DE102022210855A1

DE102022210855A1 - Electric motor bearing arrangement

Info

Publication number: DE102022210855A1
Application number: DE102022210855.8A
Authority: DE
Inventors: Paul Meaney; Juergen Kreutzkaemper; Marco Witt; Joerg Schwartz
Original assignee: SKF Lubrication Systems Germany AG; SKF Lubrication Systems Germany GmbH; SKF AB
Current assignee: SKF Lubrication Systems Germany GmbH; SKF AB
Priority date: 2022-10-14
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2024-04-25

Abstract

Offenbart wird eine Elektromotor-Lageranordnung (16; 18) mit zumindest einem Lager zum Lagern einer drehfest mit einem Rotor (12) des Elektromotors (10) verbundenen Motorabtriebswelle, wobei die Lageranordnung einen feststehenden Lagerring (2; 4) und einen rotierenden Lagerring (2; 4) aufweist, wobei der rotierende Lagerring (2; 4) drehfest mit der Motorabtriebswelle (14) verbunden ist, wobei die Elektromotor-Lageranordnung (16; 18) weiterhin ein Schmiersystem (50) zum Nachschmieren des mindestens einen Lagers aufweist, wobei der feststehende Lagerring (2; 4) zumindest einen Schmiermittelkanal (5) aufweist, der mit dem Schmiersystem (50) verbindbar ist und dazu ausgelegt ist, Schmiermittel in einen Lagerinnenraum (6) zu leiten, der zwischen dem feststehenden und dem rotierenden Lagerring (2; 4) definiert ist.An electric motor bearing arrangement (16; 18) is disclosed with at least one bearing for supporting a motor output shaft that is connected in a rotationally fixed manner to a rotor (12) of the electric motor (10), wherein the bearing arrangement has a stationary bearing ring (2; 4) and a rotating bearing ring (2; 4), wherein the rotating bearing ring (2; 4) is connected in a rotationally fixed manner to the motor output shaft (14), wherein the electric motor bearing arrangement (16; 18) further has a lubrication system (50) for relubricating the at least one bearing, wherein the stationary bearing ring (2; 4) has at least one lubricant channel (5) that can be connected to the lubrication system (50) and is designed to guide lubricant into a bearing interior (6) that is defined between the stationary and the rotating bearing ring (2; 4).

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Elektromotor-Lageranordnung, insbesondere für eine Elektromotor-Getriebe-Anordnung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Eine derartige Elektromotor-Lageranordnung für eine Elektromotor-Getriebe-Anordnung ist insbesondere für den Einsatz im Automobilbereich z.B. in einem Elektrofahrzeug, geeignet und bevorzugt.The present invention relates to an electric motor bearing arrangement, in particular for an electric motor-gearbox arrangement according to the preamble of patent claim 1. Such an electric motor bearing arrangement for an electric motor-gearbox arrangement is particularly suitable and preferred for use in the automotive sector, e.g. in an electric vehicle.

Aufgrund der hohen Drehzahlen von Elektromotoren ist es, insbesondere im Automobilbereich, üblich, zwischen dem Elektromotor, genauer seiner Abtriebswelle, und einer Antriebswelle der Räder ein Getriebe vorzusehen, das die Drehzahl des Elektromotors reduziert. Derartige Getriebe können ein- oder mehrstufig sein und umfassen üblicherweise zumindest eine mit einem Getriebeeingangszahnrad drehfest verbundene Getriebeeingangswelle und eine mit einem Getriebeausgangszahnrad drehfest verbundene Getriebeausgangswelle. Die Getriebeeingangswelle ist dabei üblicherweise gleichzeitig die Elektromotorabtriebswelle. Die sich drehenden Wellen werden üblicherweise beidseits an ihren jeweiligen Enden von Lageranordnungen, insbesondere Wälzlageranordnungen gelagert. Je nach Übersetzungsstufe können neben der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle auch ein oder mehrere Übersetzungswellen in dem Getriebe vorhanden sein. Auch diese werden über Lageranordnungen, die beidseits an den jeweiligen axialen Enden der Übersetzungswellen angeordnet sind, drehbar gelagert. Die Drehzahlreduktion findet über entsprechend dimensionierte Getriebezahnräder statt, wobei bspw. das Getriebeeingangszahnrad deutlich kleiner ausgeführt ist und deutlich weniger Zähne aufweist als das Getriebeausgangszahnrad.Due to the high speeds of electric motors, it is common, particularly in the automotive sector, to provide a gearbox between the electric motor, or more precisely its output shaft, and a drive shaft of the wheels, which reduces the speed of the electric motor. Such gearboxes can be single-stage or multi-stage and usually comprise at least one gearbox input shaft that is connected in a rotationally fixed manner to a gearbox input gear and one gearbox output shaft that is connected in a rotationally fixed manner to a gearbox output gear. The gearbox input shaft is usually also the electric motor output shaft. The rotating shafts are usually supported on both sides at their respective ends by bearing arrangements, in particular roller bearing arrangements. Depending on the gear ratio, one or more transmission shafts can be present in the gearbox in addition to the gearbox input shaft and the gearbox output shaft. These are also rotatably supported by bearing arrangements that are arranged on both sides at the respective axial ends of the transmission shafts. The speed reduction takes place via appropriately dimensioned transmission gears, whereby, for example, the transmission input gear is significantly smaller and has significantly fewer teeth than the transmission output gear.

