WO2019011505A1 - Antriebseinrichtung zum antreiben einer elektrischen achse - Google Patents

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WO2019011505A1
WO2019011505A1 PCT/EP2018/062371 EP2018062371W WO2019011505A1 WO 2019011505 A1 WO2019011505 A1 WO 2019011505A1 EP 2018062371 W EP2018062371 W EP 2018062371W WO 2019011505 A1 WO2019011505 A1 WO 2019011505A1
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differential
gear
drive device
output shafts
electric machine
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PCT/EP2018/062371
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Kurt Reutlinger
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Robert Bosch Gmbh
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    • B60Y2400/70—Gearings
    • B60Y2400/73—Planetary gearings

Definitions

  • the invention is based on a drive device for driving an electrical axis according to the preamble of the main claim.
  • This drive device for driving an electric axis from DE 10 2013 016 441 A1.
  • This drive device comprises an electric machine, which is designed as an asynchronous motor and due to the design, a comparatively high speed and a comparatively small
  • a drive torque can be transmitted to two output shafts of the electric machine for driving two drive shafts of the electrical axis via the rotor of the electric machine.
  • the electric machine and the differential gear are arranged in a drive housing of the drive device.
  • the differential gear includes a
  • the speed of the electric machine is reduced in the planetary gear, so that the differential output shafts have a lower speed than the rotor of the electric machine.
  • the drive device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that less space for the drive device is required and the manufacturing cost is reduced. According to the invention, the reduction of the speed is not in
  • a single-stage planetary gear is coupled.
  • the two single-stage planetary gear are smaller compared to the one planetary gear in the prior art and together cheaper than the one three-stage planetary gear, since they are interpreted only for half the torque.
  • the single-stage planetary gear have advantages in terms of noise and efficiency over the multi-stage planetary gear.
  • Fixing portion in particular a flange portion is formed, which at a fixing portion of the rotor, in particular a
  • the rotor of the electric machine encloses a cavity in which the differential gear is at least partially arranged. In this way, the cavity of the rotor is used as a space, so that the drive device requires less overall space than in the prior art.
  • the differential case and the rotor are integrally formed.
  • the differential housing has two bearing stubs, on whose outer side one of the rotary bearings and on the inside of each one of the differential output shafts is provided. At the bearing neck in this way, both the differential housing and the rotor of the electric machine as well as the differential output shafts are rotatably mounted.
  • the end shields each have a recess for receiving one of the planetary gear, wherein the recesses of the end shields each extend into the cavity of the rotor of the electric machine. In this way, the planetary gear in the
  • Planet carrier connected to one of the output shafts of the drive device and the ring gear is fixed to the respective bearing plate. In this way, a reduction of the speed of the differential output shafts is achieved to a reduced speed of the output shafts of the drive device.
  • the differential gear comprises two axle and two bevel gears, wherein each axle of the
  • Differential gear via one of the differential output shafts and one of the planetary gear with one of the output shafts of the drive means is connectable and the bevel gears are mounted rotatably in the differential housing perpendicular to the axis of rotation of the differential housing and with the two Mesh axle gears.
  • This differential gear can be used as a
  • the differential gear comprises two axle and a plurality of planet wheels, each of the axle shaft of the
  • Differential gear via one of the differential output shafts and one of the planetary gear with one of the output shafts of the drive means is connectable and the planetary gears are rotatably mounted in the differential housing parallel to the axis of rotation of the differential housing and wherein at least two of the planetary gears mesh with a first axle and at least two other planet gears with a second Combine the axle shaft gear.
  • This differential gear can be understood as a Stirnraddifferentialgetriebe.
  • At least two of the planet gears mesh with one of the axle shaft gears to ensure the function of the spur gear differential.
  • Achswellenrad mesh equal to the number of other planetary gears, which mesh with the second axle shaft.
  • two, three or four planet gears mesh with the first axle shaft wheel and further two, three or four planet gears with the second axle shaft gear. This is the function of the
  • Stirnraddifferentialgetriebe be used at higher speeds.
  • the Stirnraddifferentialgetriebe is located on the speed of the electric
  • the spur gear differential gear is shorter in the axial direction compared to a bevel gear differential gear, which makes better use of the space in the bore of the electric motor.
  • Planetary gear act, compensate for a helical toothing by a likewise helical Stirnraddifferential, or cancel.
  • In order to Storage can be avoided, which must be strongly dimensioned for axial loads.
  • Prestressed tapered roller bearings have per se high friction torques and losses, which can be avoided thereby. It is advantageous if the differential output shafts on the one hand between
  • Spur gear differential also constructed with a helical toothing, a compensation of the axial forces from the Stirnraddifferentialgetriebe and the planetary gear is expected to the differential output shafts.
  • Spurraddifferentialgetriebe are small contact surfaces in the axial direction sufficient to fix the differential output shafts in the axial direction.
