EP2219895A1 - Elektrischer antrieb für ein mobil-fahrzeug - Google Patents

Elektrischer antrieb für ein mobil-fahrzeug

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EP2219895A1
EP2219895A1 EP08860281A EP08860281A EP2219895A1 EP 2219895 A1 EP2219895 A1 EP 2219895A1 EP 08860281 A EP08860281 A EP 08860281A EP 08860281 A EP08860281 A EP 08860281A EP 2219895 A1 EP2219895 A1 EP 2219895A1
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EP
European Patent Office
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housing part
spur gear
electric drive
differential
drive according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08860281A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Pauli
Stefan Anspann
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/16—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of differential gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2186—Gear casings

Definitions

  • Electric drives for mobile vehicles are used, for example, as exclusive drives or auxiliary drives for rear axles in passenger cars.
  • DE 100 49 514 B4 discloses an electric drive for a rear axle of a passenger car, in which an electric drive motor via a spur gear drives a differential whose output drive the wheels of the vehicle.
  • the present invention has for its object to provide an electric drive for a mobile vehicle, which is inexpensive and easy to assemble.
  • the electric drive has an electric motor, which drives two outputs of the differential gear via a spur gear and a differential gear, via which, for example by means of plug shafts, the wheels of the vehicle are driven.
  • the electric drive has a housing which encloses the differential, the spur gear and the electric motor.
  • the housing consists of a central housing part, which on the one hand receives the electric motor and on the other hand substantially the spur gear and the differential gear.
  • ceiling-shaped housing parts are attached, which close the middle housing part.
  • the middle housing part has on the one hand a cylindrical shaped extension in which the engine is arranged, and on the other hand, a parallel to the cylindrical extension arranged extension, in which the spur gear and the differential gear are arranged.
  • cooling channels are arranged in the middle housing part in order to cool the electric motor.
  • main cooling channels are preferably arranged parallel to the axis of rotation of the drive shaft of the electric motor, wherein these are designed so that they fill the space between the round rotor of the electric motor and the square outer contour of the central housing surrounding the electric motor.
  • connecting channels located at the two end faces of the central housing part perpendicular to the rotational axis of the drive shaft of the electric motor arranged connecting channels, each connecting two main cooling channels, and the be closed with a stopper after drilling.
  • On one of the two end faces is the coolant supply, from which the coolant enters one of the four main cooling channels.
  • the coolant passes through the middle housing part to the other end face, where it is passed through the connecting channel in another main cooling channel and flows through the central housing part back to the first end side, where it is deflected again.
  • the coolant passes through the channels until it exits on the first end side from the return, which is arranged on the same side as the coolant supply.
  • the central housing part has receptacles for power electronics for the electric motor. Furthermore, it is possible to arrange sealing elements between the electric motor and the spur gear, whereby the electric motor remains oil-free.
  • the spur gear may consist of four spur gears, wherein a first spur gear rotatably connected to the motor shaft of the electric motor and is operatively connected to a second spur gear which is rotatably connected to a third spur gear and rotatably supported via an intermediate shaft, wherein the third spur gear with a fourth spur gear is in operative connection, which is rotatably connected to the differential gear.
  • the fourth spur gear is connected via a material connection with a differential carrier of the differential gear.
  • the motor shaft is integrally connected to the first spur gear, whereby the first spur gear and the motor shaft must be stored only over two bearings.
  • the motor shaft is mounted on three bearings, wherein a bearing at one end of the motor shaft and a bearing point at the other end of the motor shaft and a bearing between the rotor of the motor and the first spur gear is arranged.
  • Fig. 1 shows a section through the electric drive.
  • Fig. 2 is a rear view of the electric drive and
  • Fig. 3 is a front view of the electric drive.
  • An electric motor 1 drives with its motor shaft 2 to a first spur gear 3.
  • the first spur gear 3 is in operative connection with the second spur gear 4, which is non-rotatably connected via an intermediate shaft 5 with a third spur gear 6.
  • the third spur gear 6 is in operative connection with the fourth spur gear 7, which is rotatably connected to a differential carrier 8 of the differential gear 9.
  • Via a first output 10 and a second output 1 1 vehicle wheels can be driven.
  • the housing of the electric drive consists of a central housing part 12, a decker-shaped housing part 13 and a further lid-shaped housing part 14.
  • the decker-shaped housing part 13 is at one end of the central housing part 12 and the lid-shaped housing part 14 is arranged at the other end of the central housing part 12.
  • the middle housing part 12 consists of a cylindrical extension 15, in which the engine 1 is arranged, and of a parallel to the cylindrical extension 15 arranged extension 16, in which the differential gear 9 is arranged.
  • the motor shaft 2 is supported on the one hand via the bearing 17 in the lid-shaped housing part 13 and on the other hand via the bearings 18 and 19 in the middle housing part 12 and in the further lid-shaped housing part 14. If there is no parking lock wheel on the motor shaft 2, then the motor shaft 2 and the first spur gear 3 integrally connected to it can also be mounted only via the bearing 17 in the housing part and the bearing 18 in the housing part 12. The bearing 19 can thus be omitted.
  • the intermediate shaft 5 is mounted on the one hand via the bearing 20 in the middle housing part 12 and the bearing 21 in the further ceiling-shaped housing part 14.
  • the differential gear 9 is mounted on the bearings 22 and 23 in the middle housing part 12 and in the further ceiling-shaped housing part 14.
  • the first spur gear is disposed in the axial direction along the motor shaft between the electric motor 1 and the fourth spur gear 7.
  • the middle housing part 12 has in the region of the differential gear 9 a reinforcing web 24, which connects the extension 16 with the cylindrical extension 15.
  • the further ceiling-shaped housing part 14 has in the region of the differential gear 9 reinforcing ribs 25 which extend radially about the axis of rotation of the second output 1 1.

