DE102020117438A1 - Drive module - Google Patents

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Tobias Reichle
Hagen Hölscher
Achim Schulz
Gary Avery
Gerhard Spengler
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebsmodul (1) für ein Kraftfahrzeug (2) mit einem Elektromotor (4) und einem Radträger (5).Erfindungswesentlich ist dabei,- dass zwischen dem Elektromotor (4) und dem Radträger (5), bestehend aus einem Radträgergehäuse (16) und einem Gehäusedeckel (15), ein Getriebe (6) mit einer Zwischenwelle (12), bestehend aus einem ersten Zwischenwellenzahnrad (7) und einem zweiten Zwischenwellenzahnrad (8), angeordnet ist,- dass der Elektromotor (4) über ein Antriebsritzel (11) mit dem ersten Zwischenwellenzahnrad (7) und das zweite Zwischenwellenzahnrad (8) mit einem Abtriebszahnrad (13) kämmt,- dass ein Gehäusedeckel (15) vorgesehen ist, an welchem der Elektromotor (4) angeordnet und die Hohlachse (28) teilweise gelagert ist,- dass das Abtriebszahnrad (13) einen Achszapfen (17) mit einem Gewinde (18) aufweist, über welchen eine Radnabe (19) mittels einer Achsmutter (20) verschraubt ist,- dass ein mit dem Radträgergehäuse (16) verschraubter Gehäusedeckel (15) vorgesehen ist, wobei zwischen dem Radträgergehäuse (16) und der Radnabe (19) und dem Abtriebszahnrad (13) ein Radlager (22) angeordnet ist.The present invention relates to a drive module (1) for a motor vehicle (2) with an electric motor (4) and a wheel carrier (5). It is essential to the invention - that between the electric motor (4) and the wheel carrier (5), consisting of a Wheel carrier housing (16) and a housing cover (15), a transmission (6) with an intermediate shaft (12), consisting of a first intermediate shaft gear (7) and a second intermediate shaft gear (8), is arranged - that the electric motor (4) via a drive pinion (11) meshes with the first intermediate shaft gear (7) and the second intermediate shaft gear (8) meshes with an output gear (13), - that a housing cover (15) is provided, on which the electric motor (4) is arranged and the hollow axle (28 ) is partially mounted, - that the output gear (13) has an axle journal (17) with a thread (18) via which a wheel hub (19) is screwed by means of an axle nut (20), - that a wheel carrier housing (16) screwed housing cover (15) is provided, with a wheel bearing (22) being arranged between the wheel carrier housing (16) and the wheel hub (19) and the driven gear wheel (13).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebsmodul für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor und einem Radträger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a drive module for a motor vehicle with an electric motor and a wheel carrier according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 10 2016 007 496 A1 ist ein gattungsgemäßes Antriebsmodul für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor sowie mit einem Radträger zur Lagerung eines Rades des Kraftfahrzeugs bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass der Radträger mittels wenigstens eines Querlenkers an einem Maschinengehäuse des Elektromotors gelagert ist und einerseits an dem Radträger angreift und andererseits an einem Maschinengehäuse angelenkt ist. Hierdurch soll ein verbessertes Fahrverhalten aufgrund einer geringeren, ungefederten Masse ermöglicht werden.From the DE 10 2016 007 496 A1 a generic drive module for a motor vehicle with an electric motor and with a wheel carrier for mounting a wheel of the motor vehicle is known. It is provided that the wheel carrier is mounted on a machine housing of the electric motor by means of at least one wishbone and, on the one hand, engages the wheel carrier and, on the other hand, is hinged to a machine housing. This is intended to enable improved driving behavior due to a lower, unsprung mass.

Aus der DE 10 2010 023 982 A1 ist eine Achse für ein Kraftfahrzeug mit einer zumindest zwei miteinander zusammenwirkenden Übertragungselementen umfassenden Getriebeeinrichtung sowie einem Elektromotor bekannt. Ebenfalls ist eine Radaufhängung vorgesehen, die zumindest eine von dem Elektromotor über die Getriebeeinrichtung antreibbare Radnabe sowie ein Lenkerelement zur Führung eines Rades des Kraftfahrzeugs umfasst, wobei die Radaufhängung zumindest ein mit dem Lenkerelement verbundenes Radnabenträgerelement aufweist, welches zumindest bereichsweise einen Aufnahmeraum besitzt, in dem zumindest eines der Übertragungselement aufgenommen ist. Hierdurch sollen insbesondere zur Verfügung stehende Bauraumverhältnisse verbessert werden.From the DE 10 2010 023 982 A1 an axle for a motor vehicle with a transmission device comprising at least two interacting transmission elements and an electric motor is known. A wheel suspension is also provided which comprises at least one wheel hub that can be driven by the electric motor via the transmission device and a link element for guiding a wheel of the motor vehicle, the wheel suspension having at least one wheel hub carrier element connected to the link element, which at least in some areas has a receiving space in which at least one of the transmission elements is added. This is intended in particular to improve the available installation space.

Aus der EP 1 961 602 A1 ist ein weiteres Antriebsmodul für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor und einem Radträger bekannt, wobei zwischen einer Radnabe und dem Elektromotor eine Kupplung vorgesehen ist.From the EP 1 961 602 A1 Another drive module for a motor vehicle with an electric motor and a wheel carrier is known, a clutch being provided between a wheel hub and the electric motor.

