elektrifiziertes Kraftfahrzeug

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit für ein zumindest teilweise elektrifiziertes Kraftfahrzeug umfassend eine elektrische Maschine, ein Differentialgetriebe, ein Untersetzungsgetriebe, wobei die elektrische Maschine über das Untersetzungsgetriebe antriebswirksam mit dem Differentialgetriebe verbunden oder verbindbar ist und eine Lageranordnung mit zumindest zwei La gern

Stand der Technik

Bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen mit zumindest teilweise elektrifizierten Antriebssträngen steht man aufgrund des begrenzt zur Verfügung stehenden Bauraums immer öfter vor dem Problem möglichst viel Leistung aus möglichst klein bauenden Antriebsanordnungen zu generieren. Daher ist man gezwungen die„Packungsdichte“ zu erhöhen und die einzelnen Teilsysteme eines An triebstrangs in sich oder auch untereinander zu verschachteln.

Elektrische Antriebsanordnungen für ein zumindest teilweise elektrifiziertes Kraft fahrzeug weisen oftmals eine elektrische Maschine, ein ein- oder zweistufiges Untersetzungsgetriebe sowie ein Differentialgetriebe auf. Weiterhin kann eine Entkoppeleinrichtung zur wahlweisen antriebswirksamen Verbindung von elektri scher Maschine und Differentialgetriebe vorgesehen sein. Die elektrische Maschi ne ist dabei über das Untersetzungsgetriebe antriebswirksam mit dem Differential- getriebe verbunden oder verbindbar. Das maximal mögliche Drehmoment der elektrischen Antriebseinheit ist bei gegebenem Bauraum und einem fixen Durch messer der elektrischen Maschine, durch die Aktivlänge der elektrischen Maschi ne und die Übersetzung des Untersetzungsgetriebes vorgegeben.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte elektrische Antriebseinheit für ein zumindest teilweise elektrifiziertes Kraftfahrzeug anzugeben, dass sich insbe sondere durch einen möglichst großen axialen Bauraum für eine elektrische Ma schine auszeichnet.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine elektrische Antriebseinheit für ein zu mindest teilweise elektrifiziertes Kraftfahrzeug umfassend eine elektrische Ma schine, ein Differentialgetriebe, wobei das Differentialgetriebe in Bezug auf eine Drehachse der elektrischen Maschine im Wesentlichen koaxial zu dieser angeord net ist und einen Differentialkorb aufweist, ein Untersetzungsgetriebe, wobei das Untersetzungsgetriebe als Planetenradgetriebe mit einem Planetenradträger aus geführt ist, sowie eine Lageranordnung mit zumindest einem ersten Lager und einem zweiten Lager, wobei die elektrische Maschine über das Untersetzungsge triebe antriebswirksam mit dem Differentialgetriebe verbunden oder verbindbar ist, wobei der Differentialkorb des Differentialgetriebes fest mit dem Planetenradträger des Untersetzungsgetriebes verbunden ist, wobei das erste Lager und das zweite Lager auf der Rotorwelle angeordnet sind und über das erste Lager und das zwei te Lager die Rotorwelle, der Planetenradträger des Untersetzungsgetriebes und somit auch der Differentialkorb gelagert sind. Erfindungsgemäß weist die elektrische Antriebseinheit eine elektrische Maschine, ein Untersetzungsgetriebe, ein Differentialgetriebe sowie eine Lageranordnung auf.

Die elektrische Maschine kann sowohl generatorisch wie auch motorisch betrieben werden.

Das Untersetzungsgetriebe ist entsprechend der vorliegenden Erfindung als Pla netenradgetriebe ausgebildet und weist einen Planetenradträger auf.

Das Differentialgetriebe weist erfindungsgemäß einen Differentialkorb auf. Das Differentialgetriebe ist weiterhin erfindungsgemäß in Bezug auf eine Drehachse der elektrischen Maschine im Wesentlichen koaxial zu dieser angeordnet.

Die Lageranordnung weist erfindungsgemäß zumindest zwei Lager, nämlich ein erstes Lager und ein zweites Lager auf.

Die elektrische Maschine ist erfindungsgemäß über das Untersetzungsgetriebe antriebswirksam mit dem Differentialgetriebe verbunden oder verbindbar.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist der Differentialkorb des Differential getriebes fest mit dem Planetenradträger des Untersetzungsgetriebes verbunden. Unter einer„festen Verbindung“ kann in diesem Zusammenhang neben gängigen Verbindungsmethoden von Bauteilen, wie beispielsweise Schrauben, Kleben, Schweißen, Verklippen, etc., auch eine einteilige Ausführung der beiden Kompo nenten Differentialkorb und Planetenradträger verstanden werden.

