Elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Derartige elektrische Antriebseinrichtungen für Kraftfahrzeuge sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Die jeweilige, elektrische

Antriebseinrichtung weist wenigstens eine elektrische Maschine zum Antreiben des jeweiligen Kraftfahrzeugs sowie einen Planetenradsatz und ein Getriebegehäuse auf. Der Planetenradsatz weist ein Hohlrad auf. Außerdem ist der Planetenradsatz in dem Getriebegehäuse angeordnet. Das Getriebegehäuse ist aus Druckguss gebildet.

Des Weiteren offenbart die DE 102 30 861 A1 ein Kraftfahrzeuggetriebe. Der DE 198 10 918 A1 ist eine Reibungskupplung als bekannt zu entnehmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten realisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Um eine elektrische Antriebseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Getriebegehäuse eine ausgeformte Innenverzahnung aufweist, welche eine erste Verzahnung ist oder auch als erste Verzahnung bezeichnet wird. Unter dem Merkmal, dass die Innenverzahnung ausgeformt ist, ist zu verstehen, dass das Getriebegehäuse dadurch, dass es aus Druckguss gebildet ist, als ein Gussbauteil ausgebildet und somit durch Gießen hergestellt ist. Dabei ist die Innenverzahnung ebenfalls durch das Gießen hergestellt und somit sozusagen an dem einfach auch als Gehäuse bezeichneten Getriebegehäuse angeformt oder ausgeformt.

An dem Hohlrad ist eine mit der Innenverzahnung des Getriebegehäuses korrespondierende Außenverzahnung vorgesehen, welche eine zweite Verzahnung ist oder auch als zweite Verzahnung bezeichnet wird. Insbesondere ist die Außenverzahnung einstückig mit dem Hohlrad ausgebildet. Die Außenverzahnung greift in die korrespondierende Innenverzahnung ein, wodurch das Hohlrad drehfest mit dem Getriebegehäuse verbunden ist. Zwischen den Verzahnungen, insbesondere zwischen jeweiligen Zähnen der Verzahnungen, ist ein Kunststoff ring angeordnet, über weichen die Verzahnungen insbesondere in Umfangsrichtung des Planetenradsatzes aneinander abgestützt sind. Insbesondere sind die Verzahnungen aus einem jeweiligen, metallischen Werkstoff gebildet. Da nun zwischen den Verzahnungen der Kunststoffring, mithin ein aus Kunststoff gebildeter Ring, angeordnet ist, ist ein direkter Kontakt der insbesondere metallischen Verzahnungen vermieden, wodurch übermäßige Geräusche vermieden werden können. Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde:

Um Drehmomente von Bauteilen in Gehäuse abzustützen, werden in Gehäusen Mitnahmeverzahnungen eingegossen. Somit handelt es sich beispielsweise bei der Innenverzahnung um eine Mitnahmeverzahnung. Die jeweilige Mitnahmeverzahnung wird beispielsweise an ihrem Kopf kreiszylindrisch nachbearbeitet, wobei jedoch sowohl Flanken als auch ein Fußkreis der Mitnahmeverzahnung üblicherweise eine Ausformschräge aufweisen sollte, um beispielsweise das Gehäuse, insbesondere das Getriebegehäuse, aus einer Form, mittels welcher das Gehäuse beziehungsweise Getriebegehäuse durch das Gießen hergestellt wird, ausformen zu können. Dadurch, dass üblicherweise ein mechanisch bearbeitetes Bauteil wie beispielsweise die Außenverzahnung mit geraden Flanken dort eingebracht wird, mithin in die Innenverzahnung eingreift, ergibt sich zwischen den Verzahnungen ein Linienkontakt und kein Flächenkontakt in den Verzahnungen. In der Folge können Anregungen des die Außenverzahnung aufweisenden Bauteils wie beispielsweise des Hohlrades über den üblicherweise direkten Kontakt der Verzahnungen zumindest im Wesentlichen ungedämpft an das Gehäuse weitergegeben werden. Das Gehäuse weist große Flächen auf, welche als Membran wirken können, sodass es zu unerwünschten Geräuschen kommen kann. Beispielsweise sind das Getriebegehäuse und somit die Innenverzahnung aus einem Stahl gebildet. Ferner ist es denkbar, dass die beispielsweise an einem Hohlradträger des Hohlrads vorgesehene Außenverzahnung aus Aluminium gebildet ist. Eine solche, übermäßige Weitergabe von Anregungen von dem Hohlrad an das Gehäuse kann nun vermieden werden, da zwischen den Verzahnungen der Kunststoff ring angeordnet ist.