Aus der EP 2 075 175 B1 ist eine Antriebseinheit für ein Transportfahrzeug für den Stadtverkehr bekannt, welche einen über ein Getriebe mit einem angetriebenen Rad gekoppelten Elektromotor besitzt.From the EP 2 075 175 B1 a drive unit for a transport vehicle for city traffic is known which has an electric motor coupled to a driven wheel via a transmission.

Aus der EP 2 737 612 B1 ist ein Antriebsmodul für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor und einem Planetengetriebe bekannt.From the EP 2 737 612 B1 a drive module for a motor vehicle with an electric motor and a planetary gear is known.

Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Antriebsmodulen ist, dass diese nicht über ein Getriebe zwischen einem Elektromotor und einer Radnabe verfügen oder aber - sofern ein solches Getriebe vorhanden ist - vergleichsweise aufwendig und groß bauen und sich dadurch nur komplex und teuer herstellen lassen.A disadvantage of the drive modules known from the prior art is that they do not have a gearbox between an electric motor and a wheel hub or - if such a gearbox is available - build relatively complex and large and can therefore only be produced in a complex and expensive manner.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein Antriebsmodul der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.The present invention is therefore concerned with the problem of specifying an improved or at least an alternative embodiment for a drive module of the generic type, which in particular overcomes the disadvantages known from the prior art.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this problem is solved by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein vergleichsweise kompakt bauendes Antriebsmodul bereitzustellen, welches sowohl einen Radträger als auch ein Getriebe und einen Elektromotor umfasst. Durch eine Zweiteilung des Radträgers in ein Radträgergehäuse und einen damit verschraubten Gehäusedeckel ist eine besonders bauraumoptimierte Anordnung von Elektromotor, Getriebe mit Zwischenwelle, sowie Radträger mit Abtriebszahnrad möglich, wobei zugleich nicht nur ein kompakter und einfacher Aufbau, sondern auch eine hohe Steifigkeit möglich ist. Erfindungsgemäß ist dabei zwischen dem Elektromotor und dem zweigeteilten Radträger ein Getriebe mit einer Zwischenwelle, die aus zwei Zwischenwellenzahnrädern gebildet wird Der Elektromotor kämmt dabei über ein Antriebsritzel mit dem ersten Zwischenwellenzahnrad, während das zweite Zwischenwellenzahnrad mit einem Abtriebszahnrad kämmt. Das Abtriebszahnrad besitzt einen Achszapfen mit einem Gewinde, über welchen eine Radnabe mittels einer Achsmutter verschraubt sind. Abtriebszahnrad und Achszapfen sind dabei vorzugsweise einstückig ausgebildet. Darüber hinaus vorgesehen ist ein Gehäusedeckel, an welchem der Elektromotor angeordnet und die Zwischenachse der Zwischenwelle teilweise befestigt ist. Mit dem Radträgergehäuse ist der Gehäusedeckel verschraubt, wobei zwischen dem Radträgergehäuse und der Radnabe und dem Antriebszahnrad zugleich ein Radlager angeordnet ist. Das Abtriebszahnrad ist somit derart ausgebildet, dass dieses mit Hilfe der Achsmutter und der Radnabe gleichzeitig die notwendige Vorspannung auf das Radlager überträgt und einen inneren Laufring ggf. in geteilter Ausführung desselben zwischen diesen verspannt. Mit dem erfindungsgemäßen Antriebsmodul ist es somit erstmals möglich, ein bauraumoptimiertes und äußerst kompakt bauendes Antriebsmodul zu schaffen, bei welchem sowohl der Elektromotor, als auch das Getriebe und das Radlager in äußerst kompakter Weise in/an einem Radträger, bestehend aus dem Radträgergehäuse und einem abschließenden Gehäusedeckel, angeordnet sind.The present invention is based on the general idea of providing a comparatively compact drive module which comprises both a wheel carrier and a gearbox and an electric motor. By dividing the wheel carrier in two into a wheel carrier housing and a housing cover screwed to it, an especially space-optimized arrangement of the electric motor, gearbox with intermediate shaft and wheel carrier with output gear is possible, whereby not only a compact and simple structure, but also a high degree of rigidity is possible at the same time. According to the invention, a transmission with an intermediate shaft, which is formed from two intermediate shaft gears, is between the electric motor and the two-part wheel carrier.The electric motor meshes with the first intermediate shaft gear via a drive pinion, while the second intermediate shaft gear meshes with an output gear. The output gear has an axle journal with a thread, over which a wheel hub is screwed by means of an axle nut. The output gear and the stub axle are preferably designed in one piece. In addition, a housing cover is provided, on which the electric motor is arranged and the intermediate axis of the intermediate shaft is partially attached. The housing cover is screwed to the wheel carrier housing, a wheel bearing being arranged at the same time between the wheel carrier housing and the wheel hub and the drive gear. The output gear is thus designed in such a way that it simultaneously transmits the necessary preload to the wheel bearing with the help of the axle nut and the wheel hub and braces an inner race between them, possibly in a split design. With the drive module according to the invention it is thus possible for the first time to create a space-optimized and extremely compact drive module in which both the electric motor, the transmission and the wheel bearing in an extremely compact manner in / on a wheel carrier, consisting of the wheel carrier housing and a final Housing cover, are arranged.