Erfindungsgemäß sind das erste Lager und das zweite Lager auf der Rotorwelle angeordnet. Über das erste Lager und das zweite Lager sind entsprechend der vorliegenden Erfindung die Rotorwelle, der Planetenradträger und somit auch der Differentialkorb gelagert.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschrei bung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.

Die elektrische Maschine weist bevorzugt einen Rotor und einen Stator auf, wobei der Rotor fest, d.h. axial fest und drehfest, auf einer Rotorwelle angeordnet ist und um die zentrale Drehachse drehbar ist. Der Stator weist an seinen Stirnseiten jeweils einen Wicklungskopf auf. In einer besonders bevorzugten Ausführungsva riante der vorliegenden Erfindung ist das erste Lager der Lageranordnung in einer axialen Richtung auf Höhe des dem Differentialgetriebe zugewandten stirnseitigen Wickelkopfs der elektrischen Maschine angeordnet.

Die Richtungsangabe„axial“ beschreibt eine Richtung im Wesentlichen entlang oder parallel zu der Drehachse der elektrischen Maschine.

Die Richtungsangabe„radial“ beschreibt eine Richtung im Wesentlichen normal zu der Drehachse der elektrischen Maschine.

Bevorzugt sind das erste Lager und das zweite Lager als Loslager ausgeführt.

Das erste Lager und das zweite Lager sind vorzugsweise als Nadellager ausge führt. Sie können jedoch auch als ein anderes gängiges Lager ausgeführt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung steht die elektrische Maschine zumindest im Betrieb direkt mit einem Kühlmittel in Berüh rung, d.h. die elektrische Maschine ist als„nass“ laufende elektrische Maschine ausgeführt. Durch eine aktive Kühlung, insbesondere der Wickelköpfe, kann die Dauermoment- bzw. Dauerleistung der elektrischen Maschine gesteigert werden. Durch die erfindungsgemäße Ausführung der elektrischen Antriebseinheit, insbe sondere durch dessen Doppelnutzung als Lager für die Rotorwelle, den Planeten radträger und somit auch für den Differentialkorb, kann für die elektrische Maschi ne ein hinsichtlich der Aktivlänge der elektrischen Maschine optimierter Bauraum zur Verfügung gestellt werden und somit eine Drehmoment- und Leistungssteige rung der elektrischen Antriebseinheit erzielt werden. Ein weiterer vorteilhafter Aspekt dazu stellt die gezielte Platzierung des ersten Lagers dar. Die elektrische Antriebseinheit weist durch den verschachtelten Aufbau und somit die optimale Nutzung von Bauraum einen hohen Integrationsgrad auf. Durch die Doppelnut zung des ersten Lagers und des zweiten Lagers können zudem Bauteile einge spart werden und somit kann eine kostenreduzierte elektrische Antriebseinheit dargestellt werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeich nungen beschrieben.

Fig. zeigt eine schematische Darstellung einer elektrische An triebseinheit

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

In Fig. ist eine elektrische Antriebseinheit 1 entsprechend der vorliegenden Erfin dung schematisch dargestellt. Die elektrische Antriebseinheit 1 ist dazu geeignet in einem zumindest teilweise elektrifizierten Kraftfahrzeug, also in einem Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug, verbaut zu werden.

Die elektrische Antriebseinheit 1 weist eine elektrische Maschine 2, ein Unterset zungsgetriebe 9 und ein Differentialgetriebe 1 1 auf. Die elektrische Maschine 2 ist über das Untersetzungsgetriebe 9 antriebswirksam mit dem Differentialgetriebe 1 1 verbunden. Die elektrische Maschine 2 und das Differentialgetriebe 1 1 sind zudem in Bezug auf eine Drehachse 3 im Wesentlichen koaxial angeordnet.

Die elektrische Maschine 2 umfasst einen Rotor 5 und einen Stator 6. Der Rotor 5 ist fest, d.h. axial fest und drehfest, auf einer Rotorwelle 4 angeordnet. Die Rotor welle 4 und somit der Rotor 5 sind um die Drehachse 3 drehbar. Der Stator 6 umgibt den Rotor 5 außenumfänglich und weist mehrere Statorwicklungen (nicht dargestellt) auf, die an den Stirnseiten 14, 15 des Stators 6 in Form von jeweils einem Wickelkopf 7, 8 elektrisch verschaltet sind. D.h. an einer ersten Stirnseite 14 des Stators 6 ist ein erster Wickelkopf 7 ausgeführt und an einer zweiten Stirn seite 15 des Stators 6 ist ein zweiter Wickelkopf 8 ausgeführt. In Fig. stellt der erste Wickelkopf 7 einen dem Differentialgetriebe 1 1 zugewandten stirnseitigen Wickelkopf 7 der elektrischen Maschine 2 dar.

