WO2021004780A1 - Electric motor vehicle axle and motor vehicle having at least one such motor vehicle axle - Google Patents

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WO2021004780A1
WO2021004780A1 PCT/EP2020/067517 EP2020067517W WO2021004780A1 WO 2021004780 A1 WO2021004780 A1 WO 2021004780A1 EP 2020067517 W EP2020067517 W EP 2020067517W WO 2021004780 A1 WO2021004780 A1 WO 2021004780A1
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motor vehicle
vehicle axle
output shaft
rotation
differential gear
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PCT/EP2020/067517
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Bernhard Steiner
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Magna powertrain gmbh & co kg
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    • B60K2001/001—Arrangement or mounting of electrical propulsion units one motor mounted on a propulsion axle for rotating right and left wheels of this axle

Definitions

  • the present invention relates to a motor vehicle axle comprising an electrical machine for generating a torque, a differential gear for distributing an introduced torque to two output shafts, namely to a first output shaft and to a second output shaft, one in each case
  • the output shaft drives one wheel each of the motor vehicle axle to be driven, a transmission gear for transmitting the torque generated by the electric machine to the differential gear, and a decoupling unit for optionally switching the torque transmission on and off from the electric machine to the wheels of the motor vehicle axle.
  • At least one electrical machine is often used as the drive unit.
  • This electric machine is designed to drive at least one axle of the motor vehicle.
  • the electric machine can, for example, be connected to an axis assigned to it via a constant transmission for a large or the entire speed range of the vehicle.
  • Such a multi-step transmission assigned to the electrical machine is generally designed in a much simpler manner and has a different gear ratio than a multi-step transmission assigned to an internal combustion engine.
  • the electrical machine is also connected to the latter via a transfer case assigned to the axle to be driven, namely a differential gear.
  • the transfer case is designed to distribute the drive power of the electrical Ma machine to the two driven wheels of the motor vehicle axle to be driven.
  • a separating or decoupling unit can also be provided via which the electric machine is connected to the transfer case and which enables the electric machine to be optionally decoupled from the axle.
  • the differential gear In an electric axle drive system with a differential gear, the differential gear is usually lubricated by splash lubrication. A differential gear of the differential gear splashes in an oil sump and flings the oil through the differential gear.
  • the motor vehicle axle comprises an electrical machine, a differential gear, a transmission gear and a decoupling unit.
  • the electrical machine is used to generate a torque.
  • the differential gear is used to distribute an introduced torque to two output shafts, namely according to the invention to a first output shaft and a second output shaft, with one output shaft each driving a wheel of the motor vehicle to be driven ach se.
  • the transmission gear is used to transfer the torque generated by the electrical Ma machine to the differential gear.
  • the decoupling unit is used to optionally switch the torque transmission on and off from the electric machine to the wheels of the
  • At least the electrical machine, the differential gear and the decoupling unit are arranged essentially coaxially with respect to a central longitudinal axis of the motor vehicle axis.
  • the central longitudinal axis of the motor vehicle axis corresponds to an axis of rotation of the motor vehicle axis.
  • a pump which can be reversed in the direction of rotation is also arranged coaxially. According to the invention, this pump is functionally arranged between the decoupling unit and the differential gear.
  • the motor vehicle according to the invention comprises at least one motor vehicle axle according to the invention.
  • the electrical machine is arranged on the first output shaft and the decoupling unit and the pump which can be switched in the direction of rotation are arranged on the second output shaft.
  • the direction of rotation reversible pump is arranged and designed in such a way that it conveys lubricant from a reservoir into a first lubricant circuit or into a second lubricant circuit depending on the direction of rotation of the second output shaft.
  • lubricant can be understood to mean any common lubricant that can be conveyed via the pump that can be reversed in the direction of rotation.
  • lubricant is to be understood as an agent that, in addition to the lubricating effect, also has a cooling effect.
  • the lubricant can be oil.
  • a change in the direction of rotation of the second output shaft and thus a change in the direction of rotation of the pump which can be switched in the direction of rotation can preferably be switched via the decoupling unit.
  • the pump which can be reversed in the direction of rotation is preferably designed as a gerotor pump.
  • the motor vehicle axle according to the invention can be represented in a particularly cost-effective manner.
  • gerotor pumps can be integrated particularly easily into the motor vehicle axle.
  • the motor vehicle axle according to the invention is characterized by a particularly simple and compact structure, via which efficient cooling of Winding heads of the electrical machine and efficient lubrication of the differential gear of the motor vehicle axle can be realized.
  • Fig. Shows a detailed view of a motor vehicle axle.
  • the motor vehicle axle 1 comprises an electrical machine 2, a differential gear 3, a transmission gear 6, a decoupling unit 7, a pump 9 which can be switched in the direction of rotation and two wheels, namely a first wheel and a second wheel.
  • the electric machine 2 can be operated as an electric motor or as a generator. In the electric motor mode, it is used to generate a torque to drive the motor vehicle axis 1 to be driven.