Zweckmäßig sind die Radnabe und das Abtriebszahnrad über eine Zahnwellenverbindung drehmomentübertragend verbunden. Am Achszapfen des Abtriebszahnrades ist dabei eine außenliegende Verzahnung vorgesehen, die mit einer innenliegenden Verzahnung der Radnabe kämmt und dadurch eine Drehmomentübertragung erlaubt. Eine derartige Zahnwellenverbindung ermöglicht eine Kompensation von axialen Montagetoleranzen und ermöglicht zugleich eine hohe Drehmomentübertragungsfähigkeit. Eine derartige Zahnwellenverbindung kann beispielsweise entsprechend der DIN5480 ausgeführt sein.The wheel hub and the output gear are expediently connected in a torque-transmitting manner via a toothed shaft connection. On the journal of the output gear there is an external one Low gearing is provided which meshes with internal gearing of the wheel hub and thereby allows torque to be transmitted. Such a splined shaft connection enables a compensation of axial assembly tolerances and at the same time enables a high torque transmission capacity. Such a splined shaft connection can be designed according to DIN5480, for example.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist das Radlager als zweireihiges Kugellager miteinem geteilten inneren Laufring, einem äußeren Laufring sowie dazwischen angeordneten Kugeln ausgebildet, wobei der innere Laufring zwischen der Radnabe und dem Abtriebszahnrad verklemmt ist. Der äußere Ring des Randlagers wird beispielsweise über eine Befestigungsplatte vorgespannt und fixiert. Zu einer Montage des Radlagers wird dieses zunächst mit dem äußeren Laufring in das Radträgergehäuse eingepresst und mittels einer Befestigungsplatte verspannt. Anschließend wird die Radnabe in den inneren Laufring des Radlagers eingepresst und der Achszapfen des Abtriebszahnrads von der gegenüberliegenden Seite in die Radnabe geschoben, sodass dieses ringförmig komplementär in die Radnabe eingreift. Wiederum anschließend wird die Achsmutter auf das Gewinde des Achszapfens aufgeschraubt und dadurch die Radnabe gegen das Abtriebszahnrad verspannt. Hierbei wird der innere Laufring des Radlagers zwischen den Schultern der Radnabe und des Abtriebszahnrades eingeklemmt und fixiert. Eine Zentrierung des Abtriebszahnrades erfolgt somit über das Radlager gegenüber dem Radträgergehäuses und nicht über die in dem vorherigen Absatz beschriebene Zahnwellenverbindung.In an advantageous development of the solution according to the invention, the wheel bearing is designed as a two-row ball bearing with a divided inner race, an outer race and balls arranged in between, the inner race being clamped between the wheel hub and the output gear. The outer ring of the edge bearing is pretensioned and fixed, for example via a fastening plate. To assemble the wheel bearing, it is first pressed with the outer race into the wheel carrier housing and clamped by means of a fastening plate. The wheel hub is then pressed into the inner race of the wheel bearing and the journal of the output gear is pushed into the wheel hub from the opposite side, so that it engages in a complementary ring shape in the wheel hub. Then again, the axle nut is screwed onto the thread of the axle journal, thereby bracing the wheel hub against the output gear. The inner race of the wheel bearing is clamped and fixed between the shoulders of the wheel hub and the output gear. The output gear is thus centered via the wheel bearing with respect to the wheel carrier housing and not via the toothed shaft connection described in the previous paragraph.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Zwischenwelle, bestehend aus zwei Zahnrädern, die über eine drehmomentübertragende Verbindung miteinander verbunden sind, als Hohlwelle ausgebildet und auf einer Hohlachse gelagert, wobei eine durch das Radträgergehäuse und die Hohlachse geführte und in den Gehäusedeckel eingeschraubte Schraube vorgesehen ist, über die die Hohlachse und indirekt damit auch die als Hohlwelle ausgebildete Zwischenwelle fixiert ist. Eine derartige Ausführungsform bietet den großen Vorteil, dass über die zuvor genannte Schraube nicht nur die Hohlachse am Radträgergehäuse fixiert werden kann, sondern zugleich auch der Gehäusedeckel am Radträgergehäuse, so dass die Schraube zwei Funktionen gleichzeitig erfüllt.In an advantageous development of the solution according to the invention, the intermediate shaft, consisting of two gears which are connected to one another via a torque-transmitting connection, is designed as a hollow shaft and mounted on a hollow axle, with a screw being provided through the wheel carrier housing and the hollow axle and screwed into the housing cover is, via which the hollow axle and indirectly also the intermediate shaft designed as a hollow shaft is fixed. Such an embodiment offers the great advantage that not only can the hollow axle be fixed to the wheel carrier housing via the aforementioned screw, but also the housing cover to the wheel carrier housing at the same time, so that the screw fulfills two functions at the same time.

Zweckmäßig ist die Zwischenwelle über mindestens ein Kugellager und einem ggf. zweireihigen Nadellager auf der Hohlachse gelagert. Über das Kugellager ist eine Axiallagerung der Zwischenwelle möglich, während die Nadellager reine Radiallager darstellen. Das Kugellager zur Lagerung der Zwischenwelle kann dabei beispielsweise unter bzw. innerhalb des ersten Zwischenwellenzahnrads angeordnet sein und dadurch bauraumoptimiert untergebracht werden.The intermediate shaft is expediently mounted on the hollow axle via at least one ball bearing and an optionally two-row needle bearing. An axial bearing of the intermediate shaft is possible via the ball bearing, while the needle bearings are purely radial bearings. The ball bearing for mounting the intermediate shaft can be arranged, for example, under or within the first intermediate shaft gear and thus be accommodated in a space-optimized manner.

