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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Bei Elektrofahrzeugen werden Elektromotoren zur Erzeugung des Antriebsmoments verwendet. Dabei ist es möglich, dass die Elektrofahrzeuge als reine Elektrofahrzeuge ausgebildet sind, welche ausschließlich ein oder mehrere Elektromotoren zum Antrieb verwenden, oder dass diese als Hybridfahrzeuge ausgebildet sind, welche parallel einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor als Antriebsmotor nutzen.
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Auch bei den Elektromotoren ist es notwendig, die Abwärme, die bei der Umwandlung von elektrischer Energie in Bewegungsenergie erzeugt wird, abzutransportieren, um den Antrieb in einem vorgegebenen Temperaturbereich betreiben zu können. Ferner ist es notwendig, ein Getriebe, welches dem Elektromotor nachgeschaltet ist, zu schmieren sowie ebenfalls Wärme, welche durch Reibung und andere Verlustprozesse in dem Getriebe entsteht, abzuführen.
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Von den Verbrennungsmotoren ist es bereits bekannt, das Getriebe über Ölkühlkreisläufe zu schmieren und zu kühlen. Ferner ist es bekannt, die Zylinder der Verbrennungsmotoren über Kühlkreisläufe mit einem Kühlfluid ergänzend zu kühlen.
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Die Druckschrift
DE 10 2011 007 255 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine Antriebsvorrichtung mit einer Rotoranordnung, welche einem Elektromotor zugeordnet und für eine Rotation um eine Drehachse ausgebildet ist, wobei die Rotoranordnung mindestens einen axial verlaufenden Kanalabschnitt aufweist, welcher zur Durchführung eines Fluids zur Kühlung der Rotoranordnung ausgebildet ist. Das Fluid ist insbesondere als ein Schmiermittel ausgebildet, welches durch Eingangsöffnungen der Rotoranordnung eingeleitet und durch Ausgangsöffnungen der Rotoranordnung ausgeleitet werden kann. Das aus den Ausgangsöffnungen der Rotoranordnung austretende Schmiermittel kann zur Schmierung von Komponenten in der Antriebsvorrichtung eingesetzt werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Antrieb für ein Fahrzeug mit einem Getriebeölkühlkreis vorzuschlagen, welcher eine effektive Kühlung des elektrischen Antriebs ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist ein elektrischer Antrieb, welcher für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus etc. handeln. Das Fahrzeug kann als ein Hybridfahrzeug ausgebildet sein, bevorzugt ist dieses jedoch als ein reines Elektrofahrzeug ausgebildet, welches das vollständige Antriebsmoment über einen oder mehrere Elektromotoren erhält. Besonders bevorzugt ist der elektrische Antrieb als eine elektrische Achse ausgebildet, welche das von einem Elektromotor erzeugte Antriebsmoment umsetzt und auf zwei angetriebene Räder des Fahrzeugs verteilt. Optional kann das Fahrzeug auch zwei derartige elektrische Achsen aufweisen. Alternativ hierzu ist der elektrische Antrieb als ein Radnabenmotor ausgebildet, welcher genau einem angetriebenen Rad zugeordnet ist. Es ist auch möglich, dass der elektrische Antrieb als ein elektrisches Antriebsmodul realisiert ist, welches einen Bestandteil in einem Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug bildet.
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Der elektrische Antrieb weist einen Elektromotor auf, wobei der Elektromotor einen Stator, einen Rotor und eine Rotorwelle aufweist. Insbesondere ist der Rotor als ein Innenläufer ausgebildet. Im Speziellen ist der Elektromotor als ein permanenterregter Synchronmotor ausgebildet. Insbesondere bildet der Elektromotor den einzigen Antriebsmotor des elektrischen Antriebs.
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Ferner weist der elektrische Antrieb einen Getriebeabschnitt auf, wobei die Rotorwelle einen Eingang in den Getriebeabschnitt bildet. Der Getriebeabschnitt ist ausgebildet, das Antriebsmoment von dem Elektromotor umzusetzen, insbesondere zu übersetzen oder zu untersetzen, und/oder zu verteilen, insbesondere auf zwei Abtriebswellen zu verteilen. Optional weist der Getriebeabschnitt eine Schaltfunktion auf, so dass unterschiedliche Übersetzungen in dem Getriebeabschnitt dargestellt werden können. Die Schaltfunktion kann eine Kupplungsfunktion, insbesondere Doppelkupplungsfunktion zum Umschalten des Getriebeabschnitts in verschiedene Übersetzungen aufweisen.
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Der elektrische Antrieb weist mindestens eine Abtriebswelle auf, vorzugsweise weist dieser zwei Abtriebswellen auf, wobei die zwei Abtriebswellen zu den angetriebenen Rädern führen und/oder koaxial zueinander angeordnet sind. Die mindestens eine Abtriebswelle bildet einen Ausgang aus dem Getriebeabschnitt, um das umgesetzte Antriebsmoment zu dem angetriebenen Rad zu führen.
