WO2022223763A1 - Electric drive for a vehicle - Google Patents

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WO2022223763A1
WO2022223763A1 PCT/EP2022/060660 EP2022060660W WO2022223763A1 WO 2022223763 A1 WO2022223763 A1 WO 2022223763A1 EP 2022060660 W EP2022060660 W EP 2022060660W WO 2022223763 A1 WO2022223763 A1 WO 2022223763A1
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bearing
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Matthias WESA
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
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    • F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
    • F16C2380/27—Motor coupled with a gear, e.g. worm gears

Definitions

  • the present invention relates to an electric drive for a vehicle with at least one electric machine. Furthermore, the invention relates to a vehicle with an electric drive.
  • a drive unit for a motor vehicle with an electric machine with a base-fixed stator and a radially rotatable rotor inside the stator is known, which is carried by a rotor shaft.
  • the rotor shaft is rotatably gela siege on the one hand by means of a rotor shaft bearing and on the other hand via a planetary gear supported on the base.
  • the rotor shaft and a gear shaft designed as a sun gear shaft are designed in one piece. Due to the one-piece design of the rotor shaft and gear shaft, the outside diameter is necessarily large. This not only results in higher losses, but also higher production costs.
  • the present invention is based on the object of proposing an electric drive and a vehicle with an electric drive which ensure the lowest possible losses and low production costs.
  • an electric drive for a vehicle with at least one electric machine is thus proposed.
  • a rotor shaft of the electric machine is coupled to a transmission shaft via a spline, the rotor shaft being mounted via the spline and via a first fixed bearing on the end of the rotor shaft facing away from the spline is and wherein the Ge is mounted transmission shaft via a second fixed bearing and a floating bearing.
  • the proposed electric drive has a particularly efficient bearing arrangement, since the rotor shaft in particular is supported on the gear shaft via the splines, without an additional bearing being required. This also reduces the losses in the electric drive, especially at low temperatures.
  • an axial preload can be omitted and the overall power density in the electric drive can be increased. Far ner results in a cost-effective and simpler assembly, so that not only the efficiency is increased, but also the manufacturing costs are reduced in the electrical drive's.
  • the outside diameter is preferably smaller in the area of the floating and fixed bearings of the transmission shaft than the outside diameter, preferably in the area of the fixed bearing of the rotor shaft. Since the bearings of the rotor shaft, in contrast to the bearings of the gear shaft, can be dimensioned smaller, the overall diameter of the electrical machine is smaller, which reduces the space requirement. At the same time, there is more space available for the larger gear shaft bearings. In addition, the manufacturing costs are reduced because, in contrast to the rotor shaft, the transmission shaft necessarily consists of higher-quality material due to the smaller outer diameter, which reduces the overall material costs.
  • a plug-in toothing is provided on the mutually facing ends of the transmission shaft and the rotor shaft for the non-rotatable connection in the electric drive.
  • Various structural designs of the spline are conceivable. It is particularly advantageous for reducing the outer diameter if, for example, the end of the rotor shaft facing the transmission shaft has a journal section with external teeth as part of the spline and if the end of the transmission shaft facing the rotor shaft has a hub section or the like with internal teeth as part of the spline, wherein the journal portion of the rotor shaft is formed by a diameter step or the like on the rotor shaft. It is also possible that the journal section on the transmission shaft and the hub section of the rotor shaft. Gearing of any design can be used as internal and external gearing, which enables the rotor shaft and the gear shaft to be connected to one another in a rotationally test manner.
  • the diameter step with the reduced outer diameter area on the rotor shaft or the gear shaft can be used in a particularly advantageous manner in order to assign at least one sealing element or the like to this area.
  • the sealing function between the gear area and the rotor area is made possible at low cost with the smallest possible diameter.
  • a radial shaft sealing ring or the like can be used as a sealing element, for example, with which sealing is carried out radially.
  • any type of bearing can be used.
  • cheaper ball bearings or grooved ball bearings can be used for the fixed bearing, while a cylinder roller bearing, for example, is used for the floating bearing.
  • At least one spur gear or a spur gear z. B. as part of egg ner translation or the like for connecting to an output are preferably assigned between the floating bearing and the fixed bearing of the transmission shaft.
  • the spur gear as a transmission component can, for example, form a transmission stage or the like.
  • the transmission shaft can preferably do this or the rotor shaft or alternatively both the rotor shaft and the transmission shaft have an axial bore or generally a fluid channel or the like for supplying lubricant to the spline.
  • the fluid channel or channels can coincide with the geometric central axis of said corrugations or run parallel or skewed to the central axis.
  • a further aspect of the invention provides that a vehicle with the electric drive described above is also claimed.
  • the advantages already described and further advantages result from this.
  • FIG. 1 shows a schematic partial view of a first embodiment of an electric drive according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic partial view of a second embodiment of the electrical drive's rule with a modified bearing arrangement.
  • Fig. 3 is a schematic partial view of a third embodiment of the electrical drive rule with an alternatively designed splines
  • Fig. 4 shows a schematic partial view of a fourth embodiment variant of the electrical drive's with a radial shaft sealing ring in the area of the plug-in teeth;
  • Fig. 5 is a schematic partial view of a fifth embodiment of the electrical drive rule with a parking lock wheel on a transmission shaft;
  • Fig. 6 is a schematic partial view of a sixth embodiment of the electrical drive rule with an alternative arrangement position of the parking lock gear on the transmission shaft;
  • FIG. 7 shows a schematic partial view of a seventh embodiment variant of the electric drive with a further alternative arrangement position of the parking lock wheel on the transmission shaft;
  • Fig. 8 is a schematic partial view of an eighth embodiment of the electrical drive rule with a next alternative arrangement position of the parking lock wheel on the transmission shaft;
  • FIG. 9 shows a schematic partial view of a ninth embodiment of the electrical drive's with the parking lock wheel on a rotor shaft; and
  • FIG. 10 shows a schematic partial view of a tenth embodiment variant of the electrical drive with an alternative arrangement position of the parking lock gear on the rotor shaft.