Zweckmäßig ist eine Kontaktfläche zwischen dem Radträgergehäuse und dem Gehäusedeckel als plane Fläche ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, eine Abdichtung zwischen dem Gehäusedeckel und dem Radträgergehäuse mittels einer einfachen, hocheffektiven und kostengünstigen Abdichtung, wie beispielsweise einer Gummi-Metall-Dichtung, zu ermöglichen, was den großen Vorteil bietet, über die zuvor genannte Dichtung einen vergleichsweise hohen Reibbeiwert zu erzielen und dadurch unerwünschte Relativbewegungen zwischen Gehäusedeckel und Radträgergehäuse zuverlässig zu unterbinden.A contact surface between the wheel carrier housing and the housing cover is expediently designed as a flat surface. This makes it possible to provide a seal between the housing cover and the wheel carrier housing by means of a simple, highly effective and inexpensive seal, such as a rubber-metal seal, which offers the great advantage of achieving a comparatively high coefficient of friction over the aforementioned seal achieve and thereby reliably prevent undesired relative movements between the housing cover and the wheel carrier housing.

Zweckmäßig hausen das Radträgergehäuse und der Gehäusedeckel das Getriebe ein. Das Radträgergehäuse, das das Radlager aufnimmt und der Gehäusedeckel bilden somit sowohl für das Radlager als auch für das Getriebe ein gemeinsames Gehäuse, den Radträger, der sowohl Achslenker als auch Feder- und Dämpfungsbauteile aufnehmen kann, welches lediglich zwei Gehäuseteile besitzt, wodurch nicht nur die Teilevielfalt reduziert werden kann, sondern zugleich auch ein Montageaufwand. Durch die reduzierte Teileanzahl können zudem auch Lager- und Logistikkosten reduziert werden.The wheel carrier housing and the housing cover expediently house the transmission. The wheel carrier housing, which accommodates the wheel bearing, and the housing cover thus form a common housing for both the wheel bearing and the gearbox, the wheel carrier, which can accommodate both axle links and spring and damping components, which has only two housing parts, which means that not only the The variety of parts can be reduced, but also an assembly effort. Due to the reduced number of parts, storage and logistics costs can also be reduced.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist ein Stützlager vorgesehen, welches das Abtriebszahnrad am Gehäusedeckel lagert. Mittels des Stützlagers kann somit das Abtriebszahnrad, welches über z.B. ein Zahnwellenprofil zugleich drehfest mit der Radnabe verbunden ist, als eine mehrteilige Lagerung ausgeführt werden. Dementsprechend kann das Abtriebszahnrad einerseits über das Radlager gegenüber dem Radträgergehäuse und andererseits über das Stützlager gegenüber dem Gehäusedeckel gelagert werden, wodurch insbesondere ein Verkippen einer Radachse zuverlässig verhindert werden kann. Hierdurch kann eine sehr hohe Sturzsteifigkeit erreicht werden, da die Radachse in axialem Abstand über das Radlager und das Stützlager abgestützt ist. Zudem werden auch die inneren Zahnkräfte durch das Stützlager zusätzlich abgestützt.In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, a support bearing is provided which supports the output gear on the housing cover. By means of the support bearing, the output gear, which is connected to the wheel hub in a rotationally fixed manner via a splined shaft profile, for example, can be designed as a multi-part bearing. Accordingly, the output gear can be supported on the one hand via the wheel bearing opposite the wheel carrier housing and on the other hand via the support bearing opposite the housing cover, whereby in particular tilting of a wheel axle can be reliably prevented. In this way, a very high level of camber stiffness can be achieved, since the wheel axle is supported at an axial distance via the wheel bearing and the support bearing. In addition, the internal tooth forces are also supported by the support bearing.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, ist das Antriebsmodul als vorgefertigte Baugruppe ausgebildet. Dies bietet den großen Vorteil, das komplette Antriebsmodul vorfertigen zu können und dieses in vorgefertigtem Zustand an eine Montagelinie für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug anzuliefern, wodurch die Endmontage im Bereich der Montagelinie deutlich vereinfacht und beschleunigt wird. Insbesondere können so auch einzelne Vormontageprozesse ausgelagert werden, beispielsweise an einen Zulieferer.In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the drive module is designed as a prefabricated assembly. This offers the great advantage of being able to prefabricate the complete drive module and deliver it in a prefabricated state to an assembly line for an electric or hybrid vehicle, which means that the final assembly in the area of the assembly line is clear is simplified and accelerated. In particular, individual pre-assembly processes can also be outsourced, for example to a supplier.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Elektro- bzw. Hybridfahrzeug, mit einem oder mehreren derartigen Antriebsmodulen auszustatten. Hierdurch ist es möglich, ein derartiges Elektrofahrzeug mit beispielsweise vier solchen Antriebsmodulen auszustatten, wodurch ein vierradgetriebenes Elektrofahrzeug vergleichsweise einfach herstellbar ist. Rein theoretisch ist selbstverständlich auch lediglich die Anordnung zweier derartiger Antriebsmodule an einer Vorder- oder Hinterachse eines solchen Elektro- oder Hybridfahrzeugs möglich, wodurch insbesondere ein kostengünstiges Elektrofahrzeug mit im Bereich des Antriebsmoduls reduziertem Bauraumbedarf geschaffen werden kann. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Antriebsmodul auch als Nachrüstlösung denkbar, also für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor geeignet, die durch das Nachrüsten mit dem erfindungsgemäßen Antriebsmodul zu einem Hybridfahrzeug werden.The present invention is further based on the general idea of equipping a motor vehicle, for example an electric or hybrid vehicle, with one or more such drive modules. This makes it possible to equip such an electric vehicle with, for example, four such drive modules, as a result of which a four-wheel-drive electric vehicle can be manufactured comparatively easily. Purely theoretically, it is of course only possible to arrange two such drive modules on a front or rear axle of such an electric or hybrid vehicle, whereby in particular an inexpensive electric vehicle with reduced space requirements in the area of the drive module can be created. In principle, the drive module according to the invention is also conceivable as a retrofit solution, that is to say is suitable for vehicles with an internal combustion engine which, when retrofitted with the drive module according to the invention, become a hybrid vehicle.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures on the basis of the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch,

