DE102020214433A1

DE102020214433A1 - Antriebseinheit mit einem Elektromotor

Info

Publication number: DE102020214433A1
Application number: DE102020214433.8A
Authority: DE
Inventors: Matthias Schulitz; Jens Hoffmann; Adrian Messner; Ulrike Meyer
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2022-05-19
Also published as: US20230417317A1; EP4247658A1; WO2022105970A1; CN116583446A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit (10) für ein Fahrzeug, aufweisend einen Elektromotor (12) und eine Getriebeeinheit (16), wobei der Elektromotor (12) über eine Antriebswelle (20) mit der Getriebeeinheit (16) verbunden ist und wenigstens eine erste Abtriebswelle (24_a, 24_b) durch die Getriebeeinheit (16) zur Rotation antreibbar ist, wobei die Antriebseinheit (10) ferner wenigstens eine Bremseinheit (26_a, 26_b) aufweist, wobei durch die Bremseinheit (26_a, 26_b) die Rotation der wenigstens einen Abtriebswelle (24_a, 24_b) verzögerbar ist, wobei die Antriebseinheit (10) wenigstens eines aufweist von
a) einem Schmiermittelkreislauf (42) durch welchen sowohl die Getriebeeinheit (16) als auch wenigstens eine Bremseinheit (26_a, 26_b) mit Schmiermittel versorgbar sind, und
b) einem Kühlkreislauf (48), durch welchen sowohl
(i) wenigstens eines von dem Elektromotor (12) und einer dem Elektromotor zugeordneten Leistungselektronik (14); und
(ii) wenigstens eine Bremsanordnung (26a, 26b) mit Kühlmittel versorgbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit mit einem Elektromotor. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine funktional hochintegrierte Antriebseinheit, die einen Elektromotor mit anderen Komponenten eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs verbindet. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, wie insbesondere ein Kraftfahrzeug, das eine derartige Antriebseinheit aufweist.
Das Ausbilden von Antriebseinheiten für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, wie etwa für Kraftfahrzeuge, ist allgemein bekannt. Derartige Lösungen schaffen Vorteile insbesondere bei Emissionswerten der Fahrzeuge, was von stetig wachsender Wichtigkeit ist.
WO 2018/029211 A1 beschreibt ein Differentialgetriebe mit Lamellenpaketen zum Ausüben eines bremsenden Drehmomentsauf die Abtriebswellen des Getriebes. Die Bremseinrichtung soll so gestaltet sein, dass mit ihr eine effektive Bremsung erzielbar ist und dass sie leicht gewartet werden kann. Dazu sieht dieses Dokument vor, dass die Bremseinrichtung eine Trommelbremse ist, die ein passives Element aufweist, das eine zylindrische Reibfläche besitzt und Bremsbacken aufweist, deren Reibflächen an die zylindrische Reibfläche des passiven Elements anlegbar sind. Das passive Element kann eine Bremstrommel oder eine Radialbremsscheibe sein, deren zylindrischer Rand als Reibfläche dient. Dabei wird das passive Element an dem Differentialkorb und/oder einer der Wellen befestigt. Die Bremsbacken sind auf einer Trägerplatte schwenkbar gehalten, die außen an dem Differentialgehäuse befestigt ist. Der Differentialkorb kann mit der Antriebswelle eines Elektromotors gekoppelt sein.
DE 10 2017 125 605 A1 beschreibt ein Fahrwerk umfassend ein Fahrzeuggestell mit Radaufhängungen mit Rädern, wobei die Radaufhängungen eine Relativbewegung in vertikaler Richtung sowie Dreh- und Lenkbewegungen der Räder relativ zu dem Fahrzeugchassis ermöglichen. Im Detail wird ein Fahrwerk für ein Fahrzeug vorgeschlagen, mit einem Fahrzeugchassis, mit einer gelenkten Achse, wobei auf der gelenkten Achse ein erstes und ein zweites gelenktes Rad angeordnet sind, mit einer Friktionsbremseinrichtung zum Bremsen der gelenkten Räder, wobei die Friktionsbremseinrichtung an dem Fahrzeugchassis angeordnet ist.
EP 3 539 812 A1 beschreibt ein Elektrofahrzeug umfassend eine Aufhängungs- und Antriebsstrangeinheit, die ein Fahrzeugrahmenmodul, eine Elektromotoreinheit, die von dem Rahmenmodul mittig zwischen zwei Rädern getragen wird, und eine Aufhängung umfasst, die für jedes Rad einen oberen Schwingarm und einen unteren Schwingarm umfasst, die jeweils einen Radträger tragen. Jeder Radträger trägt drehbar eine jeweilige Radnabe, die durch eine jeweilige Antriebswelle mit der Elektromotoreinheit verbunden ist. Die Bremsscheiben sind auf zwei Ausgangswellen der Elektromotoreinheit in einem Abstand von den jeweiligen Rädern montiert und durch Antriebswellen mit den Naben der beiden Räder verbunden. Dank des Fehlens von Bremsscheiben in der Nähe der Radnaben können die Drehgelenke, die jeden Radträger mit dem jeweiligen oberen und unteren Arm verbinden, so angeordnet werden, dass sie eine Lenkachse definieren, die durch den jeweiligen Radmittelpunkt verläuft und dadurch eine Achsschenkelbolzenverschiebung von im Wesentlichen Null aufweist.
