Antriebssystem zum Antreiben einer Komponente mit einer

Elektromotoreinheit und einer Getriebeeinheit

Die Erfindung betrifft einen mit einem Getriebe ausgestatte ^¬ ten Motor, insbesondere einen Elektromotor.

Die Leistung P eines Motors lässt sich mit Ρ=Μ*ω beschreiben, wobei M das Drehmoment des Motors und ω=2πη die Winkelge ^¬ schwindigkeit bei einer Drehzahl n des Motors angibt. Die Leistung P kann also offenbar durch ein hohes Drehmoment M und/oder eine hohe Drehzahl n bereitgestellt werden. Niedrigdrehende Direktantriebe, d.h. Antriebe, die bei gerin ^¬ ger Drehzahl n betrieben werden und die direkt an die anzutreibende Komponente gekoppelt sind, besitzen ein hohes Dreh ^¬ moment und werden bei derselben Drehzahl betrieben, wie die anzutreibende Komponente. Daher haben diese Antriebe den Vor- teil, dass sie ohne ein zusätzliches Getriebe auskommen. Auf ^¬ grund der Forderung nach einem hohen Drehmoment sind diese Motoren jedoch meist sehr schwer.

Bei hochdrehenden Motoren ergibt sich dagegen der Vorteil, dass ein Drehmoment, welches indirekt proportional zur Dreh ^¬ zahl ist, zur Erbringung der gleichen Leistung ausreichend ist. Je höher also die Drehzahl gewählt wird, desto geringer ist das zur Erbringung der gleichen Leistung notwendige Drehmoment. Da das Drehmoment mit einem Faktor skaliert, der vom Luftspaltdurchmesser des Motors und seiner aktiven Länge abhängt, also von den Dimensionen bzw. von der Größe des Motors, und wie erwähnt bei hochdrehenden Motoren geringere Drehmomente zur Erbringung der gleichen Leistung ausreichend sind, können hochdrehende Motoren vergleichsweise klein ge- baut werden und nehmen dementsprechend einen geringeren

Bauraum ein und haben eine kleinere Masse. Bei diesen hochdrehenden Motoren ergibt sich jedoch der Nach teil, dass diese hohen Drehzahlen durch ein entsprechendes Getriebe wieder in die eigentlich nutzbare Drehzahl untersetzt werden müssen. Ein solches Getriebe setzt sich typi ^¬ scherweise aus einer Vielzahl von Komponenten zusammen, bspw Zahnräder, Komponenten zur Kühlung, Gehäuse, Schrauben, Lage rungen etc., weswegen die Verwendung eines solchen Getriebes in der Konsequenz in einer signifikanten zusätzlichen Masse resultiert. Der eigentliche Massenvorteil des hochdrehenden Motors gegenüber dem Direktantrieb kann aufgrund des ggf. be nötigten Getriebes und der damit verbundenen zusätzlichen Masse wieder verloren gehen.

Eine weitere Schwierigkeit des hochdrehenden Motors liegt da rin, dass es bei bestimmten Anwendungen, bspw. bei Radnabenmotoren oder Propellerantrieben, vorteilhaft wäre, wenn die Abtriebsseite wie bei einem Außenläufermotor außen liegen würde. Insbesondere bei hochdrehenden Motoren ergeben sich jedoch aufgrund der bei Rotationsbewegungen auftretenden Fliehkräfte Begrenzungen hinsichtlich des realisierbaren Außendurchmessers der drehenden Welle und des Rotors. Somit muss bei diesen Anwendungen mit Außenläufer auf den Gewichts vorteil des hochdrehenden Motors verzichtet und auf die schwerere Ausführung des Außenläufermotors als Direktantrieb übergegangen werden. Alternativ müsste auch hier ein Getrieb in Kombination mit dem hochdrehenden Motor eingesetzt werden welches jedoch wiederum eine zusätzliche Masse einbringt.

Typischerweise ist ein Getriebe meist als eigenständige Kom ^¬ ponente verfügbar, die mit entsprechenden Anschlüssen, Anbin düngen und Passungen an den Motor gekoppelt wird. Dabei be ^¬ deuten wie oben bereits angedeutet die diversen Getriebekomponenten zusätzliche Masse. Weiterhin weist ein Getriebe in der Regel einen Flansch o.ä. auf, an den die anzutreibende Einheit wie bspw. ein Propeller oder ein Rad gekoppelt wird, wobei der Flansch selbst sowie die mit ihm zusammenhängenden Komponenten wie bspw. Lager, diverse Schrauben, Gehäuse etc. wiederum mit entsprechenden Massen zur Gesamtmasse des An- triebssystems beitragen, was sich letztlich negativ auf die erreichbare Leistungsdichte auswirkt.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben, die Gesamtmasse eines Antriebs beste ^¬ hend aus einem Motor, insbesondere einem hochdrehenden Motor, und einem Getriebe zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 beschriebene An- triebssystem gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteil ^¬ hafte Ausgestaltungen.

Ein erfindungsgemäßes Antriebssystem zum Antreiben einer Komponente weist eine Elektromotoreinheit zum Erzeugen und Be- reitstellen einer Rotationsbewegung mit einer ersten Drehfrequenz sowie eine Getriebeeinheit zum Übertragen der bereitge ^¬ stellten Rotationsbewegung an die Komponente mit einer zweiten Drehfrequenz auf. Die Elektromotoreinheit weist ein Ge ^¬ häuse mit zumindest einem Lagerschild auf, welches an einem ersten axialen Ende des Gehäuses der Elektromotoreinheit an ^¬ geordnet ist und an welchem eine Welle der Elektromotoreinheit gelagert ist, die die von der Elektromotoreinheit be ^¬ reitgestellte Rotationsbewegung ausführt und ihrerseits be ^¬ reitstellt. Die Getriebeeinheit weist ein erstes Zahnrad auf, welches drehfest und direkt mit der Welle der Elektromotor ^¬ einheit verbunden ist, wobei sich das erste Zahnrad bevorzugt außerhalb des Motorgehäuses befindet. Weiterhin weist die Ge ^¬ triebeeinheit zumindest ein zweites Zahnrad auf, das mit dem ersten Zahnrad derart direkt oder indirekt gekoppelt ist, dass das zweite Zahnrad bei Rotation des ersten Zahnrads mitrotiert, wobei das zweite Zahnrad zum Übertragen der be ^¬ reitgestellten Rotationsbewegung direkt oder indirekt mit der anzutreibenden Komponente koppelbar ist. Jedes der zweiten Zahnräder ist schließlich am Gehäuse der Elektromotoreinheit, insbesondere an einem Gehäusedeckel bzw. Lagerschild des Ge ^¬ häuses der Elektromotoreinheit, derart gehalten, dass sich die Position des jeweiligen zweiten Zahnrades im Bezug auf die Elektromotoreinheit auch beim Betrieb des Antriebssystems nicht ändert.