  • the motor vehicle axle can therefore also be referred to as the electric motor vehicle axle 1.
  • the transmission gear 6 is used to transmit the torque generated by the electrical Ma machine 2 to the differential gear 3.
  • the overlay approximately gear 6 is designed as a two-stage gear.
  • the differential gear 3 is used to distribute an introduced torque to two output shafts 4, 5, namely to a first output shaft 4 and a second output shaft 5.
  • the first output shaft 4 drives onto the first wheel of the motor vehicle axle 1.
  • the second output shaft 5 drives onto the second wheel of the motor vehicle axle 1.
  • the first output shaft 4 and the second output shaft 5 run coaxially to each other along a central longitudinal axis 8 of the motor vehicle axis 1 - with reference to FIG.
  • the first output shaft 4 and the second output shaft 5 thus represent two side shafts of the motor vehicle axle 1.
  • the central longitudinal axis 8 of the motor vehicle axis 1 corresponds to an axis of rotation of the motor vehicle axis 1.
  • the decoupling unit 7 is used to selectively switch the torque transmission on and off from the electric machine 2 to the wheels of the motor vehicle axle 1.
  • the electric machine 2 is thus designed to be mechanically decoupled via the decoupling unit 7.
  • the decoupling unit 7 is functional between the electrical machine 2 and the differential gear 3.
  • the direction of rotation reversible pump 9 is functionally arranged between the coupling unit 7 and the differential gear 3.
  • the direction of rotation switchable pump 9 is designed as a gerotor pump.
  • the gerotor pump is designed without its own drive shaft - it is net or attached to the second output shaft 5 and is driven by this.
  • the electrical machine 2, the differential gear 3, the decoupling unit 7 and the rotational direction switchable pump 9 are arranged essentially coaxially with respect to the central longitudinal axis 8 of the motor vehicle axis 1.
  • the electrical machine 2 is arranged on the first output shaft 4.
  • the decoupling unit 7 and the pump 9 which can be switched in the direction of rotation are arranged on the second output shaft 5.
  • the direction-of-rotation pump 9 is arranged and designed in such a way that it conveys lubricant, namely oil, from a reservoir into a first lubricant circuit or into a second lubricant circuit depending on the direction of rotation of the second output shaft 5.
  • lubricant namely oil
  • the oil level of the reservoir is shown schematically in Fig. By the dashed line 11.
  • the lubricant also serves as a coolant.
  • a change in the direction of rotation of the second output shaft 5 requires a change in the direction of rotation of the reversible pump 9 and can be switched via the decoupling unit.
  • the direction of rotation of the second output shaft 5 changes.
  • the direction of rotation of the second output shaft 5 changes.
  • a coupled operating state of the electrical machine 2 at least one end winding 10 of the electrical machine 2 is cooled via the first lubrication or cooling circuit.
  • the Differentialge gear 3 is lubricated via the second lubrication or cooling circuit.
  • two functions are thus mechanically implemented, namely winding head cooling and differential gear lubrication.
  • the pump 9 rotates in a first direction of rotation.
  • the differential gear 3 is lubricated by splash lubrication, namely by immersing a differential gear in the reservoir.
  • the pump 9 rotates in a second direction of rotation, namely a direction of rotation opposite to the first direction of rotation.
  • the lubrication of the differential gear 3 is primarily achieved.

Abstract

The invention relates to a motor vehicle axle (1) comprising an electric machine (2) for generating a torque, a differential gear unit (3) for distributing an introduced torque to two output shafts (4, 5), specifically to a first output shaft (4) and to a second output shaft (5), wherein one output shaft (4, 5) drives a wheel of the motor vehicle axle (1) to be driven in each case, a transmission gear unit (6) for transmitting the torque produced by the electric machine (2) to the differential gear unit (3), and a decoupling unit (7) for selectively engaging and disengaging the torque transmission from the electric machine (2) to the wheels of the motor vehicle axle (1), wherein at least the electric machine (2), the differential gear unit (3) and the decoupling unit (7) are substantially coaxially arranged in relation to a central longitudinal axis (8) of the motor vehicle axle (1), wherein a pump (9) having reversible direction of rotation is functionally arranged between the decoupling unit (7) and the differential gear unit (3).

Description

Elektrische Kraftfahrzeuqachse und Kraftfahrzeug mit mindestens einer solchen Kraftfahrzeuaachse Electric motor vehicle axle and motor vehicle with at least one such motor vehicle axle
Gebiet der Erfindung Field of invention
Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftfahrzeugachse umfassend eine elektrische Maschine zur Erzeugung eines Drehmoments, ein Differentialgetriebe zur Vertei lung eines eingeleiteten Drehmoments an zwei Abtriebswellen, nämlich an eine erste Abtriebswelle und an eine zweite Abtriebswelle, wobei jeweils eine The present invention relates to a motor vehicle axle comprising an electrical machine for generating a torque, a differential gear for distributing an introduced torque to two output shafts, namely to a first output shaft and to a second output shaft, one in each case
Abtriebswelle auf jeweils ein Rad der anzutreibenden Kraftfahrzeugachse abtreibt, ein Übertragungsgetriebe zur Übertragung des von der elektrischen Maschine erzeugten Drehmoments auf das Differentialgetriebe, und eine Abkoppeleinheit zur wahlweisen An- und Abschaltung der Drehmomentübertragung von der elektrischen Maschine auf die Räder der Kraftfahrzeugachse. The output shaft drives one wheel each of the motor vehicle axle to be driven, a transmission gear for transmitting the torque generated by the electric machine to the differential gear, and a decoupling unit for optionally switching the torque transmission on and off from the electric machine to the wheels of the motor vehicle axle.