WO 2019/101565 A1 beschreibt, dass die Antriebsmomente eines Elektromotors über ein Riemengetriebe auf ein Fahrzeugrad übertragen werden, wobei das Riemengetriebe in einem Gehäuse mit einer auf die Ausgangsnabe des Riemengetriebes einwirkenden vorzugsweise elektrischen Bremse angeordnet ist. Die Bremse besteht aus einer Bremsscheibe, die mit der Ausgangsnabe gekoppelt ist, und einer koaxial dazu angeordneten Magnetspule, die auch der Betätigung einer zusätzlichen Trommelbremse dient. Die Ausgangsnabe besitzt eine zentrale Aufnahme für eine Gelenkwelle, mit der die vom Riemengetriebe untersetzten Kräfte auf ein Fahrzeugrad übertragen werden.
Derartige Lösungen können jedoch noch weiter verbessert werden, insbesondere hinsichtlich einer kostengünstigen und einfachen Herstellung.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mit dessen Hilfe eine Antriebseinheit mit einem Elektromotor einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Die Lösung der vorliegenden Erfindung erfolgt durch eine Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Lösung der Aufgabe erfolgt ferner durch ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren beschrieben, wobei weitere in den Unteransprüchen oder in der Beschreibung oder den Figuren beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug, aufweisend einen Elektromotor und eine Getriebeeinheit, wobei der Elektromotor über eine Antriebswelle mit der Getriebeeinheit verbunden ist und wenigstens eine erste Abtriebswelle durch die Getriebeeinheit zur Rotation antreibbar ist, wobei die Antriebseinheit ferner wenigstens eine Bremseinheit aufweist, wobei durch die Bremseinheit die Rotation der wenigstens einen Abtriebswelle verzögerbar ist, wobei die Antriebseinheit wenigstens eines aufweist von

a) einem Schmiermittelkreislauf durch welchen sowohl die Getriebeeinheit als auch wenigstens eine Bremseinheit mit Schmiermittel versorgbar sind, und
b) einem Kühlkreislauf, durch welchen sowohl
- (i) wenigstens eines von dem Elektromotor und einer dem Elektromotor zugeordneten Leistungselektronik; und
- (ii) wenigstens eine Bremsanordnung

Eine derartige Antriebseinheit kann insbesondere eine verbesserte Herstellbarkeit und verbesserte Synergieeffekte erlauben.
Die hier beschriebene Antriebseinheit dient insbesondere dem Antreiben eines Fahrzeugs. Die Antriebseinheit ist insbesondere ausgestaltet zum Antreiben eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Dabei kann unter einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug grundsätzlich ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder auch ein Hybrid-Fahrzeug verstanden werden.
Die Antriebseinheit weist einen Elektromotor auf, der in an sich bekannter Weise ausgestaltet sein kann und beispielsweise einen Stator und einen Rotor umfasst. Hinsichtlich der Leistungsdaten kann der Elektromotor an das gewählte Anwendungsgebiet angepasst sein, also beispielsweise die Art des Fahrzeugs, welches durch den Elektromotor angetrieben werden soll.
Ferner weist die Antriebseinheit eine Getriebeeinheit auf. Zwar ist es möglich, Elektromotoren auch ohne ein Getriebe zu betreiben, jedoch hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, auch bei dem Betreiben von Elektromotoren Getriebe vorzusehen. Die Getriebeeinheit kann beispielsweise in an sich bekannter Weise Getriebestufen und ein Differential aufweisen.
Um die Antriebskraft des Elektromotors an Abtriebswellen weiterzuleiten, ist der Elektromotor, wie dies grundsätzlich bekannt ist, über eine Antriebswelle mit der Getriebeeinheit, insbesondere mit den Getriebestufen, verbunden. Weiterhin kann die Getriebeeinheit, wie etwa das Differential, die Antriebskraft an wenigstens eine erste Abtriebswelle, beispielsweise an zwei Abtriebswellen, weiterleiten, um so schließlich die Abtriebswelle von dem Elektromotor anzutreiben. Dies kann insbesondere erfolgen, indem die Abtriebswelle oder die Abtriebswellen in Rotation versetzt werden. Somit ist bei der hier beschriebenen Antriebseinheit eine erste Abtriebswelle und gegebenenfalls eine zweite Antriebseinheit durch die Getriebeeinheit und damit durch den Elektromotor antreibbar. Ferner kann durch die Abtriebswelle in an sich bekannter Weise ein Rad des Fahrzeugs angetrieben werden.