Der wesentliche Punkt hierbei ist, dass das zweite Zahnrad bzw. die zweiten Zahnräder am ohnehin vorhandenen Gehäuse der Elektromotoreinheit, insbesondere an dessen Lagerschild, und nicht an einem separaten Gehäuse oder einer anderen Komponente der Getriebeeinheit gehalten ist bzw. sind. Dabei beinhaltet der Begriff „Position" lediglich bspw. die Koordinaten des Schwerpunkts des jeweiligen Zahnrades in ei ^¬ nem kartesischen oder einem sonstigen geeigneten Koordinatensystem. Der Begriff „Position" beinhaltet jedoch nicht eine eventuelle Verdrehung um die Rotationsachse des Zahnrades. Dies wird über den Begriff „Lage" beschrieben. Mit anderen Worten ändert sich die Position des Zahnrades nicht, wenn sich das Zahnrad dreht, wohl aber die Lage des Zahnrades. Wenn dagegen die Position des Zahnrades verändert würde, das Zahnrad dabei aber nicht gedreht wird, kann man annehmen, dass die „Lage" unverändert bleibt.

Diese Integration von Elektromotoreinheit und Getriebeeinheit etabliert sich besonders vorteilhaft bei der Ausführung der Getriebeeinheit als Planetengetriebe. Ein Planetengetriebe weist üblicherweise ein sogenanntes Sonnenrad, mehrere Um ^¬ laufräder und ein Hohlrad auf, wobei die Umlaufräder in radi ^¬ aler Richtung zwischen Sonnenrad und Hohlrad angeordnet sind, wobei Zahnungen der Umlaufräder sowohl in die Zahnung des von einer Welle angetriebenen Sonnenrades als auch in die Zahnung des Hohlrades greifen. Sonnenrad und Hohlrad sind dagegen nicht direkt miteinander in Kontakt, sondern nur indirekt über die Umlaufräder.

Die erwähnte Integration von Elektromotoreinheit und Getrie- beeinheit ist sowohl in einer ersten Ausführung des Planetengetriebes mit feststehenden Umlaufrädern als auch in einer zweiten Ausführung mit feststehendem Hohlrad vorteilhaft. Die Welle der Elektromotoreinheit und das sogenannte Sonnenrad des Planetengetriebes liegen radial in der Mitte und sind di ^¬ rekt miteinander verbunden. Da die Elektromotoreinheit sowie das Planetengetriebe ein Gehäuseteil benötigen, das die Lager bzw. die Planetenzahnräder aufnimmt, werden nun diese beiden Funktionen entsprechend kombiniert.

In einer ersten Ausführungsform ist die Getriebeeinheit ein Planetengetriebe mit feststehenden Umlaufrädern, wobei das erste Zahnrad der Getriebeeinheit das sogenannte Sonnenrad des Planetengetriebes ist. Es sind mehrere zweite Zahnräder vorhanden, welche die Umlaufräder des Planetengetriebes dar ^¬ stellen, insbesondere feststehende Umlaufräder, die jeweils derart am Gehäuse der Elektromotoreinheit, insbesondere am Lagerschild des Gehäuses der Elektromotoreinheit, um ihre je- weiligen feststehenden Achsen rotierbar gehalten sind, d.h. in der Lage veränderlich, aber mit fester Position, dass ihre Mittelpunkte über den Umfang eines Kreisrings K verteilt lie ^¬ gen, dessen Mittelpunkt auf einer Rotationsachse R des ersten Zahnrades liegt und dessen Fläche, d.h. die vom Kreisring eingeschlossene Fläche, senkrecht auf der Rotationsachse R des ersten Zahnrades steht. Diese Anordnung der zweiten Zahnräder bzw. der Umlaufräder ist bei einem Planetengetriebe mit feststehenden Umlaufrädern üblich. Die Getriebeeinheit weist ein weiteres, radial außen liegendes und rotierbares Zahnrad auf, welches das sogenannte Hohlrad des Planetengetriebes darstellt und welches mit den zweiten Zahnrädern derart di ^¬ rekt oder indirekt gekoppelt ist, dass das weitere Zahnrad bei Rotation der zweiten Zahnräder mitrotiert. Dabei ist das weitere Zahnrad zum Übertragen der bereitgestellten Rotati- onsbewegung direkt oder indirekt mit der anzutreibenden Komponente koppelbar. Demnach sind also die zweiten Zahnräder in dieser Ausführungsform indirekt mit der anzutreibenden Komponente gekoppelt. Bekanntermaßen rotieren beim Planetengetriebe mit feststehenden Umlaufrädern die Umlaufräder lediglich um ihre Rotationsachsen, d.h. sie verändern im Betrieb ihre Lage, nicht aber ihre Position. Das weitere Zahnrad bzw. das Hohlrad umgibt die Umlaufräder sowie das Sonnenrad in der Mitte der Anord ^¬ nung. Bei Rotation des Sonnenrades wird das Hohlrad über die Umlaufräder in Rotation versetzt. Das Hohlrad behält dabei ebenfalls seine Position bei, verändert aber seine Lage.