Um einen möglichst reibarmen Betrieb zu gewährleisten und auch, um die Temperatur im Getriebe zu reduzieren, ist weiterhin in dem Getriebe selbst eine sogenannte Ölumlaufschmierung vorgesehen, bei der bspw. das Getriebeausgangszahnrad zumindest teilweise in einer Ölauffangwanne planscht, sodass Öl aus der Ölwanne als Ölnebel in dem gesamten Getriebe verteilt wird, so dass die Lageranordnungen und die Eingriffe zwischen den Zahnrädern geschmiert werden. Von dieser Ölnebenschmierung wird demnach auch die Getriebeeingangswellenlagerung geschmiert, nicht jedoch die Motorabtriebswellenlagerung, die sich außerhalb einer das Getriebe umgebenden Getriebeglocke befindet. Um auch hier eine ausreichende Schmierung bereitzustellen, werden üblicherweise die Motorlagerungsanordnungen mittels einer auf die gesamte Lebensdauer der Lagerung ausgelegte Schmiermittelpackung ausgestattet, die dafür sorgt, dass über die gesamte Lebensdauer des Lagers ausreichend Schmierfett vorhanden ist.In order to ensure operation with as little friction as possible and also to reduce the temperature in the gearbox, a so-called oil circulation lubrication is also provided in the gearbox itself, in which, for example, the gearbox output gear splashes at least partially in an oil collecting pan, so that oil from the oil pan is distributed as an oil mist throughout the gearbox, so that the bearing arrangements and the meshes between the gears are lubricated. This secondary oil lubrication also lubricates the gearbox input shaft bearing, but not the engine output shaft bearing, which is located outside a gearbox bell housing surrounding the gearbox. In order to provide sufficient lubrication here too, the engine bearing arrangements are usually equipped with a lubricant pack designed for the entire service life of the bearing, which ensures that there is sufficient lubricating grease over the entire service life of the bearing.

Dieses Grundprinzip der Schmierung stößt jedoch bei den schon heute sehr hohen Drehzahlen des Elektromotors bis 18.000 Umdrehungen/Minute (U/min) an seine Grenzen. Bei noch höheren Drehzahlen, die in Zukunft zu erwarten sind, insbesondere bei Drehzahlen bis zu 30.000 U/min kann die Motorlageranordnung nicht mehr auf die bekannte Art geschmiert werden.However, this basic principle of lubrication reaches its limits at the already very high speeds of the electric motor up to 18,000 revolutions per minute (rpm). At even higher speeds, which are to be expected in the future, especially at speeds of up to 30,000 rpm, the motor bearing arrangement can no longer be lubricated in the usual way.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine Elektromotor-Lageranordnung, insbesondere für eine Elektromotor-Getriebe-Anordnung bereitzustellen, die eine verbesserte Schmierung für die Motorwellenlagerung auch bei sehr hohen Drehzahlen über 18.000 U/min bereitstellt.The object of the present invention is therefore to provide an electric motor bearing arrangement, in particular for an electric motor-gearbox arrangement, which provides improved lubrication for the motor shaft bearing even at very high speeds above 18,000 rpm.

Diese Aufgabe wird durch eine Elektromotor-Lageranordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by an electric motor bearing arrangement according to patent claim 1.

Im Folgenden wird eine Elektromotor-Lageranordnung mit zumindest einem Lager zum Lagern einer drehfest mit einem Rotor des Elektromotors verbundenen Motorabtriebswelle vorgestellt. Dabei weist die Lageranordnung einen feststehenden Lagerring und einen rotierenden Lagerring auf, wobei der rotierende Lagerring drehfest mit der Motorabtriebswelle verbunden ist. Das Lager kann als einreihiges oder mehrreihiges Wälzlager ausgebildet sein.In the following, an electric motor bearing arrangement with at least one bearing for supporting a motor output shaft that is connected in a rotationally fixed manner to a rotor of the electric motor is presented. The bearing arrangement has a fixed bearing ring and a rotating bearing ring, with the rotating bearing ring being connected in a rotationally fixed manner to the motor output shaft. The bearing can be designed as a single-row or multi-row rolling bearing.

Um eine verbesserte Schmierung der Elektromotorlageranordnung auch bei Drehzahlen über 18.000 U/min bereitzustellen, weist die Elektromotor-Lageranordnung weiterhin ein Schmiersystem zum Nachschmieren des mindestens einen Lagers auf, wobei der feststehende Lagerring zumindest einen Schmiermittelkanal hat, der mit dem Schmiersystem verbindbar ist und dazu ausgelegt ist, Schmiermittel in einen Lagerinnenraum zu leiten, der zwischen dem feststehenden und dem rotierenden Lagerring definiert ist. Dadurch wird ermöglicht, dass eine Nachschmierung der Elektromotor-Lageranordnung möglich ist und nicht die gesamte Elektromotor-Lageranordnung ausgetauscht werden muss, falls das Schmiermittel verbraucht ist. Dies erlaubt eine bedarfsoptimierte Schmierung der Lagerstellen.In order to provide improved lubrication of the electric motor bearing arrangement even at speeds above 18,000 rpm, the electric motor bearing arrangement further comprises a lubrication system for relubricating the at least one bearing, wherein the stationary bearing ring has at least one lubricant channel that can be connected to the lubrication system and is designed to guide lubricant into a bearing interior that is defined between the stationary and the rotating bearing ring. This makes it possible to relubricate the electric motor bearing arrangement and not have to replace the entire electric motor bearing arrangement if the lubricant is used up. This allows for demand-optimized lubrication of the bearing points.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Schmiersystem zumindest ein Schmiermittelreservoir und eine Schmiermittelpumpe auf. Dadurch kann bedarfsgerecht eine Schmierung der Elektromotor-Lageranordnung erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass eine Nachschmierung einfach möglich ist und auch ein Nachfüllen von Schmiermittel in das Schmiersystem erfolgen kann. Dadurch kann individuell die Elektromotor-Lageranordnung geschmiert werden, so dass auch bei sehr hoher Belastung sichergestellt wird, dass keine Mangelschmierung der Elektromotor-Lageranordnung auftritt.According to a preferred embodiment, the lubrication system has at least one lubricant reservoir and one lubricant pump. This allows the electric motor bearing arrangement to be lubricated as required. This has the advantage that relubrication is easy and the lubrication system can also be refilled with lubricant. This allows the electric motor bearing arrangement to be lubricated individually, so that even with very high loads to ensure that there is no insufficient lubrication of the electric motor bearing arrangement.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Schmiersystem temporär oder permanent mit dem feststehenden Lagerring verbindbar sein. Eine permanente Verbindung erlaubt jederzeit eine Schmierung der Elektromotor-Lageranordnung, insbesondere im Betrieb oder bei hoher Belastung. Es ist aber auch möglich eine temporäre Verbindung bereitzustellen. Dann kann beispielsweise bei einem Werkstattbesuch eine Nachschmierung der Elektromotor-Lageranordnung initiiert werden. Auch diese ermöglicht, die Lebensdauer der Elektromotor-Lageranordnung zu erhöhen und lange Stillstandzeiten aufgrund eines Komplettaustausch der Elektromotor-Lageranordnung zu vermeiden.According to a further preferred embodiment, the lubrication system can be connected temporarily or permanently to the stationary bearing ring. A permanent connection allows lubrication of the electric motor bearing arrangement at any time, particularly during operation or under high loads. However, it is also possible to provide a temporary connection. Then, for example, relubrication of the electric motor bearing arrangement can be initiated during a workshop visit. This also makes it possible to increase the service life of the electric motor bearing arrangement and avoid long downtimes due to a complete replacement of the electric motor bearing arrangement.

