WO2011003875A1 - Antriebseinheit - Google Patents

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WO2011003875A1 PCT/EP2010/059576 EP2010059576W WO2011003875A1 WO 2011003875 A1 WO2011003875 A1 WO 2011003875A1 EP 2010059576 W EP2010059576 W EP 2010059576W WO 2011003875 A1 WO2011003875 A1 WO 2011003875A1
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August Kriebernegg
Hannes Sperker
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Magna Powertrain Ag & Co Kg
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    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the invention relates to an axle drive unit for a motor vehicle, comprising an electric machine and an axle differential gear, which are arranged in a common housing.
  • the electric machine has a stator and a rotor, which is drive-connected to an input element of the axle differential, the axle differential having on the output side two axle shafts.
  • Such an axle drive unit can serve as the sole drive source for a motor vehicle (pure electric drive on one axle).
  • a motor vehicle pure electric drive on one axle.
  • such an axle drive unit can be provided in support of a main drive unit, in particular supporting one
  • a rotor of an electric machine drives an input element of an axle differential, for example a basket of a ball differential or a ring gear of a planetary gear differential.
  • the drive connection between the rotor of the electric machine and the input element of the axle differential can be formed directly or indirectly, for example via a transmission gear for translating the speed of the rotor to a slow speed.
  • the axle differential transmission comprises two axle shafts, which are coupled to a respective wheel of the relevant vehicle axle.
  • a drive unit with the features of claim 1, and in particular by the fact that in the housing of the Axial drive unit, a fluid is provided which serves both for lubrication of a gear or bearing component of the final drive unit and for cooling the electric machine.
  • the final drive unit has a uniform lubrication and cooling circuit.
  • the fluid in the housing assumes both a cooling function with respect to the electric machine and a lubricating function with respect to at least one transmission or bearing component of the final drive unit.
  • the fluid located in the housing of the axle drive unit serves at least for lubricating a gear or bearing component of the axle differential gear.
  • the fluid for lubricating rolling bearings, plain bearings or bevel gears and output bevel gears used as a ball differential axle differential can be used.
  • the fluid located in the housing of the final drive unit can be used for lubricating a transmission or bearing component of a transmission which is arranged between the rotor of the electric machine and the axle differential.
  • a transmission gear can be a planetary gear (eg planetary gear), in particular coaxial with the Rotary axis of the rotor of the electric machine is arranged, or to a stationary transmission, in particular with a countershaft.
  • the fluid contained in the housing of the final drive unit can be conveyed between said transmission or bearing component and the electrical machine in order ultimately to alternately fulfill the described lubricating function and cooling function.
  • a pump may be provided which is either driven mechanically (for example by means of the rotor of the electric machine see or by means of a component of the axle differential), or which is driven by means of a separate electric motor.
  • the axle differential gear and / or a transmission gear arranged between the rotor of the electric machine and the axle differential gear can be designed to convey the fluid between said gear or bearing component and the electric machine.
  • fluid delivery by pressure generation may be provided by two gear elements, e.g. by two intermeshing gears, which are enclosed by a pressure chamber. In this case, there is a squeezing or splashing of the fluid from the tooth engagement of the respective gear elements.
  • the fluid is entrained and spun off by at least one transmission element, e.g. by a gear or by a rotating body with blades.
  • a particularly suitable fluid which at the same time can serve as lubricant and coolant in the manner explained, can be produced on the basis of a glycol. forms his.
  • Glycol is a synthetic oil which (especially when using suitable additives) has good lubrication as well as good cooling properties.
  • the invention generally also relates to a drive unit for a motor vehicle having an electric machine and a transmission, which are arranged in a common housing, wherein the electric machine has a stator and a rotor, which is drivingly connected to the transmission, wherein a Output of the transmission is coupled to a drive train of the motor vehicle or coupled, and wherein in the housing, a fluid is provided which serves both for lubrication of a transmission or bearing component of the transmission and for cooling the electric machine.
  • the sole FIGURE shows an axle drive unit for a motor vehicle, which is provided on the rear axle of the motor vehicle.
