed.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below. It shows:

1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, 1 a schematic diagram of a drive device according to the invention,

2 eine vergrößerte Detailansicht des Bereichs zwischen Elektromotor und Differential mit zwischengeschalteter Ritzelwellenlageranordnung, 2 an enlarged detail view of the area between the electric motor and differential with intermediate pinion shaft bearing assembly,

3 eine 90°-Schnittansicht durch die Ritzelwellenlageranordnung, 3 a 90 ° sectional view through the pinion shaft bearing assembly,

4 einen Längsschnitt durch die Ritzelwellenlageranordnung, und 4 a longitudinal section through the pinion shaft bearing assembly, and

5 eine Perspektivansicht der Ritzelwellenlageranordnung. 5 a perspective view of the pinion shaft bearing assembly.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

1 zeigt als Prinzipdarstellung eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 1, umfassend einen Elektromotor 2, ein Differential 3, eine Ritzelwellenlageranordnung 4 sowie ein optional gezeigtes Getriebe 5. 1 shows a schematic diagram of a drive device according to the invention 1 comprising an electric motor 2 , a differential 3 , a pinion shaft bearing assembly 4 and an optional gearbox 5 ,

Der Elektromotor 2 umfasst ein Motorgehäuse 6, einen Stator 7 und einen Rotor 8, der mit einer hohlen Motorwelle 9 verbunden ist, diese wird also über den Rotor 8 im Betrieb gedreht. Die Motorwelle 9 läuft in das Getriebe 5, beispielsweise ein schaltbares Getriebe mit mehreren Getriebestufen.The electric motor 2 includes a motor housing 6 , a stator 7 and a rotor 8th , with a hollow motor shaft 9 is connected, so this is about the rotor 8th turned in operation. The motor shaft 9 runs in the gearbox 5 , For example, a switchable transmission with multiple gear stages.

Über das Getriebe wird eine Ritzelwelle 10 der Ritzelwellenlageranordnung 4 angetrieben, die, siehe die 1, durch die gesamte hohle Motorwelle 9, vom Getriebe 5 kommend, bis in das Differential 3 geführt ist. Die Ritzelwellenlageranordnung 4 umfasst neben der Ritzelwelle 10 mit dem hier als verzahntes Kegelrad 11 ausgebildeten Ritzel auch ein Ritzelwellengehäuse 12, in dem die Ritzelwelle 10 über nicht näher gezeigte Lager, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, gelagert ist.About the gearbox is a pinion shaft 10 the pinion shaft bearing assembly 4 driven, that, see the 1 , through the entire hollow motor shaft 9 , from the gearbox 5 Coming to the differential 3 is guided. The pinion shaft bearing assembly 4 includes next to the pinion shaft 10 with the here as toothed bevel gear 11 trained pinion and a pinion shaft housing 12 in which the pinion shaft 10 on bearings not shown in detail, which will be discussed below, is stored.

Das Differential 3 schließlich umfasst ein Differentialgehäuse 13, in dem neben dem zentralen Differentialantriebsrad 14, mit dem das Kegelrad 11 kämmt, natürlich noch weitere Komponenten, insbesondere die abtreibenden Antriebswellen 15 und ähnliches angeordnet sind.The differential 3 Finally, includes a differential case 13 in which besides the central differential drive wheel 14 with which the bevel gear 11 meshes, of course, other components, especially the abortive drive shafts 15 and the like are arranged.

In Betrieb wird bei Bestromung des Stators 7 der Rotor 8 und mit ihm die Motorwelle 9 gedreht. Die Drehung der Motorwelle 9 wird über das Getriebe 5 übersetzt auf die Ritzelwelle 10 gegeben, über welche infolge des Eingriffs des Kegelrads 11 mit dem Differentialantriebsrad 14 das Differential arbeitet und die Abtriebswellen 15, die zu entsprechenden Antriebsachsen führen, gedreht.In operation, when the stator is energized 7 the rotor 8th and with it the motor shaft 9 turned. The rotation of the motor shaft 9 is about the gearbox 5 translated to the pinion shaft 10 given, over which as a result of the engagement of the bevel gear 11 with the differential drive wheel 14 the differential works and the output shafts 15 , which lead to corresponding drive axles, turned.