Um eine möglichst platzoptimierte Schmierlösung bereitzustellen, die keinen großen Bauraumbedarf hat, ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Schmiermittelpumpe ein integriertes Schmiermittelreservoir aufweist.In order to provide a lubrication solution that is as space-optimized as possible and does not require a large amount of installation space, it is also advantageous if the lubricant pump has an integrated lubricant reservoir.

Die Schmiermittelpumpe selbst kann eine elektrisch, magnetisch, pneumatisch oder elektrothermisch betriebene Pumpe, insbesondere eine Kolbenpumpe, sein. Dabei ist insbesondere bevorzugt, wenn die Schmiermittelpumpe eine elektrothermische Pumpe ist, die ein Heizelement aufweist, das dazu ausgelegt ist, einen Schmiervorgang auszulösen. Derartige Schmiermittelpumpen sind besonders klein und können auch in kleine Bauräume eingebaut werden.The lubricant pump itself can be an electrically, magnetically, pneumatically or electrothermally operated pump, in particular a piston pump. It is particularly preferred if the lubricant pump is an electrothermal pump that has a heating element that is designed to trigger a lubrication process. Such lubricant pumps are particularly small and can also be installed in small installation spaces.

Weiterhin ist ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, bei dem das Heizelement in thermischen Kontakt mit dem Elektromotor angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, durch eine Wärmeentwicklung des Elektromotors im Betrieb erwärmt zu werden. Dadurch kann automatisch die Elektromotor-Lageranordnung mit Schmiermittel versorgt werden, wenn ein erhöhter Schmiermittelbedarf aufgrund von großer Belastung, die oftmals mit einer hohen Temperatur einhergeht, besteht. Dabei kann auf eine zusätzliche Ansteuerung der Schmiermittelpumpe verzichtet werden, was den Aufbau und den Einbau des Schmiersystems vereinfacht.Furthermore, an embodiment is preferred in which the heating element is arranged in thermal contact with the electric motor and is designed to be heated by heat generated by the electric motor during operation. This means that the electric motor bearing arrangement can be automatically supplied with lubricant when there is an increased need for lubricant due to high loads, which are often accompanied by high temperatures. In this case, additional control of the lubricant pump can be dispensed with, which simplifies the design and installation of the lubrication system.

Alternativ kann natürlich auch das Heizelement elektrisch aufheizbar sein, wobei vorzugsweise das Schmiersystem weiterhin mindestens ein Steuergerät aufweist, das dazu ausgelegt ist, das Heizelement zu bestromen. Dadurch kann, unabhängig von der Temperatur des Elektromotors ein Schmiervorgang initiiert werden. Dabei kann vorteilhaft sein, wenn das Steuergerät abhängig von einer Motorkenngröße, insbesondere eine Motordrehzahl, eine Motortemperatur, das Heizelement bestromt, so dass auch in diesem Fall, bei hoher Belastung eine Schmierung erfolgen kann.Alternatively, the heating element can of course also be heated electrically, whereby the lubrication system preferably also has at least one control unit that is designed to supply current to the heating element. This allows a lubrication process to be initiated regardless of the temperature of the electric motor. It can be advantageous if the control unit supplies current to the heating element depending on a motor parameter, in particular a motor speed or a motor temperature, so that lubrication can also take place in this case under high load.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Schmiermittelpumpe mit einer oder mehreren Schmiermittelleitungen verbindbar ist, die dazu ausgelegt sind, Schmiermittel von der Schmiermittelpumpe zu dem mindestens einen Schmiermittelkanal zu leiten. Diese ermöglich eine räumlich weiter entfernte Anordnung der Schmiermittelpumpe, so dass eine flexible Anordnung in dem Elektrofahrzeug möglich ist.According to a further preferred embodiment, the lubricant pump can be connected to one or more lubricant lines that are designed to guide lubricant from the lubricant pump to the at least one lubricant channel. This enables the lubricant pump to be arranged further away, so that a flexible arrangement in the electric vehicle is possible.

Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft eine Elektromotor-Getriebe-Anordnung. Eine derartige Elektromotor-Getriebe-Anordnung umfasst zumindest ein Getriebe mit zumindest einer mit einem Getriebeeingangszahnrad drehfest verbunden Getriebeeingangswelle und einer mit einem Getriebeausgangszahnrad drehfest verbundenen Getriebeausgangswelle. Optional kann das Getriebe auch mindestens ein mit mindestens einer Übersetzungswelle drehfest verbundenen Getriebeübersetzungszahnrad aufweist. Die Elektromotor-Getriebe-Anordnung umfasst weiterhin einen Elektromotor mit zumindest einem feststehenden Stator und einen relativ zum Stator drehbaren Rotor, wobei der Rotor wiederum drehfest mit einer Motorabtriebswelle verbunden ist, die gleichzeitig als die Getriebeeingangswelle ausgebildet ist. Die Motorabtriebswelle wiederum ist beidseits des Rotors von einer ersten und einer zweiten Motorlageranordnung gelagert, die vorteilhafterweise als eine oben beschriebenen Elektromotor-Lageranordnung ausgebildet sind.A further aspect of the present invention relates to an electric motor-gearbox arrangement. Such an electric motor-gearbox arrangement comprises at least one gearbox with at least one gearbox input shaft that is connected in a rotationally fixed manner to a gearbox input gear and a gearbox output shaft that is connected in a rotationally fixed manner to a gearbox output gear. Optionally, the gearbox can also have at least one gearbox transmission gear that is connected in a rotationally fixed manner to at least one transmission shaft. The electric motor-gearbox arrangement further comprises an electric motor with at least one fixed stator and a rotor that can rotate relative to the stator, the rotor in turn being connected in a rotationally fixed manner to a motor output shaft that is simultaneously designed as the gearbox input shaft. The motor output shaft in turn is supported on both sides of the rotor by a first and a second motor bearing arrangement, which are advantageously designed as an electric motor bearing arrangement as described above.

Die Motorabtriebswelle fungiert gleichzeitig als Getriebeeingangswelle und ist in ihrer Funktion als Getriebeeingangswelle zusätzlich auf der Motorabgewandten Seite des Getriebeeingangszahnrads von zumindest einer Getriebeeingangslageranordnung abgestützt. Weiterhin sind die zumindest eine Getriebeübersetzungswelle beidseits durch eine erste und eine zweite Getriebeübersetzungslageranordnung und die Getriebeausgangswelle beidseits durch eine erste und zweite Getriebeausgangslageranordnung gelagert.The engine output shaft simultaneously functions as a transmission input shaft and, in its function as a transmission input shaft, is additionally supported on the side of the transmission input gear facing away from the engine by at least one transmission input bearing arrangement. Furthermore, the at least one transmission gear ratio shaft is supported on both sides by a first and a second transmission gear ratio bearing arrangement and the transmission output shaft is supported on both sides by a first and a second transmission output bearing arrangement.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist auch die Getriebeeingangslageranordnung entsprechend der oben beschriebenen Elektromotor-Lageranordnung ausgebildet. Da auch die Getriebeeingangslageranordnung sehr hohen Drehzahlen ausgesetzt ist, kann durch eine derartige Ausgestaltung die Lebensdauer der Getriebeeingangslageranordnung deutlich erhöht werden.According to a further preferred embodiment, the transmission input bearing arrangement is also designed in accordance with the electric motor bearing arrangement described above. Since the transmission input bearing arrangement is also exposed to very high speeds, the service life of the transmission input bearing arrangement can be significantly increased by such a design.

Die Getriebeausgangslageranordnungen und/oder die Getriebeübersetzungslageranordnungen können wie bekannt mittels einer Ölnebelschmierung geschmiert werden. Es ist jedoch auch möglich diese ebenfalls mit einer Elektromotor-Lageranordnung, wie oben beschrieben auszugestalten. Bei der Verwendung der üblichen Ölnebelschmierung kann jedoch auch ein einfaches Nachrüsten bestehender Systeme mit der erfindungsgemäßen Elektromotor-Lageranordnung vorgenommen werden, da nicht auch die gesamte Getriebeanordnung geändert werden muss.The transmission output bearing assemblies and/or the transmission ratio bearing assemblies can be lubricated as known by means of an oil mist lubrication. However, it is also possible to design these with an electric motor bearing arrangement as described above. When using the usual oil mist lubrication, however, existing systems can also be easily retrofitted with the electric motor bearing arrangement according to the invention, since the entire gear arrangement does not have to be changed.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.Further advantages and advantageous embodiments are specified in the description, the drawings and the claims. In particular, the combinations of features specified in the description and the drawings are purely exemplary, so that the features can also be present individually or in other combinations.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.In the following, the invention will be described in more detail with reference to embodiments shown in the drawings. The embodiments and the combinations shown in the embodiments are purely exemplary and are not intended to define the scope of protection of the invention. This is defined solely by the appended claims.

Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Elektromotor-Lageranordnung;
2: eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Elektromotor-Lageranordnung; und
3: eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Elektromotor-Lageranordnung.

Show it:

1 : a schematic representation of a first embodiment of the electric motor bearing arrangement;
2 : a schematic representation of a second embodiment of the electric motor bearing arrangement; and
3 : a schematic representation of a third embodiment of the electric motor bearing arrangement.

Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.In the following, identical or functionally equivalent elements are identified by the same reference symbols.

1 zeigt schematisch eine Elektromotor-Getriebe-Anordnung 100 mit einem Elektromotor 10 und einem Getriebe 20. Der Elektromotor 10 umfasst üblicherweise einen Stator (hier nicht dargestellt) und einen sich in dem Stator drehenden Rotor 12, der drehfest mit einer Motorabtriebswelle 14 verbunden ist. Die Motorabtriebswelle 14 wiederum ist über eine erste Motorlageranordnung 16 und eine zweite Motorlageranordnung 18 drehbar gelagert. 1 shows schematically an electric motor-gearbox arrangement 100 with an electric motor 10 and a gearbox 20. The electric motor 10 usually comprises a stator (not shown here) and a rotor 12 rotating in the stator, which is connected in a rotationally fixed manner to a motor output shaft 14. The motor output shaft 14 is in turn rotatably mounted via a first motor bearing arrangement 16 and a second motor bearing arrangement 18.