  • the axle drive unit shown comprises an electric machine 11, which is drive-connected to an axle differential 13 via a transmission gear 15.
  • the electric machine 11, the axle differential 13 and the transmission gear 15 are arranged in a common, multi-part housing 17.
  • the electric machine 11 has a stator 19 and a rotor 21 which is drivable for rotational movement about a central axis A of the final drive unit.
  • a toothed portion 23 of the rotor 21 meshes with a first gear 25 of the transmission gear 15.
  • the first Gear 25 is seated together with a second gear 27 on a countershaft 29, which is arranged offset to the central axis A.
  • the second gear 27 of the transmission gear 15 meshes with a toothed portion 31 of a differential carrier 33 of the axle differential gear 13.
  • a differential carrier 33 On the differential carrier 33 are a plurality of bevel gears 35 rotatably mounted, which mesh with two driven bevel gears 37, 37 '.
  • Each output bevel gear 37, 37 ' is rotatably connected to a respective axle shaft 39, 39', each axle shaft 39, 39 'being coupled to a wheel of the vehicle axle (not shown).
  • the rotor 21 of the electric machine 11 is mounted on the housing 17 via two roller bearings 41, 41 '.
  • the countershaft 29 of the Insgetrie- 15 is mounted on the housing 17 via two rolling bearings 43, 43 '.
  • the differential carrier 33 of the axle differential gear 13 is mounted on the housing 17 via two rolling bearings 45, 45 '.
  • the axle shaft 39 is mounted inside the rotor 21 by means of a roller bearing 47 and within the differential carrier 33 by means of a sliding bearing 47 '.
  • the axle shaft 39 ' is mounted inside the differential carrier 33 by means of a sliding bearing 49'.
  • the fluid 51 serves to lubricate the various transmission components 23, 25, 27, 31, 35, 37 and 37 'of the axle drive unit and the various bearing components 41, 41', 43, 43 ', 45, 45', 47, 47 'and 49' of the final drive unit.
  • the fluid 51 serves to cool the electric machine 11.
  • the fluid 51 is meshed by meshing at least two of the aforementioned transmission components (eg meshing between the toothing section 23 of the rotor 21 and the first gear 25 of the transmission gear).
  • drive 15 between the said transmission components and bearing components on the one hand and the electric machine 11 on the other hand promoted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Achsantriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine (11) und einem Achsdifferentialgetriebe (13), die in einem gemeinsamen Gehäuse (17) angeordnet sind, wobei die elektrische Maschine einen Stator (19) und einen Rotor (21) aufweist, der mit einem Eingangselement (33) des Achsdifferentialgetriebes (13) antriebsverbunden ist, wobei das Achsdifferentialgetriebe ausgangsseitig zwei Achswellen (39,39') aufweist, und wobei in dem Gehäuse (17) ein Fluid vorgesehen ist, das sowohl zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente (23, 25, 27, 31, 35, 37, 37', 41, 41', 43, 43 ',45, 45', 47, 49') der Achsantriebseinheit als auch zur Kühlung der elektrischen Maschine dient.

Description

Antriebseinheit
Die Erfindung betrifft eine Achsantriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine und einem Achsdifferentialgetriebe, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Die elektrische Maschine weist einen Stator und einen Rotor auf, der mit einem Eingangselement des Achsdifferentialgetriebes antriebsverbunden ist, wobei das Achsdifferentialgetriebe ausgangsseitig zwei Achswellen aufweist.
