WO2021115690A1 - Electric drive - Google Patents

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WO2021115690A1
WO2021115690A1 PCT/EP2020/081118 EP2020081118W WO2021115690A1 WO 2021115690 A1 WO2021115690 A1 WO 2021115690A1 EP 2020081118 W EP2020081118 W EP 2020081118W WO 2021115690 A1 WO2021115690 A1 WO 2021115690A1
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WO
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shaft
bearing
electric drive
connection
transmission input
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PCT/EP2020/081118
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Inventor
Tobias SCHLITTENBAUER
Timo Kiekbusch
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2410/00Constructional features of vehicle sub-units
    • B60Y2410/102Shaft arrangements; Shaft supports, e.g. bearings
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    • B60Y2410/102Shaft arrangements; Shaft supports, e.g. bearings
    • B60Y2410/1022Concentric shaft arrangements

Definitions

  • the invention relates to an electric drive with an electric machine with a rotor shaft and a transmission which comprises a transmission input shaft which is connected to the rotor shaft via a shaft-shaft connection.
  • the invention also relates to the use of the electric drive in an e-axle module of an electrically powered vehicle.
  • DE 102017010371 A1 discloses a geared motor which comprises a rotor shaft.
  • a first floating bearing and a fixed bearing are provided to support the rotor shaft.
  • One end of the rotor shaft, which goes beyond the floating bearing, is connected to one end of an adapter shaft via a spline, with another end of the adapter shaft being non-rotatably connected to a sun gear of a planetary gear.
  • a second floating bearing is provided for the adapter shaft.
  • DE 102016223 694 A1 describes a motor vehicle transmission device with a transmission and an electrical machine, the rotor of which is connected to the transmission via a transmission input shaft.
  • a one-piece shaft is provided which forms both the rotor shaft of the electrical machine and the transmission input shaft of the transmission.
  • three roller bearings are provided, with a first gear on the one-piece shaft between a first roller bearing and a second roller bearing is arranged, while a rotor packet is arranged on the one-piece shaft between the second roller bearing and a third roller bearing.
  • the transmission has a drive shaft which forms a rotor shaft of an electrical machine.
  • a drive pinion designed as a worm and a rotor of the electrical machine are arranged on the drive shaft.
  • a floating bearing is provided between the drive pinion and the rotor.
  • two further bearings are provided, each of which is arranged at one end of the drive shaft.
  • the drive pinion is located between the floating bearing and one of the two bearings on the drive shaft, while the rotor is arranged between the floating bearing and the other of the two bearings on the drive shaft.
  • an electric drive is proposed with an electric machine with a rotor shaft and a transmission which comprises a transmission input shaft which is connected to the rotor shaft via a shaft-shaft connection.
  • the rotor shaft is mounted in a first bearing and the transmission input shaft coupled to it via the shaft-shaft connection is received in a second bearing as a fixed bearing and a third bearing as a floating bearing.
  • the storage arrangement proposed according to the invention for the electric drive is in particular independent of different temperature expansions, in particular in comparison to an adjusted storage.
  • the shaft-shaft connection comprises a form-fitting connection, for example a spline.
  • a positive connection for example a spline or a wedge / multi-wedge connection, can be installed very easily and represents a robust torque transmission option.
  • the shaft-shaft connection comprises a radial support surface on which the rotor shaft is supported on the transmission input shaft.
  • the radial support surface is represented by a lateral surface of a shaft journal which is formed on the transmission input shaft.
  • the shaft-shaft connection made up of the rotor shaft and the transmission input shaft includes an axial support on which the rotor shaft is fixed in the axial direction on the transmission input shaft. Since this is mounted in a second and a third bearing, the bearing designed as a fixed bearing is able to absorb the axial load.
  • the shaft-shaft connection is designed in such a way that a positive connection comprises, for example, a spline or a wedge / multi-wedge connection in a clearance fit and a radial support surface in a minimal fit.
  • the shaft-shaft connection is located between the rotor shaft and the transmission input shaft.
  • the minimum clearance fit is designed in such a way that, taking into account the tolerance chain of the entire system, a minimum clearance of 1 pm is maintained.
  • the play on the radial support surface is made as small as possible and the play within the spline is selected accordingly, so that the components connected to one another by the shaft-shaft connection do not become tensioned.
  • the splines on the electric drive as part of the shaft-shaft connection are supplied with lubricant by grease lubrication or oil lubrication in order to reduce the mechanical loads and thus increase the service life of the electric drive.
  • the first bearing of the rotor shaft of the electric machine can also be preloaded in the axial direction via at least one spring element.
  • the spring element a spring element that can be fixed to the gear housing in the form of a disk spring or a disk spring assembly can be used in an advantageous manner.
  • the present invention also relates to the use of the electric drive in an e-axle module of an electrically powered vehicle.
  • the solution proposed according to the invention can advantageously save a fourth bearing on an electric drive.
  • mechanical wear can be reduced, particularly on the spline, as part of the shaft-shaft connection.
  • the 3-bearing concept proposed according to the invention leads to a reduction in the tolerance-related stresses in the shaft-shaft connection between the rotor shaft on the one hand and the transmission input shaft on the other.
  • the solution proposed according to the invention advantageously enables the shaft-shaft connection to be lubricated, be it through a separate supply of a lubricating grease or a transport of lubricating medium from the transmission to the shaft-shaft connection.
  • the service life of the electric drive proposed according to the invention can be extended considerably. Due to the weight savings that can be achieved, an increase in the power density can be achieved, which is achieved in particular by the functional separation of the bearings with regard to an axial and Radial force absorption is achieved.
  • a possible design of the floating bearing as a roller bearing, roller sleeve or roller ring can significantly increase the load-bearing capacity of the bearing.
  • the 3-bearing concept proposed according to the invention for a fixed-loose bearing of the shaft assembly made up of the input shaft and rotor shaft enables a considerable improvement in smoothness to run compared to, for example, an employed bearing, regardless of different temperature-related expansions, for example between shaft and housing.
  • a reduction in the power loss can be achieved due to a lack of preload, which leads to a more efficient drive.
  • the electrical drive proposed according to the invention axial forces are only transmitted via a bearing, which enables a simpler housing design. Furthermore, a considerable simplification of the assembly can be achieved.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through the electric drive proposed according to the invention.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an electric drive 10, which is not described here as an e-axis module 12 shown electric vehicle is used.
  • the electrically driven vehicle can be, for example, a passenger car, a utility vehicle or a truck.
  • the electric drive 10 is provided by an electric machine 14 and a transmission 16 coupled to it.
  • the electrical machine 14 comprises a rotor shaft 18.
  • the rotor which is schematically indicated here in block form and rotates within a housing 28, is received on this.
  • the rotor shaft 18 is received at one end in a first bearing 20.
  • the first bearing 20 is, for example, a roller bearing with an inner ring 22 and an outer ring 24 surrounding it. Between the inner ring 22 and the outer ring 24, rolling elements 26 are arranged, which in this case are designed as balls.