  • 1 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Antriebsmodul für ein Kraftfahrzeug,
  • 2 eine Ansicht auf ein erfindungsgemäßes Antriebsmodul,
  • 3 eine Darstellung wie in 2, jedoch bei transparentem Radträgergehäuse und Gehäusedeckel,
  • 4 eine Ansicht ähnlich wie in 2, jedoch aus entgegengesetzter Richtung,
  • 5 eine Darstellung wie in 4, jedoch mit transparentem Gehäusedeckel und Elektromotor,
  • 6 eine Einbausituation des erfindungsgemäßen Antriebsmoduls an einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug.
They show, each schematically,
  • 1 a sectional view through a drive module according to the invention for a motor vehicle,
  • 2 a view of a drive module according to the invention,
  • 3 a representation as in 2 , but with a transparent wheel carrier housing and housing cover,
  • 4th a view similar to that in 2 , but from the opposite direction,
  • 5 a representation as in 4th , but with a transparent housing cover and electric motor,
  • 6th an installation situation of the drive module according to the invention on a motor vehicle according to the invention.

Entsprechend den 1 bis 5, weist ein erfindungsgemäßes Antriebsmodul 1 für ein ebenfalls erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 2, beispielsweise ein Elektrofahrzeug 3, einen Elektromotor 4 sowie einen Radträger 5, bestehend aus dem Radträgergehäuse 16 und dem Gehäusedeckel 15 auf. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Elektromotor 4 und dem Radträger 5 ein Getriebe 6 mit einer Zwischenwelle 12, bestehend aus dem ersten Zwischenwellenzahnrad 7 und einem zweiten Zwischenwellenzahnrad 8. Der Elektromotor 4 besitzt in bekannter Weise einen Stator 9 sowie eine Rotor 10, wobei eine Antriebswelle des Rotors 10 ein Antriebsritzel 11 trägt. Dieses Antriebsritzel 11 kämmt in montiertem Zustand mit dem ersten Zwischenwellenzahnrad 7 der Zwischenwelle 12. Das zweite Zwischenwellenzahnrad 8 wiederum kämmt mit einem beispielsweise zweiteiligen Abtriebszahnrad 13, so dass das Getriebe 6 als zweistufiges Getriebe ausgebildet ist.According to the 1 until 5 , has a drive module 1 according to the invention for a motor vehicle 2 according to the invention, for example an electric vehicle 3, an electric motor 4 and a wheel carrier 5, consisting of the wheel carrier housing 16 and the housing cover 15. According to the invention, a gear 6 with an intermediate shaft 12, consisting of the first intermediate shaft gear 7 and a second intermediate shaft gear 8, is between the electric motor 4 and the wheel carrier 5 10 carries a drive pinion 11. In the assembled state, this drive pinion 11 meshes with the first intermediate shaft gear 7 of the intermediate shaft 12. The second intermediate shaft gear 8 in turn meshes with a two-part output gear 13, for example, so that the gear 6 is designed as a two-stage gear.

Das Antriebsritzel 11 und das erste Zwischenwellenzahnrad 7 können dabei jeweils eine komplementär zueinander ausgebildete Schrägverzahnung aufweisen. Dies ist vorteilhaft um Axialkräfte auszugleichen. In analoger Weise kann auch das Abtriebszahnrad 13 und das zweite Zwischenwellenzahnrad 8 eine komplementäre Schrägverzahnung besitzen.The drive pinion 11 and the first intermediate shaft gear 7 can each have helical gearing that is designed to be complementary to one another. This is advantageous to compensate for axial forces. In an analogous manner, the output gear 13 and the second intermediate shaft gear 8 can also have complementary helical teeth.

Ebenfalls vorgesehen ist der Radträger 5, welcher aus einem Radträgergehäuse 16 und einem damit verschraubten Gehäusedeckel 15 besteht. An dem Gehäusedeckel 15 ist sowohl teilweise die Zwischenwelle 12 indirekt gelagert, als auch der Elektromotor 4 und nimmt das Stützlager 35 des Abtriebszahnrades 13 auf. Das Abtriebszahnrad 13 besitzt erfindungsgemäß einen Achszapfen 17 mit einem Gewinde 18, über welches eine Radnabe 19 mittels einer Achsmutter 20 verschraubt und damit fixiert ist. Das Abtriebszahnrad 13 und der Achszapfen 17 sind vorzugsweise einstückig. An der Radnabe 19 wird später die Bremsscheibe 38 und das Rad eines Kraftfahrzeugrades angeschraubt.The wheel carrier 5, which consists of a wheel carrier housing 16 and a housing cover 15 screwed to it, is also provided. On the housing cover 15, both the intermediate shaft 12 and the electric motor 4 are partially supported indirectly and receive the support bearing 35 of the output gear 13. According to the invention, the output gear 13 has an axle journal 17 with a thread 18, via which a wheel hub 19 is screwed and thus fixed by means of an axle nut 20. The output gear 13 and the journal 17 are preferably in one piece. The brake disk 38 and the wheel of a motor vehicle wheel will later be screwed onto the wheel hub 19.

