DE102018118069A1

DE102018118069A1 - Drive device with an electric motor and a transmission

Info

Publication number: DE102018118069A1
Application number: DE102018118069.1A
Authority: DE
Inventors: Klara Hauptmann; Pascal Gaßmann; Stefan Schmidt; Stefan Schmitz
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2020-01-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (1) mit einem Elektromotor (2) und einem Getriebe (3), wobei eine Ausgangswelle (4) des Elektromotors (2) mit einer Eingangswelle (5) des Getriebes (3) über eine Steckverzahnung (6) drehfest verbunden ist, sowie die Eingangswelle (5) über ein Festlager (11) und ein Loslager in einem Gehäuse (10) drehbar gelagert ist, und die Ausgangswelle (4) im Bereich eines der Eingangswelle (5) abgewandten Endes über ein Lager (12) in dem Gehäuse (10) drehbar gelagert ist.Bei einer solchen Antriebsvorrichtung ist vorgesehen, dass die Ausgangswelle (4) im Bereich des der Eingangswelle (5) zugewandten Endes in die Eingangswelle (5) drehfest eingesteckt ist, sowie ein Federelement (15) vorgesehen ist, das die Ausgangswelle (4) axial gegen die Eingangswelle (5) oder axial gegen das Gehäuse (10) vorspannt.The invention relates to a drive device (1) with an electric motor (2) and a gear (3), an output shaft (4) of the electric motor (2) having an input shaft (5) of the gear (3) via a spline (6) is connected, and the input shaft (5) is rotatably mounted in a housing (10) via a fixed bearing (11) and a floating bearing, and the output shaft (4) in the region of an end facing away from the input shaft (5) via a bearing (12) In such a drive device, it is provided that the output shaft (4) is inserted in the input shaft (5) in the area of the end facing the input shaft (5), and a spring element (15) is provided is that the output shaft (4) axially against the input shaft (5) or axially against the housing (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einem Elektromotor und einem Getriebe, wobei eine Ausgangswelle des Elektromotors mit einer Eingangswelle des Getriebes über eine Steckverzahnung drehfest verbunden ist, sowie die Eingangswelle über ein Festlager und ein Loslager in einem Gehäuse drehbar gelagert ist, und die Ausgangswelle im Bereich eines der Eingangswelle abgewandten Endes über ein Lager in dem Gehäuse drehbar gelagert ist.The invention relates to a drive device with an electric motor and a transmission, wherein an output shaft of the electric motor is rotatably connected to an input shaft of the transmission via a spline, and the input shaft is rotatably mounted in a housing via a fixed bearing and a floating bearing, and the output shaft in the area one end facing away from the input shaft is rotatably supported by a bearing in the housing.

Eine derartige Antriebsvorrichtung ist aus der Praxis bekannt. Hierbei ist sowohl die Ausgangswelle des Elektromotors, bei der es sich um eine Rotorwelle handelt, als auch die Eingangswelle des Getriebes jeweils über ein Festlager und ein Loslager in einem Gehäuse gelagert. Somit sind Lager von Eingangswelle und Ausgangswelle im Bereich der Steckverzahnung relativ nah zueinander angeordnet. Diese Vier-Lager-Gestaltung der Antriebsvorrichtung ist baulich aufwendig wegen der unabhängigen Lagerung von Ausgangswelle und Eingangswelle.Such a drive device is known from practice. Both the output shaft of the electric motor, which is a rotor shaft, and the input shaft of the transmission are each mounted in a housing via a fixed bearing and a floating bearing. The bearings of the input shaft and the output shaft are thus arranged relatively close to one another in the area of the splines. This four-bearing design of the drive device is structurally complex because of the independent mounting of the output shaft and input shaft.

Es sind andererseits Gestaltungen von Antriebsvorrichtungen bekannt geworden, bei denen nur drei gehäuseseitige Lager zum Lagern von Ausgangswelle und Eingangswelle vorgesehen sind:

In der US 6,952,061 B2 ist eine solche Antriebsvorrichtung beschrieben. Bei dieser ist die Ausgangswelle, bei der es sich um eine Rotorwelle eines Elektromotors handelt, über zwei Lager drehbar gelagert und es ist eine Eingangswelle eines Getriebes in die Rotorwelle eingesteckt und an dem entgegengesetzten axialen Ende über ein Lager drehbar gelagert. Zwischen der Ausgangswelle und der Eingangswelle, konzentrisch zur Achse dieser Wellen, ist ein Federelement, das als Wellfeder ausgebildet ist, angeordnet. Die Wellfeder ist zwischen diesen beiden Wellen wirksam und ermöglicht somit eine Relativverlagerung dieser in deren Achsrichtung auszugleichen, beispielsweise aufgrund thermischer Veränderungen im Bereich der Wellen. Bei dieser Antriebsvorrichtung ist im Bereich der überlappenden Steckverbindung die Rotorwelle über ein Festlager, das als Wälzlager ausgeführt ist, im Gehäuse gelagert. Aufgrund der Lagerung der Rotorwelle im Bereich dessen der Eingangswelle zugewandten Endes im Gehäuse, der im Bereich dieser Lagerung vorhandenen Steckverbindung von Eingangswelle und Rotorwelle und überdies des relativ großen Abstands zwischen der Steckverbindung und der Getriebeverzahnung der Eingangswelle ist eine nichtoptimale Abstützung der Verzahnungskräfte zu verzeichnen.

