DE102021106133A1

DE102021106133A1 - Elektrischer antrieb mit doppelschrägverzahnung

Info

Publication number: DE102021106133A1
Application number: DE102021106133.4A
Authority: DE
Inventors: Goro Tamai; Shawn H. Swales; Mohammad Hotait
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2041-03-13
Also published as: DE102021106133B4; CN113944738A; CN113944738B; US11054001B1

Abstract

Elektrische Antriebseinheit mit einem Elektromotor, einer Differentialbaugruppe und einem Doppelschrägzahnradsatz, der zwischen dem Elektromotor und der Differentialbaugruppe angeordnet ist und diese miteinander verbindet und dazu geeignet ist, eine Drehbewegung von dem Elektromotor auf die Differentialbaugruppe zu übertragen, wobei der doppelschrägverzahnte Getriebesatz ein antreibendes Doppelschrägzahnrad, das drehbar auf einer Übertragungswelle des Elektromotors angebracht ist und eine rechtsgängige Schrägfläche, eine linksgängige Schrägfläche und einen Spalt aufweist, der sich in Umfangsrichtung zwischen der rechtsgängigen Schrägfläche und der linksgängigen Schrägfläche erstreckt und ein angetriebenes Doppelschrägzahnrad, das drehbar an einem Gehäuse der Differentialanordnung angebracht ist und eine rechtsgängige Schrägfläche, eine linksgängige Schrägfläche und einen sich in Umfangsrichtung zwischen der rechtsgängigen Schrägfläche und der linksgängigen Schrägfläche erstreckenden Spalt aufweist, und ein Parkzahnrad, das in dem Spalt zwischen der rechtsgängigen Schrägfläche und der linksgängigen Schrägfläche entweder des antreibenden Doppelschrägzahnrads oder des angetriebenen Doppelschrägzahnrads angeordnet ist, wobei entweder das antreibende Doppelschrägzahnrad oder das angetriebene Doppelschrägzahnrad axial bewegbar ist.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine elektrische Antriebseinheit mit einem doppelschrägigen Getriebeeingriff zwischen einem Elektromotor und einer Differentialbaugruppe.
Zahneingriffe werden verwendet, um eine Drehbewegung von einem rotierenden Körper auf einen anderen rotierenden Körper zu übertragen. In einer elektrischen Antriebseinheit wird häufig ein Zahneingriff verwendet, um die Drehbewegung von einer Übertragungswelle eines Elektromotors auf eine Differentialbaugruppe zu übertragen. Um Geräusche, Vibrationen und Rauheit (NVH) zu reduzieren, können schrägverzahnte Zahnräder verwendet werden. Typischerweise bieten schrägverzahnte Zahnräder einen sanfteren und geräuschärmeren Eingriff als geradverzahnte Stirnräder. Die Verwendung eines schrägverzahnten Getriebes wirft jedoch andere Probleme auf. Eine schrägverzahnte Anordnung führt zu einer axialen Belastung der rotierenden Komponenten. Die schräg stehenden Zähne der Schrägverzahnung übertragen nicht nur eine Drehbewegung, sondern üben auch eine axiale Kraft aus. Um diese Axialkräfte aufzunehmen, wird typischerweise der Schrägungswinkel der Schrägzahnräder begrenzt, wodurch die auf die Schrägzahnräder ausgeübten Axialkräfte reduziert werden. Zusätzlich können die Lager, die zur drehbaren Lagerung der rotierenden Komponenten verwendet werden, so ausgelegt werden, dass sie den von den Schrägstirnrädern ausgeübten Axialkräften standhalten und diese aufnehmen, was zu erhöhten Verlusten in den Lagern führt.
Während die aktuellen elektrischen Antriebseinheiten ihren Zweck erfüllen, besteht ein Bedarf an einer neuen und verbesserten Antriebseinheit, die einen Zahneingriff zwischen dem Elektromotor und der Differentialbaugruppe verwendet, der im Wesentlichen keine Axiallasten erzeugt. Keine Axiallasten im Zahneingriff ermöglichen es, die Antriebseinheit mit kleineren Lagern zu konstruieren, die keine Axiallasten aushalten müssen, und erlauben es, den Schrägungswinkel der Schrägzahnräder zu vergrößern, wodurch NVH-Belange verbessert und Verluste in der elektrischen Antriebseinheit reduziert werden.
BESCHREIBUNG
Gemäß mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst eine elektrische Antriebseinheit einen Elektromotor, eine Differentialbaugruppe und einen Doppelschrägzahnradsatz, der zwischen dem Elektromotor und der Differentialbaugruppe positioniert ist und diese miteinander verbindet und dazu geeignet ist, eine Drehbewegung vom Elektromotor auf die Differentialbaugruppe zu übertragen.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Elektromotor einen Stator und einen Rotor und ist so angepasst, dass er eine axiale Bewegung des Rotors relativ zum Stator zulässt, um eine Selbstzentrierung des Doppelschrägzahnradsatzes zu ermöglichen, und die axiale Position des Rotors relativ zum Stator wird durch den Doppelschrägzahnradsatz festgelegt.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Doppelschräggetriebe ein antreibendes Doppelschrägzahnrad, das drehbar auf einer Übertragungswelle des Elektromotors angebracht ist, wobei das antreibende Doppelschrägzahnrad eine rechtsgängige Schrägfläche, eine linksgängige Schrägfläche und einen sich in Umfangsrichtung um das antreibende Doppelschrägzahnrad erstreckenden Spalt zwischen der rechtsgängigen Schrägfläche und der linksgängigen Schrägfläche aufweist, und ein angetriebenes Doppelschrägzahnrad, das drehbar auf einem Gehäuse der Differentialanordnung angebracht ist, das angetriebene Doppelschrägzahnrad eine rechtsgängige Schrägfläche, eine linksgängige Schrägfläche und einen sich in Umfangsrichtung um das angetriebene Doppelschrägzahnrad zwischen der rechtsgängigen Schrägfläche und der linksgängigen Schrägfläche erstreckenden Spalt aufweist, wobei das antreibende Doppelschrägzahnrad in Eingriff mit dem angetriebenen Doppelschrägzahnrad steht.