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Abstract

Ein elektrischer Antrieb eines Mobil-Fahrzeugs weist einen elektrischen Motor (1) auf, welcher über ein Stirnradgetriebe (3, 4, 6, 7) ein Ausgleichsgetriebe (9) antreibt. Der elektrische Motor (1), das Stirnradgetriebe (3, 4, 6, 7) und das Ausgleichsgetriebe (9) sind in einem Gehäuse, bestehend aus drei Hauptgehäuseteilen (12, 13, 14), angeordnet.

Description

Elektrischer Antrieb für ein Mobil-Fahrzeuq
Elektrische Antriebe für Mobil-Fahrzeuge werden beispielsweise als Alleinantriebe oder Zusatzantriebe für Hinterachsen bei Personenkraftwagen verwendet.
Die DE 100 49 514 B4 offenbart einen elektrischen Antrieb für eine Hinterachse eines Personenkraftwagens, bei welchem ein elektrischer Antriebsmotor über ein Stirnradgetriebe ein Ausgleichsgetriebe antreibt, dessen Abtrieb die Räder des Fahrzeugs antreiben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Antrieb für ein Mobil-Fahrzeug zu schaffen, welcher kostengünstig aufgebaut und einfach zu montieren ist.
Die Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen elektrischen Antrieb gelöst.
Der elektrische Antrieb weist einen elektrischen Motor auf, welcher über ein Stirnradgetriebe und ein Ausgleichsgetriebe zwei Abtriebe des Ausgleichsgetriebes antreibt, über welche, beispielsweise mittels Steckwellen, die Räder des Fahrzeugs angetrieben werden.
Der elektrische Antrieb weist ein Gehäuse auf, welches das Ausgleichsgetriebe, das Stirnradgetriebe und den elektrischen Motor umschließt. Das Gehäuse besteht aus einem mittleren Gehäuseteil, welcher einerseits den elektrischen Motor und andererseits im wesentlichen das Stirnradgetriebe und das Ausgleichsgetriebe aufnimmt. An den beiden Enden des mittleren Gehäuseteils sind deckeiförmige Gehäuseteile angebracht, welche das mittlere Gehäuseteil verschließen. Das mittlere Gehäuseteil weist einerseits eine zylinder- förmige Erweiterung auf, in welcher der Motor angeordnet ist, und andererseits eine parallel zur zylinderförmigen Erweiterung angeordnete Erweiterung auf, in welcher das Stirnradgetriebe und das Ausgleichsgetriebe angeordnet sind. Dadurch wird ein Höhenversatz zwischen der Motorwelle des elektrischen Motors und dem Abtrieb bzw. mit ihm in Verbindung stehende Abtriebsachsen geschaffen.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung sind im mittleren Gehäuseteil Kühlkanäle angeordnet, um den elektrischen Motor zu kühlen.