Stand der Technik State of the art
Aufgrund begrenzter Ölressourcen und der notwendigen Reduzierung von Due to limited oil resources and the need to reduce
C02-Emissionen insbesondere im Bereich des Straßenverkehrs, legt die Automo bilindustrie ihr Augenmerk in den letzten Jahren auf die Weiterentwicklung von Elektro- und Hybridkraftfahrzeugen. In solchen Kraftfahrzeugen kommt oftmals zumindest eine elektrische Maschine als Antriebseinheit zum Einsatz. Diese elekt rische Maschine ist dazu ausgelegt, wenigstens eine Achse des Kraftfahrzeuges anzutreiben. Die elektrische Maschine kann beispielsweise über ein konstant übersetztes Getriebe für einen großen bzw. den gesamten Geschwindigkeitsbe reich des Kraftfahrzeuges mit einer ihr zugeordneten Achse verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich, die elektrische Maschine beispielsweise über ein Stufenge- triebe mit der zugeordneten Achse, zu verbinden. Ein derartiges, der elektrischen Maschine zugeordnetes Stufengetriebe ist dabei in der Regel deutlich einfacher ausgebildet und weist eine andere Getriebeabstufung auf als ein Stufengetriebe, das einem Verbrennungsmotor zugeordnet ist. In gängigen Ausführungen ist die elektrische Maschine zudem über ein der anzutreibenden Achse zugeordnetes Verteilergetriebe, nämlich einem Differentialgetriebe, mit dieser verbunden. Das Verteilergetriebe ist dazu ausgelegt ist, die Antriebsleistung der elektrischen Ma schine auf die zwei angetriebenen Räder der anzutreibenden Kraftfahrzeugachse zu verteilen. C02 emissions, especially in the area of road traffic, the automotive industry has focused on the further development of electric and hybrid vehicles in recent years. In such motor vehicles, at least one electrical machine is often used as the drive unit. This electric machine is designed to drive at least one axle of the motor vehicle. The electric machine can, for example, be connected to an axis assigned to it via a constant transmission for a large or the entire speed range of the vehicle. However, it is also possible to operate the electrical machine, for example via a step drive with the assigned axis. Such a multi-step transmission assigned to the electrical machine is generally designed in a much simpler manner and has a different gear ratio than a multi-step transmission assigned to an internal combustion engine. In current designs, the electrical machine is also connected to the latter via a transfer case assigned to the axle to be driven, namely a differential gear. The transfer case is designed to distribute the drive power of the electrical Ma machine to the two driven wheels of the motor vehicle axle to be driven.
Optional kann auch eine Trenn- bzw. Abkoppeleinheit vorgesehen sein, über die die elektrische Maschine mit dem Verteilergetriebe verbunden ist und die eine wahlweise Abkopplung der elektrischen Maschine von der Achse ermöglicht.Optionally, a separating or decoupling unit can also be provided via which the electric machine is connected to the transfer case and which enables the electric machine to be optionally decoupled from the axle.
Durch das Abkoppeln der elektrischen Maschine können Schleppmomente durch diese, beispielsweise bei Antrieb durch eine weitere bzw. andere Antriebseinheit, vermieden werden. By uncoupling the electrical machine, drag torques caused by it can be avoided, for example when driven by a further or different drive unit.
Um einen möglichst kompakten Aufbau zu gewährleisten werden elektrische Achsantriebssysteme oftmals koaxial aufgebaut. So beschreibt die Druckschrift DE 10 2010 036 884 A1 beispielsweise ein Achsantriebssystem für ein Kraftfahr zeug, welches eine koaxiale Anordnung sämtlicher antriebswirksamer Komponen ten aufweist. In order to ensure the most compact structure possible, electrical axle drive systems are often built coaxially. For example, the publication DE 10 2010 036 884 A1 describes an axle drive system for a motor vehicle which has a coaxial arrangement of all of the drive-effective components.
In einem elektrischen Achsantriebssystem mit einem Differentialgetriebe erfolgt die Schmierung des Differentialgetriebes in der Regel durch Tauchschmierung. Dabei planscht ein Differentialrad des Differentialgetriebes in einem Ölsumpf und schleudert das Öl durch das Differentialgetriebe. In an electric axle drive system with a differential gear, the differential gear is usually lubricated by splash lubrication. A differential gear of the differential gear splashes in an oil sump and flings the oil through the differential gear.