  • the electrical drive includes, among other things, a rotor shaft 1 which carries a rotor which is arranged coaxially with a stator of the electrical machine, not shown in any more detail, in a housing.
  • the rotor shaft 1 is connected to a gear shaft 3 via a spline 2 .
  • the transmission shaft 3 is ultimately connected, for example, via a spur gear 4 with an output, not shown, the spur gear 4 can be part of a translation or a gear stage, for example.
  • the rotor shaft 1 and the transmission shaft 3 are connected to one another in a rotationally fixed manner via the spline 2, with the rotor shaft 1 being mounted on the one hand via the spline 2 and on the other hand via a first fixed bearing 5 on the end of the rotor shaft 1 facing away from the spline 2. Furthermore, in the proposed electric drive, the transmission shaft 3 is mounted on the one hand via a second fixed bearing 6 and on the other hand via a floating bearing 7 . This results in a particularly cost-effective and efficient bearing for the electrical machine.
  • Figure 1 shows a first embodiment variant of the electric drive in which, for example, the end of the gear shaft 3 facing away from the spline 2 is assigned a cylindrical roller bearing as a floating bearing 7 and the end of the gear shaft 3 facing the spline 2 is assigned a deep groove ball bearing as a second fixed bearing 6. Furthermore, the end of the rotor shaft 1 facing away from the spline 2 is assigned a Ril lenkugellager as the first fixed bearing 5 .
  • a centrally located axial bore 14 for supplying oil to the splines 2 in the transmission shaft 3 and also in the rotor shaft 1 is indicated for all of the embodiment variants described here.
  • a second embodiment of the electric drive provides that the arrangement position of the second fixed bearing 6 and the floating bearing 7 on the transmission shaft 3 is reversed.
  • Figure 4 shows a fourth embodiment of the electric drive in which, in contrast to the first embodiment, it is provided that the reduced Outside diameter area of the diameter stage 10 on the rotor shaft 1 is assigned a log telement, for example as a radial shaft seal 12 .
  • Figures 5 to 10 show different arrangement variants of a parking lock gear 13 on the rotor shaft 1 or on the transmission shaft 3 of the electric drive.
  • FIG. 5 shows a fifth embodiment variant of the electric drive, in which the parking lock wheel 13 is arranged on the transmission shaft 3 between the loose bearing 7 and the second fixed bearing 6 .
  • FIG. 6 shows a sixth embodiment variant of the electric drive, in which the parking lock wheel 13 is arranged on the transmission shaft 3 outside of the Losla gers 7 and the second fixed bearing 6 when viewed axially.
  • the parking lock wheel 13 is associated with the end of the transmission shaft 3 facing away from the spline 2 .
  • FIG. 7 shows a seventh embodiment variant of the electric drive, in which the parking lock wheel 13 is also arranged inside the loose bearing 7 and the second fixed bearing 6 when viewed axially.
  • the parking lock gear 13 is assigned to the spur gear 4 of the transmission shaft 3 oppositely seen axially.
  • FIG. 8 shows an eighth embodiment variant of the electric drive, in which, in contrast to the sixth embodiment variant, the parking lock gear 13 is arranged on the end of the transmission shaft 3 facing the spline 2 .
  • FIG. 1 A ninth embodiment variant of the electric drive is shown in FIG.
  • FIG. 10 shows a tenth embodiment variant of the electric drive, in which the parking lock wheel 13 is assigned to the end of the rotor shaft 1 facing away from the splines 2 .

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Abstract

The invention relates to an electric drive for a vehicle having at least one electric machine, a rotor shaft (1) of the electric machine being coupled to a transmission shaft (3) via a spline (2), the rotor shaft (1) being mounted via the spline (2) and via a first fixed bearing (5) on the end of the rotor shaft (1) remote from the spline (2), and the transmission shaft (3) being mounted via a second fixed bearing (6) and a floating bearing (7). The invention also relates to a vehicle having the electric drive.

Description

Elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug Electric drive for a vehicle
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb für ein Fahrzeug mit zu mindest einer elektrischen Maschine. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb. The present invention relates to an electric drive for a vehicle with at least one electric machine. Furthermore, the invention relates to a vehicle with an electric drive.
Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2016 209 409 A1 ist eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine mit einem basisfesten Stator und einem radial innerhalb des Stators drehbaren Rotor bekannt, der von einer Ro torwelle getragen wird. Die Rotorwelle ist einerseits mittels eines Rotorwellenlagers und andererseits über ein an der Basis abgestütztes Planetengetriebe drehbar gela gert. Hierbei sind die Rotorwelle und eine als Sonnenradwelle ausgeführte Getriebe welle einteilig ausgeführt. Aufgrund der einteiligen Ausführung von Rotorwelle und Getriebewelle ergibt sich ein notwendigerweise großer Außendurchmesser. Hier durch ergeben sich nicht nur höhere Verluste, sondern auch höhere Herstellungskos ten. For example, from the document DE 10 2016 209 409 A1, a drive unit for a motor vehicle with an electric machine with a base-fixed stator and a radially rotatable rotor inside the stator is known, which is carried by a rotor shaft. The rotor shaft is rotatably gela siege on the one hand by means of a rotor shaft bearing and on the other hand via a planetary gear supported on the base. Here, the rotor shaft and a gear shaft designed as a sun gear shaft are designed in one piece. Due to the one-piece design of the rotor shaft and gear shaft, the outside diameter is necessarily large. This not only results in higher losses, but also higher production costs.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Antrieb und ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb vorzuschlagen, welche möglichst geringe Verluste und geringe Herstellungskosten gewährleisten. The present invention is based on the object of proposing an electric drive and a vehicle with an electric drive which ensure the lowest possible losses and low production costs.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 11 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben. This object is achieved according to the invention by the features of patent claim 1 or 11, advantageous and claimed developments resulting from the dependent claims and the description and the drawings.
Somit wird ein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit zumindest einer elektrischen Maschine vorgeschlagen. Um möglichst geringe Verluste und geringe Herstellungs kosten zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass eine Rotorwelle der elektrischen Ma schine mit einer Getriebewelle über eine Steckverzahnung gekoppelt ist, wobei die Rotorwelle über die Steckverzahnung und über ein erstes Festlager an dem der Steckverzahnung abgewandten Ende der Rotorwelle gelagert ist und wobei die Ge triebewelle über ein zweites Festlager und ein Loslager gelagert ist. Demzufolge ergibt sich bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb eine beson ders effiziente Lagerung, da insbesondere die Rotorwelle über die Steckverzahnung an der Getriebewelle abgestützt wird, ohne dass ein zusätzliches Lager erforderlich ist. Hierdurch reduzieren sich auch die Verluste bei dem elektrischen Antrieb insbe sondere bei niedrigen Temperaturen. Zudem kann eine axiale Vorspannung entfallen und insgesamt die Leistungsdichte bei dem elektrischen Antrieb erhöht werden. Fer ner ergibt sich eine kostengünstige und einfachere Montage, sodass nicht nur der Wirkungsgrad erhöht wird, sondern auch die Herstellungskosten bei dem elektri schen Antrieb verringert werden. An electric drive for a vehicle with at least one electric machine is thus proposed. In order to ensure the lowest possible losses and low production costs, it is provided that a rotor shaft of the electric machine is coupled to a transmission shaft via a spline, the rotor shaft being mounted via the spline and via a first fixed bearing on the end of the rotor shaft facing away from the spline is and wherein the Ge is mounted transmission shaft via a second fixed bearing and a floating bearing. As a result, the proposed electric drive has a particularly efficient bearing arrangement, since the rotor shaft in particular is supported on the gear shaft via the splines, without an additional bearing being required. This also reduces the losses in the electric drive, especially at low temperatures. In addition, an axial preload can be omitted and the overall power density in the electric drive can be increased. Far ner results in a cost-effective and simpler assembly, so that not only the efficiency is increased, but also the manufacturing costs are reduced in the electrical drive's.
Besonders vorteilhaft ist es bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb, dass der Außendurchmesser vorzugsweise im Bereich der Los- und Festlager der Getriebe welle kleiner als der Außendurchmesser vorzugsweise im Bereich des Festlagers der Rotorwelle ist. Da die Lager der Rotorwelle im Gegensatz zu den Lagern der Getrie bewelle geringer dimensioniert werden können, ergibt sich insgesamt ein geringerer Durchmesser der elektrischen Maschine, welches den Bauraumbedarf reduziert. Zu gleich steht für die größer zu dimensionierenden Lager der Getriebewelle mehr Bau raum zur Verfügung. Darüber hinaus werden die Herstellungskosten reduziert, weil durch die im Gegensatz zur Rotorwelle notwendigerweise aus höherwertigem Werk stoff bestehende Getriebewelle durch den geringeren Außendurchmesser die Werk stoffkosten insgesamt reduziert werden. It is particularly advantageous in the proposed electric drive that the outside diameter is preferably smaller in the area of the floating and fixed bearings of the transmission shaft than the outside diameter, preferably in the area of the fixed bearing of the rotor shaft. Since the bearings of the rotor shaft, in contrast to the bearings of the gear shaft, can be dimensioned smaller, the overall diameter of the electrical machine is smaller, which reduces the space requirement. At the same time, there is more space available for the larger gear shaft bearings. In addition, the manufacturing costs are reduced because, in contrast to the rotor shaft, the transmission shaft necessarily consists of higher-quality material due to the smaller outer diameter, which reduces the overall material costs.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist bei dem elektrischen Antrieb eine Steck verzahnung an den einander zugewandten Enden der Getriebewelle und der Rotor welle zur drehfesten Verbindung vorgesehen. Es sind verschiedene konstruktive Ausführungen der Steckverzahnung denkbar. Besonders vorteilhaft zur Reduzierung des Außendurchmessers ist es, wenn beispielsweise das der Getriebewelle zuge wandte Ende der Rotorwelle einen Zapfenabschnitt mit Außenverzahnung als Teil der Steckverzahnung aufweist und wenn das der Rotorwelle zugewandte Ende der Getriebewelle einen Nabenabschnitt oder dergleichen mit Innenverzahnung als Teil der Steckverzahnung aufweist, wobei der Zapfenabschnitt der Rotorwelle durch eine Durchmesserstufe oder dergleichen an der Rotorwelle gebildet wird. Ebenso ist es möglich, dass der Zapfenabschnitt an der Getriebewelle und der Nabenabschnitt an der Rotorwelle ausgeführt werden. Als Innen- und Außenverzahnung können beliebig gestaltete Verzahnungen eingesetzt werden, die es ermöglichen, dass die Rotorwelle und die Getriebewelle drehtest miteinander verbunden werden. In the context of the present invention, a plug-in toothing is provided on the mutually facing ends of the transmission shaft and the rotor shaft for the non-rotatable connection in the electric drive. Various structural designs of the spline are conceivable. It is particularly advantageous for reducing the outer diameter if, for example, the end of the rotor shaft facing the transmission shaft has a journal section with external teeth as part of the spline and if the end of the transmission shaft facing the rotor shaft has a hub section or the like with internal teeth as part of the spline, wherein the journal portion of the rotor shaft is formed by a diameter step or the like on the rotor shaft. It is also possible that the journal section on the transmission shaft and the hub section of the rotor shaft. Gearing of any design can be used as internal and external gearing, which enables the rotor shaft and the gear shaft to be connected to one another in a rotationally test manner.
