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Die Erfindung betrifft eine elektrische Achsantriebseinheit für ein rein elektrisch oder hybridisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, zwei in einem Zentralbereich des Gehäuses aufgenommenen elektrischen Maschinen und zwei jeweils einer der elektrischen Maschinen nachgeschalteten Getrieben, wobei ein erstes Getriebe zu einer ersten axialen Seite des Zentralbereiches positioniert ist (sowie mit einer ersten elektrischen Maschine gekoppelt ist) und ein zweites Getriebe zu einer, der ersten axialen Seite abgewandten, zweiten axialen Seite des Zentralbereiches positioniert ist (und mit einer zweiten elektrischen Maschine gekoppelt ist), und wobei der Zentralbereich einen Grundkörper sowie zwei axial beabstandete, jeweils zu einer axialen Seite an den Grundkörper anschließende Flanschelemente aufweist. Alternativ ist diese elektrische Achsantriebseinheit als E-Achse bezeichnet, die bevorzugt an einer Hinterachse oder alternativ an einer Vorderachse des Kraftfahrzeuges eingesetzt ist.
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Gattungsgemäße Achsantriebseinheiten sind bereits hinlänglich bekannt. Als ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Antriebseinheiten hat es sich herausgestellt, dass diese einen relativ großen Bauraum benötigen.
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Die
DE 44 21 425 C1 zeigt ein elektrisches Antriebsaggregat für ein gemeinsam einer Antriebsachsanordnung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Straßenfahrzeugs, zugeordnetes, von Radführungen zumindest angenähert in Hochrichtung des Fahrzeugs beweglich an diesem geführtes Paar von Antriebsrädern, umfassend zwei zwischen den Antriebsrädern axial nebeneinander angeordnete Elektromotore, von denen jeder dem ihm benachbarten Antriebsrad zugewandt mit einem Getriebe zu einer Einheit verbunden ist und über das Getriebe und je eine an ein Abtriebswellenteil des Getriebes angeschlossene Gelenkwelle in Antriebsverbindung mit dem benachbarten Antriebsrad steht, wobei jede der beiden Elektromotor-Getriebe-Einheiten eine auch gesondert von der anderen Einheit mechanisch funktionsfähige Baueinheit bildet und dass die beiden Baueinheiten über einen den axialen Abstand der beiden Baueinheiten festlegenden Hilfsrahmen aneinander und an dem Fahrzeug gehalten sind.
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Die
DE 28 23 225 A1 zeigt eine Hybridantriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einem Verbrennungsmotor, einem elektrischen Generator mit zur Energieerzeugung relativ zueinander drehbaren Teilen, deren erstes durch den Verbrennungsmotor antreibbar ist, mit einem mit dem Gene rator elektrisch verbundenen Elektro-Fahrmotor zum Antrieb des Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator auch als Elektromotor und der Fahrmotor auch als Generator betreibbar sowie das zweite Teil des Generators mit einer drehbar gelagerten Schwungmasse kuppelbar, entgegen der Antriebsdrehrichtung des ersten Generatorteils drehbar und in Antriebsdrehrichtung feststellbar ist.
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Die
US 2018/ 0 133 075 A1 zeigt einen Rollstuhl mit zwei Antriebsgehäusen, welche gelenkig untereinander verbunden sind.
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Die
JP 2007 -
022 163 A und die
US 2015/ 0 367 720 A1 zeigen jeweils einen elektromotorischen Antrieb mit zwei Elektromotoren, deren Drehachsen winklig zueinander angeordnet sind.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine in ihrer (vor allem axialen) Bauweise kompaktere Achsantriebseinheit zur Verfügung zu stellen.
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Dies wird erfindungsgemäß durch die Merkmale de Patentanspruchs 1 gelöst, wobei insbesondere eine Kontaktebene zumindest eines Flanschelementes mit dem Grundkörper schräg zu einer zentralen Längsachse des Zentralbereiches verläuft.
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Durch die Schrägstellung ist es möglich, den Zentralbereich des Gehäuses in einem Umfangsbereich in seiner axialen Abmessung deutlich zu reduzieren und auf geschickte Weise mit weiteren Bestandteilen der Achsantriebseinheit zu verschachteln. Somit wird sowohl der axiale als auch der radiale Bauraum der gesamten Achsantriebseinheit reduziert.