Insbesondere in elektrischen Achsantriebssystemen mit einer zwischen dem Diffe rentialgetriebe und der elektrischen Maschine funktionswirksamen Trenneinheit tritt das Problem auf, dass sich bei einer Abkopplung einer Abtriebswelle des Dif ferentialgetriebes das Differentialrad nicht mehr dreht und somit das Differentialge triebe nicht mehr geschmiert wird. Die drehenden Ausgleichsräder des Differenti algetriebes rotieren zwar mit einer sehr großen Differenzdrehzahl, tauchen aber nicht in den Ölsumpf ein, da das Ölniveau insbesondere bei einer koaxialen An ordnung von Differentialgetriebe und elektrischer Maschine entlang einer zentralen Längsachse einer Kraftfahrzeugsachse in der Regel unterhalb des Rotors der elektrischen Maschine liegt, um so zusätzliche Schleppverluste durch einen mit Öl gefüllten Luftspalt zu verhindern. Ohne Schmierung verreiben die Ausgleichsräder des Differentialgetriebes innerhalb kürzester Zeit, was zu einem Totalausfall des Antriebes führt. In particular in electric axle drive systems with a functionally effective separation unit between the differential gear and the electric machine the problem arises that when an output shaft of the differential gear is disconnected, the differential gear no longer rotates and the differential gear is therefore no longer lubricated. The rotating differential gears of the differential gear rotate with a very large differential speed, but do not dip into the oil sump, since the oil level, especially with a coaxial arrangement of differential gear and electrical machine along a central longitudinal axis of a motor vehicle axle, is usually below the rotor of the electrical one The machine is lying in order to prevent additional drag losses due to an air gap filled with oil. Without lubrication, the differential gears rub within a very short time, which leads to a total failure of the drive.
Zusätzlich kommt bei elektrischen Achsantriebssystemen hinzu, dass es wün schenswert wäre, die Wickelköpfe der elektrischen Maschine während dem Be trieb der elektrischen Maschine aktiv zu kühlen. Durch diese Maßnahme kann die Dauerleistung der elektrischen Maschine erhöht werden. In addition, in the case of electric axle drive systems, it would be desirable to actively cool the winding heads of the electric machine while the electric machine is in operation. This measure can increase the continuous output of the electrical machine.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine elektrische Kraftfahrzeugachse anzugeben, die sich durch einen kompakten Aufbau und einen lebensdaueroptimierten Betrieb auszeichnet. Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung ein durch den Einbau zumindest einer solchen Kraftfahrzeugachse verbessertes Kraftfahrzeug anzuge ben. It is an object of the invention to provide an electric motor vehicle axle which is characterized by a compact structure and service life-optimized operation. Furthermore, it is an object of the invention to indicate an improved motor vehicle by installing at least one such motor vehicle axle.
Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 6 gedeckt werden. Vorteilhafte Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Erfindungsgemäß umfasst die Kraftfahrzeugachse eine elektrische Maschine, ein Differentialgetriebe, ein Übertragungsgetriebe sowie eine Abkoppeleinheit. This need can be met by the subject matter of the present invention according to independent claims 1 and 6. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims. According to the invention, the motor vehicle axle comprises an electrical machine, a differential gear, a transmission gear and a decoupling unit.
Die elektrische Maschine dient der Erzeugung eines Drehmoments. The electrical machine is used to generate a torque.
Das Differentialgetriebe dient der Verteilung eines eingeleiteten Drehmoments an zwei Abtriebswellen, nämlich erfindungsgemäß an eine erste Abtriebswelle und an eine zweite Abtriebswelle, wobei jeweils eine Abtriebswelle auf jeweils ein Rad der anzutreibenden Kraftfahrzeug ach se abtreibt. The differential gear is used to distribute an introduced torque to two output shafts, namely according to the invention to a first output shaft and a second output shaft, with one output shaft each driving a wheel of the motor vehicle to be driven ach se.
Das Übertragungsgetriebe dient der Übertragung des von der elektrischen Ma schine erzeugten Drehmoments auf das Differentialgetriebe. The transmission gear is used to transfer the torque generated by the electrical Ma machine to the differential gear.
Die Abkoppeleinheit dient der wahlweisen An- und Abschaltung der Drehmomen tübertragung von der elektrischen Maschine auf die Räder der The decoupling unit is used to optionally switch the torque transmission on and off from the electric machine to the wheels of the
Kraftfahrzeugachse. Motor vehicle axle.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind zumindest die elektrische Maschi ne, das Differentialgetriebe und die Abkoppeleinheit in Bezug auf eine zentrale Längsachse der Kraftfahrzeug ach se im Wesentlichen koaxial angeordnet. According to the present invention, at least the electrical machine, the differential gear and the decoupling unit are arranged essentially coaxially with respect to a central longitudinal axis of the motor vehicle axis.