Ersichtlich ergibt sich ein Aufbau, bei dem der Elektromotor 2 mit zwischen dem Differential 3 und dem Getriebe 5, das natürlich auch unmittelbar am Motorgehäuse 6 angeschraubt sein kann, angeordnet ist. Das heißt, dass das abtreibende Ende der Motorwelle 9 im gezeigten Ausführungsbeispiel nach rechts läuft in das Getriebe 5, während die über das Getriebe angetriebene Ritzelwelle 10 durch die hohle Motorwelle 9 zurück in die entgegengesetzte Richtung in das an der anderen Seite des Elektromotors 2 befindliche Differential 3 geführt ist.Obviously results in a structure in which the electric motor 2 with between the differential 3 and the transmission 5 , of course, also directly on the motor housing 6 can be screwed, is arranged. That is, the abortive end of the motor shaft 9 in the embodiment shown to the right runs in the transmission 5 while the pinion shaft driven by the gearbox 10 through the hollow motor shaft 9 back to the opposite Direction in the on the other side of the electric motor 2 located differential 3 is guided.

Wie 1 und auch 2 zu entnehmen ist, ist das Ritzelwellengehäuse 12 (das in 1 nur als reine Prinzipdarstellung gezeigt ist) am Differentialgehäuse 13 abgestützt respektive daran befestigt. Wie der ein konkreteres Ausführungsbeispiel zeigenden 2 zu entnehmen ist, weist das Ritzelwellengehäuse 12 hierzu einen Radialflansch 16 auf, der in der Montagestellung axial gegen einen entsprechenden Befestigungsabschnitt 17 des Differentialgehäuses 13 anliegt und dort über Verbindungsschrauben 18 verschraubt ist. Das Differentialgehäuse 13 seinerseits ist am Motorgehäuse 6 abgestützt. Hierzu sind ebenfalls Befestigungsschrauben 19 vorgesehen, die das Differentialgehäuse 13 mit dem Motorgehäuse 6 verbinden. Die gesamte Antriebsvorrichtung, soweit der Elektromotor 2 und das Differential 3 betroffen sind, ist also nach außen von dem Motorgehäuse 6 und dem Differentialgehäuse 13 begrenzt.As 1 and also 2 it can be seen, is the pinion shaft housing 12 (this in 1 only shown as a pure schematic diagram) on the differential housing 13 supported respectively attached thereto. How to show a more concrete embodiment 2 can be seen, has the pinion shaft housing 12 For this purpose, a radial flange 16 on, in the mounting position axially against a corresponding mounting portion 17 of the differential case 13 is present and there via connecting screws 18 is screwed. The differential case 13 in turn is on the motor housing 6 supported. These are also fixing screws 19 provided that the differential case 13 with the motor housing 6 connect. The entire drive device, as far as the electric motor 2 and the differential 3 are concerned, so is outward from the motor housing 6 and the differential case 13 limited.

Ein zentrales Bauteil ist wie beschrieben die Ritzelwellenlageranordnung 4. Die Ritzelwelle 10 ist über zwei Wälzlager 20, 21 im Ritzelwellengehäuse 12 drehgelagert. Die Wälzlager 20, 21 sind hier als gegeneinander über eine Spannmutter 22, die auf die Ritzelwelle 10 geschraubt ist, axial verspannt. Sie sind gemäß 2 gegen das Kegelrad 11 gespannt, können aber auch gegen eine dazwischen befindliche Abstimmscheibe gespannt sein.A central component is as described the pinion shaft bearing assembly 4 , The pinion shaft 10 is about two rolling bearings 20 . 21 in the pinion shaft housing 12 rotatably mounted. The rolling bearings 20 . 21 are here as against each other via a clamping nut 22 on the pinion shaft 10 screwed, axially braced. They are according to 2 against the bevel gear 11 curious, but can also be tense against an interposed Abstimmscheibe.

Das Ritzelwellengehäuse 12 ist als einteilige Lagerpatrone ausgeführt, an der die Laufflächen 23, 24 für die Kegelrollen 25, 26 der beiden Wälzlager 20, 21 ausgeführt sind. Das heißt, dass neben den beiden Innenringen 27, 28 keine separaten Außenringe zu integrieren sind. Vielmehr übernimmt die Wälzlagerung die selbsttragende Lagerpatrone.The pinion shaft housing 12 is designed as a one-piece bearing cartridge on which the treads 23 . 24 for the tapered rollers 25 . 26 the two rolling bearings 20 . 21 are executed. That is, in addition to the two inner rings 27 . 28 no separate outer rings are to be integrated. Rather, the rolling bearing takes over the self-supporting bearing cartridge.