  • cylindrical roller bearings, tapered roller bearings, deep groove ball bearings or the like could also be used as the first bearing 20.
  • the first bearing 20 is arranged in the housing 28 of the electrical machine 14.
  • the first bearing 20 can, for example, be preloaded in the axial direction via a spring element indicated here, for example a plate spring 74.
  • a spring element in the form of a disk spring 74
  • a disk spring pack or a corrugated spring can also be used in order to preload the first bearing 20 in the axial direction.
  • the rotor shaft 18 is provided with a cavity 52 into which a shaft journal 76 of a transmission input shaft 34 is inserted.
  • a shaft-shaft connection 62 between the rotor shaft 18 on the one hand and the transmission input shaft 34 on the other hand is provided by a spline 48.
  • the spline 48 encompasses torque transmission surfaces 56 extending in the axial direction, parallel to the axis of symmetry 64 of the shaft journal 76 or the transmission input shaft 34.
  • a clearance fit 50 is implemented between these and the inner circumference of the rotor shaft 18 in the area of the cavity 52 of the rotor shaft 18.
  • the transmission input shaft 34 has two bearings. On the one hand in a second bearing 30, which is also a roller bearing, which is mounted in the housing 28, and on the other hand in a third bearing 32 which is designed as a floating bearing. An axial movement 66 of the third bearing 32 is indicated by the double arrow 66 shown in FIG. The positions of the second bearing 30 and the third bearing 32 can also be interchanged.
  • FIG. 1 shows that a radial support surface 58 is formed as part of the shaft-shaft connection 62 by the circumferential or lateral surface of the shaft journal 76 of the transmission input shaft 34.
  • FIG. 1 also shows that a shaft collar 78 is implemented on the rotor shaft 18. The shaft collar 78 is located at the end of the rotor shaft 18 opposite the first bearing 20.
  • the shaft collar 78 extends inward in the radial direction and engages, for example, in a circumferential groove or an undercut 44 that is formed on the circumference of the transmission input shaft 34, and fixes the Rotor shaft 18 in the axial direction.
  • the shaft collar 78 on the end of the rotor shaft 18 opposite the first bearing 20 serves to support it on the inner ring 22 of the second bearing 30, which serves as a fixed bearing, and which thus absorbs the axial forces of the rotor shaft 18.
  • the second bearing 30, which serves as a fixed bearing for the transmission input shaft 34, is designed, for example, as a ball bearing according to FIG. 1 and comprises an inner ring 22 and an outer ring 24, the outer ring 24 being mounted in the housing 28 of the transmission 16.
  • the third bearing 32 which serves as a floating bearing, also includes an inner ring 22 in the illustration according to FIG. 1 and an outer ring 24, the rolling elements 26 of the third bearing 32 being given by cylindrical rollers 27.
  • FIG. 1 also shows that a pinion 36 is formed on the transmission input shaft 34.
  • the pinion 36 meshes with a gear 40, which in turn is mounted on the circumference of an intermediate shaft 38.
  • the gearwheel 40 is mounted on its seat 42 on the intermediate shaft 38, for example shrunk onto its circumference, connected to it via a shaft-hub connection or joined with a material fit, for example welded.
  • In the area of the seat 42 there is an undercut 44 and a collar 46 of the intermediate shaft 38 on which the gear 40 rests.
  • the intermediate shaft 38 is supported, for example, at a first bearing point 68 and a second bearing point 70 in the housing 28 of the transmission 16 of the electric drive 10.
  • the bearing points 68, 70 of the intermediate shaft 38 can be designed, for example, as roller bearings.
  • FIG. 1 also shows that a radial shaft sealing ring 54 is arranged on the circumference of the rotor shaft 18 of the electrical machine 14. This has the task of sealing the transmission 16 from the cavity 52 of the electrical machine 14, in which the rotor rotates.
  • the radial shaft sealing ring 54 indicated in FIG. 1 separates the oil volume within the transmission 16 from the dry interior of the electrical machine 14 of the electrical drive 10.
  • Disk springs 74 can be acted upon in the axial direction, indicated by a setting direction 72 of the first bearing 20 in the sectional illustration according to FIG. 1. In the case of a wet electrical machine 14, a seal is unnecessary.
  • the shaft-shaft connection 62 between the rotor shaft 18 and the transmission input shaft 34 is designed symmetrically to the axis of symmetry 64.
  • either separate grease lubrication can be provided through which grease can be transported to the spline 48.
  • a lubricating medium such as the oil stored in the gearbox 16, for example.
  • the supply of the lubricating medium can take place via a targeted supply, so that a continuous supply of lubricating medium is ensured through the spline 48 and the mechanical wear can be minimized.
  • the electrical machine 14 is sealed against the lubricating medium by a radial shaft sealing ring 54.
  • the positive connection in the form of the spline 48 can also be implemented without lubrication.
  • the 3-bearing concept proposed according to the invention consisting of the first bearing 20, the second bearing 30 serving as a fixed bearing and the third bearing 32 serving as a floating bearing, is able to compensate significantly better for temperature-related expansions compared to an adjusted bearing . Due to the lack of bias, the power loss of the electric drive 10 proposed according to the invention can be reduced, so that its efficiency is increased. Occurring Axial forces are only transmitted via one bearing, that is to say the second bearing 30, which serves as a fixed bearing, as a result of which the design of the housing 28 can be considerably simplified.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, a large number of modifications are possible within the range specified by the claims, which are within the scope of expert action.

Abstract

The invention relates to an electric drive (10), comprising an electric machine (14), a rotor shaft (18) and a transmission (16), which comprises a transmission input shaft (34). The transmission input shaft is connected to the rotor shaft (18) by means of a shaft-shaft connection (62). The rotor shaft (18) is supported in a first bearing (20), and the transmission input shaft (34) coupled to the rotor shaft by means of the shaft-shaft connection (62) is held in a second bearing (30) as a fixed bearing and in a third bearing (32) as a floating bearing. The invention further relates to the use of the electric drive (10) in the context of an electric axle module (12) of an electrically driven vehicle.

Description

Elektrischer Antrieb Electric drive
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Antrieb mit einer elektrischen Maschine mit einer Rotorwelle und einem Getriebe, das eine Getriebeeingangswelle umfasst, die über eine Welle-Welle-Verbindung mit der Rotorwelle verbunden ist. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des elektrischen Antriebs in einem E-Achsen-Modul eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. The invention relates to an electric drive with an electric machine with a rotor shaft and a transmission which comprises a transmission input shaft which is connected to the rotor shaft via a shaft-shaft connection. The invention also relates to the use of the electric drive in an e-axle module of an electrically powered vehicle.