Eine derartige Achsantriebseinheit kann als alleinige Antriebsquelle für ein Kraftfahrzeug dienen (reiner Elektroantrieb an einer Achse) . Alternativ kann eine derartige Achsantriebseinheit unterstützend zu einer Hauptantriebseinheit vorgesehen sein, insbesondere unterstützend zu einer
Verbrennungskraftmaschine (Hybridantrieb) . In beiden Fällen treibt ein Rotor einer elektrischen Maschine ein Eingangselement eines Achsdifferentialgetriebes an, beispielsweise einen Korb eines Kugeldifferentials oder ein Hohlrad eines Planetenraddifferentials. Die Antriebsverbindung zwischen dem Rotor der elektrischen Maschine und dem Eingangselement des Achsdifferentialgetriebes kann direkt oder indirekt gebildet sein, beispielsweise über ein Übersetzungsgetriebe zur Übersetzung der Drehzahl des Rotors ins Langsame. Das Achsdifferentialgetriebe umfasst ausgangsseitig zwei Achswellen, die mit einem jeweiligen Rad der betreffenden Fahrzeugachse gekoppelt sind.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Achsantriebseinheit der erläuterten Art mit einem vereinfachten Aufbau zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass in dem Gehäuse der Achsantriebseinheit ein Fluid vorgesehen ist, das sowohl zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente der Achsantriebseinheit als auch zur Kühlung der elektrischen Maschine dient. Die Achsantriebseinheit besitzt einen einheitlichen Schmier- und Kühlkreislauf. Das in dem Gehäuse befindliche Fluid übernimmt sowohl eine Kühlfunktion bezüglich der elektrischen Maschine als auch eine Schmierfunktion bezüglich wenigstens einer Getriebe- oder Lagerkomponente der Achsantriebseinheit. Durch die Verwendung eines geeigneten Schmier- und Kühlfluids können somit zwei Kreisläufe kombiniert werden, die bei bekannten Achsantriebseinheiten separat ausgeführt sind. Hierdurch ergibt sich ein erheblich vereinfachter Aufbau der Achsantriebseinheit, wodurch eine entsprechend kostengünstige Herstellung möglich ist. Vorteilhafte Ausführungsformen sind nachfolgend und in den abhängigen Ansprüchen genannt.
Gemäß einer Ausführungsform dient das in dem Gehäuse der Achsantriebseinheit befindliche Fluid zumindest zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente des Achsdifferentialgetriebes. Insbesondere kann das Fluid zur Schmierung von Wälzlagern, von Gleitlagern oder von Ausgleichskegelrädern und Abtriebskegelrädern eines als Kugeldifferential ausgebildeten Achsdifferentialgetriebes dienen. Alternativ oder zusätzlich kann das in dem Gehäuse der Achsantriebseinheit befindliche Fluid zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente eines Übersetzungsgetriebes dienen, welches zwischen dem Rotor der elektrischen Maschine und dem Achsdifferentialgetriebe angeordnet ist. Bei einem solchen Übersetzungsgetriebe kann es sich um ein Umlauf- getriebe (z.B. Planetengetriebe) handeln, das insbesondere koaxial zu der Rotationsachse des Rotors der elektrischen Maschine angeordnet ist, oder um ein Standgetriebe, insbesondere mit einer Vorgelegewelle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das in dem Gehäuse der Achsantriebseinheit befindliche Fluid zwischen der genannten Getriebeoder Lagerkomponente und der elektrischen Maschine gefördert werden, um letztlich alternierend die erläuterte Schmierfunktion und Kühlfunktion zu erfüllen. Hierfür kann eine Pumpe vorgesehen sein, die entweder mechanisch angetrieben wird (beispielsweise mittels des Rotors der elektri- sehen Maschine oder mittels einer Komponente des Achsdifferentialgetriebes), oder die mittels eines separaten Elektromotors angetrieben wird.
Vorzugsweise ist jedoch eine pumpenlose Förderung des Fluids vorgesehen. Hierdurch können weitere Bauteile eingespart werden, wodurch sich ein noch einfacherer Aufbau der Achsantriebseinheit ergibt. Insbesondere kann hierfür das Achsdifferentialgetriebe und/oder ein zwischen dem Rotor der elektrischen Maschine und dem Achsdifferentialgetriebe angeordnetes Übersetzungsgetriebe dazu ausgebildet sein, das Fluid zwischen der genannten Getriebe- oder Lagerkomponente und der elektrischen Ma- schine zu fördern. Beispielsweise kann eine Fluidförderung durch Druckerzeugung durch zwei Getriebeelemente vorgesehen sein, z.B. durch zwei miteinander kämmende Zahnräder, die von einem Druckraum umschlossen sind. In diesem Fall erfolgt ein Verquetschen oder Verspritzen des Fluids aus dem Zahneingriff der jeweiligen Getriebeelemente. Alterna- tiv kann ein Mitführen und Abschleudern des Fluids durch wenigstens ein Getriebeelement vorgesehen sein, z.B. durch ein Zahnrad oder durch einen Rotationskörper mit Schaufeln.