Im mittleren Gehäuseteil sind vorzugsweise vier Hauptkühlkanäle parallel zur Drehachse der Antriebswelle des Elektromotors angeordnet, wobei diese so ausgeführt sind, dass sie den Bauraum zwischen dem runden Rotor des Elektromotors und der quadratischen Außenkontur des mittleren Gehäuses, das den Elektromotor umgibt, ausfüllen. Um einen Kühlmittelfluss durch das Gehäuse zu gewährleisten und das Gehäuse derart zu gestalten, dass es gießtechnisch herstellbar ist, befinden sich an den beiden Stirnseiten des mittleren Gehäuseteils zwei rechtwinklig zur Drehachse der Antriebswelle des Elektromotors angeordnete Verbindungskanäle, die jeweils zwei Hauptkühlkanäle miteinander verbinden, und die nach dem Bohren mit Verschlussstopfen verschlossen werden. An einer der beiden Stirnseiten befindet sich die Kühlmittelzuführung, von welcher das Kühlmittel in einen der vier Hauptkühlkanäle gelangt. In diesem Hauptkühlkanal durchläuft das Kühlmittel das mittlere Gehäuseteil bis zur anderen Stirnseite, dort wird es durch den Verbindungskanal in einen anderen Hauptkühlkanal weitergeleitet und fließt durch das mittlere Gehäuseteil wieder zurück zur ersten Stirnseite, wo es erneut umgelenkt wird. Das Kühlmittel durchläuft so lange die Kanäle, bis es auf der ersten Stirnseite aus dem Rücklauf, welcher auf der selben Seite wie die Kühlmittelzuführung angeordnet ist, wieder austritt. Dadurch ergibt sich ein mäanderförmiger Durchlauf des Kühlmittels durch das mittlere Gehäuseteil. In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung weist das mittlere Gehäusesteil Aufnahmen für eine Leistungselektronik für den elektrischen Motor auf. Des weiteren besteht die Möglichkeit, Dichtelemente zwischen dem elektrischen Motor und dem Stirnradgetriebe anzuordnen, wodurch der elektrische Motor ölfrei bleibt.
Das Stirnradgetriebe kann aus vier Stirnrädern bestehen, wobei ein erstes Stirnrad drehfest mit der Motorwelle des elektrischen Motors verbunden ist und mit einem zweiten Stirnrad in Wirkverbindung steht, welches drehfest mit einem dritten Stirnrad verbunden und über eine Zwischenwelle drehbar gelagert ist, wobei das dritte Stirnrad mit einem vierten Stirnrad in Wirkverbindung steht, welches drehfest mit dem Ausgleichsgetriebe verbunden ist. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass das vierte Stirnrad über eine stoffschlüssige Verbindung mit einem Differentialkorb des Ausgleichsgetriebes verbunden ist.
In einer weiteren Ausgestaltungsform ist die Motorwelle einstückig mit dem ersten Stirnrad verbunden, wodurch das erste Stirnrad und die Motorwelle nur über zwei Lagerstellen gelagert werden müssen. Bei Verwendung einer zusätzlichen Parksperre, bei welcher das Parksperrenrad auf der Motorwelle angeordnet ist, ist die Motorwelle über drei Lagerstellen gelagert, wobei eine Lagerstelle am einen Ende der Motorwelle und eine Lagerstelle am anderen Ende der Motorwelle und eine Lagerstelle zwischen Rotor des Motors und erstem Stirnrad angeordnet ist.
Weitere Merkmale sind der Figuren-Beschreibung zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch den elektrischen Antrieb; Fig. 2 eine Rückansicht des elektrischen Antriebs und Fig. 3 eine Vorderansicht des elektrischen Antriebs. Fig. 1 :