Stand der Technik State of the art
DE 102017010371 Al offenbart einen Getriebemotor, der eine Rotorwelle umfasst. Zur Lagerung der Rotorwelle sind ein erstes Loslager und ein Festlager vorgesehen. Ein Ende der Rotorwelle, welches über das Loslager hinausgeht, ist über eine Steckverzahnung mit einem Ende einer Adapterwelle verbunden, wobei ein anderes Ende der Adapterwelle mit einem Sonnenrad eines Planetengetriebes drehfest verbunden ist. Gemäß dieser Lösung ist ein zweites Loslager für die Adapterwelle vorgesehen. DE 102017010371 A1 discloses a geared motor which comprises a rotor shaft. A first floating bearing and a fixed bearing are provided to support the rotor shaft. One end of the rotor shaft, which goes beyond the floating bearing, is connected to one end of an adapter shaft via a spline, with another end of the adapter shaft being non-rotatably connected to a sun gear of a planetary gear. According to this solution, a second floating bearing is provided for the adapter shaft.
DE 102016223 694 Al beschreibt eine Kraftfahrzeuggetriebeeinrichtung mit einem Getriebe und einer elektrischen Maschine, deren Rotor über eine Getriebeeingangswelle mit dem Getriebe verbunden ist. Es ist eine einteilige Welle vorgesehen, die sowohl die Rotorwelle der elektrischen Maschine als auch die Getriebeeingangswelle des Getriebes bildet. Zur Lagerung der einteiligen Welle sind drei Wälzlager vorgesehen, wobei zwischen einem ersten Wälzlager und einem zweiten Wälzlager ein erstes Zahnrad auf der einteiligen Welle angeordnet ist, während zwischen dem zweiten Wälzlager und einem dritten Wälzlager ein Rotorpaket auf der einteiligen Welle angeordnet ist. DE 102016223 694 A1 describes a motor vehicle transmission device with a transmission and an electrical machine, the rotor of which is connected to the transmission via a transmission input shaft. A one-piece shaft is provided which forms both the rotor shaft of the electrical machine and the transmission input shaft of the transmission. To support the one-piece shaft, three roller bearings are provided, with a first gear on the one-piece shaft between a first roller bearing and a second roller bearing is arranged, while a rotor packet is arranged on the one-piece shaft between the second roller bearing and a third roller bearing.
DE 102012 205 707 Al offenbart ein Getriebe. Das Getriebe weist eine Antriebswelle auf, die eine Rotorwelle einer elektrischen Maschine bildet. Auf der Antriebswelle sind ein als Schnecke ausgebildetes Antriebsritzel und ein Rotor der elektrischen Maschine angeordnet. Zwischen dem Antriebsritzel und dem Rotor ist ein Loslager vorgesehen. Zur Lagerung der Antriebswelle sind zwei weitere Lager vorgesehen, die jeweils an einem Ende der Antriebswelle angeordnet sind. Das Antriebsritzel befindet sich zwischen dem Loslager und einem der beiden Lager auf der Antriebswelle, während der Rotor zwischen dem Loslager und dem anderen der beiden Lager auf der Antriebswelle angeordnet ist. DE 102012 205 707 A1 discloses a transmission. The transmission has a drive shaft which forms a rotor shaft of an electrical machine. A drive pinion designed as a worm and a rotor of the electrical machine are arranged on the drive shaft. A floating bearing is provided between the drive pinion and the rotor. To support the drive shaft, two further bearings are provided, each of which is arranged at one end of the drive shaft. The drive pinion is located between the floating bearing and one of the two bearings on the drive shaft, while the rotor is arranged between the floating bearing and the other of the two bearings on the drive shaft.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Erfindungsgemäß wird ein elektrischer Antrieb vorgeschlagen mit einer elektrischen Maschine mit einer Rotorwelle und einem Getriebe, welches eine Getriebeeingangswelle umfasst, die über eine Welle-Welle-Verbindung mit der Rotorwelle verbunden ist. Die Rotorwelle ist in einem ersten Lager gelagert und die mit dieser über die Welle-Welle-Verbindung gekoppelte Getriebeeingangswelle ist in einem zweiten Lager als Festlager und einem dritten Lager als Loslager aufgenommen. According to the invention, an electric drive is proposed with an electric machine with a rotor shaft and a transmission which comprises a transmission input shaft which is connected to the rotor shaft via a shaft-shaft connection. The rotor shaft is mounted in a first bearing and the transmission input shaft coupled to it via the shaft-shaft connection is received in a second bearing as a fixed bearing and a third bearing as a floating bearing.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lagerungsanordnung für den elektrischen Antrieb ist insbesondere unabhängig von unterschiedlichen Temperaturausdehnungen, insbesondere im Vergleich zu einer angestellten Lagerung. The storage arrangement proposed according to the invention for the electric drive is in particular independent of different temperature expansions, in particular in comparison to an adjusted storage.
In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung umfasst die Welle-Welle-Verbindung eine formschlüssige Verbindung, beispielsweise eine Steckverzahnung. In vorteilhafter Weise ist eine formschlüssige Verbindung, zum Beispiel eine Steckverzahnung oder eine Keil-/Mehrkeilverbindung, sehr einfach montierbar und stellt eine robuste Drehmomentübertragungsmöglichkeit dar. Die Welle-Welle-Verbindung umfasst eine radiale Stützfläche, auf welcher sich die Rotorwelle an der Getriebeeingangswelle abstützt. Mit dieser Lösung kann in vorteilhafter Weise eine erhebliche Verbesserung der Laufruhe der über die Welle-Welle-Verbindung miteinander gekoppelten Rotorwelle und Getriebeeingangswelle und damit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Antriebs erreicht werden. In a further development of the solution proposed according to the invention, the shaft-shaft connection comprises a form-fitting connection, for example a spline. Advantageously, a positive connection, for example a spline or a wedge / multi-wedge connection, can be installed very easily and represents a robust torque transmission option. The shaft-shaft connection comprises a radial support surface on which the rotor shaft is supported on the transmission input shaft. With this solution, a considerable improvement in the smoothness of the running of the rotor shaft and transmission input shaft coupled to one another via the shaft-shaft connection and thus of the electrical drive proposed according to the invention can be achieved in an advantageous manner.
In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist die radiale Stützfläche durch eine Mantelfläche eines Wellenzapfens, der an der Getriebeeingangswelle ausgebildet ist, dargestellt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine fertigungstechnisch besonders einfache Ausbildung einer radialen Stützfläche für die Rotorwelle erreicht werden. In an advantageous further development of the solution proposed according to the invention, the radial support surface is represented by a lateral surface of a shaft journal which is formed on the transmission input shaft. As a result, a radial support surface for the rotor shaft that is particularly simple in terms of production technology can be achieved in an advantageous manner.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Antriebs umfasst die Welle-Welle-Verbindung aus Rotorwelle und Getriebeeingangswelle eine axiale Abstützung, an der die Rotorwelle in axiale Richtung an der Getriebeeingangswelle festgelegt ist. Da diese in einem zweiten und einem dritten Lager gelagert ist, vermag das als Festlager ausgebildete Lager die Axialbelastung aufzunehmen. In an advantageous further development of the electrical drive proposed according to the invention, the shaft-shaft connection made up of the rotor shaft and the transmission input shaft includes an axial support on which the rotor shaft is fixed in the axial direction on the transmission input shaft. Since this is mounted in a second and a third bearing, the bearing designed as a fixed bearing is able to absorb the axial load.
