DE202010001318U1 - Electric final drive assembly - Google Patents
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Abstract
Elektrische Achsantriebsbaugruppe (30) für eine Achse (16) eines Kraftfahrzeugs (10), mit einer elektrischen Maschine (40), deren Rotorwelle (48) mit dem Eingang einer Übersetzungseinrichtung (54) verbunden ist, und mit einem Differentialgetriebe (56), dessen Eingangsglied (58) mit einem Ausgang der Übersetzungseinrichtung (54) verbunden ist, wobei eine erste Ausgangswelle (60) des Differentialgetriebes (56) über eine erste Abtriebsstufe (68) mit einem ersten Abtriebsflansch (70) verbunden ist, wobei eine zweite Ausgangswelle (62) des Differentialgetriebes (56) durch die elektrische Maschine (40) hindurch geführt ist und über eine zweite Abtriebsstufe (72) mit einem zweiten Abtriebsflansch (74) verbunden ist, wobei der erste und der zweite Abtriebsflansch (70, 74) mit angetriebenen Rädern (HL, HR) der Achse (16) verbindbar sind, und mit einem Fluidversorgungssystem (88), dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidversorgungssystem (88) eine Fluidpumpe (104) aufweist, die auf einer dem Differentialgetriebe (56) gegenüberliegenden Seite der elektrischen Maschine (40) angeordnet ist.An electric axle drive assembly (30) for an axle (16) of a motor vehicle (10), comprising an electric machine (40) whose rotor shaft (48) is connected to the input of a gear (54), and a differential gear (56) A first output shaft (60) of the differential gear (56) via a first output stage (68) with a first output flange (70) is connected, wherein a second output shaft (62 ) of the differential gear (56) through the electric machine (40) and is connected via a second output stage (72) with a second output flange (74), wherein the first and the second output flange (70, 74) with driven wheels ( HL, HR) of the axis (16) are connectable, and with a fluid supply system (88), characterized in that the fluid supply system (88) comprises a fluid pump (104) on a de m Differential gear (56) opposite side of the electric machine (40) is arranged.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Achsantriebsbaugruppe für eine Achse eines Kraftfahrzeugs, mit einer elektrischen Maschine, deren Rotorwelle mit dem Eingang einer Übersetzungseinrichtung verbunden ist, und mit einem Differentialgetriebe, dessen Eingangsglied mit einem Ausgang der Übersetzungseinrichtung verbunden ist, wobei eine erste Ausgangswelle des Differentialgetriebes über eine erste Abtriebsstufe mit einem ersten Abtriebsflansch verbunden ist, wobei eine zweite Ausgangswelle des Differentialgetriebes durch die elektrische Maschine hindurch geführt ist und über eine zweite Abtriebsstufe mit einem zweiten Abtriebsflansch verbunden ist, wobei der erste und der zweite Abtriebsflansch mit angetriebenen Rädern der Achse verbindbar sind, und mit einem Fluidversorgungssystem.The present invention relates to an electric axle drive assembly for an axle of a motor vehicle, comprising an electric machine whose rotor shaft is connected to the input of a transmission device, and having a differential gear whose input member is connected to an output of the transmission means, wherein a first output shaft of the differential gear via a first output stage is connected to a first output flange, wherein a second output shaft of the differential gear is passed through the electric machine and connected via a second output stage to a second output flange, wherein the first and the second output flange are connected to driven wheels of the axle, and with a fluid supply system.