  • the axial forces on the sun gears can be compensated by means of a helical toothing.
  • the helix angle in Stirnraddifferentialgetriebe if necessary, due to a different diameter of the (differential) sun gear must be adjusted.
  • a bearing of the rotor takes place via the differential housing.
  • the differential housing simultaneously forms the rotor carrier.
  • the planet gears of Stirnraddifferentialgetriebes can also with a
  • planet carrier and output shaft are stored together.
  • a bearing can be accommodated in the bearing cap and on the other hand on the rotor side on the planet carrier.
  • the torque of the electric machine is to be designed such that a reduction of the rotational speed from the electric machine to the drive wheels via a single gear stage, for example with a reduction in the range between four and six, is sufficient.
  • Machines have a rotor with a large inner diameter, so that a large cavity is formed within the rotor.
  • This cavity is used according to the invention to arrange the differential gear and at least partially save the planetary gear space-saving.
  • Figure 1 is a schematic view of a first invention
  • Figure 2 is a schematic view of a second invention
  • Figure 1 shows in section a first drive device according to the invention for driving an electrical axis.
  • the drive device 1 comprises an electric machine 2, a
  • Differential gear 3 and two single-stage planetary gear 4 Via a rotor 5 of the electric machine 2 is a drive torque evenly transferable to two output shafts 6 of the drive device 1 for driving two coaxial drive shafts 7 of the electrical axis.
  • Drive shafts 7 is provided in each case a wheel 8 of a vehicle.
  • Differential gear 3 and two planetary gear 4 is provided.
  • the two planetary gear 4 have two identical planetary gear sets.
  • the electric machine 2 and the differential gear 3 are arranged in a drive housing 10 of the drive device 1, which includes, for example, a cooling jacket 10.1 with cooling channels 9, through which a cooling fluid for cooling the
  • Drive device 1 is conductive.
  • a stator 14 of the electric machine 2 rests with its outer circumference against the cooling jacket 10. 1 of the drive housing 10.
  • the differential gear 3 has a differential case 1 1 and two
  • the differential housing 1 1 attached to the rotor 5 of the electric machine 2 and is coupled to each differential output shaft 12 of the differential gear 3 of the single-stage planetary gear 4.
  • a fixing portion 15, for example, a flange portion is formed, which is fixed to a fixing portion 16 of the rotor 5, for example, a mating flange portion.
  • the flange portion 15 of the differential case 1 1 is screwed to the mating flange portion 16 of the rotor 5.
  • the rotor 5 of the electric machine 2 encloses a cavity 17, in which the differential gear 3 is arranged such that the rotor 5 of the electric machine 2 and the differential housing 1 1 of the differential gear 3 have a common axis of rotation 18 and are mounted in two common pivot bearings 19 ,
  • the differential gear 3 is according to the embodiment completely provided in the cavity 17, but may also be arranged only partially in the cavity 17.
  • the electric machine is, for example, a permanent magnet synchronous machine with a number of poles in the range between 12 and 24. On this
  • the differential gear 3 is arranged, for example, in the axial direction with respect to the axis of rotation 18 centrally on the rotor 5 and / or in the drive housing 10.
  • the pivot bearing 19 are each on a bearing plate 20 of the
  • the bearing plates 20 are formed like a ceiling, close the drive housing 10 at its end faces and are attached to the drive housing 10, for example, flanged.
  • the recesses 23 of the end shields 20 each extend into the cavity 17 of the rotor 5 of the electric machine 1 and are closed by a bearing plate cover 24 to the planetary gear in its recess 23 to include. In this way, the planetary gear sets of the planetary gear 4 can run in an oil bath.
  • the differential housing 1 1 has two bearing stubs 25, at whose the rotor 5 facing the outside of each of the pivot bearing 19 and on the inside of each of the differential output shafts 12 is provided.
  • the differential output shafts 12 of the differential gear 3 are each coupled to a sun gear 26 of the respective planetary gear 4.
  • the two single-stage planetary gear 4 have a reduction in the range between four and six, each having a planetary gear 27 bearing planet carrier 28 and a ring gear 29.
  • the planet carrier 28 of the planetary gear 4 is in each case with one of the output shafts 6 of
  • the ring gear 29 of the planetary gear 4 is attached to its bearing plate 20, for example, by a positive or non-positive
  • ring gear 29 can also be made in one piece with the end plate 20.
  • the differential gear 3 comprises two axle gears 32 and
  • Planetary gear 4 with one of the output shafts 6 of the drive device 1 connectable.
  • the bevel gears 33 are rotatably mounted in the differential housing 1 1 perpendicular to the axis of rotation 18 of the differential housing 1 1 and mesh with the two axle gears 32nd
  • Figure 2 shows in section a second drive device according to the invention for driving an electrical axis.
  • Differential gear 3 is formed as a bevel gear differential, this is
  • the differential gear 3 comprises two axle gears 32 and four
  • each axle shaft 32 of the differential gear 3 via one of the differential output shafts 12 and one of the planetary gear 4 with one of the output shafts 6 of the drive device 1 is connectable.