Das weitere Zahnrad bzw. das Hohlrad ist dabei über eine am Gehäuse der Elektromotoreinheit, insbesondere am Mantel und/oder an einem der Lagerschilde, angebrachte Lagervorrichtung rotierbar gelagert. Die Lagervorrichtung kann bspw. ei- nen Lagerring aufweisen, der das Gehäuse entlang seines Umfangs umfassend angeordnet ist.

Das außen liegende Hohlrad dient nun als Abtrieb mit der ent ^¬ sprechend verringerten Drehzahl. Das Gehäuse der Elektromo- toreinheit dient also nicht nur als Träger für die Komponen ^¬ ten der Elektromotoreinheit im Inneren des Gehäuses, bspw. Stator und Rotor, sondern zusätzlich auch als Träger für das Lager für die Rotation des Hohlrades. Dieses Lager, welches das Hohlrad trägt und dessen Rotation ermöglicht, sitzt bspw. auf der Außenseite der Elektromotoreinheit oder kann am La ^¬ gerschild angebracht sein. Durch die Lagerung am Gehäuse der Elektromotoreinheit kann auf zusätzliche Vorrichtungen zur Abstützung des benötigten Lagers verzichtet und damit Gewicht sowie Bauraum eingespart werden.

Die Lagervorrichtung weist zwei oder mehr Lagerringe o.ä. auf, die in axialer Richtung voneinander beabstandet am Gehäuse, insbesondere am Gehäusemantel, der Elektromotoreinheit und das Gehäuse entlang seines Umfangs umfassend platziert sind. Diese Anordnung ermöglicht eine Rotation der anzutrei ^¬ benden Komponente um die Elektromotoreinheit, wobei das Ge ^¬ häuse der Elektromotoreinheit die Rolle des diese Rotation unterstützenden Trägers übernimmt. Der Abstand zwischen den Lageringen hängt dann insbesondere von der Dimension der an- zutreibenden Komponente in axialer Richtung ab.

Zumindest zwei der Achsen der zweiten Zahnräder, insbesondere die der Elektromotoreinheit abgewandten Enden der Achsen, sind über einen kreisringförmigen Tragring miteinander verbunden, dessen Mittelpunkt auf der Rotationsachse des weite ^¬ ren Zahnrades liegt und dessen Fläche senkrecht auf der Rota ^¬ tionsachse des weiteren Zahnrades steht. Das weitere Zahnrad bzw. das Hohlrad ist zusätzlich oder alternativ zur Lagerung am Gehäuse der Elektromotoreinheit mit Hilfe eines Lagerrings an dem Tragring rotierbar gelagert.

Die oben angeführte Integration ist ebenfalls vorteilhaft bei der Ausführung der Getriebeeinheit als Planetengetriebe mit feststehendem Hohlrad. Auch hier liegen die Welle der Elektromotoreinheit und das Sonnenrad des Planetengetriebes radial in der Mitte und sind direkt miteinander verbunden. Die am Gehäuse der Elektromotoreinheit angebrachte Lagervor ^¬ richtung ist derart ausgelegt, dass sie nicht nur das

Hohlrad, sondern auch die anzutreibende Komponente tragen kann, so dass sie in der Konsequenz um das Gehäuse der Elekt ^¬ romotoreinheit rotierbar ist. Somit erspart man sich einen sonst oft notwendigen Flansch.

In einer zweiten Ausführungsform ist die Getriebeeinheit ein Planetengetriebe mit umlaufenden Umlaufrädern und feststehendem Hohlrad. Das erste Zahnrad der Getriebeeinheit ist wieder das zentrale Sonnenrad des Planetengetriebes, während das zweite Zahnrad das radial außen liegende Hohlrad des Plane ^¬ tengetriebes darstellt. Das Hohlrad ist feststehend, d.h. insb. nicht rotierbar, also in der Lage unveränderlich, am Gehäuse der Elektromotoreinheit gehalten, d.h. es verändert weder seine Position noch seine Lage. Die Getriebeeinheit weist mehrere weitere Zahnräder auf, welche zwischen Sonnen ^¬ rad und Hohlrad angeordnet sind und die sogenannten Umlaufrä ^¬ der des Planetengetriebes darstellen, welche das Sonnenrad und das Hohlrad miteinander koppeln. Die weiteren Zahnräder sind insbesondere als umlaufende Umlaufräder ausgebildet, welche jeweils derart am Gehäuse der Elektromotoreinheit, insbesondere an einem axialen Ende des Gehäuses der Elektro ^¬ motoreinheit, bspw. am Lagerschild, angeordnet sind, dass ih- re Mittelpunkte über den Umfang eines Kreisrings K verteilt liegen, dessen Mittelpunkt auf einer Rotationsachse R des ersten Zahnrades liegt und dessen Fläche, d.h. die vom Kreis ^¬ ring K eingeschlossene Fläche, senkrecht auf der Rotation- sachse R des ersten Zahnrades steht. Die weiteren Zahnräder sind desweiteren derart am Gehäuse der Elektromotoreinheit gelagert und mit dem ersten Zahnrad direkt oder indirekt ge ^¬ koppelt, dass sie bei Rotation des ersten Zahnrades um ihre jeweiligen Achsen mitrotieren, d.h. ihre Lage verändern, und dass sich gleichzeitig ihre Mittelpunkte bei Rotation des ersten Zahnrades entlang des Umfangs des Kreisrings K bewe ^¬ gen, d.h. sie verändern ihre Position, so dass die Gesamtheit der weiteren Umlaufräder eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse des Sonnenrades ausführt, die auf die Komponente übertragbar ist.