Unabhängig von der jeweiligen Ausführung der Steckverzahnung an der Rotorwelle und der Getriebewelle kann in besonders vorteilhafter Weise die Durchmesserstufe mit dem reduzierten Außendurchmesserbereich an der Rotorwelle oder der Getriebe welle genutzt werden, um diesem Bereich zumindest ein Dichtelement oder derglei chen zuzuordnen. Demzufolge wird die Dichtfunktion zwischen dem Getriebebereich und dem Rotorbereich auf einem möglichst geringen Durchmesser kostengünstig er möglicht. Als Dichtelement kann beispielsweise ein Radialwellendichtring oder der gleichen eingesetzt werden, mit dem radial gedichtet wird. Regardless of the particular design of the splines on the rotor shaft and the gear shaft, the diameter step with the reduced outer diameter area on the rotor shaft or the gear shaft can be used in a particularly advantageous manner in order to assign at least one sealing element or the like to this area. As a result, the sealing function between the gear area and the rotor area is made possible at low cost with the smallest possible diameter. A radial shaft sealing ring or the like can be used as a sealing element, for example, with which sealing is carried out radially.
Hinsichtlich der Festlager und der Loslager können beliebige Lager eingesetzt wer den. Beispielsweise können für die Festlager kostengünstigere Kugellager bzw. Ril lenkugellager eingesetzt werden, während für das Loslager zum Beispiel ein Zylin derrollenlager eingesetzt wird. With regard to the fixed and floating bearings, any type of bearing can be used. For example, cheaper ball bearings or grooved ball bearings can be used for the fixed bearing, while a cylinder roller bearing, for example, is used for the floating bearing.
Im Rahmen der Erfindung kann bei dem elektrischen Antrieb aufgrund der bauraum sparenden Lagerung zumindest ein Stirnrad oder eine Stirnradstufe z. B. als Teil ei ner Übersetzung oder dergleichen zum Verbinden mit einem Abtrieb vorzugsweise zwischen dem Loslager und dem Festlager der Getriebewelle zugeordnet werden. Das Stirnrad als Getriebebauteil kann beispielsweise eine Übersetzungsstufe oder dergleichen bilden. In the context of the invention, at least one spur gear or a spur gear z. B. as part of egg ner translation or the like for connecting to an output are preferably assigned between the floating bearing and the fixed bearing of the transmission shaft. The spur gear as a transmission component can, for example, form a transmission stage or the like.
Ferner ist es bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb möglich der Getriebe welle oder der Rotorwelle ein Parksperrenrad einer Parksperrenanordnung zuzuord nen, sodass der Antrieb und damit auch der Abtrieb des Fahrzeuges bei eingelegter Parksperre blockiert werden kann. Furthermore, with the proposed electric drive, it is possible to assign a parking lock wheel to a parking lock arrangement of the transmission shaft or the rotor shaft, so that the drive and thus also the output of the vehicle can be blocked when the parking lock is engaged.
Besonders vorteilhaft hinsichtlich der Lebensdauer ist es, wenn bei dem vorgeschla genen elektrischen Antrieb die Steckverzahnung mit einer Schmiermittel- bzw. Ölver sorgung verbunden ist. Vorzugsweise kann bzw. können hierzu die Getriebewelle oder die Rotorwelle oder alternativ sowohl die Rotorwelle als auch die Getriebewelle eine Axialbohrung bzw. allgemein einen Fluidkanal oder dergleichen zur Schmiermit telversorgung der Steckverzahnung aufweisen. Der Fluidkanal oder die Fluidkanäle können mit der geometrischen Mittelachse der genannten Wellen zusammenfallen oder parallel oder windschief zur Mittelachse verlaufen. It is particularly advantageous in terms of service life if, in the proposed electric drive, the splines are connected to a supply of lubricant or oil. The transmission shaft can preferably do this or the rotor shaft or alternatively both the rotor shaft and the transmission shaft have an axial bore or generally a fluid channel or the like for supplying lubricant to the spline. The fluid channel or channels can coincide with the geometric central axis of said corrugations or run parallel or skewed to the central axis.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass auch ein Fahrzeug mit dem vorbe schriebenen elektrischen Antrieb beansprucht wird. Flieraus ergeben sich die bereits beschriebenen Vorteile und weitere Vorteile. A further aspect of the invention provides that a vehicle with the electric drive described above is also claimed. The advantages already described and further advantages result from this.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine schematische Teilansicht einer ersten Ausführungsvariante eines erfin dungsgemäßen elektrischen Antriebes; 1 shows a schematic partial view of a first embodiment of an electric drive according to the invention;
Fig. 2 eine schematische Teilansicht einer zweiten Ausführungsvariante des elektri schen Antriebes mit einer veränderten Lageranordnung; Fig. 2 is a schematic partial view of a second embodiment of the electrical drive's rule with a modified bearing arrangement.