Gemäß einem weiteren Aspekt enthält eines der antreibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnräder ein Parkzahnrad, das in der Lücke zwischen der rechten und der linken Schräglage angeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eines der antreibenden Doppelschrägzahnräder und des angetriebenen Doppelschrägzahnrads relativ zu dem anderen der antreibenden Doppelschrägzahnräder und des angetriebenen Doppelschrägzahnrads axial beweglich.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Elektromotor einen Stator, einen Rotor, eine Rotorwelle und einen Planetenradsatz, die alle koaxial mit der Übertragungswelle montiert sind, wobei der Planetenradsatz die Rotorwelle und die Übertragungswelle miteinander verbindet, um eine Drehbewegung von der Rotorwelle auf die Übertragungswelle zu übertragen.
Nach einem weiteren Aspekt ist die Rotorwelle über ein radial verschachteltes Lager drehbar auf der Übertragungswelle gelagert.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Planetenradsatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Träger und eine Vielzahl von Ritzelrädern, die drehbar auf dem Träger gelagert sind, wobei jedes der Sonnenräder, das Hohlrad und die Vielzahl von Ritzelrädern ein Doppelschrägzahnrad ist.
Nach einem weiteren Aspekt ist der Planetenradsatz ein ringloses Stufenrad-Planetengetriebe.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Planetenradsatz ein erstes Sonnenrad, ein zweites Sonnenrad, einen Träger und eine Vielzahl von gestuften Ritzelrädern.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Elektromotor einen Stator, einen Rotor und eine Rotorwelle, die alle koaxial mit der Übertragungswelle montiert sind, und das Doppelschräggetriebe umfasst ein Planetengetriebe, das die Rotorwelle und die Übertragungswelle miteinander verbindet, um die Drehbewegung von der Rotorwelle auf die Übertragungswelle zu übertragen.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Planetenradsatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Träger und eine Vielzahl von Ritzelrädern, die drehbar auf dem Träger gelagert sind, wobei ferner jedes des Sonnenrads, des Hohlrads und der Vielzahl von Ritzelrädern ein Doppelschrägzahnrad ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Doppelschrägverzahnungs-Getriebesatz eine Vorgelegewelle, ein erstes Doppelschrägverzahnungs-Getriebepaar, das zur Übertragung der Drehbewegung vom Elektromotor auf die Vorgelegewelle angepasst ist, und ein zweites Doppelschrägverzahnungs-Getriebepaar, das zur Übertragung der Drehbewegung von der Vorgelegewelle auf die Differentialbaugruppe angepasst ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der erste Doppelschrägzahnradsatz ein antreibendes Doppelschrägzahnrad, das drehbar auf einer Übertragungswelle des Elektromotors montiert ist, und ein angetriebenes Doppelschrägzahnrad, das drehbar auf der Vorgelegewelle montiert ist, und der zweite Doppelschrägzahnradsatz umfasst ein antreibendes Doppelschrägzahnrad, das drehbar auf der Vorgelegewelle montiert ist, und ein angetriebenes Doppelschrägzahnrad, das drehbar auf einem Gehäuse der Differentialanordnung montiert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst jedes der antreibenden Doppelschrägzahnräder eine rechte Schräglage, eine linke Schräglage und einen sich in Umfangsrichtung um das antreibende Doppelschrägzahnrad erstreckenden Spalt zwischen der rechten Schräglage und der linken Schräglage, und jedes der angetriebenen Doppelschrägzahnräder umfasst eine rechte Schräglage, eine linke Schräglage und einen sich in Umfangsrichtung um das angetriebene Doppelschrägzahnrad erstreckenden Spalt zwischen der rechten Schräglage und der linken Schräglage.
Gemäß einem weiteren Aspekt enthält eines der antreibenden Doppelschrägzahnräder und der angetriebenen Doppelschrägzahnräder ein Parkzahnrad, das in der Lücke zwischen der rechten und der linken Schräglage angeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist nur eines von dem antreibenden Doppelschrägzahnrad, das auf der Übertragungswelle des Elektromotors montiert ist, der Vorgelegewelle und dem angetriebenen Doppelschrägzahnrad, das auf dem Gehäuse der Differentialbaugruppe montiert ist, relativ zum Elektromotor und der Differentialbaugruppe axial fixiert.
Gemäß mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst eine elektrische Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Elektromotor, eine Differentialbaugruppe und einen Doppelschrägzahnradsatz, der zwischen dem Elektromotor und der Differentialbaugruppe angeordnet ist und diese miteinander verbindet und so angepasst ist, dass er eine Drehbewegung von dem Elektromotor auf die Differentialbaugruppe überträgt, wobei der doppelschrägverzahnte Getriebesatz ein antreibendes Doppelschrägzahnrad umfasst, das drehbar auf einer Übertragungswelle des Elektromotors angebracht ist und eine rechtsgängige Schraube, eine linksgängige Schraube und einen Spalt umfasst, der sich in Umfangsrichtung um das antreibende doppelschrägverzahnte Zahnrad zwischen der rechtsgängigen Schraube und der linksgängigen Schraube erstreckt, ein angetriebenes Doppelschrägzahnrad, das drehbar an einem Gehäuse der Differentialanordnung angebracht ist und eine rechtsgängige Schrägfläche, eine linksgängige Schrägfläche und einen Spalt aufweist, der sich in Umfangsrichtung um das angetriebene Doppelschrägzahnrad zwischen der rechtsgängigen Schrägfläche und der linksgängigen Schrägfläche erstreckt, und ein Parkzahnrad, das in dem Spalt zwischen der rechtsgängigen Schrägfläche und der linksgängigen Schrägfläche von entweder dem antreibenden Doppelschrägzahnrad oder dem angetriebenen Doppelschrägzahnrad angeordnet ist, wobei entweder das antreibende Doppelschrägzahnrad oder das angetriebene Doppelschrägzahnrad relativ zu dem Elektromotor und der Differentialanordnung axial beweglich ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Elektromotor einen Stator, einen Rotor, eine Rotorwelle und einen Planetenradsatz, die alle koaxial mit der Übertragungswelle montiert sind, wobei der Planetenradsatz die Rotorwelle und die Übertragungswelle miteinander verbindet, um eine Drehbewegung von der Rotorwelle auf die Übertragungswelle zu übertragen.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Doppelschrägverzahnungssatz eine Vorgelegewelle, ein erstes Doppelschrägverzahnungspaar, das zur Übertragung einer Drehbewegung vom Elektromotor auf die Vorgelegewelle angepasst ist und ein antreibendes Doppelschrägverzahnungsrad, das drehbar auf einer Übertragungswelle des Elektromotors montiert ist, und ein angetriebenes Doppelschrägverzahnungsrad, das drehbar auf der Vorgelegewelle montiert ist, umfasst, und ein zweites Doppelschrägzahnradpaar, das angepasst ist, um eine Drehbewegung von der Vorgelegewelle auf die Differentialanordnung zu übertragen, und das ein antreibendes Doppelschrägzahnrad, das drehbar auf der Vorgelegewelle montiert ist, und ein angetriebenes Doppelschrägzahnrad, das drehbar auf einem Gehäuse der Differentialanordnung montiert ist, umfasst, wobei jedes der antreibenden Doppelschrägzahnräder und der angetriebenen Doppelschrägzahnräder eine rechte Schrägfläche, eine linke Schrägfläche und einen sich in Umfangsrichtung darum erstreckenden Spalt aufweist, wobei eines der antreibenden Doppelschrägzahnräder und der angetriebenen Doppelschrägzahnräder ein innerhalb des Spalts zwischen der rechten Schrägfläche und der linken Schrägfläche positioniertes Parkzahnrad aufweist, und wobei nur eines von dem antreibenden doppelschrägverzahnten Zahnrad, das auf der Übertragungswelle des Elektromotors angebracht ist, der Vorgelegewelle und dem angetriebenen doppelschrägverzahnten Zahnrad, das auf dem Gehäuse der Differentialanordnung angebracht ist, relativ zu dem Elektromotor und der Differentialanordnung axial fixiert ist.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier vorliegenden Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich von selbst, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur der Veranschaulichung dienen und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.