  • Planet gears 34 are rotatably mounted in the differential housing 1 1 parallel to the axis of rotation 18 of the differential housing 1 1. Two of the planetary gears 34 mesh with a first axle shaft gear 32 and two further planet gears 34 mesh with a second axle shaft gear 32.
  • the differential output shafts 12 are on the one hand between the planetary gears 27 of the planetary gear 4 and on the other between the Planetary gears 34 of the Stirnraddifferentialgetriebes 3 rotatably mounted.
  • the differential output shafts 12 can be dispensed with a rigid mounting of the two differential output shafts 12 with the two sun gears. In this case, a compensating movement of the sun gears 26 and a uniform load distribution on the planet gears 34 can be achieved.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung (1) zum Antreiben einer elektrischen Achse, mit einer elektrischen Maschine (2), über deren Rotor (5) ein Antriebsmoment auf zwei Abtriebswellen (6) der Antriebseinrichtung (1) zum Antreiben zweier Antriebswellen (7) der elektrischen Achse übertragbar ist, wobei im Übertragungspfad zwischen der elektrischen Maschine (2) und den Abtriebswellen (6) der Antriebseinrichtung (1) ein Differentialgetriebe (3) und zumindest ein Planetengetriebe (4) vorgesehen ist, wobei die elektrische Maschine (2) und das Differentialgetriebe (3) in einem Antriebsgehäuse (10) der Antriebseinrichtung (1) angeordnet sind und wobei das Differentialgetriebe (3) ein Differentialgehäuse (11) und zwei Differentialabtriebswellen (12) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgehäuse (11) am Rotor (5) der elektrischen Maschine (2) befestigt und an jeder Differentialabtriebswelle (12) des Differentialgetriebes (3) ein einstufiges Planetengetriebe (4) angekoppelt ist.

Description

Beschreibung
Titel
Antriebseinrichtung zum Antreiben einer elektrischen Achse Die Erfindung geht aus von einer Antriebseinrichtung zum Antreiben einer elektrischen Achse nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist schon eine Antriebseinrichtung zum Antreiben einer elektrischen Achse aus der DE 10 2013 016 441 A1 bekannt. Diese Antriebseinrichtung umfasst eine elektrische Maschine, die als Asynchronmotor ausgebildet ist und bauartbedingt eine vergleichsweise hohe Drehzahl und ein vergleichsweise kleines
Drehmoment bereitstellen kann. Über den Rotor der elektrischen Maschine ist ein Antriebsmoment auf zwei Abtriebswellen der elektrischen Maschine zum Antreiben zweier Antriebswellen der elektrischen Achse übertragbar. Im
Übertragungspfad zwischen der elektrischen Maschine und den Abtriebswellen sind ein Differentialgetriebe und ein Planetengetriebe vorgesehen. Die elektrische Maschine und das Differentialgetriebe sind in einem Antriebsgehäuse der Antriebseinrichtung angeordnet. Das Differentialgetriebe umfasst ein
Differentialgehäuse und zwei Differentialabtriebswellen.
Die Drehzahl der elektrischen Maschine wird im Planetengetriebe untersetzt, so dass die Differentialabtriebswellen eine geringere Drehzahl aufweisen als der Rotor der elektrischen Maschine. Um von der hohen Drehzahl der elektrischen Maschine auf die Raddrehzahl eines Fahrzeugs zu kommen, muss das
Planetengetriebe der Antriebseinrichtung drei Übersetzungsstufen bereitstellen, die einen bestimmten Bauraum beanspruchen und vergleichsweise teuer sind.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass weniger Bauraum für die Antriebseinrichtung erforderlich ist und die Herstellungskosten verringert sind. Erfindungsgemäß erfolgt die Untersetzung der Drehzahl nicht im
Übertragungspfad zwischen der elektrischen Maschine und dem
Differentialgetriebe, sondern erst im Anschluss an die Differentialabtriebswellen des Differentialgetriebes, indem das Differentialgehäuse am Rotor der elektrischen Maschine befestigt und an jeder Differentialabtriebswelle des Differentialgetriebes ein einstufiges Planetengetriebe angekoppelt ist. Die zwei einstufigen Planetengetriebe sind gegenüber dem einen Planetengetriebe im Stand der Technik kleiner ausgebildet und zusammen kostengünstiger als das eine dreistufige Planetengetriebe, da sie jeweils nur für das halbe Drehmoment auszulegen sind. Die einstufigen Planetengetriebe haben auch hinsichtlich der Geräusche und des Wirkungsgrades Vorteile gegenüber dem mehrstufigen Planetengetriebe.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Antriebseinrichtung möglich.