Zwischen dem Radträgergehäuse 16 und der Radnabe 19 bzw. dem Abtriebszahnrad 13 ist erfindungsgemäß zudem noch ein Radlager 22 angeordnet, das mittels der Achsmutter 20 verspannt werden kann. Das Abtriebszahnrad 13 stellt somit gleichzeitig den Achszapfen 17 und dient zur Verspannung des Radlagers 22 (insbesondere des/der inneren Laufrings/e). Die Verspannung des äußeren Laufrings 24 des Radlagers 22 erfolgt beispielsweise über eine Befestigungsplatte, die über Schrauben an dem Radträgergehäuse 16 fixiert ist, alternativ ist eine Flanschausführung des äußeren Laufrings 24 ebenfalls möglich.According to the invention, a wheel bearing 22, which can be clamped by means of the axle nut 20, is also arranged between the wheel carrier housing 16 and the wheel hub 19 or the output gear 13. The output gear 13 thus simultaneously provides the axle journal 17 and is used to brace the wheel bearing 22 (in particular the inner Race / s). The outer race 24 of the wheel bearing 22 is braced, for example, via a fastening plate which is fixed to the wheel carrier housing 16 by means of screws; alternatively, a flange design of the outer race 24 is also possible.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Radträgers 5 bzw. generell des Antriebsmoduls 1 kann ein besonders kompakt bauendes Antriebsmodul 1 geschaffen werden, wobei das Radträgergehäuse 16 und der Gehäusedeckel 15 nicht nur das Abtriebszahnrad 13 und das Radlager 22 einhausen, sondern zudem auch das Getriebe 6. Das Radlager 22 dient dabei nicht nur zur Lagerung der Radnabe 19, sondern zugleich auch zur Lagerung des Abtriebszahnrads 13, wodurch auf separate Lager verzichtet werden kann.Due to the inventive construction of the wheel carrier 5 or generally the drive module 1, a particularly compact drive module 1 can be created, the wheel carrier housing 16 and the housing cover 15 not only housing the output gear 13 and the wheel bearing 22, but also the transmission 6 Wheel bearing 22 is used not only to support the wheel hub 19, but at the same time also to support the output gear 13, which means that separate bearings can be dispensed with.

Das Radlager 22 ist dabei als Kugellager ausgebildet und kann einen oder mehrere innere Laufringe 23, einen oder zwei äußere Laufringe 24 sowie dazwischen angeordnete Wälzkörpern 25 bspw. Kugeln, die beispielsweise in einem Kugelträgerkäfig gehalten sein können, aufweisen. Der innere Laufring 23 und der äußere Laufring 24 dienen dabei lediglich als Lauffläche. Im dargestellten Fall besitzt das Radlager 22 zwei parallele Kugelreihen und ermöglicht dadurch nicht nur eine besonders leichtgängige Lagerung der Radnabe 19 und des Abtriebszahnrads 13, sondern zugleich auch eine gewisse Abstützung einer Radachse 26.The wheel bearing 22 is designed as a ball bearing and can have one or more inner races 23, one or two outer races 24 and rolling elements 25, for example balls, arranged between them, which can be held in a ball carrier cage, for example. The inner race 23 and the outer race 24 serve only as a running surface. In the case shown, the wheel bearing 22 has two parallel rows of balls and thereby enables not only a particularly smooth mounting of the wheel hub 19 and the output gear 13, but also a certain amount of support for a wheel axle 26 at the same time.

Betrachtet man insbesondere die 1 weiter, so kann man erkennen, dass die Zwischenwelle 12, bestehend aus zwei Zahnrädern 7, 8, die über eine drehmomentübertragende Verbindung miteinander verbunden sind, als Hohlwelle ausgebildet und auf einer hülsenartigen Hohlachse 28 gelagert ist, wobei eine durch das Radträgergehäuse 16 und die Hohlachse 28 geführte und in den Gehäusedeckel 15 eingeschraubte Schraube 29 vorgesehen ist, über die die Hohlachse 28 fixiert ist. Die Schraube 29 übernimmt dabei zwei Funktionen gleichzeitig, nämlich einmal die Fixierung der Hohlachse 28 und dadurch die Lagerung der Zwischenwelle 12 und andererseits die Fixierung des Gehäusedeckels 15 am Radträgergehäuse 16.If one looks in particular at the 1 Furthermore, it can be seen that the intermediate shaft 12, consisting of two gear wheels 7, 8, which are connected to one another via a torque-transmitting connection, is designed as a hollow shaft and is mounted on a sleeve-like hollow axle 28, one through the wheel carrier housing 16 and the hollow axle 28 guided and screwed into the housing cover 15 screw 29 is provided, via which the hollow axis 28 is fixed. The screw 29 assumes two functions at the same time, namely on the one hand fixing the hollow axle 28 and thereby mounting the intermediate shaft 12 and on the other hand fixing the housing cover 15 on the wheel carrier housing 16.

