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Title:
ELECTRIC DRIVE UNIT FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/008653
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electric drive unit for a motor vehicle, comprising an electric drive and a multi-stage transmission (6), which is connected downstream of the electric drive and which is arranged, alone or together with the electric drive, in a drive housing (4). The drive housing is composed of a housing shell (11), the interior (11a) of which annularly surrounds the transmission (6), and an end wall (12), which is formed integrally with the housing shell (11). The end wall is provided, at the center thereof, with a transmission opening (17) for the transmission output shaft (18) of the transmission (6). Cooling liquid is conducted through the drive housing in order to cool the components of the transmission. In order to improve the cooling performance while utilizing precisely the design-related particularities of the electric drive unit, a ring chamber (33) arranged around the transmission opening (17) is provided on the outside of the end wall (12), and coolant channels (35) are formed in the drive housing (4), which coolant channels lead from the interior (11a) of the housing shell (11) into the ring chamber (33).

Inventors:
ALT MARIE KRISTIN (DE)
SCHMIDT DAVID (DE)
LÖHE FRANK (DE)
BRUNNER DOMINIK (CH)
STEINER URS (CH)
Application Number:
PCT/DE2020/100594
Publication Date:
January 21, 2021
Filing Date:
July 07, 2020
Export Citation:
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Assignee:
BPW BERGISCHE ACHSEN KG (DE)
International Classes:
B60K1/00; B60K11/02; B60K17/04; F16H57/04
Domestic Patent References:
WO2007013642A12007-02-01
Foreign References:
US5443130A1995-08-22
US7059443B22006-06-13
DE102012112379A12014-06-18
US20110192245A12011-08-11
Attorney, Agent or Firm:
CHRISTOPHERSEN PATENTANWÄLTE (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einem Elektroantrieb (5), einem dem Elektroantrieb (5) nachgeschalteten, mehrstufigen Getriebe (6), welches allein oder zu sammen mit dem Elektroantrieb (5) in einem Antriebsgehäuse (4) angeordnet ist, das sich zusammensetzt aus einem Gehäusemantel (11), der mit seiner Innenseite (11a) das Getriebe (6) ringförmig umgibt, und einer einstückig mit dem Gehäusemantel (11) aus gebildeten Stirnwand (12), die zentral mit einer Getriebeöffnung (17) für die Getriebeaus gangswelle (18) des Getriebes (6) versehen ist, wobei zur Kühlung der Bauteile des Ge triebes (6) Kühlflüssigkeit durch das Antriebsgehäuse (4) geleitet wird, gekennzeichnet durch eine außen an der Stirnwand (12) um die Getriebeöffnung (17) herum angeordne te Ringkammer (33), wobei in dem Antriebsgehäuse (4) Kühlmittelkanäle (35) ausgebil det sind, die ausgehend von der Innenseite (11a) des Gehäusemantels (11) in die Ring kammer (33) führen.

2. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ring kammer (33) teilweise durch eine Rinne in der Außenseite der Stirnwand (12) gebildet wird.

3. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein die Ge triebeausgangswelle (18) umschließendes Achsgehäuse (15), welches dem Antriebsge häuse (4) zugewandt mit einem Flansch (16) versehen ist, der an der Stirnwand (12) be festigt ist, wobei ein Ringbereich des Flansches (16) gemeinsam mit der Stirnseite (12) die Ringkammer (33) bildet.

4. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Achs gehäuse (15) an seinem dem Flansch (16) abgewandten Ende mit einem Achsschenkel (1) zur Lagerung eines Fahrzeugrades (2) versehen ist.

5. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Flansch (16) ein Kühlmittel-Anschlussstutzen angeordnet ist, und dass ein Kühlmit telkanal von dem Kühlmittel-Anschlussstutzen in die Ringkammer (33) führt.

6. Elektrische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Abdichtung zwischen dem Flansch und der Stirnwand (12), wobei die erste Abdichtung eine zwischen der Ringkammer (33) und der Getriebeöffnung (17) angeordnete Ringdichtung (51), und die zweite Abdichtung eine um die Ringkammer (33) herum angeordnete Ringdichtung (52) ist. 7. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ring dichtungen (51 , 52) in zu der Außenseite der Stirnwand (12) hin offenen Ringnuten in der Stirnwand (12) sitzen.

8. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abdichtungen (51 , 52) in Längsrichtung der Getriebeausgangswelle (18) axial zu einander versetzt angeordnet sind, wobei die zweite Abdichtung (52) die näher antriebs seitige Abdichtung ist.

9. Elektrische Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Antriebsgehäuse (4) weitere Kühlmittelkanäle (41) ausgebil det sind, und dass die weiteren Kühlmittelkanäle (41) von der Ringkammer (33) durch die Stirnwand (12) hindurch bis an deren Innenseite (12a) führen.

10. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weite ren Kühlmittelkanäle (41) Bohrungen sind, die in Bezug auf die zentrale Achse (A) auf ei nem Durchmesser angeordnet sind, der geringer ist als der Durchmesser, auf dem die Kühlmittelkanäle (35) angeordnet sind.

11. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der weiteren Kühlmittelkanäle (41) parallel zu der zentralen Achse (A) ausge richtet sind.

12. Elektrische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 9 - 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Kühlmittelkanäle (41) an dem Boden (42), und dass die Kühlmit telkanäle (35) in der Seitenwand (43) der als Rinne ausgebildeten Ringkammer (33) münden.

13. Elektrische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 3 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (16) des Achsgehäuses (15) mittels einer Mehrzahl auf einem gemein samen Teilkreis angeordneter Schrauben (19) an der Stirnwand (12) befestigt ist.

14. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Teilkreises größer ist als der größte Durchmesser der Ringkammer (33), und vorzugsweise größer als der Durchmesser der zweiten Abdichtung (52).

15. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben (19) mit ihrem Gewinde in Gewindesacklöcher (20) engreifen, die in der Stirnwand (12) ausgebildet sind.

16. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelkanäle (35) auf solchen Umfangsabschnitten in die Ringkammer (33) führen, auf denen in der Stirnwand (12) keine Gewindesacklöcher (20) ausgebildet sind. 17. Elektrische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 13 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnwand (12) und der Flansch (16) durch an ihnen ausgebildete und in gegenseitigem Kontakt stehende Zentrierflächen (55) axial zueinander ausgerichtet sind.

18. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierflächen (55) auf einem Durchmesser angeordnet sind, der geringer ist als der ge ringste Durchmesser der Ringkammer (33).

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE beim Internationalen Büro eingegangen am 29 Oktober 2020 (29.10.2020)

1. Elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einem Elektroantrieb (5), einem dem Elektroantrieb (5) nachgeschalteten, mehrstufigen Getriebe (6), welches allein oder zu sammen mit dem Elektroantrieb (5) in einem Antriebsgehäuse (4) angeordnet ist, das sich zusammensetzt aus einem Gehäusemantel (11), der mit seiner Innenseite (11a) das Getriebe (6) ringförmig umgibt, und einer einstückig mit dem Gehäusemantel (11) aus gebildeten Stirnwand (12), die zentral mit einer Getriebeöffnung (17) für die Getriebeaus gangswelle (18) des Getriebes (6) versehen ist, wobei zur Kühlung der Bauteile des Ge triebes (6) Kühlflüssigkeit durch das Antriebsgehäuse (4) geleitet wird, wobei eine außen an der Stirnwand (12) um die Getriebeöffnung (17) herum angeordnete Ringkammer (33), wobei in dem Antriebsgehäuse (4) Kühlmittelkanäle (35) ausgebildet sind, die aus gehend von der Innenseite (11a) des Gehäusemantels (11) in die Ringkammer (33) füh ren, gekennzeichnet durch ein die Getriebeausgangswelle (18) umschließendes Achs- gehäuse (15), welches dem Antriebsgehäuse (4) zugewandt mit einem Flansch (16) ver sehen ist, der an der Stirnwand (12) befestigt ist, und dass ein Ringbereich des Flan sches (16) gemeinsam mit der Stirnseite (12) die Ringkammer (33) bildet.

2. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ring kammer (33) teilweise durch eine Rinne in der Außenseite der Stirnwand (12) gebildet wird.

3. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Achsgehäuse (15) an seinem dem Flansch (16) abgewandten Ende mit einem Achs schenkel (1) zur Lagerung eines Fahrzeugrades (2) versehen ist.

4. Elektrische Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Flansch (16) ein Kühlmittel-Anschlussstutzen angeordnet ist, und dass ein Kühlmittelkanal von dem Kühlmittel-Anschlussstutzen in die Ringkam mer (33) führt.

5. Elektrische Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Abdichtung zwischen dem Flansch und der Stirnwand (12), wobei die erste Abdichtung eine zwischen der Ringkammer (33) und der Getriebe öffnung (17) angeordnete Ringdichtung (51), und die zweite Abdichtung eine um die Ringkammer (33) herum angeordnete Ringdichtung (52) ist.

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

6. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ring dichtungen (51 , 52) in zu der Außenseite der Stirnwand (12) hin offenen Ringnuten in der Stirnwand (12) sitzen.

7. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abdichtungen (51 , 52) in Längsrichtung der Getriebeausgangswelle (18) axial zu einander versetzt angeordnet sind, wobei die zweite Abdichtung (52) die näher antriebs seitige Abdichtung ist.

8. Elektrische Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Antriebsgehäuse (4) weitere Kühlmittelkanäle (41) ausgebil det sind, und dass die weiteren Kühlmittelkanäle (41) von der Ringkammer (33) durch die Stirnwand (12) hindurch bis an deren Innenseite (12a) führen.

9. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weite ren Kühlmittelkanäle (41) Bohrungen sind, die in Bezug auf die zentrale Achse (A) auf ei nem Durchmesser angeordnet sind, der geringer ist als der Durchmesser, auf dem die Kühlmittelkanäle (35) angeordnet sind.

10. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der weiteren Kühlmittelkanäle (41) parallel zu der zentralen Achse (A) ausgerich tet sind.

11. Elektrische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Kühlmittelkanäle (41) an dem Boden (42), und dass die Kühlmit telkanäle (35) in der Seitenwand (43) der als Rinne ausgebildeten Ringkammer (33) münden.

12. Elektrische Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (16) des Achsgehäuses (15) mittels einer Mehrzahl auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordneter Schrauben (19) an der Stirnwand (12) be festigt ist.

13. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Teilkreises größer ist als der größte Durchmesser der Ringkammer (33), und vorzugsweise größer als der Durchmesser der zweiten Abdichtung (52).

14. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben (19) mit ihrem Gewinde in Gewindesacklöcher (20) engreifen, die in der Stirnwand (12) ausgebildet sind.

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) 15. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelkanäle (35) auf solchen Umfangsabschnitten in die Ringkammer (33) führen, auf denen in der Stirnwand (12) keine Gewindesacklöcher (20) ausgebildet sind.

16. Elektrische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 12 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnwand (12) und der Flansch (16) durch an ihnen ausgebildete und in gegenseitigem Kontakt stehende Zentrierflächen (55) axial zueinander ausgerichtet sind. 17. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die

Zentrierflächen (55) auf einem Durchmesser angeordnet sind, der geringer ist als der ge ringste Durchmesser der Ringkammer (33).

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

Description:
Elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einem Elektro antrieb, einem dem Elektroantrieb nachgeschalteten mehrstufigen Getriebe, welches allein oder zusammen mit dem Elektroantrieb in einem Antriebsgehäuse angeordnet ist, das sich zusammensetzt aus einem Gehäusemantel, der mit seiner Innenseite das Getriebe ringförmig umgibt, und einer einstückig mit dem Gehäusemantel ausgebildeten Stirnwand, die zentral mit einer Getriebeöffnung für die Getriebeausgangswelle des Getriebes versehen ist, wobei zur Kühlung der Bauteile des Getriebes Kühlflüssigkeit durch das Antriebsgehäuse geleitet wird.

Eine solche elektrische Antriebseinheit dient als Fahrantrieb eines Fahrzeugs. Zum Einsatz kommt sie als Bestandteil einer elektrischen Antriebsachse für ein Nutzfahrzeug. Bei dieser Bauart einer Fahrzeugachse ist dem gewichtsgünstig nahe der Fahrzeugmitte angeordneten Elektroantrieb ein mehrstufiges Getriebe nachgeschaltet. Das Getriebe ist allein oder zu sammen mit dem Elektroantrieb in einem Antriebsgehäuse angeordnet, welches sich aus einem im Wesentlichen zylindrischen Gehäusemantel und einer mit dem Gehäusemantel einstückig ausgebildeten Stirnwand zusammsetzt. Der Gehäusemantel des Antriebsgehäu ses umgibt mit seiner Innenseite ringförmig die darin gelagerten Getriebeelemente, und die Stirnwand des Antriebsgehäuses ist zentral mit einer Getriebeöffnung versehen, durch die die Getriebeausgangswelle aus dem Getriebe herausführt. Die Getriebeausgangswelle ist ent weder zugleich die zum jeweiligen Fahrzeugrad führende Antriebswelle, oder sie ist drehfest mit einer separaten Antriebswelle verbunden. Die Getriebeausgangswelle bzw. die Antriebs welle rotiert in einem überwiegend rohrförmigen Achsgehäuse der elektrischen Antriebsach se. Das Achsgehäuse ist mit seinem dem Getriebe zugewandten Ende starr an der Stirnseite des Antriebsgehäuses befestigt und weist an seinem anderen Ende einen Achsschenkel auf, auf dem das angetriebene Fahrzeugrad drehbar gelagert ist.

Zur Kühlung der Getriebeelemente wird Kühlflüssigkeit durch das als Getriebegehäuse die nende Antriebsgehäuse geleitet, wobei dies in Form eines Kreislaufs erfolgt, bei dem die Kühlflüssigkeit möglichst alle mechanisch belasteten Bereiche des Getriebes einschließlich der vorhandenen Wälzlagerungen durchströmt, wozu die Kühlflüssigkeit innerhalb des An triebsgehäuses umgewälzt wird. Die Umwälzung der Kühlflüssigkeit innerhalb des Antriebsgehäuses stößt bei mechanisch hoch belasteten Getrieben an Grenzen, da die Getriebe oft von sehr kompakter Bauart sind und wenig Bauraumreserven vorhanden sind, um die für eine nochmals verbesserte Kühlleis tung erforderlichen Baugruppen in dem vorhandenen Gehäuse unterzubringen.

Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, bei einer elektrischen Antriebseinheit, deren Bestandteil ein Antriebsgehäuse mit einem darin angeordneten, flüssigkeitsgekühlten Getriebe ist, die Kühlleistung unter Ausnutzung gerade der bauartbedingten Besonderheiten der elektrischen Antriebseinheit zu verbessern.