Die Ritzelwellenlageranordnung 4 ist über ein erstes Dichtelement 29 in Form eines O-Rings zum Differentialgehäuse 13 hin abgedichtet. Der O-Ring 30 liegt in einer entsprechenden Aufnahmenut am Innenumfang des Befestigungsabschnitts 17 des Differentialgehäuses 13, er dichtet radial zum Außenumfang des mit seinem vorlaufenden Ringbund in das Differentialgehäuse 13 eingreifende Ritzelwellengehäuse 12 hin ab. Das heißt, dass in diesem Bereich eine erste Dichtebene realisiert ist. Eine zweite Dichtebene ist mittels eines zweiten Dichtelements 31 in Form eines Radialwellendichtrings 38 realisiert, die zwischen dem Ritzelwellengehäuse 12 und der Ritzelwelle 10 respektive hier der Spannmutter 22, die fest auf der Ritzelwelle 10 angeordnet ist, abdichtet. Das heißt, dass sich infolge dieser Anordnung ein geschlossener und abgedichteter Raum ergibt, der vom Inneren des Differentialgehäuses 13 und des Ritzelwellengehäuses 12 gebildet respektive begrenzt wird.The pinion shaft bearing assembly 4 is about a first sealing element 29 in the form of an O-ring to the differential housing 13 sealed off. The O-ring 30 lies in a corresponding receiving groove on the inner circumference of the attachment portion 17 of the differential case 13 , He seals radially to the outer periphery of the leading with his collar in the differential case 13 engaging pinion shaft housing 12 down. This means that a first sealing level is realized in this area. A second sealing plane is by means of a second sealing element 31 in the form of a radial shaft seal 38 realized that between the pinion shaft housing 12 and the pinion shaft 10 respectively here the clamping nut 22 firmly on the pinion shaft 10 is arranged, seals. That is, due to this arrangement, a closed and sealed space results from the inside of the differential case 13 and the pinion shaft housing 12 is formed or limited.

Diese Abdichtung ist erforderlich, um sicherzustellen, dass der gesamte Elektromotor 2 vollkommen im „Trockenen” angeordnet ist, mithin also sichergestellt ist, dass kein Schmierfluid, das sich im Inneren des Differentialgehäuses 13 befindet, in den Bereich des Elektromotors 2 gelangen kann.This seal is required to ensure that the entire electric motor 2 is perfectly arranged in the "dry", and therefore it is ensured that no lubricating fluid, which is inside the differential housing 13 located in the area of the electric motor 2 can get.

Um sicherzustellen, dass über das im Differentialgehäuse 13 vorhandene Schmierfluid, beispielsweise ein Öl, nicht nur das Differential 3 selbst, sondern auch die Wälzlagerung der Ritzelwellengehäuse 12 geschmiert wird, sind, siehe 3, im Ritzelwellengehäuse 12 zwei Kanäle, nämlich ein Zuführkanal 32 und ein Abführkanal 33 ausgebildet. Der Zuführkanal 32 mündet im gezeigten Beispiel nahe der Stirnfläche 34 des Ritzelwellengehäuses 12, er hat also einen stirnseitigen Öffnungsbereich wie auch einen radialen Öffnungsbereich, so dass Öl, das bei Drehung der Differentialkomponenten zwangsläufig umhergespritzt respektive geführt wird, in den Zuführkanal 32 gelangen kann. Dieser ist schräg zur Ritzelwelle 10 hin verlaufend ausgeführt und winkelt sich zum Ende hin ab, wobei dieser Bereich über eine Kugel 35 nach außen hin abgeschlossen ist. Der Zuführkanal 32 mündet, siehe 3, im Bereich zwischen den Wälzlagern 20, 21, so dass folglich zugeführtes Schmieröl genau in diesen Bereich eingebracht wird, wo es benötigt wird.To make sure about that in the differential case 13 existing lubricating fluid, such as an oil, not just the differential 3 itself, but also the rolling bearing of the pinion shaft housing 12 are lubricated, are, see 3 , in the pinion shaft housing 12 two channels, namely a feed channel 32 and a discharge channel 33 educated. The feed channel 32 opens in the example shown near the end face 34 of the pinion shaft housing 12 , So he has an end-side opening area as well as a radial opening area, so that oil, which is inevitably umhergespritzt or guided upon rotation of the differential components, in the feed channel 32 can get. This is diagonal to the pinion shaft 10 running out and angles towards the end, this area over a ball 35 is completed to the outside. The feed channel 32 opens, see 3 , in the area between the rolling bearings 20 . 21 so that thus supplied lubricating oil is accurately introduced into this area where it is needed.