1 ist eine Seitenschnittansicht einer elektrischen Antriebseinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Eingriff von Doppelschrägzahnrädern zeigt;
3 ist eine Seitenschnittansicht einer elektrischen Antriebseinheit gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform;
4 ist eine Seitenschnittansicht einer elektrischen Antriebseinheit gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform;
5A ist eine Seitenschnittansicht einer elektrischen Antriebseinheit gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform;
5B ist eine Seitenschnittansicht einer elektrischen Antriebseinheit gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform;
6 ist eine Seitenschnittansicht einer elektrischen Antriebseinheit gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform; und
7 ist eine Seitenschnittansicht einer elektrischen Antriebseinheit gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendung nicht einschränken.
Bezug nehmend auf 1 umfasst eine elektrische Antriebseinheit 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Elektromotor 12, eine Differentialbaugruppe 14 und ein Doppelschräggetriebe 16, das zwischen dem Elektromotor 12 und der Differentialbaugruppe 14 angeordnet ist und diese miteinander verbindet. Der doppelschrägverzahnte Getriebesatz 16 ist so ausgelegt, dass er eine Drehbewegung vom Elektromotor 12 auf die Differentialbaugruppe 14 überträgt.
Der Elektromotor 12 umfasst einen Stator 18, einen Rotor 20 und eine Rotorwelle 22. Der Stator 18, der Rotor 20 und die Rotorwelle 22 sind alle koaxial zueinander um eine zentrale Achse des Elektromotors 12 angeordnet. Der Rotor 20 dreht sich innerhalb des Stators 18 und treibt im Betrieb die Rotorwelle 22 an. Die Rotorwelle 22 ist mit einer Übertragungswelle 24 verbunden. In der dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist ein Planetengetriebe 26 zwischen der Rotorwelle 22 und der Übertragungswelle 24 angeordnet und verbindet diese miteinander. Der Planetenradsatz umfasst ein Sonnenrad 28, das auf der Rotorwelle 22 montiert oder einstückig mit dieser ausgebildet ist, und eine Vielzahl von Ritzeln 30, die auf einem Träger 32 montiert sind. Der Träger 32 ist koaxial mit der Rotorwelle 22 und ist drehbar mit der Übertragungswelle 24 verbunden. Als nicht einschränkendes Beispiel hat der Träger 32 des Planetengetriebes 26 eine Keilverzahnung mit der Übertragungswelle 24.
Der Planetenradsatz 26 bietet eine Untersetzung, um die Drehzahl der Übertragungswelle 24 von der Drehzahl der Rotorwelle 22 zu reduzieren. In der in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform wirkt eine äußere Struktur der elektrischen Antriebseinheit 10 als festes Hohlrad 34 für den Planetenradsatz 26 und umfasst einen Zahneingriff mit der Vielzahl von Ritzelrädern 30.
Der Doppelschrägverzahnungssatz 16 umfasst ein antreibendes Doppelschrägzahnrad 36, das drehbar auf der Übertragungswelle 24 montiert ist, und ein angetriebenes Doppelschrägzahnrad 38, das drehbar auf einem Gehäuse 40 der Differentialanordnung 14 montiert ist. Das antreibende Doppelschrägzahnrad 36 steht in Eingriff mit dem angetriebenen Doppelschrägzahnrad 38. Wenn der Elektromotor 12 in Betrieb ist, wird die Drehung der Rotorwelle 22 über der Planetenradsatz 26 auf die Übertragungswelle 24 übertragen. Das antreibende Doppelschrägzahnrad 36 dreht sich zusammen mit der Übertragungswelle 24 und dreht das angetriebene Doppelschrägzahnrad 38 und das Gehäuse 40 der Differentialbaugruppe 14.
Bezugnehmend auf 2 zeigt eine schematische Ansicht den Eingriff des antreibenden Doppelschrägzahnrads 36 und des angetriebenen Doppelschrägzahnrads 38. Das antreibende Doppelschrägzahnrad 36 umfasst eine rechte Schrägfläche 42, eine linke Schrägfläche 44 und einen Spalt 46, der sich in Umfangsrichtung um das antreibende Doppelschrägzahnrad 36 zwischen der rechten Schrägfläche 42 und der linken Schrägfläche 44 erstreckt. Entsprechend umfasst das angetriebene Doppelschrägzahnrad 38 eine rechte Schrägfläche 48, eine linke Schrägfläche 50 und einen Spalt 52, der sich in Umfangsrichtung um das angetriebene Doppelschrägzahnrad 38 zwischen der rechten Schrägfläche 48 und der linken Schrägfläche 50 erstreckt.
Die Lücken 46, 52 zwischen der rechten Schrägfläche 42, 48 und der linken Schrägfläche 44, 50 an jedem der antreibenden Doppelschrägzahnräder 36 und dem angetriebenen Doppelschrägzahnrad 38 ermöglichen den antreibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnrädern 36, 38 eine Selbstzentrierung, wenn sie sich im Zahneingriff befinden. Beim Drehen übt die rechte Schrägfläche 42, 48 der treibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnräder 36, 38 eine axiale Kraft aus, die das angetriebene Doppelschrägzahnrad 38 axial relativ zum treibenden Doppelschrägzahnrad 36 drückt. Gleichzeitig übt die linke Windung 44, 50 der treibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnräder 36, 38 eine im Wesentlichen gleiche Axialkraft aus, die das angetriebene Doppelschrägzahnrad 38 axial relativ zum treibenden Doppelschrägzahnrad 38 schiebt, jedoch in entgegengesetzter Richtung. Diese Axialkräfte heben sich im Wesentlichen gegenseitig auf, was zu einer sehr geringen oder keiner axialen Belastung des Doppelschrägzahnradsatzes 16 und einer passiven Selbstausrichtung der treibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnräder 36, 38 führt.