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Die Rotorwelle und die Abtriebswelle sind jeweils zumindest abschnittsweise oder vollständig als eine Hohlwelle ausgebildet, wobei die Abtriebswelle in der Rotorwelle geführt ist und bevorzugt beidseitig über die Rotorwelle übersteht. Der Raum zwischen der Abtriebswelle und der Rotorwelle bildet zumindest abschnittsweise einen Rotorringraum. Eine Ringbreite des Rotorringraums ist in einem axialen Bereich des Stators und/oder Rotors mit einer ersten Breite ausgeführt und geht dann in Richtung des Getriebeabschnitts in eine zweite Breite über, wobei die zweite Breite bevorzugt kleiner als die erste Breite ausgeführt ist. In dieser bevorzugten Ausgestaltung befindet sich ein größeres Volumen in dem Bereich des Rotors, so dass die Wärmekapazität erhöht und dadurch die Kühlleistung verbessert ist.
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Der elektrische Antrieb weist ein Gehäuse auf, wobei das Gehäuse zumindest einen Motorgehäuseabschnitt zur Aufnahme des Elektromotors und einen Getriebegehäuseabschnitt zur Aufnahme von Getriebekomponenten und/oder des Getriebeabschnitts aufweist.
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In dem Motorgehäuseabschnitt ist ein Kühlmantelbereich zur Kühlung des Stators vorgesehen. Der Kühlmantelbereich ist koaxial und/oder konzentrisch zu dem Elektromotor angeordnet. Vorzugsweise ist der Kühlmantelbereich mit dem Stator in einem unmittelbaren und/oder körperlichen Kontakt, um den Stator und damit den Elektromotor zu kühlen. Der Kühlmantelbereich ist vorzugsweise als eine Kühlhülse ausgebildet. Der Kühlmantelbereich ist von einem Kühlfluid durchflossen, wobei das Kühlfluid bevorzugt auf einer Wasserbasis und/oder Alkoholbasis basiert.
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In dem Getriebegehäuseabschnitt ist ein Ölsammelbereich angeordnet, welches zum Sammeln von Getriebeöl in dem Getriebegehäuseabschnitt dient. Insbesondere ist der Ölsammelbereich so angeordnet, dass dieser Getriebeöl, welches von den Getriebekomponenten abläuft, sammelt.
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Ferner weist der elektrische Antrieb eine Ölpumpe zur Förderung des Getriebeöls auf. Das Getriebeöl wird in einem Getriebeölkühlkreis gefördert.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der elektrische Antrieb eine Ölversorgungseinrichtung aufweist. Die Ölversorgungseinrichtung weist einen Ölsumpfbereich und einen Ölverteilungsbereich auf. Beispielsweise können der Ölsumpfbereich und der Ölverteilungsbereich als zwei voneinander getrennte Kammern oder Räume ausgebildet sein.
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Der Ölsumpfbereich steht in einem thermischen Kontakt mit dem Kühlmantelbereich. Insbesondere wird der Ölsumpfbereich durch den Kühlmantelbereich aktiv gekühlt. Der Ölsumpfbereich weist mindestens oder genau einen Eingang auf, wobei der Eingang mit dem Ölsammelbereich strömungstechnisch verbunden ist. Insbesondere läuft ein Eingangskanal von dem Ölsammelbereich zu dem Ölsumpfbereich. Vorzugsweise liegt der Ölsumpfbereich in Einbaulage des elektrischen Antriebs tiefer als der Ölsammelbereich, so dass das Getriebeöl selbsttätig/selbstständig von dem Ölsammelbereich in den Ölsumpfbereich fließen kann.
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Der Ölverteilungsbereich weist mindestens oder genau zwei Ausgänge auf. Ein erster Ausgang bildet eine strömungstechnische Verbindung in einen ersten Hauptzweig des Getriebeölkühlkreises und führt das Getriebeöl von dem Ölverteilungsbereich in die Abtriebswelle, welche als die Hohlwelle ausgebildet ist. Ein zweiter Ausgang bildet eine strömungstechnische Verbindung in einen zweiten Hauptzweig des Getriebeölkühlkreises und führt das Getriebeöl von dem Ölverteilungsbereich - insbesondere unter Auslassung der Abtriebswelle - in den Getriebeabschnitt.
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Es ist bevorzugt vorgesehen, dass der erste Hauptzweig von dem Getriebeölkühlkreis ausgehend von der Abtriebswelle das Getriebeöl weiter zu dem Getriebeabschnitt führt. Der zweite Hauptzweig von dem Getriebeölkühlkreis bildet einen Bypass zu der Abtriebswelle. Es ist vorgesehen, dass die Ölpumpe das Getriebeöl von dem Ölsumpfbereich in den Ölverteilungsbereich pumpt. Vorzugsweise ist die Ölpumpe in der Ölversorgungseinrichtung angeordnet.
