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Patent Searching and Data


Title:
NEAR-WHEEL DRIVE DEVICE FOR A VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/039822
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a drive device (1) to be mounted near a wheel in an electrically driven vehicle. Said drive device (1) comprises at least one electric motor (15), at least two gear speeds (4, 5), and an oil circuit for supplying oil to the at least two gear speeds (4, 5). The invention is characterized in that the drive device (1) has at least one first interior space which forms a first oil reservoir (23) and which encompasses a first of the two gear speeds (4, 5), and in that a separation device, which separates a first oil reservoir (23) for the first gear speed from a second oil reservoir (24) for the second gear speed, is provided between the two gear speeds (4, 5).

Inventors:
MAIR ULRICH (DE)
POLLMEYER STEPHAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/067474
Publication Date:
March 26, 2015
Filing Date:
August 15, 2014
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
F16H37/04; B60K7/00; B60K17/04; F16H57/04
Domestic Patent References:
WO2012159787A12012-11-29
Foreign References:
DE102006021680A12007-11-22
US3387502A1968-06-11
JP2013147217A2013-08-01
DE102011088644A12013-06-20
DE102011080236A12013-02-07
DE102011080036A12013-01-31
Other References:
See also references of EP 3047177A1
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Claims:
Patentansprüche

1 . Antriebsvorrichtung (1 ) zur radnahen Anordnung in einem Fahrzeug, wobei die Antriebsvorrichtung (1 ) zumindest einen Antriebsmotor (15), zumindest zwei Getriebestufen (4, 5) und einen Ölkreislauf zur BeÖlung der zumindest zwei Getriebestufen (4, 5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (1 ) zumindest einen ersten Innenraum aufweist, der eine erste Ölbevorratung (23) ausbildet und eine erste der zwei Getriebestufen zumindest teilweise umfasst und zwischen den beiden Getriebestufen eine Trennvorrichtung vorgesehen ist, welche die erste Ölbevorratung (23) für die erste Getriebestufe (4) von einer zweiten Ölbevorratung (24) für die zweite Getriebestufe (5) trennt.

2. Antriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebestufe ein Planetengetriebe und die zweite Getriebestufe ein Stirnradgetriebe aufweist.

3. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein bewegliches Getriebeteil (19) der ersten Getriebestufe (4) in die erste Ölbevorratung (23) und/oder ein bewegliches Getriebeteile (10) der zweiten Getriebestufe (5) in die zweite Ölbevorratung (24) hineinreicht.

4. Antriebsvorrichtung (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Getriebeteil ein Schöpfrad (19) ist.

5. Antriebsvorrichtung (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Schöpfrad (19) an einem Steg des Planetengetriebes (8) angeordnet ist.

6. Antriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Getriebeteil ein Stirnrad (10) ist.

7. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (1 ) gegenüber einem Fahrzeugaufbau und/oder einem Hilfsrahmen schwenkbar gelagert ist.

8. Antriebsvorrichtung (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (1 ) an einem Längslenker angeordnet ist und/oder Teil eines Längslenkers ist.

9. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölbevorratungen (23, 24) so ausgebildet sind, dass sowohl in der vorgesehenen Normallage der Antriebsvorrichtung, als auch in einer Lage, die einer Lage der Antriebsvorrichtung in einem belasteten Fahrzeug entspricht, in den Ölbevor- ratung Öl gehalten werden kann.

10. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung eine Öffnung (12) aufweist, durch welche Öl von der ersten Ölbevorratung (23) zur zweiten Ölbevorratung (24) transportiert werden kann.

1 1 . Antriebsvorrichtung (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (12) so positioniert ist, dass Öl mittels des beweglichen Getriebeteils (19) der ersten Getriebestufe (4) durch die Öffnung (12) in die zweite Ölbevorratung (24) transportiert werden kann.

12. Antriebsvorrichtung (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ölleitblech vorgesehen ist, welches Öl, das durch das bewegliche Getriebebauteile der ersten Getriebestufe bewegt worden ist durch die Öffnung in die zweite Ölbevorratung (24) leitet.

13. Antriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Olfangbecken (25) vorgesehen ist, welche in von der zweiten Ölbevorratung (24) unterschiedlich ist und so positioniert ist, dass Öl welches durch das bewegliche Getriebeteile der zweiten Getriebestufe bewegt wird zumindest teilweise in das Olfangbecken (25) gelangt.

14. Antriebsvorrichtung (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Olfangbecken (25) eine Öffnung vorgesehen ist, durch welche Öl aus dem Olfangbecken (28) in die erste Olbevorratung (23) gelangen kann.

15. Antriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Olfangbecken (25) zumindest eine Olführungsrippe vorgesehen ist, durch welche Öl, welches vom beweglichen Getriebeteile aus der zweiten Olbevorratung bewegt wurde, in das Olfangbecken (25) geleitet wird.

Description:
Radnahe Antriebsvorrichtunq für ein Fahrzeug

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Antriebsvorrichtung zur radnahen Anordnung bei einem insbesondere elektrisch antreibbaren Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Antriebsvorrichtungen zur radnahen Anordnung bei insbesondere elektrisch antreibbaren Fahrzeugen sind allgemein bekannt. Solche Antriebsvorrichtungen weisen zumindest einen Antriebsmotor auf, welcher in der Nähe des Antriebsrades angeordnet ist. Dieser Antriebsmotor weist dabei eine Abtriebswelle auf, welche versetzt oder winklig zur Radachse ist. Insbesondere kann der Antriebsmotor an einem Längslenker angeordnet sein und über eine oder mehrere Getriebestufen das Antriebsrad antreiben. Wird das Antriebsrad beim Einfedern entlang des Federwegs bewegt, so wird auch die Antriebsvorrichtung, umfassend den Motor und die Getriebestufen, bewegt. Ist die Antriebsvorrichtung an einem Längslenker angeordnet, so entspricht die Bewegung der Antriebsvorrichtung der Schwenkbewegung des Längslenkers.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative radnahe Antriebsvorrichtung bereitzustellen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Erfindung nach dem ersten unabhängigen Anspruch. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.

Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch eine radnahe Antriebsvorrichtung mit zumindest einem Antriebsmotor, zumindest zwei Getriebestufen und einen Ölkreis- lauf zur BeÖlung der zumindest zwei Getriebestufen, wobei zwischen den beiden Getriebestufen eine Trennvorrichtung vorgesehen ist, welche eine erste Olbevorratung für die erste Getriebestufe und eine zweite Olbevorratung für die zweite Getriebestufe trennt.

Es wurde also erkannt, dass die BeÖlung der Getriebestufen bei radnahen Antrieben in unterschiedlichen Lagen der Antriebsvorrichtung in Bezug auf den Fahrzeugaufbau gewährleistet sein muss. Gerade, da bei der BeÖlung von Getriebestufen das Schmiermittel durch die Schwerkraft in Bevorratungen gehalten wird oder durch Leitungen transportiert wird ergibt sich durch eine Veränderung der Lage der Antriebsvorrichtung, insbesondere durch ein Verschwenken der Antriebsvorrichtung eine Verschiebung des Schmiermittels, wodurch dem zu schmierenden Bauteil zu viel oder zu wenig Schmiermittel zugeführt werden kann.

Die vorliegende Erfindung schlägt deshalb für die erste Getriebestufe eine insbesondere wannenförmige Ölbevorratung vor, so dass beim Einschwenken der Antriebsvorrichtung das Öl nicht von einer Getriebestufe zur anderen Getriebestufe fließt, sondern zumindest eine Minimalmenge an Öl jeder Getriebestufe zur Verfügung steht.