Bei einem Verfahren zum Herstellen des Getriebegehäuses ist es beispielsweise vorgesehen, dass das Getriebegehäuse gegossen, mithin durch das genannte Gießen hergestellt wird. Daraufhin wird das Gehäuse beispielsweise fertig bearbeitet. Daraufhin wird das Gehäuse beispielsweise einer Spritzgussanlage zugeführt, mittels welcher auf die Innenverzahnung eine Schicht aus Kunststoff aufgebracht, insbesondere ausgespritzt, wird, wobei aus dem Kunststoff der Kunststoffring gebildet wird. Insbesondere ist es denkbar, dass der Kunststoff auf die Innenverzahnung aufvulkanisiert wird. Durch den Kunststoff ist beispielsweise eine Verzahnung, insbesondere eine Innenverzahnung, herstellbar, welche zumindest nahezu keine Ausformschräge aufweist. So kann beispielsweise die Ausformschräge der Innenverzahnung durch den Kunststoff zumindest weitgehend ausgeglichen werden. In der Folge kann der Kunststoff ring mit der Außenverzahnung als Gegenverzahnung einen Flächenkontakt ausbildet. So kann auch eine geringere zulässige Flächenpressung zumindest zum Teil kompensiert werden. Kunststoffe verfügen je nach Art über Dämpfungseigenschaften, sodass beispielsweise mittels des Kunststoffrings Schwingungen gedämpft werden können. Je nach Schichtdicke und Art des Kunststoffs können Anregungen des als innenliegendes Bauteil ausgebildeten Hohlrads entkoppelt werden, sodass übermäßige Geräusche vermieden werden können. Mit anderen Worten kann durch den Kunststoff ring eine Geräuschdämpfung realisiert werden, sodass ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten darstellbar ist, welches auch als NVH- Verhalten (NVH - Noise Vibration Harshness) bezeichnet wird. Gerade bei Planetenradsätzen für elektrische Maschinen ist ein abzustützendes Drehmoment des Hohlrads und damit die axiale Länge der jeweiligen Verzahnung hoch im Vergleich zu Hohlrädern in Mehrgangautomatikgetrieben für Verbrennungsmotoren, wobei das abzustützende Drehmoment beispielsweise 3.000 Newtonmeter betragen kann.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die ausgeformte Innenverzahnung eine Gussschräge in axialer Richtung aufweist und der Kunststoff ring in einem Flankenbereich von Zähnen der Innenverzahnungen in axialer Richtung eine sich kontinuierlich verändernde Dicke zum Ausgleichen der Gussschräge der Innenverzahnung aufweist. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Planetenradsatz als einfacher Planetenradsatz ausgebildet ist, wobei ein Rotor der elektrischen Maschine mit einem Sonnenrad des Planetenradsatzes antriebsmäßig verbunden ist, und wobei ein Planetenträger des Planetenradsatzes als Abtrieb des Planetenradsatzes ausgebildet ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Kunststoffring als ein Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine umlaufende Nut in einem axial mittleren Bereich der Innenverzahnung vorgesehen.

Insbesondere ist es denkbar, dass die auch als Gehäuseverzahnung bezeichnete Innenverzahnung zumindest in ihrem Flankenbereich mechanisch unbearbeitet bleiben kann, wodurch Kosten gespart werden können, und durch eine vergleichsweise hohe Rauigkeit der Oberfläche kann eine besonders gute Haftung oder Anbindung des Kunststoff rings an der Innenverzahnung und somit an dem Gehäuse gewährleistet werden. Das Hohlrad und somit die Außenverzahnung ist beispielsweise ein Stahlteil, insbesondere ein gefrästes Stahlteil, welches keine Schräge, insbesondere keine Ausformschräge, aufweist.