On the other hand, designs of drive devices have become known in which only three bearings on the housing side are provided for supporting the output shaft and input shaft:

In the US 6,952,061 B2 such a drive device is described. In this case, the output shaft, which is a rotor shaft of an electric motor, is rotatably supported by two bearings, and an input shaft of a transmission is inserted into the rotor shaft and rotatably supported by a bearing at the opposite axial end. A spring element, which is designed as a corrugated spring, is arranged between the output shaft and the input shaft, concentric to the axis of these shafts. The wave spring is effective between these two shafts and thus enables a relative displacement of these to be compensated in their axial direction, for example due to thermal changes in the area of the waves. In this drive device, the rotor shaft is mounted in the housing in the area of the overlapping plug connection via a fixed bearing, which is designed as a roller bearing. Due to the bearing of the rotor shaft in the area of the end facing the input shaft in the housing, the plug connection of the input shaft and rotor shaft present in the area of this bearing and, moreover, the relatively large distance between the plug connection and the gear toothing of the input shaft, the toothing forces are not optimally supported.

Die JP 2015/216819 A und JP 2015/216820 A offenbaren eine Antriebseinheit mit einem Elektromotor und einem Getriebe, wobei eine Rotorwelle des Elektromotors über zwei Lager drehbar gelagert ist und eine Eingangswelle des Getriebes in die Rotorwelle eingesteckt und an dem entgegengesetzten axialen Ende über ein Lager drehbar gelagert ist.The JP 2015/216819 A and JP 2015/216820 A disclose a drive unit with an electric motor and a transmission, wherein a rotor shaft of the electric motor is rotatably supported by two bearings and an input shaft of the transmission is inserted into the rotor shaft and rotatably supported by a bearing at the opposite axial end.

In der DE 10 2011 015 085 A1 ist eine Antriebseinheit mit einem Elektromotor und einem Getriebe beschrieben, wobei der Elektromotor und das Getriebe über drei Lager drehbar gelagert sind, wobei die Rotorwelle des Rotors über zwei Lager drehbar gelagert ist und die Getriebeeingangswelle sich mit einem axialen Ende an der Rotorwelle abstützt.In the DE 10 2011 015 085 A1 describes a drive unit with an electric motor and a transmission, the electric motor and the transmission being rotatably supported by three bearings, the rotor shaft of the rotor being rotatably supported by two bearings and the transmission input shaft being supported on the rotor shaft with an axial end.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bzw. den Merkmalen der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass diese ein vorteilhaftes Drei-Lager-Konzept aufweist, wobei zudem eine definierte axiale Positionierung der Ausgangswelle bei einer axialen relativen Positionsveränderung von Ausgangswelle und Eingangswelle, insbesondere aufgrund thermischer Effekte, gewährleistet ist.The object of the present invention is to develop a drive device in accordance with the features of the preamble of patent claim 1 or the features of the type mentioned at the outset such that it has an advantageous three-bearing concept, in addition to a defined axial positioning of the output shaft in the case of an axial one relative change in position of the output shaft and input shaft, in particular due to thermal effects, is guaranteed.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Antriebsvorrichtung, die gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.The object is achieved by a drive device which is designed in accordance with the features of patent claim 1.

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung weist einen Elektromotor und ein Getriebe auf. Eine Ausgangswelle des Elektromotors ist mit einer Eingangswelle des Getriebes über eine Steckverzahnung drehfest verbunden. Die Eingangswelle ist über ein Festlager und ein Loslager in einem Gehäuse drehbar gelagert. Die Ausgangswelle ist im Bereich eines der Eingangswelle abgewandten Endes über ein Lager in dem Gehäuse drehbar gelagert. Die Ausgangswelle ist im Bereich des der Eingangswelle zugewandten Endes in die Eingangswelle drehfest eingesteckt. Ferner ist ein Federelement vorgesehen, das die Ausgangswelle axial gegen die Eingangswelle oder axial gegen das Gehäuse vorspannt.The drive device according to the invention has an electric motor and a transmission. An output shaft of the electric motor is non-rotatably connected to an input shaft of the transmission via a spline. The input shaft is rotatably mounted in a housing via a fixed bearing and a floating bearing. The output shaft is rotatably supported in the area of an end facing away from the input shaft via a bearing in the housing. The output shaft is inserted in the input shaft in a rotationally fixed manner in the region of the end facing the input shaft. Furthermore, a spring element is provided, which prestresses the output shaft axially against the input shaft or axially against the housing.