Fig. 3 eine schematische Teilansicht einer dritten Ausführungsvariante des elektri schen Antriebes mit einer alternativ ausgeführten Steckverzahnung; Fig. 3 is a schematic partial view of a third embodiment of the electrical drive rule with an alternatively designed splines;
Fig. 4 eine schematische Teilansicht einer vierten Ausführungsvariante des elektri schen Antriebes mit einem Radialwellendichtring im Bereich der Steckverzah nung; Fig. 4 shows a schematic partial view of a fourth embodiment variant of the electrical drive's with a radial shaft sealing ring in the area of the plug-in teeth;
Fig. 5 eine schematische Teilansicht einer fünften Ausführungsvariante des elektri schen Antriebes mit einem Parksperrenrad an einer Getriebewelle; Fig. 5 is a schematic partial view of a fifth embodiment of the electrical drive rule with a parking lock wheel on a transmission shaft;
Fig. 6 eine schematische Teilansicht einer sechsten Ausführungsvariante des elektri schen Antriebes mit einer alternativen Anordnungsposition des Parksperrenra des an der Getriebewelle; Fig. 6 is a schematic partial view of a sixth embodiment of the electrical drive rule with an alternative arrangement position of the parking lock gear on the transmission shaft;
Fig. 7 eine schematische Teilansicht einer siebenten Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes mit einerweiteren alternativen Anordnungsposition des Parksperrenrades an der Getriebewelle; Fig. 8 eine schematische Teilansicht einer achten Ausführungsvariante des elektri schen Antriebes mit einer nächsten alternativen Anordnungsposition des Park sperrenrades an der Getriebewelle; 7 shows a schematic partial view of a seventh embodiment variant of the electric drive with a further alternative arrangement position of the parking lock wheel on the transmission shaft; Fig. 8 is a schematic partial view of an eighth embodiment of the electrical drive rule with a next alternative arrangement position of the parking lock wheel on the transmission shaft;
Fig. 9 eine schematische Teilansicht einer neunten Ausführungsvariante des elektri schen Antriebes mit dem Parksperrenrad an einer Rotorwelle; und Fig.10 eine schematische Teilansicht einer zehnten Ausführungsvariante des elektri schen Antriebes mit einer alternativen Anordnungsposition des Parksperrenra des an der Rotorwelle. 9 shows a schematic partial view of a ninth embodiment of the electrical drive's with the parking lock wheel on a rotor shaft; and FIG. 10 shows a schematic partial view of a tenth embodiment variant of the electrical drive with an alternative arrangement position of the parking lock gear on the rotor shaft.
In den Figuren 1 bis 10 sind verschiedene Ausführungsvarianten eines elektrischen Antriebes für ein Fahrzeug mit zumindest einer elektrischen Maschine beispielhaft dargestellt. In the figures 1 to 10 different embodiment variants of an electric drive for a vehicle with at least one electric machine are shown as an example.
Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten umfasst der elektrische An trieb unter anderem eine Rotorwelle 1 , die einen Rotor trägt, der koaxial zu einem nicht weiter dargestellten Stator der elektrischen Maschine in einem Gehäuse ange ordnet ist. Die Rotorwelle 1 ist über eine Steckverzahnung 2 mit einer Getriebewelle 3 verbunden. Die Getriebewelle 3 ist beispielsweise über ein Stirnrad 4 letztendlich mit einem nicht weiter dargestellten Abtrieb verbunden, wobei das Stirnrad 4 bei spielsweise Teil einer Übersetzungs- bzw. einer Getriebestufe sein kann. Regardless of the respective embodiment variants, the electrical drive includes, among other things, a rotor shaft 1 which carries a rotor which is arranged coaxially with a stator of the electrical machine, not shown in any more detail, in a housing. The rotor shaft 1 is connected to a gear shaft 3 via a spline 2 . The transmission shaft 3 is ultimately connected, for example, via a spur gear 4 with an output, not shown, the spur gear 4 can be part of a translation or a gear stage, for example.
Über die Steckverzahnung 2 sind die Rotorwelle 1 und die Getriebewelle 3 drehfest miteinander verbunden, wobei die Rotorwelle 1 einerseits über die Steckverzahnung 2 und andererseits über ein erstes Festlager 5 an dem der Steckverzahnung 2 abge wandten Ende der Rotorwelle 1 gelagert ist. Ferner ist bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb die Getriebewelle 3 einerseits über ein zweites Festlager 6 und andererseits über ein Loslager 7 gelagert. Flierdurch ergibt sich eine besonders kos tengünstige und effiziente Lagerung bei der elektrischen Maschine. The rotor shaft 1 and the transmission shaft 3 are connected to one another in a rotationally fixed manner via the spline 2, with the rotor shaft 1 being mounted on the one hand via the spline 2 and on the other hand via a first fixed bearing 5 on the end of the rotor shaft 1 facing away from the spline 2. Furthermore, in the proposed electric drive, the transmission shaft 3 is mounted on the one hand via a second fixed bearing 6 and on the other hand via a floating bearing 7 . This results in a particularly cost-effective and efficient bearing for the electrical machine.