Bevorzugt weist die erste Getriebestufe ein Planetengetriebe und die zweite Getriebestufe ein Stirnradgetriebe auf. So kann einerseits eine große Übersetzung aufgrund des Planetengetriebes zwischen dem Elektromotor und dem Antriebsrad verwirklicht werden, auf der anderen Seite kann die Komplexität durch die Verwendung des Stirnradgetriebes in vernünftigen Grenzen gehalten werden. Außerdem kann über das Stirnradgetriebe zwischen der Abtriebswelle des Elektromotors und der Antriebswelle des Antriebsrades ein Versatz hergestellt werden, so dass der Elektromotor und Teile der Getriebestufen versetzt zu der Antriebswelle des Antriebsrades angeordnet sind. Insbesondere können diese Teile auf einem Längslenker angeordnet werden.

Durch die Anordnung der Antriebsvorrichtung auf dem Längslenker versetzt zu der Radachse wird das Gewicht der Antriebsvorrichtung näher in Richtung der

Schwenkachse des Längslenkers angeordnet, wodurch sich eine günstigere Kinematik ergibt.

Bevorzugt ist die Abtriebswelle des Antriebsmotors mit dem Planetengetriebe verbunden und die Abtriebswelle des Planetengetriebes mit dem Stirnradgetriebe verbunden.

Bevorzugt ragt ein bewegliches Getriebeteil der ersten Getriebestufe in die erste Ölbevorratung und/oder ein bewegliches Getriebeteil der zweiten Getriebestufe in die zweite Olbevorratung hinein. So ist erkannt worden, dass das Öl aus der ersten Olbevorratung und/oder das Öl aus der zweiten Olbevorratung durch jeweils ein bewegliches Getriebeteil bewegt und so das Öl durch das bewegliche Getriebeteil an ein zu schmierendes Bauteil bewegt werden kann. So kann das Öl unabhängig von der Schwerkraft, unter Zuhilfenahme der Bewegung der Getriebeteile aktiv gefördert werden und so eine Schmierung unabhängig von der Ausrichtung des Längslenkers und somit von der Ausrichtung der Antriebsvorrichtung gewährleistet werden.

Das bewegliche Getriebeteil kann ein Schöpfrad sein. Ein solches Schöpfrad reicht in die Olbevorratung und schöpft Öl aus der Olbevorratung. Bevorzugt ist das Schöpfrad durch den Planetenradsatz angetrieben, insbesondere kann das Schöpfrad mit den Planetenträgern verbunden sein. Das Schöpfrad kann dabei eine Rotationsachse aufweisen, welche parallel oder koaxial ist zur Rotationsachse einer der Elemente des Planetengetriebes, besonders des Planetengetriebes und/oder des Stirnradgetriebes.

So kann das Schöpfrad Öl aus der zweiten Olbevorratung, welche dem Planetengetriebe zugeordnet ist, durch einen Durchbruch in den ersten Gebtriebebereich schöpfen. Dabei kann der erste Getriebebereich dem Stirnradgetriebe zugeordnet sein und die erste Olbevorratung umfassen. Insbesondere kann auch der Planetenträger an sich als Schöpfrad ausgebildet sein.

Auch kann ein Stirnrad des Stirnradgetriebes so angeordnet sein, dass es in die Olbevorratung hineinreicht. So kann das Stirnrad ebenfalls zur Beförderung von Öl verwendet werden, indem durch die Bewegung des Stirnrades Öl aus der Olbevorratung mitgenommen wird und z. B. in einem Fangbecken aufgefangen wird.