Diese Ausbildung der Antriebsvorrichtung ist sowohl unter dem Aspekt der Herstellung und Montage der Antriebsvorrichtung als auch deren Funktionalität von Vorteil. So sind zwei der drei Lager der Antriebsvorrichtung im Bereich der Eingangswelle des Getriebes angeordnet. Damit können Kräfte, die beim Betrieb der Antriebsvorrichtung von dem Elektromotor in das Getriebe eingeleitet werden, optimal von der Eingangswelle aufgenommen werden. Auch kann ein Abstand einer Getriebeverzahnung der Eingangswelle zu den Lagern der Eingangswelle optimal gewählt werden. Da die Ausgangswelle des Elektromotors nur ein Lager, nämlich das dritte Lager der Antriebsvorrichtung aufweist, und zwar in dem der Eingangswelle abgewandten Bereich, und in dem der Eingangswelle zugewandten Bereich in diese eingesteckt ist, ergibt sich eine besonders günstige Einleitung von auf die Ausgangswelle einwirkenden Kräfte des Elektromotors in dieses Lager der Ausgangswelle und den Verbindungsbereich der beiden Wellen, somit den Bereich der Steckverzahnung. Da die Ausgangswelle unter Verwendung des Federelements axial gegen die Eingangswelle oder axial gegen das Gehäuse vorgespannt ist, ist aufgrund der Wirkungsweise des Federelements eine definierte axiale Positionierung der Ausgangswelle bei einer axialen relativen Positionsveränderung von Ausgangswelle und Eingangswelle gewährleistet. Dies ist insbesondere bei Berücksichtigung der thermischen Einflüsse, denen die Antriebsvorrichtung ausgesetzt ist, von Bedeutung. Vom Ausgangszustand der kalten Antriebsvorrichtung bis zum warmen Betriebszustand der Antriebsvorrichtung ist ein relativ großes Temperaturspektrum zu verzeichnen, mit der Konsequenz, dass sich eine erhebliche temperaturbedingte Längenveränderung sowohl der Ausgangswelle als auch der Eingangswelle einstellt. Dieser Effekt kann durch die Verformung des Federelements aufgenommen werden. Da das Federelement die Ausgangswelle axial gegen die Eingangswelle oder axial gegen das Gehäuse vorspannt, ist eine für die dauerhafte Funktion der Antriebsvorrichtung ausreichend präzise Positionierung der Ausgangswelle bezüglich der Eingangswelle oder bezüglich des Gehäuses sichergestellt.This design of the drive device is advantageous both in terms of the manufacture and assembly of the drive device and its functionality. Two of the three bearings of the drive device are arranged in the area of the input shaft of the transmission. Forces that are introduced into the transmission by the electric motor during operation of the drive device can be optimally absorbed by the input shaft. A distance between a gear toothing of the input shaft and the bearings of the input shaft can also be selected optimally. Since the output shaft of the electric motor has only one bearing, namely the third bearing Drive device has, and that in the area facing away from the input shaft, and in the area facing the input shaft is inserted into this results in a particularly favorable introduction of forces acting on the output shaft of the electric motor into this bearing of the output shaft and the connecting area of the two shafts, thus the area of the splines. Since the output shaft is biased axially against the input shaft or axially against the housing using the spring element, a defined axial positioning of the output shaft is ensured with an axial relative change in position of the output shaft and input shaft due to the mode of action of the spring element. This is particularly important when considering the thermal influences to which the drive device is exposed. A relatively large temperature spectrum is recorded from the initial state of the cold drive device to the warm operating state of the drive device, with the consequence that a considerable temperature-related change in length of both the output shaft and the input shaft occurs. This effect can be absorbed by the deformation of the spring element. Since the spring element biases the output shaft axially against the input shaft or axially against the housing, a sufficiently precise positioning of the output shaft with respect to the input shaft or with respect to the housing is ensured for the permanent functioning of the drive device.

Bei der Ausgangswelle des Elektromotors handelt es sich insbesondere um eine Rotorwelle des Elektromotors. Grundsätzlich kann die Antriebsvorrichtung aber auch derart gestaltet sein, dass die Rotorwelle des Elektromotors über ein Zwischengetriebe die Ausgangswelle des Elektromotors antreibt. In diesem Fall stellt die Ausgangswelle somit nicht die Rotorwelle des Elektromotors dar.The output shaft of the electric motor is in particular a rotor shaft of the electric motor. In principle, however, the drive device can also be designed such that the rotor shaft of the electric motor drives the output shaft of the electric motor via an intermediate gear. In this case, the output shaft does not represent the rotor shaft of the electric motor.

Vorzugsweise ist das Federelement als Wellfeder ausgebildet. Bei dieser Ausbildung lässt sich das Federelement optimal konzentrisch zur Achse der Ausgangswelle platzieren. Die Wellfeder ist insbesondere als Ring ausgebildet, mit einer relativ großen radialen Erstreckung der Wellfeder und einer geringeren Stärke der Wellfeder in Axialrichtung. Die Erstreckung der Wellfeder in Axialrichtung kann durchaus so groß oder größer sein als der Wellfederaußenradius abzüglich des Wellfederinnenradius.The spring element is preferably designed as a corrugated spring. With this design, the spring element can be placed optimally concentrically to the axis of the output shaft. The wave spring is in particular designed as a ring, with a relatively large radial extension of the wave spring and a smaller thickness of the wave spring in the axial direction. The extension of the corrugated spring in the axial direction can be as large or larger than the outside corrugated spring radius minus the inside corrugated spring radius.

Die Wellfeder besteht vorzugsweise aus Metall, insbesondere einem Federstahl.The wave spring is preferably made of metal, in particular spring steel.

Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn bei der Antriebsvorrichtung zwischen der Ausgangswelle und der Eingangswelle eine Übergangspassung vorgesehen ist, insbesondere eine Passung H6/j6 vorgesehen. Diese Übergangspassung ermöglicht es, zwischen den beiden Wellen einen geringen Versatz zu erreichen. Dieser Versatz gewährleistet insbesondere eine besonders einfache Montage der Antriebsvorrichtung. Hierbei wird vorzugsweise zuerst der Elektromotor montiert und dann das Getriebe mit dem Elektromotor verbunden.It is considered to be particularly advantageous if a transition fit is provided between the output shaft and the input shaft in the drive device, in particular a fit H6 / j6. This transition fit makes it possible to achieve a slight offset between the two shafts. This offset ensures in particular a particularly simple assembly of the drive device. In this case, the electric motor is preferably first installed and then the transmission is connected to the electric motor.

Vorzugsweise weist die Eingangswelle einen als Hohlwelle ausgebildeten Endabschnitt auf, in den die Ausgangswelle eingesteckt ist, wobei das dem Elektromotor zugewandte Lager des Getriebes im Bereich des Endabschnitts angeordnet ist. Kräfte können somit direkt von der Ausgangswelle in die Eingangswelle im Bereich des elektromotorseitigen Lagers des Getriebes eingeleitet werden.The input shaft preferably has an end section designed as a hollow shaft, into which the output shaft is inserted, the bearing of the transmission facing the electric motor being arranged in the region of the end section. Forces can thus be introduced directly from the output shaft into the input shaft in the area of the gearbox-side bearing of the transmission.