Eine derartige elektrische Achsantriebsbaugruppe ist dazu geeignet, eine Achse eines Fahrzeugs anzutreiben. Generell ist es denkbar, dass eine solche elektrische Achsantriebsbaugruppe den alleinigen Antrieb für das Fahrzeug darstellt. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Anwendung, bei der eine Achse des Fahrzeugs herkömmlich angetrieben ist, beispielsweise durch einen Verbrennungsmotor oder einen Hybridantrieb. Die andere Achse des Fahrzeugs wird in diesem Fall von der gattungsgemäßen elektrischen Achsantriebsbaugruppe angetrieben.Such an electric axle drive assembly is adapted to drive an axle of a vehicle. In general, it is conceivable that such an electric axle drive assembly represents the sole drive for the vehicle. However, particularly preferred is an application in which an axle of the vehicle is conventionally driven, for example by an internal combustion engine or a hybrid drive. The other axis of the vehicle is driven in this case by the generic electric Achsantriebsbaugruppe.
Durch die Maßnahme, die Ausgangswellen des Differentialgetriebes über jeweilige Abtriebsstufen mit zugehörigen Abtriebsflanschen zu verbinden, ist eine relativ tiefe Einbaulage der Achsantriebsbaugruppe möglich, so dass der Schwerpunkt des Fahrzeuges tiefer gelegt werden kann. Diese Bauart ermöglicht jedoch generell auch eine Anpassung an ungünstige Einbauverhältnisse. Zudem können die Abtriebsstufen eine Übersetzung beinhalten, so dass die gesamte Übersetzung von der elektrischen Maschine zu den angetriebenen Rädern sich durch Multiplikation der Übersetzungseinrichtung und der Abtriebsstufen ergibt. Hierdurch ist es wiederum möglich, eine relativ hochdrehende elektrische Maschine zum Antrieb zu verwenden.By the measure to connect the output shafts of the differential gear via respective output stages with associated output flanges, a relatively low installation position of the final drive assembly is possible, so that the center of gravity of the vehicle can be lowered. However, this design generally allows an adaptation to unfavorable installation conditions. In addition, the output stages may include a translation, so that the total translation of the electric machine to the driven wheels results by multiplying the translation device and the output stages. This makes it possible, in turn, to use a relatively high-revving electric machine for driving.
Das Fluidversorgungssystem kann für eine Schmierung und/oder Kühlung der elektrischen Maschine, der Übersetzungseinrichtung, des Differentialgetriebes und/oder der Abtriebsstufen sorgen.The fluid supply system can provide for lubrication and / or cooling of the electrical machine, the translation device, the differential gear and / or the output stages.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte derartige elektrische Achsantriebsbaugruppe anzugeben.It is the object of the invention to provide an improved such Achsantriebsbugruppe.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Achsantriebsbaugruppe gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei das Fluidversorgungssystem wenigstens eine Fluidpumpe aufweist, die auf einer dem Differentialgetriebe gegenüberliegenden Seite der elektrischen Maschine angeordnet ist.This object is achieved by an electric axle drive assembly according to claim 1, wherein the fluid supply system comprises at least one fluid pump, which is arranged on a side opposite the differential gear side of the electric machine.
Eine derartige elektrische Achsantriebsbaugruppe ermöglicht eine gute Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraumes. Durch die Anordnung der Fluidpumpe auf der einen Seite der elektrischen Maschine und die Anordnung des Differentialgetriebes auf der gegenüberliegenden Seite der elektrischen Maschine kann die elektrische Maschine zentral angeordnet werden. Hierdurch kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass der zur Verfügung stehende Bauraum in der Regel in der Mitte größer ist und zur Seite (zu den Rädern) hin generell kleiner wird. Wegen des zur Verfügung stehenden Bauraumes kann dabei eine relativ große elektrische Maschine verwendet werden.Such electrical Achsantriebsbaugruppe allows a good utilization of the available space. The arrangement of the fluid pump on one side of the electric machine and the arrangement of the differential gear on the opposite side of the electric machine, the electric machine can be arranged centrally. As a result, the fact that the available space is usually larger in the middle and to the side (to the wheels) towards generally smaller. Because of the available installation space, a relatively large electrical machine can be used.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.The task is thus completely solved.
Die Fluidpumpe des Versorgungssystems kann beispielsweise eine Pumpe für Wasser sein, das zur Kühlung der elektrischen Maschine (im Mantel des Stators) verwendet wird.The fluid pump of the supply system may for example be a pump for water, which is used for cooling the electric machine (in the mantle of the stator).