Eine weitere, der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis ist, dass mit einem Planetenradsatz, in welchem das einfach auch als Sonne bezeichnete Sonnenrad mit einem Antrieb und der Planetenträger mit dem Abtrieb verbunden ist, kann eine besonders hohe Übersetzung bei gleichem beziehungsweise geringem Durchmesser gebildet werden. Dies ist bei Untersetzungen für elektrische Maschinen, insbesondere auch für elektrische Achssysteme, besonders vorteilhaft, da eine gegebenenfalls erforderliche Untersetzung aufgrund von hohen Drehzahlen der elektrischen Maschine sehr hoch sein kann und der radiale Bauraum stets knapp ist, insbesondere im Achsbereich wegen einer dort gegebenenfalls erforderlichen Bodenfreiheit. Die genannte, umlaufende Nut bietet einen vorteilhaften Schutz vor einer unerwünschten, axialen Bewegung des Kunststoffrings in einem Betrieb. Es kann eine zweite Nut vorgesehen sein, welche beispielsweise in axialer Richtung auf die erste Nut folgt. In der zweiten Nut kann ein Sprengring angeordnet werden, mittels welchem das Hohlrad axial im Gehäuse gesichert werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer elektrischen Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug;

Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht durch eine gegossene, als Mitnahmeverzahnung ausgebildete Innenverzahnung eines Getriebegehäuses der elektrischen Antriebseinrichtung;

Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der mit einem Kunststoff versehenen Innenverzahnung; und

Fig. 4 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Getriebegehäuses.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht eine elektrische Antriebseinrichtung 10 für ein insbesondere als Kraftwagen ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches mittels der elektrischen Antriebseinrichtung 10, insbesondere rein elektrisch, antreibbar ist. Die elektrische Antriebseinrichtung 10 weist wenigstens eine in Fig. 1 besonders schematisch dargestellte elektrische Maschine 12 auf, welche einen Stator 14 und einen Rotor 16 aufweist. Der Rotor 16 ist ein Antrieb, über weichen die elektrische Maschine 12 Drehmomente zum antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. Die elektrische Antriebseinrichtung 10 weist ein Getriebegehäuse 18 auf, welches auch einfach als Gehäuse bezeichnet wird. Beispielsweise ist der Stator 14 zumindest drehfest mit dem Getriebegehäuse 18 verbunden. Die Antriebsvorrichtung 10 weist außerdem einen Planetenradsatz 20 auf, welcher auch einfach als Planetensatz bezeichnet wird, und ein Sonnenrad 22, einen Planetenträger 24 und ein Hohlrad 26 aufweist. Des Weiteren weist der Planetenradsatz 20 Planetenräder auf, von welchen in Fig. 1 ein mit 28 bezeichnetes Planetenrad erkennbar ist. Das jeweilige Planetenrad 28 kämmt gleichzeitig mit dem Sonnenrad 22 und mit dem Hohlrad 26. Außerdem ist das jeweilige Planetenrad 28 drehbar an dem Planetenträger 24, welcher auch als Steg bezeichnet wird, gelagert. Das Getriebegehäuse 18 ist aus Druckguss gebildet und somit durch Gießen, insbesondere durch Druckgießen, hergestellt.

Das Hohlrad 26 ist separat von dem Getriebegehäuse 18 ausgebildet und drehfest mit dem Getriebegehäuse 18 verbunden, derart, dass das Hohlrad 26 nicht nur eine erste Innenverzahnung 30 aufweist, mit welcher das jeweilige Planetenrad 28 in Eingriff steht, sondern das Hohlrad 26 weist eine Außenverzahnung 32 auf, welche in eine korrespondierende, zweite Innenverzahnung 34 des Getriebegehäuses 18 eingreift. Hierdurch ist das Hohlrad 26 drehfest mit dem Gehäuse verbunden. Die zweite Innenverzahnung 34 wird auch als erste Verzahnung bezeichnet, und die mit der zweiten Innenverzahnung 34 korrespondierende Außenverzahnung 32 wird auch als zweite Verzahnung bezeichnet. Um das Hohlrad 26 axial, das heißt in axialer Richtung des Planetenradsatzes 20 an dem Gehäuse festzulegen, ist beispielsweise ein Sicherungselement vorliegend in Form eines Sprengrings 35 vorgesehen. Der