Die zentrale Längsachse der Kraftfahrzeugachse entspricht einer Rotationsachse der Kraftfahrzeugachse. The central longitudinal axis of the motor vehicle axis corresponds to an axis of rotation of the motor vehicle axis.
Erfindungsgemäß ist ebenso koaxial eine drehrichtungsumschaltbare Pumpe angeordnet. Diese Pumpe ist erfindungsgemäß funktionswirksam zwischen der Abkoppeleinheit und dem Differentialgetriebe angeordnet. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugachse. According to the invention, a pump which can be reversed in the direction of rotation is also arranged coaxially. According to the invention, this pump is functionally arranged between the decoupling unit and the differential gear. The motor vehicle according to the invention comprises at least one motor vehicle axle according to the invention.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Kraftfahrzeugachse ist die elektri sche Maschine an der ersten Abtriebswelle angeordnet und die Abkoppeleinheit sowie die drehrichtungsumschaltbare Pumpe sind an der zweiten Abtriebswelle angeordnet. In a preferred embodiment of the motor vehicle axle, the electrical machine is arranged on the first output shaft and the decoupling unit and the pump which can be switched in the direction of rotation are arranged on the second output shaft.
Vorzugsweise ist die drehrichtungsumschaltbare Pumpe derart angeordnet und ausgebildet, dass sie in Abhängigkeit von der Drehrichtung der zweiten Ab triebswelle Schmiermittel aus einem Reservoir in einen ersten Schmiermittelkreis lauf oder in einen zweiten Schmiermittelkreislauf fördert. Preferably, the direction of rotation reversible pump is arranged and designed in such a way that it conveys lubricant from a reservoir into a first lubricant circuit or into a second lubricant circuit depending on the direction of rotation of the second output shaft.
Unter der Begrifflichkeit„Schmiermittel“ kann jedes gängige Schmiermittel, dass über die drehrichtungsumschaltbare Pumpe förderbar ist, verstanden werden. In diesem Zusammenhang ist unter der Begrifflichkeit„Schmiermittel“ ein Mittel zu verstehen, dass neben der schmierenden Wirkung auch eine kühlende Wirkung aufweist. Beispielsweise kann das Schmiermittel Öl sein. The term “lubricant” can be understood to mean any common lubricant that can be conveyed via the pump that can be reversed in the direction of rotation. In this context, the term “lubricant” is to be understood as an agent that, in addition to the lubricating effect, also has a cooling effect. For example, the lubricant can be oil.
Bevorzugt ist eine Änderung der Drehrichtung der zweiten Abtriebswelle und somit eine Änderung der Drehrichtung der drehrichtungsumschaltbaren Pumpe über die Abkoppeleinheit schaltbar. A change in the direction of rotation of the second output shaft and thus a change in the direction of rotation of the pump which can be switched in the direction of rotation can preferably be switched via the decoupling unit.
Vorzugsweise ist die drehrichtungsumschaltbare Pumpe als eine Gerotorpumpe ausgeführt. Derart kann die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugachse besonders kosteneffizient dargestellt werden. Zudem lassen sich Gerotorpumpen besonders einfach in die Kraftfahrzeug ach se integrieren. The pump which can be reversed in the direction of rotation is preferably designed as a gerotor pump. In this way, the motor vehicle axle according to the invention can be represented in a particularly cost-effective manner. In addition, gerotor pumps can be integrated particularly easily into the motor vehicle axle.
Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugachse zeichnet sich durch einen besonders einfachen und kompakten Aufbau aus, über den eine effiziente Kühlung von Wickelköpfen der elektrischen Maschine sowie eine effiziente Schmierung des Differentialgetriebes der Kraftfahrzeugachse realisiert werden können. The motor vehicle axle according to the invention is characterized by a particularly simple and compact structure, via which efficient cooling of Winding heads of the electrical machine and efficient lubrication of the differential gear of the motor vehicle axle can be realized.
Kurzbeschreibung der Zeichnung Brief description of the drawing
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeich nungen beschrieben. The invention is described below by way of example with reference to the drawings.
Fig. zeigt eine Detailansicht einer Kraftfahrzeugachse. Fig. Shows a detailed view of a motor vehicle axle.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention
Im Folgenden wird anhand von Fig. eine Ausführungsform einer erfindungsgemä ßen Kraftfahrzeugachse 1 beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offen barte Ausführungsform rein exemplarisch ist und andere Ausführungsformen ver schiedene sowie alternative Ausgestaltungen haben können. An embodiment of a motor vehicle axle 1 according to the invention is described below with reference to FIG. It is understood, however, that the disclosed embodiment is purely exemplary and other embodiments can have different and alternative configurations.
Die Kraftfahrzeugachse 1 umfasst eine elektrische Maschine 2, ein Differentialge triebe 3, ein Übertragungsgetriebe 6, eine Abkoppeleinheit 7, eine drehrichtungs- umschaltbare Pumpe 9 sowie zwei Räder, nämlich ein erstes Rad und ein zweites Rad. The motor vehicle axle 1 comprises an electrical machine 2, a differential gear 3, a transmission gear 6, a decoupling unit 7, a pump 9 which can be switched in the direction of rotation and two wheels, namely a first wheel and a second wheel.