Von besonderem Vorteil ist es jedoch, wenn die Fluidpumpe eine Ölpumpe zur Schmierung und/oder Kühlung der elektrischen Maschine, der Übersetzungseinrichtung und/oder des Differentialgetriebes ist.However, it is particularly advantageous if the fluid pump is an oil pump for lubricating and / or cooling the electric machine, the gear ratio and / or the differential gear.
Auf diese Weise ist es möglich, für die elektrische Maschine, die Übersetzungseinrichtung und/oder das Differentialgetriebe eine Einspritzschmierung einzurichten.In this way it is possible to set up an injection lubrication for the electric machine, the transmission device and / or the differential gear.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Fluidpumpe mit einem Axialkanal in der zweiten Ausgangswelle verbunden ist, die durch die elektrische Maschine hindurch geführt ist.Further, it is advantageous if the fluid pump is connected to an axial passage in the second output shaft, which is guided through the electric machine.
Auf diese Weise kann Öl zentral auf einfache Weise beispielsweise zu dem Differentialgetriebe geführt werden, das auf der gegenüberliegenden Seite der elektrischen Maschine angeordnet ist.In this way, oil can be guided centrally in a simple manner, for example to the differential gear, which is arranged on the opposite side of the electric machine.
Die Übersetzungseinrichtung ist vorzugsweise auf der gleichen Seite wie das Differentialgetriebe angeordnet, und kann auf diese Weise ebenfalls vorteilhafterweise einspritzgeschmiert werden.The translation device is preferably arranged on the same side as the differential gear, and can also advantageously be injection-lubricated in this way.
Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn die erste und die zweite Abtriebsstufe tauchgeschmiert und jeweils in einem eigenen Fluidraum angeordnet sind.Overall, it is also advantageous if the first and the second output stage are dip-lubricated and each arranged in a separate fluid space.
Generell ist es zwar auch möglich, die Abtriebsstufen in die Einspritzschmierung mittels der Fluidpumpe mit einzubeziehen. Es hat sich jedoch als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass für diese Abtriebsstufen eigene Fluidräume eingerichtet werden, die gegenüber einem Fluidraum abgedichtet sind, innerhalb dessen die Einspritzschmierung erfolgt.In general, although it is also possible to include the output stages in the injection lubrication by means of the fluid pump. However, it has been called particularly advantageous found that their own fluid chambers are set up for these output stages, which are sealed against a fluid space within which the injection lubrication takes place.
Auf diese Weise kann die Fluidpumpe relativ klein dimensioniert werden, da Fluid nicht über die gesamte Länge der Achse gefördert werden muss.In this way, the fluid pump can be relatively small dimensions, since fluid does not have to be conveyed over the entire length of the axis.
Zur Realisierung der unterschiedlichen Fluidräume sind in der Regel einfache Wellendichtungen (beispielsweise zwischen den Ausgangswellen des Differentialgetriebes und einem Gehäuse der Achsantriebsbaugruppe) ausreichend. Ferner kann vorgesehen sein, dass jeder der Fluidräume (insgesamt dann drei Fluidräume) mit einem eigenen Entlüftungsventil ausgestattet ist.To realize the different fluid spaces simple shaft seals are sufficient (for example, between the output shafts of the differential gear and a housing of Achsantriebsbaugruppe) in general. Furthermore, it can be provided that each of the fluid spaces (in total then three fluid spaces) is equipped with its own venting valve.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist ein Ende der Rotorwelle einstückig mit einem Zahnrad zum Antreiben der Übersetzungseinrichtung ausgebildet.According to a further overall preferred embodiment, one end of the rotor shaft is formed integrally with a gear for driving the translation device.