Besonders vorteilhaft ist, wenn am Differentialgehäuse ein
Befestigungsabschnitt, insbesondere ein Flanschabschnitt, ausgebildet ist, der an einem Befestigungsabschnitt des Rotors, insbesondere einem
Gegenflanschabschnitt, befestigt ist. Auf diese Weise ist das Differenzialgehäuse direkt durch den Rotor der elektrischen Maschine angetrieben.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der Rotor der elektrischen Maschine einen Hohlraum umschließt, in dem das Differentialgetriebe zumindest teilweise angeordnet ist. Auf diese Weise wird der Hohlraum des Rotors als Bauraum genutzt, so dass die Antriebseinrichtung insgesamt weniger Bauraum benötigt als im Stand der Technik.
Alternativ sind das Differentialgehäuse und der Rotor einstückig ausbildet.
Hierdurch lässt sich der Produktionsaufwand reduzieren.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn der Rotor der elektrischen Maschine und das Differentialgehäuse eine gemeinsame Drehachse aufweisen und in zwei gemeinsamen Drehlagern gelagert sind, die jeweils an einem Lagerschild des Antriebsgehäuses abgestützt sind. Durch diese Anordnung drehen das Differentialgehäuse und die Differentialabtriebswellen mit der gleichen Drehzahl wie der Rotor der elektrischen Maschine.
Auch vorteilhaft ist, wenn das Differentialgehäuse zwei Lagerstutzen aufweist, an deren Außenseite jeweils eines der Drehlager und an deren Innenseite jeweils eine der Differentialabtriebswellen vorgesehen ist. An den Lagerstutzen sind auf diese Weise sowohl das Differentialgehäuse und der Rotor der elektrischen Maschine als auch die Differentialabtriebswellen drehgelagert.
Desweiteren vorteilhaft ist, wenn die Lagerschilde jeweils eine Vertiefung zur Aufnahme eines der Planentengetriebe aufweisen, wobei die Vertiefungen der Lagerschilde jeweils in den Hohlraum des Rotors der elektrischen Maschine hineinreichen. Auf diese Weise werden die Planetengetriebe in den
Lagerschilden integriert und dabei zumindest teilweise im Hohlraum des Rotors der elektrischen Maschine untergebracht, so dass insgesamt eine sehr kompakte Antriebseinrichtung erreicht wird.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn die Differentialabtriebswellen des
Differentialgetriebes jeweils mit einem Sonnenrad des jeweiligen
Planetengetriebes gekoppelt sind. Auf diese Weise kann die Drehzahl der Differentialabtriebswellen im jeweiligen Planetengetriebe über eine
entsprechende Untersetzung im Planetengetriebe verringert werden.
Vorteilhaft ist, wenn die Planentengetriebe jeweils einen Planetenräder tragenden Planetenträger und jeweils ein Hohlrad aufweisen, wobei der
Planetenträger mit einer der Abtriebswellen der Antriebseinrichtung verbunden und das Hohlrad am jeweiligen Lagerschild befestigt ist. Auf diese Weise wird eine Untersetzung der Drehzahl der Differentialabtriebswellen auf eine verringerte Drehzahl der Abtriebswellen der Antriebseinrichtung erreicht.
Außerdem vorteilhaft ist, dass das Differentialgetriebe zwei Achswellenräder und zwei Ausgleichskegelräder umfasst, wobei jedes Achswellenrad des
Differentialgetriebes über eine der Differentialabtriebswellen und eines der Planetengetriebe mit einer der Abtriebswellen der Antriebseinrichtung verbindbar ist und die Ausgleichskegelräder im Differentialgehäuse senkrecht zu der Drehachse des Differentialgehäuses drehbar gelagert sind und mit den beiden Achswellenrädern kämmen. Dieses Differentialgetriebes kann als ein
Kegelraddifferentialgetriebe verstanden werden.
Außerdem vorteilhaft ist, dass das Differentialgetriebe zwei Achswellenräder und eine Mehrzahl an Planetenrädern umfasst, wobei jedes Achswellenrad des
Differentialgetriebes über eine der Differentialabtriebswellen und eines der Planetengetriebe mit einer der Abtriebswellen der Antriebseinrichtung verbindbar ist und die Planetenräder im Differentialgehäuse parallel zu der Drehachse des Differentialgehäuses drehbar gelagert sind und wobei mindestens zwei der Planetenräder mit einem ersten Achswellenrad kämmen und mindestens zwei weitere Planetenräder mit einem zweiten Achswellenrad kämmen. Dieses Differentialgetriebes kann als ein Stirnraddifferentialgetriebe verstanden werden.
Es kämmen mindestens zwei der Planetenräder mit einem der Achswellenräder, um die Funktion des Stirnraddifferentialgetriebes zu gewährleisten.