Die Olbevorratungen können so ausgebildet sein, dass sowohl in der vorgesehenen Normallage der Antriebsvorrichtung, als auch in einer Lage, welcher der Lage der Antriebsvorrichtung in einem belasteten Fahrzeug entspricht, in den Olbevorratungen Öl gehalten werden kann. So können die Olbevorratungen wannenförmig ausgestaltet werden, so dass bei einem Verschwenken der Antriebsvorrichtung die Wannenwände zumindest teilweise das Öl in der Olbevorratung zurückhalten, so dass ein Minimalvor- rat in der Olbevorratung bleibt. Bei einem Verschwenken der Antriebsvorrichtung kann Öl aus einer Olbevorratung über die Trennvorrichtung in die andere Olbevorratung fließen. Die Trennvorrichtung weist dabei eine Öffnung auf, durch welche Öl von der ersten Olbevorratung zur zweiten Olbevorratung transportiert werden kann. So kann ein maximaler Ölstand über die Wannenwände bzw. die Öffnung in der Trennvorrichtung festgelegt werden. Bevorzugt ist die Öffnung so positioniert, dass Öl mittels des beweglichen Getriebeteils der ersten Getriebestufe durch die erste Öffnung in die zweite Olbevorratung transportiert werden kann und so über das Schöpfrad, welches an dem Planetengetriebe angeordnet ist, Öl aus der ersten Olbevorratung über den Durchbruch in die zweite Olbevorratung transportiert wird. Da das Schöpfrad im Allgemeinen rotationssymmetrisch aufgebaut ist, ist es geeignet, auch bei einer Verlagerung des Ölpegels durch das Verschwenken der Antriebsvorrichtung, Öl aus der Olbevorratung zu schöpfen. Die Drehachse des Schöpfrads kann dabei parallel zur Schwenkachse der Antriebsvorrichtung, beispielsweise der Schwenkachse des Längslenkers, sein.

Bevorzugt weist die Antriebsvorrichtung ein Ölfangbecken auf, mit der Öl aufgefangen wird, welches durch das Stirnrad aus der zweiten Olbevorratung transportiert wird, aufgefangen wird. Das Ölfangbecken ist mit einer Bohrung in der Welle des Ritzels, welches in dem Stirnrad kämmt, verbunden. Durch die Bohrung kann das Öl aus dem Ölfangbecken durch die Bohrung der Sonne des Planetengetriebes an die Planeten des Planetengetriebes transportiert werden. Bevorzugt ist ein Ölfangbecken vorgesehen, welche sich von der zweiten Olbevorratung unterscheidet und so positioniert ist, dass Öl, welches durch das bewegliche Getriebeteil der zweiten Getriebestufe bewegt wird, zumindest teilweise in das Ölfangbecken gelangt. Bevorzugt weist das Ölfangbecken eine Öffnung auf, durch welche Öl aus dem Ölfangbecken in die erste Olbevorratung gelangen kann.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Antriebsvorrichtung mit

dem Ölkreislauf,

Fig. 2 eine Schnittansicht der Antriebsvorrichtung nach Fig. 2

entlang der Linie A-A,

Fig. 3 eine Schnittansicht der Antriebsvorrichtung nach Fig. 2

entlang der Linie B-B.

Fig. 1 zeigt die Getriebeeinheit 2 einer Antriebsvorrichtung 1 umfassend eine Motorwelle 3, ein Planetengetriebe 4 und ein Stirnradgetriebe 5. Die Motorwelle 3 ist dabei mit der Sonne 6 des Planetengetriebes 4 verbunden, wobei die Sonne 6 in den Planeten 7 kämmt, welche rotierbar am Planetenträger 8 befestigt sind. Die Planeten 7 kämmen weiter an dem Hohlrad 27. Am Planetenträger 8 ist das Schöpfrad 19 befestigt. Der Planetenträger 8 ist mit dem Ritzel 9 des Stirnradgetriebes 5 verbunden, welches in den zweiten Stirnrad 10 kämmt. Der erste Getriebebereich 1 1 , welcher das Planetengetriebe 4 umfasst, ist über einen Durchbruch 12 mit dem zweiten Getriebebereich 13, welcher das Stirnradgetriebe umfasst, verbunden. Das zweite Stirnrad ist mit der Abtriebswelle 14 verbunden, welches mit dem Antriebsrad verbunden ist.

