WO2019242805A1 - Elektrische antriebseinrichtung, antriebseinheit und antriebsanordnung - Google Patents

Elektrische antriebseinrichtung, antriebseinheit und antriebsanordnung Download PDF

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WO2019242805A1
WO2019242805A1 PCT/DE2019/100495 DE2019100495W WO2019242805A1 WO 2019242805 A1 WO2019242805 A1 WO 2019242805A1 DE 2019100495 W DE2019100495 W DE 2019100495W WO 2019242805 A1 WO2019242805 A1 WO 2019242805A1
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hollow cylinder
drive
electrical machine
drive device
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PCT/DE2019/100495
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Steffen Lehmann
Andreas Trinkenschuh
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • B60K6/442—Series-parallel switching type
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/006—Structural association of a motor or generator with the drive train of a motor vehicle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
    • F16F1/38—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers with a sleeve of elastic material between a rigid outer sleeve and a rigid inner sleeve or pin, i.e. bushing-type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K5/24—Casings; Enclosures; Supports specially adapted for suppression or reduction of noise or vibrations
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to an electric drive device, comprising a housing and an electric motor, and a drive unit for a drive train of an electrically drivable motor vehicle, in particular a hybrid motor vehicle, and a drive arrangement.
  • Vibrations which are transmitted to the motor vehicle via the fixed connection to the drive housing and cause a negative noise emission. This reduces the driving comfort of the motor vehicle.
  • Drive devices for a hybrid vehicle are known from the prior art, which include an internal combustion engine, a first electrical machine and a second electrical machine.
  • DE 10 2015 222 690 A1 DE 10 2015 222 691 A1 and WO 2017 084 887 A1 describe methods for controlling such a drive device, the drive device being operable in several operating modes.
  • DE 10 2015 222 690 A1 mainly explains a serial hybrid operation in which the drive torque is effected by means of the second electric machine and the internal combustion engine drives the first electric machine to generate electrical energy. It is described how the internal combustion engine is operated at an operating point, with a combined efficiency of Drive device depends on the efficiency of the internal combustion engine and on the efficiency of the first electric machine.
  • a performance-oriented and a consumption-oriented mode are described in documents DE 10 2015 222 691 A1 and WO 2017 084 887 A1, wherein a respective mode is dependent on a condition.
  • This condition includes that a target drive value is increased to an intermediate value that is between one
  • Internal combustion engine threshold which represents a maximum drive value in a parallel hybrid operation in which only the
  • Parallel hybrid operation threshold which represents a maximum drive value in the parallel boost hybrid operation, lies.
  • Drive device of a hybrid vehicle for driving a drive wheel wherein the drive device is an internal combustion engine, one with the
  • Electric machine an electric accumulator and a main clutch between the internal combustion engine and the drive wheel.
  • the hybrid vehicle described repeatedly in the prior art comprises, at least, an internal combustion engine, a first and a second electrical machine a drive wheel, a main clutch and a first and a second clutch.
  • the main clutch is between the internal combustion engine and one
  • the first clutch is provided between the first electrical machine and an output shaft of the internal combustion engine and the second clutch is provided between the second electrical machine and a drive wheel.
  • the drive unit comprises a gear unit via which the drive shaft of the respective electrical machine can be coupled or coupled with wheel drive shafts.
  • a second gear ratio is coupled to a countershaft unit, the countershaft unit having an integrated clutch and being further connected to the wheel drive shafts in such a way that depending on the position of this clutch
  • Wheel drive shafts can be coupled.
  • Machine and an internal combustion engine for torque transmission is operatively related and is operatively related to a second electrical machine for torque transmission via a second drive train.
  • the second electrical machine is permanent with the transmission input shaft
  • Torque-transmitting connected and the first electrical machine and the internal combustion engine can be coupled to the transmission input shaft for torque transmission.
  • the first electrical machine and / or the second electrical machine can be designed to be cooled. It is particularly preferred if the cooling by means of water cooling from a vehicle Cooling circuit or by means of oil cooling with gear oil out of the gear.
  • the separating clutch used can also be designed as an oil-cooled multi-plate clutch.
  • the object of the present invention is to provide a drive device for a hybrid vehicle that reliably combines a long service life with low noise emissions.
  • the invention relates to an electric drive device comprising a housing and an electric motor in the space enclosed by the housing.
  • the electric motor comprises a rotor and a stator surrounding it at least in sections, the stator being essentially and preferably completely firmly connected to the housing. It is provided according to the invention that at least one damping element is arranged in the mechanical connection between the stator and the housing in order to reduce or avoid the transmission of vibrations of the electric motor to the housing.
  • the damping element is at least partially formed from a damping material.
  • the damping Material preferably an elastomer and has a Shore hardness in the range of 60 Sh (a) - 100 Sh (a), in particular 70 Sh (a) - 90 Sh (a).
  • the damping material can also be a thermoplastic material or a knitted fabric made of metallic threads, preferably steel threads.
  • the spring and damping effect is based on the Shore hardness of the
  • the damping element has a bolt which is at least indirectly supported in the damping material and with which
  • This is preferably a threaded bolt, which is mounted in one of the components stator and housing, and screwed into the other component or
  • Damping elements are arranged.
  • the damping elements are preferably positioned distributed uniformly on a pitch circle arranged coaxially to the axis of rotation of the electric motor.
  • the drive device according to the invention is preferably implemented such that the damping element has an outer hollow cylinder in which the damping material is received.
  • This outer hollow cylinder can be firmly anchored or anchored in the stator and can also be firmly anchored or anchored in the housing.
  • the object according to the invention is preferably realized in such a way that the damping element has an inner hollow cylinder in which the bolt is received.
  • the bolt should have a minimal radial play to the inner hollow cylinder.
  • the damping material is thus arranged between the inner hollow cylinder and the outer hollow cylinder, so that relative movements of the two hollow cylinders with respect to one another are dampened via the damping material.
  • arranged damping material is an elastomer, this can for example on the inner hollow cylinder, in particular the radial outside of the inner
  • Hollow cylinder the outer hollow cylinder, in particular the radial inside of the outer hollow cylinder, or on both hollow cylinders, namely on the radial outside of the inner hollow cylinder and the radial inside of the outer hollow cylinder, vulcanized.
  • an embodiment according to the invention provides that the inner hollow cylinder protrudes axially beyond the outer hollow cylinder and, when the outer hollow cylinder is arranged in one of the two elements, the stator and housing can be received or received in the other element.
  • Bolt is also an axial fixation.
  • the damping element is arranged in the stator, and the bolt passing through the inner hollow cylinder is screwed to the housing, the projecting section of the inner hollow cylinder being inserted in a receptacle in the housing.
  • the outer hollow cylinder has a radially extending section at an axial end region for axial contact with the component receiving the damping element.
  • the outer hollow cylinder also has a radially extending one at the opposite axial end region Has section, which is also set up for axial contact with the component receiving the damping element in order to achieve an axial fixation of the damping element.
  • Such radially extending sections can, for example, by a
  • the damping element can be axially fixed in the receiving component by other positive, non-positive and / or material methods.
  • an embossing, an adhesive bond, a weld or the use of retaining rings can realize such an axial fixation.
  • damping elements between the stator and the housing of the electrical machine prevents the transmission of vibrations generated by the rotor during operation of the electrical machine into the motor vehicle and any associated negative noise developments or
  • the electric drive device thus enables acoustic decoupling of the electric motor in the axial as well as radial
  • a drive unit for a drive train of an electrically drivable motor vehicle in particular one
  • Hybrid motor vehicle provided which has a first electrical machine and a second electrical machine and an output shaft, wherein a rotor of the second electrical machine is rotatably connected to the output shaft, which can also be referred to as a transmission input shaft, and wherein the drive unit also has a disconnect clutch with which the first electrical machine and thus a first shaft connected in a rotationally fixed manner to the rotor of the first electrical machine
  • Internal combustion engine for torque transmission with the output shaft is connectable or connected, wherein at least one of the electrical machines is designed as an electrical drive device according to the invention.
  • the two electrical machines are arranged in series.
  • the rotors of the two electrical machines or their axes of rotation are arranged coaxially.
  • the disconnect clutch is a switchable clutch that can be switched from an open state to a closed state and vice versa.
  • the drive unit can be designed in such a way that the first shaft which is fixedly connected to the rotor of the first electrical machine is arranged radially within the output shaft which is fixedly connected to the rotor of the second electrical machine.