Aufgrund von Fertigungsprozessen weisen alle Zahnräder von Natur aus Unvollkommenheiten auf. Indem die antreibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnräder 36, 38 sich selbst zentrieren können, legt der Doppelschrägzahnradsatz 16 die Eingriffsmittellinie zwischen den antreibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnrädern 36, 38 fest. Dadurch können die antreibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnräder 36, 38 auf natürliche Weise ihre beste Eingriffslinie finden, was unangemessenen Verschleiß und NVH-Probleme reduziert.
Wiederum Bezug nehmend auf 2 bietet die Ausrichtung der antreibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnräder 36, 38 unterschiedliche Merkmale. In einem Fall können die antreibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnräder 36, 38 so ausgerichtet sein, dass sich die antreibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnräder 36, 38 im Betrieb so drehen, wie durch die Pfeile 54 angezeigt. Bei Drehung in dieser Richtung bilden die rechte und linke Wendel 42, 44, 48, 50 eine „V“-Form, die sich durch das Öl innerhalb der elektrischen Antriebseinheit 10 verkeilt. Die Drehung in dieser Richtung reduziert die Spaltverluste. Alternativ können die antreibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnräder 36, 38 so ausgerichtet sein, dass sich die antreibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnräder 36, 38 im Betrieb wie durch die Pfeile 56 angezeigt drehen. Wenn sie sich in dieser Richtung drehen, schöpft die „V“-Form, die durch die rechte und linke Wendel 42, 44, 48, 50 gebildet wird, Öl und pumpt das Öl innerhalb der elektrischen Antriebseinheit 10 nach oben, um eine verbesserte Kühlung und Schmierung der Komponenten innerhalb der elektrischen Antriebseinheit 10 zu gewährleisten. Die Ausrichtung der antreibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnräder 36, 38 kann je nach den spezifischen Anforderungen der elektrischen Antriebseinheit 10 festgelegt werden.
Damit das treibende und das angetriebene Doppelschrägzahnrad 36, 38 ihre eigene Mitte finden können, muss mindestens eines der treibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnräder 36, 38 axial beweglich sein. In einer beispielhaften Ausführungsform ist eines der antreibenden Doppelschrägzahnräder 36 und das angetriebene Doppelschrägzahnrad 38 axial beweglich. Wiederum Bezug nehmend auf 1 werden der Elektromotor 12 und die Übertragungswelle 24 durch Basis-Rollenlager 58 gestützt, die eine radiale Abstützung bieten und eine Drehung ermöglichen, aber keine axiale Abstützung bieten, wodurch sich der Elektromotor 12 und die Übertragungswelle 24 relativ zur Differentialbaugruppe 14 axial bewegen können. Die Differentialbaugruppe 14 wird von Axialrollenlagern 60 gestützt, die eine radiale Abstützung bieten und eine Drehung ermöglichen, sowie eine axiale Abstützung der Differentialbaugruppe 14 bieten. Die Basis-Rollenlager 58 könnten Doppelrollenlager (wie dargestellt) oder Kugellager mit „breiter Flachprofil“-Oszillation sein, d.h. ein speziell geschliffenes Kugellagerpaar, das als axial schwimmende, freilaufende Baugruppe durch eine Kugel-Laufbahn-Konstruktion installiert ist, nicht durch axiales Gleiten der Innenlaufbahn zur Welle oder der Außenlaufbahn zum Gehäuse.
Der Elektromotor 12, die Übertragungswelle 24 und das antreibende Doppelschrägzahnrad 36 sind relativ zur Differentialbaugruppe 14 axial schwimmend gelagert. So können sich der Elektromotor 12, die Übertragungswelle 24 und das antreibende Doppelschrägzahnrad 36 axial bewegen, damit sich das antreibende Doppelschrägzahnrad 36 relativ zum angetriebenen Doppelschrägzahnrad 38 selbst zentrieren kann. Diese Konfiguration bietet den Vorteil, dass etwaige Eintauchlasten auf den Halbwellen 62 der Differentialbaugruppe 14 direkt auf ein Differentialgehäuse 64 übertragen werden, ohne dass große Axiallasten durch den doppelschrägverzahnten Zahnradsatz 16 geleitet werden. Es ist auch möglich, Kugellager zur Lagerung des axial fixierten Differentials zu verwenden, die einen kleinen flachen Abschnitt haben, der innerhalb der Oszillation des Laufrings ausgebildet ist, um die hochfrequente Trägheitsreaktion von dem aktiven doppelschaligen Zahneingriff zu isolieren. Der relativ große axiale Spielraum innerhalb der Übertragungswelle 24 ist für die Selbstzentrierung des Doppelschrägzahnrads erforderlich, um Unvollkommenheiten der Zahnradherstellung zu korrigieren. Der kleine axiale Spielraum des Differentials, der durch die kleine Abflachung innerhalb der Schmiegung des Laufrings ermöglicht wird, isoliert das Doppelschrägzahnrad von höherfrequenten axialen Pendelkraftreaktionen.
Alternativ könnte die Differentialbaugruppe 14 in Basisrollenlagern 58 und der Elektromotor 12 und die Übertragungswelle 24 in Axialrollenlagern 60 gelagert sein. In diesem Fall sind der Elektromotor 12, die Übertragungswelle 24 und das antreibende Doppelschrägzahnrad 36 axial fixiert, und die Differentialbaugruppe 14 ist axial schwimmend gelagert. So können sich die Differentialbaugruppe 14 und das angetriebene Doppelschrägzahnrad 38 axial bewegen, damit sich das angetriebene Doppelschrägzahnrad 38 relativ zum treibenden Doppelschrägzahnrad 36 selbst zentrieren kann.