Zur L ö s u n g dieser Aufgabe wird bei einer elektrischen Antriebseinheit der eingangs ange gebenen Art eine Ringkammer vorgeschlagen, welche außen an der Stirnwand um die Ge triebeöffnung herum angeordnet ist, wobei in dem Antriebsgehäuse Kühlmittelkanäle ausge bildet sind, die ausgehend von der Innenseite des Gehäusemantels in die Ringkammer füh ren.

Erfindungsgemäß ist daher Bestandteil der Kühlmittelumwälzung eine Ringkammer, die aller dings nicht im Inneren des Antriebsgehäuses angeordnet ist, sondern außen an der Stirn wand des Antriebsgehäuses um die Getriebeöffnung herum angeordnet ist. Damit Kühlflüs sigkeit in diese Ringkammer gelangt, sind in dem Antriebsgehäuse Kühlmittelkanäle ausge bildet, die ausgehend von der Innenseite des Gehäusemantels in die Ringkammer führen.

Die Anordnung der Ringkammer außen an der Stirnwand des Antriebsgehäuses ist von Vor teil, da das Antriebsgehäuse in seinem Inneren wenig Bauraumreserven bietet, und da Be standteil der elektrischen Antriebsachse bauartbedingt ohnehin ein Achsgehäuse ist, welches an jener Stirnwand befestigt ist, an der sich erfindungsgemäß die Ringkammer befindet.

Aufgrund der bauartbedingten Besonderheit der elektrischen Antriebsachse lässt sich daher eine Ringkammer für das Umwälzen der Kühlflüssigkeit realisieren. Die Ringkammer wird zum Teil durch die Stirnwand des Antriebsgehäuses begrenzt, und zum anderen Teil durch einen Ringbereich, der an dem Achsgehäuse ausgebildet ist. Die Ringkammer wird also nicht allein durch das Antriebsgehäuse gebildet, sondern durch die bauartbedingte Kombination aus Antriebsgehäuse und dem daran stirnseitig befestigten, die Getriebeausgangswelle um gebenden Achsgehäuse.

Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der die Ringkammer teilweise, nämlich seitens des An triebsgehäuses, durch eine Rinne in der Außenseite der Stirnwand gebildet wird, und bei der das Achsgehäuse dem Antriebsgehäuse zugewandt mit einem Flansch versehen ist. Der Flansch des Achsgehäuses ist an der Stirnwand befestigt, und an dem Flansch befindet sich der Ringbereich, welcher gemeinsam mit der in der Stirnwand ausgebildeten Rinne die Ring kammer bildet, d. h. diese begrenzt bzw. umschließt.

Das Achsgehäuse ist Bestandteil der elektrischen Antriebsachse und ist an seinem dem Flansch abgewandten Ende mit einem Achsschenkel zur Lagerung eines Fahrzeugrades versehen.

Gemäß einer Ausgestaltung der Antriebseinheit ist an dem Flansch ein Kühlmittel- Anschlussstutzen angeordnet, und ein Kühlmittelkanal führt von dem Kühlmittel- Anschlussstutzen in die Ringkammer, um diese z. B. mit frischem Kühlmittel zu befüllen oder im Fall einer aktiven Umlaufkühlung Kühlmittel kontinuierlich hineinzupumpen.

Ferner bevorzugt ist eine erste und eine zweite Abdichtung zwischen dem Flansch und der Stirnwand. Vorzugsweise ist die erste Abdichtung eine zwischen der Ringkammer und der zentralen Getriebeöffnung angeordnete Ringdichtung, und die zweite Abdichtung ist eine um die Ringkammer herum angeordnete Ringdichtung. Vorzugsweise sitzen die Ringdichtungen in zu der Außenseite der Stirnwand hin offenen Ringnuten, wobei die Ringnuten in der Stirn wand ausgebildet sind.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die beiden Abdichtungen in Längsrichtung der Ge triebeausgangswelle axial zueinander versetzt angeordnet, wobei die zweite Abdichtung die näher antriebsseitige Abdichtung ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind in dem Antriebsgehäuse weitere Kühlmittelkanäle ausgebildet, wobei die weiteren Kühlmittelkanäle von der Ringkammer durch die Stirnwand hindurch bis an deren Innenseite führen. Über diese weiteren Kühlmittelkanäle kann daher das Kühlmittel die Ringkammer verlassen und wieder zurück in das Innere des Antriebsge häuses strömen. Vorzugsweise sind die weiteren Kühlmittelkanäle Bohrungen, die in Bezug auf die zentrale Achse auf einem Durchmesser angeordnet sind, der geringer ist als der Durchmesser, auf dem die Kühlmittelkanäle angeordnet sind.