Darüber hinaus ist die Welle-Welle-Verbindung derart ausgeführt, dass eine formschlüssige Verbindung zum Beispiel eine Steckverzahnung oder eine Keil- /Mehrkeilverbindung in einer Spielpassung und eine radiale Stützfläche in einer Minimalpassung umfasst. Die Welle-Welle-Verbindung befindet sich zwischen der Rotorwelle und der Getriebeeingangswelle. Die Minimalspielpassung ist derart ausgelegt, dass unter Berücksichtigung der Toleranzkette des gesamten Systems ein Mindestspiel von 1 pm eingehalten wird. In vorteilhafter Weise wird das Spiel an der radialen Stützfläche möglichst gering ausgeführt und das Spiel innerhalb der Steckverzahnung entsprechend gewählt, so dass es nicht zu einer Verspannung der miteinander durch die Welle-Welle-Verbindung verbundenen Komponenten kommt. In addition, the shaft-shaft connection is designed in such a way that a positive connection comprises, for example, a spline or a wedge / multi-wedge connection in a clearance fit and a radial support surface in a minimal fit. The shaft-shaft connection is located between the rotor shaft and the transmission input shaft. The minimum clearance fit is designed in such a way that, taking into account the tolerance chain of the entire system, a minimum clearance of 1 pm is maintained. Advantageously, the play on the radial support surface is made as small as possible and the play within the spline is selected accordingly, so that the components connected to one another by the shaft-shaft connection do not become tensioned.
In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist am elektrischen Antrieb die Steckverzahnung als Teil der Welle-Welle-Verbindung durch eine Fettschmierung oder eine Ölschmierung mit Schmiermittel versorgt, um die mechanischen Belastungen herabzusetzen und damit die Lebensdauer des elektrischen Antriebs zu erhöhen. Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Antrieb kann darüber hinaus das erste Lager der Rotorwelle der elektrischen Maschine über mindestens ein Federelement in axiale Richtung vorgespannt werden. Bei dem Federelement kann in vorteilhafter Weise ein am Getriebegehäuse festlegbares Federelement in Gestalt einer Tellerfeder oder eines Tellerfederpakets eingesetzt werden. In a further development of the solution proposed according to the invention, the splines on the electric drive as part of the shaft-shaft connection are supplied with lubricant by grease lubrication or oil lubrication in order to reduce the mechanical loads and thus increase the service life of the electric drive. In the case of the electric drive proposed according to the invention, the first bearing of the rotor shaft of the electric machine can also be preloaded in the axial direction via at least one spring element. In the case of the spring element, a spring element that can be fixed to the gear housing in the form of a disk spring or a disk spring assembly can be used in an advantageous manner.
Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung des elektrischen Antriebs in einem E-Achsen-Modul eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. The present invention also relates to the use of the electric drive in an e-axle module of an electrically powered vehicle.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann in vorteilhafter Weise ein viertes Lager an einem elektrischen Antrieb eingespart werden. Dadurch lässt sich insbesondere an der Steckverzahnung, als Teil der Welle-Welle-Verbindung der mechanische Verschleiß herabsetzen. Darüber hinaus führt das erfindungsgemäß vorgeschlagene 3-Lager- Konzept zur Reduktion der toleranzbedingten Verspannungen in der Welle-Welle-Verbindung zwischen der Rotorwelle einerseits und der Getriebeeingangswelle andererseits. The solution proposed according to the invention can advantageously save a fourth bearing on an electric drive. As a result, mechanical wear can be reduced, particularly on the spline, as part of the shaft-shaft connection. In addition, the 3-bearing concept proposed according to the invention leads to a reduction in the tolerance-related stresses in the shaft-shaft connection between the rotor shaft on the one hand and the transmission input shaft on the other.
Durch die Ausbildung der Spielpassung an der Steckverzahnung sowie das Vorsehen der radialen Stützfläche kann bei einem geringen Drehmoment für eine Selbstzentrierung der Welle-Welle-Verbindung zwischen der Rotorwelle und der Getriebeeingangswelle Sorge getragen werden. By designing the clearance fit on the spline and providing the radial support surface, self-centering of the shaft-shaft connection between the rotor shaft and the transmission input shaft can be ensured with a low torque.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Schmierung der Welle-Welle-Verbindung, sei es durch eine separate Zuführung eines Schmierfetts oder einen Transport von Schmiermedium aus dem Getriebe zur Welle-Welle-Verbindung. The solution proposed according to the invention advantageously enables the shaft-shaft connection to be lubricated, be it through a separate supply of a lubricating grease or a transport of lubricating medium from the transmission to the shaft-shaft connection.
Dadurch kann die Lebensdauer des erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Antriebs erheblich verlängert werden. Aufgrund der erreichbaren Gewichtsersparnis ist eine Erhöhung der Leistungsdichte realisierbar, was insbesondere durch die Funktionstrennung der Lager hinsichtlich einer Axial- und Radialkraftaufnahme erreicht wird. Durch eine mögliche Ausführung des Loslagers als Rollenlager, Rollenhülse oder Rollenkranz kann die Tragfähigkeit der Lagerung deutlich erhöht werden. As a result, the service life of the electric drive proposed according to the invention can be extended considerably. Due to the weight savings that can be achieved, an increase in the power density can be achieved, which is achieved in particular by the functional separation of the bearings with regard to an axial and Radial force absorption is achieved. A possible design of the floating bearing as a roller bearing, roller sleeve or roller ring can significantly increase the load-bearing capacity of the bearing.
Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene 3-Lager- Konzept für eine Fest-Los- Lagerung des Wellenverbundes aus Eingangswelle und Rotorwelle ist unabhängig von unterschiedlichen temperaturbedingten Ausdehnungen, zum Beispiel zwischen Welle und Gehäuse, eine erhebliche Verbesserung der Laufruhe erreichbar im Vergleich beispielsweise zu einer angestellten Lagerung. Es lässt sich eine Verringerung der Verlustleistung durch fehlende Vorspannung erreichen, was zu einem effizienteren Antrieb führt. Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Antrieb werden Axialkräfte nur über ein Lager übertragen, wodurch ein einfacheres Gehäusedesign möglich wird. Des Weiteren ist eine erhebliche Vereinfachung der Montage erreichbar. The 3-bearing concept proposed according to the invention for a fixed-loose bearing of the shaft assembly made up of the input shaft and rotor shaft enables a considerable improvement in smoothness to run compared to, for example, an employed bearing, regardless of different temperature-related expansions, for example between shaft and housing. A reduction in the power loss can be achieved due to a lack of preload, which leads to a more efficient drive. In the case of the electrical drive proposed according to the invention, axial forces are only transmitted via a bearing, which enables a simpler housing design. Furthermore, a considerable simplification of the assembly can be achieved.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.