  • the first shaft can be divided, namely in the form of a central hollow shaft, on which a non-rotatably connected hub is arranged in some areas, which in turn is non-rotatably connected to the rotor of the first electrical machine.
  • the radial inside of the separating clutch can be connected in a rotationally fixed manner to the hub on the first electrical machine, and the radial outside of the
  • the disconnect clutch can be connected to the output shaft, which is non-rotatably connected to the rotor of the second electrical machine.
  • the drive unit can have a gear unit which, in conjunction with the output shaft of the drive unit, also referred to as a transmission input shaft
  • This transmission can comprise a differential transmission or can be designed as such.
  • the transmission can include a first gear, which is associated with a
  • a second gear stage is thus implemented in the drive unit by the first gear.
  • This first gearwheel can be coupled in a rotationally fixed manner to a countershaft of the gearbox, the external toothing of which in turn meshes with an input gearwheel of a differential gearbox, as a result of which a third transmission stage is realized
  • the housing is connected to both electrical machines. Accordingly, the first electrical machine and the second electrical machine are connected to the housing of the drive unit by means of damping elements, a respective damping element comprising an inner hollow cylinder, an outer hollow cylinder and a damping material arranged between the two hollow cylinders.
  • a bolt mounted in the damping material realizes the damping element on the housing, in particular in the axial direction.
  • the damping material is accommodated in the outer hollow cylinder, the bolt being accommodated in the inner hollow cylinder.
  • the inner hollow cylinder protrudes axially over the outer hollow cylinder and is accommodated in the housing.
  • a drive arrangement which has a drive unit and an internal combustion engine, the internal combustion engine being rotatably coupled or couplable to the rotor of the first electrical machine.
  • Such a drive arrangement is advantageously designed such that between the internal combustion engine and the first Shaft, which is rotatably connected to the rotor of the first electrical machine, a first
  • Gear ratio stage is arranged for the purpose of translating the rotational speed of the rotary movement realized by the internal combustion engine onto the first shaft.
  • the output element of the internal combustion engine can be a damper unit or a clutch for opening and closing the torque transmission path between the internal combustion engine and the
  • the output element can be an internally toothed component
  • the drive arrangement also comprises at least one wheel drive shaft, which is connected via the gearbox to the output shaft of the drive unit, so that a rotary movement realized by the output shaft can be transmitted through the gearbox to the wheel drive shaft.
  • FIG. 1 a section of an electrical drive device
  • FIG. 2 the damping element in a sectional perspective view without bolts
  • Fig. 3 the damping element in a sectional perspective view
  • Fig. 4 the drive unit with two electrical machines
  • Fig. 1 shows a section of an electrical according to the invention
  • the Drive device 1 comprising an electric motor and a housing 40, wherein the electric motor is arranged in a space 41 enclosed by the housing 40.
  • the electric motor comprises a rotor (not shown here) and a stator 10 surrounding it at least in sections. In the section shown, the electric motor is fixed in the space 41 enclosed by the housing 40 via a mechanical connection 30 between the stator 10 and the housing 40.
  • the mechanical connection 30 comprises a damping element 2, which comprises an outer hollow cylinder 21, an inner hollow cylinder 24 and a damping material 20 arranged between the hollow cylinders 21, 24.
  • the outer hollow cylinder 21 of the damping element 2 is connected to the stator 10.
  • the outer hollow cylinder 21 extends along the axial direction of the stator 10 and is inserted therein in such a way that the outer hollow cylinder 21 protrudes with its axial end regions 27a, 27b from the stator 10 in the axial direction on both axial sides of the stator 10.
  • a respective axial end region 27 comprises, at least after assembly, a radially extending section 28 with which the outer hollow cylinder 21 bears on a respective axial side of the stator 10. Furthermore, the outer radial cylinder 21 lies directly against the stator 10 with its radial outer side 22. This prevents movement of the outer hollow cylinder 21 in the axial and radial directions, as a result of which the outer hollow cylinder 21 is fixedly arranged in the stator 10.
  • the inner hollow cylinder 24 of the damping element 2 is connected to the housing 40 of the electric drive device 1. The inner hollow cylinder 24 extends, like the direction of extension of the outer hollow cylinder 21, along the axial direction of the stator 10.
  • the inner hollow cylinder 24 closes on one side in the axial direction with the outer hollow cylinder 21, on the other side from the outer hollow cylinder 21 protrudes.
  • the inner hollow cylinder 24 is thus essentially longer or comprises a longer cylinder jacket than the outer hollow cylinder 21, the projecting section 29 being connected to the housing 40.
  • the protruding section 29 is at least partially inserted in a form-fitting manner in a receptacle 42 formed by the housing 40.
  • the inner hollow cylinder 24 is arranged radially inside the outer hollow cylinder 21, the damping material 20 being arranged between the two hollow cylinders 21, 24.
  • the damping material 20 is firmly connected to the radial inside 23 of the outer hollow cylinder 21 and the radial outside 25 of the inner hollow cylinder 24. This connection is in here
  • the damping material 20 essentially ensures that the inner hollow cylinder 24 is centered in the outer hollow cylinder 21.
  • the damping material 20 allows a reversible, elastic relative movement between the inner hollow cylinder 24 and the outer hollow cylinder 21, as a result of which vibrations generated during operation of the electric motor have no permanent influence on the position of the electric motor.
  • the vibrations are at least partially caused by a deformation of the damping material 20
  • Damping material 20 absorbed, whereby the input of the vibrations of the electric motor into the housing 40 and thus to a motor vehicle in which the electric drive device 1 is integrated is reduced.
  • the electric motor is still under formation of at least three in
  • Damping elements 2 arranged circumferentially and essentially spaced apart by the same angular amounts, already centered in their position in the space 41 enclosed by the housing 40 by inserting an outstanding section 29 of a respective inner hollow cylinder 24 into the receptacles 42 formed by the housing 40.
  • the damping element 2 comprises a bolt 31, in particular a screw bolt, which fixes the damping element 2 firmly in the housing 40, forming a mechanical connection 30.
  • the bolt 31 shown here essentially comprises a bolt shank 32, at one end of which a bolt thread 33 and at the other end of which a bolt head 34 is arranged are.
  • the bolt 31 is arranged with its bolt shank 32 inside the inner hollow cylinder 24, the bolt head 34, which has a larger diameter than the bolt shank 32, abuts the axial side of the inner hollow cylinder 24, which is not accommodated in the receptacle 42.
  • the receptacle 42 comprises an internal thread into which the bolt thread 33 can be screwed to form the mechanical connection 30, here a screw connection.
  • the damping element 2 shows the damping element 2 in a sectional perspective view, the damping element 2 not comprising a bolt 31 here.
  • the damping element 2 shown shows the inner hollow cylinder 24, the outer hollow cylinder 21 and the damping material 20. Equivalent to the embodiment from FIG. 1, here too the inner hollow cylinder 24 is surrounded by the outer hollow cylinder 21, with the damping between the hollow cylinders 21, 24 -Material 20 is arranged and wherein the inner hollow cylinder 24 protrudes with its projecting section 29 from the outer hollow cylinder 21.
  • the outer hollow cylinder 21 also comprises two axial end regions 27a, 27b, here the one that protrudes
  • Section 29 facing away from axial end regions 27a no radially extending
  • Section 28 has.
  • the axial end region 27b facing the projecting section 29 comprises a radially extending section 28
  • damping element 2 can be fitted into the openings provided for the damping element 2 during assembly on a stator 10.
  • the end region 27a which until now has only been running axially, is then used to fasten the
  • Damping element 2 on the stator 10 is shaped in this way, e.g. by flanging that a radially extending section 28 is realized.
  • a damping element 2 according to the invention is shown in a sectional perspective view.
  • Fig. 3 shows the structure of the damping element 2, as it is also shown in Fig. 2.
  • the only difference is that here the bolt 31 is also shown, which is provided for fixing the damping element 2.
  • the bolt 31 is arranged within the inner hollow cylinder 24 as in FIG. 1 and with its bolt head 34 on the axial end face of the inner hollow cylinder 24 facing away from the receptacle 42.
  • FIG. 4 shows a drive unit 100 for a drive train of an electrically drivable motor vehicle, in particular a hybrid motor vehicle, which has a first electrical machine 110 and a second electrical machine 120, both of which are arranged on a common axis of rotation 101.
  • the rotor 111 of the first electrical machine 110 is coaxial with the
  • the stator 112 of the first electrical machine 110 and also the stator 122 of the second electrical machine 120 are accommodated in a housing 102 of the drive unit 100.