Der Abführkanal 33, der an der Stirnfläche 34 mündet und umfangsmäßig bevorzugt um 90° versetzt zum Zuführkanal 32 verläuft, läuft bis in den Bereich zwischen dem zweiten Dichtelement 31, also dem Radialwellendichtring 38 und dem benachbarten Wälzlager 24. In der Montagesituation verläuft der Abführkanal 33 so, dass er quasi in den tiefsten Bereich des Ritzelwellengehäuses 12 geführt ist, wo sich das Schmieröl ansammelt, so dass es dort abgeführt werden kann. Es wird also aus einem Bereich „hinter” dem zweiten Wälzlager 24 abgeführt. Hierüber ist eine sichere Schmierung der Ritzelwellenlager sichergestellt. Gleichzeitig ist ausgeschlossen, dass Schmieröl in den Bereich des Elektromotors gelangen kann. Denn es ist eine vollständige Abdichtung zur Elektromotorseite gegeben, einerseits statisch durch den O-Ring 30 am Axialflansch der Lagerpatrone, andererseits dynamisch durch den Radialwellendichtring 38. Da es sich hier um einen Längsschnitt handelt, ist hier nur der Abführkanal 33 zu erkennen. 4 zeigt jedoch eine an der Außenseite des Ritzelwellengehäuses 12 ausgebildete Vertiefung 36, in der ein Sensorelement 37, im gezeigten Beispiel ein Resolver, also ein Drehwinkelgeber, angeordnet ist. Dieser wirkt in an sich bekannter Weise mit der Ritzelwelle 10 zusammen und erfasst deren Drehung, so dass entsprechende Signale unmittelbar in diesem Bereich abgegriffen werden können. Der Resolver, der auch in der Perspektivansicht gemäß 5 gezeigt ist, erstreckt sich beispielsweise um ca. 90°, ist also ein gebogenes Bauteil, das, obwohl relativ geringer Bauraum gegeben ist, hier ohne weiteres integriert werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Resolver, da außerhalb des Ritzelwellengehäuses 12 angeordnet, ebenfalls im Trockenbereich zum Elektromotor 2 hin angeordnet ist. Denn wie beschrieben ist dieser Bereich über die Dichtelement 29 und 31 vollständig abgedichtet.The discharge channel 33 that is at the frontal area 34 opens and circumferentially preferably offset by 90 ° to the feed 32 runs, runs into the area between the second sealing element 31 So the radial shaft seal 38 and the adjacent rolling bearing 24 , In the mounting situation, the discharge channel runs 33 so that it is almost in the deepest part of the pinion shaft housing 12 is led, where the lubricating oil accumulates, so that it can be discharged there. So it is from a range "behind" the second rolling bearing 24 dissipated. This ensures safe lubrication of the pinion shaft bearings. At the same time it is excluded that lubricating oil can get into the range of the electric motor. Because there is a complete seal to the electric motor side, on the one hand statically through the O-ring 30 on the axial flange of the bearing cartridge, on the other hand dynamically through the radial shaft seal 38 , Since this is a longitudinal section, here is only the discharge channel 33 to recognize. 4 however, shows one on the outside of the pinion shaft housing 12 trained deepening 36 in which a sensor element 37 , In the example shown, a resolver, so a rotary encoder, is arranged. This acts in a conventional manner with the pinion shaft 10 together and detects their rotation, so that corresponding signals can be tapped directly in this area. The resolver, which also in the perspective view according to 5 is shown, for example, extends by about 90 °, so it is a bent component, which, although given relatively small space, can be integrated here easily. Another advantage is that the resolver, because outside the pinion shaft housing 12 arranged, also in the dry area to the electric motor 2 is arranged. Because as described, this area is about the sealing element 29 and 31 completely sealed.