Ein elektrischer Motor 1 treibt mit seiner Motorwelle 2 ein erstes Stirnrad 3 an. Das erste Stirnrad 3 steht in Wirkverbindung mit dem zweiten Stirnrad 4, welches über eine Zwischenwelle 5 drehfest mit einem dritten Stirnrad 6 verbunden ist. Das dritte Stirnrad 6 ist in Wirkverbindung mit dem vierten Stirnrad 7, welches drehfest mit einem Differentialkorb 8 des Ausgleichsgetriebes 9 verbunden ist. Über einen ersten Abtrieb 10 und einen zweiten Abtrieb 1 1 können Fahrzeugräder angetrieben werden. Das Gehäuse des elektrischen Antriebs besteht aus einem mittleren Gehäuseteil 12, einem deckeiförmigen Gehäuseteil 13 und einem weiteren deckeiförmigen Gehäuseteil 14. Das deckeiförmige Gehäuseteil 13 ist am einen Ende des mittleren Gehäuseteils 12 und das deckeiförmige Gehäuseteil 14 ist am anderen Ende des mittleren Gehäuseteils 12 angeordnet. Das mittlere Gehäuseteil 12 besteht aus einer zylindrischen Erweiterung 15, in welcher der Motor 1 angeordnet ist, und aus einer parallel zu der zylindrischen Erweiterung 15 angeordneten Erweiterung 16, in welcher das Ausgleichsgetriebe 9 angeordnet ist. Die Motorwelle 2 ist einerseits über das Lager 17 im deckeiförmigen Gehäuseteil 13 und andererseits über die Lager 18 und 19 im mittleren Gehäuseteil 12 und im weiteren deckeiförmigen Gehäuseteil 14 gelagert. Befindet sich kein Parksperrenrad auf der Motorwelle 2, so kann die Motorwelle 2 und das einstückig mit ihr verbundene erste Stirnrad 3 auch nur über das Lager 17 im Gehäuseteil und das Lager 18 im Gehäuseteil 12 gelagert werden. Das Lager 19 kann somit auch entfallen. Die Zwischenwelle 5 ist einerseits über das Lager 20 im mittleren Gehäuseteil 12 und über das Lager 21 im weiteren deckeiförmigen Gehäuseteil 14 gelagert. Das Ausgleichsgetriebe 9 ist über die Lager 22 und 23 im mittleren Gehäuseteil 12 und im weiteren deckeiförmigen Gehäuseteil 14 gelagert. Das erste Stirnrad ist in axialer Richtung entlang der Motorwelle zwischen dem elektrischen Motor 1 und dem vierten Stirnrad 7 angeordnet. Fig. 2:
Das mittlere Gehäusesteil 12 weist im Bereich des Ausgleichsgetriebes 9 einen Verstärkungssteg 24 auf, welcher die Erweiterung 16 mit der zylindrischen Erweiterung 15 verbindet.
Fig. 3:
Das weitere deckeiförmige Gehäuseteil 14 weist im Bereich des Ausgleichsgetriebes 9 Verstärkungsrippen 25 auf, welche radial um die Drehachse des zweiten Abtriebs 1 1 verlaufen.
Bezuqszeichen
1 elektrischer Motor
2 Motorwelle
3 erstes Stirnrad
4 zweites Stirnrad
5 Zwischenwelle
6 drittes Stirnrad
7 viertes Stirnrad
8 Differentialkorb
9 Ausgleichsgetriebe
10 erster Abtrieb
11 zweiter Abtrieb
12 mittleres Gehäuseteil
13 deckeiförmiges Gehäuseteil
14 weiteres deckeiförmiges Gehäuseteil
15 zylindrische Erweiterung
16 Erweiterung
17 Lager
18 Lager
19 Lager
20 Lager
21 Lager
22 Lager
23 Lager
24 Steg
25 Rippen