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Ausgehend von der Ölversorgungseinrichtung wird der Getriebeölkühlkreis in die zwei Hauptzweige aufgeteilt, wobei der erste Hauptzweig zu der Abtriebswelle und der zweite Hauptzweig unmittelbar zu dem Getriebeabschnitt führen. Durch diesen abschnittsweise parallel verlaufenden Getriebeölkühlkreises kann das Getriebeöl besonders gleichmäßig in dem elektrischen Antrieb verteilt werden. Durch eine konstruktive Auslegung der Ölversorgungseinrichtung kann die Ölverteilung, also welcher Anteil des Getriebeöls in den ersten Hauptzweig und welcher Anteil des Getriebeöls in der zweiten Hauptzweig geleitet wird, funktionssicher eingestellt werden. Prinzipiell ist es möglich, dass die Verteilung aktiv eingestellt wird. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Verteilung konstruktiv und/oder starr und/oder dauerhaft festgelegt ist. Durch die Anordnung des Ölsumpfbereichs in thermischen Kontakt mit dem Kühlmantelbereich wird das Getriebeöl in dem Ölsumpfbereich durch den Kühlmantelbereich aktiv gekühlt, so dass der Getriebeölkühlkreises sehr leistungsfähig ist. Insgesamt wird durch die Erfindung eine effektive Kühlung des elektrischen Antriebs vorgeschlagen.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Ölversorgungseinrichtung und/oder der Ölsumpfbereich in dem gleichen axialen Abschnitt wie der Kühlmantelbereich angeordnet. Vorzugsweise ist der Kühlmantelbereich als eine Kühlhülse ausgebildet, wobei der Ölsumpfbereich und/oder die Ölversorgungseinrichtung unmittelbar und/oder körperlich an der Kühlhülse angeordnet ist bzw. sind.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Abtriebswelle einen Abtriebswellenrotorausgang als einen ersten Ölausgang aufweist. Der Abtriebswellenrotorausgang verbindet das Innere der als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle mit dem Rotorringraum strömungstechnisch. Insbesondere ist der Abtriebswellenrotorausgang als eine oder mehrere Durchgangsöffnungen in der Abtriebswelle ausgebildet. Das aus dem Abtriebswellenrotorausgang austretende Getriebeöl tritt in den Rotorringraum ein und kühlt über die Rotorwelle den Rotor. Nachfolgend wird das Getriebeöl zu dem Getriebeabschnitt geführt. Ausgehend von dem Getriebeabschnitt wird das Getriebeöl zu dem Ölsammelbereich geführt. Dieser Verlauf bildet einen ersten Teilzweig des ersten Hauptzweigs des Getriebeölkühlkreises.
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Zudem kann vorgesehen sein, dass die Abtriebswelle einen vorderen Abtriebswellengetriebeausgang als einen zweiten Ölausgang aufweist. Der vordere Abtriebswellengetriebeausgang ist bevorzugt als eine oder mehrere Durchgangsöffnungen in der Abtriebswelle ausgebildet und ermöglicht einen Austritt des Getriebeöls im Bereich des Getriebeabschnitts. Ausgehend von dem Getriebeabschnitt wird das Getriebeöl zu dem Ölsammelbereich geführt. Dieser Verlauf bildet einen zweiten Teilzweig des ersten Hauptzweigs des Getriebeölkühlkreises.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Abtriebswelle einen hinteren Abtriebswellengetriebeausgang als einen dritten Ölausgang auf, wobei der Getriebeölkühlkreis von dem hinteren Abtriebswellengetriebeausgang über den Getriebeabschnitt zu dem Ölsumpfbereich führt. Dieser Verlauf bildet einen dritten Teilzweig des ersten Hauptzweigs des Getriebeölkühlkreises.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist der Getriebeabschnitt einen Kupplungsbereich und einen Übersetzungsbereich auf. Der erste Teilzweig führt in den Kupplungsbereich, der zweite Teilzweig führt ebenfalls in den Kupplungsbereich, der dritte Teilzweig führt in den Übersetzungsbereich und/oder der zweite Hauptzweig führt in den vorderen Getriebebereich.
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Besonders bevorzugt ist der Kupplungsbereich als eine Doppelkupplung ausgebildet, wobei in dem Kupplungsbereich zwei Kupplungsträger für die Doppelkupplung angeordnet sind. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass der erste Teilzweig in axialer Richtung betrachtet zwischen dem Elektromotor und den zwei Kupplungsträger verläuft, so dass das Getriebeöl von einer axialen, rotorseitigen Seite auf die Kupplungsträger aufgebracht wird.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der elektrische Antrieb einen Ölleitring auf, wobei der Ölleitring auf der Rotorwelle drehfest aufgesetzt ist. Das Getriebeöl tritt an einer axialen Endseite der Rotorwelle aus und wird von dem Ölleitring in Richtung der zwei Kupplungsträger geleitet. Hierfür weist der Ölleitring eine trichterförmige Form auf, welche in Richtung der zwei Kupplungsträger geöffnet ist. Das Getriebeöl verteilt sich in der Doppelkupplung, wird im Betrieb von dieser geschleudert oder tropft von dieser ab und wird in dem Ölsammelbereich gesammelt.