Demnach ist also die Gesamtheit der zweiten Zahnräder in dieser Ausführungsform direkt mit der anzutreibenden Komponente gekoppelt. Diese Anordnung der weiteren Zahnräder bzw. der Umlaufräder ist bei einem Planetengetriebe mit feststehendem Hohlrad üblich. Die Umlaufräder sind sowohl in ihrer Position als auch in ihrer Lage veränderbar, während für das Hohlrad Position und Lage unveränderbar sind. Bekanntermaßen vollführen beim Planetengetriebe mit festste ^¬ hendem Hohlrad die Umlaufräder sowohl eine Rotationsbewegung um ihre jeweilige eigene Achse, als auch gleichzeitig eine Positionsänderung entlang des Umfangs oben eingeführten

Kreisrings. Das Hohlrad steht fest und ändert im Betrieb des Getriebes weder seine Position noch -im Unterschied zum Pla ^¬ netengetriebe mit feststehenden Umlaufrädern- seine Lage. Bei Rotation des Sonnenrades werden die Umlaufräder ihrerseits in Rotation um ihre Achsen versetzt und rollen dabei quasi auf dem Hohlrad ab, welches die Anordnung aus dem zentralen Son- nenrad und den das Sonnenrad umgebenden Umlaufrädern radial außen umgibt. Die Achsen der Umlaufräder werden entlang des Umfangs des Kreisrings mit Hilfe entsprechender Führungen oder Lager etc. geführt. Am Gehäuse der Elektromotoreinheit, insbesondere an einem axialen Ende, bspw. am Lagerschild, ist eine Führungsvorrichtung vorgesehen, mit der diejenigen Enden der Achsen der wei- teren Zahnräder, welche der Elektromotoreinheit zugewandt sind, derart führbar sind, dass sich die Mittelpunkte der weiteren Zahnräder bei Rotation des ersten Zahnrades entlang des Umfangs des Kreisrings bewegen. Die Führungsvorrichtung umfasst einen am Gehäuse der Elektromotoreinheit, insbesondere am Mantel und/oder an einem der Lagerschilde, befestigten ringförmigen Steg mit einem Lagerring sowie einen Haltering. Der Haltering ist um die Rotationsachse des ersten Zahnrades drehbar am Lagerring gelagert. Die der Elektromotoreinheit zugewandten Enden der Achsen der weiteren Zahnräder sind zudem am Haltering befestigt, so dass der Haltering bei einer Rotation der Gesamtheit der weiteren Zahnräder um die Rotationsachse R mitrotiert. Diese Ausbildung der Führungsvorrichtung mit am Gehäuse der

Elektromotoreinheit angeordneten Teilen stellt einen weiteren vorteilhaften Aspekt der Integration von Elektromotoreinheit und Getriebeeinheit dar. An den der Elektromotoreinheit abgewandten Enden der Achsen der weiteren Zahnräder ist eine Übertragungsvorrichtung befestigt, die an die anzutreibende Komponente koppelbar ist, um die Rotationsbewegung auf die Komponente zu übertragen. Dabei kann vorteilhafterweise der Haltering der Führungsvorrichtung die Übertragungsvorrichtung sein, so dass wiederum aufgrund der mehrfachen Funktion des Halterings der Integra ^¬ tionsgrad erhöht werden kann. In einer dritten Ausführungsform ist die Getriebeeinheit als Stirnradgetriebe ausgebildet. Das Stirnradgetriebe weist ein erstes, antriebsseitiges Stirnrad und ein zweites,

abtriebsseitiges Stirnrad auf, wobei das erste Zahnrad der Getriebeeinheit das erste, antriebsseitige Stirnrad darstellt und das zweite Zahnrad das zweite, abtriebsseitige Stirnrad darstellt. Das zweite Zahnrad ist am Gehäuse der Elektromo ^¬ toreinheit um seine feststehende Achse rotierbar, d.h. in der Lage veränderlich, aber mit fester Position, gehalten.

Das der Erfindung zu Grunde liegende Konzept liegt darin, durch funktionelle Integration der Getriebekomponenten in und an das Motorgehäuse Masse zu sparen. Durch diese Integration kann der Motor in der Konsequenz auch als „Quasi- Außenläufermotor" betrieben werden.

Der Kern liegt in der unkonventionellen Integration und Kombination der Getriebekomponenten in bzw. an den Elektromotor. Der Massenvorteil hochdrehender Motoren kann weiter verbessert werden, indem man funktionelle Teile wie bspw. Gehäuse ^¬ komponenten für das Getriebe und den Elektromotor gemeinsam nutzt und dadurch viele, ansonsten eigenständige, Komponenten einspart. Auch die sonst notwendigen Verbindungselemente fal- len weg.

Die Lösung der Aufgabe erlaubt es, die konzeptionellen Vorteile des hochdrehenden Motors auszunutzen und ein Gesamtantriebskonzept mit sehr hohen Leistungsdichten, typischerweise angegeben in kW/kg, zu ermöglichen. Bspw. sind für die Luftfahrt basierend auf elektrischen Antrieben Leistungsdichten in einer Größenordnung von 25kW/kg notwendig und das hier vorgestellte Konzept bietet einen von mehreren, auch mitei ^¬ nander kombinierbaren Ansätzen, die Leistungsdichte dement- sprechend zu erhöhen.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den Zeichnungen und der entsprechenden Beschreibung. Im Folgenden werden die Erfindung und beispielhafte Ausführungsformen anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dort werden gleiche Komponenten in verschiedenen Figuren durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen:

FIG 1 eine erste Ausführungsform eines Antriebssystems mit einer als Planetengetriebe mit feststehenden Umlauf ^¬ rädern und rotierbarem Hohlrad ausgebildeten Getriebeeinheit,

FIG 2 eine Variante der ersten Ausführungsform,

FIG 3 eine zweite Ausführungsform des Antriebssystems mit

Planetengetriebe mit umlaufenden Umlaufrädern und feststehendem, nicht rotierbarem Hohlrad, eine dritte Ausführungsform des Antriebssystems mit einer als Stirnradgetriebe ausgebildeten Getriebeein heit .

Gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren kennzeichnen gleiche Komponenten. Weiterhin sei angemerkt, dass sich Be ^¬ griffe wie „axial", „radial", „Umfangsrichtung" etc. auf die in der jeweiligen Figur bzw. im jeweils beschriebenen Beispiel zum Einsatz kommende Welle bzw. Achse beziehen. Weiterhin beinhaltet der Begriff „Position" lediglich bspw. die Koordinaten des Schwerpunkts des jeweiligen Zahnrades in einem kartesischen oder einem sonstigen geeigneten Koordinatensystem. Der Begriff „Position" beinhaltet jedoch nicht eine eventuelle Verdrehung um die Rotationsachse des jeweiligen Zahnrades. Dies wird über den Begriff „Lage" beschrieben. Mit anderen Worten ändert sich die Position des Zahnrades nicht, wenn sich das Zahnrad dreht, wohl aber die Lage des Zahnra ^¬ des. Wenn dagegen die Position des Zahnrades verändert würde, das Zahnrad dabei aber nicht gedreht wird, kann man annehmen, dass die Lage unverändert bleibt.

Die Zahnungen der diversen Zahnräder sind der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Die FIG 1 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Antriebssystems 10 mit einer Elektromotoreinheit 100 und einer Getriebeeinheit 200.

Der Übersichtlichkeit wegen sind in FIG 1 sowie in den übri ^¬ gen Figuren einige Bauteile der Elektromotoreinheit 100, die für deren eigentlichen Betrieb benötigt werden, die aber für die Beschreibung der Erfindung keine Rolle spielen, in den Figuren nicht dargestellt. Dies betrifft bspw. einen Rotor sowie einen Stator der Elektromotoreinheit sowie elektrische Anschlüsse, über die elektrische Ströme zu ebenfalls nicht dargestellten Spulen des Stators geführt werden können. Diese Bauteile befinden sich typischerweise im oder am Gehäuse 120 der Elektromotoreinheit 100 und bewirken, dass ein aufgrund einer elektromagnetischen Wechselwirkung zwischen Stator und Rotor entstehendes Drehmoment auf eine Welle 110 der Elektro ^¬ motoreinheit 100 übertragen wird. Die Elektromotoreinheit 100 erzeugt also eine Rotationsbewegung mit einer ersten Drehfre- quenz bzw. Drehzahl, die mit Hilfe der Welle 110 zur weiteren Verwendung außerhalb der Elektromotoreinheit 100 bereitge ^¬ stellt wird, insbesondere zum Antreiben einer anzutreibenden Komponente, bspw. ein Propeller oder ein Rad. Das Gehäuse 120 der Elektromotoreinheit 100 besteht im We ^¬ sentlichen aus zwei an den axialen Enden des Gehäuses 120 angeordneten Gehäusedeckeln 121, 122, die bspw. als Lagerschilde 121, 122 ausgebildet sein können. Derartige Lagerschilde 121, 122 schützen zum Einen das Gehäuse 120 und insbesondere dessen Inneres gegen Verschmutzung und/oder Berührung und tragen zum Anderen die Lager 124, 125 der Enden der Welle 110. Jedes der Lagerschilde 121, 122 kann ein eigenständiges Teil oder aber auch mit dem Gehäuse 120 aus einem Block gefertigt sein, bspw. wie in den Figuren dargestellt als „Topf".

Der Lagerschild 121 befindet sich im hier dargestellten Beispiel auf der Abtriebsseite der Elektromotoreinheit 100, an der sich auch die im Folgenden zu beschreibende Getriebeeinheit 200 befindet. Zusätzlich zu den Gehäusedeckeln 121, 122 bzw. Lagerschilden 121, 122 weist das Gehäuse 120 einen

Gehäusemantel 123 auf, der sich zwischen den Gehäusedeckeln bzw. Lagerschilden 121, 122 in axialer Richtung erstreckt. Der Gehäusemantel 123 bildet gemeinsam mit den Lagerschilden 121, 122 im Wesentlichen ein zylinderförmiges Gehäuse 120, das in axialer Richtung von den Lagerschilden 121, 122 und in radialer Richtung vom Gehäusemantel 123 abgeschlossen wird.

Die Funktion der Getriebeeinheit 200 besteht darin, die von der Elektromotoreinheit 100 bzw. von deren Welle 110 bereit ^¬ gestellte Rotationsbewegung auf eine zweite Drehfrequenz bzw. Drehzahl umzusetzen und diese Rotationsbewegung direkt oder indirekt an die anzutreibende Komponente zu übertragen. Dabei ist die zweite Drehfrequenz vorzugsweise geringer als die erste Drehfrequenz, da die Elektromotoreinheit wie einleitend beschrieben idealerweise mit hoher Frequenz bzw. Drehzahl betrieben wird. Bspw. kann die Elektromotoreinheit bei einer ersten Drehzahl von 1500 Umdrehungen pro Minute betrieben werden, während für die Komponente, bspw. ein Propeller, eine zweite Drehzahl in Höhe von 2500 Umdrehungen pro Minute benö ^¬ tigt wird. In den Figuren wird die Getriebeeinheit 200 in verschiedenen Ausführungsformen als Planetengetriebe bzw. als Stirnradge ^¬ triebe erläutert. Ein Planetengetriebe weist üblicherweise ein sogenanntes Sonnenrad, mehrere Umlaufräder und ein

Hohlrad auf, wobei die Umlaufräder in radialer Richtung zwi- sehen Sonnenrad und Hohlrad angeordnet sind und wobei Zahnun ^¬ gen der Umlaufräder sowohl in die Zahnung des von einer Welle angetriebenen Sonnenrades als auch in die Zahnung des Hohlra ^¬ des greifen. Das Ineinandergreifen der verschiedenen Zahnungen bewirkt eine direkte Kopplung der jeweiligen Zahnräder, so dass Rotationen zwischen den gekoppelten Zahnrädern übertragen werden können. Sonnenrad und Hohlrad bzw. deren Zahnungen sind nicht direkt miteinander in Kontakt, sind aber mit Hilfe der Umlaufräder indirekt miteinander gekoppelt. Im Fall des Planetengetriebes mit feststehenden Umlaufrädern, was in den FIG 1, 2 dargestellt ist, sind diese lediglich in ihrer Lage, nicht aber in ihrer Position veränderbar, d.h. sie können um ihre Achse rotieren, bleiben aber bzgl. des An- triebssystems 10 stets an der gleichen Position. In der alternativen Ausführungsform des Planetengetriebes mit festste ^¬ hendem Hohlrad, welches in der FIG 3 dargestellt ist, ist das Hohlrad als feststehendes Zahnrad konzipiert, welches beim Betrieb des Getriebes nicht rotiert, während die Umlaufräder sowohl ihre Lage als auch ihre Position verändern.