Insbesondere ist vorgesehen, dass das elektromotorseitige Lager des Getriebes das Festlager der Eingangswelle ist. Unter thermischem Einfluss ist somit im Bereich dieses Festlagers keine bzw. keine relevante axiale Veränderung der Eingangswelle des Getriebes zu verzeichnen. Vielmehr werden axiale Veränderungen der Eingangswelle im Bereich des der Ausgangswelle abgewandten Loslagers der Eingangswelle aufgenommen.In particular, it is provided that the electric motor-side bearing of the transmission is the fixed bearing of the input shaft. Under thermal influence, there is no or no relevant axial change in the input shaft of the transmission in the area of this fixed bearing. Rather, axial changes in the input shaft are recorded in the region of the floating bearing of the input shaft facing away from the output shaft.

Gemäß einer bevorzugten Gestaltung der Antriebsvorrichtung ist vorgesehen, dass die Ausgangswelle im Bereich deren Lagers eine gehäusefeste Lagerbuchse zur Aufnahme des Lagers aufweist, wobei das Lager an einer Schulter der Ausgangswelle in Richtung der Eingangswelle axial festgelegt ist und zwischen dem Lager und der Aufnahme des Lagers das Federelement angeordnet ist, das die Ausgangswelle axial gegen die Eingangswelle vorspannt. Das Lager der Ausgangswelle ist damit als Loslager ausgebildet. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung dieser Lagergestaltung ist vorgesehen, dass das Lager der Ausgangswelle bezüglich der Ausgangswelle in beiden Achsrichtungen der Ausgangswelle axial festgelegt ist sowie dieses Lager auf der der Eingangswelle zugewandten Seite an einem Ansatz der Lagerbuchse oder einem mit der Lagerbuchse verbundenen Ansatz anliegt. Somit ist der einzige Freiheitsgrad der Ausgangswelle in Achsrichtung im Bereich dessen Lagers durch die axiale Nachgiebigkeit des Federelements gegeben.According to a preferred embodiment of the drive device, it is provided that the output shaft in the area of its bearing has a bearing bush fixed to the housing for receiving the bearing, the bearing being axially fixed on a shoulder of the output shaft in the direction of the input shaft and between the bearing and the receiving of the bearing Is arranged spring element which biases the output shaft axially against the input shaft. The bearing of the output shaft is thus designed as a floating bearing. According to a preferred development of this bearing design, it is provided that the bearing of the output shaft is axially fixed with respect to the output shaft in both axial directions of the output shaft and that bearing on the side facing the input shaft bears against an attachment of the bearing bush or an attachment connected to the bearing bush. The only degree of freedom of the output shaft in the axial direction in the area of its bearing is given by the axial flexibility of the spring element.

Gemäß einer anderen bevorzugten Gestaltung der Antriebsvorrichtung ist vorgesehen, dass die Ausgangswelle im Bereich deren Lagers eine gehäusefeste Lagerbuchse zur Aufnahme des Lagers aufweist, wobei das Lager als Festlager ausgebildet ist, sowie zwischen der Ausgangswelle und der Eingangswelle das Federelement angeordnet ist, das die Ausgangswelle axial gegen das Gehäuse vorspannt. Über das Festlager ist somit die Ausgangswelle in beiden Achsrichtungen der Ausgangswelle und in beiden Achsrichtungen der Lagerbuchse axial festgelegt. Eine Längenveränderung der Ausgangswelle, insbesondere aufgrund thermischer Einflüsse, wird in diesem Fall über das stärker zusammengedrückte oder weiter ausgedehnte Federelement zwischen der Ausgangswelle und der Eingangswelle kompensiert.According to another preferred embodiment of the drive device, it is provided that the output shaft in the area of its bearing has a bearing bush fixed to the housing for receiving the bearing, the bearing being designed as a fixed bearing, and between the output shaft and the input shaft the spring element is arranged which axially axles the output shaft preloaded against the housing. The output shaft is thus axially fixed in both axial directions of the output shaft and in both axial directions of the bearing bush via the fixed bearing. A change in the length of the output shaft, in particular due to thermal influences, in this case the spring element between the output shaft and the input shaft compensates for the more compressed or extended spring element.

Die Anordnung des Federelements bei der Antriebsvorrichtung dahingehend, dass das Federelement die Ausgangswelle axial gegen die Eingangswelle oder axial gegen das Gehäuse vorspannt, hat auch den Effekt, eine optimale Akustik in diesem Bereich zu gewährleisten, weil die Ausgangswelle vorgespannt ist, entweder gegen die Eingangswelle oder gegen das Gehäuse.The arrangement of the spring element in the drive device such that the spring element biases the output shaft axially against the input shaft or axially against the housing also has the effect of ensuring optimal acoustics in this area because the output shaft is preloaded, either against the input shaft or against the housing.