Hierdurch kann die Teileanzahl der elektrischen Achsantriebsbaugruppe reduziert werden. Das Zahnrad kann beispielsweise an einem Ende der Rotorwelle ausgebildet sein, das gegenüber einem Lager zur Drehlagerung des Rotors axial vorsteht. Das Zahnrad kann einen Eingang der Übersetzungseinrichtung bilden, beispielsweise ein Sonnenrad eines Planetengetriebes.As a result, the number of parts of the electric axle drive can be reduced. The gear may be formed, for example, at one end of the rotor shaft, which projects axially relative to a bearing for pivotal mounting of the rotor. The gear may form an input of the translation device, such as a sun gear of a planetary gear.
Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn wenigstens einer der Abtriebsflansche an einem Umfangsabschnitt hiervon einstückig mit einem Zahnrad ausgebildet ist, das Teil der jeweiligen Abtriebsstufe bildet.Furthermore, it is altogether advantageous if at least one of the output flanges is integrally formed on a peripheral portion thereof with a gear which forms part of the respective output stage.
Auf diese Weise ist ein separates Zahnrad, das mit dem Abtriebsflansch zu verbinden ist, nicht notwendig. Die Teilezahl der Achsantriebsbaugruppe kann weiter reduziert werden.In this way, a separate gear, which is to be connected to the output flange, not necessary. The number of parts of the final drive assembly can be further reduced.
In diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, wenn wenigstens eine der Ausgangswellen des Differentialgetriebes einstückig mit einem Zahnrad der Abtriebsstufe ausgebildet ist. Auch hierdurch kann die Teilezahl verringert werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das einstückig mit der Ausgangswelle ausgebildete Zahnrad (mit einer kleinen Anzahl von Zähnen) direkt mit dem einstückig mit dem Abtriebsflansch ausgebildeten Zahnrad (mit einer größeren Anzahl von Zähnen) in Eingriff steht.In this context, it is also advantageous if at least one of the output shafts of the differential gear is formed integrally with a gear of the output stage. This also allows the number of parts to be reduced. In this case, it is preferable that the gear (having a small number of teeth) integrally formed with the output shaft is directly engaged with the gear (having a larger number of teeth) integrally formed with the output flange.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Übersetzungseinrichtung und das Differentialgetriebe benachbart zu der elektrischen Maschine angeordnet sind, wobei ein Gehäuse der elektrischen Achsantriebsbaugruppe sich ausgehend von der elektrischen Maschine hin zu der ersten Ausgangswelle verjüngt und dabei die Übersetzungseinrichtung und das Differentialgetriebe aufnimmt.A further preferred embodiment provides that the transmission device and the differential gear are arranged adjacent to the electric machine, wherein a housing of the electric axle drive assembly tapers from the electric machine towards the first output shaft and thereby receives the transmission device and the differential gear.
Bei dieser Ausführungsform können die Übersetzungseinrichtung und das Differentialgetriebe in axialer Richtung gesehen nahe an der elektrischen Maschine angeordnet werden, also an einem Ort, an dem in der Regel hinreichend Bauraum zur Verfügung steht.In this embodiment, the translation device and the differential gear seen in the axial direction can be arranged close to the electric machine, ie at a location where there is usually sufficient space available.
In gleicher Weise kann die Fluidpumpe in axialer Richtung gesehen nahe an der elektrischen Maschine angeordnet sein (auf der gegenüberliegenden Seite). Diese zentrale Anordnung aus elektrischer Maschine, Fluidpumpe, Übersetzungseinrichtung und Differentialgetriebe kann dann über längliche Gehäuseabschnitte mit den jeweiligen Abtriebsstufen verbunden sein, wobei die Ausgangswellen des Differentialgetriebes durch diese länglichen Gehäuseabschnitte hindurch geführt sind. Die länglichen Gehäuseabschnitte können einen relativ geringen Durchmesser aufweisen, der beispielsweise die Hälfte des Durchmessers der elektrischen Maschine beträgt.In the same way, the fluid pump can be arranged close to the electric machine in the axial direction (on the opposite side). This central arrangement of electrical machine, fluid pump, transmission device and differential gear can then be connected via elongate housing sections with the respective output stages, wherein the output shafts of the differential gear are guided through these elongate housing sections. The elongate housing portions may have a relatively small diameter, which is for example half the diameter of the electric machine.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Übersetzungseinrichtung ein Planetengetriebe aufweist, das koaxial zu der Rotorwelle angeordnet ist.Furthermore, it is advantageous if the translation device has a planetary gear which is arranged coaxially with the rotor shaft.