Herstellungstechnisch von Vorteil ist es, wenn die Achsen der weiteren Kühlmittelkanäle pa rallel zu der zentralen Achse ausgerichtet sind. Hinsichtlich einer günstigen Durchströmung der Ringkammer ist es von Vorteil, wenn die wei teren Kühlmittelkanäle an den Boden, und die Kühlmittelkanäle in der Seitenwand der als Rinne ausgebildeten Ringkammer münden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass der Flansch des Achsgehäuses mittels einer Mehrzahl auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordneter Schrauben an der Stirnwand des Antriebsge häuses befestigt ist. Vorzugsweise ist der Durchmesser des Teilkreises größer als der größte Durchmesser der Ringkammer, und vorzugsweise größer als der Durchmesser der zweiten Abdichtung.

Vorzugsweise greifen die Schrauben mit ihrem Gewinde in Gewindesachlöcher ein, die in der Stirnwand ausgebildet sind.

Für eine kompakte Bauart des Antriebsgehäuses und der Befestigung des Achsgehäuses daran ist von Vorteil, wenn die Kühlmittelkanäle auf solchen Umfangsabschnitten in die Ring kammer führen, auf denen in der Stirnwand keine Gewindesacklöcher ausgebildet sind.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Stirnwand und der Flansch durch an ihnen ausgebildete und in gegenseitigem Kontakt stehende Zentrierflächen axial zueinander ausgerichtet sind.

Vorzugsweise sind die Zentrierflächen auf einem Durchmesser angeordnet, der geringer ist als der geringste Durchmesser der Ringkammer, und größer ist als der Durchmesser der ers ten Abdichtung.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der elektrischen Antriebsachse für ein Nutzfahrzeug erge ben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines auf der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels. Im Einzelnen zeigen:

Fig. 1 : in einer perspektivischen Darstellung Einzelteile einer elektrischen Antriebsachse für ein Nutzfahrzeug, nämlich ein mehrstufiges Getriebe in der Bauart als doppeltes Planetengetriebe, ein das Getriebe aufnehmendes Antriebsgehäuse in einem Teil schnitt, sowie ein stirnseitig gegen das Antriebsgehäuse befestigbares Achsgehäu- se, wobei die genannten Bestandteile aus Übersichtsgründen getrennt wiedergege ben sind;

Fig. 2: eine stirnseitige Ansicht des Antriebsgehäuses entsprechend der in Fig. 1 wiederge gebene Blickrichtung II; Fig. 3: einen Längsschnitt durch die eine Hälfte der elektrischen Antriebsachse entlang ei ner in Fig. 2 mit„III - III“ bezeichneten, versetzten Schnittebene;

Fig.4: einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 3.

Fig. 3 zeigt in einem teilweisen Längsschnitt, der hier als Übersichtsdarstellung dient, die eine Hälfte einer elektrischen Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug. Die dargestellte Hälfte der An triebsachse dient dem Antrieb eines auf einem Achsschenkel 1 drehbar gelagerten, in Fig. 3 am linken Rand gestrichelt dargestellten Fahrzeugrades 2. Die ebenso gestaltete zweite Hälf te der Antriebsachse befindet sich symmetrisch auf der anderen Seite der in Fig. 3 eingetra genen Fahrzeugmittelebene M, und trägt das jeweilige Fahrzeugrad der anderen Fahrzeug seite. Die elektrische Antriebsachse ist in ihrer Gesamtheit eine von der einen bis zur ande ren Fahrzeugseite durchgehende Starrachse.

Für jede Fahrzeugseite und damit zum Antrieb des jeweiligen Fahrzeugrades 2 ist nahe der Fahrzeugmittelebene M ein Elektroantrieb 5 vorgesehen, insbesondere ein Elektromotor. Jedem Elektromotor nach fahrzeugaußen nachgeschaltet ist jeweils ein Getriebe 6, hier in der Bauart eines zweistufigen Planetengetriebes.

Die zwei Elektroantriebe 5 und zwei Getriebe 6 der elektrischen Antriebseinheit befinden sich in einem Antriebsgehäuse 4, welches ein- oder mehrteilig sein kann. Bei der hier beschriebe nen Ausführungsform besteht das Antriebsgehäuse 4 aus drei Teilen bzw. Abschnitten, wobei sich beide Elektroantriebe 5 in einem gemeinsamen Antriebsgehäuseteil befinden, und jedes der beiden Getriebe 6 in einem weiteren, eigenen Antriebsgehäuseteil. Alternativ kann für jede Fahrzeugseite der Elektroantrieb 5 gemeinsam mit seinem Getriebe 6 in einem gemein samen Antriebsgehäuse 4 angeordnet sein.

Das Antriebsgehäuse 4 ist also zugleich das Getriebegehäuse der Antriebseinheit und setzt sich zusammen aus einem im Wesentlichen zylindrischen Gehäusemantel 11 , der mit seiner Innenseite 11a die Getriebeelemente des Getriebes 6 ringförmig umgibt, und aus einer ein stückig mit dem Gehäusemantel 11 ausgebildeten Stirnwand 12. Die Stirnwand 12 ist über wiegend geschlossen, lässt jedoch in ihrem Zentrum eine Getriebeöffnung 17 frei, durch die die auf der zentralen Drehachse A rotierende Getriebeausgangswelle 18 des Getriebes 6 hindurchführt.