Für den Fall, dass sich bei der Ausgangswelle des Elektromotors um dessen Rotorwelle handelt, ist es gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass, in das Gehäuse integriert, eine Montagehülse vorgesehen ist oder von dem Gehäuse eine Montagehülse aufgenommen ist, wobei die Rotorwelle außerhalb deren Einsteckbereich, benachbart zu diesem, die Montagehülse durchsetzt, bei Ausbildung eines Spalts zwischen der Rotorwelle und der Montagehülse. Diese Montagehülse stellt sicher, dass vor dem Verbinden von Elektromotor und Getriebe, insbesondere dem Anflanschen des Getriebes an den bereits montierten Elektromotor und demzufolge frei auskragendem Einsteckende der Ausgangswelle deren radiale Verlagerung durch die Montagehülse begrenzt ist. Sollte eine radiale Verlagerung der Rotorwelle erfolgen, wird diese bei Kontakt der Rotorwelle mit der Montagehülse begrenzt. Diese Begrenzung ist deshalb wichtig, um zu vermeiden, dass sich ein Rotor und ein Stator des Elektromotors, zwischen denen ein Spalt gewährleistet sein muss, nicht berühren und damit keine Beschädigung des Elektromotors im Bereich des Rotors und/oder des Stators zu verzeichnen ist. Demzufolge sollte der Spalt zwischen der Rotorwelle und der Montagehülse geringer sein als der Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator. Der Spalt zwischen der Rotorwelle und der Montagehülse beträgt beispielsweise 0,3 mm und der Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator 0,75 mm.In the event that the output shaft of the electric motor is its rotor shaft, it is provided in accordance with a preferred development of the invention that, integrated in the housing, a mounting sleeve is provided or a mounting sleeve is received by the housing, the rotor shaft being outside whose insertion area, adjacent to this, passes through the mounting sleeve when a gap is formed between the rotor shaft and the mounting sleeve. This mounting sleeve ensures that the radial displacement through the mounting sleeve is limited before the electric motor and the transmission are connected, in particular when the transmission is flanged onto the already mounted electric motor and consequently the freely projecting insertion end of the output shaft. If there is a radial displacement of the rotor shaft, this is limited when the rotor shaft comes into contact with the mounting sleeve. This limitation is therefore important in order to avoid that a rotor and a stator of the electric motor, between which a gap must be guaranteed, do not touch and thus no damage to the electric motor in the area of the rotor and / or the stator is recorded. As a result, the gap between the rotor shaft and the mounting sleeve should be less than the gap between the rotor and the stator. The gap between the rotor shaft and the mounting sleeve is, for example, 0.3 mm and the gap between the rotor and the stator is 0.75 mm.

Die Montagehülse kann als separates Bauteil vorgesehen sein, das vom Gehäuse aufgenommen wird. Die Montagehülse kann durchaus auch in das Gehäuse integriert sein, somit insbesondere Bestandteil des Gehäuses bilden. Aufgabe der Montagehülse ist es, die unbeabsichtigte radiale Verlagerung des vor dem Verbinden von Elektromotor und Getriebe freien Endes der Ausgangswelle zu verhindern, um eine Beschädigung von Rotor und Stator auszuschließen.The mounting sleeve can be provided as a separate component that is received by the housing. The mounting sleeve can also be integrated into the housing, thus in particular forming part of the housing. The task of the mounting sleeve is to prevent the unintentional radial displacement of the end of the output shaft that is free before the electric motor and gearbox are connected, in order to prevent damage to the rotor and stator.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung der in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiele, ohne auf diese beschränkt zu sein.Further features of the invention result from the subclaims, the accompanying drawing and the description of the exemplary embodiments shown in the drawing, without being limited to these.

Es zeigt:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung, veranschaulicht in einem Mittellängsschnitt,
2 einen Mittellängsschnitt einer in 1 gezeigten Ausgangswelle,
3 eine räumliche Ansicht einer in 1 dargestellten Lagerbuchse,
4 eine räumliche Ansicht einer Anordnung von zwei in der 1 dargestellten Sicherungsringen,
5 eine räumliche Ansicht eines in 1 dargestellten, als Wellfeder ausgebildeten Federelements,
6 eine räumliche Ansicht einer in 1 dargestellten Montagehülse,
7 ein zweites Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung, veranschaulicht in einem Mittellängsschnitt,
8 einen Mittellängsschnitt einer in 7 gezeigten Ausgangswelle, veranschaulicht für deren in eine Eingangswelle des Getriebes einzusteckenden Bereich,
9 ein drittes Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung, veranschaulicht in einem Mittellängsschnitt,
10 eine in 9 gezeigte Ausgangswelle in einem Mittellängsschnitt, unterbrochen veranschaulicht,
11 für das dritte Ausführungsbeispiel, in einer Schnittdarstellung den Einsteckbereich von Ausgangswelle und Eingangswelle, vergrößert dargestellt.

It shows:

1 A first embodiment of the drive device, illustrated in a central longitudinal section,
2 a central longitudinal section one in 1 output shaft shown,
3 a spatial view of an in 1 bearing bush shown,
4 a spatial view of an arrangement of two in the 1 illustrated circlips,
5 a spatial view of an in 1 illustrated spring element designed as a corrugated spring,
6 a spatial view of an in 1 illustrated mounting sleeve,
7 A second embodiment of the drive device, illustrated in a central longitudinal section,
8th a central longitudinal section one in 7 shown output shaft, illustrated for the area to be inserted into an input shaft of the transmission,
9 A third embodiment of the drive device, illustrated in a central longitudinal section,
10 one in 9 Shown output shaft in a central longitudinal section, illustrated interrupted,
11 for the third exemplary embodiment, the insertion area of the output shaft and input shaft is shown enlarged in a sectional illustration.

Figurenbeschreibungfigure description

Die in 1 veranschaulichte Antriebsvorrichtung 1 weist einen Elektromotor 2 und ein Getriebe 3 auf. Eine Ausgangswelle 4 des Elektromotors 2, bei der es sich um eine Rotorwelle handelt, ist mit einer Eingangswelle 5 des Getriebes 3 über eine Verzahnung 6 drehfest verbunden. Ein Rotor 8 des Elektromotors 2 rotiert im Betrieb des Elektromotors 2 entsprechend der Drehzahl der Rotorwelle 4. Ein Stator 9 des Elektromotors 2 ist in einem Gehäuse 10 der Antriebsvorrichtung 1 gelagert. Zwecks Montage der Antriebsvorrichtung 1, insbesondere dem Verbinden des Getriebes 3 mit dem bereits montierten Elektromotor 2 ist das Gehäuse 10 der Antriebsvorrichtung 1 mehrteilig ausgebildet. Die Eingangswelle 5 des Getriebes 3 ist einstückig mit einem nicht veranschaulichten Ritzel ausgebildet, das mit einem Getrieberad des Getriebes 3 kämmt.In the 1 illustrated drive device 1 has an electric motor 2 and a gear 3 on. An output wave 4 of the electric motor 2 , which is a rotor shaft, is with an input shaft 5 of the transmission 3 over a gearing 6 non-rotatably connected. A rotor 8th of the electric motor 2 rotates while the electric motor is operating 2 according to the speed of the rotor shaft 4 , A stator 9 of the electric motor 2 is in one housing 10 the drive device 1 stored. For the assembly of the drive device 1 , especially connecting the gearbox 3 with the electric motor already installed 2 is the housing 10 the drive device 1 formed in several parts. The input shaft 5 of the transmission 3 is one piece with one not illustrated pinion formed with a gear wheel of the transmission 3 combs.