  • the rotor 111 of the first electrical machine is rotatably connected to a first shaft 130.
  • the rotor 121 of the second electrical machine 120 is non-rotatable with a
  • Output shaft 140 connected, which can also be referred to as a transmission input shaft.
  • the first electrical machine 110 shown in FIG. 4 and the second electrical machine 120 are essentially designed in accordance with the electrical drive device 1 shown in FIG. 1.
  • the first electrical machine 110 and the second are electrical
  • the inner hollow cylinder 24 protrudes axially beyond the outer hollow cylinder 21 and is screwed into the housing 102 of the drive unit 100.
  • the drive unit 100 comprises a disconnect clutch 150 with which the first electrical machine 110 and thus a first shaft 130 connected to the rotor 111 of the first electrical machine 110 in a rotationally fixed manner Internal combustion engine for torque transmission is connectable or connected to the output shaft.
  • the first shaft 130 is made in two parts, namely from a central hollow shaft 132 and one on it
  • the hub 133 forms the radial inside 151 of the separating clutch 150, or is fixedly connected to this input side of the separating clutch 150.
  • the radial outside 152 of the disconnect clutch 150 which is the output side of the
  • Separating clutch 150 realized, is rotatably connected to the output shaft 140.
  • the disconnect clutch 150 is a switchable clutch that can be switched from an open state to a closed state and vice versa.
  • an actuation system 153 is assigned to the disconnect clutch 150. In this way, when the separating clutch 150 is closed, a torque can be transmitted from the first shaft 130 to the output shaft 140 or vice versa.
  • the two electrical machines 110, 120 are arranged in series, the rotors 111, 121 of the two electrical machines 110, 120 or their axes of rotation being arranged coaxially.
  • the first shaft 130 or its central hollow shaft 132 runs radially inside the output shaft 140, as a result of which the overall construction volume of the drive unit 100 can be made small.
  • the drive unit 100 shown here comprises a gear 160, which is operatively connected to the output shaft 140 of the drive unit 100, which is also referred to as a transmission input shaft, so that a torque provided by the output shaft 140 or the rotary movement realized by the output shaft 140 via the Gear 160 over or under gear to another Gear unit of a motor vehicle can be directed, or can also be directed directly to drive wheels of a motor vehicle.
  • a gear 160 which is operatively connected to the output shaft 140 of the drive unit 100, which is also referred to as a transmission input shaft, so that a torque provided by the output shaft 140 or the rotary movement realized by the output shaft 140 via the Gear 160 over or under gear to another Gear unit of a motor vehicle can be directed, or can also be directed directly to drive wheels of a motor vehicle.
  • this transmission 160 comprises a
  • Differential gear 170 Differential gear 170.
  • the gear 160 includes a first gear 161, which meshes with an external toothing 141 on the output shaft 140.
  • a second transmission stage 162 is thus implemented in the drive unit 100 by the first gear wheel 161.
  • This first gear wheel 161 is coupled in a rotationally fixed manner to a countershaft 163 of the transmission 160, the external toothing 164 of which in turn meshes with an input gear wheel 171 of the differential gear 170, which results in a third gear ratio
  • the drive unit 100 is part of a likewise shown
  • Embodiment of a drive arrangement 200 according to the invention Embodiment of a drive arrangement 200 according to the invention.
  • This drive arrangement 200 additionally has one not shown here
  • the drive arrangement 200 shown is designed in such a way that between the connection 210 for an internal combustion engine (not shown here) and the first shaft 130, which is connected in a rotationally fixed manner to the rotor 111 of the first electrical machine 110, a first transmission stage 142 is formed for the purpose of translating the speed of the rotary movement of the internal combustion engine or its connection 210 onto the first shaft 130.
  • an output element 220 of the internal combustion engine is provided, which can have a damper unit 221 or also a
  • Coupling 222 for opening and closing the torque transmission path between the internal combustion engine and the drive unit 100, or a combination of a damper unit 221 and a coupling 222 shown.
  • the output element 220 comprises, as a component, an internally toothed gear 223 which meshes with an external toothing 131 of the first shaft 130 and thus realizes a first transmission stage 142.
  • an axis of rotation of the driven element 220 is laterally offset from the axis of rotation 101 of FIG
  • Gear ratio 142 are passed to the first shaft 130, so that the rotor 111 located thereon of the first electrical machine 110 can be set in rotation in order to be operated as a generator.
  • the rotational movement applied can be transmitted from the first shaft 130, possibly reinforced by an electromotive drive by the first electrical machine 110, to the output shaft 140. Due to the rotationally fixed connection of the rotor 122 of the second electrical machine 120 to the output shaft 140, a torque provided by the second electrical machine 120 can also be additionally applied to the output shaft 140.
  • the rotational movement of the output shaft 140 is guided via its external toothing 141 to the first gear 161 of the connected transmission 160, the second transmission stage 162 being realized.
  • Differential gear 170 is fed to this.
  • the torque from the differential gear 170 is not shown here
  • Wheel drive shafts supplied, or if necessary, another gear for increasing or reducing the torque or speed can be used for a wide variety of purposes
  • Noise emissions of the electric motor and a transmission of vibrations from the electric motor to a motor vehicle are reduced.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung, umfassend ein Gehäuse und einen Elektromotor, und eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges, sowie eine Antriebsanordnung. Eine elektrische Antriebseinrichtung (1) umfasst ein Gehäuse (40) und in dem vom Gehäuse (40) umschlossenen Raum (41) einen Elektromotor, umfassend einen Rotor und einen diesen zumindest abschnittsweise umgebenden Stator (10), wobei der Stator (10) im Wesentlichen fest mit dem Gehäuse (40) verbunden ist, wobei sich die elektrische Antriebseinrichtung (1) und wobei in der mechanischen Verbindung (30) zwischen dem Stator (10) und dem Gehäuse (40) wenigstens ein Dämpfungselement (2) angeordnet ist, um die Übertragung von Schwingungen des Elektromotors auf das Gehäuse (40) zu reduzieren bzw. zu vermeiden.

Description

Elektrische Antriebseinrichtung, Antriebseinheit und Antriebsanordnunq
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung, umfassend ein Gehäuse und einen Elektromotor, und eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges, sowie eine Antriebsanordnung.
Elektrische Maschinen, umfassend einen Stator sowie einen Rotor, sind
weitestgehend bekannt. Auch elektrische Maschinen als Antriebseinrichtung in Kombination mit einer Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug sind bekannt.
Dabei sind aus dem Stand der Technik bekannte elektrische Maschinen meist direkt mit einem Gehäuse einer Antriebseinrichtung verbunden. Im Betrieb einer derartigen elektrischen Maschine erzeugt der meist im Stator drehbar gelagerte Rotor
Schwingungen, welche über die feste Verbindung zum Antriebsgehäuse an das Kraftfahrzeug übertragen werden und eine negative Geräuschemission verursachen. Dies mindert den Fahrkomfort des Kraftfahrzeugs.
Aus dem Stand der Technik sind Antriebseinrichtungen für ein Hybridfahrzeug bekannt, welche unter anderem eine Verbrennungskraftmaschine, eine erste elektrische Maschine sowie eine zweite elektrische Maschine umfassen.
Die DE 10 2015 222 690 A1 , DE 10 2015 222 691 A1 sowie WO 2017 084 887 A1 beschreiben dazu Verfahren zum Steuern einer derartigen Antriebseinrichtung, wobei die Antriebseinrichtung in mehreren Betriebsmodi betreibbar ist.
In der DE 10 2015 222 690 A1 wird vorwiegend ein serieller Hybridbetrieb erläutert, in dem das Fahrantriebsdrehmoment mittels der zweiten Elektromaschine bewirkt wird und die Verbrennungskraftmaschine die erste Elektromaschine zur Erzeugung von elektrischer Energie antreibt. Beschrieben ist, wie die Verbrennungskraftmaschine in einem Arbeitspunkt betrieben wird, wobei ein kombinierter Wirkungsgrad der Antriebseinrichtung von dem Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine und von dem Wirkungsgrad der ersten Elektromaschine abhängt.