Bei der beschriebenen Antriebseinheit ist es ferner vorgesehen, dass die Antriebseinheit ferner wenigstens eine Bremseinheit aufweist, wobei durch die Bremseinheit die Rotation der wenigstens einen Abtriebswelle verzögerbar ist. Entsprechend können durch die Bremseinheit die Abtriebswelle und damit etwa Räder eines Fahrzeugs abgebremst werden. Die exakte Ausgestaltung der wenigstens einen Bremseinheit, etwa der zwei Bremseinheiten der Antriebseinheit, ist nicht grundsätzlich beschränkt. Besonders bevorzugt kann die Bremseinheit oder können die Bremseinheiten jedoch eine nasslaufende Bremse sein, wie dies an späterer Stelle in größerem Detail beschrieben ist.
Bei der hier beschriebenen Antriebseinheit weist ferner die Antriebseinheit wenigstens eines auf von

a) einem Schmiermittelkreislauf durch welchen sowohl die Getriebeeinheit als auch wenigstens eine Bremseinheit mit Schmiermittel versorgbar sind, und
b) einem Kühlkreislauf, durch welchen sowohl
- (i) wenigstens eines von dem Elektromotor und einer dem Elektromotor zugeordneten Leistungselektronik und
- (ii) wenigstens eine Bremsanordnung

Dabei kann es vorgesehen sein, dass Merkmal a) vorgesehen ist ohne das Merkmal b), oder das Merkmal b) vorgesehen ist ohne das Merkmal a), oder dass beide der Merkmale a) und b) vorgesehen sind.
Diese Ausgestaltung nutzt gemäß Merkmal a) aus, dass das Getriebe oftmals mit einem Schmiermittelkreislauf, wie etwa einem Ölkreislauf mit einem Schmiermittel, etwa Getriebeöl, versehen ist, welches in dem Schmiermittelkreislauf umgewälzt wird. Dem Schmiermittelkreislauf zugehörig sind insbesondere entsprechende Schmiermittelleitungen als auch eine Schmiermittelpumpe. Wenn nun der Schmiermittelkreislauf, beispielsweise auch der Versorgung der Bremseinheit dient, können synergistische Effekte dahingehend erreicht werden, dass entsprechende Komponenten des Kreislaufs, wie etwa die Pumpe, reduziert werden. Dadurch können Komponenten eingespart werden, was die Kosten reduzieren und die Herstellung vereinfachen kann. Darüber hinaus kann der Aufbau einfacher und mit geringeren baulichen Maßen als auch mit geringerem Gewicht ausgestaltet werden.
Diese Vorteile sind gleichermaßen gültig für andere Schmiermittel.
Beispielsweise kann das Schmiermittel des Schmiermittelkreislaufs in diesem Fall für eine Schmierung und/oder interne oder auch externe Kühlung der Bremseinheit verwendet werden. Somit kann etwa ein Kreislauf sowohl die Merkmale a) und b) gleichermaßen erfüllen.
Hinsichtlich des Kühlkreislaufs kann dieser jedoch insbesondere von dem vorbeschriebenen Schmiermittelkreislauf, wie etwa Ölkreisklauf, verschieden sein, kann jedoch ebenfalls ein fluidbasiertes System sein. Insbesondere kann der Kühlkreislauf ein wasserbasierter Kühlkreislauf sein und somit Kühlkanäle aufweisen, welche Kühlwasser führen, um so eine beispielsweise externe, aber auch interne, Kühlung zu ermöglichen.
In dieser Ausgestaltung kann beispielsweise der zur Kühlung des Elektromotors und/oder der Leistungselektronik erforderliche Kühlkreislauf gleichermaßen zur Kühlung der Bremseinheit, wie etwa der Lamellen-Bremsen, genutzt werden. Kosten, Gewicht und Bauraum werden hierdurch reduziert, da auf Bauteile, wie etwa eine zweite Kühlmittelpumpe, verzichtet werden kann und der Kühlkreislauf ferner einfach im Aufbau sein kann.
Somit zeigt die vorbeschriebene Integration von Schmiermittelkreislauf beziehungsweise Kühlkreislauf signifikante Vorteile hinsichtlich der Integration der Bauteile und damit verbesserter Herstellbarkeit und Raum- beziehungsweise Gewichtsbedarf.
Hinsichtlich der Bremseinheit kann es besonders bevorzugt sein, dass wenigstens eine Bremseinheit eine nasslaufende Bremse umfasst. In dieser Ausgestaltung können insbesondere in Kombination mit dem Merkmal, wonach die Antriebseinheit einen Schmiermittelkreislauf aufweist, durch welchen sowohl die Getriebeeinheit als auch wenigstens eine Bremseinheit mit Schmiermittel versorgbar sind, die vorgenannten Synergieeffekte eintreten. Denn das für die Schmierung des Getriebes ohnehin erforderliche Schmiermittel sowie die Pumpe können insbesondere zur Schmierung und/oder Kühlung der nasslaufenden Bremse genutzt werden. Das hierdurch mit der Bremse in Verbindung stehende erhöhte Schmiermittelvolumen verbessert die thermische Belastbarkeit der Bremsen. Schmiermittelpumpen können zum aktiven Ein- und Auspumpen des Schmiermittels in die Bremsen genutzt werden und hierdurch die Restmomente bei ungebremster Fahrt reduzieren. Die mehrfache Nutzung von Schmiermittel und Pumpen reduziert, wie vorstehend angedeutet, Kosten, Gewicht und Bauraum.