Es zeigt: It shows:
Figur 1 eine Längsschnittdarstellung durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Antrieb. FIG. 1 shows a longitudinal section through the electric drive proposed according to the invention.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, a repeated description of these elements being dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.
Der Darstellung gemäß Figur 1 ist ein Längsschnitt durch einen elektrischen Antrieb 10 zu entnehmen, der als E-Achsen-Modul 12 eines hier nicht näher dargestellten elektrischen Fahrzeugs Verwendung findet. Bei dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug kann es sich beispielsweise um einen Personenkraftwagen, um ein Nutzfahrzeug oder um einen Lastkraftwagen handeln. The illustration according to FIG. 1 shows a longitudinal section through an electric drive 10, which is not described here as an e-axis module 12 shown electric vehicle is used. The electrically driven vehicle can be, for example, a passenger car, a utility vehicle or a truck.
Gemäß der Schnittdarstellung in Figur 1 ist der elektrische Antrieb 10 durch eine elektrische Maschine 14 sowie ein mit dieser gekoppeltes Getriebe 16 gegeben. Die elektrische Maschine 14 umfasst eine Rotorwelle 18. An dieser ist der hier blockförmig schematisch angedeutete Rotor aufgenommen, der innerhalb eines Gehäuses 28 rotiert. Die Rotorwelle 18 ist an einem Ende in einem ersten Lager 20 aufgenommen. Bei dem ersten Lager 20 handelt es sich beispielsweise um ein Wälzlager mit einen Innenring 22 und einem diesen umschließenden Außenring 24. Zwischen dem Innenring 22 und dem Außenring 24 sind Wälzkörper 26 angeordnet, die in diesem Falle als Kugeln ausgebildet sind. Anstelle dieser Lagerart als erstes Lager 20 könnten auch Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager, Rillenkugellager oder dergleichen als erstes Lager 20 eingesetzt werden. In Figur 1 ist schematisch angedeutet, dass das erste Lager 20 im Gehäuse 28 der elektrischen Maschine 14 angeordnet ist. Das erste Lager 20 kann beispielsweise über ein hier angedeutetes Federelement, beispielsweise eine Tellerfeder 74 in axiale Richtung vorgespannt werden. Anstelle eines Federelements in Gestalt einer Tellerfeder 74 kann auch ein Tellerfedernpaket oder eine Wellfeder eingesetzt werden, um das erste Lager 20 in axiale Richtung vorzuspannen. According to the sectional illustration in FIG. 1, the electric drive 10 is provided by an electric machine 14 and a transmission 16 coupled to it. The electrical machine 14 comprises a rotor shaft 18. The rotor, which is schematically indicated here in block form and rotates within a housing 28, is received on this. The rotor shaft 18 is received at one end in a first bearing 20. The first bearing 20 is, for example, a roller bearing with an inner ring 22 and an outer ring 24 surrounding it. Between the inner ring 22 and the outer ring 24, rolling elements 26 are arranged, which in this case are designed as balls. Instead of this type of bearing as the first bearing 20, cylindrical roller bearings, tapered roller bearings, deep groove ball bearings or the like could also be used as the first bearing 20. In FIG. 1 it is indicated schematically that the first bearing 20 is arranged in the housing 28 of the electrical machine 14. The first bearing 20 can, for example, be preloaded in the axial direction via a spring element indicated here, for example a plate spring 74. Instead of a spring element in the form of a disk spring 74, a disk spring pack or a corrugated spring can also be used in order to preload the first bearing 20 in the axial direction.
Wie der Darstellung gemäß Figur 1 des Weiteren entnommen werden kann, ist die Rotorwelle 18 mit einem Hohlraum 52 versehen, in welchen ein Wellenzapfen 76 einer Getriebeeingangswelle 34 eingesteckt ist. As can also be seen from the illustration according to FIG. 1, the rotor shaft 18 is provided with a cavity 52 into which a shaft journal 76 of a transmission input shaft 34 is inserted.
Eine Welle-Welle-Verbindung 62 zwischen der Rotorwelle 18 einerseits und der Getriebeeingangswelle 34 andererseits ist durch eine Steckverzahnung 48 gegeben. A shaft-shaft connection 62 between the rotor shaft 18 on the one hand and the transmission input shaft 34 on the other hand is provided by a spline 48.
Die Steckverzahnung 48 umfasst sich in axiale Richtung, parallel zur Symmetrieachse 64 des Wellenzapfens 76 beziehungsweise der Getriebeeingangswelle 34 erstreckende Drehmomentübertragungsflächen 56. Zwischen diesen und dem Innenumfang der Rotorwelle 18 im Bereich des Hohlraums 52 der Rotorwelle 18 ist eine Spielpassung 50 ausgeführt. Diese gestattet eine weitestgehende Selbstzentrierung im Rahmen der Welle-Welle- Verbindung 62 zwischen der Rotorwelle 18 einerseits und der Getriebeeingangswelle 34 andererseits. The spline 48 encompasses torque transmission surfaces 56 extending in the axial direction, parallel to the axis of symmetry 64 of the shaft journal 76 or the transmission input shaft 34. A clearance fit 50 is implemented between these and the inner circumference of the rotor shaft 18 in the area of the cavity 52 of the rotor shaft 18. These allows the greatest possible degree of self-centering within the framework of the shaft-shaft connection 62 between the rotor shaft 18 on the one hand and the transmission input shaft 34 on the other hand.
Wie aus Figur 1 des Weiteren hervorgeht, ist die Getriebeeingangswelle 34 zweifach gelagert. Zum einen in einem zweiten Lager 30, bei dem es sich ebenfalls um ein Wälzlager handelt, was im Gehäuse 28 gelagert ist und zum anderen in einem dritten Lager 32, welches als Loslager ausgebildet ist. Eine Axialbewegung 66 des dritten Lagers 32 ist durch den in Figur 1 eingezeichneten Doppelpfeil 66 angedeutet. Die Positionen des zweiten Lagers 30 und des dritten Lagers 32 können auch vertauscht sein. As can also be seen from FIG. 1, the transmission input shaft 34 has two bearings. On the one hand in a second bearing 30, which is also a roller bearing, which is mounted in the housing 28, and on the other hand in a third bearing 32 which is designed as a floating bearing. An axial movement 66 of the third bearing 32 is indicated by the double arrow 66 shown in FIG. The positions of the second bearing 30 and the third bearing 32 can also be interchanged.