Die Getriebeausgangswelle 18 kann, vorzugsweise über eine Keilverzahnung, drehfest mit einer Antriebswelle verbunden sein, welche zu dem Fahrzeugrad 2 führt und dieses antreibt. Anders als die Getriebeausgangswelle 18 ist die Antriebswelle nicht auf der Zeichnung dar- gestellt. Die Antriebswelle rotiert in einem rohrförmigen Achsgehäuse 15 der Antriebseinheit, welches sich auf der zentralen Achse A erstreckt. Das Achsgehäuse 15 ist an der Stirnseite des Antriebsgehäuses 4 befestigt.

Das Achsgehäuse 15 der Antriebseinheit ist an seinem fahrzeugäußeren Ende mit dem Achsschenkel 1 versehen. Außerdem ist an dem Achsgehäuse 15 der Bremsträger der Fahr zeugbremse befestigt, vorzugsweise der Bremsträger einer Scheibenbremse. Ebenfalls an dem Achsgehäuse 15 befestigt ist ein Längslenker und ggf. ein Querlenker der Fahrzeugach se.

Zur Befestigung des Achsgehäuses 15 an dem Antriebsgehäuse 4 ist das Achsgehäuse 15 an seinem fahrzeuginneren Ende mit einem radial erweiterten Flansch 16 versehen. Der Flansch 16 ist mittels mehrerer Schrauben 19 starr gegen die Stirnwand 12 des Antriebsge häuses 4 verschraubt. Die Schrauben 19 stützen sich mit ihren Schraubenköpfen an dem Flansch 16 ab und greifen mit ihrem Gewinde in Gewindesacklöcher 20 ein, die in der Stirn wand 12 ausgebildet sind.

Auch die Verbindung der Antriebsgehäuseteile, also des den Elektroantrieb 5 aufnehmenden Antriebsgehäuseteils einerseits und des das Getriebe 6 aufnehmenden Antriebsgehäuseteils andererseits, erfolgt mittels Verschraubungen 29, wozu die jeweiligen Enden dieser Antriebs gehäuseteile als Flansche gestaltet sind, die über die Verschraubungen 29 fest und vorzugs weise flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind. Sofern im Folgenden allgemein von dem Antriebsgehäuse 4 die Rede ist, ist damit jeweils jenes Antriebsgehäuseteil gemeint, in dem sich das Getriebe 6 und vorzugsweise zweistufige Planetengetriebe befindet.

Das Antriebsgehäuse hat nicht nur die Gehäusefunktion, sondern es ist auch selbst Teil des Planetengetriebes, indem gemäß Fig. 1 die Innenseite 11a des Gehäusemantels 11 eine um die Drehachse A herum angeordnete Schrägverzahnung 17a der ersten Getriebestufe, und axial versetzt eine um die Drehachse A herum angeordnete Schrägverzahnung 17b der zwei ten Getriebestufe aufweist. Die Ausrichtung bzw. Schrägstellung der Zähne der Schrägver zahnung 17b ist entgegengesetzt zu den Zähnen der ersten Schrägverzahnung 17a.

Mit den innen an dem Gehäusemantel 11 ausgebildeten Schrägverzahnungen 17a, 17b kämmen die Planetenräder der beiden Getriebestufen des Planetengetriebes. Dessen übrige Getriebeelemente sind in einem auf der Achse A drehbaren Getriebeträger 17c angeordnet, der nach Art einer vormontierten Baueinheit in das Antriebsgehäuse 4 eingesetzt ist. Das Getriebe 6 ist von der Bauart eines Planetengetriebes. Die Planetenräder und Hohlräder des Planetengetriebes weisen eine Zahnschrägstellung auf, die eine von der Stirnwand 12 weg weisende Schaufelwirkung auf das Kühlmittel erzeugen, und die im Fall einer passiven Sumpfkühlung eine zu der Stirnwand 12 hin gerichtete Schaufelwirkung auf das Kühlmittel erzeugen.

Der zentrale Teil des Getriebeträgers 17c ist die auf der Achse A drehende Getriebeaus gangswelle 18, welche aus der ebenfalls zentral angeordneten Getriebeöffnung 17 des An triebsgehäuses 4 herausragt und sich in das Achsgehäuse 15 hinein erstreckt.

Die Kühlung des Getriebes 6 und dessen teils stark belasteter Zähne, Ritzel und Lager erfolgt im Fall einer aktiven Umlaufkühlung mittels der durch eine externe Pumpe umgewälzten Kühlflüssigkeit. Die Pumpe zieht die Flüssigkeit aus dem Antriebsgehäuse 4 ab, führt sie durch einen externen Wärmetauscher und fördert sie dann zu einem Anschlussstutzen 21 , über den die Kühlflüssigkeit auf kurzem Wege in die Ringkammer 33 und damit zurück in den Kreislauf gelangt. Der Anschlussstutzen 21 befindet sich an dem Flansch 16 des Achsgehäu- ses 15.