Die Zwischenwelle 12 ist über ein Kugellager 30 und ein ggf. zweireihiges Nadellager 31 auf der Hohlachse 28 gelagert, wobei das Kugellager 30 sowohl eine Radiallagerung als auch eine Axiallagerung des ersten Zwischenwellenzahnrads 7 als auch des zweiten Zwischenwellenzahnrads 8, welche beide gemeinsam die Zwischenwelle 12 bilden, übernimmt. Das Nadellager 31 übernimmt dabei ausschließlich eine Radiallagerfunktion. Das Kugellager 30 ist dabei vorzugsweise innerhalb bzw. unterhalb des ersten Zwischenwellenzahnrads 7 und dadurch äußerst bauraumoptimiert angeordnet. Das Kugellager 30 ist über ein Fixierelement 32, beispielsweise einen Sprengring, am ersten Zwischenwellenzahnrad 7 bzw. der Zwischenwelle 12 fixiert. Die Zwischenwelle 12, bestehend aus dem ersten Zwischenwellenzahnrad 7und dem zweiten Zwischenwellenzahnrad 8 kann dabei einteilig ausgebildet sein.The intermediate shaft 12 is mounted on the hollow axle 28 via a ball bearing 30 and a possibly two-row needle bearing 31, the ball bearing 30 having both a radial bearing and an axial bearing of the first intermediate shaft gear 7 and the second intermediate shaft gear 8, which both together form the intermediate shaft 12 , takes over. The needle bearing 31 exclusively takes on a radial bearing function. The ball bearing 30 is preferably arranged within or below the first intermediate shaft gear 7 and is therefore extremely space-optimized. The ball bearing 30 is fixed on the first intermediate shaft gear 7 or the intermediate shaft 12 via a fixing element 32, for example a snap ring. The intermediate shaft 12, consisting of the first intermediate shaft gear 7 and the second intermediate shaft gear 8, can be designed in one piece.

Eine Kontaktfläche 33 zwischen dem Gehäusedeckel 15 und dem Radträgergehäuse 16 ist vorzugsweise plan ausgebildet, was eine vergleichsweise einfache Abdichtung mit Hilfe einer Gummi-Metall-Dichtung 34 ermöglicht. Hierdurch kann der große Vorteil erreicht werden, mit Hilfe eines relativ hohen Reibbeiwertes der Gummi-Metall-Dichtung 34, Relativbewegungen zwischen dem Gehäusedeckel 15 und dem Radträgergehäuse 16 zu verhindern.A contact surface 33 between the housing cover 15 and the wheel carrier housing 16 is preferably flat, which enables a comparatively simple seal with the aid of a rubber-metal seal 34. In this way, the great advantage can be achieved of preventing relative movements between the housing cover 15 and the wheel carrier housing 16 with the aid of a relatively high coefficient of friction of the rubber-metal seal 34.

Das Radträgergehäuse 16 und der Gehäusedeckel 15 hausen das Getriebe 6 ein, wodurch auf separate Gehäuseteile verzichtet werden kann. Hierdurch reduziert sich auch die Teilevielfalt, was wiederum dazu beiträgt, Lager- und Logistikkosten zu verringern. Zudem ist das Radträgergehäuse 16 im Hohlguß ausgeführt, was zu einer vergleichsweise steifen Eigenschaft führt.The wheel carrier housing 16 and the housing cover 15 house the transmission 6, which means that separate housing parts can be dispensed with. This also reduces the number of parts, which in turn helps to reduce storage and logistics costs. In addition, the wheel carrier housing 16 is made of hollow casting, which leads to a comparatively rigid property.

Zweckmäßig kann zusätzlich noch ein Stützlager 35 vorgesehen sein, welches das Abtriebszahnrad 13 am Gehäusedeckel 15 lagert. Durch die feste Verbindung zwischen dem Abtriebszahnrad 13 und der Radnabe 19 ist es somit möglich, das Abtriebszahnrad 13 sowohl über das Radlager 22 gegenüber dem Radträgergehäuse 16 als auch über das Stützlager 35 gegenüber dem Gehäusedeckel 15 zu lagern, wodurch insbesondere ein Verkippen der Radachse 26 vermieden werden kann. Hierdurch kann eine vergleichsweise hohe Sturzsteifigkeit erreicht werden.In addition, a support bearing 35 can expediently be provided, which supports the output gear 13 on the housing cover 15. The fixed connection between the output gear 13 and the wheel hub 19 makes it possible to mount the output gear 13 both via the wheel bearing 22 opposite the wheel carrier housing 16 and via the support bearing 35 opposite the housing cover 15, which in particular prevents the wheel axle 26 from tilting can be. In this way, a comparatively high level of stiffness can be achieved.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsmoduls 1 ist dieses als vorgefertigte Baugruppe ausgebildet, was den großen Vorteil bietet, dieses in einer Vormontage vorzufertigen und in vorgefertigtem Zustand einer Montagelinie zuzuführen, wodurch insbesondere eine Endmontage des Kraftfahrzeugs 2 bzw. des Elektrofahrzeugs 3 positiv beeinflusst werden kann. In a further advantageous embodiment of the drive module 1 according to the invention, this is designed as a prefabricated assembly, which offers the great advantage of prefabricating it in a pre-assembly and feeding it to an assembly line in a prefabricated state, which in particular has a positive effect on the final assembly of the motor vehicle 2 or the electric vehicle 3 can.

Betrachtet man noch die 6, so kann man erkennen, dass das Antriebsmodul 1 mit Elektromotor 4 und Radträger 5 sowie Getriebe 6 bauraumoptimiert angeordnet werden kann, insbesondere in Bezug auf eine Lage zwischen den Achslenkern (36,37) und den Feder- und Dämpfungsbauteilen. Auf die Radnabe 19 ist dabei noch eine Bremsscheibe 38 aufgesetzt.If you still look at the 6th It can be seen that the drive module 1 with the electric motor 4 and wheel carrier 5 as well as the transmission 6 can be arranged in a space-optimized manner, in particular with regard to a position between the wishbones (36, 37) and the spring and damping components. A brake disk 38 is also placed on the wheel hub 19.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Claims (11)