In der in FIG 1 dargestellten ersten Ausführungsform des Antriebssystems 10 ist die Getriebeeinheit 200 als Planetenge ^¬ triebe mit feststehenden Umlaufrädern ausgebildet.

Konkret weist die Getriebeeinheit 200 bzw. das Planetenge ^¬ triebe 200 ein erstes Zahnrad 210 auf, welches drehfest und direkt mit der Welle 110 der Elektromotoreinheit 100 verbun ^¬ den ist, so dass das erste Zahnrad 210 bei Rotation der Welle 110 mitrotiert. Das erste Zahnrad 210 der Getriebeeinheit 200 stellt das sog. Sonnenrad 210 der als Planetengetriebe ausge ^¬ bildeten Getriebeeinheit 200 dar.

Darüber hinaus weist das Planetengetriebe 200 eine Gruppe 220 mit mehreren zweiten Zahnrädern 221, 222 auf. Tatsächlich ist davon auszugehen, dass die Gruppe 220 nicht nur die darge ^¬ stellten zwei zweiten Zahnräder 221, 222, sondern zumindest ein zusätzliches zweites Zahnrad umfasst, welches jedoch nicht dargestellt ist, da der entsprechende Teil des An- triebssystems 10 aufgrund der Schnittdarstellung nicht in der Figur enthalten ist. Die zweiten Zahnräder 221, 222 stellen die Umlaufräder des Planetengetriebes 200 dar und sind mit dem ersten Zahnrad 210 derart direkt gekoppelt, dass die zweiten Zahnräder 221, 222 bei Rotation des ersten Zahnrads 210 mitrotieren, d.h. ihre Lage verändern.

Die zweiten Zahnräder 221, 222 bzw. die Umlaufräder 221, 222 sind am Gehäuse 120 der Elektromotoreinheit 100 und insbeson- dere am ersten Lagerschild 121 derart um eine jeweilige Achse 226, 227 rotierbar gehalten, dass sich die Position des jeweiligen zweiten Zahnrades 221, 222 im Bezug auf das Antriebssystem 10 auch beim Betrieb des Antriebssystems 10 nicht ändert. Das Planetengetriebe 200 kann daher auch als Planetengetriebe mit feststehenden Umlaufrädern 221, 222 bezeichnet werden. Die Umlaufräder 221, 222 der Gruppe 220 von zweiten Umlaufrädern sind derart am Lagerschild 121 gehalten, dass ihre Mittelpunkte über den Umfang eines Kreisrings K re- gelmäßig verteilt liegen, also gleichverteilt sind. Dieser gedachte Kreis K ist derart angeordnet, dass sein Mittelpunkt auf der Rotationsachse des ersten Zahnrades 210 liegt und dass seine Fläche, d.h. die vom Kreis eingeschlossene Fläche, senkrecht auf der Rotationsachse des ersten Zahnrades 210 steht.

Der wesentliche Punkt hierbei ist, dass die Zahnräder 221, 222 der Gruppe 220 von zweiten Zahnrädern am ohnehin vorhandenen Gehäuse 120 der Elektromotoreinheit 100, insbesondere an dessen Lagerschild 121, und nicht an einem separaten Gehäuse oder einer anderen Komponente der Getriebeeinheit 200 gehalten sind.

Das Planetengetriebe 200 umfasst desweiteren ein weiteres rotierbares Zahnrad 230, welches das Hohlrad des Planetenge ^¬ triebes 200 darstellt. Das Hohlrad 230 ist über seine Zahnung (nicht dargestellt) mit den zweiten Zahnrädern 221, 222 der Gruppe 220 derart direkt gekoppelt, dass das Hohlrad 230 bei Rotation der zweiten Zahnräder 221, 222 bzw. der Umlaufräder 221, 222 mitrotiert. Hierzu ist das Hohlrad 230 mit Hilfe ei ^¬ ner Lagervorrichtung 130 rotierbar an der Elektromotoreinheit 100 gelagert. Das Hohlrad 230 weist dabei eine Zahnsektion 231 auf, in der sich die erwähnte Zahnung befindet, und eine Lagersektion 232, mit der das Hohlrad 230 an der Lagervor- richtung 130 gelagert ist.

Die Lagervorrichtung 130 umfasst einen ersten Lagerring 131, der radial außen am Mantel 123 des Gehäuses 120 der Elektro- motoreinheit 100 angeordnet ist und um den das Hohlrad 230 rotieren kann. Der erste Lagerring 131 erstreckt sich entlang des Umfangs des Gehäuses 120 bzw. des Mantels 123 und ist in axialer Richtung vorzugsweise im Bereich des ersten Lager- schilds 121 angeordnet.