Die Motorlageranordnungen 16 und 18 weisen jeweils einen drehfest mit der Motorabtriebswelle 14 verbundenen Innenring 2 und einen feststehenden Außenring 4 auf. Der Innenring 2 und der Außenring 4 bilden einen Lagerinnenraum 6, in dem in dem dargestellten Ausführungsbeispiel Wälzkörper 8 angeordnet sind, die an den Lagerringen abrollen.The engine bearing arrangements 16 and 18 each have an inner ring 2 that is connected in a rotationally fixed manner to the engine output shaft 14 and a fixed outer ring 4. The inner ring 2 and the outer ring 4 form a bearing interior 6 in which, in the embodiment shown, rolling elements 8 are arranged that roll on the bearing rings.

Schematisch sind sämtliche Lageranordnungen in den Figuren als Wälzlageranordnungen, insbesondere Kugellager, dargestellt, es ist jedoch auch möglich, andere Lagerarten, wie bspw. Gleitlager oder Rollenlager zu verwenden. Selbstverständlich können statt der hier einreihig dargestellten Wälzlager auch mehrreihige Wälzlager zum Einsatz kommen.All bearing arrangements in the figures are shown schematically as rolling bearing arrangements, in particular ball bearings, but it is also possible to use other types of bearings, such as plain bearings or roller bearings. Of course, multi-row rolling bearings can also be used instead of the single-row rolling bearings shown here.

Das Getriebe 20 weist ein Getriebeeingangszahnrad 22 auf, das drehfest auf einer Getriebeeingangswelle 24 angebracht ist. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Getriebeeingangswelle 24 identisch zu der Motorabtriebswelle 14. Auch die Getriebeeingangswelle 24 wird wiederum über eine Getriebeeingangslageranordnung 26 gelagert, sodass die kombinierte Motorabtriebswelle-Getriebeeingangswelle über insgesamt drei Lageranordnungen 16, 18 und 26 gelagert ist. Dabei sind die Motorlageranordnungen 16 und 18 allerdings außerhalb einer Getriebeglocke 27 angeordnet, während die Getriebeeingangslagerung 26 innerhalb der Getriebeglocke 27 angeordnet ist.The transmission 20 has a transmission input gear 22 which is mounted in a rotationally fixed manner on a transmission input shaft 24. In the embodiment shown here, the transmission input shaft 24 is identical to the engine output shaft 14. The transmission input shaft 24 is also supported by a transmission input bearing arrangement 26, so that the combined engine output shaft-transmission input shaft is supported by a total of three bearing arrangements 16, 18 and 26. However, the engine bearing arrangements 16 and 18 are arranged outside a transmission bell 27, while the transmission input bearing 26 is arranged inside the transmission bell 27.

Weiterhin zeigt das hier dargestellte Ausführungsbeispiel eine Getriebeausgangswelle 28, an der ein Getriebeausgangszahnrad 30 drehfest befestigt ist. Diese Getriebeausgangswelle 28 ist ebenfalls über Getriebeausgangslageranordnungen 32, 34 drehbar gelagert und überträgt üblicherweise ein Drehmoment auf ein oder mehrere Räder eines Fahrzeugs. Zwischen der Getriebeeingangswelle 24 und der Getriebeausgangswelle 28 können zusätzlich ein oder mehrere Übersetzungsstufen vorgesehen sein. In den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen ist eine Übersetzungsstufe dargestellt, die eine Getriebeübersetzungswelle 36 aufweist, die ein erstes Zahnrad 38 und ein zweites Zahnrad 40 trägt. Dabei ist das im Durchmesser größere Zahnrad 38 dazu ausgelegt, mit dem Getriebeeingangszahnrad 22 zu kämmen, während das zweite Übersetzungszahnrad 40, das im Durchmesser kleiner ist, mit dem im Durchmesser am größten ausgebildeten Getriebeausgangszahnrad 30 kämmt. Dadurch kann eine Reduktion der Drehzahl, mit der der Elektromotor 10 dreht, erreicht werden. Auch die Getriebeübersetzungswelle 36 ist wiederum über zwei an den axialen Enden der Getriebewelle 36 angeordneten Getriebeübersetzungslageranordnungen 42, 44 gelagert. Alle diese Lageranordnungen 16, 18, 26, 32, 34, 42, 44 und Zahnräder 22, 30, 38, 40 müssen mit Schmiermittel versorgt werden und bilden u.a. die Schmierstellen der Elektromotor-Getriebe-Anordnung 100 aus.Furthermore, the embodiment shown here shows a transmission output shaft 28 to which a transmission output gear 30 is attached in a rotationally fixed manner. This transmission output shaft 28 is also rotatably mounted via transmission output bearing arrangements 32, 34 and usually transmits a torque to one or more wheels of a vehicle. One or more transmission stages can additionally be provided between the transmission input shaft 24 and the transmission output shaft 28. In the embodiments shown in the figures, a transmission stage is shown which has a transmission transmission shaft 36 which carries a first gear 38 and a second gear 40. The gear 38 with the larger diameter is designed to mesh with the transmission input gear 22, while the second transmission gear 40, which is smaller in diameter, meshes with the transmission output gear 30 with the largest diameter. This makes it possible to reduce the speed at which the electric motor 10 rotates. The gear ratio shaft 36 is also supported by two gear ratio bearing arrangements 42, 44 arranged at the axial ends of the gear shaft 36. All of these bearing arrangements 16, 18, 26, 32, 34, 42, 44 and gears 22, 30, 38, 40 must be supplied with lubricant and form, among other things, the lubrication points of the electric motor-gear arrangement 100.

Die Schmierstellen des Getriebes innerhalb der Getriebeglocke 27 werden wie üblich mittels einer Ölnebelschmierung geschmiert. Dazu planscht das Getriebeausgangszahnrad 30 in einer Ölwanne 48 und verteilt aufgrund von Fliehkraft das Öl als Ölnebel in der Getriebeglocke 27, das so an die Schmierstellen des Getriebes 20 gelangt.The lubrication points of the gearbox within the gearbox bell 27 are lubricated as usual by means of oil mist lubrication. For this purpose, the gearbox output gear 30 splashes in an oil pan 48 and, due to centrifugal force, distributes the oil as an oil mist in the gearbox bell 27, which then reaches the lubrication points of the gearbox 20.