Im Falle der passiven Sumpfschmierung hingegen wird die Flüssigkeit ausschließlich inner halb des Antriebsgehäuses 4 einschließlich der Ringkammer 33 umgewälzt, unter Verzicht auf eine externe Pumpe.

Unabhängig von der Art der Umwälzung ist die Kühlflüssigkeit vorzugsweise ein Getriebeöl, so dass die Flüssigkeit sowohl die Getriebeelemente schmiert, als auch den Wärmeabtrans port übernimmt.

Bedingt durch die Bauart als Planetengetriebe wird Kühl- und Schmierflüssigkeit infolge von Zentrifugalkräften von den Planetenrädern nach außen gegen die Schrägverzahnungen 17a, 17b geschleudert. Die Kühlflüssigkeit sammelt sich daher an der Innenseite 11a des Gehäu semantels 11. Die im Folgenden näher beschriebenen Maßnahmen dienen dazu, die sich so an der Innenseite 11a des Gehäusemantels 11 ansammelnde Flüssigkeit zurück in zentralere Bereiche des Getriebes 6 sowie in den Bereich von Wälzlagern zu transportieren, zum Bei spiel zu den Wälzlager 31 der Getriebeausgangswelle 18.

Zur Verbesserung des Kühlmitteltransports und der Kühlleistung ist außen an der Stirnwand 12 eine die zentrale Drehachse A und die Getriebeöffnung 17 in Gestalt eines vollständigen Rings umgebende Ringkammer 33 angeordnet, in der sich Kühlmittel zwecks weiterer Um wälzung sammeln kann. Zugleich sind in dem Übergangsbereich zwischen dem Gehäuse- mantel 1 1 und der Stirnwand 12 des Antriebsgehäuses mehrere Kühlmittelkanäle 35 ausge bildet, die, ausgehend von der Innenseite 1 1a des Gehäusemantels 1 1 , in die Ringkammer 33 führen. Innen am Gehäusemantel 1 1 und insbesondere an den Schrägverzahnungen 17a, 17b angesammelte Flüssigkeit gelangt daher in einem ersten Schritt durch die Kühlmittelka näle 35 in die Ringkammer 33, die somit einen Sammler für Kühlflüssigkeit bildet.

Eine Ringkammer beansprucht Platz, welcher in dem sehr kompakt gestalteten Antriebsge häuse 4 nicht zur Verfügung steht. Daher befindet sich die Ringkammer 33 außen an der dem Fahrzeugrad 2 zugewandten Stirnseite des Antriebsgehäuses 4. Vor allem wird die Ringkammer 33 nicht alleine durch das Antriebsgehäuse 4 selbst gebildet, sondern zu einem anderen Teil durch das Achsgehäuse 15. Dies wird erreicht, indem die Ringkammer 33 zu einem Teil durch eine in der Außenseite der Stirnwand 12 ausgebildete, ringförmige Rinne gebildet wird, und zu einem anderen Teil durch einen Ringbereich an der der Stirnseite 12 zugewandten Stirnseite des Flansches 16. Der Ringbereich an der Stirnseite des Flansches 16 bildet also gemeinsam mit der in der Stirnwand 12 ausgebildeten Rinne die Ringkammer 33, so dass an der Kühlmittelführung und Umwälzung nicht nur Bauteile des Getriebes betei ligt sind, sondern auch andere Bauteile der Antriebseinheit, nämlich der als eine Kreisscheibe gestaltete Flansch 16 des Achsgehäuses 15.

Das Umwälzen des Kühlmittels und die Verbesserung der Kühlleistung wird auf diese Weise unter Ausnutzung gerade der bauartbedingten Besonderheiten der elektrischen Antriebsein heit erreicht, da auch das Achsgehäuse 15 Bestandteil dieser Antriebseinheit ist.

Damit die Ringkammer 33 als Sammler dienen kann, ist eine Vielzahl der genannten Kühlmit telkanäle 35 vorhanden, wobei die Kühlmittelkanäle 35 vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des runden Antriebsgehäuses 4 verteilt angeordnet sind.

Die in der Ringkammer 33 gesammelte Kühlflüssigkeit gelangt über weitere Kühlmittelkanäle 41 zurück in das Innere des Antriebsgehäuses 4. Die weiteren Kühlmittelkanäle 41 sind eben falls in einer Vielzahl vorhanden und gleichmäßig über den Umfang des runden Antriebsge häuses 4 verteilt angeordnet. Sie führen von der Ringkammer 33 durch die Stirnwand 12 hin durch und münden jeweils an der Innenseite 12a der Stirnwand 12.

Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die weiteren Kühlmittelkanäle 41 je weils Durchgangsbohrungen, welche sich parallel zu der Drehachse A der Getriebeaus gangswelle 18 erstrecken. In Bezug auf die Drehachse A sind die weiteren Kühlmittelkanäle 41 auf einem Durchmesser angeordnet, der geringer ist als der Durchmesser, auf dem die Kühlmittelkanäle 35 angeordnet sind. Um das im Bereich der Innenseite 11a angesammelte Kühlmedium in die Ringkammer 33 zu transportieren, verlaufen die Kühlmittelkanäle 35 unter einer Neigung zu der zentralen Achse A der Antriebseinheit. Die Einmündung jedes Kühlmittelkanals 35 in das Innere des Antriebs gehäuses 4 befindet sich radial weiter außen, als die Einmündung jedes Kühlmittelkanals 35 in die Ringkammer 33.

Gemäß Fig. 2 ist die Einmündung der Kühlmittelkanäle 35 einerseits und der weiteren Kühl mittelkanäle 41 andererseits in die rinnenförmige Ringkammer 33 dergestalt, dass die weite ren Kühlmittelkanäle 41 am Boden 42 der Ringkammer 33, und die Kühlmittelkanäle 35 in einer schräg zum Boden 42 angeordneten Seitenwand 43 der Ringkammer 33 münden. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Seitenwand 43 der Rinne, in die die Kühlmittelkanäle 35 münden, schräg zum Boden 42 der Rinne angeordnet, hingegen ist die andere Seitenwand im Wesentlichen senkrecht zum Boden 42 der Rinne angeordnet. Durch diese Ausgestaltung wird eine gleichmäßige Kühlmittelverteilung innerhalb der Ringkammer 33 erzielt.

Die Ringkammer 33 ist über eine erste Abdichtung 51 nach radial innen, und über eine zweite Abdichtung 52 nach radial außen abgedichtet, so dass weder nach innen, noch nach außen Flüssigkeit austreten kann. Vorzugsweise sind beide Abdichtungen 51 , 52 um die zentrale Achse A herum angeordnete Ringdichtungen. Die Nut zur Aufnahme der jeweiligen Ringdich tung ist in der Stirnseite der Stirnwand 12 ausgebildet.

Die Stirnwand 12 und der Flansch 16 sind durch an ihnen ausgebildete und in gegenseitigem Kontakt stehende Zentrierflächen 55 axial zueinander ausgerichtet. Die Zentrierflächen in Gestalt einer in Ringform um die zentrale Achse A verlaufenden Stufe sind auf einem Durch messer angeordnet, der geringer ist als der geringste Durchmesser der Ringkammer 33. Die ringförmigen Zentrierflächen 55 befinden sich also radial zwischen der Ringkammer 33 und der inneren, ersten Abdichtung 51.

Die den Flansch 16 an der Stirnwand 12 befestigenden, auf einem einheitlichen Teilkreis an geordneten Schrauben 19 greifen mit ihrem Gewinde jeweils in ein Gewindesackloch 20 ein, welches in der Stirnwand 12 ausgebildet ist.

Für eine insgesamt kompakte Bauweise sind die Gewindesacklöcher 20 einerseits und die Kühlmittelkanäle 35 auf unterschiedlichen Umfangsabschnitten angeordnet (Fig. 2). Zum Bei spiel kann sich in Umfangsrichtung jeweils eine Schraube 19 bzw. ihr Gewindesackloch 20 mit einem der Kühlmittelkanäle 35 abwechseln. Bevorzugt ist jedoch die Ausgestaltung nach Fig. 2, bei der die Anzahl der Kühlmittelkanäle 35 halb so groß ist wie die Anzahl der Schrau ben 19 bzw. Gewindesacklöcher 20.

Gemäß Fig. 4 sind die weiteren Kühlmittelkanäle 41 so ausgerichtet, dass das aus ihnen aus- tretende Kühlmittel nahezu auf direktem Wege zu jenem Wälzlager 31 gelangt, welches die Getriebeausgangswelle 18 in dem Gehäusemantel 11 lagert. Dies verbessert die Kühlung wie auch die Schmierung gerade dieses stark belasteten Wälzlagers 31.

Die radiale Abdichtung der Getriebeausgangswelle 18 gegenüber der umgebenden Getriebe- Öffnung 17 erfolgt mittels eines zwischen diesen Bauteilen angeordneten Radialwellendicht rings 58.

Bezuqszeichenliste

1 Achsschenkel

2 Fahrzeugrad

4 Antriebsgehäuse

5 Elektroantrieb

6 Getriebe

11 Gehäusemantel

11 a Innenseite Gehäusemantel

12 Stirnwand

12a Innenseite Stirnwand

15 Achsgehäuse

16 Flansch

17 Getriebeöffnung

17a Schrägverzahnung

17b Schrägverzahnung

17c Getriebeträger

18 Getriebeausgangswelle

19 Schraube

20 Gewindesackloch

21 Anschlussstutzen

29 Verschraubung

31 Wälzlager

33 Ringkammer

35 Kühlmittelkanal

41 Kühlmittelkanal

42 Boden

43 Seitenwand

51 erste Abdichtung, Ringdichtung

52 zweite Abdichtung, Ringdichtung

55 Zentrierflächen

58 Radialwellenabdichtung

A zentrale Achse, Drehachse

M Fahrzeugmittelebene