In den Dokumenten DE 10 2015 222 691 A1 und WO 2017 084 887 A1 werden ein leistungsorientierter sowie ein verbrauchsorientierter Modus beschrieben, wobei ein jeweiliger Modus von einer Bedingung abhängig ist. Diese Bedingung umfasst, dass ein Sollantriebswert auf einen Zwischenwert erhöht wird, der zwischen einer
Verbrennungskraftmaschine-Schwelle, die einen maximalen Antriebswert in einem parallelen Hybridbetrieb repräsentiert, in dem ausschließlich die
Verbrennungskraftmaschine ein Fahrantriebsdrehmoment bewirkt, und einer
Parallelhybridbetrieb-Schwelle, die einen maximalen Antriebswert in dem parallelen Boost-Hybridbetrieb repräsentiert, liegt.
Die DE 10 2015 222 692 A1 , WO 2017 084 888 A1 , DE 10 2015 222 694 A1 sowie WO 2017 084 889 A1 beschreiben ein Verfahren zum Betreiben einer
Antriebseinrichtung eines Hybridfahrzeugs zum Antreiben eines Antriebsrads, wobei die Antriebseinrichtung eine Verbrennungskraftmaschine, eine mit der
Verbrennungskraftmaschine gekoppelte erste Elektromaschine, eine zweite
Elektromaschine, einen elektrischen Akkumulator und eine Hauptkupplung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Antriebsrad umfasst.
In der DE 10 2015 222 692 A1 sowie der WO 2017 084 888 A1 wird beschrieben, dass die Antriebseinrichtung in einem von drei Betriebsmodi betrieben wird, nämlich in einem rein elektrischen Betrieb, einem seriellen Hybridbetrieb oder einem parallelen Hybridbetrieb, wobei das während des Wechsels von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus bereitgestellte Fahrantriebsdrehmoment einem geeignet wählbaren Verlauf zwischen dem vor und nach dem Wechsel bereitgestellten
Fahrantriebsdrehmoment entspricht.
DE 10 2015 222 694 A1 und WO 2017 084 889 A1 offenbaren, dass zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Antriebsrad weiterhin ein Getriebe angeordnet ist.
Des Weiteren beschreibt ein jeweiliges genanntes Dokument ein Hybridfahrzeug, welches eine Hybrid-Antriebseinrichtung aufweist.
Das im Stand der Technik wiederholt beschriebene Hybridfahrzeug umfasst eine Verbrennungskraftmaschine, eine erste sowie zweite elektrische Maschine, zumindest ein Antriebsrad, eine Hauptkupplung sowie eine erste und eine zweite Kupplung. Die Hauptkupplung ist dabei zwischen der Verbrennungskraftmaschine und einem
Antriebsrad angeordnet, die erste Kupplung ist zwischen der ersten elektrischen Maschine und einer Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen und die zweite Kupplung ist zwischen der zweiten elektrischen Maschine und einem Antriebsrad vorgesehen.
Aus der (noch nicht veröffentlichten) DE 10 2017 128 289.0 ist eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines Hybridkraftfahrzeuges bekannt, mit einer
Verbrennungskraftmaschine, einer ersten elektrischen Maschine, einer zweiten elektrischen Maschine, einer ersten Übersetzungsstufe und einer Triebwelle der ersten elektrischen Maschine und/oder der zweiten elektrischen Maschine. Des Weiteren umfasst die Antriebseinheit eine Getriebeteileinheit, über die die Triebwelle der jeweiligen elektrischen Maschine mit Radantriebswellen gekoppelt oder koppelbar ist. Eine zweite Übersetzungsstufe ist mit einer Vorgelegeeinheit gekoppelt, wobei die Vorgelegeeinheit eine integrierte Kupplung aufweist und so mit den Radantriebswellen weiter verbunden ist, dass in Abhängigkeit der Stellung dieser Kupplung die
Verbrennungskraftmaschine über die zweite Übersetzungsstufe mit den
Radantriebswellen koppelbar ist.
Die ebenfalls noch nicht veröffentlichte DE 10 2017 127 695.5 lehrt einen
Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug, welcher eine Getriebeeingangswelle aufweist, die über einen ersten Teilantriebsstrang mit einer ersten elektrischen
Maschine und einer Verbrennungskraftmaschine zur Drehmomentübertragung in Wirkbeziehung steht und die über einen zweiten Teilantriebsstrang mit einer zweiten elektrischen Maschine zur Drehmomentübertragung in Wirkbeziehung steht. Die zweite elektrische Maschine ist dauerhaft mit der Getriebeeingangswelle
drehmomentübertragend verbunden und die erste elektrische Maschine und die Verbrennungskraftmaschine sind koppelbar zur Drehmomentübertragung mit der Getriebeeingangswelle verbindbar. Dabei kann die erste elektrische Maschine und/oder die zweite elektrische Maschine gekühlt ausgeführt sein. Besonders ist es bevorzugt, wenn die Kühlung mittels einer Wasserkühlung aus einem Fahrzeug- Kühlkreis oder mittels einer Ölkühlung mit Getriebeöl aus dem Getriebe heraus ausgebildet ist. Weiterhin kann auch die eingesetzte Trennkupplung als eine ölgekühlte Lamellenkupplung ausgebildet sein.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung für ein Hybridfahrzeug zur Verfügung zu stellen, die eine lange Lebensdauer zuverlässig mit einer geringen Geräuschemission kombiniert.
Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der elektrischen Antriebseinrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben. Ergänzend wird eine Antriebseinheit gemäß Anspruch 8 zur Verfügung gestellt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Antriebseinheit ist im Unteranspruch 9 angegeben. Ergänzend wird eine
Antriebsanordnung gemäß Anspruch 10 zur Verfügung gestellt.
Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
Die Begriff„axial“,„radial“ und„Umfangsrichtung“ beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Rotationsachse der elektrischen
Antriebseinrichtung.
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung, umfassend ein Gehäuse und in dem vom Gehäuse umschlossenen Raum einen Elektromotor. Der
Elektromotor umfasst einen Rotor und einen diesen zumindest abschnittsweise umgebenden Stator, wobei der Stator im Wesentlichen und vorzugsweise vollständig fest mit dem Gehäuse verbunden ist. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in der mechanischen Verbindung zwischen dem Stator und dem Gehäuse wenigstens ein Dämpfungselement angeordnet ist, um die Übertragung von Schwingungen des Elektromotors auf das Gehäuse zu reduzieren bzw. zu vermeiden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Dämpfungselement zumindest teilweise aus einem Dämpfungs-Material ausgebildet. Dabei ist das Dämpfungs- Material vorzugsweise ein Elastomer und weist eine Shore-Härte im Bereich von 60 Sh(a) - 100 Sh(a), insbesondere 70 Sh(a) - 90 Sh(a) auf.
Alternativ kann das Dämpfungs-Material auch ein thermoplastischer Werkstoff oder auch ein Gewirk aus metallischen Fäden, vorzugsweise Stahlfäden sein. Die Feder- und Dämpfungswirkung ist dabei von der Shore-Härte des
Dämpfungselements bzw. Dämpfungs-Materials abhängig.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Dämpfungselement einen im Dämpfungs-Material zumindest mittelbar gelagerten Bolzen auf, mit dem,
insbesondere in axialer Richtung, eine Fixierung des Dämpfungselements am
Gehäuse realisiert oder realisierbar ist.
Vorzugsweise ist dies ein Gewindebolzen, der in einem der Bauteile Stator und Gehäuse gelagert ist, und in das jeweils andere Bauteil eingeschraubt bzw.
einschraubbar ist.
Insbesondere ist vorgesehen, dass am oder im Stator verteilt zumindest drei
Dämpfungselemente angeordnet sind.
Bei hohen Belastungen auf die mechanischen Verbindungen können auch mehr als drei Dämpfungselemente vorhanden sein.
Vorzugsweise sind die Dämpfungselemente gleichmäßig auf einem koaxial zur Rotationsachse des Elektromotors angeordneten Teilkreis verteilt positioniert. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung derart realisiert, dass das Dämpfungselement einen äußeren Hohlzylinder aufweist, in dem das Dämpfungs- Material aufgenommen ist.
Dieser äußere Hohlzylinder kann fest im Stator verankert oder verankerbar sein sowie auch fest im Gehäuse verankert oder verankerbar sein. Ergänzend wird der erfindungsgemäße Gegenstand vorzugsweise derart realisiert, dass das Dämpfungselement einen inneren Hohlzylinder aufweist, in dem der Bolzen aufgenommen ist. Dabei sollte der Bolzen zum inneren Hohlzylinder ein minimales radiales Spiel aufweisen. Das Dämpfungs-Material ist somit in dieser Ausführungsform zwischen dem inneren Hohlzylinder und dem äußeren Hohlzylinder angeordnet, sodass Relativ- Bewegungen der beiden Hohlzylinder zueinander über das Dämpfungs-Material gedämpft werden.