Antriebsmodul (1) für ein Kraftfahrzeug (2) mit einem Elektromotor (4) und einem Radträger (5), ist dadurch gekennzeichnet, - dass zwischen dem Elektromotor (4) und dem Radträger (5) ein Getriebe (6) mit einer Zwischenwelle (12) und einem darauf angeordneten ersten Zwischenwellenzahnrad (7) und einem zweiten Zwischenwellenzahnrad (8) angeordnet ist, - dass der Elektromotor (4) über ein Antriebsritzel (11) mit dem ersten Zwischenwellenzahnrad (7) und das zweite Zwischenwellenzahnrad (8) mit einem Abtriebszahnrad (13) kämmt, - dass ein Gehäusedeckel (15) vorgesehen ist, an welchem der Elektromotor (4) angeordnet und die Zwischenwelle (12) indirekt gelagert ist, - dass das Abtriebszahnrad (13) einen Achszapfen (17) mit einem Gewinde (18) aufweist, über welchen eine Radnabe (19) mittels einer Achsmutter (20) verschraubt ist, - dass ein mit dem Radträgergehäuse (16) verschraubter Gehäusedeckel (15) vorgesehen ist, wobei zwischen dem Radträgergehäuse (16) und der Radnabe (19) und dem Abtriebszahnrad (13) ein Radlager (22) angeordnet ist.Drive module (1) for a motor vehicle (2) with an electric motor (4) and a wheel carrier (5), is characterized in that - between the electric motor (4) and the wheel carrier (5) a gear (6) with an intermediate shaft ( 12) and a first intermediate shaft gear (7) and a second intermediate shaft gear (8) arranged thereon, - that the electric motor (4) via a drive pinion (11) with the first intermediate shaft gear (7) and the second intermediate shaft gear (8) with a The output gear (13) meshes, - that a housing cover (15) is provided on which the electric motor (4) is arranged and the intermediate shaft (12) is indirectly supported, - that the output gear (13) has an axle journal (17) with a thread ( 18), over which a wheel hub (19) is screwed by means of an axle nut (20), - that a housing cover (15) screwed to the wheel carrier housing (16) is provided, with between the wheel carrier housing (16) and the wheel hub (19) and the abbey bszahnrad (13) a wheel bearing (22) is arranged. Antriebsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Radlager (22) als Kugellager mit einem vorzugsweise geteilten inneren Laufring (23), einem vorzugsweise ungeteiltem äußeren Laufring (24) und dazwischen angeordneten Wälzkörpern (25) ausgebildet ist, wobei der innere Laufring (23) zwischen der Radnabe (19) und dem Abtriebszahnrad (13) verklemmt ist.Drive module after Claim 1 , characterized in that the wheel bearing (22) is designed as a ball bearing with a preferably divided inner race (23), a preferably undivided outer race (24) and rolling elements (25) arranged in between, the inner race (23) between the wheel hub (19) and the output gear (13) is jammed. Antriebsmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe (19) und das Abtriebszahnrad (13) über eine Zahnwellenverbindung (27) drehmomentübertragend verbunden sind.Drive module after Claim 1 or 2 , characterized in that the wheel hub (19) and the output gear (13) are connected to transmit torque via a toothed shaft connection (27). Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (12) als Hohlwelle ausgebildet und auf einer Hohlachse (28) gelagert ist, wobei eine durch das Radträgergehäuse (16) und die Hohlachse (28) geführte und in den Gehäusedeckel (15) eingeschraubte Schraube (29) vorgesehen ist, über die die Hohlachse (28) fixiert ist.Drive module according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the intermediate shaft (12) is designed as a hollow shaft and is mounted on a hollow axle (28), wherein a screw (29) guided through the wheel carrier housing (16) and the hollow axle (28) and screwed into the housing cover (15) is provided, via which the hollow axle (28) is fixed. Antriebsmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (12) über ein Kugellager (30) und ein Nadellager (31) auf der Hohlachse (28) gelagert ist.Drive module after Claim 4 , characterized in that the intermediate shaft (12) is mounted on the hollow axle (28) via a ball bearing (30) and a needle bearing (31). Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktfläche (33) zwischen Radträgergehäuse (16) und Gehäusedeckel (15) als plane Fläche ausgebildet ist.Drive module according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that a contact surface (33) between the wheel carrier housing (16) and the housing cover (15) is designed as a flat surface. Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Radträgergehäuse (16) und der Gehäusedeckel (15) das Getriebe (6) einhausen.Drive module according to one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the wheel carrier housing (16) and the housing cover (15) enclose the transmission (6). Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stützlager (35) vorgesehen ist, welches das Abtriebszahnrad (13) am Gehäusedeckel (15) lagert.Drive module according to one of the Claims 1 until 7th , characterized in that a support bearing (35) is provided which supports the output gear (13) on the housing cover (15). Antriebsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodul (1) als vorgefertigte Baugruppe ausgebildet ist.Drive module according to one of the preceding claims, characterized in that the drive module (1) is designed as a prefabricated assembly. Antriebsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdichtung des Getriebes (6) zur Radlagerseite über einen Radialwellendichtring auf dem Abtriebszahnrad (13), der in dem Radträgergehäuse (16) gelagert ist und auf dem Abtriebszahnrad (13) läuft.Drive module according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission (6) is sealed to the wheel bearing side via a radial shaft sealing ring on the output gear (13), which is mounted in the wheel carrier housing (16) and runs on the output gear (13). Kraftfahrzeug (2), insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug (3), mit mindestens einem Antriebsmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Motor vehicle (2), in particular an electric or hybrid vehicle (3), with at least one drive module (1) according to one of the preceding claims.
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