Ein besonders geeignetes Fluid, das in der erläuterten Weise zugleich als Schmier- und Kühlmittel dienen kann, kann auf Basis eines Glykols ge- bildet sein. Glykol ist ein synthetisches Öl, das (insbesondere bei Verwendung geeigneter Additive) gute Schmier- sowie auch gute Kühleigenschaften besitzt. Die Erfindung bezieht sich generell auch auf eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, die eine elektrische Maschine und ein Getriebe aufweist, welche in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, wobei die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor aufweist, der mit dem Getriebe antriebsverbunden ist, wobei ein Ausgang des Getriebes mit einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs gekoppelt oder koppelbar ist, und wobei in dem Gehäuse ein Fluid vorgesehen ist, das sowohl zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente des Getriebes als auch zur Kühlung der elektrischen Maschine dient. Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Achsantriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, die an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Die gezeigte Achsantriebseinheit umfasst eine elektrische Maschine 11 , die mit einem Achsdifferentialgetriebe 13 über ein Übersetzungsgetriebe 15 antriebsverbunden ist. Die elektrische Maschine 11, das Achsdifferentialgetriebe 13 und das Übersetzungsgetriebe 15 sind in einem gemeinsamen, mehrteiligen Gehäuse 17 angeordnet.
Die elektrische Maschine 11 besitzt einen Stator 19 und einen Rotor 21, der zu einer Drehbewegung um eine Zentralachse A der Achsantriebseinheit antreibbar ist. Ein Verzahnungsabschnitt 23 des Rotors 21 kämmt mit einem ersten Zahnrad 25 des Übersetzungsgetriebes 15. Das erste Zahnrad 25 sitzt gemeinsam mit einem zweiten Zahnrad 27 auf einer Vorgelegewelle 29, die versetzt zu der Zentralachse A angeordnet ist.
Das zweite Zahnrad 27 des Übersetzungsgetriebes 15 kämmt mit einem Verzahnungsabschnitt 31 eines Differentialkorbs 33 des Achsdifferentialgetriebes 13. An dem Differentialkorb 33 sind mehrere Ausgleichskegelräder 35 drehbar gelagert, die mit zwei Abtriebskegelrädern 37, 37' kämmen. Jedes Abtriebskegelrad 37, 37' ist mit einer jeweiligen Achswelle 39, 39' drehfest verbunden, wobei jede Achswelle 39, 39' mit einem Rad der Fahrzeugachse (nicht gezeigt) gekoppelt ist.
Was die Lagerung der gezeigten Achsantriebseinheit betrifft, so ist der Rotor 21 der elektrischen Maschine 11 an dem Gehäuse 17 über zwei Wälzlager 41, 41' gelagert. Die Vorgelegewelle 29 des Übersetzungsgetrie- bes 15 ist an dem Gehäuse 17 über zwei Wälzlager 43, 43' gelagert. Der Differentialkorb 33 des Achsdifferentialgetriebes 13 ist an dem Gehäuse 17 über zwei Wälzlager 45, 45' gelagert. Die Achswelle 39 ist mittels eines Wälzlagers 47 innerhalb des Rotors 21 und mittels eines Gleitlagers 47' innerhalb des Differentialkorbs 33 gelagert. Die Achswelle 39' ist inner- halb des Differentialkorbs 33 mittels eines Gleitlagers 49' gelagert.