Die Eingangswelle 5 des Getriebes 3 ist über ein Festlager 11 und ein nicht veranschaulichtes Loslager im Gehäuse 10 gelagert. Die jeweiligen Lager sind im Bereich abgewandter Enden der Eingangswelle 5 angeordnet. Hierbei ist das Festlager 11 in dem Bereich der Eingangswelle 5 angeordnet, der die Verzahnung 6 aufweist, indem somit die Ausgangswelle 4 in die Eingangswelle 5 eingesteckt ist. Zwischen der Rotorwelle 4 und der Eingangswelle 5 ist eine Übergangspassung vorgesehen, konkret eine Passung H6/j6. Somit ist in diesem Bereich keine Presspassung vorgesehen.The input shaft 5 of the transmission 3 is about a fixed camp 11 and a non-illustrated floating bearing in the housing 10 stored. The respective bearings are in the area of the opposite ends of the input shaft 5 arranged. Here is the fixed camp 11 in the area of the input shaft 5 arranged of the gearing 6 has by thus the output shaft 4 into the input shaft 5 is plugged in. Between the rotor shaft 4 and the input shaft 5 a transitional fit is planned, specifically a fit H6 / J6. There is therefore no press fit in this area.

Die Rotorwelle 4 ist im Bereich eines der Eingangswelle 5 abgewandten Endes über ein Lager 12 in dem Gehäuse 10 gelagert. Bei diesem Lager 12 handelt es sich gemäß dem Ausführungsbeispiel um ein Loslager. Konkret weist die Rotorwelle 4 im Bereich des Lagers 12 eine gehäusefeste Lagerbuchse 13 zur Aufnahme des Lagers 12 auf. Hierbei ist das Lager 12 an einer Schulter 14 der Rotorwelle in Richtung der Eingangswelle 5 axial festgelegt. Zwischen dem Lager 12 und der Lagerbuchse 13 ist ein als Wellfeder ausgebildetes Federelement 15 angeordnet, das konzentrisch zur Achse von Rotorwelle 4 und Eingangswelle 5 positioniert ist.
Die Wellfeder 15 wirkt auf einen Außenring 16 des als Wälzlager ausgebildeten Lagers 12 ein und es stützt sich dieser Außenring 16 auf der der Wellfeder 15 abgewandten Seite an einem Sicherungsring 17 ab, der radial außen in eine Nut der Lagerbuchse 13 eingesetzt ist. Ein Innenring 18 des Wälzlagers ist axial spielfrei bezüglich der Rotorwelle 4 festgelegt. Der Innenring 18 stützt sich an der Schulter 14 der Rotorwelle 4 und einem Sicherungsring 20, der radial innen in eine Nut 23 der Rotorwelle 4 eingesetzt ist, ab. Aufgrund dieser Anordnung der Wellfeder 15 ist eine geringfügige axiale Verschiebung der Rotorwelle 4 bezüglich der Lagerbuchse 13 möglich. Die sich an der Lagerbuchse 13 abstützende Wellfeder 15 drückt auf das Lager 12, das axial unverschieblich bezüglich der Rotorwelle 4 angeordnet ist und spannt die Rotorwelle 4 axial gegen die Eingangswelle 5 des Getriebes 3 vor.The rotor shaft 4 is in the range of one of the input shaft 5 opposite end via a camp 12 in the housing 10 stored. At this camp 12 according to the exemplary embodiment, it is a floating bearing. Specifically, the rotor shaft points 4 in the area of the camp 12 a housing-fixed bearing bush 13 to accommodate the camp 12 on. Here is the camp 12 on one shoulder 14 the rotor shaft in the direction of the input shaft 5 axially fixed. Between the camp 12 and the bearing bush 13 is a spring element designed as a corrugated spring 15 arranged, which is concentric to the axis of the rotor shaft 4 and input shaft 5 is positioned.
The corrugated spring 15 acts on an outer ring 16 of the bearing designed as a rolling bearing 12 and this outer ring is supported 16 on the of the corrugated spring 15 opposite side on a circlip 17 from the radially outside in a groove of the bearing bush 13 is inserted. An inner ring 18 the rolling bearing is axially free of play with respect to the rotor shaft 4 established. The inner ring 18 rests on the shoulder 14 the rotor shaft 4 and a locking ring 20 that radially inside in a groove 23 the rotor shaft 4 is used from. Because of this arrangement of the corrugated spring 15 is a slight axial displacement of the rotor shaft 4 regarding the bearing bush 13 possible. Which is on the bearing bush 13 supporting wave spring 15 presses on the camp 12 which is axially immovable with respect to the rotor shaft 4 is arranged and tensions the rotor shaft 4 axially against the input shaft 5 of the transmission 3 in front.