Sprengring 35 greift beispielsweise in eine korrespondierende Nut der Innenverzahnung 34 ein und ist somit seinerseits axial an dem Getriebegehäuse 18 festgelegt.

Fig. 2 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht die auch als Mitnahmeverzahnung bezeichnete oder als Mitnahmeverzahnung ausgebildete Innenverzahnung 34 des Getriebegehäuses 18. Außerdem ist in Fig. 2 in der dort gezeigten Schnittansicht auch die als weitere Mitnahmeverzahnung ausgebildete Außenverzahnung 32 dargestellt.

Um nun übermäßige Geräusche vermeiden und somit ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten realisieren zu können, ist insbesondere in um die axiale Richtung des Planetenradsatzes 20 verlaufender Umfangsrichtung des Planetenradsatzes 20 zwischen der Außenverzahnung 32 und der Innenverzahnung 34 ein auch als Kunststoff ring 36 bezeichneter, aus einem Kunststoff gebildeter Ring angeordnet, über welchen die Verzahnungen (Außenverzahnung 32 und Innenverzahnung 34), insbesondere Zähen der Verzahnungen, aneinander abgestützt sind. Da das Getriebegehäuse 18 und somit dessen Innenverzahnung 34 durch Gießen hergestellt sind, ist der jeweilige Zahn der Innenverzahnung 34 ein jeweiliger Gusszahn. Der Kunststoffring 36 bildet beispielsweise je Gusszahn einen jeweiligen Kunststoffzahn, welcher auf dem jeweiligen, korrespondierenden Gusszahn angeordnet ist.

Insbesondere ist der Kunststoff ring 36 an oder auf die Innenverzahnung 34 angespritzt oder aufgespritzt, sodass der jeweilige Kunststoff zahn auf den jeweiligen Gusszahn aufgespritzt ist. Besonders gut aus Fig. 2 ist erkennbar, dass durch den Kunststoff beziehungsweise den Kunststoff ring 36 eine jeweilige Ausformschräge des jeweiligen Gusszahns zumindest im Wesentlichen kompensiert ist, sodass zwischen dem jeweiligen Zahn der Außenverzahnung 32 und dem jeweiligen Kunststoffzahn nicht etwa ein linienförmiger Kontakt, sondern ein zumindest im Wesentlichen flächiger Kontakt, mithin ein Flächenkontakt, gebildet ist. Dadurch kann eine übermäßige Übertragung einer Anregung von dem Hohlrad 26 auf das Gehäuse vermieden werden.

Fig. 3 zeigt ausschnittsweise die Innenverzahnung 34, insbesondere einen in Fig. 3 mit 38 bezeichneten der Gusszähne. Aus Fig. 3 ist auch ausschnittsweise der Kunststoff ring 36, insbesondere einer der Kunststoffzähne erkennbar, wobei der eine Kunststoffzahn in Fig. 3 mit 40 bezeichnet ist.

Schließlich zeigt Fig. 4 ausschnittsweise in einer schematischen Perspektivansicht das Getriebegehäuse 18, wobei aus Fig. 4 besonders gut die Innenverzahnung 34 des Getriebegehäuses 18 erkennbar ist.

Bezugszeichenliste

10 elektrische Antriebseinrichtung

12 elektrische Maschine

14 Stator

16 Rotor

18 Getriebegehäuse

20 Planetenradsatz

22 Sonnenrad

24 Planetenträger

26 Hohlrad

28 Planetenrad

30 erste Innenverzahnung

32 Außenverzahnung

34 zweite Innenverzahnung

35 Sprengring

36 Kunststoffring

38 Gusszahn

40 Kunststoff zahn