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Besonders bevorzugt weist der vordere Getriebebereich mindestens eine erste Sonnenwelle auf, wobei die erste Sonnenwelle als Hohlwelle ausgebildet ist und koaxial und/oder konzentrisch zu bzw. auf der Abtriebswelle angeordnet ist. Die erste Sonnenwelle weist einen vorderen Sonnenwellendurchgang auf, wobei der vordere Sonnenwellendurchgang beispielsweise als eine oder mehrere Durchgangsöffnungen ausgebildet sind. Optional weist der vordere Getriebebereich eine zweite Sonnenwelle auf, welche koaxial und/oder konzentrisch zu der ersten Sonnenwelle und/oder zu der Abtriebswelle angeordnet ist. Insbesondere umschließt die zweite Sonnenwelle die erste Sonnenwelle. An einem axialen Ende der ersten Sonnenwelle ist einer der Kupplungsträger in Umlaufrichtung drehfest angeordnet, an einem axialen Ende der zweiten Sonnenwelle ist der andere der Kupplungsträger in Umlaufrichtung drehfest angeordnet. Es ist vorgesehen, dass der vordere Sonnenwellendurchgang zwischen der Anbindung des ersten Kupplungsträgers und der Anbindung des zweiten Kupplungsträger in der ersten Sonnenwelle angeordnet ist. In dieser Position wird erreicht, dass das Getriebeöl zwischen den Kupplungsträger ausgegeben werden kann. Der zweite Teilzweig verläuft somit von dem vorderen Abtriebswellengetriebeausgang über den vorderen Sonnenwellendurchgang zu den Kupplungsträgern der Doppelkupplung, wird von diesen abgeschleudert bzw. tropft ab und wird in den Ölsammelbereich geführt.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die erste Sonnenwelle einen hinteren Sonnenwellendurchgang auf, wobei der dritte Teilzweig des Getriebeölkühlkreises durch den hinteren Sonnenwellendurchgang zu dem Übersetzungsabschnitt führt. Insbesondere ist der hintere Sonnenwellendurchgang axial betrachtet hinter einem ersten Sonnenwellenradabschnitt angeordnet. In dieser Position wird erreicht, dass das Getriebeöl in einen axial betrachtet hinteren Bereich des Getriebeabschnitts gefördert wird. Der dritte Teilzweig verläuft somit von dem hinteren Abtriebswellen Ausgang über den hinteren Sonnenwellendurchgang in den Getriebeabschnitt, wird von diesem abgeschleudert bzw. tropft ab und wird in den Ölsammelbereich geführt.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Übersetzungsbereich eine erste Übersetzungsstufe, eine zweite Übersetzungsstufe und eine Differentialstufe auf. In dem Übersetzungsbereich ist ein Planetenträger sowie eine Mehrzahl von Tripelplanetenwellen angeordnet, wobei die Tripelplanetenwellen drehbar auf dem Planetenträger als Planeten angeordnet sind. Die Tripelplanetenwelle in weisen einen vorderen Planetenabschnitt auf, welcher in Eingriff mit einem Sonnenwellenradabschnitt der zweiten Sonnenwelle, einen mittleren Planetenabschnitt auf, welchen Eingriff mit einem Sonnenwellenradabschnitt der ersten Sonnenwelle und einen hinteren Planetenabschnitt auf, welcher mit einem stationären Hohlrad kämmt. Ferner sind auf dem Planetenträger eine Mehrzahl von ersten und zweiten Differenzialplanetenräder angeordnet, welche zum einen paarweise miteinander kämmen und zum andern mit Sonnerädern kämmen, welche auf den Abtriebswellen drehfest angeordnet sind. Funktional betrachtet kann über den Kupplungsabschnitt der Momentenfluss über die erste oder über die zweite Übersetzungsstufe geleitet werden, so dass ein Schaltbereich gebildet ist. Das übersetzte Moment wird dann über die Differentialstufe auf die zwei Abtriebswellen verteilt. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass der dritte Teilzweig in einem Mittelbereich, vorzugsweise zwischen dem mittleren Planetenabschnitt und dem hinteren Planetenabschnitt verläuft, um den Übersetzungsbereich zentral zu kühlen und/oder zu schmieren.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
- 1 eine schematische Längsschnittdarstellung eines elektrischen Antriebs als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische Längsschnittdarstellung des elektrischen Antriebs in einer anderen Schnittebene;
- 3 eine radiale Draufsicht auf den elektrischen Antrieb in den 1 und 2.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Längsschnittdarstellung entlang einer Hauptachse H einen elektrischen Antrieb 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der elektrische Antrieb 1 ist als eine elektrische Achse für ein Fahrzeug 2 ausgebildet, wobei das Fahrzeug 2 nur stark schematisiert als ein Block dargestellt ist. Der elektrische Antrieb 1 dient zum Antrieb von angetriebenen Rädern 3 a, b des Fahrzeugs 2. Beispielsweise bildet der elektrische Antrieb 1 eine angetriebene Hinterachse des Fahrzeugs 2.
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Die elektrische Achse 1 weist einen Elektromotor 4 auf. Der Elektromotor 4 wird durch einen Rotor 5 und einen Stator 6 gebildet. Der Elektromotor 4 ist koaxial zu der Hauptachse H angeordnet. Der Rotor 5 ist als ein Innenläufer ausgebildet und rotiert um die Hauptachse H. Der Rotor 5 ist drehfest auf eine Rotorwelle 7 aufgesetzt, wobei die Rotorwelle 7 als eine Hohlwelle ausgebildet ist.