Bezug nehmend auf 3 enthält in einer beispielhaften Ausführungsform eines der antreibenden Doppelwendelgetriebe 36 und des angetriebenen Doppelwendelgetriebes 38 ein Parkzahnrad 66, das in dem Spalt 46, 52 zwischen der rechten Wendel 42, 48 und der linken Wendel 44, 50 angeordnet ist. Dieses Parkzahnrad 66 ist so ausgelegt, dass es in eine selektiv betätigte Parksperre eingreift, um eine Drehung der Komponenten innerhalb der elektrischen Antriebseinheit 10 zu verhindern. Das Parkzahnrad 66 kann auf einem oder beiden (wie dargestellt) des antreibenden Doppelschrägzahnrads 36 und des angetriebenen Doppelschrägzahnrads 38 positioniert sein. Die Breite des Spalts 46, 52 zwischen der rechten Schrägfläche 42, 48 und der linken Schrägfläche 44, 50 des antreibenden und des angetriebenen Doppelschrägzahnrads 36, 38 ist ausreichend, um die Breite einer Parksperre mit genügend Spiel unterzubringen, so dass das antreibende und das angetriebene Doppelschrägzahnrad 36, 38 noch axial schwimmen können.
Wiederum Bezug nehmend auf 1 und 3, ist in einer beispielhaften Ausführungsform die Übertragungswelle 24 durch ein radial verschachteltes Lager 68 drehbar auf der Rotorwelle 22 gelagert. Das radial verschachtelte Lager 68 sorgt für eine reduzierte Relativdrehzahl und trägt eventuell vorhandene Axialschubkräfte, wodurch der Rotor 20 relativ zum Stator 18 axial positioniert bleibt und somit die Lagerverluste weiter reduziert werden. Das verschachtelte Lager 68 sollte in einem Abstand vom Elektromotor 12 angeordnet sein, der mehr als ca. 50% der Länge des Rotors 20 beträgt, um die Auswirkung der radialen Lagerluft (RIC) auf die Gleichmäßigkeit des Luftspalts zu reduzieren.
Bezug nehmend auf 4, in einer anderen beispielhaften Ausführungsform, umfasst eine elektrische Antriebseinheit 110 einen Planetenradsatz 126, der zwischen der Rotorwelle 122 und der Übertragungswelle 124 positioniert ist und diese miteinander verbindet, ähnlich wie in 1 dargestellt. Der in 4 dargestellte Planetenradsatz 126 umfasst ein doppelschrägverzahntes Sonnenrad 128, das auf der Rotorwelle 122 montiert oder in diese integriert ist, und eine Vielzahl von doppelschrägverzahnten Ritzeln 130, die auf einem Träger 132 montiert sind. Der Träger 132 ist koaxial mit der Rotorwelle 122 und ist drehbar mit der Übertragungswelle 124 verbunden.
Der Planetenradsatz 126 bietet eine Untersetzung, um die Drehzahl der Übertragungswelle 124 von der Drehzahl der Rotorwelle 122 zu reduzieren. Eine äußere Struktur der elektrischen Antriebseinheit 110 wirkt als feststehendes doppelschrägverzahntes Hohlrad 134 für den Planetenradsatz 126 und umfasst einen Zahneingriff mit der Vielzahl der doppelschrägverzahnten Ritzel 130.
Das doppelschrägverzahnte Sonnenrad 128, das doppelschrägverzahnte Hohlrad 134 und jedes der doppelschrägverzahnten Ritzelräder 130 weist eine rechte Schrägfläche 142, eine linke Schrägfläche 144 und einen sich in Umfangsrichtung darum erstreckenden Spalt 146 zwischen der rechten Schrägfläche 142 und der linken Schrägfläche 144 auf. Der Spalt 146 zwischen der rechten Schrägfläche 142 und der linken Schrägfläche 144 an jedem der doppelschrägverzahnten Sonnenräder 128, dem doppelschrägverzahnten Hohlrad 134 und jedem der doppelschrägverzahnten Ritzelräder 130 ermöglicht es dem doppelschrägverzahnten Sonnenrad 128, dem doppelschrägverzahnten Hohlrad 134 und jedem der doppelschrägverzahnten Ritzelräder 130, sich selbst zu zentrieren, wenn sie im Zahneingriff sind. Beim Drehen übt die rechte Schrägverzahnung 142 eine axiale Kraft aus, die axial in eine Richtung drückt. Gleichzeitig übt die linke Schrägverzahnung 144 eine im Wesentlichen gleiche Axialkraft aus, die axial in die entgegengesetzte Richtung drückt. Diese Axialkräfte heben sich im Wesentlichen gegenseitig auf, so dass die Ritzellager 131 der Doppelschrägzahnräder 130 nur sehr gering oder gar nicht axial belastet werden. Außerdem heben sich die Kippmomente, die auf die rechte und linke Schrägverzahnung jedes der Ritzelräder 130 einwirken, gegenseitig auf, bevor sie die Ritzellager erreichen, wodurch die Lagerverluste reduziert werden. Wie in 4 dargestellt, ist jedes Ritzel 130 ein einheitlich geformtes Doppelschrägzahnrad.
Alternativ könnte jedes der Ritzelräder 130 durch ein Paar von Ritzelrädern ersetzt werden, die nebeneinander auf einer gemeinsamen Welle positioniert sind, z. B. einem Außenring für RitzelNadellager. Das Ritzelpaar hätte eine entgegengesetzte Rechts- und Linksschräglage, würde sich synchron drehen und wie ein einzelnes doppelschräges Ritzellager funktionieren. Da die beiden Ritzel auf einer gemeinsamen Welle gelagert sind, heben die Kippmomente, die auf die rechte Seite eines Ritzels einwirken, die Kippmomente auf, die auf die linke Schrägfläche des benachbarten Ritzels einwirken, wodurch verhindert wird, dass diese Kräfte die Ritzelnadellager erreichen, wodurch die Lagerverluste reduziert werden.
Die Selbstzentrierung des doppelschrägverzahnten Sonnenrads 128, des doppelschrägverzahnten Hohlrads 134 und jedes der doppelschrägverzahnten Ritzelzahnräder 130 sorgt auch für eine axiale Abstützung, um die Position des Rotors 120 relativ zum Stator 118 beizubehalten. Der Elektromotor 112 ist so ausgelegt, dass er eine axiale Bewegung des Rotors 120 relativ zum Stator 118 zulässt, um die Selbstzentrierung der Doppelschrägzahnräder 128, 130, 134 zu ermöglichen. Die axiale Position des Rotors 120 relativ zum Stator 118 wird durch die Doppelschrägzahnräder 128, 130, 134 festgelegt. Sobald die Doppelschrägzahnräder 128, 130, 134 ihre natürliche Ausrichtung gefunden haben, wird durch den Eingriff der Doppelschrägzahnräder 128, 130, 134 die Position des Rotors 120 relativ zum Stator 118 beibehalten. Die axiale Überlappung/Unterlappung von Stator zu Rotor ist so beschaffen, dass die Kurve der Axialkraft gegenüber der Verschiebung die Form einer „Badewanne“ hat, mit einem Boden, der breiter ist als die axiale Toleranzüberlagerung der Doppelschrägzahnräder 128, 130, 134. Dadurch werden unausgewogene axiale Magnetkräfte auf den Doppelschrägzahnradsatz 116 vermieden.