Innerhalb des Gehäuses 17 der gezeigten Achsantriebseinheit befindet sich ein Fluid 51. Das Fluid 51 dient zum einen zur Schmierung der verschiedenen Getriebekomponenten 23, 25, 27, 31, 35 37 und 37' der Achs- antriebseinheit und der verschiedenen Lagerkomponenten 41, 41', 43, 43', 45, 45', 47, 47' und 49' der Achsantriebseinheit. Zum anderen dient das Fluid 51 zur Kühlung der elektrischen Maschine 11. Hierfür wird das Fluid 51 mittels eines Zahneingriffs von wenigstens zwei der genannten Getriebekomponenten (z.B. Zahneingriff zwischen dem Verzahnungsab- schnitt 23 des Rotors 21 und dem ersten Zahnrad 25 des Übersetzungsge- triebes 15) zwischen den genannten Getriebekomponenten und Lagerkomponenten einerseits und der elektrischen Maschine 11 andererseits gefördert. Hierdurch ist für die gezeigte Achsantriebseinheit ein einheitlicher Schmier- und Kühlkreislauf gebildet, der zudem keine separate Pumpe benötigt.

Claims

Patentansprüche
1. Achsantriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen
Maschine (1 1) und einem Achsdifferentialgetriebe (13), die in einem gemeinsamen Gehäuse (17) angeordnet sind, wobei die elektrische Maschine einen Stator (19) und einen Rotor (21) aufweist, der mit einem Eingangselement (33) des Achsdifferentialgetriebes (13) an- triebsverbunden ist, wobei das Achsdifferentialgetriebe ausgangssei - tig zwei Achswellen (39, 39') aufweist, und wobei in dem Gehäuse (17) ein Fluid (51) vorgesehen ist, das sowohl zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente (23, 25, 27, 31, 35, 37, 37'; bzw. 41, 41', 43, 43', 45, 45', 47, 47', 49') der Achsantriebseinheit als auch zur Kühlung der elektrischen Maschine (1 1) dient.
2. Achsantriebseinheit nach Anspruch 1, wobei das Fluid (51) zur
Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente (31, 35, 37, 37'; bzw. 45, 45') des Achsdifferentialgetriebes (13) dient.
3. Achsantriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwischen dem Rotor (21) der elektrischen Maschine und dem Achsdifferentialgetriebe (13) ein Übersetzungsgetriebe (15) angeordnet ist, wobei das Fluid (51) zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente (25, 27; bzw. 43, 43') des Übersetzungsgetriebes dient.
4. Achsantriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluid (51) zur Schmierung einer Lagerkomponente (41, 41') der elektrischen Maschine (1 1) dient.
5. Achsantriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluid (51) zwischen der Getriebe- oder Lagerkomponente (23, 25, 27, 31, 35, 37, 37'; bzw. 41, 41', 43, 43', 45, 45', 47, 47', 49') und der elektrischen Maschine (1 1) förderbar ist.
6. Achsantriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Achsdifferentialgetriebe (13) und/oder ein zwischen dem Rotor (21) der elektrischen Maschine (1 1) und dem Achsdifferentialgetriebe (13) angeordnetes Übersetzungsgetriebe (15) dazu ausgebil- det ist, das Fluid (51) zwischen der Getriebe- oder Lagerkomponente
(23, 25, 27, 31, 35, 37, 37'; bzw. 41, 41', 43, 43', 45, 45', 47, 47', 49') und der elektrischen Maschine (1 1) zu fördern.
7. Achsantriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluid (51) ein Glykol enthält.
8. Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine (1 1) und einem Getriebe (15), die in einem gemeinsamen Gehäuse (17) angeordnet sind, wobei die elektrische Maschine einen Stator (19) und einen Rotor (21) aufweist, der mit dem Getriebe antriebsverbunden ist, wobei ein Ausgang (27) des Getriebes mit einem Antriebsstrang (13; 39, 39') des Kraftfahrzeugs gekoppelt oder koppelbar ist, und wobei in dem Gehäuse ein Fluid (51) vorgesehen ist, das sowohl zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente (25, 27; bzw. 43, 43') des Getriebes (15) als auch zur Kühlung der elektrischen Maschine (1 1) dient.
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