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Weitergehende vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn eine, zwischen einem ersten Flanschelement und dem Irper gebildete, erste Kontaktebene gegensinnig verdreht (in einem Längsschnitt betrachtet) zu einer, zwischen einem zweiten Flanschelement und dem Grundkörper gebildeten, zweiten Kontaktebene ausgerichtet ist. Bevorzugt sind diese beiden Kontaktebenen um denselben Winkelbetrag (jedoch gegensinnig) relativ zur Längsachse verdreht angeordnet / ausgerichtet. Dadurch ergibt sich an zumindest einem Umfangsbereich eine besonders schmale Ausbildung des Gehäuses.
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Somit ist es auch zweckmäßig, wenn die beiden Kontaktebenen derart relativ zueinander ausgerichtet sind, dass der Zentralbereich eine V-förmige Seitenkontur aufweist / ausbildet.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Zentralbereich zwei unterschiedlich lange, sich im Wesentlichen um 180° in eine Umfangsrichtung versetzt zueinander befindliche Umfangsbereiche aufweist, wobei der kürzere der beiden Umfangsbereiche (axial) zwischen zwei, mit den elektrischen Maschinen verbundenen Leistungselektronikmodulen angeordnet ist. Jene Leistungselektronikmodule sind auf typische Weise relativ zu dem Gehäuse fixiert und radial versetzt zu der Längsachse angeordnet. Dadurch ergibt sich eine möglichst kompakte Schachtelung der Bestandteile der Achsantriebseinheit.
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Von Vorteil ist es auch, wenn mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, das zumindest eine Flanschelement mit dem Grundkörper verbindende Schrauben parallel zu der zentralen Längsachse ausgerichtet sind. Dadurch sind die Schrauben in Fügerichtung, d.h. entlang der Längsachse ausgerichtet, was eine Montage wiederum erleichtert.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn in einem Kontaktbereich zwischen dem Grundkörper und dem zumindest einen dem Flanschelement ein das zumindest eine Flanschelement relativ zu dem Grundkörper zentrierender Passstift, vorzugsweise mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Passstifte. angeordnet ist / sind. Dadurch kann das jeweilige Flanschelement zunächst auf einfache Weise relativ zu dem Grundkörper vorpositioniert werden, bevor der Grundkörper durch die Schrauben fest mit dem Flanschelement verbunden wird.
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Auch ist es von Vorteil, wenn ein an dem Grundkörper angeordneter Steckeraufnahmebereich, welcher Steckeraufnahmebereich zur Aufnahme eines Steckers einer ein Leistungselektronikmodul mit einer elektrischen Maschine verbindenden elektrischen Leitung ausgebildet ist, mehrere entlang einer Linie nebeneinander aufgereihte Kontakte aufweist, wobei diese Linie schräg, vorzugsweise senkrecht, zu der zentralen Längsachse ausgerichtet ist. Besonders von Vorteil ist es, wenn dieser Steckeraufnahmebereich an dem axial kürzer dimensionierten Umfangsbereich ausgebildet / angeordnet ist. Dadurch ist auch eine Steckeraufnahme möglichst kompakt angeordnet.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine vereinfachte Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Achsantriebseinheit nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zum Veranschaulichen eines prinzipiellen Aufbaus der Achsantriebseinheit,
- 2 eine Seitenansicht eines Zentralbereiches eines zwei elektrische Maschinen aufnehmenden Gehäuses der Achsantriebseinheit, wobei besonders gut eine Anordnung zweier Flanschelemente dieses Zentralbereiches zu erkennen ist,
- 3 eine Detailansicht eines Kontaktbereiches zwischen einem ersten Flanschelement und einem Grundkörper des Zentralbereiches, wobei ein in diesem Kontaktbereich eingesetzter Passstift zu erkennen ist, sowie
- 4 eine Unteransicht des nach 2 dargestellten Gehäuses zur Darstellung zweier Steckeraufnahmebereiche für beide elektrische Maschinen.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Mit 1 ist ein prinzipieller Aufbau einer erfindungsgemäßen elektrischen Achsantriebseinheit 1, wie sie nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, zu erkennen. Die elektrische Achsantriebseinheit 1 ist als eine so genannte E-Achse ausgeführt und demnach unmittelbar an einer Hinterachse oder einer Vorderachse eines Kraftfahrzeuges als Antriebsmodul eingesetzt. Die Achsantriebseinheit 1 ist im Wesentlichen mit zwei Teileinheiten 20a, 20b ausgestattet, wobei jede Teileinheit 20a, 20b mit einem Rad des Kraftfahrzeuges weiter verbunden ist.