Die Antriebsvorrichtung 1 umfasst weiter einen Antriebsmotor 15, wobei die Motorwelle 3 ist über die Lager 1 6 und 17 an dem Gehäuse rotierbar gelagert. Die Motorwelle 3 ist starr mit der Sonne 6 des Planetengetriebes 4 verbunden. Die Sonne 6 kämmt in den Planeten 7, welche an den Planetenträger 8 rotierbar gelagert sind. Der Planetenträger weist Schöpfvorrichtungen 19 auf. Der Planetenträger ist mit dem

Ritzel 9 verbunden, wobei das Ritzel 9 mittels der Lager 20 und 21 am Gehäuse 18 rotierbar gelagert ist. Der Planetenträger, welcher hier einstückig mit dem Ritzel 9 ausgebildet ist, weist eine Bohrung 26 auf, welche über geht in eine Bohrung durch die Sonne 6. Die Bohrung 26 in dem Ritzel 9 bzw. der Sonne 6 ist dabei entlang oder parallel zur entsprechenden Rotationsachse. Die Bohrung durch die Sonne 6 ist versehen mit mindestens einer, vorzugsweise zwei Querbohrungen 22, welche an der Außenseite der Motorwelle 3 münden. Das Ritzel 9 kämmt in dem Stirnrad 10, welches mit der Abtriebswelle 14 der Getriebeeinheit fest verbunden ist. Durch die Bewegung des Elektromotors 15 wird nun die Motorwelle 3 bewegt, welche die Sonne 6 antreibt. Dadurch werden die Planeten, welche in der Sonne 6 und dem Hohlrad 27 kämmen, angetrieben. Dadurch wird weiter der Planetenträger 8 in Rotation versetzt, wodurch die Schöpfelemente 19 in der Olbevorratung schöpfen. Durch die Schöpfelemente 19 wird das Öl aus der ersten Olbevorratung 23 durch den Durchbruch 12 in den zweiten Getriebebereich 13 transportiert. Von dort gelangt es über das Stirnrad 10 in den zweiten Ölbevor- ratungsraum 24. In der zweiten Olbevorratung reicht das zweite Stirnrad 10 und schöpft daraus Öl in ein Ölfangbecken 25. Das Ölfangbecken 25 ist mit der Bohrung 26 verbunden, so dass das Öl aus dem Ölfangbecken 25 durch die Bohrung 26 in den ersten Getriebebereich gelangt.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A aus Fig. 1 . Dabei ist der Getriebebereich 2 mit dem zweiten Stirnrad 10 zu sehen, wobei das zweite Stirnrad 10 in der zweiten Olbevorratung 24 hineinreicht. Durch die Drehung des Stirnrades 10 wird das Öl aus der zweiten Olbevorratung 24 in ein Fangbecken 25 befördert. Das Fangbecken 25 befindet sich dabei in der Nähe des ersten Ritzels 9 und hat eine Verbindung zu der Bohrung 26 in der Welle des ersten Stirnrades 9. Das Ritzel 9 findet sich hier oberhalb der ersten Olbevorratung 23. Durch die Bohrung 26 wird das Öl in den ersten Getriebebereich 1 1 transportiert.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht B-B der Antriebseinheit aus Fig. 1 . Dabei zeigt es das Stirnrad 10, welches im Getriebebereich 2 in die zweite Olbevorratung 24 hineinreicht. In dem ersten Getriebebereich 1 1 ist der Planetenträger 8 mit den Schöpfvorrichtungen 19 angeordnet, so dass er in der ersten Olbevorratung 23 schöpft. Dadurch wird das Öl aus der Olbevorratung 23 durch das Schöpfrad 8, durch den Durchbruch 12, in den zweiten Getriebebereich 13 transportiert. Bezuqszeichen

Antriebsvorrichtung

Getriebeeinheit

Motorwelle

Planetenradgetriebe

Stirnradgetriebe

Sonne

Planet

Planetenträger

Erstes Stirnrad

Zweites Stirnrad

Erster Getriebebereich

Durchbruch

Zweiter Getriebebereich

Abtriebswelle

Antriebsmotor

Lager

Lager

Gehäuse

Schöpfvorrichtung

Lager

Lager

Bohrung

Erste Olbevorratung

Zweite Olbevorratung

Ölfangbecken

Bohrung

Hohlrad




 
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