Wie beschrieben ist das Getriebe 5 insoweit optional. Ist es vorgesehen, so kann es auch mit seinem Gehäuse unmittelbar am Motorgehäuse 6 angeordnet sein. Es enthält eine eigene Schmierung, das heißt, dass keinerlei Schmiermittelkanäle vom Differential 3 zum Getriebe 5 geführt sind, die hier dann zwangsläufig durch den Elektromotor 2 zu führen waren. Ist kein Getriebe 5 vorhanden, so wäre eine unmittelbare Verzahnung zwischen Motorwelle 9 und Ritzelwelle 10, die dann innerhalb des Motorgehäuses 6 gegeben wäre, vorzusehen.As described, the transmission 5 insofar optional. If it is provided, then it can also with its housing directly on the motor housing 6 be arranged. It contains its own lubrication, which means that no lubricant channels from the differential 3 to the gearbox 5 are guided, which then inevitably by the electric motor 2 were to lead. Is not a gearbox 5 There would be a direct interlock between the motor shaft 9 and pinion shaft 10 which then inside the motor housing 6 would be provided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Antriebsvorrichtungdriving device
22: Elektromotorelectric motor
33: Differentialdifferential
44: RitzelwellenlageranordnungPinion shaft bearing arrangement
55: Getriebetransmission
66: Motorgehäusemotor housing
77: Statorstator
88th: Rotorrotor
99: Motorwellemotor shaft
1010: Ritzelwellepinion shaft
1111: Kegelradbevel gear
1212: RitzelwellengehäusePinion shaft housing
1313: Differentialgehäusedifferential case
1414: DifferentialantriebsradDifferentialantriebsrad
1515: Abtriebswellenoutput shafts
1616: Radialflanschradial flange
1717: Befestigungsabschnittattachment section
1818: Verbindungsschraubenconnecting bolts
1919: Befestigungsschraubenmounting screws
2020: Wälzlagerroller bearing
2121: Wälzlagerroller bearing
2222: Spannmutterlocknut
2323: Laufflächentreads
2424: Laufflächentreads
2525: Kegelrollentapered rollers
2626: Kegelrollentapered rollers
2727: Innenringinner ring
2828: Innenringinner ring
2929: Dichtelementsealing element
3030: O-RingO-ring
3131: Dichtelementsealing element
3232: Zuführkanalfeed
3333: Abführkanaldischarge channel
3434: Stirnflächeface
3535: KugelBullet
3636: Vertiefungdeepening
3737: Sensorelementsensor element
3838: RadialwellendichtungRadial shaft seal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 7884511 B2 [0002, 0002]

Claims

A drive device comprising an electric motor with a motor housing in which a stator and a rotor is accommodated, a differential with a differential housing, and a driven via the electric motor pinion shaft through which the differential is driven, characterized in that concentrically in one via the rotor ( 8th ) moving hollow motor shaft ( 9 ) arranged pinion shaft ( 10 ) a pinion shaft housing ( 12 ), which directly on the differential housing ( 13 ) is supported, and that the differential case ( 13 ) in turn directly on the motor housing ( 6 ) is supported.

Drive device according to claim 1, characterized in that the pinion shaft housing ( 12 ) a radial flange ( 16 ), which at a mounting portion ( 17 ) of the differential housing ( 13 ) is screwed.

Drive device according to claim 1 or 2, characterized in that the pinion shaft housing ( 12 ) via a first sealing element ( 29 ) to the differential housing ( 13 ) and via a second sealing element ( 31 ) to the electric motor ( 2 ) is sealed off.

Drive device according to claim 3, characterized in that the first sealing element ( 29 ) between the pinion shaft housing ( 12 ) and the differential housing ( 13 ) arranged O-ring ( 30 ) and the second sealing element ( 31 ) between the pinion shaft housing ( 12 ) and the pinion shaft ( 10 ) arranged radial shaft sealing ring ( 32 ).

Drive device according to claim 3 or 4, characterized in that the pinion shaft housing ( 12 ) to the differential ( 3 ) to the extent that in the differential case ( 13 ) lubricant in the pinion shaft housing ( 12 ) or that in the pinion shaft housing channels ( 32 . 33 ) are provided, in the differential housing ( 13 ) lubricant in the pinion shaft housing ( 12 ) is added and discharged.

Drive device according to claim 5, characterized in that at least one of the pinion shaft housing ( 12 ) frontally or radially opening first channel ( 32 ) provided in the area between two the pinion shaft ( 10 ) in the pinion shaft housing ( 12 ) rolling bearings ( 20 . 21 ), in particular tapered roller bearing is guided, and at least one of the pinion shaft housing ( 12 ) frontally or radially opening second channel ( 33 ) provided in the area in front of the second sealing element ( 31 ) is guided.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the pinion shaft housing ( 12 ) is a storage cartridge that the treads ( 23 . 24 ) for two the pinion shaft ( 10 ) rolling bearings ( 20 . 21 ), in particular tapered roller bearing.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that on the outside of the pinion shaft housing ( 12 ) with the pinion shaft ( 10 ) interacting sensor element ( 37 ), in particular a resolver, is arranged.

Drive device according to claim 8, characterized in that on the pinion shaft housing ( 12 ) a recess ( 36 ) into which the sensor element ( 37 ) is provided is provided.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the differential housing ( 13 ) on one side of the electric motor ( 2 ) and that on the other side of the electric motor ( 2 ) a gearbox ( 5 ) is arranged, with which the motor shaft of the electric motor is coupled, whereby by the motor shaft ( 9 ) guided pinion shaft ( 10 ) on the one hand with the transmission ( 5 ) and on the other hand with the differential ( 3 ) is coupled.