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Die Achsantriebseinheit 1 weist zwei in 1 der Übersichtlichkeit halber lediglich hinsichtlich ihrer Position angedeutete elektrische Maschinen 4a, 4b auf. Die beiden elektrischen Maschinen 4a, 4b sind bspw. als Scheibenläufermotoren umgesetzt und axial nebeneinander, d. h. entlang einer Längsachse 10 nebeneinander, angeordnet. Jene Längsachse 10 ist eine Längsachse eines die beiden elektrischen Maschinen 4a, 4b umhausenden Gehäuses 2. Somit bildet die Längsachse 10 gleichzeitig eine Drehachse der Rotoren der beiden elektrischen Maschinen 4a, 4b aus. Die verwendeten Richtungsangaben axial, radial und in Umfangsrichtung beziehen sich auf diese Längsachse 10.
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Zu einer ersten axialen Seite 6a eines die beiden elektrischen Maschinen 4a, 4b umhausenden Zentralbereichs 3 des Gehäuses 2 hin ist ein erstes Getriebe 5a mit der ersten elektrischen Maschine 4a verbunden (d. h. der Rotor der ersten elektrischen Maschine 4a ist mit einem Eingang des ersten Getriebes 5a verbunden). Auf gleiche Weise ist zu einer, der ersten axialen Seite 6a abgewandten, zweiten axialen Seite 6b hin ein zweites Getriebe 5b angeordnet (der Rotor der zweiten elektrischen Maschine 4b ist mit einem Eingang des zweiten Getriebes 5a verbunden). Auf typische Weise ist zwischen dem jeweiligen Getriebe 5a, 5b und der jeweiligen elektrischen Maschine 4a, 4b eine hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellte Kupplung, wie eine Doppelkupplung wirkend eingesetzt. Eine Übersetzungsstufe von der elektrischen Maschine 4a oder 4b hin zu einem Ausgang des Getriebes 5a, 5b ist über unterschiedliche Gänge des jeweiligen Getriebes 5a, 5b wählbar. Jedes Getriebe 5a, 5b ist in einem axial an den Zentralbereich 3 angrenzenden Bereich des Gehäuses 2 untergebracht.
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Radial (d. h. senkrecht zu der Längsachse 10) außerhalb des Gehäuses 2, vorzugsweise in einer Einbaulage im Kraftfahrzeug unterhalb des Gehäuses 2, sind zwei Leistungselektronikmodule 13a, 13b angeordnet, die über ein eigenes Gehäuse (Elektronikgehäuse 22a, 22b) verfügen. Die Leistungselektronikmodule 13a, 13b / Elektronikgehäuse 22a, 22b sind an dem Gehäuse 2 befestigt. Ein erstes Leistungselektronikmodul 13a ist über eine elektrische Leitung mit der ersten elektrischen Maschine 4a verbunden, wohingegen ein zweites Leistungselektronikmodul 13b über eine elektrische Leitung mit der zweiten elektrischen Maschine 4b verbunden ist.
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Wie in Zusammenschau der 1 und 2 gut zu erkennen, weist der Zentralbereich 3 einen hohl ausgebildeten Grundkörper 7 sowie zwei Flanschelemente 8a, 8b auf, die die Seitenwände des Zentralbereichs 3 bilden. Ein erstes Flanschelement 8a ist zu der ersten axialen Seite 6a hin angeordnet, während das zweite Flanschelement 8b zu der zweiten axialen Seite 6b hin angeordnet ist. Die Flanschelemente 8a, 8b sind auf übliche Weise von einer mit dem Rotor der jeweiligen elektrischen Maschine 4a, 4b verbundenen Welle durchdrungen.
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Erfindungsgemäß ist der Grundkörper 7 derart ausgebildet und auf die Flanschelemente 8a, 8b abgestimmt, dass eine Kontaktebene 9a, 9b zwischen dem jeweiligen Flanschelement 8a, 8b mit dem Grundkörper 7 schräg zu der Längsachse 10 verläuft. Jene Kontaktebene 9a, 9b ist eine Ebene, in der eine in Umfangsrichtung um die Längsachse 10 herum verlaufende, d. h. ringförmige, Anlagefläche zwischen den beiden Bestandteilen (erstes Flanschelement 8a und Grundkörper 7 bzw. zweites Flanschelement 8b und Grundkörper 7) liegt.