Im Hinblick auf nasslaufende Bremsen kann die Verwendung einer oder mehrerer Lamellenbremsen von besonderem Vorteil sein. Beispielsweise kann die Lamellenbremse eine Multilamellenbremse umfassen. Der Vorteil einer Lamellenbremse kann etwa darin gesehen werden, dass durch deren gekapselte Bauweise keine Bremsstaubemission erfolgt, was unter Berücksichtigung von möglichen zukünftigen gesetzlichen Restriktionen ein großer Vorteil sein kann. Darüber hinaus kann verhindert werden, dass sich Bremsstaub auf Felgen oder anderen Teilen des Fahrzeugs absetzt.
Weiterhin können Lamellenbremse etwa als sogenannte Lebensdauerbremsen ausgelegt werden. Das bedeutet, dass die Bremsen derart ausgelegt werden können, dass kein Belagwechsel notwendig wird. Dadurch kann Service reduziert und wiederum Kosten gespart werden.
Darüber hinaus kann eine vergleichsweise einfache modulare Anpassung der Bremsleistung erfolgen.
Die Antriebseinheit ist dabei ferner bevorzugt hochintegriert derart, dass die Getriebeeinheit und die Bremseinheit in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und dass der Elektromotor ebenfalls in dem gemeinsamen Gehäuse oder an dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist. Eine Anordnung an dem gemeinsamen Gehäuse soll dabei insbesondere bedeuten, dass die Bremseinheit oder die Mehrzahl an Bremseinheiten insbesondere unmittelbar an dem Gehäuse befestigt sind, also mit dem Gehäuse eine Einheit ausbilden.
Die Anordnung dieser Komponenten in beziehungsweise an einem gemeinsamen Gehäuse soll im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere bedeuten, dass das Gehäuse einteilig ausgebildet ist oder, dass bei einer mehrteiligen Ausbildung des Gehäuses durch eine Mehrzahl an Gehäuseteilen, alle entsprechenden Gehäuseteile zur Ausbildung des Gehäuses, in welches beziehungsweise an welches die vorgenannten Komponenten integriert sind, insbesondere unbeweglich beziehungsweise starr miteinander verbunden sind. Insbesondere sind die Gehäuseteile bei einer mehrteiligen Ausgestaltung zu einander unbeweglich miteinander befestigt.
Insbesondere kann die hier beschriebene Ausgestaltung der Antriebseinheit ein in sich geschlossenes, weitestgehend autonomes Antriebs- und Bremssystem mitsamt Getriebe bieten. Dies ermöglicht etwa bei der Herstellung und Planung deutliche Vorteile, da etwa der Entwicklungsaufwand auf Rohbau und Aufhängung reduziert werden kann. Hinsichtlich der Radaufhängung ergibt sich der weitere Vorteil einer erhöhten Freiheit bei deren Auslegung. Diese ist bei der Verwendung von im Rad verbauten Bremsen begrenzt, was die Anwendungsbreite und Anpassbarkeit der Antriebseinheit gemäß der Erfindung deutlich verbessern kann.
Darüber hinaus kann eine Reduzierung der ungefederten Massen bei einem mit einer derartigen Antriebseinheit ausgestatteten Fahrzeug ermöglicht werden, was wiederum zu einer Verbesserung der Fahrdynamik führt.
Die Integration der Bremsgehäuse in die vorhandenen Teile beziehungsweise die Integration der Bremseinheit in oder an ein gemeinsames Gehäuse mit Getriebe und Elektromotor kann zudem eine kompakte Bauweise mit hoher Leistungsdichte und geringer Teile-Komplexität ermöglichen. Dies verbessert die Vorteile der Herstellbarkeit und der Anpassbarkeit an das gewünschte Anwendungsgebiet weiter.
Insbesondere, wenn eine Mehrzahl an Bremseinheiten verwendet wird, sind diese ferner individuell ansteuerbar. Diesbezüglich kann die Verwendung von zwei unabhängigen Bremsen Rad-individuelles Bremsen und damit hohe Regelbarkeit und Sicherheit ermöglichen. Dadurch kann das Fahr- beziehungsweise Bremsverhalten eines mit der hier beschriebenen Antriebseinheit ausgestatteten Fahrzeugs weiter verbessert werden.
Bei dem Einsatz einer elektromechanischen Bremse als die wenigstens eine Bremseinheit kann gegenüber einer im Rad befindlichen Bremse der Kabelbaum durch die naheliegenden, ebenfalls elektrischen Komponenten vereinfacht werden. Die nahe Anordnung von Antrieb und Bremsen vereinfacht die elektrische und/oder mechanische Kommunikation dieser Komponenten, was beispielsweise beim Blending, also ein gleichzeitiges rekuperatives Bremsen von E-Maschine und Reibbremse vorteilhaft genutzt werden kann.