Für die Schmierung der Motorlageranordnungen 16 und 18, die außerhalb der Getriebeglocke 27 angeordnet sind, ist im Stand der Technik lediglich einer Fettlebenspackung vorgesehen, die jedoch für eine Schmierung bei hoher Belastung oder sehr hohen Drehzahlen, insbesondere über 18.000 U/min nicht mehr ausreicht. Erfindungsgemäß wird deshalb ein Schmiersystem 50 vorgesehen, das eine Schmiermittelpumpe 52 umfasst, die dazu ausgelegt ist, über Schmiermittelleitungen 54-1, 54-2 Schmiermittel an die erste Motorlageranordnung 16 und die zweite Motorlageranordnung 18 zu leiten. Dazu ist in dem jeweiligen feststehenden Außenring 4-1, 4-2 der Motorlageranordnungen 16, 18, jeweils ein Schmiermittelkanal 5-1, 5-2 vorgesehen, der mit der jeweiligen Schmiermittelleitung 54-1, 54-2 verbunden ist, und über den Schmiermittel in den Lagerinnenraum 6-1, 6-2 geleitet werden kann.For the lubrication of the engine bearing arrangements 16 and 18, which are arranged outside the transmission bell 27, only a grease pack is provided in the prior art, which, however, is no longer sufficient for lubrication under high loads or very high speeds, in particular over 18,000 rpm. According to the invention, a lubrication system 50 is therefore provided which comprises a lubricant pump 52 which is designed to supply lubricant to the first engine bearing arrangement 16 and the second engine bearing arrangement 18 via lubricant lines 54-1, 54-2. For this purpose, a lubricant channel 5-1, 5-2 is provided in the respective fixed outer ring 4-1, 4-2 of the engine bearing arrangements 16, 18, which is connected to the respective lubricant line 54-1, 54-2 and via which lubricant can be supplied to the bearing interior 6-1, 6-2.

Weiterhin ist dem Ausführungsbeispiel der 1 zu entnehmen, dass die Schmiermittelpumpe 52 mit einem Schmiermittelreservoir 56 verbunden ist. Dabei ist insbesondere bevorzugt, wenn die Schmiermittelpumpe 52 und das Schmiermittelreservoir 56 integriert in ein Bauteil ausgebildet sind. Dadurch kann der Platzbedarf reduziert werden.Furthermore, the embodiment of the 1 It can be seen that the lubricant pump 52 is connected to a lubricant reservoir 56. It is particularly preferred if the lubricant pump 52 and the lubricant reservoir 56 are integrated into one component. This allows the space requirement to be reduced.

Die Schmiermittelpumpe 52 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als elektrothermische Kolbenpumpe ausgebildet und umfasst einen Förderkolben 58, der mittels eines Heizelements 60 betätigt wird. Derartige Kolbenpumpen sind aus dem Stand der Technik bekannt und haben den Vorteil, dass sie nur einen sehr geringen Platzbedarf haben. Somit kann die Schmiermittelpumpe 52 an beliebigen Stellen, insbesondere im Fahrzeug, eingebaut werden. Dies ermöglicht, dass auch bestehende Fahrzeuge mit der beschriebenen Schmierlösung ausgerüstet bzw. nachgerüstet werden können.In the embodiment shown, the lubricant pump 52 is designed as an electrothermal piston pump and comprises a delivery piston 58 that is actuated by means of a heating element 60. Such piston pumps are known from the prior art and have the advantage that they only require a very small amount of space. The lubricant pump 52 can therefore be installed anywhere, particularly in the vehicle. This means that existing vehicles can also be equipped or retrofitted with the described lubrication solution.

Um den Motorlageranordnungen 16, 18 eine bestimmte Menge an Schmiermittel zukommen zu lassen, umfasst das Schmiersystem 50 weiterhin Dosiereinrichtungen 62-1, 62-2, die die jeweilige Motorlagerungsanordnung 16 bzw. 18 mit einer entsprechenden Schmiermittelmenge versorgen.In order to supply the engine mounting arrangements 16, 18 with a certain amount of lubricant, the lubrication system 50 further comprises metering devices 62-1, 62-2, which supply the respective engine mounting arrangement 16 or 18 with a corresponding amount of lubricant.

Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Schmiermittelverteilvorrrichtung, wie beispielsweise ein Injektor vorgesehen sein, die dosiertes Schmiermittel an die Schmierstellen verteilt.Alternatively or additionally, a lubricant distribution device, such as an injector, can be provided which distributes metered lubricant to the lubrication points.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem als Schmiermittelreservoir 56 die für die Schmierung des Getriebes 20 verwendete Ölwanne 48 eingesetzt wird. Dabei wird Schmiermittel über eine Schmiermittelansaugleitung 64 aus der Ölwanne 48 in die Schmiermittelpumpe 52 gesaugt. 2 shows an embodiment in which the oil pan 48 used for lubricating the transmission 20 is used as the lubricant reservoir 56. Lubricant is sucked from the oil pan 48 into the lubricant pump 52 via a lubricant suction line 64.