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Der elektrische Antrieb 1 weist einen Getriebeabschnitt 8 auf, wobei der Getriebeabschnitt 8 eine Mehrzahl von Getriebekomponenten umfasst. Der Getriebeabschnitt 8 kann in einen Kupplungsbereich 9 und einen Übersetzungsbereich 10 unterteilt werden, wobei der Kupplungsbereich 9 eine Doppelkupplungseinrichtung und der Übersetzungsbereich 10 eine eine erste und eine zweite Übersetzungsstufe und/oder eine Wechselstufe sowie eine Differentialstufe bildet. Die Rotorwelle 7 bildet einen Eingang in den Getriebeabschnitt 8, insbesondere in den Kupplungsbereich 9. Der Getriebeabschnitt 8 ist koaxial zu der Hauptachse H angeordnet und/oder ausgerichtet.
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Der elektrische Antrieb 1 weist eine Abtriebswelle 11 und eine weitere Abtriebswelle 12 auf. Die Abtriebswellen 11, 12 sind koaxial zueinander angeordnet und führen ein Antriebsdrehmoment von dem elektrischen Antrieb 1 zu den angetriebenen Rädern 3 a, b. Die Abtriebswelle 11 ist als eine Hohlwelle ausgebildet und ist in der Rotorwelle 7 koaxial und/oder konzentrisch angeordnet. Sie steht über die Rotorwelle 7 auf beiden axialen Seiten über. Zwischen der Abtriebswelle 11 und der Rotorwelle 7 ist ein Rotorringraum 13 ausgebildet, welcher sich ausgehend von einer ersten Rotorlagerung 14 in einen axialen Bereich, in dem auch der Rotor 5 angeordnet ist öffnet. In dem axialen Bereich des Rotors 5 ist der Rotorringraum 13 in der Form eines Hohlzylinders ausgebildet. Ausgehend von dem Axialbereich des Rotors 5 verengt sich der Rotorringraum 13 in Richtung einer zweiten Rotorlagerung 15. Der Rotorringraum 13 erstreckt sich über die zweite Rotorlagerung 15 hinaus und führt zu einem axial geöffneten Endaustritt. Die Abtriebswelle 11 ist im Bereich zwischen der ersten der zweiten Rotorlagerung 14, 15 als ein gerader Hohlzylinder ausgebildet, die variierende Ringbreite des Rotorringraum 13 wird durch einen variierenden freien Innendurchmesser der Rotorwelle 7 gebildet. Die Abtriebswelle 11 bildet einen Ausgang aus dem Getriebeabschnitt 8, insbesondere aus dem Übersetzungsbereich 10.
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Der elektrische Antrieb 1 weist ein Gehäuse 16 auf wobei das Gehäuse 16 einen Motorgehäuseabschnitt 17 und einen Getriebegehäuseabschnitt 18 aufweist. In dem Motorgehäuseabschnitt 17 ist der Elektromotor 4 angeordnet. Der Motorgehäuseabschnitt 17 weist einen Kühlmantelbereich 19 auf, welcher eine Mehrzahl von Kanälen 20 aufweist, durch die ein Kühlfluid durchgeführt werden kann. Das Kühlfluid ist auf Wasserbasis gebildet. Die Kanäle 20 verlaufen um die Hauptachse H herum. Der Kühlmantelbereich 19 ist insbesondere als eine Kühlhülse ausgebildet. Der Stator 6 steht in direkten körperlichen Kontakt mit dem Kühlmantelbereich 19, insbesondere der Kühlhülse, so dass ein guter thermischer Übertrag zwischen Stator 6 und Kühlmantelbereich 19 erfolgen kann. In dem Getriebegehäuseabschnitt 18 ist der Getriebeabschnitt 8, insbesondere der Kupplungsbereich 9 und der Übersetzungsbereich 10 angeordnet. Der Getriebegehäuseabschnitt 18 bildet einen Getrieberaum aus, wobei in einem Bodenbereich des Getrieberaums ein Ölsammelbereich 21 ausgebildet ist.
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In einem Bodenbereich des Motorgehäuseabschnitts 17 und zwar zumindest überlappend zu dem Kühlmantelbereich 19 oder in dem Kühlmantelbereich 19 in Bezug auf die axiale Anordnung ist eine Ölversorgungseinrichtung 26 angeordnet, welche das Getriebeöl in einem Getriebeölkühlkreises pumpt.
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Wie sich insbesondere aus der 3 ergibt weist die Ölversorgungseinrichtung 26 einen Ölsumpfbereich 27, einen Ölverteilungsbereich 28 sowie eine Ölpumpe 22 auf. Der Ölsumpfbereich 27 weist einen Eingang auf, wobei der Eingang über einen Eingangskanal 29 strömungstechnisch mit dem Ölsammelbereich 21 verbunden ist. Der Eingangskanal 29 ist in Richtung des Ölsumpfbereichs 27 abfallend ausgebildet, so dass das Getriebeöl selbsttätig von dem Ölsammelbereich 21 in den Ölsumpfbereich 27 fließen kann. Optional kann über die Ölpumpe 22 das Getriebeöl unterstützend angesaugt werden. Die Ölpumpe 22 pumpt das Getriebeöl von dem Ölsumpfbereich 27 in den Ölverteilungsbereich 28. Mindestens der Ölsumpfbereich 27, in diesem Ausführungsbeispiel sogar die vollständige Ölversorgungseinrichtung 26 wird bzw. werden durch den Kühlmantelbereich 19 aktiv gekühlt, so dass von dem Ölverteilungsbereich 28 gekühltes Getriebeöl verteilt wird.