Schließlich kann die Antriebseinheit wie hier beschrieben eine Gewichtsreduzierung ermöglichen, was insbesondere bei Fahrzeugen von immensem Vorteil sein kann.
Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass durch die Getriebeeinheit zwei Abtriebswellen zur Rotation antreibbar sind, wobei zwei Bremseinheiten vorgesehen sind, wobei durch jeweils eine Bremseinheit die Rotation einer Abtriebswelle verzögerbar ist. In dieser Ausgestaltung können die beiden Abtriebswellen insbesondere zwei Räder einer Achse antreiben und können die entsprechenden Bremsen jeweils ein Rad abbremsen. Dadurch kann die Sicherheit des Fahrzeugs erhöht werden, da jedes Rad entsprechen einer kritischen Fahrsituation selektiv beschleunigt oder abgebremst werden kann. Dies kann etwa durch ein Antiblockiersystem oder eine Antischlupfregelung elektrisch gesteuert erfolgen.
Es kann ferner bevorzugt sein, dass die Getriebeeinheit ein Differential zum Antreiben zweier Abtriebswellen aufweist, wobei ferner ein erster Abstand D₁ zwischen dem Differential und einer ersten Bremseinheit, die auf die erste Abtriebswelle wirkt, und ein zweiter Abstand D₂ zwischen dem Differential und einer zweiten Bremseinheit, die auf die zweite Abtriebswelle wirkt, im Wesentlichen gleich ist. Unter einem im Wesentlich gleichen Abstand soll im Sinne der Erfindung insbesondere verstanden werden, dass der Abstand eine maximale Abweichung aufweist, die kleiner ist als 1%, bezogen auf den größeren Abstand. In dieser Ausgestaltung kann der Aufbau besonders einfach sein, so dass die Herstellung etwa hinsichtlich der Komplexität und Kosten verbessert werden kann.
Alternativ kann es bevorzugt sein, dass die Getriebeeinheit ein Differential zum Antreiben zweier Abtriebswellen aufweist, wobei ferner ein erster Abstand D₁ zwischen dem Differential und einer ersten Bremseinheit, die auf die erste Abtriebswelle wirkt, und ein zweiter Abstand D₂ zwischen dem Differential und einer zweiten Bremseinheit, die auf die zweite Abtriebswelle wirkt, unterschiedlich ist. Unter einem unterschiedlichen Abstand soll im Sinne der Erfindung insbesondere verstanden werden, dass der Abstand eine minimale Abweichung aufweist, die größer oder gleich 1% ist, beispielsweise größer oder gleich 5%, etwa größer oder gleich 35%, bezogen auf den größeren Abstand.
In dieser Ausgestaltung kann eine besonders vorteilhafte Anpassbarkeit an die konkreten Gegebenheiten erfolgen. Dadurch kann etwa Bauraum eingespart werden, es können mechanische Begebenheiten beachtet werden und es kann etwa eine spezifische Einbauposition der Antriebseinheit und insbesondere des Differentials beachtet werden, so dass auf bauraumspezifische Anforderungen reagiert werden kann.
Hinsichtlich des Gehäuses beziehungsweise der Gehäuseteile kann es ferner bevorzugt sein, dass das gemeinsame Gehäuse als Aluminium-Druckguss-Bauteil ausgestaltet ist. Diese Ausgestaltung erlaubt eine weiter vereinfachte Herstellbarkeit, da die Gehäusebauteile problemlos an die benötigten Raumverhältnisse angepasst werden können. Darüber hinaus erlaubt diese Ausgestaltung besonders einfach, dass die beschriebene Erfindung auch in bestehende Prozesse integriert werden kann.
Mit Bezug auf weitere Vorteile und technische Merkmale der Antriebseinheit wird auf die Beschreibung des Fahrzeugs, auf die Figuren wie auf die Beschreibung der Figuren verwiesen, und umgekehrt.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, aufweisend eine Antriebseinheit zum Antreiben wenigstens eines Fahrzeugrades, wobei die Antriebseinheit ausgestaltet ist, wie dies vorstehend im Detail beschrieben ist.
Ein derartiges Fahrzeug kann insbesondere die vorgenannten Vorteile aufweisen, etwa hinsichtlich der Ausgestaltung und Herstellung der Antriebseinheit.
Dabei kann beispielsweise für jedes anzutreibende Rad eine entsprechende Antriebseinheit vorgesehen sein, oder es kann vorgesehen sein, dass eine Antriebseinheit für eine Achse, also für zwei anzutreibende Räder vorgesehen ist.