Die elektrische Maschine 2 kann elektromotorisch sowie generatorisch betrieben werden. Im elektromotorischen Betrieb dient sie der Erzeugung eines Drehmo ments zum Antrieb der anzutreibenden Kraftfahrzeug ach se 1 . Die Kraftfahrzeug achse kann demnach auch als elektrische Kraftfahrzeugachse 1 bezeichnet wer den. Das Ubertragungsgetriebe 6 dient der Übertragung des von der elektrischen Ma schine 2 erzeugten Drehmoments auf das Differentialgetriebe 3. Das Überlage rungsgetriebe 6 ist als zweistufiges-Getriebe ausgebildet. The electric machine 2 can be operated as an electric motor or as a generator. In the electric motor mode, it is used to generate a torque to drive the motor vehicle axis 1 to be driven. The motor vehicle axle can therefore also be referred to as the electric motor vehicle axle 1. The transmission gear 6 is used to transmit the torque generated by the electrical Ma machine 2 to the differential gear 3. The overlay approximately gear 6 is designed as a two-stage gear.
Das Differentialgetriebe 3 dient der Verteilung eines eingeleiteten Drehmoments an zwei Abtriebswellen 4, 5, nämlich an eine erste Abtriebswelle 4 und an eine zweite Abtriebswelle 5. Die erste Abtriebswelle 4 triebt auf das erste Rad der Kraftfahrzeugachse 1 ab. Die zweite Abtriebswelle 5 treibt auf das zweite Rad der Kraftfahrzeugachse 1 ab. Die erste Abtriebswelle 4 und die zweite Abtriebswelle 5 verlaufen koaxial zueinander entlang einer zentralen Längsachse 8 der Kraftfahr zeugachse 1 - in Bezug auf Fig. verläuft die erste Abtriebswelle 4 ausgehend vom Differentialgetriebe 3 nach rechts und die zweite Abtriebswelle 5 ausgehend vom Differentialgetriebe 3 nach links. Die erste Abtriebswelle 4 und die zweite Ab triebswelle 5 stellen somit zwei Seitenwellen der Kraftfahrzeugachse 1 dar. The differential gear 3 is used to distribute an introduced torque to two output shafts 4, 5, namely to a first output shaft 4 and a second output shaft 5. The first output shaft 4 drives onto the first wheel of the motor vehicle axle 1. The second output shaft 5 drives onto the second wheel of the motor vehicle axle 1. The first output shaft 4 and the second output shaft 5 run coaxially to each other along a central longitudinal axis 8 of the motor vehicle axis 1 - with reference to FIG. The first output shaft 4 and the second output shaft 5 thus represent two side shafts of the motor vehicle axle 1.
Die zentrale Längsachse 8 der Kraftfahrzeugachse 1 entspricht einer Rotations achse der Kraftfahrzeug ach se 1. The central longitudinal axis 8 of the motor vehicle axis 1 corresponds to an axis of rotation of the motor vehicle axis 1.
Die Abkoppeleinheit 7 dient der wahlweisen An- und Abschaltung der Drehmo mentübertragung von der elektrischen Maschine 2 auf die Räder der Kraftfahr zeugachse 1. Die elektrische Maschine 2 ist somit über die Abkoppeleinheit 7 mechanisch abkoppelbar ausgeführt. Die Abkoppeleinheit 7 ist zwischen der elektrischen Maschine 2 und dem Differentialgetriebe 3 funktionswirksam. The decoupling unit 7 is used to selectively switch the torque transmission on and off from the electric machine 2 to the wheels of the motor vehicle axle 1. The electric machine 2 is thus designed to be mechanically decoupled via the decoupling unit 7. The decoupling unit 7 is functional between the electrical machine 2 and the differential gear 3.
Die drehrichtungsumschaltbare Pumpe 9 ist funktionswirksam zwischen der Ab koppeleinheit 7 und dem Differentialgetriebe 3 angeordnet. Die drehrichtungsum schaltbare Pumpe 9 ist als Gerotorpumpe ausgeführt. Die Gerotorpumpe ist ohne eigene Antriebswelle ausgeführt - sie ist auf der zweiten Abtriebswelle 5 angeord net bzw. aufgesteckt und wird durch diese angetrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Fig. sind die elektrische Maschi ne 2, das Differentialgetriebe 3, die Abkoppeleinheit 7 und die drehrichtungsum- schaltbare Pumpe 9 in Bezug auf die zentrale Längsachse 8 der Kraftfahrzeug achse 1 im Wesentlichen koaxial angeordnet. Die elektrische Maschine 2 ist an der ersten Abtriebswelle 4 angeordnet. Die Abkoppeleinheit 7 sowie die drehrich- tungsumschaltbare Pumpe 9 sind an der zweiten Abtriebswelle 5 angeordnet. The direction of rotation reversible pump 9 is functionally arranged between the coupling unit 7 and the differential gear 3. The direction of rotation switchable pump 9 is designed as a gerotor pump. The gerotor pump is designed without its own drive shaft - it is net or attached to the second output shaft 5 and is driven by this. In the present embodiment according to FIG. The electrical machine 2, the differential gear 3, the decoupling unit 7 and the rotational direction switchable pump 9 are arranged essentially coaxially with respect to the central longitudinal axis 8 of the motor vehicle axis 1. The electrical machine 2 is arranged on the first output shaft 4. The decoupling unit 7 and the pump 9 which can be switched in the direction of rotation are arranged on the second output shaft 5.