Claims

Patentan sprü ch e
1. Elektrischer Antrieb für ein Mobil-Fahrzeug mit einem elektrischen Motor (1), welcher über ein Stirnradgetriebe (3, 4, 6, 7) und ein Ausgleichsgetriebe (9) zwei Abtriebe (10, 11) antreibt, dadurch geken n zei ch n et, dass ein Gehäuse das Ausgleichsgetriebe (9), das Stirnradgetriebe (3, 4, 6, 7) und den Motor (1) umschließt, wobei das Gehäuse aus drei Hauptgehäuseteilen (12, 13, 14) besteht, wobei ein mittleres Gehäusesteil (12) eine zylinderförmige Erweiterung (15) aufweist, in welcher der elektrische Motor (1) angeordnet ist, welche am einen Ende mit einem deckeiförmigen Gehäuseteil (13) verschlossen ist und am anderen Ende eine parallel zur zylinderförmigen Erweiterung (15) angeordnete Erweiterung (16) aufweist, in welcher das Ausgleichsgetriebe (9) und das Stirnradgetriebe (3, 4, 6, 7) angeordnet sind, und diese Erweiterung (16) mit einem weiteren deckeiförmigen Gehäuseteil (14) verschlossen ist.
2. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch geken n zei ch net, dass eine Motorwelle (2) in dem deckeiförmigen Gehäusesteil (13) im mittleren Gehäuseteil (12) und im weiteren deckeiförmigen Gehäuseteil (14) drehbar gelagert ist.
3. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch geken n zei ch net, dass das Stirnradgetriebe aus vier Stirnrädern besteht, wobei ein erstes Stirnrad (3) drehfest mit einer Motorwelle (2) verbunden ist, und ein zweites Stirnrad (4) mit dem ersten Stirnrad (3) in Wirkverbindung steht und drehfest mit einer Zwischenwelle (5) verbunden ist, und ein drittes Stirnrad (6) ebenfalls drehfest mit der Zwischenwelle (5) verbunden ist und mit einem vierten Stirnrad (7) in Wirkverbindung steht, welches drehfest mit dem Ausgleichsgetriebe (9) verbunden ist.
4. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch g e ke n n ze i c h n et , dass die Zwischenwelle (5) im weiteren deckeiförmigen Gehäuseteil (14) und im mittleren Gehäuseteil (12) drehbar gelagert ist.
5. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch g e ke n n ze i c h n et , dass das Ausgleichsgetriebe (9) im weiteren deckeiförmigen Gehäuseteil (14) und im mittleren Gehäuseteil (12) drehbar gelagert ist.
6. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch g e ke n n ze i c h n et , dass die Drehachsen der Abtriebe (10, 11) parallel zur Drehachse der Motorwelle (2) angeordnet sind.
7. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch g e ke n n ze i c h n et , dass im mittleren Gehäuseteil (12) Kühlkanäle angeordnet sind.
8. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch g e ke n n ze i c h n et , dass das vierte Stirnrad (7) mit einem Differentialkorb (8) des Ausgleichsgetriebes (9) stoffschlüssig verbunden ist.
9. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch g e ke n n ze i c h n et , dass die Motorwelle (2) und das erste Stirnrad (3) einstückig miteinander verbunden sind.
10. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 9, dadurch g e ke n n ze i c h n e t , dass die Motorwelle (2) über zwei Lagerstellen (17, 18) und bei Verwendung einer Parksperre über drei Lagerstellen (117, 18, 19) gelagert ist.
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