Dadurch, dass der Außendurchmesser der Getriebewelle 3 kleiner als der Außen durchmesser der Rotorwelle 1 ist, ergeben sich weitere Vorteile hinsichtlich Herstel lungskosten und Montage bei dem vorgeschlagenen elektrischen Antrieb. Gemäß der Figuren 1 und 2 sowie 4 bis 10 ist vorgesehen, dass das der Getriebe welle 3 zugewandte Ende der Rotorwelle 1 einen Zapfenabschnitt 8 mit einer Außen verzahnung als Teil der Steckverzahnung 2 aufweist und dass das der Rotorwelle 1 zugewandte Ende der Getriebewelle 3 einen Nabenabschnitt 9 mit einer Innenver zahnung als Teil der Steckverzahnung 2 aufweist, wobei der Zapfenabschnitt 8 der Rotorwelle 1 durch eine Durchmesserstufe 10 an der Rotorwelle 1 gebildet wird. The fact that the outer diameter of the transmission shaft 3 is smaller than the outer diameter of the rotor shaft 1 results in further advantages in terms of production costs and assembly with the proposed electric drive. According to Figures 1 and 2 as well as 4 to 10, it is provided that the end of the rotor shaft 1 facing the transmission shaft 3 has a journal section 8 with external teeth as part of the spline 2 and that the end of the transmission shaft 3 facing the rotor shaft 1 has a hub section 9 having an internal toothing as part of the splined toothing 2 , the journal section 8 of the rotor shaft 1 being formed by a diameter step 10 on the rotor shaft 1 .
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes bei der bei spielhaft dem der Steckverzahnung 2 abgewandten Ende der Getriebewelle 3 ein Zy linderrollenlager als Loslager 7 und dem der Steckverzahnung 2 zugewandten Ende der Getriebewelle 3 ein Rillenkugellager als zweites Festlager 6 zugeordnet sind. Ferner ist dem der Steckverzahnung 2 abgewandten Ende der Rotorwelle 1 ein Ril lenkugellager als erstes Festlager 5 zugeordnet. Zudem ist für alle hier beschriebe nen Ausführungsvarianten beispielhaft eine zentral angeordnete Axialbohrung 14 zur Ölversorgung der Steckverzahnung 2 in der Getriebewelle 3 und ebenso in der Ro torwelle 1 angedeutet. Figure 1 shows a first embodiment variant of the electric drive in which, for example, the end of the gear shaft 3 facing away from the spline 2 is assigned a cylindrical roller bearing as a floating bearing 7 and the end of the gear shaft 3 facing the spline 2 is assigned a deep groove ball bearing as a second fixed bearing 6. Furthermore, the end of the rotor shaft 1 facing away from the spline 2 is assigned a Ril lenkugellager as the first fixed bearing 5 . In addition, a centrally located axial bore 14 for supplying oil to the splines 2 in the transmission shaft 3 and also in the rotor shaft 1 is indicated for all of the embodiment variants described here.
In Figur 2 wird bei einer zweiten Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante vorgesehen, dass die Anordnungsposi tion von dem zweiten Festlager 6 und dem Loslager 7 an der Getriebewelle 3 ver tauscht wird. In FIG. 2, in contrast to the first embodiment, a second embodiment of the electric drive provides that the arrangement position of the second fixed bearing 6 and the floating bearing 7 on the transmission shaft 3 is reversed.
In Figur 3 ist im Rahmen einer dritten Ausführungsvariante im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante dargestellt, dass das der Getriebewelle 3 zugewandte Ende der Rotorwelle 1 einen Nabenabschnitt 9A mit einer Innenverzahnung als Teil der Steck verzahnung 2 aufweist und dass das der Rotorwelle 1 zugewandte Ende der Getrie bewelle 3 einen Zapfenabschnitt 8A mit einer Außenverzahnung als Teil der Steck verzahnung 2 aufweist, wobei der Zapfenabschnitt 8A der Getriebewelle 3 durch eine Durchmesserstufe 11 der Getriebewelle vorgesehen ist. In Figure 3, as part of a third embodiment variant, in contrast to the first embodiment variant, it is shown that the end of the rotor shaft 1 facing the gear shaft 3 has a hub section 9A with internal teeth as part of the spline system 2 and that the end of the gear mechanism facing the rotor shaft 1 is shafted 3 has a journal section 8A with external teeth as part of the spline 2, the journal section 8A of the transmission shaft 3 being provided by a diameter step 11 of the transmission shaft.
Figur 4 zeigt eine vierte Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes, bei der im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante vorgesehen ist, dass dem reduzierten Außendurchmesserbereich der Durchmesserstufe 10 an der Rotorwelle 1 ein Dich telement zum Beispiel als Radialwellendichtring 12 zugeordnet ist. Figure 4 shows a fourth embodiment of the electric drive in which, in contrast to the first embodiment, it is provided that the reduced Outside diameter area of the diameter stage 10 on the rotor shaft 1 is assigned a log telement, for example as a radial shaft seal 12 .
Die Figuren 5 bis 10 zeigen verschiedene Anordnungsvarianten eines Parksperrenra des 13 an der Rotorwelle 1 oder an der Getriebewelle 3 des elektrischen Antriebes. Figures 5 to 10 show different arrangement variants of a parking lock gear 13 on the rotor shaft 1 or on the transmission shaft 3 of the electric drive.