Das Gehäuse 10 nimmt eine Montagehülse 21 auf. Die Rotorwelle 4 durchsetzt außerhalb deren Einsteckbereich, benachbart zu diesem Einsteckbereich, die Montagehülse 21, bei Ausbildung eines Spalts zwischen der Rotorwelle 4 und der Montagehülse 21. Dieser Spalt ist geringer als der Spalt zwischen dem Rotor 8 und dem Stator 9. Der Spalt zwischen der Rotorwelle 4 und der Montagehülse 21 beträgt beispielsweise 0,3 mm, der Spalt zwischen dem Rotor 8 und dem Stator 9 beträgt beispielsweise 0,75 mm. - Somit ist vor dem Verbinden von Getriebe 3 und Elektromotor 2, insbesondere dem Verbinden des Getriebes 3 mit dem Elektromotor 2, nachdem der Elektromotor 2 bereits montiert ist, sichergestellt, dass sich das dem Getriebe 3 zugewandte Ende der Rotorwelle 4 nicht so weit radial verlagern kann, dass der Rotor 8 und der Stator 9 sich berühren, mit der Gefahr einer Beschädigung des Elektromotors 2.The housing 10 takes a mounting sleeve 21 on. The rotor shaft 4 penetrates the mounting sleeve outside of their insertion area, adjacent to this insertion area 21 , when a gap is formed between the rotor shaft 4 and the mounting sleeve 21 , This gap is less than the gap between the rotor 8th and the stator 9 , The gap between the rotor shaft 4 and the mounting sleeve 21 is, for example, 0.3 mm, the gap between the rotor 8th and the stator 9 is, for example, 0.75 mm. - This is before connecting gears 3 and electric motor 2 , especially connecting the gearbox 3 with the electric motor 2 after the electric motor 2 is already installed, ensuring that the gearbox 3 facing end of the rotor shaft 4 cannot shift so far radially that the rotor 8th and the stator 9 touch with the risk of damaging the electric motor 2 ,

Betreffend das in der 1 gezeigte Ausführungsbeispiel veranschaulichen die 2 bis 6 Teile der Antriebsvorrichtung 1. Die in 2 gezeigte Rotorwelle 4 ist als Hohlwelle ausgebildet und weist die Verzahnung 6, einen Zentriersitz 22 zwischen Rotorwelle 4 und Eingangswelle 5 im Bereich des Festlagers 11 der Eingangswelle 5, die Nut 23 zur Aufnahme des Sicherungsrings 20, sowie Bohrungen 19 für den Ölrückfluss auf. 3 zeigt die Lagerbuchse 13. 4 zeigt die beiden Sicherungsringe 17 und 20. 5 zeigt die Wellfeder 15. 6 zeigt die Montagehülse 21.Regarding that in the 1 shown embodiment illustrate the 2 to 6 Parts of the drive device 1 , In the 2 shown rotor shaft 4 is designed as a hollow shaft and has the toothing 6 , a centering seat 22 between rotor shaft 4 and input shaft 5 in the area of the fixed camp 11 the input shaft 5 who have favourited Groove 23 to hold the circlip 20 , as well as holes 19 for the oil backflow. 3 shows the bearing bush 13 , 4 shows the two circlips 17 and 20 , 5 shows the corrugated spring 15 , 6 shows the mounting sleeve 21 ,

Die Antriebsvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach den 7 und 8 ist geringfügig gegenüber dem beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel modifiziert: Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind keine Sicherungsringe 17 und 20 vorgesehen, sodass ausgehend von der Wellfeder 15, die zwischen der Lagerbuchse 15 und dem Außenring 16 des Wälzlagers 12 wirksam ist, dieses Lager 12 sich mit dem Innenring 18 an der Schulter 14 der Rotorwelle 4 abstützt und damit die Rotorwelle 4 gegen die Eingangswelle 5 vorgespannt wird und diese kontaktiert. 8 zeigt, dass, zwischen dem Zentriersitz 22 und den versetzten Bohrungen 19 in der Rotorwelle 4 für einen Ölrückfluss, die Rotorwelle 4 mit einem Anschlag 7 versehen ist, im Bereich dessen die Rotorwelle 4 unter Einwirkung der Wellfeder 15 die Eingangswelle 5 kontaktiert.The drive device 1 according to the second embodiment according to the 7 and 8th is slightly modified compared to the first exemplary embodiment described: in this second exemplary embodiment there are no retaining rings 17 and 20 provided so that starting from the corrugated spring 15 between the bearing bush 15 and the outer ring 16 of the rolling bearing 12 is effective, this camp 12 yourself with the inner ring 18 on the shoulder 14 the rotor shaft 4 supports and thus the rotor shaft 4 against the input shaft 5 is biased and contacted. 8th shows that, between the centering seat 22 and the offset holes 19 in the rotor shaft 4 for an oil return, the rotor shaft 4 with one stroke 7 is provided, in the area of which the rotor shaft 4 under the influence of the corrugated spring 15 the input shaft 5 contacted.

Das dritte Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung gemäß den 9 bis 11 unterscheidet sich von den beiden erörterten Ausführungsbeispielen grundlegend dadurch, dass nunmehr statt im Bereich des Lagers 12 die Wellfeder 15 unmittelbar zwischen der Rotorwelle 4 und der Eingangswelle 5 angeordnet ist. Die Wellfeder 15 stützt sich am stirnseitigen Ende der im Festlager 11 gelagerten Eingangswelle 5 ab und spannt die Rotorwelle 4 gegen das Gehäuse 10. Bei dieser Ausführungsform ist das Lager 12 als Festlager ausgebildet, somit grundsätzlich gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, allerdings ohne im Bereich des Lagers 12 befindlicher Wellfeder 15, sodass sich der Außenring 16 des Wälzlagers 12 am Sicherungsring 17 und einer Schulter der Lagerbuchse 13 abstützt.The third embodiment of the drive device according to the 9 to 11 differs fundamentally from the two discussed exemplary embodiments in that now instead of in the area of the bearing 12 the corrugated spring 15 immediately between the rotor shaft 4 and the input shaft 5 is arranged. The corrugated spring 15 is supported at the front end of the in the fixed bearing 11 stored input shaft 5 and tensions the rotor shaft 4 against the housing 10 , In this embodiment, the bearing 12 formed as a fixed bearing, thus basically according to the first embodiment, but without in the area of the bearing 12 located corrugated spring 15 so that the outer ring 16 of the rolling bearing 12 on the locking ring 17 and a shoulder of the bearing bush 13 supported.