Die drehrichtungsumschaltbare Pumpe 9 ist derart angeordnet und ausgebildet, dass sie in Abhängigkeit von der Drehrichtung der zweiten Abtriebswelle 5 Schmiermittel, nämlich Öl, aus einem Reservoir in einen ersten Schmiermittel kreislauf oder in einen zweiten Schmiermittelkreislauf fördert. Das Ölniveau des Reservoirs ist in Fig. durch die gestrichelte Linie 1 1 schematisch dargestellt. Das Schmiermittel dient auch als Kühlmittel. The direction-of-rotation pump 9 is arranged and designed in such a way that it conveys lubricant, namely oil, from a reservoir into a first lubricant circuit or into a second lubricant circuit depending on the direction of rotation of the second output shaft 5. The oil level of the reservoir is shown schematically in Fig. By the dashed line 11. The lubricant also serves as a coolant.
Eine Änderung der Drehrichtung der zweiten Abtriebswelle 5 bedingt eine Ände rung der Drehrichtung der drehrichtungsumschaltbaren Pumpe 9 und ist über die Abkoppeleinheit schaltbar. A change in the direction of rotation of the second output shaft 5 requires a change in the direction of rotation of the reversible pump 9 and can be switched via the decoupling unit.
Ist die elektrische Maschine 2 über die Abkoppeleinheit 7 abgekoppelt, ändert sich die Drehrichtung der zweiten Abtriebswelle 5. Durch Ausnutzung dieser Drehrich tungsumkehr ist es möglich zwei Schmier- bzw. Kühlfunktionen zu realisieren. In einem angekoppelten Betriebszustand der elektrischen Maschine 2 wird über den ersten Schmier- bzw. Kühlkreislauf zumindest ein Wickelkopf 10 der elektrischen Maschine 2 gekühlt. In einem abgekoppelten Betriebszustand der elektrischen Maschine 2 wird über den zweiten Schmier- bzw. Kühlkreislauf das Differentialge triebe 3 geschmiert. If the electric machine 2 is decoupled via the decoupling unit 7, the direction of rotation of the second output shaft 5 changes. By utilizing this direction of rotation reversal, it is possible to implement two lubrication and cooling functions. In a coupled operating state of the electrical machine 2, at least one end winding 10 of the electrical machine 2 is cooled via the first lubrication or cooling circuit. In a decoupled operating state of the electrical machine 2, the Differentialge gear 3 is lubricated via the second lubrication or cooling circuit.
Abhängig von der Drehrichtung der zweiten Abtriebswelle 5 werden somit mecha nisch zwei Funktionen realisiert, nämlich eine Wickelkopfkühlung und eine Diffe rentialgetriebeschmierung. Während dem angekoppelten Betriebszustand der elektrischen Maschine 2 dreht die Pumpe 9 in eine erste Drehrichtung. Hierbei wird primär die Kühlung des Wi ckelkopfs 10 der elektrischen Maschine 2 erreicht. Das Differentialgetriebe 3 wird in diesem Betriebszustand über eine Tauchschmierung, nämlich durch Eintauchen eines Differentialrads in das Reservoir, geschmiert. Depending on the direction of rotation of the second output shaft 5, two functions are thus mechanically implemented, namely winding head cooling and differential gear lubrication. During the coupled operating state of the electrical machine 2, the pump 9 rotates in a first direction of rotation. Here, primarily the cooling of the winding head 10 of the electrical machine 2 is achieved. In this operating state, the differential gear 3 is lubricated by splash lubrication, namely by immersing a differential gear in the reservoir.
Während dem abgekoppelten Betriebszustand der elektrischen Maschine 2 dreht die Pumpe 9 in eine zweite Drehrichtung, nämliche eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung. Hierbei wird primär die Schmierung des Diffe- rentialgetriebes 3 erreicht. During the uncoupled operating state of the electrical machine 2, the pump 9 rotates in a second direction of rotation, namely a direction of rotation opposite to the first direction of rotation. Here, the lubrication of the differential gear 3 is primarily achieved.