In letzterer Ausgestaltung kann es somit vorgesehen sein, dass durch eine gemeinsame Antriebseinheit zwei Abtriebswellen antreibbar sind. Entsprechend kann nur eine Antriebseinheit vorgesehen sein oder eine Antriebseinheit für jeweils eine anzutreibende Achse. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann eine kosten- und raumsparende Ausgestaltung ermöglicht werden und die Herstellung kann kostengünstig und einfach erfolgen.
Mit Bezug auf weitere Vorteile und technische Merkmale des Fahrzeugs wird auf die Beschreibung der Antriebseinheit, auf die Figuren wie auf die Beschreibung der Figuren verwiesen, und umgekehrt.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Figuren weiter erläutert, wobei einzelne oder mehrere Merkmale der Figuren für sich oder in Kombination ein Merkmal der Erfindung sein können. Ferner sind die Figuren nur exemplarisch aber in keiner Weise beschränkend zu sehen.

1 zeigt schematisch eine Schnittansicht durch eine erste Ausgestaltung einer Antriebseinheit;
2 zeigt schematisch eine Schnittansicht durch eine weitere Ausgestaltung einer Antriebseinheit; und
3 zeigt schematisch eine Schnittansicht durch ein Detail einer weiteren Ausgestaltung einer Antriebseinheit.

In der 1 ist eine Ausgestaltung einer Antriebseinheit 10 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Antriebseinheit 10 dient insbesondere dem Antreiben eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, wie etwa eines reinen Elektrofahrzeugs.
Die Antriebseinheit 10 umfasst einen Elektromotor 12, dem etwa eine Leistungselektronik 14 zugeordnet sein kann, und ferner eine Getriebeeinheit 16. Die Getriebeeinheit 16 kann eine Mehrzahl Getriebestufen 18 aufweisen, um eine Rotation einer Antriebswelle 20, die mit dem Elektromotor 12 verbunden beziehungsweise von diesem in Rotation versetzt wird, insbesondere über ein Differential 22 an wenigstens eine, in der vorliegenden Ausgestaltung an zwei Abtriebswellen 24_a, 24_b zu übersetzen. Somit ist der Elektromotor 12 über die Antriebswelle 20 mit der Getriebeeinheit 16 verbunden und die Abtriebswellen 24_a, 24_b sind durch die Getriebeeinheit 16 und damit den Elektromotor 12 zur Rotation antreibbar.
In der 1 ist weiterhin gezeigt, dass die Antriebseinheit 10 ferner zwei Bremseinheiten 26_a, 26_b aufweist, die grundsätzlich identisch oder von einander verschieden ausgestaltet sein können. Insbesondere können die Bremseinheiten 26_a, 26_b nasslaufende Bremsen sein, wobei Lamellenbremsen besonders bevorzugt sein können. Die Bremseinheiten 26_a, 26_b sind dabei derart angeordnet, dass durch die Bremseinheiten 26_a, 26_b die Rotation der Abtriebswellen 24_a, 24_b verzögerbar ist.
Insbesondere zeigt 1, dass der Elektromotor 12, die Getriebeeinheit 16 und die Bremseinheiten 26_a, 26_b in einem gemeinsamen Gehäuse 28 angeordnet sind.
Das Gehäuse 28 ist dabei mehrteilig ausgebildet und weist eine Vielzahl aneinander befestigter Gehäuseteile auf. Im Detail sind die Gehäuseteile durch Verschraubungen 30 miteinander verbunden.
Im Folgenden wird die Ausgestaltung des Gehäuses 28 detaillierter beschrieben. Zunächst ist eine Motor-Deckel-Einheit 32 mit Lagern 40_a, 40_b vorgesehen, welche das Gehäuseteil für den Elektromotor 12 ausbildet. Diese ist mit dem Getriebegehäuseteil 34 verbunden, welches eine erste Getriebegehäusehälfte 34_a und eine zweite Getriebegehäusehälfte 34_b umfasst. Für die Bremseinheiten 26_a, 26_b sind ferner ein integriertes erstes Bremsengehäuse 36_a sowie ein integriertes zweites Bremsengehäuse 36_b vorgesehen, welche durch einen ersten Bremsengehäusedeckel 38_a und einen zweiten Bremsengehäusedeckel 38_b verschlossen sind.
Alternativ kann, wie dies in der vergrößerten Ausgestaltung nach 3 gezeigt ist, an der zweiten Getriebegehäusehälfte 34_b ein Bremsengehäuseteil 39 angeordnet sein, welches die zweite Bremseinheit 26_b einschließt. Auf einen Bremsengehäusedeckel 38_b kann dann verzichtet werden. Entsprechendes ist selbstredend für die erste Getriebegehäusehälfte 34_a möglich, an welcher ebenfalls ein Bremsengehäuseteil 39 angeordnet sein kann.
Die Ausgestaltung gemäß 3 erlaubt, dass ein etwa durch eine anpassbare Anzahl an Bremslamellen einer Lamellenbremse veränderbare axiale Bauraum durch unterschiedlich große Bremsgehäuseteile 39 besonders einfach realisiert werden kann. Dies ist vorteilhaft, da durch die Anzahl der Bremslamellen das erreichbare Bremsmoment verändert werden kann. Unterschiedliche Lamellen-Dicken ermöglichen ferner die Anpassung an thermische Anforderungen. Hierdurch ergibt sich jedoch das Erfordernis nach veränderlichem axialem Bauraum.