Das Hohlrad 230 ist beim Planetengetriebe 200 mit feststehen ^¬ den Umlaufrädern 221, 222 zum Übertragen der bereitgestellten Rotationsbewegung direkt oder ggf. indirekt mit der anzutrei- benden Komponente koppelbar. Die am Gehäuse 120 der Elektro ^¬ motoreinheit 100 angebrachte Lagervorrichtung 130 ist vor ^¬ zugsweise derart ausgelegt bzw. dimensioniert, dass sie nicht nur das Hohlrad 230, sondern auch die anzutreibende Komponen ^¬ te tragen kann, so dass die anzutreibende Komponente in der Konsequenz um das Gehäuse 120 der Elektromotoreinheit 100 rotierbar ist. Somit erspart man sich einen sonst oft notwendigen Flansch zur Verbindung der Komponente mit der Getriebeeinheit 200. Die Lagervorrichtung 130 kann zusätzlich einen zweiten Lagerring 132 aufweisen, der in axialer Richtung zum ersten Lagerring 131 beabstandet am Gehäuse 120 der Elektromotoreinheit 100 und das Gehäuse 120 bzw. dessen Mantel 123 entlang seines Umfangs umfassend platziert ist. Der zweite Lagerring 132 ist koaxial zum ersten Lagerring 131 angeordnet und befindet sich in axialer Richtung zwischen dem ersten Lagerring 131 und dem zweiten Lagerschild 122. Die Lagersektion 232 des Hohlrades 230 erstreckt sich dementsprechend in axialer Richtung so weit, dass sie beide Lagerringe 131, 132 überdeckt.

Gerade die Lagervorrichtung 130 mit den beiden Lagerringen 131, 132 und evtl. sogar zusätzlichen Lagerringen ist besonders geeignet, nicht nur das Hohlrad 230, sondern auch die anzutreibende Komponente zu lagern. Diese Anordnung ermög- licht eine Rotation der anzutreibenden Komponente um die

Elektromotoreinheit 100, wobei das Gehäuse 120 der Elektromo ^¬ toreinheit 100 die Rolle des diese Rotation unterstützenden Trägers übernimmt. Der Abstand zwischen den Lageringen 131, 132 und damit auch die axiale Erstreckung der Lagersektion 232 des Hohlrades 230 hängt dann insbesondere von der Dimen ^¬ sion der anzutreibenden Komponente in axialer Richtung ab. Die Lagervorrichtung 130 kann insbesondere zur Lagerung des Hohlrades 230 und ggf. zur Lagerung der anzutreibenden Kompo ^¬ nente zusätzlich oder alternativ zu dem oder den Lagerringen 131, 132 einen Lagerring 133 aufweisen, der an einer kreisringförmigen Vorrichtung bzw. einem Tragring 139 angeordnet ist, welcher seinerseits an den Achsen 226, 227 der festste ^¬ henden zweiten Zahnräder 221, 222 befestigt ist und von diesen getragen wird. Diejenige Variante der Lagervorrichtung 130, bei der der Lagerring 133 nicht zusätzlich, sondern alternativ zu den beiden bereits erläuterten Lagerringen 131, 132 vorgesehen ist, wird in der FIG 2 dargestellt. Zumindest zwei der Achsen 226, 227 der zweiten Zahnräder 221, 222 sind über den Tragring 139 derart miteinander verbunden, dass der Mittelpunkt des Tragrings 139 auf der Rotationsachse des Hohlrades 230 liegt und dass die vom Ring 139 festgelegte Ebene senkrecht auf der Rotationsachse des Hohlrades 230 steht. Da in der in den FIG 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Planetengetriebes 200 die zweiten Zahnräder 221, 222 bzw. Umlaufräder 221, 222 feststehend sind, ist auch der Tragring 139 und mit ihm der am Tragring 139 angeordnete Lagerring 133 feststehend und dient zur Lagerung des Hohlra ^¬ des 230.

Die FIG 3 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform des Antriebssystems 10 mit Elektromo- toreinheit 100 und Getriebeeinheit 200. Die Elektromotorein ^¬ heit 100 entspricht im Wesentlichen derjenigen der ersten Ausführungsform.

Die Getriebeeinheit 200 ist auch in der in FIG 3 dargestell- ten zweiten Ausführungsform als Planetengetriebe mit einem

Sonnenrad 210, einer Gruppe 220 von Umlaufrädern 221, 222 und einem Hohlrad 230 ausgebildet, wobei die Umlaufräder 221, 222 in radialer Richtung zwischen Sonnenrad 210 und Hohlrad 230 angeordnet sind und wobei Zahnungen der Umlaufräder 221, 222 sowohl in die Zahnung des von der Welle 110 angetriebenen Sonnenrades 210 als auch in die Zahnung des Hohlrades 230 greifen .

In der in FIG 3 dargestellten zweiten Ausführungsform des Antriebssystems 10 ist das Planetengetriebe 200 mit umlaufenden Umlaufrädern 221, 222 und feststehendem, nicht rotierbarem Hohlrad 230 ausgebildet.

Das Planetengetriebe 200 weist als Sonnenrad ein erstes Zahn ^¬ rad 210 auf, welches drehfest und direkt mit der Welle 110 der Elektromotoreinheit 100 verbunden ist, so dass das erste Zahnrad 210 bei Rotation der Welle 110 mitrotiert.

Darüber hinaus weist das Planetengetriebe 200 als Hohlrad ein zweites Zahnrad 230 auf, welches feststehend und nicht rotierbar am Gehäuse 120 der Elektromotoreinheit 100 befes ^¬ tigt ist. Dementsprechend ist weder die Lage noch die Positi- on des Hohlrades 230 veränderbar. Bspw. kann das Hohlrad 230 am Gehäusemantel 123 befestigt sein. Es ist aber ebenso eine Befestigung am Gehäusedeckel bzw. Lagerschild 121 denkbar.

Weiterhin weist das Planetengetriebe 200 eine Gruppe 220 mit mehreren weiteren Zahnrädern 221, 222 auf. Auch für die zweiten Ausführungsform ist tatsächlich davon auszugehen, dass die Gruppe 220 nicht nur die dargestellten zwei weiteren Zahnräder 221, 222, sondern zumindest ein zusätzliches weite ^¬ res Zahnrad umfasst, welches jedoch nicht dargestellt ist, da der entsprechende Teil des Antriebssystems 10 aufgrund der

Schnittdarstellung nicht in der Figur enthalten ist. Die weiteren Zahnräder 221, 222 stellen die Umlaufräder des Planetengetriebes 200 dar und sind um ihre jeweilige Achse 226, 227 rotierbar. Dabei sind die Umlaufräder 221, 222 derart an- geordnet, dass ihre Mittelpunkte bzw. ihre Achsen 226, 227 über den Umfang eines solchen Kreisrings K gleichverteilt sind, dessen Mittelpunkt auf einer Rotationsachse R des Son ^¬ nenrades 210 liegt und dessen Fläche, d.h. die vom Kreisring eingeschlossene Fläche, senkrecht auf der Rotationsachse R steht .