Somit ist bei diesem dritten Ausführungsbeispiel das B-Lager des Elektromotors 2, somit das Lager 12, als Festlager ausgelegt. Das Lager 12 wird mithilfe der Sicherungsringe 17 und 20 an der Rotorwelle 4 und dem Gehäuse 10, konkret einem definierten Bereich des Gehäuses 10, der sich als Statorträger darstellt, fixiert. Es erfolgt ein Wuchten und Rundlauf des Elektromotors 2 zur Zentrierfläche und dem B-Lager. Mithilfe der Wellfeder 15 zwischen Rotorwelle 4 und Eingangswelle 5 des Getriebes 3 wird die Axialkraft in das Festlager 11 des Getriebes 3 oder das Festlager 12 des Elektromotors eingeleitet und die Rotorwelle 4 vorgespannt. Wegen der Montageanforderungen ist, genauso wie zu den anderen Ausführungsbeispielen, eine Presspassung zwischen Rotorwelle 4 und Eingangswelle 5, um einen geringeren Versatz zu erreichen, nicht möglich. Deswegen ist an der Rotorwelle 4 der Absatz mit Übergangspassung vorgesehen. Es ist eine definierte Auslegung der Federkraft erforderlich.Thus, in this third embodiment, the B-bearing of the electric motor 2 , thus the camp 12 , designed as a fixed bearing. The warehouse 12 is using the circlips 17 and 20 on the rotor shaft 4 and the housing 10 , specifically one defined area of the housing 10 , which presents itself as a stator, fixed. The electric motor is balanced and rotated 2 to the centering surface and the B-bearing. With the help of the corrugated spring 15 between rotor shaft 4 and input shaft 5 of the transmission 3 the axial force in the fixed bearing 11 of the transmission 3 or the fixed camp 12 of the electric motor and the rotor shaft 4 biased. Because of the assembly requirements, as with the other exemplary embodiments, there is an interference fit between the rotor shaft 4 and input shaft 5 to achieve a lower offset, not possible. That's why it's on the rotor shaft 4 the paragraph provided with a transitional fit. A defined design of the spring force is required.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 6952061 B2 [0003]
JP 2015216819 A [0004]
JP 2015216820 A [0004]
DE 102011015085 A1 [0005]

Claims

Drive device (1) with an electric motor (2) and a gearbox (3), an output shaft (4) of the electric motor (2) being connected to an input shaft (5) of the gearbox (3) via a spline (6), and the input shaft (5) is rotatably mounted in a housing (10) via a fixed bearing (11) and a floating bearing, and the output shaft (4) in the area of one end facing away from the input shaft (5) via a bearing (12) in the housing ( 10) is rotatably mounted, characterized in that the output shaft (4) is inserted in the input shaft (5) in a rotationally fixed manner in the region of the end facing the input shaft (5), and a spring element (15) is provided which the output shaft (4) biased axially against the input shaft (5) or axially against the housing (10).

Drive device after Claim 1 , characterized in that the output shaft (4) is a rotor shaft of the electric motor (2).

Drive device after Claim 1 or 2 , characterized in that the spring element (15) is designed as a corrugated spring.

Drive device according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that a transition fit is provided between the output shaft (4) and the input shaft (5), in particular a fit H6 / j6 is provided.

Drive device according to one of the Claims 1 to 4 , characterized in that the input shaft (5) has an end section designed as a hollow shaft, into which the output shaft (4) is inserted, the motor-motor-side bearing (11) of the transmission (3) being arranged in the region of the end section.

Drive device according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the electric motor-side bearing (11) of the transmission (3) is the fixed bearing of the input shaft (5).

Drive device according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the output shaft (4) in the region of its bearing (12) has a housing-fixed bearing bush (13) for receiving the bearing (12), the bearing (12) on a shoulder (14) of the output shaft (4) in Direction of the input shaft (5) is axially fixed and between the bearing (12) and the bearing bush (13) the spring element (15) is arranged, which biases the output shaft (4) axially against the input shaft (5).

Drive device after Claim 7 , characterized in that the bearing (12) of the output shaft (4) with respect to the output shaft (4) is axially fixed in both axial directions of the output shaft (4), and this bearing (12) on the side facing the input shaft (5) on one side Approach of the bearing bush (13) or an approach (17) connected to the bearing bush (13).

Drive device according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the output shaft (4) in the area of its bearing (12) has a housing-fixed bearing bush (13) for receiving the bearing (12), the bearing (12) being designed as a fixed bearing, and between the output shaft (4) and the input shaft (5), the spring element (15) is arranged, which biases the output shaft (4) against the housing (10).

Drive device according to one of the Claims 2 to 9 , characterized in that an assembly sleeve is provided integrated in the housing (10) or an assembly sleeve (21) is accommodated by the housing (10), the rotor shaft (4) outside of its insertion area, adjacent to it, the assembly sleeve (21) penetrates, when a gap is formed between the rotor shaft (4) and the mounting sleeve (21).

Drive device after Claim 10 , characterized in that the gap is smaller than the gap between a rotor (8) and a stator (9) of the electric motor (2).