Für das Führen der Abtriebswellen 24_a, 24_b von dem Inneren des Gehäuses 28 in das Äußere des Gehäuses 28 und ferner zum Abstützen der Abtriebswellen 24_a, 24_b sind ferner Lager 40a, 40_b, 40_c, 40_d, 40_e vorgesehen.
1 zeigt ferner, dass die Antriebseinheit 10 einen Schmiermittelkreislauf 42, wie etwa einen Ölkreislauf, aufweist, durch welchen sowohl die Getriebeeinheit 16 als auch die Bremseinheiten 26_a, 26_b mit Schmiermittel, etwa mit Öl, versorgbar sind. Entsprechend kann beispielsweise zu den Getriebestufen 18 gefördertes Öl in Pfeilrichtung auch zu den Bremseinheiten 26_a, 26_b beziehungsweise von diesen weg gefördert werden. Dabei weist die Ausgestaltung gemäß 1 Schmiermittelleitungen 44, wie etwa Ölleitungen, auf, da die Bremseinheit 26_a nicht unmittelbar an dem Volumen 46 der Getriebestufen 18 angeordnet ist. Dies ist dadurch bedingt, dass gemäß der Ausgestaltung aus 1 ein erster Abstand D₁ zwischen dem Differential 22 und der ersten Bremseinheit 26_a und ein zweiter Abstand D₂ zwischen dem Differential 22 und der zweiten Bremseinheit 26_b unterschiedlich ist, wobei der Abstand D₁ insbesondere größer ist, als der Abstand D₂, oder grundsätzlich auch umgekehrt. In der 1 ist der Abstand D₁ derart gewählt, dass die erste Bremseinheit 26_a sich noch unterhalb des Elektromotors 12 befindet. Wird der Abstand D₁ größer gewählt, kann beispielsweise der Elektromotor 12 zwischen den Bremseinheiten 26_a, 26_b sich befinden, wodurch die erste Abtriebswelle 24_a näher an den Elektromotor 12 gelegt werden kann. Dies ermöglicht einen reduzierten radiale Raumbedarf, also rechtwinklig zur ersten Abtriebswelle 24_a und damit etwa rechtwinklig zu einer Fahrzeugachse.
Ferner ist in der Ausgestaltung gemäß 1 das über die Abtriebswelle 24_a zu übertragende Bremsmoment höher als das Antriebsmoment. Daher kann diese Welle kompakter und leichter dimensioniert werden als die Abtriebswelle 24_b.
Darüber hinaus wird es möglich, Lager 40_a, 40_b, 40_c, 40_d, 40_e einzusparen. Hinsichtlich der in der 1 gezeigten Lager 40a, 40_b, 40_c, 40_d, 40_e können beispielsweise die Lager 40_b und 40_c eingespart werden.
In 1 ist ferner ein Kühlkreislauf 48 gezeigt, der sowohl wenigsten eine Bremseinheit 26_a, 26_b als auch den Elektromotor 12 und/oder eine Leistungselektronik 14 mit Kühlmittel, wie etwa Wasser, versorgen kann. Dabei weist der Kühlkreislauf 48 insbesondere eine Kühlmittelpumpe und gegebenenfalls ein Reservoir für Kühlmittel auf und ferner Kühlmittelleitungen 50, durch welche die entsprechenden Bauteile mit Kühlmittel versorgt und dadurch gekühlt werden können.
Insgesamt können hierdurch Gewicht und Kosten eingespart werden.
Die Ausgestaltung gemäß 2 entspricht in weiten Teilen der Ausgestaltung gemäß 1, so dass die vorstehenden Ausführungen auch für die Ausgestaltung der 2 gelten mit der Ausnahme, dass gemäß 2 der erste Abstand D₁ zwischen dem Differential 22 und der ersten Bremseinheit 26_a und der zweite Abstand D₂ zwischen dem Differential 22 und der zweiten Bremseinheit 26_b im Wesentlichen gleich ist. In der 2 befinden sich die erste Bremseinheit 26_a als auch die zweite Bremseinheit 26_b unterhalb des Elektromotors 12 und an einer Seite desselben, was einen reduzierten axialen Raumbedarf, also parallel zur ersten Abtriebswelle 24_a und damit etwa parallel zu einer Fahrzeugachse, ermöglichen kann. Darüber hinaus kann auf zusätzliche Schmiermittelleitungen 44 verzichtet werden, was die Herstellbarkeit der Antriebseinheit 10 weiter vereinfachen kann. Ferner kann entsprechend Schmiermittel-Volumen eingespart werden. Weitere Einsparungen können etwa erlaubt werden, da auf Lager 40_a, 40_b, 40_c, 40_d, 40_e verzichtet werden kann, wie insbesondere das in der 2 unmittelbar links neben der ersten Bremseinheit 26a gelegene Lager 40_b, wodurch wiederum Kosten und Gewicht eingespart werden können.