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Der Ölverteilungsbereich 28 weist zwei Ausgänge auf, welche das Getriebeöl über einen ersten Hauptkanal 30 in einen ersten Hauptzweig und über einen zweiten Hauptkanal 31 in einen zweiten Hauptzweig verteilen. Das Verteilungsverhältnis des Getriebeöls auf die Hauptzweige ist statisch und durch die konstruktive Geometrie des Ölverteilungsbereich 28 und/oder der Ausgänge festgelegt.
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In dem ersten Hauptzweig wird das gekühlte Getriebeöl zunächst über den ersten Hauptkanal 30 und dann über einen Radialkanal 23, welcher in einen Deckel des Gehäuses 16 eingebracht ist, über eine Drehdurchführung 24 in das Innere der als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle 11 gefördert. Im Inneren der Abtriebswelle 11 wird das Getriebeöl in axialer Richtung weitergeführt. Die Abtriebswelle 11 weist einen Abtriebswellenrotorausgang 25 auf, welcher als zwei Durchgangsöffnungen ausgebildet ist, die die Abtriebswelle 11, insbesondere die Wandung der Abtriebswelle 11 in radialer Richtung durchbrechen. Ausgehend von dem Abtriebswellenrotorausgang 25 nimmt das Getriebeöl in dem ersten Hauptzweig des Getriebeölkühlkreises einen ersten Teilzweig, wobei sich der Abtriebswellenrotorausgang 25 in axialer Richtung vor oder an dem ersten Ende des Rotors 5 befindet. Ausgehend von dem Abtriebswellenrotorausgang 25 durchquert das Getriebeöl den Rotorringraum 13 und kühlt mittelbar über die Rotorwelle 7 den Rotor 5 und damit den Elektromotor 4. Das über den Elektromotor 4 erwärmte Getriebeöl wird in axialer Richtung nach dem Rotor 5 in einem verjüngten Bereich weitergeführt, bis sich der Rotorringraum 13 an einer axialen Endseite in einem Ringspalt zwischen Abtriebswelle 11 und Rotorwelle 7 öffnet. Ausgehend von der axialen Endseite wird das durch den Rotor 5 vorgewärmte Getriebeöl der Doppelkupplung in dem Kupplungsbereich 9 zugeführt. Dort tropft das Getriebeöl ab oder wird abgespritzt und gelangt dann über einen nicht dargestellten Durchbruch in den Ölsammelbereich 21.
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Ein anderer Teil des Getriebeöls wird entlang eines zweiten Teilzweigs in dem ersten Hauptzweig geführt. Hierbei durchquert dieser Teil des Getriebeöls in der Abtriebswelle 11 den Bereich des Rotors 5 und tritt - betrachtet auf die axiale Lage und Fließrichtung - erst hinter dem Ende der Rotorwelle 7 über einen vorderen Abtriebswellengetriebeausgang 32 aus der Abtriebswelle 11 in radialer Richtung aus. Der vordere Abtriebswellengetriebeausgang 32 wird durch zwei Durchgangsöffnungen gebildet. Ausgehend von dem Abtriebswellengetriebeausgang 32 wird das durch den Rotor 5 vorgewärmt Getriebeöl der Doppelkupplung in dem Kupplungsbereich 9 zugeführt. Dort tropft das Getriebeöl ab oder wird abgespritzt und gelangt dann über einen nicht dargestellten Durchbruch in den Ölsammelbereich 21.
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Ein weiterer Teil des zunächst noch gekühlten Getriebeöls wird entlang eines dritten Teilzweiges in dem ersten Hauptzweig geführt. Es passiert in axialer Richtung in der Abtriebswelle 11 den vorderen Abtriebswellengetriebeausgang 32 und trifft dahinter auf einen hinteren Abtriebswellengetriebeausgang 39, welcher als zwei Durchgangsöffnungen in der Abtriebswelle 11 ausgebildet ist, die die Wandung der Abtriebswelle 11 in radialer Richtung durchstoßen. Das zunächst gekühlte Getriebeöl verlässt über den hinteren Abtriebswellengetriebeausgang 39 die Abtriebswelle 11 und wird in dem Übersetzungsbereich 10 auf die Getriebekomponenten zum Schmieren und/oder Kühlen verteilt. Dort tropft das Getriebeöl ab oder wird abgespritzt und gelangt dann in den Ölsammelbereich 21.
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In dem zweiten Hauptzweig wird das gekühlte Getriebeöl über den zweiten Hauptkanal 31 in den Übersetzungsbereich 10 und zwar in einem Bereich zwischen dem vorderen Abtriebswellengetriebeausgang 32 und dem hinteren Abtriebswellengetriebeausgang 39 geführt. In dem Übersetzungsbereich 10 wird das Getriebeöl auf die Getriebekomponenten zum Schmieren und/oder Kühlen verteilt. Dort tropft das Getriebeöl ab oder wird abgespritzt und gelangt dann in den Ölsammelbereich 21.