Der über die Welle-Welle-Verbindung 62 im ersten Lager 20, im als Festlager dienenden zweiten Lager 30 und im als Loslager dienenden dritten Lager 32 gelagerte Wellenverbund aus Rotorwelle 18 und Getriebeeingangswelle 34 ist über die Steckverzahnung 48 miteinander verbunden. Figur 1 zeigt, dass eine radiale Stützfläche 58 als Teil der Welle-Welle-Verbindung 62 durch die Umfangs- beziehungsweise Mantelfläche des Wellenzapfens 76 der Getriebeeingangswelle 34 gebildet ist. Figur 1 ist des Weiteren zu entnehmen, dass ein Wellenbund 78 an der Rotorwelle 18 ausgeführt ist. Der Wellenbund 78 befindet sich an dem ersten Lager 20 gegenüberliegenden Ende der Rotorwelle 18. Der Wellenbund 78 erstreckt sich in radialer Richtung nach innen und greift beispielsweise in eine Umfangsnut oder einen Freistich 44 ein, der am Umfang der Getriebeeingangswelle 34 ausgebildet ist, und fixiert die Rotorwelle 18 in axiale Richtung. Darüber hinaus dient der Wellenbund 78 an dem ersten Lager 20 gegenüberliegenden Ende der Rotorwelle 18 dazu, dass diese sich am Innenring 22 des zweiten Lagers 30, welches als Festlager dient, abstützt, und welches somit die Axialkräfte der Rotorwelle 18 aufnimmt. Alternativ besteht die Möglichkeit, eine Abstützung der Rotorwelle 18 an einem Wellenbund 78 der Getriebeeingangswelle 34 vorzunehmen. The shaft assembly of the rotor shaft 18 and the transmission input shaft 34, which is supported by the shaft-shaft connection 62 in the first bearing 20, in the second bearing 30 serving as a fixed bearing, and in the third bearing 32 serving as a floating bearing, is connected to one another via the splines 48. FIG. 1 shows that a radial support surface 58 is formed as part of the shaft-shaft connection 62 by the circumferential or lateral surface of the shaft journal 76 of the transmission input shaft 34. FIG. 1 also shows that a shaft collar 78 is implemented on the rotor shaft 18. The shaft collar 78 is located at the end of the rotor shaft 18 opposite the first bearing 20. The shaft collar 78 extends inward in the radial direction and engages, for example, in a circumferential groove or an undercut 44 that is formed on the circumference of the transmission input shaft 34, and fixes the Rotor shaft 18 in the axial direction. In addition, the shaft collar 78 on the end of the rotor shaft 18 opposite the first bearing 20 serves to support it on the inner ring 22 of the second bearing 30, which serves as a fixed bearing, and which thus absorbs the axial forces of the rotor shaft 18. Alternatively, there is the possibility of supporting the rotor shaft 18 on a shaft collar 78 of the transmission input shaft 34.
Das zweite Lager 30, welches als Festlager der Getriebeeingangswelle 34 dient, ist gemäß Figur 1 beispielsweise als Kugellager ausgebildet und umfasst einen Innenring 22 und einen Außenring 24, wobei der Außenring 24 im Gehäuse 28 des Getriebes 16 gelagert ist. Analog umfasst das dritte Lager 32, welches als Loslager dient, in der Darstellung gemäß Figur 1 ebenfalls einen Innenring 22 sowie einen Außenring 24, wobei die Wälzkörper 26 des dritten Lagers 32 durch Zylinderrollen 27 gegeben sind. The second bearing 30, which serves as a fixed bearing for the transmission input shaft 34, is designed, for example, as a ball bearing according to FIG. 1 and comprises an inner ring 22 and an outer ring 24, the outer ring 24 being mounted in the housing 28 of the transmission 16. Similarly, the third bearing 32, which serves as a floating bearing, also includes an inner ring 22 in the illustration according to FIG. 1 and an outer ring 24, the rolling elements 26 of the third bearing 32 being given by cylindrical rollers 27.
Aus Figur 1 geht des Weiteren hervor, dass an der Getriebeeingangswelle 34 ein Ritzel 36 ausgebildet ist. Das Ritzel 36 kämmt mit einem Zahnrad 40, welches seinerseits am Umfang einer Zwischenwelle 38 gelagert ist. Das Zahnrad 40 ist auf seinem Sitz 42 an der Zwischenwelle 38 gelagert, beispielsweise auf deren Umfang aufgeschrumpft, über eine Welle-Nabe-Verbindung mit diesem verbunden oder stoffschlüssig gefügt, zum Beispiel geschweißt. Im Bereich des Sitzes 42 befindet sich ein Freistich 44 sowie ein Bund 46 der Zwischenwelle 38, an welcher das Zahnrad 40 anliegt. Die Zwischenwelle 38 ist beispielsweise an einer ersten Lagerstelle 68 und einer zweiten Lagerstelle 70 im Gehäuse 28 des Getriebes 16 des elektrischen Antriebs 10 gelagert. Die Lagerstellen 68, 70 der Zwischenwelle 38 können beispielsweise als Wälzlager ausgebildet sein. FIG. 1 also shows that a pinion 36 is formed on the transmission input shaft 34. The pinion 36 meshes with a gear 40, which in turn is mounted on the circumference of an intermediate shaft 38. The gearwheel 40 is mounted on its seat 42 on the intermediate shaft 38, for example shrunk onto its circumference, connected to it via a shaft-hub connection or joined with a material fit, for example welded. In the area of the seat 42 there is an undercut 44 and a collar 46 of the intermediate shaft 38 on which the gear 40 rests. The intermediate shaft 38 is supported, for example, at a first bearing point 68 and a second bearing point 70 in the housing 28 of the transmission 16 of the electric drive 10. The bearing points 68, 70 of the intermediate shaft 38 can be designed, for example, as roller bearings.
Aus Figur 1 geht des Weiteren hervor, dass auf dem Umfang der Rotorwelle 18 der elektrischen Maschine 14 ein Radialwellendichtring 54 angeordnet ist. Dieser hat die Aufgabe, das Getriebe 16 gegenüber dem Hohlraum 52 der elektrischen Maschine 14, in welchem deren Rotor rotiert, abzudichten. Über den in Figur 1 angedeuteten Radialwellendichtring 54 erfolgt eine Trennung des Ölmengenvolumens innerhalb des Getriebes 16 von dem trockenen Innenraum der elektrischen Maschine 14 des elektrischen Antriebs 10. Gemäß der Darstellung in Figur 1 kann beispielsweise das erste Lager 20 über eine Tellerfeder 74 oder ein Paket aus Tellerfedern 74 in Axialrichtung beaufschlagt sein, angedeutet durch eine Anstellrichtung 72 des ersten Lagers 20 in der Schnittdarstellung gemäß Figur 1. Bei einer nassen elektrischen Maschine 14 ist eine Dichtung entbehrlich. FIG. 1 also shows that a radial shaft sealing ring 54 is arranged on the circumference of the rotor shaft 18 of the electrical machine 14. This has the task of sealing the transmission 16 from the cavity 52 of the electrical machine 14, in which the rotor rotates. The radial shaft sealing ring 54 indicated in FIG. 1 separates the oil volume within the transmission 16 from the dry interior of the electrical machine 14 of the electrical drive 10. As shown in FIG Disk springs 74 can be acted upon in the axial direction, indicated by a setting direction 72 of the first bearing 20 in the sectional illustration according to FIG. 1. In the case of a wet electrical machine 14, a seal is unnecessary.