Ist das zwischen dem inneren Hohlzylinder und dem äußeren Hohlzylinder
angeordnete Dämpfungs-Material ein Elastomer, so kann dies beispielsweise auf dem inneren Hohlzylinder, insbesondere der radialen Außenseite des inneren
Hohlzylinders, dem äußeren Hohlzylinder, insbesondere der radialen Innenseite des äußeren Hohlzylinders, oder auf beiden Hohlzylindern, nämlich auf der radialen Außenseite des inneren Hohlzylinders und der radialen Innenseite des äußeren Hohlzylinders, aufvulkanisiert sein.
Weiterhin sieht eine erfindungsgemäße Ausführung vor, dass der innere Hohlzylinder axial über den äußeren Hohlzylinder herausragt und bei Anordnung des äußeren Hohlzylinders in einem der beiden Elemente Stator und Gehäuse im jeweils anderen Element aufgenommen bzw. aufnehmbar ist.
Bei entsprechend genauer Passung der Außenseite des inneren Hohlzylinders und der jeweiligen Aufnahme für den inneren Hohlzylinder ist somit bereits durch das Einstecken des inneren Hohlzylinders in die Aufnahme für eine radiale Positionierung des Stators in Bezug zum Gehäuse gesorgt. Durch die Verwendung des
Schraubbolzens wird zudem auch eine axiale Fixierung realisiert.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass das Dämpfungselement im Stator angeordnet ist, und der durch den inneren Hohlzylinder hindurchführende Bolzen mit dem Gehäuse verschraubt ist, wobei der herausragende Abschnitt des inneren Hohlzylinders in einer Aufnahme im Gehäuse steckt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der äußere Hohlzylinder an einem axialen Endbereich einen radial verlaufenden Abschnitt auf zur axialen Anlage an dem das Dämpfungselement aufnehmenden Bauteil.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der äußere Hohlzylinder auch an dem gegenüberliegenden axialen Endbereich einen derartigen radial verlaufenden Abschnitt aufweist, welcher ebenfalls zur axialen Anlage an das das Dämpfungselement aufnehmende Bauteil eingerichtet ist, um derart eine axiale Fixierung des Dämpfungselementes zu erreichen.
Derartige radial verlaufende Abschnitte können beispielsweise durch eine
Umbördelung eines jeweiligen axialen Endes eines Hohlzylinders realisiert werden. Andere Fertigungsverfahren sind jedoch denkbar.
Alternativ kann eine axiale Fixierung des Dämpfungselements in dem aufnehmenden Bauteil durch andere formschlüssige, kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verfahren erreicht werden. Beispielsweise kann eine Vorprägung, eine Verklebung, eine Verschweißung oder der Einsatz von Sicherungsringen eine solche axiale Fixierung realisieren.
Durch die Anordnung von Dämpfungselementen zwischen dem Stator und dem Gehäuse der elektrischen Maschine wird die Übertragung von beim Betrieb der elektrischen Maschine vom Rotor erzeugten Schwingungen ins Kraftfahrzeug und eine damit einhergehende negative Geräuschentwicklungen unterbunden bzw.
zumindest abgeschwächt.
Die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinrichtung ermöglicht somit eine akustische Entkopplung des Elektromotors in axialer wie auch radialer
Erregungsrichtung. Des Weiteren wird erfindungsgemäß eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines
Hybridkraftfahrzeuges, zur Verfügung gestellt, die eine erste elektrische Maschine sowie eine zweite elektrische Maschine und eine Ausgangswelle aufweist, wobei ein Rotor der zweiten elektrischen Maschine drehfest mit der Ausgangswelle, welche auch als Getriebeeingangswelle bezeichnet werden kann, verbunden ist und wobei die Antriebseinheit weiterhin eine Trennkupplung aufweist, mit der die erste elektrische Maschine und damit eine an einer mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine drehfest verbundenen erste Welle angeschlossene
Verbrennungskraftmaschine zur Drehmomentübertragung mit der Ausgangswelle verbindbar oder verbunden ist, wobei wenigstens eine der elektrischen Maschinen als erfindungsgemäße elektrische Antriebseinrichtung ausgestaltet ist.
Es ist dabei insbesondere vorgesehen, dass die beiden elektrischen Maschinen in Reihe angeordnet sind. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Rotoren der beiden elektrischen Maschinen bzw. deren Rotationsachsen koaxial angeordnet sind.
Die Trennkupplung ist eine schaltbare Kupplung, die von einem offenen Zustand in einen geschlossenen Zustand und umgekehrt geschaltet werden kann. Die Antriebseinheit kann dabei derart ausgestaltet sein, dass die mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine fest verbundene erste Welle radial innerhalb der mit dem Rotor der zweiten elektrischen Maschine fest verbundenen Ausgangswelle angeordnet ist.
Die erste Welle kann dabei geteilt ausgeführt sein, nämlich in Form einer zentral verlaufenden Hohlwelle, auf der bereichsweise eine drehfest verbundene Nabe angeordnet ist, die wiederum drehfest mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine verbunden ist.
Die radiale Innenseite der Trennkupplung kann dabei drehfest mit der Nabe an der ersten elektrischen Maschine verbunden sein, und die radiale Außenseite der
Trennkupplung kann mit der Ausgangswelle, die drehfest mit dem Rotor der zweiten elektrischen Maschine verbunden ist, verbunden sein.
Des Weiteren kann die Antriebseinheit ein Getriebe aufweisen, welches mit der auch als Getriebeeingangswelle bezeichneten Ausgangswelle der Antriebseinheit in
Wirkverbindung steht, so dass ein von der Ausgangswelle zur Verfügung gestelltes Drehmoment bzw. die von der Ausgangswelle realisierte Drehbewegung über das Getriebe über- oder untersetzt an eine weitere Getriebeeinheit eines Kraftfahrzeugs geleitet werden kann, oder auch direkt auf Antriebsräder eines Kraftfahrzeuges geleitet werden kann. Dieses Getriebe kann ein Differenzial-Getriebe umfassen oder als ein solches ausgestaltet sein.
Das Getriebe kann dabei ein erstes Zahnrad umfassen, was mit einer
Außenverzahnung an der Ausgangswelle kämmt. Durch das erste Zahnrad wird somit eine zweite Übersetzungsstufe in der Antriebseinheit realisiert. Dieses erste Zahnrad kann dabei drehfest mit einer Vorlegewelle des Getriebes gekoppelt sein, deren Außenverzahnung wiederum mit einem Eingangs-Zahnrad eines Differenzial- Getriebes kämmt, wodurch eine dritte Übersetzungsstufe realisiert wird
Gemäß einer Ausführungsform der Antriebseinheit ist vorgesehen, dass das Gehäuse mit beiden elektrischen Maschinen verbunden ist. Demnach sind die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine mittels Dämpfungselementen mit dem Gehäuse der Antriebseinheit verbunden, wobei ein jeweiliges Dämpfungselement einen inneren Hohlzylinder, einen äußeren Hohlzylinder sowie ein zwischen den beiden Hohlzylindern angeordnetes Dämpfungs-Material umfasst. Ein im Dämpfungs-Material gelagerter Bolzen realisiert, insbesondere in axialer Richtung, eine Fixierung des Dämpfungselements am Gehäuse.
Im äußeren Hohlzylinder ist das Dämpfung-Material aufgenommen, wobei im inneren Hohlzylinder der Bolzen aufgenommen ist.
Der innere Hohlzylinder ragt axial über den äußeren Hohlzylinder heraus und ist dabei im Gehäuse aufgenommen.
Des Weiteren wird erfindungsgemäß eine Antriebsanordnung, zur Verfügung gestellt, d die eine Antriebseinheit sowie eine Verbrennungskraftmaschine aufweist, wobei die Verbrennungskraftmaschine drehfest mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine gekoppelt oder koppelbar ist Eine derartige Antriebsanordnung ist vorteilhafterweise derart ausgestaltet, dass zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der ersten Welle, die mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine drehfest verbunden ist, eine erste
Übersetzungsstufe angeordnet ist zwecks Übersetzung der Drehzahl der von der Verbrennungskraftmaschine realisierten Drehbewegung auf die erste Welle. Das Abtriebselement der Verbrennungskraftmaschine kann dabei eine Dämpfereinheit sein, oder auch eine Kupplung zum Öffnen und Schließen des Drehmoment- Übertragungspfades zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der
Antriebseinheit oder auch eine Kombination aus einer Dämpfereinheit und einer Kupplung.