Bei dem Betrieb eines Schmiersystems 50 bei dem die Ölwanne 48 als Schmiermittelreservoir 56 eingesetzt wird, sollte jedoch beachtet werden, dass Schmutzpartikel bzw. Abriebpartikel in das in der Ölwanne 48 aufgenommene Schmiermittel gelangen können. Um einen durch diese Partikel bedingten Verschleiß der Schmierstellen zu reduzieren oder um zu verhindern, dass sehr häufig das Schmiermittel ausgetauscht werden muss, kann eine Filtereinrichtung 66 vorgesehen, die vorzugsweise zwischen Ölwanne 48 und Pumpe 52 angeordnet ist und dafür sorgt, dass unerwünschte Elemente aus dem Schmiermittel gefiltert werden.When operating a lubrication system 50 in which the oil pan 48 is used as a lubricant reservoir 56, it should be noted that dirt particles or abrasion particles can get into the lubricant held in the oil pan 48. In order to reduce wear of the lubrication points caused by these particles or to prevent the lubricant from having to be replaced very frequently, a filter device 66 can be provided, which is preferably arranged between the oil pan 48 and the pump 52 and ensures that undesirable elements are filtered out of the lubricant.

Weiterhin kann eine Schmiermittelanalyseeinheit 68 bereitgestellt sein, die mittels einem oder mehreren Sensoren eine oder mehrere Zustandsgrößen des Schmiermittels, insbesondere Temperatur, Viskosität, Verschmutzungsgrad, Feuchte, Zusammensetzung, analysiert. Dadurch kann zum einen eine Information über den Zustand des Schmiermittels und indirekt auch über den Zustand der Schmierstelle bereitgestellt werden. Erfasst beispielsweise der Sensor viele Rostpartikel in dem verbrauchten Schmiermittel, kann dies auf einen möglichen Ausfall der Elemente der Schmierstelle, hindeuten. Gleichermaßen kann eine erhöhte Anzahl von Verschmutzungspartikeln auf einen erhöhten Verschleiß der Elemente der Schmierstelle hinweisen. Weiterhin kann über den Gehalt einer Feuchte im Schmiermittel auf die Qualität oder einen Zustand des Schmiermittels geschlossen werden.Furthermore, a lubricant analysis unit 68 can be provided, which uses one or more sensors to analyze one or more state variables of the lubricant, in particular temperature, viscosity, degree of contamination, moisture, composition. This can provide information about the state of the lubricant and indirectly also about the state of the lubrication point. If, for example, the sensor detects a lot of rust particles in the used lubricant, this can indicate a possible failure of the elements of the lubrication point. Likewise, an increased number of contamination particles can indicate increased wear of the elements of the lubrication point. Furthermore, the moisture content in the lubricant can be used to determine the quality or state of the lubricant.

Weiterhin ist vorteilhaft, wenn der mindestens eine Schmiermittelsensor mit einem Steuergerät (nicht dargestellt) in Verbindung steht, und das Steuergerät abhängig von der mindestens einen Zustandsgröße des Schmiermittels, die Schmiermittelpumpe 52 ansteuert, um bedarfsgerecht Schmiermittel an die Schmierstellen zu fördern. Insbesondere ist dabei vorteilhaft, wenn das Steuergerät abhängig von der mindestens einen Zustandsgröße des Schmiermittels ein Schmierzyklusintervall zeitlich anpasst und/oder eine Wartung veranlasst. Dadurch kann zusätzlich einer Mangelschmierung entgegengewirkt werden.It is also advantageous if the at least one lubricant sensor is connected to a control unit (not shown) and the control unit controls the lubricant pump 52 depending on the at least one state variable of the lubricant in order to deliver lubricant to the lubrication points as required. It is particularly advantageous if the control unit adjusts the timing of a lubrication cycle interval and/or initiates maintenance depending on the at least one state variable of the lubricant. This can also counteract insufficient lubrication.

Statt nur die Motorlagerungen 18, 16 als Schmierstellen auszubilden, könnte ebenfalls eine oder mehrere der Getriebelageranordnungen mit Hilfe des Schmiersystems 50 geschmiert werden. Insbesondere kann vorteilhaft sein, die Getriebeeingangslageranordnung 26 mit dem Schmiersystem 50 zu schmieren, da diese Lagerung ebenfalls sehr hohen Drehzahlen ausgesetzt ist.Instead of only designing the engine bearings 18, 16 as lubrication points, one or more of the transmission bearing arrangements could also be lubricated using the lubrication system 50. In particular, it can be advantageous to lubricate the transmission input bearing arrangement 26 with the lubrication system 50. to lubricate, since this bearing is also exposed to very high speeds.

Statt einem permanent mit den Schmierstellen verbundenen Schmiersystem 50 kann auch, wie in 3 dargestellt, die erste und die zweite Motorlageranordnung 16, 18 mit einem temporär mit den Schmiermittelkanälen 5-1, 5-2 verbindbaren manuellen Schmiervorrichtungen 70 verbunden werden, über den Schmiermittel, beispielsweise bei einem Werkstattbesuch, der Lageranordnung zugeführt werden kann.Instead of a lubrication system 50 permanently connected to the lubrication points, as in 3 shown, the first and the second engine bearing arrangement 16, 18 are connected to a manual lubricating device 70 which can be temporarily connected to the lubricant channels 5-1, 5-2 and via which lubricant can be supplied to the bearing arrangement, for example during a workshop visit.