Die Welle-Welle-Verbindung 62 zwischen der Rotorwelle 18 und der Getriebeeingangswelle 34 ist symmetrisch zur Symmetrieachse 64 ausgebildet. Zur Herabsetzung des mechanischen Verschleißes kann entweder eine separate Fettschmierung vorgesehen sein, durch welche ein Transport von Fett zur Steckverzahnung 48 erfolgen kann. Alternativ besteht die Möglichkeit, die Steckverzahnung 48 über ein Schmiermedium, wie beispielsweise das im Getriebe 16 bevorratete Öl zu versorgen. Die Zufuhr des Schmiermediums kann über eine gezielte Zuführung erfolgen, so dass eine kontinuierliche Versorgung mit Schmiermedium durch die Steckverzahnung 48 gewährleistet ist und der mechanische Verschleiß minimiert werden kann. Die elektrische Maschine 14 ist durch einen Radialwellendichtring 54 gegen das Schmiermedium abgedichtet.The shaft-shaft connection 62 between the rotor shaft 18 and the transmission input shaft 34 is designed symmetrically to the axis of symmetry 64. To reduce mechanical wear, either separate grease lubrication can be provided through which grease can be transported to the spline 48. Alternatively, there is the possibility of supplying the spline 48 via a lubricating medium, such as the oil stored in the gearbox 16, for example. The supply of the lubricating medium can take place via a targeted supply, so that a continuous supply of lubricating medium is ensured through the spline 48 and the mechanical wear can be minimized. The electrical machine 14 is sealed against the lubricating medium by a radial shaft sealing ring 54.
Die formschlüssige Verbindung in Gestalt der Steckverzahnung 48 kann auch ohne Schmierung ausgeführt sein. The positive connection in the form of the spline 48 can also be implemented without lubrication.
Anstelle der in Figur 1 dargestellten Anordnung, bei der der Wellenzapfen 76 an einem Ende der Getriebeeingangswelle 34 ausgebildet ist und in den Hohlraum 52 der Rotorwelle 18 hineinragt, kann auch eine umgekehrte Ausführung erfolgen, bei der der Wellenzapfen 76 Teil der Rotorwelle 18 ist und dieser in einen Hohlraum hineinragt, der im Inneren der Getriebeeingangswelle 34 ausgebildet ist. Instead of the arrangement shown in Figure 1, in which the shaft journal 76 is formed at one end of the transmission input shaft 34 and protrudes into the cavity 52 of the rotor shaft 18, a reverse design can also take place, in which the shaft journal 76 is part of the rotor shaft 18 and this protrudes into a cavity which is formed in the interior of the transmission input shaft 34.
Beide Ausführungsvarianten sind möglich. Mit der in Figur 1 im Längsschnitt dargestellten Lagerung des Wellenverbundes aus Getriebeeingangswelle 34 und Rotorwelle 18 wird ein 3-Lager- Konzept für elektrische Antriebe 10 vorgeschlagen, wodurch toleranzbedingte Verspannungen innerhalb der Welle- Welle-Verbindung 62 reduziert werden können. Die Ausführung der Spielpassung 50 an der Steckverzahnung 48 sowie die radiale Stützfläche 58 ausgeführt in Minimalspielpassung sorgen bei geringem Drehmoment für eine Selbstzentrierung der Getriebeeingangswelle 34 und der mit dieser gekoppelten Rotorwelle 18, so dass auch bei hohen Drehzahlen ein ruhiger Lauf der elektrischen Maschine 14 und der Getriebeeingangswelle 34 darstellbar ist. Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung in Gestalt des elektrischen Antriebs 10 besteht eine erheblich verbesserte Zugänglichkeit für Schmierstoff in Bezug auf die Zugänglichkeit der Steckverzahnung 48 sowie der radialen Stützfläche 58 mit Minimalspielpassung, so dass die Lebensdauer des in Figur 1 im Längsschnitt dargestellten elektrischen Antriebs 10 erheblich verbessert werden kann. Aufgrund der mit der vorgeschlagenen Lösung einhergehenden Gewichtsersparnis ist eine Erhöhung der Leistungsdichte erreichbar. Both versions are possible. With the support of the shaft assembly of the transmission input shaft 34 and rotor shaft 18 shown in longitudinal section in FIG. 1, a 3-bearing concept for electrical drives 10 is proposed, whereby tolerance-related tensions within the shaft-shaft connection 62 can be reduced. The design of the clearance fit 50 on the spline 48 and the radial support surface 58 designed with a minimum clearance fit ensure self-centering of the transmission input shaft 34 and the rotor shaft 18 coupled to it at low torque, so that even at high speeds, the electrical machine 14 and the motor run smoothly Transmission input shaft 34 can be shown. In the solution proposed according to the invention in the form of the electric drive 10, there is a considerably improved accessibility for lubricant in relation to the accessibility of the spline 48 and the radial support surface 58 with minimal clearance fit, so that the service life of the electric drive 10 shown in longitudinal section in FIG. 1 is considerably improved can be. Due to the weight saving associated with the proposed solution, an increase in the power density can be achieved.
Zudem ist hervorzuheben, dass das erfindungsgemäß vorgeschlagene 3-Lager- Konzept aus erstem Lager 20, als Festlager dienendem zweiten Lager 30 sowie dem als Loslager dienenden dritten Lager 32 in der Lage ist, temperaturbedingt auftretende Ausdehnungen im Vergleich zu einer angestellten Lagerung wesentlich besser zu kompensieren. Aufgrund einer fehlenden Vorspannung lässt sich die Verlustleistung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Antriebs 10 verringern, so dass dessen Effizienz erhöht wird. Auftretende Axialkräfte werden nur über ein Lager, d. h. das zweite Lager 30, das als Festlager dient, übertragen, wodurch sich eine erhebliche Vereinfachung des Designs des Gehäuses 28 erreichen lässt. Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. It should also be emphasized that the 3-bearing concept proposed according to the invention, consisting of the first bearing 20, the second bearing 30 serving as a fixed bearing and the third bearing 32 serving as a floating bearing, is able to compensate significantly better for temperature-related expansions compared to an adjusted bearing . Due to the lack of bias, the power loss of the electric drive 10 proposed according to the invention can be reduced, so that its efficiency is increased. Occurring Axial forces are only transmitted via one bearing, that is to say the second bearing 30, which serves as a fixed bearing, as a result of which the design of the housing 28 can be considerably simplified. The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, a large number of modifications are possible within the range specified by the claims, which are within the scope of expert action.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Elektrischer Antrieb (10) mit einer elektrischen Maschine (14) mit einer Rotorwelle (18) und einem Getriebe (16), welches eine Getriebeeingangswelle (34) umfasst, die über eine Welle-Welle- Verbindung (62) mit der Rotorwelle (18) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (18) in einem ersten Lager (20) gelagert ist und die mit dieser über die Welle-Welle-Verbindung (62) gekoppelte Getriebeeingangswelle (34) in einem zweiten Lager (30) als Festlager und in einem dritten Lager (32) als Loslager aufgenommen ist. 1. Electric drive (10) with an electric machine (14) with a rotor shaft (18) and a gear (16) which comprises a gear input shaft (34) which is connected to the rotor shaft (62) via a shaft-shaft connection (62). 18) is connected, characterized in that the rotor shaft (18) is mounted in a first bearing (20) and the transmission input shaft (34) coupled to this via the shaft-shaft connection (62) in a second bearing (30) as Fixed bearing and in a third bearing (32) is added as a floating bearing.