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Durch die Verteilung des Getriebeöls auf drei Teilzweige in dem ersten Hauptzweig und auf den zweiten Hauptzweig wird erreicht, dass der elektrische Antrieb 1 effektiv und gleichmäßig gekühlt und/oder geschmiert wird. Insbesondere durch den zweiten Hauptzweig wird erreicht, dass dem Übersetzungsbereich 10 gekühltes Getriebeöl zugeführt wird, welches die Abtriebswelle 11 nicht durchlaufen hat und somit die gleiche Temperatur wie das gekühlte Getriebeöl in der Ölversorgungseinrichtung 26 aufweist.
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Die 3 zeigt den elektrischen Antrieb 1 in einer dreidimensionalen Ansicht von der Unterseite. Dieser Darstellung ist die Ölversorgungseinrichtung 26 zu erkennen, welche den Ölsumpfbereich 27, den Ölverteilungsbereich 28 sowie die Ölpumpe 22 aufweist. Der Ölsumpfbereich 27 ist von dem Ölverteilungsbereich 28 durch eine Trennebene oder einen Trennsteg getrennt. Der Ölverteilungsbereich 28 ist als ein Druckbereich ausgebildet. Der erste Hauptkanal 30 geht zunächst in axialer Richtung und zwar weg gerichtet von dem Übersetzungsbereich 10. Der zweite Hauptkanal 31 ist dagegen in Richtung zum Übersetzungsbereich 10 gerichtet. Ebenfalls dargestellt ist der Eingangskanal 29, welcher von dem Übersetzungsbereich 10 zu der Ölversorgungseinrichtung 26 führt. Beispielsweise können der Ölsumpfbereich 27, der Ölverteilungsbereich 28 und ein Bauraum für die Ölpumpe 22 in dem Gehäuse 16 integriert sein und über einen Deckel abgedichtet sein.
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Zurückkehrend zu der 1 wird nachfolgend der Kupplungsbereich 9 und der Übersetzungsbereich 10 genauer beschrieben.
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In dem Kupplungsbereich 9 ist die Doppelkupplung angeordnet, welche einen ersten Kupplungsträger 33 und einen zweiten Kupplungsträger 34 aufweist. Die Kupplungsträger 33, 34 sind als Lamellenträger ausgebildet, wobei der erste Kupplungsträger 33 einer ersten Kupplung der Doppelkupplung und der zweite Kupplungsträger 34 einer zweiten Kupplung der Doppelkupplung zugeordnet ist.
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In dem Übersetzungsbereich sind eine erste Sonnenwelle 35 und eine zweite Sonnenwelle 36 angeordnet, wobei die zwei Sonnenwellen 35, 36 koaxial und/oder konzentrisch zu der Abtriebswelle 11 angeordnet sind. Die zweite Sonnenwelle 36 sitzt koaxial auf der ersten Sonnenwelle 35. Es ist vorgesehen, dass die erste Sonnenwelle 35 die zweite Sonnenwelle 36 in axialer Richtung auf beiden Seiten in axialer Richtung überragt. Der erste Kupplungsträger 33 ist auf der ersten Sonnenwelle 35 in Umlaufrichtung drehfest angeordnet, der zweite Kupplungsträger 34 ist auf der zweiten Sonnenwelle 36 in Umlaufrichtung drehfest angeordnet.
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Das axiale Ende der Rotorwelle 7 endet in axialer Richtung vor dem ersten Kupplungsträger 33, so dass das Getriebeöl von einer Elektromotorenseite auf die Kupplungsträger 33, 34 geführt ist. Auf der Rotorwelle 7 ist ein Ölleitring 37 drehfest aufgesetzt, welcher das im Verlauf des ersten Teilzweigs des ersten Hauptzweigs aus der Rotorwelle 7 austretende Getriebeöl von der Seite des Elektromotors 4 auf die Kupplungsträger 33, 34 führt. Der Ölleitring 37 weist zur Umsetzung dieser Funktion eine trichterförmige Form auf.
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In der ersten Sonnenwelle 35 ist ein Sonnenwellendurchgang 38 in der Höhe des vorderen Abtriebswellengetriebeausgangs 32 angebracht, so dass das Getriebeöl in dem zweiten Teilzweig des ersten Hauptzweigs durch die erste Sonnenwelle 35 zwischen den ersten Kupplungsträger 33 und den zweiten Kupplungsträger 34 geführt ist. Dadurch, dass der Getriebeölkühlkreises zwei Teilzweige des ersten Hauptzweigs zu der Doppelkupplung in dem Kupplungsbereich 9 führt, wird dieser Teil des Getriebes, welcher besonders durch Reibung beaufschlagt wird, besonders intensiv gekühlt und/oder geschmiert.