Insgesamt kann dadurch, dass für die Motorlageranordnungen ein Schmiersystem vorgesehen wird, statt eine auf die Lebensdauer des Lagers ausgelegte Fettpackung zu verwenden, eine bedarfsgerechte Schmiermöglichkeit für die hochbelasteten Motorlageranordnungen bereitgestellt werden. Dies ermöglicht auch den Betrieb des Elektromotors mit Drehzahlen jenseits der 18.000 U/min ohne das Risiko einer Mangelschmierung eingehen zu müssen.Overall, by providing a lubrication system for the motor bearing assemblies instead of using a grease pack designed for the service life of the bearing, a lubrication option can be provided for the highly loaded motor bearing assemblies as needed. This also enables the electric motor to operate at speeds beyond 18,000 rpm without having to run the risk of insufficient lubrication.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100: Elektromotor-Getriebe-AnordnungElectric motor-gearbox arrangement
22: LagerinnenringBearing inner ring
44: LageraußenringBearing outer ring
55: SchmiermittelkanalLubricant channel
66: LagerinnenraumWarehouse interior
88th: WälzkörperRolling elements
1010: ElektromotorElectric motor
1212: Rotorrotor
1414: MotorabtriebswelleEngine output shaft
16; 1816; 18: MotorlageranordnungEngine mount arrangement
2020: GetriebeeinheitGear unit
2222: GetriebeeingangszahnradTransmission input gear
2424: GetriebeeingangswelleGearbox input shaft
2626: GetriebeeingangslageranordnungGearbox input bearing arrangement
2727: GetriebeglockeGearbox bell housing
2828: GetriebeausgangswelleGearbox output shaft
3030: GetriebeausgangszahnradTransmission output gear
32; 3432; 34: GetriebeausgangslageranordnungGearbox output bearing arrangement
3636: GetriebeübersetzungswelleGear ratio shaft
38; 4038; 40: GetriebeübersetzungszahnradGear ratio gear
42; 4442; 44: GetriebeübersetzungslageranordnungGear ratio bearing arrangement
4848: Ölwannesump
5050: SchmiersystemLubrication system
5252: SchmiermittelpumpeLubricant pump
5454: SchmiermittelleitungLubricant line
5656: SchmiermittelreservoirLubricant reservoir
5858: FörderkolbenDelivery piston
6060: HeizelementHeating element
6262: DosiereinrichtungDosing device
6464: SchmiermittelansaugleitungLubricant intake line
6666: FiltereinrichtungFilter device
6868: AnalyseeinheitAnalysis unit
7070: AnalyseeinheitAnalysis unit

Claims

Electric motor bearing arrangement (16; 18) with at least one bearing for supporting a motor output shaft that is connected in a rotationally fixed manner to a rotor (12) of the electric motor (10), the bearing arrangement having a stationary bearing ring (2; 4) and a rotating bearing ring (2; 4), the rotating bearing ring (2; 4) being connected in a rotationally fixed manner to the motor output shaft (14), characterized in that the electric motor bearing arrangement (16; 18) further comprises a lubrication system (50) for relubricating the at least one bearing, the stationary bearing ring (2; 4) having at least one lubricant channel (5) that can be connected to the lubrication system (50) and is designed to conduct lubricant into a bearing interior (6) that is defined between the stationary and the rotating bearing ring (2; 4).

Electric motor bearing arrangement (16; 18) according to Claim 1 , wherein the lubrication system (50) has at least one lubricant reservoir (56) and a lubricant pump (52).

Electric motor bearing arrangement (16; 18) according to Claim 1 or 2 , wherein the lubricant pump (52) has an integrated lubricant reservoir (56).

Electric motor bearing arrangement (16; 18) according to one of the preceding claims, wherein the lubrication system (50) can be connected temporarily or permanently to the fixed bearing ring (2; 4).

Electric motor bearing arrangement (16; 18) according to one of the preceding claims, wherein the lubricant pump (52) is an electrically, magnetically, pneumatically or electrothermally operated pump, in particular a piston pump.

Electric motor bearing assembly (16; 18) according to one of the preceding claims, wherein the lubricant pump (52) is an electrothermal pump having a heating element (60) configured to initiate a lubrication process.

Electric motor bearing arrangement (16; 18) according to Claim 6 , wherein the heating element (60) is arranged in thermal contact with the electric motor (10) and is designed to be heated by heat development of the electric motor (10) during operation.

Electric motor bearing arrangement (16; 18) according to Claim 6 , wherein the heating element (60) can be heated electrically and the lubrication system (50) further comprises at least one control device which is designed to supply current to the heating element (60) depending on engine parameters, in particular an engine speed, an engine temperature.

Electric motor bearing arrangement (16; 18) according to one of the preceding claims, wherein the lubricant pump (52) is connectable to one or more lubricant lines (54) which are designed to conduct lubricant from the lubricant pump (52) to the at least one lubricant channel (5).

Electric motor bearing arrangement (16; 18) according to one of the preceding claims, wherein the bearing is a single-row or multi-row rolling bearing.

Electric motor-gearbox arrangement (100), wherein the electric motor-gearbox arrangement (100) has at least one gearbox with at least one gearbox input shaft (24) connected in a rotationally fixed manner to a gearbox input gear (22), a gearbox output shaft (28) connected in a rotationally fixed manner to a gearbox output gear (30) and optionally at least one gearbox transmission gear (38; 40) connected in a rotationally fixed manner to at least one transmission shaft (36), and an electric motor (10) with at least one fixed stator and a rotor (12) that can be rotated relative to the stator, wherein the rotor (12) is in turn connected in a rotationally fixed manner to a motor output shaft (14), which is simultaneously designed as the gearbox input shaft (24), wherein the motor output shaft (14) is furthermore mounted on both sides of the rotor (12) by a first and a second motor bearing arrangement and in its function as a gearbox input shaft (24) is additionally mounted on the side of the gearbox input gear facing away from the motor (22) is supported by at least one transmission input bearing arrangement (26), wherein the optionally present at least one transmission ratio shaft (36) is further supported on both sides by a first and a second transmission ratio bearing arrangement (42; 44), and the transmission output shaft (28) is supported on both sides by a first and a second transmission output bearing arrangement (32; 34), characterized in that the first and/or second motor bearing arrangement is an electric motor bearing arrangement (16; 18) according to one of the preceding claims.

Electric motor bearing arrangement (16; 18) according to Claim 11 , wherein the at least one transmission input bearing arrangement (26) further comprises an electric motor bearing arrangement (16; 18) according to one of the Claims 1 until 10 is.

Electric motor bearing arrangement (16; 18) according to Claim 11 or 12 , wherein the at least two transmission ratio bearing assemblies (42; 44) and the at least two transmission output bearing assemblies (32; 34) are lubricated by means of oil mist lubrication.