Vorzugsweise ist die Anzahl der Planetenräder, die mit dem ersten
Achswellenrad kämmen gleich der Anzahl der weiteren Planetenräder, die mit dem zweiten Achswellenrad kämmen. Bevorzugt kämmen dabei zwei, drei oder vier Planetenräder mit dem ersten Achswellenrad und weitere zwei, drei oder vier Planetenräder mit dem zweiten Achswellenrad. Hierdurch ist die Funktion des
Differentialgetriebes auf einfache Weise realisierbar.
Im Vergleich zu einem Kegelraddifferentialgetriebe kann das
Stirnraddifferentialgetriebe bei höheren Drehzahlen eingesetzt werden. Das Stirnraddifferentialgetriebe befindet sich auf der Drehzahl der elektrischen
Maschine. Die Drehzahl der elektrischen Maschine liegt vor dem
Untersetzungsgetriebe und liegt auf einem höheren Niveau gegenüber der Drehzahl der Radachse. Daher muss das Differential den hier herrschenden Fliehkräften standhalten.
Vorzugsweise baut dass Stirnraddifferentialgetriebe im Vergleich zu einem Kegelraddifferentialgetriebe in axialer Richtung kürzer, was den Bauraum in der Bohrung der E-Maschine besser ausnutzen lässt.
Vorzugsweise lassen sich Axialkräfte, die auf die Sonnenräder des
Planetengetriebes wirken, bei einer Schrägverzahnung durch ein ebenfalls schräg verzahntes Stirnraddifferential kompensieren, bzw. aufheben. Damit können Lagerungen vermieden werden, welche stark auf axiale Belastungen dimensioniert werden müssen. Vorgespannte Kegelrollenlager weisen per se hohe Reibmomente und Verluste auf, die hierdurch vermieden werden können. Vorteilhaft ist, wenn die Differentialabtriebswellen zum einen zwischen
Planetenrädern der Planetengetriebe und zum anderen zwischen den
Planetenrädern (=Stirnrädern) des Stirnraddifferentialgetriebes drehbar gelagert sind. Mit anderen Worten sind beide Differentialabtriebswellen
(=Sonnenradachsen) des Stirnraddifferentialgetriebes fliegend gelagert.
Hierdurch werden die notwendigen Ausgleichsbewegungen für eine
gleichförmige Lastverteilung auf die Planetenräder ermöglicht.
Bei Verwendung einer Geradverzahnung in den Planetengetrieben und in einem Stirnraddifferential treten keine nennenswerten Axialkräfte auf. Bei einer Schrägverzahnung in den Planetengetrieben können unter Last erhebliche
Axialkräfte auf das Sonnenrad und das Hohlrad entstehen. Wird das
Stirnraddifferential ebenfalls mit einer Schrägverzahnung aufgebaut, ist ein Kompensieren der Axialkräfte aus dem Stirnraddifferentialgetriebe und dem Planetengetriebe auf die Differentialabtriebswellen zu erwarten. Beim
Stirnraddifferentialgetriebe sind in axialer Richtung kleine Anlageflächen ausreichend, um die Differentialabtriebswellen in axialer Richtung zu fixieren.
Die axialen Kräfte auf die Sonnenräder sind mittels einer Schrägverzahnung kompensierbar. Dabei muss der Schrägungswinkel im Stirnraddifferentialgetriebe ggfs. aufgrund eines anderen Durchmessers des (Differential-) Sonnenrades angepasst werden.
Vorzugsweise erfolgt eine Lagerung des Rotors über das Differentialgehäuse. Bevorzugt bildet das Differentialgehäuse gleichzeitig den Rotorträger aus. Die Planetenräder des Stirnraddifferentialgetriebes können auch mit einer
Gleitlagerung realisiert werden. Es treten dann nur im Differenzfall Bewegungen im Stirnraddifferentialgetriebe auf.
Vorzugsweise werden Planetenträger und Abgangswelle gemeinsam gelagert. Dabei kann zum einen ein Lager im Lagerdeckel untergebracht sein und zum anderen rotorseitig am Planetenträger. Da sich am Übergang von der
Ausgangswelle auf die Fahrzeugachse vorzugsweise ein Ausgleichsgelenk (=Kupplungstulpe) befindet, sind auftretende Querkräfte an den Abgangswellen nur gering.
Weiter vorteilhaft ist, wenn die elektrische Maschine eine
permanentmagneterregte Synchronmaschine mit einer Polzahl im Bereich zwischen 12 und 24 ist, da auf diese Weise eine elektrische Maschine erreicht wird, die bei niedrigeren Drehzahlen als im Stand der Technik ein höheres maximales Drehmoment als im Stand der Technik erzeugt. Im Stand der Technik wird dagegen eine elektrische Maschine eingesetzt, die im Vergleich zur Erfindung bei höheren Drehzahlen ein kleineres maximales Drehmoment bereitstellt.