Weiterhin kann das Abtriebselement als einen Bestandteil ein innenverzahntes
Zahnrad aufweisen, welches mit einer Außenverzahnung der ersten Welle kämmt und somit die erste Übersetzungsstufe realisiert.
In weiterer Ausgestaltung umfasst die Antriebsanordnung auch wenigstens eine Radantriebswelle, die über das Getriebe mit der Ausgangswelle der Antriebseinheit verbunden ist, sodass eine von der Ausgangswelle realisierte Drehbewegung durch das Getriebe auf die Radantriebswelle übertragen werden kann.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Flintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
Fig. 1 : ein Ausschnitt einer elektrischen Antriebseinrichtung, Fig. 2: das Dämpfungselement in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht ohne Bolzen,
Fig. 3: das Dämpfungselement in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht, und Fig. 4: die Antriebseinheit mit zwei elektrischen Maschinen
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen elektrischen
Antriebseinrichtung 1 , umfassend einen Elektromotor sowie ein Gehäuse 40, wobei der Elektromotor in einem vom Gehäuse 40 umschlossenen Raum 41 angeordnet ist. Der Elektromotor umfasst einen Rotor (hier nicht dargestellt) sowie einen diesen zumindest abschnittsweise umgebenden Stator 10. Der Elektromotor ist in dem gezeigten Ausschnitt über eine mechanische Verbindung 30 zwischen Stator 10 und Gehäuse 40 fest im vom Gehäuse 40 umschlossenen Raum 41 fixiert.
Die mechanische Verbindung 30 umfasst ein Dämpfungselement 2, welches einen äußeren Hohlzylinder 21 , einen inneren Hohlzylinder 24 sowie ein zwischen den Hohlzylindern 21 , 24 angeordnetes Dämpfungs-Material 20 umfasst.
Der äußere Hohlzylinder 21 des Dämpfungselements 2 ist mit dem Stator 10 verbunden. Der äußere Hohlzylinder 21 erstreckt sich entlang der axialen Richtung des Stators 10 und ist in diesem derart eingefügt, dass der äußere Hohlzylinder 21 auf beiden axialen Seiten des Stator 10 mit seinen axialen Endbereichen 27a, 27b aus dem Stator 10 in axialer Richtung hervorragt.
Ein jeweiliger axialer Endbereich 27 umfasst dabei, zumindest nach der Montage, einen radial verlaufenden Abschnitt 28, mit welchem der äußere Hohlzylinder 21 an einer jeweiligen axialen Seite des Stators 10 anliegt. Des Weiteren liegt der äußere Hohlzylinder 21 mit seiner radialen Außenseite 22 direkt am Stator 10 an. Dadurch wird eine Bewegung des äußeren Hohlzylinders 21 in axialer wie radialer Richtung unterbunden, wodurch der äußere Hohlzylinder 21 fest im Stator 10 angeordnet ist. Der innere Hohlzylinder 24 des Dämpfungselements 2 ist mit dem Gehäuse 40 der elektrischen Antriebseinrichtung 1 verbunden. Der innere Hohlzylinder 24 erstreckt sich dabei, gleich der Erstreckungsrichtung des äußeren Hohlzylinders 21 , entlang der axialen Richtung des Stators 10. Der innere Hohlzylinder 24 schließt auf einer Seite in axialer Richtung mit dem äußeren Hohlzylinder 21 ab, wobei er auf der anderen Seite aus dem äußeren Hohlzylinder 21 herausragt. Der innere Hohlzylinder 24 ist somit im Wesentlichen länger bzw. umfasst einen längeren Zylindermantel als der äußere Hohlzylinder 21 , wobei der herausragende Abschnitt 29 mit dem Gehäuse 40 verbunden ist. Der herausragende Abschnitt 29 ist dabei zumindest abschnittsweise in eine vom Gehäuse 40 ausgebildete Aufnahme 42 formschlüssig eingesteckt. Der innere Hohlzylinder 24 ist radial innerhalb des äußeren Hohlzylinders 21 angeordnet, wobei zwischen den beiden Hohlzylindern 21 , 24 das Dämpfungs- Material 20 angeordnet ist. Dabei ist das Dämpfungs-Material 20 mit der radialen Innenseite 23 des äußeren Hohlzylinders 21 sowie der radialen Außenseite 25 des inneren Hohlzylinders 24 fest verbunden. Diese Verbindung ist in der hier
dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen über die gesamte axiale
Erstreckungslänge des äußeren Hohlzylinders 21 bzw. im Wesentlichen im von den axialen Endbereichen 27a, 27b begrenzten Bereich auf der radialen Innenseite 23 des äußeren Hohlzylinders 21 sowie auf einem im Wesentlichen äquivalent langen Abschnitt der radialen Außenseite 25 des inneren Hohlzylinders 24 realisiert. Das Dämpfungs-Material 20 sorgt hier im Wesentlichen für eine Zentrierung des inneren Hohlzylinders 24 im äußeren Hohlzylinder 21.
Weiterhin lässt das Dämpfungs-Material 20 eine reversible, elastische Relativ- Bewegung zwischen innerem Hohlzylinder 24 und äußerem Hohlzylinder 21 zu, wodurch im Betrieb des Elektromotors erzeugte Schwingungen keinen permanenten Einfluss auf die Position des Elektromotors haben. Die Schwingungen werden durch das Dämpfungs-Material 20 zumindest teilweise durch eine Verformung des
Dämpfungs-Materials 20 absorbiert, wodurch der Eintrag der Schwingungen des Elektromotors in das Gehäuse 40 und somit an ein Kraftfahrzeug, in welchem die elektrische Antriebseinrichtung 1 integriert ist, reduziert wird.
Der Elektromotor ist weiterhin unter Ausbildung von zumindest drei in
Umfangsrichtung angeordneten und im Wesentlichen mit gleichen Winkelbeträgen beabstandet angeordneten Dämpfungselementen 2, bereits durch das Einstecken eines herausragenden Abschnitts 29 eines jeweiligen inneren Hohlzylinders 24 in die vom Gehäuse 40 ausgebildeten Aufnahmen 42, in seiner Position im vom Gehäuse 40 umschlossenen Raum 41 zentriert.
Des Weiternen umfasst das Dämpfungselement 2 einen Bolzen 31 , insbesondere einen Schraubbolzen, welcher das Dämpfungselement 2 unter Ausbildung einer mechanischen Verbindung 30 fest im Gehäuse 40 fixiert. Der hier dargestellte Bolzen 31 umfasst im Wesentlichen einen Bolzenschaft 32, an dessen einem Ende ein Bolzengewinde 33 und an dessen anderem Ende einen Bolzenkopf 34 angeordnet sind. Der Bolzen 31 ist mit seinem Bolzenschaft 32 innerhalb des inneren Hohlzylinders 24 angeordnet, wobei der Bolzenkopf 34, welcher einen größeren Durchmesser als der Bolzenschaft 32 aufweist, an der axialen Seite des inneren Hohlzylinders 24 anliegt, welche nicht in der Aufnahme 42 aufgenommen ist. Die Aufnahme 42 umfasst ein Innengewinde, in welche das Bolzengewinde 33 unter Ausbildung der mechanischen Verbindung 30, hier einer Schraubverbindung, einschraubbar ist. Durch das Verschrauben des Bolzens 31 im Gehäuse 40 wird somit das Dämpfungselement 2 fest im Gehäuse 40 fixiert.