Bezuqszeichenliste Reference list
1 Kraftfahrzeugachse 1 motor vehicle axle
2 Elektrische Maschine 2 electric machine
3 Differentialgetriebe 3 differential gears
4 Erste Abtriebswelle 4 First output shaft
5 Zweite Abtriebswelle 5 Second output shaft
6 Übertragungsgetriebe 6 transmission gears
7 Abkoppeleinheit 7 uncoupling unit
8 Zentrale Längsachse 8 Central longitudinal axis
9 Drehrichtungsumschaltbare Pumpe 9 Reversible pump
10 Wickelkopf 10 winding head
1 1 Ölniveau 1 1 oil level

Claims

Patentansprüche Claims
1. Kraftfahrzeugachse (1 ) umfassend 1. Motor vehicle axle (1) comprising
eine elektrische Maschine (2) zur Erzeugung eines Drehmoments, ein Differentialgetriebe (3) zur Verteilung eines eingeleiteten Dreh moments an zwei Abtriebswellen (4, 5), nämlich an eine erste Ab triebswelle (4) und an eine zweite Abtriebswelle (5), wobei jeweils ei ne Abtriebswelle (4, 5) auf jeweils ein Rad der anzutreibenden Kraft fahrzeugachse (1 ) abtreibt, an electric machine (2) for generating a torque, a differential gear (3) for distributing an introduced torque to two output shafts (4, 5), namely to a first output shaft (4) and a second output shaft (5), wherein each drives one output shaft (4, 5) to one wheel of the motor to be driven vehicle axle (1),
ein Übertragungsgetriebe (6) zur Übertragung des von der elektri schen Maschine (2) erzeugten Drehmoments auf das Differentialge triebe (3), und a transmission gear (6) for transmitting the torque generated by the electrical machine's (2) to the Differentialge gear (3), and
eine Abkoppeleinheit (7) zur wahlweisen An- und Abschaltung der Drehmomentübertragung von der elektrischen Maschine (2) auf die Räder der Kraftfahrzeugachse (1 ), a decoupling unit (7) for optionally switching the torque transmission on and off from the electric machine (2) to the wheels of the motor vehicle axle (1),
wobei zumindest die elektrische Maschine (2), das Differentialgetriebe (3) und die Abkoppeleinheit (7) in Bezug auf eine zentrale Längsachse (8) der Kraftfahrzeug ach se (1 ) im Wesentlichen koaxial angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial, zwischen der Abkoppeleinheit (7) und dem Differentialgetriebe (3) eine drehrichtungsumschaltbare Pumpe (9) funkti onswirksam angeordnet ist. wherein at least the electrical machine (2), the differential gear (3) and the decoupling unit (7) are arranged essentially coaxially with respect to a central longitudinal axis (8) of the motor vehicle axis (1), characterized in that coaxially between the Decoupling unit (7) and the differential gear (3) a direction of rotation reversible pump (9) is arranged oneffective function.
2. Kraftfahrzeugachse (1 ) nach Anspruch 1 , 2. motor vehicle axle (1) according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektrische Maschine (2) an der ersten Abtriebswelle (4) angeordnet ist und die Abkop peleinheit (7) sowie die drehrichtungsumschaltbare Pumpe (9) an der zwei ten Abtriebswelle (5) angeordnet sind. characterized in that the electrical machine (2) is arranged on the first output shaft (4) and the decoupling unit (7) and the reversible pump (9) are arranged on the second output shaft (5).
3. Kraftfahrzeugachse (1) nach Anspruch 1 oder 2, 3. motor vehicle axle (1) according to claim 1 or 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die drehrich- tungsumschaltbare Pumpe (9) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass sie in Abhängigkeit von der Drehrichtung der zweiten Abtriebswelle (5) Schmiermittel aus einem Reservoir in einen ersten Schmiermittelkreislauf oder in einen zweiten Schmiermittelkreislauf fördert. it is noted that the pump (9), which can be reversed in the direction of rotation, is arranged and designed in such a way that it conveys lubricant from a reservoir into a first lubricant circuit or into a second lubricant circuit depending on the direction of rotation of the second output shaft (5).
4. Kraftfahrzeugachse (1 ) nach Anspruch 1 , 2 oder 3, 4. motor vehicle axle (1) according to claim 1, 2 or 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Änderung der Drehrichtung der zweiten Abtriebswelle (5) und somit eine Änderung der Drehrichtung der drehrichtungsumschaltbaren Pumpe (9) über die Ab koppeleinheit (7) schaltbar ist. d a d u r c h e k e n n n n n e i c h n e t that a change in the direction of rotation of the second output shaft (5) and thus a change in the direction of rotation of the pump (9), which can be switched in the direction of rotation, can be switched via the coupling unit (7).
5. Kraftfahrzeugachse (1 ) nach Anspruch 1 , 2 oder 3, 5. motor vehicle axle (1) according to claim 1, 2 or 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die drehrich- tungsumschaltbare Pumpe (9) als eine Gerotorpumpe ausgeführt ist. it is noted that the direction-of-rotation pump (9) is designed as a gerotor pump.
6. Kraftfahrzeug umfassend zumindest eine Kraftfahrzeugachse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5. 6. Motor vehicle comprising at least one motor vehicle axle (1) according to one of claims 1 to 5.
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