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Die beiden Flanschelemente 8a, 8b sind in dieser Ausführung um denselben Winkelbetrag, jedoch gegensinnig relativ zu der Längsachse 10 ausgerichtet. Folglich ergibt sich ein im Längsschnitt im Wesentlichen V-förmiger Zentralbereich 3 des Gehäuses 2 / ein Zentralbereich 3 mit V-Förmiger Seitenkontur 11. Mit anderen Worten weist der Zentralbereich 3 an einem ersten Umfangsbereich 12a eine kürzere axiale Länge auf als an einem im Wesentlichen um 180° gegenüberliegenden zweiten Umfangsbereich 12b. Jener erste Umfangsbereich 12a ist derart angeordnet, dass er in einen zwischen den Leistungselektronikmodulen 13a, 13b sowie durch die Leistungselektronikmodule 13a, 13b gebildeten, axialen Zwischenraum 21 hineinragt. Dadurch kommt es zu einer geschickten Verschachtelung des Gehäuses 2 mit den Leistungselektronikmodulen 13a, 13b.
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In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass der Grundkörper 7 des Weiteren an dem ersten Umfangsbereich 12a zwei radial nach außen weisende Steckeraufnahmebereiche 17, wie sie in 4 dargestellt sind, aufweist. Die beiden Steckeraufnahmebereiche 17 sind jeweils einer elektrischen Maschine 4a oder 4b zugeordnet. Jeder Steckeraufnahmebereich 17 ist (über eine hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellte Leitung) entweder mit dem ersten Leistungselektronikmodul 13a oder dem zweiten Leistungselektronikmodul 13b verbunden. In diesem Zusammenhang ist erkennbar, dass mehrere entlang einer gedachten Linie aneinander aufgereihte (elektrische) Kontakte 19 in dem Steckeraufnahmebereich 17 vorgesehen sind. In dieser Ausführung sind drei dieser Kontakte 19 entlang der gedachten geraden Linie 18 aufgereiht. Die Linie 18 jedes Steckeraufnahmebereichs 17 verläuft senkrecht zur Längsachse 10. Somit verlaufen die beiden Linien 18 der benachbarten Steckeraufnahmebereiche 17 parallel zueinander. Dadurch ist es möglich, das Gehäuse 2 axial noch kürzer umzusetzen.
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Mit 3 ist schließlich ein Kontaktbereich 15 zwischen dem ersten Flanschelement 8a und dem Grundkörper 7 detailliert dargestellt. Hierbei ist zu erkennen, dass ein Passstift 16 derart in dem Grundkörper 7 aufgenommen / eingepresst ist, dass das erste Flanschelement 8a bei der Montage selbstständig auf dem Passstift 16 aufgeschoben wird, sodass das erste Flanschelement 8a relativ zu dem Grundkörper 7 zentriert wird. In Umfangsrichtung sind mehrere Passstifte 16 verteilt angeordnet.
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Im Anschluss daran werden mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Schrauben 14 eingesetzt, um das Flanschelement 8a bzw. 8b fest an den Grundkörper 7 anzubringen. Die Schrauben 14 sind parallel zur Längsachse 10 ausgerichtet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Achsantriebseinheit
- 2
- Gehäuse
- 3
- Zentralbereich
- 4a
- erste elektrische Maschine
- 4b
- zweite elektrische Maschine
- 5a
- erstes Getriebe
- 5b
- zweites Getriebe
- 6a
- erste Seite
- 6b
- zweite Seite
- 7
- Grundkörper
- 8a
- erstes Flanschelement
- 8b
- zweites Flanschelement
- 9a
- erste Kontaktebene
- 9b
- zweite Kontaktebene
- 10
- Längsachse
- 11
- Seitenkontur
- 12a
- erster Umfangsbereich
- 12b
- zweiter Umfangsbereich
- 13a
- erstes Leistungselektronikmodul
- 13b
- zweites Leistungselektronikmodul
- 14
- Schraube
- 15
- Kontaktbereich
- 16
- Passstift
- 17
- Steckeraufnahmebereich
- 18
- Linie
- 19
- Kontakt
- 20a
- erste Teileinheit
- 20b
- zweite Teileinheit
- 21
- Zwischenraum
- 22a
- erstes Elektronikgehäuse
- 22b
- zweites Elektronikgehäuse