2. Elektrischer Antrieb (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle-Welle-Verbindung (62) eine formschlüssige Verbindung, insbesondere eine Steckverzahnung (48) oder eine Keil- oder Mehrkeilverbindung umfasst. 2. Electric drive (10) according to claim 1, characterized in that the shaft-shaft connection (62) comprises a form-fitting connection, in particular a spline (48) or a wedge or multi-wedge connection.
3. Elektrischer Antrieb (10) gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle-Welle-Verbindung (62) eine radiale Stützfläche (58) umfasst, auf der sich die Rotorwelle (18) auf der Getriebeeingangswelle (34) abstützt. 3. Electric drive (10) according to claims 1 and 2, characterized in that the shaft-shaft connection (62) comprises a radial support surface (58) on which the rotor shaft (18) is supported on the transmission input shaft (34) .
4. Elektrischer Antrieb (10) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Stützfläche (58) durch eine Mantelfläche eines Wellenzapfens (76) der Getriebeeingangswelle (34) gebildet ist. 4. Electric drive (10) according to claim 3, characterized in that the radial support surface (58) is formed by a lateral surface of a shaft journal (76) of the transmission input shaft (34).
5. Elektrischer Antrieb (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle-Welle-Verbindung (62) eine axiale Abstützung (60) umfasst, an der die Rotorwelle (18) in axiale Richtung an der Getriebeeingangswelle (34) festgelegt ist. 5. Electric drive (10) according to claims 1 to 4, characterized in that the shaft-shaft connection (62) comprises an axial support (60) on which the rotor shaft (18) in the axial direction on the transmission input shaft (34 ) is set.
6. Elektrischer Antrieb (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (18) einen Wellenbund (78) aufweist, mit dem sich diese am zweiten Lager (30) axial oder an einer Wellenschulter der Getriebeeingangswelle (34) abstützt. 6. Electric drive (10) according to claims 1 to 5, characterized in that the rotor shaft (18) has a shaft collar (78) with which it is axially or on a shaft shoulder of the transmission input shaft (34) on the second bearing (30) supports.
7. Elektrischer Antrieb (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverzahnung (48) in einer Spielpassung (50) zwischen der Rotorwelle (18) und der Getriebeeingangswelle (34) ausgeführt ist.7. Electric drive (10) according to claim 2, characterized in that the spline (48) is designed in a clearance fit (50) between the rotor shaft (18) and the transmission input shaft (34).
8. Elektrischer Antrieb (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverzahnung (48) sich axial erstreckende Drehmomentübertragungsflächen (56) oder ballig ausgeführte Drehmomentübertragungsflächen aufweist. 8. Electric drive (10) according to claim 2, characterized in that the spline (48) has axially extending torque transmission surfaces (56) or convex torque transmission surfaces.
9. Elektrischer Antrieb (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung in Gestalt der Steckverzahnung (48) über eine Fettschmierung oder eine Ölschmierung verfügt. 9. Electric drive (10) according to claim 2, characterized in that the positive connection in the form of the spline (48) has a grease lubrication or an oil lubrication.
10. Elektrischer Antrieb (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (20) der Rotorwelle (18) der elektrischen Maschine (14) über mindestens ein Federelement (74) in axiale Richtung vorgespannt ist. 10. Electric drive (10) according to claims 1 to 9, characterized in that the first bearing (20) of the rotor shaft (18) of the electrical machine (14) is preloaded in the axial direction via at least one spring element (74).
11. Elektrischer Antrieb (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (20) der Rotorwelle (18) als angestelltes Lager ausgeführt ist. 11. Electric drive (10) according to claims 1 to 9, characterized in that the first bearing (20) of the rotor shaft (18) is designed as an employed bearing.
12. Verwendung des elektrischen Antriebs (10) in einem E-Achsen-Modul (12) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. 12. Use of the electric drive (10) in an e-axle module (12) of an electrically powered vehicle.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023151750A1 (en) * 2022-02-14 2023-08-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Electric axle drivetrain

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022202910A1 (en) 2022-03-24 2023-09-28 Zf Friedrichshafen Ag Drive device for a vehicle
DE102022208109A1 (en) 2022-08-04 2024-02-15 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Drive arrangement and vehicle with such a drive arrangement

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010034130A1 (en) * 2010-08-12 2012-02-16 Volkswagen Ag Drive train for use in small motor vehicles, has gearbox standing in engagement with differential gear and comprising planetary gear stage driveable by input shaft and providing fixed gear transmission ratio between rotor and gear
DE102012208972A1 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Robert Bosch Gmbh Electric machine with an axial bias between a rolling bearing and a housing part, and method for operating such an electric machine
DE102012205707A1 (en) 2012-04-05 2013-10-10 Robert Bosch Gmbh Gearbox, electric machine
DE102016223694A1 (en) 2016-11-29 2018-05-30 Siemens Aktiengesellschaft Use of glycerol produced, in particular in the production of biodiesel
DE102017010371A1 (en) 2016-12-06 2018-06-07 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg gearmotor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010034130A1 (en) * 2010-08-12 2012-02-16 Volkswagen Ag Drive train for use in small motor vehicles, has gearbox standing in engagement with differential gear and comprising planetary gear stage driveable by input shaft and providing fixed gear transmission ratio between rotor and gear
DE102012208972A1 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Robert Bosch Gmbh Electric machine with an axial bias between a rolling bearing and a housing part, and method for operating such an electric machine
DE102012205707A1 (en) 2012-04-05 2013-10-10 Robert Bosch Gmbh Gearbox, electric machine
DE102016223694A1 (en) 2016-11-29 2018-05-30 Siemens Aktiengesellschaft Use of glycerol produced, in particular in the production of biodiesel
DE102017010371A1 (en) 2016-12-06 2018-06-07 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg gearmotor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023151750A1 (en) * 2022-02-14 2023-08-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Electric axle drivetrain

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