Das Drehmoment der elektrischen Maschine ist derart auszulegen, dass eine Untersetzung der Drehzahl von der elektrischen Maschine zu den Antriebsrädern über eine einzige Getriebestufe, beispielsweise mit einer Untersetzung im Bereich zwischen vier und sechs, ausreichend ist. Derartige elektrische
Maschinen haben einen Rotor mit großem Innendurchmesser, so dass ein großer Hohlraum innerhalb des Rotors gebildet ist. Dieser Hohlraum wird erfindungsgemäß dazu genutzt, um darin das Differentialgetriebe und zumindest abschnittsweise die Planetengetriebe platzsparend anzuordnen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen ist:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer ersten erfindungsgemäßen
Ausführungsform der Erfindung.
Figur 2 eine schematische Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen
Ausführungsform der Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt im Schnitt eine erste erfindungsgemäße Antriebseinrichtung zum Antreiben einer elektrischen Achse. Die Antriebseinrichtung 1 umfasst eine elektrische Maschine 2, ein
Differentialgetriebe 3 und zwei einstufige Planetengetriebe 4. Über einen Rotor 5 der elektrischen Maschine 2 ist ein Antriebsmoment gleichmäßig auf zwei Abtriebswellen 6 der Antriebseinrichtung 1 zum Antreiben zweier koaxialer Antriebswellen 7 der elektrischen Achse übertragbar. Am Ende der
Antriebswellen 7 ist jeweils ein Rad 8 eines Fahrzeugs vorgesehen.
Im mechanischen Übertragungspfad zwischen der elektrischen Maschine 2 und den koaxialen Abtriebswellen 6 der Antriebseinrichtung 1 sind das
Differentialgetriebe 3 und zwei Planetengetriebe 4 vorgesehen. Die beiden Planetengetriebe 4 weisen zwei identische Planetensätze auf. Die elektrische Maschine 2 und das Differentialgetriebe 3 sind in einem Antriebsgehäuse 10 der Antriebseinrichtung 1 angeordnet, das beispielsweise einen Kühlmantel 10.1 mit Kühlkanälen 9 umfasst, durch die ein Kühlfluid zum Kühlen der
Antriebseinrichtung 1 leitbar ist. Ein Stator 14 der elektrischen Maschine 2 liegt mit seinem Außenumfang an dem Kühlmantel 10.1 des Antriebsgehäuses 10 an.
Das Differentialgetriebe 3 weist ein Differentialgehäuse 1 1 und zwei
Differentialabtriebswellen 12 auf.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Differentialgehäuse 1 1 am Rotor 5 der elektrischen Maschine 2 befestigt und an jeder Differentialabtriebswelle 12 des Differentialgetriebes 3 eines der einstufigen Planetengetriebe 4 angekoppelt ist.
Am Differentialgehäuse 1 1 ist ein Befestigungsabschnitt 15, beispielsweise ein Flanschabschnitt, ausgebildet, der an einem Befestigungsabschnitt 16 des Rotors 5, beispielsweise einem Gegenflanschabschnitt, befestigt ist. Nach dem Ausführungsbeispiel ist der Flanschabschnitt 15 des Differentialgehäuses 1 1 an dem Gegenflanschabschnitt 16 des Rotors 5 angeschraubt.
Der Rotor 5 der elektrischen Maschine 2 umschließt einen Hohlraum 17, in dem das Differentialgetriebe 3 derart angeordnet ist, dass der Rotor 5 der elektrischen Maschine 2 und das Differentialgehäuse 1 1 des Differentialgetriebes 3 eine gemeinsame Drehachse 18 aufweisen und in zwei gemeinsamen Drehlagern 19 gelagert sind. Das Differentialgetriebe 3 ist nach dem Ausführungsbeispiel vollständig in dem Hohlraum 17 vorgesehen, kann aber auch nur teilweise in dem Hohlraum 17 angeordnet sein.
Die elektrische Maschine ist beispielsweise eine permanentmagneterregte Synchronmaschine mit einer Polzahl im Bereich zwischen 12 und 24. Auf diese
Weise ergibt sich ein Rotor 5, bei dem der Hohlraum 17 in radialer Richtung bezüglich der Drehachse 18 besonders groß ist. Das Drehmoment der elektrischen Maschine ist derart auszulegen, dass eine Untersetzung der Drehzahl über eine einzige Getriebestufe im jeweiligen Planetengetriebe 4 ausreichend ist, beispielsweise mit einer Untersetzung im Bereich zwischen vier und sechs.
Das Differentialgetriebe 3 ist beispielsweise in axialer Richtung bezüglich der Drehachse 18 gesehen mittig am Rotor 5 und/oder im Antriebsgehäuse 10 angeordnet. Die Drehlager 19 sind jeweils an einem Lagerschild 20 des
Antriebsgehäuses 10 abgestützt. Die Lagerschilde 20 sind deckeiförmig ausgebildet, verschließen das Antriebsgehäuse 10 an seinen Stirnseiten und sind dazu an dem Antriebsgehäuse 10 befestigt, beispielsweise angeflanscht. Außerdem haben die Lagerschilde 20 jeweils eine Vertiefung 23 zur Aufnahme eines der Planentengetriebe 4. Die Vertiefungen 23 der Lagerschilde 20 reichen jeweils in den Hohlraum 17 des Rotors 5 der elektrischen Maschine 1 hinein und sind von einem Lagerschilddeckel 24 verschlossen, um die Planetengetriebe in ihrer Vertiefung 23 einzuschließen. Auf diese Weise können die Planetensätze des Planetengetriebes 4 in einem Ölbad laufen.