Bezug nehmend auf 5A umfasst in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eine elektrische Antriebseinheit 210 gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Elektromotor 212, eine Differentialbaugruppe 214 und einen Doppelschrägzahnradsatz 216, der zwischen dem Elektromotor 212 und der Differentialbaugruppe 214 angeordnet ist und diese miteinander verbindet. Der doppelschrägverzahnte Getriebesatz 216 ist so ausgelegt, dass er eine Drehbewegung vom Elektromotor 212 auf die Differentialbaugruppe 214 überträgt.
Der Elektromotor 212 umfasst einen Stator 218, einen Rotor 220 und eine Rotorwelle 222. Der Stator 218, der Rotor 220 und die Rotorwelle 222 sind alle koaxial zueinander um eine zentrale Achse des Elektromotors 212 angeordnet. Der Rotor 220 dreht sich innerhalb des Stators 218 und treibt im Betrieb die Rotorwelle 222 an. Die Rotorwelle 222 ist mit einer Übertragungswelle 224 verbunden.
Der Doppelschrägverzahnungssatz 216 umfasst eine Vorgelegewelle 270, ein erstes Doppelschrägzahnradpaar 235A und ein zweites Doppelschrägzahnradpaar 235B. Das erste doppelschrägverzahnte Zahnradpaar 235A ist dazu geeignet, eine Drehbewegung vom Elektromotor 212 auf die Vorgelegewelle 270 zu übertragen, und das zweite doppelschrägverzahnte Zahnradpaar 235B ist dazu geeignet, eine Drehbewegung von der Vorgelegewelle 270 auf die Differentialbaugruppe 214 zu übertragen.
Das erste Doppelschrägzahnradpaar 235A umfasst ein antreibendes Doppelschrägzahnrad 236A, das drehbar auf der Übertragungswelle 224 des Elektromotors 212 montiert ist, und ein angetriebenes Doppelschrägzahnrad 238A, das drehbar auf der Vorgelegewelle 270 montiert ist. Das zweite Doppelschrägzahnradpaar 235B umfasst ein antreibendes Doppelschrägzahnrad 236B, das drehbar auf der Vorgelegewelle 270 montiert ist, und ein angetriebenes Doppelschrägzahnrad 238B, das drehbar auf einem Gehäuse 240 der Differentialanordnung 214 montiert ist.
Wie dargestellt, sorgt das erste Doppelschrägzahnradpaar 235A für eine Drehzahluntersetzung von der Rotorwelle 222 zur Vorgelegewelle 270. Das antreibende Doppelschrägzahnrad 236A hat weniger Zähne als das angetriebene Doppelschrägzahnrad 238A.
Das antreibende Doppelschrägzahnrad 236A, 236B und das angetriebene Doppelschrägzahnrad 238A, 238B sowohl des ersten als auch des zweiten Doppelschrägzahnradpaares 235A, 235B umfassen jeweils eine rechte Schrägfläche 242, eine linke Schrägfläche 244 und einen sich in Umfangsrichtung um diese herum erstreckenden Spalt 246 zwischen der rechten Schrägfläche 242 und der linken Schrägfläche 244.
Der Spalt 246 zwischen der rechten Schrägfläche 242 und der linken Schrägfläche 244 an jedem der antreibenden Doppelschrägzahnräder 236A, 236B und den angetriebenen Doppelschrägzahnrädern 238A, 238B ermöglicht es den antreibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnrädern 236A, 236B, 238A, 238B, sich selbst zu zentrieren, wenn sie im Zahneingriff sind. Beim Drehen übt die rechte Schrägfläche 242 der antreibenden Doppelschrägzahnräder 236A, 236B eine axiale Kraft aus, die die angetriebenen Doppelschrägzahnräder 238A, 238B axial relativ zu den antreibenden Doppelschrägzahnrädern 236A, 236B drückt. Gleichzeitig übt die linke Wendel 244 der antreibenden Doppelschrägzahnräder 236A, 236B eine im Wesentlichen gleiche Axialkraft aus, die die angetriebenen Doppelschrägzahnräder 238A, 238B axial relativ zu den antreibenden Doppelschrägzahnrädern 236A, 236B schiebt, jedoch in entgegengesetzter Richtung. Diese Axialkräfte heben sich im Wesentlichen gegenseitig auf, was zu einer sehr geringen oder gar keiner axialen Belastung der ersten und zweiten Doppelschrägzahnradpaare 235A, 235B führt.
Aufgrund von Fertigungsprozessen haben alle Zahnräder von Natur aus Unvollkommenheiten. Indem die antreibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnräder 236A, 236B, 238A, 238B sich selbst zentrieren können, stellt der Doppelschrägzahnradsatz 216 die Eingriffsmittellinie zwischen den antreibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnrädern 236A, 236B, 238A, 238B her. Dadurch können die Doppelschrägzahnräder 236A, 236B, 238A, 238B auf natürliche Weise ihre beste Eingriffslinie finden, was unangemessenen Verschleiß und NVH-Probleme reduziert.
Damit die treibenden und angetriebenen Doppelschrägzahnräder 236A, 236B, 238A, 238B ihre eigene Mitte finden können, ist nur eines der auf der Übertragungswelle 224 des Elektromotors 212 montierten treibenden Doppelschrägzahnräder 236A, der Vorgelegewelle 270 und des auf dem Gehäuse 240 der Differentialbaugruppe 214 montierten angetriebenen Doppelschrägzahnrades 238B axial fixiert. Mindestens zwei der auf der Übertragungswelle 224 des Elektromotors 212 montierten antreibenden Doppel-Stirnräder 236A, der Vorgelegewelle 270 und des auf dem Gehäuse 240 der Differentialbaugruppe 214 montierten angetriebenen Doppel-Stirnrads 238B müssen axial schwimmend gelagert sein.