Die Umlaufräder 221, 222 sind mit dem Sonnenrad 210 derart direkt gekoppelt, dass sie bei Rotation des Sonnenrades 210 um ihre jeweilige Achse 226, 227 mitrotieren, d.h. ihre Lage verändern. Darüber hinaus sind die Umlaufräder 221, 222 auch mit dem feststehenden Hohlrad 230 direkt gekoppelt, so dass bei Rotation des Sonnenrades 210 die weiteren Zahnräder 221, 222 nicht nur um ihre jeweilige Achse 226, 227 rotieren, d.h. ihre Lage verändern, sondern sich auch entlang eines Umfangs des Kreisrings K bewegen und damit ihre Position verändern müssen . Hierzu sind die Umlaufräder 221, 222 derart am Gehäuse 120 der Elektromotoreinheit 100 gelagert und mit dem Sonnenrad 210 gekoppelt, dass sie bei Rotation des Sonnenrades 210 um ihre jeweiligen Achsen 226, 227 mitrotieren und sich gleichzeitig ihre Mittelpunkte bei Rotation des Sonnenrades 210 entlang des Umfangs des Kreisrings K bewegen können, so dass die Gesamtheit der Umlaufräder 221, 222 eine Rotationsbewe ^¬ gung um die Rotationsachse des Sonnenrades 210 ausführt. Die ^¬ se Rotationsbewegung der Gesamtheit der Umlaufräder 221, 222 kann schließlich auf die Komponente übertragen werden, um diese anzutreiben.

Um dies zu ermöglichen, können bspw. die der Elektromotoreinheit 100 zugewandten Enden der Achsen 226, 227 der Umlaufräder 221, 222 mit Hilfe einer entsprechenden Führungsvorrich- tung führbar sein. Die Führungsvorrichtung umfasst einen am Gehäuse 120 der Elektromotoreinheit 100, insbesondere am La ^¬ gerschild 121, angebrachten ringförmigen Steg 126 mit einem Lagerring 127. Weiterhin weist umfasst die Führungsvorrichtung einen Haltering 229, der rotierbar an dem Lagerring 127 gelagert ist und an dem diejenigen Enden der Achsen 226, 227 der Umlaufräder 221, 222 befestigt sind, welche der Elektro ^¬ motoreinheit 100 zugewandt sind. Dabei sind der Steg 126, der Lagerring 127 und der Haltering 229 bezüglich der Rotation- sachse R des Sonnenrades 210 konzentrisch angeordnet. Somit können sich die Mittelpunkte der Umlaufräder 221, 222 bei Rotation des Sonnenrades 210 geführt entlang des Umfangs des Kreisrings K bewegen.

Um die Rotationsbewegung der Gesamtheit der Umlaufräder 221, 222 um die Rotationsachse R an die anzutreibende Komponente zu übertragen, ist eine Übertragungsvorrichtung 240 mit den Umlaufrädern 221, 222 bzw. bspw. mit deren Achsen 226, 227 verbunden. Im einfachsten Fall stellt der bereits eingeführte, bei Rotation des Sonnenrades 210 mitrotierende Haltering 229 selbst die Übertragungsvorrichtung 240 dar, wobei der Haltering 229 in diesem Fall entsprechende Vorrichtungen zur Ankopplung der anzutreibenden Komponente aufweist, bspw. Mög- lichkeiten zum Einbringen von Schrauben.

Die FIG 4 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform des Antriebssystems 10 mit Elektromo ^¬ toreinheit 100 und Getriebeeinheit 200. Die Getriebeeinheit 200 ist in der dritten Ausführungsform als Stirnradgetriebe ausgebildet. Die Elektromotoreinheit 100 entspricht im We ^¬ sentlichen derjenigen der ersten und zweiten Ausführungsformen . Das Stirnradgetriebe 200 weist ein erstes Zahnrad 210 auf, welches drehfest und direkt mit der Welle 110 der Elektromo ^¬ toreinheit 100 verbunden ist, so dass das erste Zahnrad 210 bei rotierender Welle 110 mitrotiert. Weiterhin weist das Stirnradgetriebe 200 ein zweites Zahnrad 221 auf, welches am Gehäuse 120 der Elektromotoreinheit 100, insbesondere am

Gehäusedeckel bzw. Lagerschild 121 des Gehäuses 120, um seine feststehende Achse 226 rotierbar, d.h. in der Lage veränderlich, aber mit fester Position gehalten ist. Bspw. kann die Achse 226 selbst am Lagerschild 121 befestigt sein. Das erste 210 und das zweite Zahnrad 221 sind derart zueinander ange ^¬ ordnet, dass das zweite Zahnrad 221 direkt an das erste Zahn ^¬ rad 210 gekoppelt ist, so dass das zweite Zahnrad 221 bei Ro ^¬ tation der Welle 110 und des ersten Zahnrades 210 mitrotiert, d.h. seine Lage verändert, nicht aber seine Position. Das zweite Zahnrad 221 kann nun in bekannter Weise direkt oder indirekt mit der anzutreibenden Komponente verbunden sein. Das erste Zahnrad 210 so wie auch die übrigen Bauteile der Getriebeeinheit 200 befinden sich in allen Ausführungsformen bevorzugt außerhalb des Gehäuses 120 der Elektromotoreinheit 100. Die Zahnräder können aber auch in einem zusätzlichen Gehäuse untergebracht sein, da sie bspw. mit einer Tauchschmie- rung geschmiert und gekühlt werden und vor Schmutz aus der Umwelt geschützt werden müssen.