Das Differentialgehäuse 1 1 weist zwei Lagerstutzen 25 auf, an deren dem Rotor 5 zugewandten Außenseite jeweils eines der Drehlager 19 und an deren Innenseite jeweils eine der Differentialabtriebswellen 12 vorgesehen ist. Die Differentialabtriebswellen 12 des Differentialgetriebes 3 sind jeweils mit einem Sonnenrad 26 des jeweiligen Planetengetriebes 4 gekoppelt.
Die beiden einstufigen Planentengetriebe 4 weisen eine Untersetzung auf im Bereich zwischen vier und sechs, haben jeweils einen Planetenräder 27 tragenden Planetenträger 28 und jeweils ein Hohlrad 29. Der Planetenträger 28 der Planetengetriebe 4 ist jeweils mit einer der Abtriebswellen 6 der
Antriebseinrichtung verbunden bzw. gekoppelt. Das Hohlrad 29 der Planetengetriebe 4 ist jeweils an seinem Lagerschild 20 befestigt, beispielsweise durch eine formschlüssige oder kraftschlüssige
Verbindung, wie z.B. eine Press- oder Schrumpfverbindung. Auch andere Verbindungen, wie beispielsweise Nieten, Schrauben, Kleben oder Schweißen sind selbstverständlich möglich. Desweiteren kann das Hohlrad 29 auch einstückig mit dem Lagerschild 20 hergestellt werden.
Das Differentialgetriebe 3 umfasst zwei Achswellenräder 32 und
Ausgleichskegelräder 33. Dabei ist jedes Achswellenrad 32 des
Differentialgetriebes 3 über eine der Differentialabtriebswellen 12 und eines der
Planetengetriebe 4 mit einer der Abtriebswellen 6 der Antriebseinrichtung 1 verbindbar. Die Ausgleichskegelräder 33 sind im Differentialgehäuse 1 1 senkrecht zu der Drehachse 18 des Differentialgehäuses 1 1 drehbar gelagert und kämmen mit den beiden Achswellenrädern 32.
Figur 2 zeigt im Schnitt eine zweite erfindungsgemäße Antriebseinrichtung zum Antreiben einer elektrischen Achse.
Im Unterschied zum Differentialgetriebe 3 gemäß Figur 1 , wo das
Differentialgetriebe 3 als ein Kegelraddifferentialgetriebe ausgebildet ist, ist das
Differentialgetriebe 3 gemäß Figur 2 als ein Stirnraddifferentialgetriebe ausgebildet.
Das Differentialgetriebe 3 umfasst zwei Achswellenräder 32 und vier
Planetenräder 34. Dabei ist jedes Achswellenrad 32 des Differentialgetriebes 3 über eine der Differentialabtriebswellen 12 und eines der Planetengetriebe 4 mit einer der Abtriebswellen 6 der Antriebseinrichtung 1 verbindbar. Die
Planetenräder 34 sind im Differentialgehäuse 1 1 parallel zu der Drehachse 18 des Differentialgehäuses 1 1 drehgelagert. Zwei der Planetenräder 34 kämmen mit einem ersten Achswellenrad 32 und zwei weitere Planetenräder 34 kämmen mit einem zweiten Achswellenrad 32.
Durch das Vorsehen des Differentialgetriebes 3 gemäß Figur 2 ist es möglich die beiden Differentialabtriebswellen 12 mit den beiden Sonnenrädern 26 ohne starre Lagerungen auszuführen. Mit anderen Worten sind die Differentialabtriebswellen
12 fliegend gelagert. Die Differentialabtriebswellen 12 sind zum einen zwischen den Planetenrädern 27 der Planetengetriebe 4 und zum anderen zwischen den Planetenrädern 34 des Stirnraddifferentialgetriebes 3 drehbar gelagert. Somit kann auf eine starre Lagerung der beiden Differentialabtriebswellen 12 mit den beiden Sonnenrädern verzichtet werden. Dabei sind eine Ausgleichsbewegung der Sonnenräder 26 und eine gleichförmige Lastverteilung auf die Planetenräder 34 erreichbar.
Während die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Figuren ausführlich und detailliert beschrieben worden ist, bleibt der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung allein durch die beigefügten Ansprüche beschränkt.