Bezugszeichenliste

10: Antriebseinheit
12: Elektromotor
14: Leistungselektronik
16: Getriebeeinheit
18: Getriebestufe
20: Antriebswelle
22: Differential
24a: Abtriebswelle
24b: Abtriebswelle
26a: Bremseinheit
26b: Bremseinheit
28: Gehäuse
30: Verschraubung
32: Motor-Deckel-Einheit
34: Getriebegehäuseteil
34a: erste Getriebegehäusehälfte
34b: zweite Getriebegehäusehälfte
36a: erstes Bremsengehäuse
36b: zweites Bremsengehäuse
38a: erster Bremsengehäusedeckel
38b: zweiter Bremsengehäusedeckel
39: Bremsengehäuseteil
40a: Lager
40b: Lager
40c: Lager
40d: Lager
40e: Lager
42: Schmiermittelkreislauf
44: Schmiermittelleitung
46: Volumen
48: Kühlkreislauf
50: Kühlmittelleitungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2018/029211 A1 [0003]
DE 102017125605 A1 [0004]
EP 3539812 A1 [0005]
WO 2019/101565 A1 [0006]

Claims

Antriebseinheit (10) für ein Fahrzeug, aufweisend einen Elektromotor (12) und eine Getriebeeinheit (16), wobei der Elektromotor (12) über eine Antriebswelle (20) mit der Getriebeeinheit (16) verbunden ist und wenigstens eine erste Abtriebswelle (24_a, 24_b) durch die Getriebeeinheit (16) zur Rotation antreibbar ist, wobei die Antriebseinheit (10) ferner wenigstens eine Bremseinheit (26_a, 26_b) aufweist, wobei durch die Bremseinheit (26_a, 26_b) die Rotation der wenigstens einen Abtriebswelle (24a, 24_b) verzögerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (10) wenigstens eines aufweist von a) einem Schmiermittelkreislauf (42) durch welchen sowohl die Getriebeeinheit (16) als auch wenigstens eine Bremseinheit (26_a, 26_b) mit Schmiermittel versorgbar sind, und b) einem Kühlkreislauf (48), durch welchen sowohl (i) wenigstens eines von dem Elektromotor (12) und einer dem Elektromotor zugeordneten Leistungselektronik (14); und (ii) wenigstens eine Bremsanordnung (26a, 26b)mit Kühlmittel versorgbar sind.
Antriebseinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Bremseinheit (26_a, 26_b) eine nasslaufende Bremse umfasst.
Antriebseinheit (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nasslaufende Bremse eine Lamellenbremse ist.
Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (16) und die Bremseinheit (26_a, 26_b) in einem gemeinsamen Gehäuse (28) angeordnet sind, und dass der Elektromotor (12) ebenfalls in dem gemeinsamen Gehäuse (28) oder an dem gemeinsamen Gehäuse (28) angeordnet ist.
Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Merkmal a) vorgesehen ist.
Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Merkmal b) vorgesehen ist.
Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkreislauf (42) ein Ölkreislauf ist.
Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf (48) ein wasserbasierter Kühlkreislauf (48) ist.
Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Getriebeeinheit (16) zwei Abtriebswellen (24_a, 24_b) zur Rotation antreibbar sind, wobei zwei Bremseinheiten (26_a, 26_b) vorgesehen sind, wobei durch jeweils eine Bremseinheit (26_a, 26_b) die Rotation einer Abtriebswelle (24_a, 24_b) verzögerbar ist.
Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (16) ein Differential (22) zum Antreiben zweier Abtriebswellen (24_a, 24_b) aufweist, wobei ferner ein erster Abstand D₁ zwischen dem Differential (22) und einer ersten Bremseinheit (26_a), die auf die erste Abtriebswelle (24_a) wirkt, und ein zweiter Abstand D₂ zwischen dem Differential (22) und einer zweiten Bremseinheit (26_b), die auf die zweite Abtriebswelle (24_b) wirkt, im Wesentlichen gleich ist.
Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (16) ein Differential (22) zum Antreiben zweier Abtriebswellen (24_a, 24_b) aufweist, wobei ferner ein erster Abstand D₁ zwischen dem Differential (22) und einer ersten Bremseinheit (26_a), die auf die erste Abtriebswelle (24_a) wirkt, und ein zweiter Abstand D₂ zwischen dem Differential (22) und einer zweiten Bremseinheit (26_b), die auf die zweite Abtriebswelle (24_b) wirkt, unterschiedlich ist.
Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Gehäuse (28) als Aluminium-Druckguss-Bauteil ausgestaltet ist.
Elektrisch angetriebenes Fahrzeug, aufweisend eine Antriebseinheit (10) zum Antreiben wenigstens eines Fahrzeugrades, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (10) ausgestaltet ist nach einem der Ansprüche 1 bis 12.