Fig. 2 zeigt das Dämpfungselement 2 in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht, wobei das Dämpfungselement 2 hier keinen Bolzen 31 umfasst. Das dargestellte Dämpfungselement 2 zeigt den inneren Hohlzylinder 24, den äußeren Hohlzylinder 21 sowie das Dämpfungs-Material 20. Äquivalent zur Ausführung aus Figur 1 , ist auch hier der innere Hohlzylinder 24 vom äußeren Hohlzylinder 21 umgeben, wobei zwischen den Hohlzylindern 21 , 24 das Dämpfungs-Material 20 angeordnet ist und wobei der innere Hohlzylinder 24 mit seinem herausragenden Abschnitt 29 aus dem äußeren Hohlzylinder 21 herausragt. Der äußere Hohlzylinder 21 umfasst wie in Figur 1 auch zwei axiale Endbereiche 27a, 27b, wobei hier der dem herausragenden
Abschnitt 29 abgewandte axiale Endbereiche 27a keinen radial verlaufenden
Abschnitt 28 aufweist. Der dem herausragenden Abschnitt 29 zugewandte axiale Endbereich 27b umfasst einen radial verlaufenden Abschnitt 28. Ein derart
ausgestaltetes Dämpfungselement 2 kann bei der Montage an einem Stator 10 in die für das Dämpfungselement 2 vorgesehene Öffnungen eingepasst werden. Der bislang nur axial verlaufende Endbereich 27a wird anschließend zum Befestigen des
Dämpfungselements 2 am Stator 10 derart umgeformt, z.B. durch Bördeln, dass ein radial verlaufender Abschnitt 28 realisiert wird.
In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßes Dämpfungselement 2 in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht dargestellt. Fig. 3 zeigt den Aufbau des Dämpfungselements 2, wie er auch in Fig. 2 dargestellt ist. Unterschiedlich ist nur, dass hier auch der Bolzen 31 gezeigt ist, der zur Fixierung des Dämpfungselementes 2 vorgesehen ist. Der Bolzen 31 ist wie in Fig. 1 innerhalb des inneren Hohlzylinders 24 angeordnet und mit seinem Bolzenkopf 34 an der der Aufnahme 42 abgewandten axialen Stirnseite des inneren Hohlzylinders 24 angelegt.
In Figur 4 ist eine Antriebseinheit 100 für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges, dargestellt, die eine erste elektrischen Maschine 110 sowie eine zweite elektrischen Maschine 120 aufweist, die beide auf einer gemeinsamen Rotationsachse 101 angeordnet sind. Der Rotor 111 der ersten elektrischen Maschine 110 ist dabei koaxial zur
Rotationsachse 101 sowie auch zum Rotor 121 der zweiten elektrischen Maschine 120 angeordnet. Der Stator 112 der ersten elektrischen Maschine 110 sowie auch der Stator 122 der zweiten elektrischen Maschine 120 ist von einem Gehäuse 102 der Antriebseinheit 100 aufgenommen.
Der Rotor 111 der ersten elektrischen Maschine ist drehfest mit einer ersten Welle 130 verbunden. Der Rotor 121 der zweiten elektrischen Maschine 120 ist drehfest mit einer
Ausgangswelle 140 verbunden, die auch als Getriebeeingangswelle bezeichnet werden kann.
Die in Figur 4 dargestellte erste elektrische Maschine 110 sowie die zweite elektrische Maschine 120 sind dabei im Wesentlichen entsprechend der in Figur 1 dargestellten elektrischen Antriebseinrichtung 1 ausgebildet.
Demnach sind die erste elektrische Maschine 110 sowie die zweite elektrische
Maschine 120 mittels Dämpfungselementen 2 fest mit dem Gehäuse 102 der
Antriebseinheit 100 verbunden.
Der innere Hohlzylinder 24 ragt axial über den äußeren Hohlzylinder 21 heraus und ist dabei in das Gehäuse 102 der Antriebseinheit 100 eingeschraubt.
Weiterhin umfasst die Antriebseinheit 100 eine Trennkupplung 150, mit der die erste elektrische Maschine 110 und damit eine an der mit dem Rotor 111 der ersten elektrischen Maschine 110 drehfest verbundenen erste Welle 130 angeschlossene Verbrennungskraftmaschine zur Drehmomentübertragung mit der Ausgangswelle verbindbar oder verbunden ist.
In der hier dargestellten Ausführungsform ist die erste Welle 130 zweiteilig ausgeführt, nämlich aus einer zentral verlaufenden Hohlwelle 132 sowie einer auf dieser
Hohlwelle 132 positionierten und mit dieser drehfest verbundenen Nabe 133, wobei die Nabe 133 wiederum fest mit dem Rotor 111 der ersten elektrischen Maschine 110 verbunden ist.
Die Nabe 133 bildet die radiale Innenseite 151 der Trennkupplung 150 aus, bzw. ist mit dieser Eingangsseite der Trennkupplung 150 fest verbunden. Die radiale Außenseite 152 der Trennkupplung 150, die die Ausgangsseite der
Trennkupplung 150 realisiert, ist drehfest mit der Ausgangswelle 140 verbunden.
Die Trennkupplung 150 ist eine schaltbare Kupplung, die von einem offenen Zustand in einen geschlossenen Zustand und umgekehrt geschaltet werden kann. Zu diesem Zweck ist der Trennkupplung 150 ein Betätigungssystem 153 zugeordnet. Derart kann bei Schließung der Trennkupplung 150 ein Drehmoment von der ersten Welle 130 auf die Ausgangswelle 140 oder auch umgekehrt übertragen werden.
In der hier dargestellten Ausführungsform ist somit vorgesehen, dass die beiden elektrischen Maschinen 110, 120 in Reihe angeordnet sind, wobei die Rotoren 111 ,121 der beiden elektrischen Maschinen 110,120 bzw. deren Rotationsachsen koaxial angeordnet sind.
Dabei verläuft die erste Welle 130 bzw. deren zentral verlaufende Hohlwelle 132 radial innerhalb der Ausgangswelle 140, wodurch insgesamt das benötigte Bauvolumen der Antriebseinheit 100 gering gestaltet werden kann.
Des Weiteren umfasst die hier dargestellte Antriebseinheit 100 ein Getriebe 160, welches mit der auch als Getriebeeingangswelle bezeichneten Ausgangswelle 140 der Antriebseinheit 100 in Wirkverbindung steht, so dass ein von der Ausgangswelle 140 zur Verfügung gestelltes Drehmoment bzw. die von der Ausgangswelle 140 realisierte Drehbewegung über das Getriebe 160 über- oder untersetzt an eine weitere Getriebeeinheit eines Kraftfahrzeugs geleitet werden kann, oder auch direkt auf Antriebsräder eines Kraftfahrzeuges geleitet werden kann.
Dieses Getriebe 160 umfasst in der hier dargestellten Ausführungsform ein
Differenzial-Getriebe 170. Des Weiteren umfasst das Getriebe 160 ein erstes Zahnrad 161 , was mit einer Außenverzahnung 141 an der Ausgangswelle 140 kämmt. Durch das erste Zahnrad 161 wird somit eine zweite Übersetzungsstufe 162 in der Antriebseinheit 100 realisiert. Dieses erste Zahnrad 161 ist dabei drehfest mit einer Vorlegewelle 163 des Getriebes 160 gekoppelt, deren Außenverzahnung 164 wiederum mit einem Eingangs-Zahnrad 171 des Differenzial-Getriebes 170 kämmt, wodurch eine dritte Übersetzungsstufe
172 realisiert wird.
Die Antriebseinheit 100 ist dabei Bestandteil einer ebenfalls dargestellten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 200.
Diese Antriebsanordnung 200 weist zusätzlich eine hier nicht dargestellte
Verbrennungskraftmaschine auf, die im an den gezeigten Anschluss 210
angeschlossen Zustand, über die erste Welle 130 drehfest mit dem Rotor 111 der ersten elektrischen Maschine 110 gekoppelt oder - bei Zwischenschaltung einer weiteren Kupplung - koppelbar ist.
Die dargestellte Antriebsanordnung 200 ist derart ausgestaltet, dass zwischen dem Anschluss 210 für eine hier nicht dargestellte Verbrennungskraftmaschine und der ersten Welle 130, die mit dem Rotor 111 der ersten elektrischen Maschine 110 drehfest verbunden ist, eine erste Übersetzungsstufe 142 ausgebildet ist zwecks Übersetzung der Drehzahl der von der Verbrennungskraftmaschine bzw. deren Anschlusses 210 realisierten Drehbewegung auf die erste Welle 130. Zu diesem Zweck ist ein Abtriebselement 220 der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, welches eine Dämpfereinheit 221 aufweisen kann oder auch eine
Kupplung 222 zum Öffnen und Schließen des Drehmoment-Übertragungspfades zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Antriebseinheit 100, oder auch eine gezeigte Kombination aus einer Dämpfereinheit 221 und einer Kupplung 222. Weiterhin umfasst das Abtriebselement 220 als einen Bestandteil ein innenverzahntes Zahnrad 223, welches mit einer Außenverzahnung 131 der ersten Welle 130 kämmt und somit eine erste Übersetzungsstufe 142 realisiert.