Claims

Ansprüche
1 . Antriebseinrichtung (1 ) zum Antreiben einer elektrischen Achse, mit einer elektrischen Maschine (2), über deren Rotor (5) ein Antriebsmoment auf zwei Abtriebswellen (6) der Antriebseinrichtung (1 ) zum Antreiben zweier Antriebswellen (7) der elektrischen Achse übertragbar ist, wobei im Übertragungspfad zwischen der elektrischen Maschine (2) und den Abtriebswellen (6) der Antriebseinrichtung (1 ) ein Differentialgetriebe (3) und zumindest ein Planetengetriebe (4) vorgesehen ist, wobei die elektrische Maschine (2) und das Differentialgetriebe (3) in einem
Antriebsgehäuse (10) der Antriebseinrichtung (1 ) angeordnet sind und wobei das Differentialgetriebe (3) ein Differentialgehäuse (1 1 ) und zwei Differentialabtriebswellen (12) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgehäuse (1 1 ) am Rotor (5) der elektrischen Maschine (2) befestigt und an jeder Differentialabtriebswelle (12) des
Differentialgetriebes (3) ein einstufiges Planetengetriebe (4) angekoppelt ist.
2. Antriebseinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am Differentialgehäuse (1 1 ) ein Befestigungsabschnitt (15), insbesondere ein Flanschabschnitt, ausgebildet ist, der an einem Befestigungsabschnitt (16) des Rotors (5), insbesondere einem Gegenflanschabschnitt, befestigt ist oder dass das Differentialgehäuse (1 1 ) und der Rotor (5) einstückig ausbildet sind.
3. Antriebseinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) der elektrischen Maschine (2) einen Hohlraum (17) umschließt, in dem das Differentialgetriebe (3) zumindest teilweise angeordnet ist.
4. Antriebseinrichtung (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) der elektrischen Maschine (2) und das Differentialgehäuse (1 1 ) eine gemeinsame Drehachse (18) aufweisen und in zwei gemeinsamen Drehlagern (19) gelagert sind, die jeweils an einem
Lagerschild (20) des Antriebsgehäuses (10) abgestützt sind.
Antriebseinrichtung (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgehäuse (1 1 ) zwei Lagerstutzen (25) aufweist, an deren Außenseite jeweils eines der Drehlager (19) und an deren Innenseite jeweils eine der Differentialabtriebswellen (12) vorgesehen ist.
Antriebseinrichtung (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschilde (20) jeweils eine Vertiefung (23) zur Aufnahme eines der Planentengetriebe (4) aufweisen, wobei die Vertiefungen (23) der
Lagerschilde (20) jeweils in den Hohlraum (17) des Rotors (5) der elektrischen Maschine (2) hineinreichen.
Antriebseinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialabtriebswellen (12) des Differentialgetriebes (3) jeweils mit einem Sonnenrad (26) des jeweiligen Planetengetriebes (4) gekoppelt sind.
Antriebseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Planentengetriebe (4) jeweils einen
Planetenräder (27) tragenden Planetenträger (28) und jeweils ein Hohlrad (29) aufweisen, wobei der Planetenträger (28) mit einer der Abtriebswellen (6) der Antriebseinrichtung (1 ) verbunden und das Hohlrad (29) am jeweiligen Lagerschild (20) befestigt ist.
Antriebseinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (3) zwei
Achswellenräder (32) und zwei Ausgleichskegelräder (33) umfasst, wobei jedes Achswellenrad (32) des Differentialgetriebes (3) über eine der Differentialabtriebswellen (12) und eines der Planetengetriebe (4) mit einer der Abtriebswellen (6) der Antriebseinrichtung (1 ) verbindbar ist und die Ausgleichskegelräder (33) im Differentialgehäuse (1 1 ) senkrecht zu der Drehachse (18) des Differentialgehäuses (1 1 ) drehbar gelagert sind und mit den beiden Achswellenrädern (32) kämmen.
10. Antriebseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (3) zwei Achswellenräder (32) und eine Mehrzahl an Planetenrädern (34) umfasst, wobei jedes Achswellenrad (32) des Differentialgetriebes (3) über eine der
Differentialabtriebswellen (12) und eines der Planetengetriebe (4) mit einer der Abtriebswellen (6) der Antriebseinrichtung (1 ) verbindbar ist und die Planetenräder (34) im Differentialgehäuse (1 1 ) parallel zu der Drehachse (18) des Differentialgehäuses (1 1 ) drehbar gelagert sind und wobei mindestens zwei der Planetenräder (34) mit einem ersten Achswellenrad (32) kämmen und mindestens zwei weitere Planetenräder (34) mit einem zweiten Achswellenrad (32) kämmen.
1 1 . Antriebseinrichtung (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialabtriebswellen (12) zum einen zwischen Planetenrädern (27) der Planetengetriebe (4) und zum anderen zwischen den Planetenrädern (34) des Stirnraddifferentialgetriebes (3) drehbar gelagert sind.
12. Antriebseinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (2) eine permanentmagneterregte Synchronmaschine mit einer Polzahl im Bereich zwischen 12 und 24 ist.
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