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In den Getriebebereich 10 sind eine erste Übersetzungsstufe 40, eine zweite Übersetzungsstufe 41 und eine Differentialstufe 42 angeordnet. Die zwei Übersetzungsstufen 40 und 41 sind über eine Mehrzahl von Tripelplanetenwellen 43 miteinander verbunden: Bei der ersten Übersetzungsstufe 40 kämmt die erste Sonnenwelle 35 mit einem mittleren Planetenabschnitt der Tripelplanetenwellen 43. Bei der zweiten Übersetzungsstufe 42 kämmt die zweite Sonnenwelle 36 mit einem vorderen Planetenabschnitt der Tripelplanetenwellen 43. Der hintere Planetenabschnitt der Tripelplanetenwellen 43 kämmt mit einem stationären Hohlrad 44. Die Tripelplanetenwelle 43 sind auf einem Planetenträger 45 drehbar gelagert. Auf dem Planetenträger 45 sind zwei Sätze Differenzialplanetenräder angeordnet, welche paarweise miteinander kämmen. Ferner kämmt ein erster Satz Differenzialplanetenräder mit einem ersten Sonnenrad 46 und ein zweiter Satz Differenzialplanetenräder mit einem zweiten Sonnenrad 47. Das erste Sonnenrad 46 sitzt drehfest auf der Abtriebswelle 11, das zweite Sonnenrad 47 sitzt drehfest auf der Abtriebswelle 12.
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Bei dem dritten Teilzweig des ersten Hauptzweigs tritt das Getriebeöl durch den hinteren Abtriebswellengetriebeausgang 39 aus und durchquert die erste Sonnenwelle 35, um den innen liegenden, mittleren Planetenabschnitt der Tripelplanetenwelle 43 zu schmieren.
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Ausgehend von der Ölversorgungseinrichtung 26 wird das Getriebeöl durch den zweiten Hauptzweig und/oder zweiten Hauptkanal 31 in Richtung des Übersetzungsbereichs 10 gefördert. wie sich insbesondere aus der 2 ergibt, befindet sich in einem Lagerschild 48, welcher zwischen dem Kupplungsbereich 9 und dem Übersetzungsbereich 10 angeordnet ist, ein weiterer Radialkanal 49, welcher das Getriebeöl zu einer Ölfangschale 50 weiterleitet, welche auf den Planetenträger 45 aufgesetzt ist. Die Ölfangschale 50 weist eine radial nach innen geöffnete Rinne auf, in die das Getriebeöl über den weiteren Radialkanal 49 gefördert wird. Die Befüllung der Ölfangschale 50 erfolgt im unteren Bereich der Ölfangschale 50, zum Beispiel am tiefsten Punkt der Ölfangschale 50. Die Ölfangschale 50 weist Rohrabschnitte 51 auf, welche strömungstechnisch mit der Rinne verbunden sind und welche in Bolzen 52 münden, auf denen die Tripelplanetenwellen 43 drehbar angeordnet sind. Die Bolzen 52 sind als Hohlbolzen mit Radialbohrungen ausgebildet, so dass das Getriebeöl zum einen in axialer Richtung und zum andern in radialer Richtung zu den Lagerstellen der Tripelplanetenwelle 43 auf den Bolzen 52 geführt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrischer Antrieb
- 2
- Fahrzeug
- 3a,b
- angetriebene Räder
- 4
- Elektromotor
- 5
- Rotor
- 6
- Stator
- 7
- Rotorwelle
- 8
- Getriebeabschnitt
- 9
- Kupplungsbereich
- 10
- Übersetzungsbereich
- 11
- Abtriebswelle
- 12
- weitere Abtriebswelle
- 13
- Rotorringraum
- 14
- erste Rotorlagerung
- 15
- zweite Rotorlagerung
- 16
- Gehäuse
- 17
- Motorgehäuseabschnitt
- 18
- Getriebegehäuseabschnitt
- 19
- Kühlmantelbereich
- 20
- Kanäle
- 21
- Ölsammelbereich
- 22
- Ölpumpe
- 23
- Radialkanal
- 24
- Drehdurchführung
- 25
- Abtriebswellenrotorausgang
- 26
- Ölversorgungseinrichtung
- 27
- Ölsumpfbereich
- 28
- Ölverteilungsbereich
- 29
- Eingangskanal
- 30
- erster Hauptkanal
- 31
- zweite Hauptkanal
- 32
- vorderer Abtriebswellengetriebeausgang
- 33
- erster Kupplungsträger
- 34
- zweite Kupplungsträger
- 35
- erste Sonnenwelle
- 36
- zweite Sonnenwelle
- 37
- Ölleitring
- 38
- vorderen Sonnenwellendurchgang
- 39
- hinterer Abtriebswellengetriebeausgang
- 40
- erste Übersetzungsstufe
- 41
- zweite Übersetzungsstufe
- 42
- Differentialstufe
- 43
- Tripelplanetenwellen
- 44
- Hohlrad
- 45
- Planetenträger
- 46
- erstes Sonnenrad
- 47
- zweites Sonnenrad
- 48
- Lagerschild
- 49
- weiterer Radialkanal
- 50
- Ölfangschale
- 51
- Rohrabschnitte
- 52
- Bolzen
- H
- Hauptachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011007255 A1 [0005]