Es ist ersichtlich, dass in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine Drehachse des Abtriebselements 220 lateral versetzt ist zur Rotationsachse 101 der
Antriebseinheit 100.
Derart kann eine von der hier nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine erzeugte Drehbewegung über das Abtriebselement 220 und die erste
Übersetzungsstufe 142 auf die erste Welle 130 geleitet werden, sodass der darauf befindliche Rotor 111 der ersten elektrischen Maschine 110 in Drehbewegung versetzt werden kann, um als Generator betrieben zu werden.
Bei Schließung der Trennkupplung 150 kann die anliegende Drehbewegung von der ersten Welle 130, gegebenenfalls verstärkt von einem elektromotorischen Antrieb durch die erste elektrische Maschine 110, auf die Ausgangswelle 140 übertragen werden. Aufgrund der drehfesten Verbindung des Rotors 122 der zweiten elektrischen Maschine 120 mit der Ausgangswelle 140 kann ebenfalls ein von der zweiten elektrischen Maschine 120 zur Verfügung gestelltes Drehmoment zusätzlich auf die Ausgangswelle 140 aufgebracht werden.
Alternativ kann bei Öffnung der Trennkupplung 150 auch nur die zweite elektrische Maschine 120 alleine betrieben werden, um die Ausgangswelle 140 zu drehen.
Die Drehbewegung der Ausgangswelle 140 wird über deren Außenverzahnung 141 auf das erste Zahnrad 161 des angeschlossenen Getriebes 160 geleitet, wobei die zweite Übersetzungsstufe 162 realisiert wird.
Vom ersten Zahnrad 161 wird das Drehmoment bzw. die Drehbewegung auf die Vorlegewelle 163 geleitet, von der es über das Eingangs-Zahnrad 171 des
Differenzial-Getriebes 170 diesem zugeleitet wird.
Vom Differenzial-Getriebe 170 wird das Drehmoment hier nicht dargestellten
Radantriebs-Wellen zugeleitet, oder auch bei Bedarf einen weiteren Getriebe zur Über- bzw. Untersetzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl. Mit der dargestellten Antriebsanordnung 200 lassen sich unterschiedlichste
Fahrzustände realisieren, wie zum Beispiel der Betrieb der
Verbrennungskraftmaschine alleine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, oder auch unter Hinzuschaltung der zweiten elektrischen Maschine 120 und/oder der ersten elektrischen Maschine 110, sowie ein gleichzeitiger Generatorbetrieb der ersten elektrischen Maschine 110 beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine und/oder der zweiten elektrischen Maschine 120, sowie ein alleiniger Betrieb der zweiten
elektrischen Maschine 120, oder auch ein Rekuperationsbetrieb der ersten
elektrischen Maschine 110 und/oder der zweiten elektrischen Maschine 120. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der hier vorgeschlagenen elektrischen Antriebseinrichtung wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die eine
Geräuschemission des Elektromotors und eine Übertragung von Schwingungen vom Elektromotor an ein Kraftfahrzeug verringert.
Bezuqszeichenliste
1 elektrische Antriebseinrichtung
2 Dämpfungselement
10 Stator
20 Dämpfungs-Material
21 äußerer Hohlzylinder
22 radiale Außenseite des äußeren Hohlzylinders
23 radiale Innenseite des äußeren Hohlzylinders
24 innerer Hohlzylinder
25 radiale Außenseite des inneren Hohlzylinders
26 radiale Innenseite des inneren Hohlzylinders
27a axialer Endbereich
27b axialer Endbereich
28 radial verlaufender Abschnitt
29 Zentrierungsabschnitt
30 mechanische Verbindung
31 Bolzen
32 Bolzenschaft
33 Bolzengewinde
34 Bolzenkopf
40 Gehäuse der elektrischen Antriebseinrichtung
41 vom Gehäuse umschlossener Raum
42 Aufnahme
100 Antriebseinheit
101 Rotationsachse
102 Gehäuse der Antriebseinheit 110 erste elektrische Maschine
111 Rotor der ersten elektrischen Maschine
112 Stator der ersten elektrischen Maschine
120 zweite elektrische Maschine
121 Rotor der zweiten elektrischen Maschine
122 Stator der zweiten elektrischen Maschine
130 erste Welle
131 Außenverzahnung der ersten Welle
132 zentral verlaufende Hohlwelle
133 Nabe
140 Ausgangswelle
141 Außenverzahnung der Ausgangswelle
142 erste Übersetzungsstufe
150 Trennkupplung
151 radiale Innenseite der T rennkupplung
152 radiale Außenseite der T rennkupplung
153 Betätigungssystem
160 Getriebe
161 erstes Zahnrad
162 zweite Übersetzungsstufe
163 Vorlegewelle
164 Außenverzahnung der Vorlegewelle
170 Differenzial-Getriebe
171 Eingangs-Zahnrad
172 dritte Übersetzungsstufe
200 Antriebsanordnung
210 Anschluss für eine Verbrennungskraftmaschine 220 Abtriebselement Dämpfereinheit
Kupplung
innenverzahntes Zahnrad

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Antriebseinrichtung (1 ), umfassend ein Gehäuse (40) und in dem vom Gehäuse (40) umschlossenen Raum (41 ) einen Elektromotor, umfassend einen Rotor und einen diesen zumindest abschnittsweise umgebenden Stator (10), wobei der Stator (10) im Wesentlichen fest mit dem Gehäuse (40) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der mechanischen Verbindung (30) zwischen dem Stator (10) und dem Gehäuse (40) wenigstens ein Dämpfungselement (2) angeordnet ist, um die Übertragung von Schwingungen des Elektromotors auf das Gehäuse (40) zu reduzieren bzw. zu vermeiden.
2. Elektrische Antriebseinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dämpfungselement (2) zumindest teilweise aus einem Dämpfungs- Material (20), insbesondere einem Elastomer, ausgebildet ist, wobei das Elastomer eine Shore-Härte im Bereich von 60 Sh(a) - 100 Sh(a).
3. Elektrische Antriebseinrichtung (1 ) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dämpfungselement (2) einen im Dämpfungs-Material (20) gelagerten Bolzen (31 ) aufweist, mit dem, insbesondere in axialer Richtung, eine Fixierung des Dämpfungselements (2) am Gehäuse (40) realisiert oder realisierbar ist.
4. Elektrische Antriebseinrichtung (1 ) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dämpfungselement (2) einen äußeren Hohlzylinder (21 ) aufweist, in dem das Dämpfungs-Material (20) aufgenommen ist.
5. Elektrische Antriebseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 3 und 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dämpfungselement (2) einen inneren Hohlzylinder (24) aufweist, in dem der Bolzen (31 ) aufgenommen ist.
6. Elektrische Antriebseinrichtung (1 ) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der innere Hohlzylinder (24) axial über den äußeren Hohlzylinder (21 ) herausragt und bei Anordnung des äußeren Hohlzylinders (21 ) in einem der beiden Elemente Stator (10) und Gehäuse (40) im jeweils anderen Element aufgenommen bzw. aufnehmbar ist.
7. Elektrische Antriebseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der äußere Hohlzylinder (21 ) an einem axialen Endbereich (27) einen radial verlaufenden Abschnitt (28) aufweist zur axialen Anlage an dem das Dämpfungselement (2) aufnehmenden Bauteil.
8. Antriebseinheit (100) für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges, mit einer ersten elektrischen Maschine (110) sowie einer zweiten elektrischen Maschine
(120) und einer Ausgangswelle (140), wobei ein Rotor (121 ) der zweiten elektrischen Maschine (120) drehfest mit der Ausgangswelle (140)
verbunden ist und wobei die Antriebseinheit (100) weiterhin eine
Trennkupplung (150) aufweist, mit der ein Rotor (111 ) der ersten elektrischen Maschine (110) zur Drehmomentübertragung mit der Ausgangswelle (140) verbindbar oder verbunden ist, wobei wenigstens eine der elektrischen
Maschinen (110, 120) als elektrische Antriebseinrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgestaltet ist.
9. Antriebseinheit (100) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (102) mit beiden elektrischen Maschinen (110, 120) verbunden ist.
10. Antriebsanordnung (200) mit einer Antriebseinheit (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 9 sowie mit einer Verbrennungskraftmaschine, die drehfest mit dem Rotor (111 ) der ersten elektrischen Maschine (110) gekoppelt oder koppelbar ist.
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