Durch ein Planetengetriebe kann eine relativ hohe Übersetzung in der Übersetzungseinrichtung eingestellt werden, so dass eine relativ hochdrehende elektrische Maschine zum Antrieb verwendet werden kann.By a planetary gear, a relatively high gear ratio can be set in the translation device, so that a relatively high-revving electric machine can be used to drive.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Übersetzungseinrichtung als einzelner Planetenradsatz ausgebildet ist, dessen Planetenträger an einem Gehäuse der elektrischen Achsantriebsbaugruppe festgelegt ist. Hierdurch kann eine hohe Übersetzung zwischen einem Sonnenrad des Planetenradsatzes und einem Hohlrad des Planetenradsatzes eingestellt werden.It is particularly preferred if the translation device is designed as a single planetary gear set, whose planet carrier is fixed to a housing of the electric axle drive assembly. In this way, a high ratio between a sun gear of the planetary gear set and a ring gear of the planetary gear set can be adjusted.
Dabei ist es ferner von Vorteil, wenn das Sonnenrad des Planetenradsatzes mit der Rotorwelle verbunden ist.It is also advantageous if the sun gear of the planetary gear set is connected to the rotor shaft.
Hierdurch ergibt sich eine kompakte Bauweise. Das Sonnenrad kann vorzugsweise einstückig mit der Rotorwelle ausgebildet sein.This results in a compact design. The sun gear may preferably be formed integrally with the rotor shaft.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Hohlrad des Planetenradsatzes starr mit dem Eingangsglied des Differentialgetriebes verbunden ist. Hierdurch kann eine Anbindung in einem radial äußeren Bereich erfolgen, so dass diese Anbindung konstruktiv einfach realisierbar ist.Furthermore, it is advantageous if the ring gear of the planetary gear set is rigidly connected to the input member of the differential gear. This allows a connection in a radially outer region, so that this connection is structurally easy to implement.
Schließlich ist es bevorzugt, wenn das Differentialgetriebe als Kegelradgetriebe ausgebildet ist. Finally, it is preferred if the differential gear is designed as a bevel gear.
Generell ist es zwar auch möglich, das Differentialgetriebe als Planetenraddifferential auszubilden. Mittels des Kegelradgetriebes kann jedoch eine radial kompaktere Bauform realisiert werden.Although it is generally also possible to design the differential gear as Planetenraddifferential. By means of the bevel gear, however, a radially more compact design can be realized.
Generell ermöglichen erfindungsgemäße elektrische Achsantriebsbaugruppen folgende Funktionsweise. Bei der bevorzugten Anwendung als Antrieb für eine zweite Achse eines Fahrzeugs (Vorderachse oder Hinterachse), dessen erste Achse herkömmlich angetrieben ist, lassen sich verschiedene Betriebsarten realisieren. Beispielsweise kann das Fahrzeug alleine mittels der elektrischen Achsantriebsbaugruppe angetrieben werden (z. B. beim Rangieren oder beim Anfahren). Zum anderen kann die Antriebsleistung des herkömmlichen Motors an der ersten Achse mit der Antriebsleistung der erfindungsgemäßen Achsantriebsbaugruppe über die Straße summiert werden (”through the road”), ferner ist auch eine Rekuperation möglich.In general, electric axle drive assemblies according to the invention enable the following mode of operation. In the preferred application as a drive for a second axle of a vehicle (front axle or rear axle), whose first axis is conventionally driven, various modes can be realized. For example, the vehicle may be driven solely by means of the electric axle drive assembly (eg, when maneuvering or starting). On the other hand, the drive power of the conventional motor can be summed on the first axis with the drive power of the axle drive assembly according to the invention via the road ("through the road"), also a recuperation is possible.