Wiederum Bezug nehmend auf 5A werden der Elektromotor 212 und die Übertragungswelle 224 durch Basisrollenlager 258 gestützt, die eine radiale Abstützung bieten und eine Drehung ermöglichen, aber keine axiale Abstützung bieten, wodurch sich der Elektromotor 212 und die Übertragungswelle 224 axial bewegen können. Die Differentialbaugruppe 214 ist ebenfalls in Basis-Wälzlagern 258 gelagert, die eine radiale Abstützung bieten und eine Drehung ermöglichen, aber keine axiale Abstützung bieten, so dass sich die Differentialbaugruppe 214 axial bewegen kann. Die Vorgelegewelle 270 ist in Axialrollenlagern 260 gelagert, die die Vorgelegewelle 270 axial abstützen und verhindern, dass sich die Vorgelegewelle 270 axial bewegt.
Der Elektromotor 212, die Übertragungswelle 224 und die Differentialbaugruppe 214 sind axial schwimmend gelagert und können sich axial bewegen. Das treibende Doppelschrägzahnrad 236A des ersten Doppelschrägzahnradpaares 235A ist frei, sich relativ zum angetriebenen Doppelschrägzahnrad 238A des ersten Doppelschrägzahnradpaares 235A zu zentrieren. Das angetriebene Doppelschrägzahnrad 238B des zweiten Doppelschrägzahnradpaares 235B ist frei, sich relativ zum treibenden Doppelschrägzahnrad 236B des zweiten Doppelschrägzahnradpaares 235B zu zentrieren.
Bezugnehmend auf 5B werden der Elektromotor 212 und die Übertragungswelle 224 alternativ durch Basisrollenlager 258 gestützt, die eine radiale Abstützung bieten und eine Drehung ermöglichen, aber keine axiale Abstützung bieten, wodurch sich der Elektromotor 212 und die Übertragungswelle 224 axial bewegen können. Die Vorgelegewelle 270 ist ebenfalls in Basisrollenlagern 258 gelagert, die eine radiale Abstützung und Drehung ermöglichen, aber keine axiale Abstützung bieten, so dass sich die Vorgelegewelle 270 axial bewegen kann. Die Differentialbaugruppe 214 ist in Axialrollenlagern 260 gelagert. Axialrollenlager 260 sind Kugellager, die die Differentialbaugruppe 214 sowohl radial als auch axial abstützen und verhindern, dass sich die Differentialbaugruppe 214 axial bewegt.
Der Elektromotor 212, die Übertragungswelle 224 und die Vorgelegewelle 270 sind axial schwimmend gelagert und können sich axial bewegen. Das treibende Doppelschrägzahnrad 236B des zweiten Doppelschrägzahnradpaares 235B kann sich relativ zum angetriebenen Doppelschrägzahnrad 238B des zweiten Doppelschrägzahnradpaares 235B frei zentrieren, und das treibende Doppelschrägzahnrad 236A des ersten Doppelschrägzahnradpaares 235A kann sich relativ zum angetriebenen Doppelschrägzahnrad 238A des ersten Doppelschrägzahnradpaares 235A frei zentrieren.
Bezug nehmend auf 6 enthält eine elektrische Antriebseinheit 310 in einer Variante der in 1 dargestellten elektrischen Antriebseinheit 10 ein Planetengetriebe 326, das zwischen der Rotorwelle 322 und der Übertragungswelle 324 angeordnet ist und diese miteinander verbindet. Bei dem Planetenradsatz 326 handelt es sich um ein ringloses, gestuftes Ritzel-Planetengetriebe, das ein erstes Sonnenrad 328A, ein zweites Sonnenrad 328B, einen Träger 332 und eine Vielzahl von gestuften Ritzelrädern 330 umfasst. Jedes der gestuften Ritzel 330 umfasst einen ersten Abschnitt 330A, der mit dem ersten Sonnenrad 328A in Eingriff steht, und einen zweiten Abschnitt 330B, der mit dem zweiten Sonnenrad 328B in Eingriff steht. Das erste Sonnenrad 328A ist auf der Rotorwelle 322 montiert oder einstückig mit dieser ausgebildet. Das zweite Sonnenrad 328B ist drehfest mit der Übertragungswelle 324 verbunden. Der Träger 332 ist drehfest mit der Struktur der elektrischen Antriebseinheit 310 verbunden.
Der erste Abschnitt 330A jedes der mehreren Ritzel 330 hat eine andere Zähnezahl als der zweite Abschnitt 330B jedes der mehreren Ritzel 330, so dass der Planetenradsatz 326 eine Getriebeuntersetzung bereitstellt, um die Drehzahl der Übertragungswelle 324 von der Drehzahl der Rotorwelle 322 zu reduzieren.
Wie in 6 gezeigt, ist die Übertragungswelle 324 in Basisrollenlagern 358 gelagert, die eine radiale Abstützung bieten und eine Drehung ermöglichen, aber keine axiale Abstützung bieten, wodurch sich die Übertragungswelle 324 axial bewegen kann. Die Differentialbaugruppe 314 ist in Axialrollenlagern 360 gelagert, die die Differentialbaugruppe 314 axial abstützen. Alternativ wird die Übertragungswelle 324 durch Axialrollenlager 360 abgestützt, die eine radiale Abstützung bieten und eine Drehung ermöglichen, und die auch eine axiale Abstützung bieten. Die Differentialbaugruppe 314 wird von Basisrollenlagern 358 gestützt, die eine axiale Abstützung bieten und eine Drehung ermöglichen, aber keine axiale Abstützung bieten.
Bezug nehmend auf 7 enthält eine elektrische Antriebseinheit 410 in einer Variante der in 1 gezeigten elektrischen Antriebseinheit 10 einen Planetenradsatz 426, der zwischen der Rotorwelle 422 und der Übertragungswelle 424 angeordnet ist und diese miteinander verbindet. Bei dem Planetenradsatz 426 handelt es sich um einen ringlosen Planetenradsatz mit gestuftem Ritzel, der ein erstes Sonnenrad 428A, ein zweites Sonnenrad 428B, einen Träger 432 und eine Vielzahl von gestuften Ritzelrädern 430 umfasst. Jedes der gestuften Ritzel 430 umfasst einen ersten Abschnitt 430A, der mit dem ersten Sonnenrad 428A in Eingriff steht, und einen zweiten Abschnitt 430B, der mit dem zweiten Sonnenrad 428B in Eingriff steht. Das zweite Sonnenrad 428B ist auf der Rotorwelle 422 montiert oder einstückig mit dieser ausgebildet. Das erste Sonnenrad 428A ist drehbar an der Struktur der elektrischen Antriebseinheit 410 befestigt. Der Träger 432 ist drehfest mit der Übertragungswelle 424 verbunden.