Figur 5 zeigt eine fünfte Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes, bei der das Parksperrenrad 13 an der Getriebewelle 3 zwischen dem Loslager 7 und dem zwei ten Festlager 6 angeordnet ist. FIG. 5 shows a fifth embodiment variant of the electric drive, in which the parking lock wheel 13 is arranged on the transmission shaft 3 between the loose bearing 7 and the second fixed bearing 6 .
Figur 6 zeigt eine sechste Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes, bei der das Parksperrenrad 13 an der Getriebewelle 3 axial gesehen außerhalb des Losla gers 7 und des zweiten Festlagers 6 angeordnet ist. Das Parksperrenrad 13 ist dem der Steckverzahnung 2 abgewandten Ende der Getriebewelle 3 zugeordnet. FIG. 6 shows a sixth embodiment variant of the electric drive, in which the parking lock wheel 13 is arranged on the transmission shaft 3 outside of the Losla gers 7 and the second fixed bearing 6 when viewed axially. The parking lock wheel 13 is associated with the end of the transmission shaft 3 facing away from the spline 2 .
In Figur 7 ist eine siebente Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes darge stellt, bei der das Parksperrenrad 13 ebenfalls axial gesehen innerhalb des Loslagers 7 und des zweiten Festlagers 6 angeordnet ist. Im Unterschied zu der fünften Aus führungsvariante ist das Parksperrenrad 13 axial gesehen gegenüberliegend an dem Stirnrad 4 der Getriebewelle 3 zugeordnet. FIG. 7 shows a seventh embodiment variant of the electric drive, in which the parking lock wheel 13 is also arranged inside the loose bearing 7 and the second fixed bearing 6 when viewed axially. In contrast to the fifth embodiment variant, the parking lock gear 13 is assigned to the spur gear 4 of the transmission shaft 3 oppositely seen axially.
Figur 8 zeigt eine achte Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes, bei der im Unterschied zur sechsten Ausführungsvariante das Parksperrenrad 13 an dem der Steckverzahnung 2 zugewandten Ende der Getriebewelle 3 angeordnet ist. FIG. 8 shows an eighth embodiment variant of the electric drive, in which, in contrast to the sixth embodiment variant, the parking lock gear 13 is arranged on the end of the transmission shaft 3 facing the spline 2 .
In Figur 9 ist eine neunte Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes dargestellt, bei der das Parksperrenrad 13 dem Zapfenabschnitt 8 der Rotorwelle 1 zugeordnet ist. A ninth embodiment variant of the electric drive is shown in FIG.
Figur 10 zeigt eine zehnte Ausführungsvariante des elektrischen Antriebes, bei der das Parksperrenrad 13 dem der Steckverzahnung 2 abgewandten Ende der Rotor welle 1 zugeordnet ist. Bezugszeichen Rotorwelle Steckverzahnung Getriebewelle Stirnrad erstes Festlager an der Rotorwelle zweites Festlager an der Getriebewelle Loslager an der Getriebewelle Zapfenabschnitt an der Rotorwelle A Zapfenabschnitt an der Getriebewelle Nabenabschnitt an der Getriebewelle A Nabenabschnitt an der Rotorwelle 0 Durchmesserstufe der Rotorwelle 1 Durchmesserstufe an der Getriebewelle 2 Radialwellendichtring 3 Parksperrenrad 4 Axialbohrung zur Ölversorgung der Steckverzahnung FIG. 10 shows a tenth embodiment variant of the electric drive, in which the parking lock wheel 13 is assigned to the end of the rotor shaft 1 facing away from the splines 2 . Reference sign rotor shaft splines transmission shaft spur gear first fixed bearing on the rotor shaft second fixed bearing on the transmission shaft loose bearing on the transmission shaft journal section on the rotor shaft A journal section on the transmission shaft hub section on the transmission shaft A hub section on the rotor shaft 0 diameter step of the rotor shaft 1 diameter step on the transmission shaft 2 radial shaft sealing ring 3 parking lock wheel 4 Axial bore for supplying oil to the splines

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit zumindest einer elektrischen Maschine, wobei eine Rotorwelle (1) der elektrischen Maschine mit einer Getriebewelle (3) über eine Steckverzahnung (2) gekoppelt ist, wobei die Rotorwelle (1) über die Steckver zahnung (2) und über ein erstes Festlager (5) an dem der Steckverzahnung (2) abge wandten Ende der Rotorwelle (1) gelagert ist und wobei die Getriebewelle (3) über ein zweites Festlager (6) und ein Loslager (7) gelagert ist. 1. Electric drive for a vehicle with at least one electric machine, wherein a rotor shaft (1) of the electric machine is coupled to a transmission shaft (3) via a spline (2), the rotor shaft (1) via the spline (2) and is mounted via a first fixed bearing (5) on the end of the rotor shaft (1) facing away from the spline (2) and the gear shaft (3) is mounted via a second fixed bearing (6) and a floating bearing (7).
2. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Außen durchmesser der Getriebewelle (3) kleiner als der Außendurchmesser der Rotorwelle2. Electric drive according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the gear shaft (3) is smaller than the outer diameter of the rotor shaft
(1) ist. (1) is.
3. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das der Getriebewelle (3) zugewandte Ende der Rotorwelle (1) einen Zapfenabschnitt (8) mit Außenverzahnung als Teil der Steckverzahnung (2) aufweist und dass das der Rotorwelle (1) zugewandte Ende der Getriebewelle (3) einen Nabenabschnitt (9) mit Innenverzahnung als Teil der Steckverzahnung (2) aufweist, wobei der Zapfenab schnitt (8) der Rotorwelle (1) durch eine Durchmesserstufe (10) der Rotorwelle (1) vorgesehen ist. 3. Electric drive according to Claim 1 or 2, characterized in that the end of the rotor shaft (1) facing the transmission shaft (3) has a journal section (8) with external teeth as part of the plug-in teeth (2) and that that of the rotor shaft (1) facing end of the gear shaft (3) has a hub section (9) with internal teeth as part of the spline (2), the Zapfenab section (8) of the rotor shaft (1) being provided by a diameter step (10) of the rotor shaft (1).
4. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das der Getriebewelle (3) zugewandte Ende der Rotorwelle (1) einen Nabenabschnitt (9A) mit Innenverzahnung als Teil der Steckverzahnung (2) aufweist und dass das der Rotorwelle (1) zugewandte Ende der Getriebewelle (3) einen Zapfenabschnitt (8A) mit Außenverzahnung als Teil der Steckverzahnung (2) aufweist, wobei der Zap fenabschnitt (8A) der Getriebewelle (3) durch eine Durchmesserstufe (11) der Getrie bewelle (3) vorgesehen ist. 4. Electric drive according to Claim 1 or 2, characterized in that the end of the rotor shaft (1) facing the transmission shaft (3) has a hub section (9A) with internal teeth as part of the spline (2) and that that of the rotor shaft (1) The end of the gear shaft (3) facing towards has a journal section (8A) with external teeth as part of the spline (2), the journal section (8A) of the gear shaft (3) being provided by a diameter step (11) of the gear shaft (3).
5. Elektrische Antrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem reduzierten Außendurchmesserbereich der Durchmesserstufe (10, 11) an der Rotor welle (1) oder an der Getriebewelle (3) zumindest ein Dichtelement (12) zugeordnet ist. 5. Electrical drive according to claim 3 or 4, characterized in that the reduced outer diameter area of the diameter step (10, 11) on the rotor shaft (1) or on the gear shaft (3) is assigned at least one sealing element (12).
6. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass dem der Steckverzahnung (2) abgewandten Ende der Getriebewelle (3) ein Zylinderrollenlager als Loslager (7) und dem der Steckverzahnung (2) zuge wandten Ende der Getriebewelle (3) ein Rillenkugellager als zweites Festlager (6) zu geordnet sind. 6. Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that the end of the gear shaft (3) facing away from the spline (2) has a cylindrical roller bearing as a movable bearing (7) and the end of the gear shaft (3) facing the spline (2) a deep groove ball bearing are assigned as the second fixed bearing (6).
7. Elektrischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem der Steckverzahnung (2) abgewandten Ende der Getriebewelle (3) ein Ril lenkugellager als zweites Festlager (6) und dem der Steckverzahnung (2) zugewand ten Ende der Getriebewelle ein Zylinderrollenlager als Loslager (7) zugeordnet sind. 7. Electric drive according to one of claims 1 to 5, characterized in that the end of the gear shaft (3) facing away from the spline (2) has a grooved ball bearing as the second fixed bearing (6) and the end of the gear shaft facing the spline (2). a cylindrical roller bearing is assigned as a floating bearing (7).
8. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das der Steckverzahnung (2) abgewandte Ende der Rotorwelle (1) ein Rillenkugellager als erstes Festlager (5) zugeordnet ist. 8. Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that the splines (2) facing away from the end of the rotor shaft (1) is associated with a deep groove ball bearing as the first fixed bearing (5).
9. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der Getriebewelle (3) zwischen dem Loslager (7) und dem zweiten Festlager (6) ein Stirnrad (4) zugeordnet ist. 9. Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that the gear shaft (3) between the floating bearing (7) and the second fixed bearing (6) is associated with a spur gear (4).
10. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Getriebewelle (3) zwischen dem Loslager (7) und dem zwei ten Festlager (6) ein Parksperrenrad (13) zugeordnet ist. 10. Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission shaft (3) between the floating bearing (7) and the two th fixed bearing (6) is associated with a parking lock wheel (13).
11. Elektrische Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebewelle (3) axial gesehen außerhalb des Loslagers (7) und des zwei ten Festlagers (6) ein Parksperrenrad (13) zugeordnet ist. 11. Electrical drive according to one of claims 1 to 9, characterized in that the transmission shaft (3) viewed axially outside of the loose bearing (7) and the second fixed bearing (6) is associated with a parking lock wheel (13).
12. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 3 oder 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zapfenabschnitt (8) der Rotorwelle (1) ein Parksperrenrad (13) zugeordnet ist. 12. Electric drive according to claim 3 or 5 to 9, characterized in that the journal section (8) of the rotor shaft (1) is associated with a parking lock wheel (13).
13. Elektrischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem der Steckverbindung (2) abgewandten Ende der Rotorwelle (1 ) ein Park sperrenrad (13) zugeordnet ist. 13. Electric drive according to one of claims 1 to 9, characterized in that the connector (2) facing away from the end of the rotor shaft (1) is associated with a parking lock wheel (13).
14. Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Getriebewelle (3) oder die Rotorwelle (1 ) oder dass die Ge triebewelle (3) und die Rotorwelle (1 ) eine Axialbohrung (14) zur Schmiermittelversor gung der Steckverzahnung (2) aufweist bzw. aufweisen. 14. Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that the gear shaft (3) or the rotor shaft (1) or that the gear shaft (3) and the rotor shaft (1) have an axial bore (14) for supplying lubricant to the splines (2) has or have.
15. Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprü che. 15. Vehicle with an electric drive according to one of the preceding claims.
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