Ein Fahrzeug mit einer derartig implementierten Achsantriebsbaugruppe benötigt keine Kardanwelle. Es ergibt sich nur ein geringer Verkabelungsaufwand, da die notwendige Leistungselektronik und der Energiespeicher zum Betrieb der elektrischen Maschine ebenfalls im Bereich jener Achse angeordnet werden können, der die elektrische Achsantriebsbaugruppe zugeordnet ist.A vehicle with such an axle drive assembly implemented does not require a cardan shaft. This results in only a small amount of cabling, since the necessary power electronics and energy storage for operating the electrical machine can also be arranged in the region of that axis, which is associated with the electric axle drive.
Ferner vergrößert eine derartige Achsantriebsbaugruppe nicht die ungefederte (reifengefederte) Masse (wie dies beispielsweise bei Radnabenmotoren der Fall ist) und wirkt sich somit nicht nachteilig auf das Fahrverhalten aus.Furthermore, such a final drive assembly does not increase the unsprung mass (as is the case, for example, with wheel hub motors) and thus does not adversely affect drivability.
Im Vergleich zu vollständig dezentralen Antrieben (z. B. Radnabenmotoren) ergeben sich ein geringerer Verkabelungsaufwand und somit weniger EMV-Probleme.Compared to completely decentralized drives (eg wheel hub motors), this results in less cabling and thus less EMC problems.
Auch lässt sich eine (Wasser-)Kühlung insbesondere des Stators der elektrischen Maschine deutlich einfacher realisieren als bei derartigen dezentralen Antrieben.Also, a (water) cooling, in particular of the stator of the electric machine, can be implemented much more simply than in the case of such decentralized drives.
Das Differentialgetriebe kann, wie oben beschrieben, ein mechanisches Differentialgetriebe sein, das die Antriebsleistung in an sich herkömmlicher Weise auf die Antriebswellen verteilt. Das Differentialgetriebe kann jedoch auch zwei getrennt ansteuerbare Reibkupplungen aufweisen. Im letzteren Fall kann eine ”active yaw” Steuerung realisiert werden, die auch unter dem Namen ”torque vectoring” bekannt ist.The differential gear may, as described above, be a mechanical differential gear that distributes the drive power in a conventional manner to the drive shafts. However, the differential gear can also have two separately controllable friction clutches. In the latter case, an "active yaw" control can be realized, which is also known under the name "torque vectoring".
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:
In
Das Fahrzeug
Im Bereich der ersten angetriebenen Achse
Es versteht sich, dass in der Antriebseinheit
Ein Chassis bzw. Fahrgestell des Kraftfahrzeugs
Die zweite angetriebene Achse
In
Die Achsantriebsbaugruppe
Die Achsantriebsbaugruppe
Der Rotor
Die erste Ausgangswelle
Die erste Ausgangswelle
In entsprechender Weise ist die zweite Ausgangswelle
Die generelle Funktionsweise der elektrischen Achsantriebsbaugruppe
Die Achsantriebsbaugruppe
Zur Abtrennung der Ölräume ist eine erste Wellendichtung
Bei
Der zwischen dem ersten und dem zweiten Ölraum
Die zweite Ausgangswelle
In
So ist in
Ferner ist in
Bei
Ferner ist in
Der einzelne Planetenradsatz der Übersetzungseinrichtung
Das Differentialgetriebe
Die elektrische Achsantriebsbaugruppe
Der Stator
Generell ist es zwar auch denkbar, eine Anordnung aus Übersetzungseinrichtung
Die Übersetzungseinrichtung
Claims (12)
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