Der erste Abschnitt 430A jedes der mehreren Ritzel 430 hat eine andere Zähnezahl als der zweite Abschnitt 430B jedes der mehreren Ritzel 430, so dass der Planetenradsatz 426 eine Getriebeuntersetzung bereitstellt, um die Drehzahl der Übertragungswelle 424 von der Drehzahl der Rotorwelle 422 zu reduzieren.
Wie in 7 gezeigt, ist die Übertragungswelle 424 in Basisrollenlagern 458 gelagert, die eine radiale Abstützung bieten und eine Drehung ermöglichen, aber keine axiale Abstützung bieten, wodurch sich die Übertragungswelle 424 axial relativ zur Differentialbaugruppe 414 bewegen kann. Die Differentialbaugruppe wird durch Axialrollenlager 460 abgestützt, die die Differentialbaugruppe 414 axial abstützen. Alternativ wird die Übertragungswelle 424 durch Axialrollenlager 460 abgestützt, die eine radiale Abstützung und Drehung ermöglichen und auch eine axiale Abstützung bieten. Die Differentialbaugruppe 414 ist in Basisrollenlagern 458 gelagert, die eine axiale Abstützung bieten und eine Drehung ermöglichen, aber keine axiale Abstützung bieten.
Eine elektrische Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Offenbarung bietet mehrere Vorteile. Dazu gehören die Verwendung von Doppelschrägzahnrädern, um verzahnte Verbindungen zwischen den Komponenten der elektrischen Antriebseinheit bereitzustellen, und die Möglichkeit, dass bestimmte Komponenten axial schwimmen, wodurch axiale Lasten innerhalb der verzahnten Verbindungen reduziert oder eliminiert werden. Geringere Axiallasten ermöglichen die Verwendung von größeren Schrägungswinkeln an der Schrägverzahnung, wodurch das Evolventenübersetzungsverhältnis reduziert und das Gleiten innerhalb der Getriebesätze verringert wird, während das Gesamtübersetzungsverhältnis für Langlebigkeit und NVH erhalten bleibt. Die Verwendung von verschachtelten Lagern reduziert die Relativgeschwindigkeit von mindestens einem der Rotorlager und kann axiale Lasten aufnehmen, um die Lagerverluste innerhalb der elektrischen Antriebseinheit zu reduzieren. Darüber hinaus kann die Ausrichtung der Doppelschrägzahnräder so gewählt werden, dass sie entweder eine Verkeilung durch das Öl innerhalb der elektrischen Antriebseinheit bewirken und dadurch die Spaltverluste reduzieren, oder alternativ das Öl schöpfen und für ein Pumpen des Öls innerhalb der elektrischen Antriebseinheit sorgen.
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung hat lediglich beispielhaften Charakter, und Variationen, die nicht vom Kern der vorliegenden Offenbarung abweichen, sind als im Rahmen der vorliegenden Offenbarung liegend zu betrachten. Solche Variationen sind nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung zu betrachten.

Claims

Eine elektrische Antriebseinheit, umfassend: einen Elektromotor; eine Differentialbaugruppe; und einem Doppelschrägzahnradsatz, der zwischen dem Elektromotor und der Differentialbaugruppe angeordnet ist und diese miteinander verbindet, und der geeignet ist, eine Drehbewegung vom Elektromotor auf die Differentialbaugruppe zu übertragen.
Die elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor einen Stator und einen Rotor aufweist und so ausgebildet ist, dass er eine axiale Bewegung des Rotors relativ zum Stator zulässt, um eine Selbstzentrierung des Doppelschrägzahnradsatzes zu ermöglichen, und die axiale Position des Rotors relativ zum Stator durch den Doppelschrägzahnradsatz festgelegt wird.
Die elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei der Doppelschrägzahnradsatz ein antreibendes Doppelschrägzahnrad umfasst, das drehbar auf einer Übertragungswelle des Elektromotors montiert ist, wobei das antreibende Doppelschrägzahnrad eine rechtsgängige Schrägfläche, eine linksgängige Schrägfläche und einen sich in Umfangsrichtung um das antreibende Doppelschrägzahnrad erstreckenden Spalt zwischen der rechtsgängigen Schrägfläche und der linksgängigen Schrägfläche umfasst, und ein angetriebenes Doppelschrägzahnrad, das drehbar an einem Gehäuse der Differentialanordnung angebracht ist, wobei das angetriebene Doppelschrägzahnrad eine rechtsgängige Schrägfläche, eine linksgängige Schrägfläche und einen Spalt aufweist, der sich in Umfangsrichtung um das angetriebene Doppelschrägzahnrad zwischen der rechtsgängigen Schrägfläche und der linksgängigen Schrägfläche erstreckt, wobei das antreibende Doppelschrägzahnrad in Dreheingriff mit dem angetriebenen Doppelschrägzahnrad steht.
Die elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 3, wobei eines von dem antreibenden Doppelschrägzahnrad und dem angetriebenen Doppelschrägzahnrad ein Parkzahnrad enthält, das in dem Spalt zwischen der rechten und der linken Schraubenlinie angeordnet ist.
Die elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 3, wobei eines von dem antreibenden Doppelschrägzahnrad und dem angetriebenen Doppelschrägzahnrad relativ zu dem anderen von dem antreibenden Doppelschrägzahnrad und dem angetriebenen Doppelschrägzahnrad axial bewegbar ist.
Die elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 5, wobei der Elektromotor einen Stator, einen Rotor, eine Rotorwelle und einen Planetenradsatz umfasst, die alle koaxial mit der Übertragungswelle montiert sind, wobei der Planetenradsatz die Rotorwelle und die Übertragungswelle miteinander verbindet, um eine Drehbewegung von der Rotorwelle auf die Übertragungswelle zu übertragen.
Die elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 6, wobei die Rotorwelle über ein radial verschachteltes Lager drehbar auf der Übertragungswelle gelagert ist.
Die elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 6, wobei der Planetenradsatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Träger und eine Vielzahl von Ritzelrädern umfasst, die drehbar auf dem Träger gelagert sind, wobei jedes von dem Sonnenrad, dem Hohlrad und der Vielzahl von Ritzelrädern ein Doppelschrägzahnrad ist.
Die elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 6, wobei der Planetenradsatz ein ringloses, gestuftes Ritzel-Planetengetriebe ist.
Die elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 9, wobei der Planetenradsatz ein erstes Sonnenrad, ein zweites Sonnenrad, einen Träger und eine Vielzahl von gestuften Ritzelrädern umfasst.