Das Untersetzungsgetriebe 9 ist als Planetenradgetriebe ausgebildet, wobei das Planetenradgetriebe ein Sonnenrad 16, ein Doppelplanetenrad 17 und einen das Doppelplanetenrad 17 tragenden Planetenradträger 10 aufweist.

Das Doppelplanetenrad 17 weist ein erstes Planetenrad 17‘ und ein zweites Pla netenrad 17“ auf, wobei das erste Planetenrad 17‘ mit dem Sonnenrad 16 und das zweite Planetenrad 17“ mit einer Verzahnung in einem Gehäuse 25 im Drehein griff steht.

Das Sonnenrad 16 ist fest mit der Rotorwelle 4 der elektrischen Maschine 2 ver bunden. Das Differentialgetriebe 1 1 ist weist einen Differentialkorb 12, der fest mit dem Planetenradträger 10 des Untersetzungsgetriebes 9 verbunden ist, auf. Über den Planetenträger 10 wird somit der Differentialkorb 12 des Differentialgetriebes 1 1 angetrieben. Des Weiteren umfasst das Differentialgetriebe vier, auf einem Bolzen 18 drehbar gelagerte Ausgleichskegelräder 19. Die Ausgleichskegelräder 19 ste hen untereinander nicht in drehmomentrelevanter Verbindung, jedoch stehen sie mit Abtriebskegelrädern 20 in drehmomentrelevanter Verbindung. Die Abtriebske gelräder 20 sind jeweils mit einer Abtriebswelle 21 fest verbunden.

Die elektrische Antriebseinheit 1 weist eine Lageranordnung mit vier Lagern, näm lich einem ersten Lager 13, einem zweiten Lager 22, einem dritten Lager 23 und einem vierten Lager 24 auf. Das erste Lager 13 und das zweite Lager 22 sind jeweils als Loslager ausgeführt. Das dritte Lager 23 und das vierte Lager 24 sind jeweils als Festlager ausgeführt.

Das erste Lager 13 ist in einer axialen Richtung, nämlich einer Richtung entlang der Drehachse 3 des Rotors 5, genau auf Höhe des ersten Wickelkopfs 7 des Stators 6 auf der Rotorwelle 4 angeordnet. Über das erste Lager 13 sind die Ro torwelle 4 der elektrischen Maschine 2, der Planetenradträger 10 des Unterset zungsgetriebes 9 und somit auch der Differentialkorb 12 des Differentialgetriebes 1 1 gelagert. Die Rotorwelle 4 ist weiterhin über das dritte Lager 23 gelagert, wo bei das dritte Lager 23 in der in Fig. dargestellten Ausführungsvariante der vorlie genden Erfindung auch entfallen könnte, da eine Zentrierung der Rotorwelle 4 unter Last über die Planetenräder 17‘, 17“ erfolgt.

Das zweite Lager 22 dient als Stützlager zwischen der Rotorwelle 4 und dem Differentialkorb 12. Das zweite Lager 22 ist ebenso auf der Rotorwelle 4 angeord net. Über das zweite Lager 22 sind ebenso die Rotorwelle 4 der elektrischen Ma schine 2, der Planetenradträger 10 des Untersetzungsgetriebes 9 und somit auch der Differentialkorb 12 des Differentialgetriebes 1 1 gelagert. Das erste Lager 13 und das zweite Lager 22 sind jeweils als Nadellager ausgebil det. Wie allgemein bekannt ist ein Nadellager ein Wälzlager, bei dem zwischen einem Innenring (nicht dargestellt) und einem Außenring (nicht dargestellt), im Gegensatz zu der Schmierung in Gleitlagern, rollende Körper den Reibungswider- stand verringern. Der Planetenradträger 10 bzw. der Differentialkorb 12 ist jeweils am Außenring der beiden Lager 13, 22 montiert; die Rotorwelle 4 ist jeweils am Innenring der beiden Lager 13, 22 montiert.

Bezuqszeichenliste

1 Elektrische Antriebseinheit

2 Elektrische Maschine

3 Drehachse

4 Rotorwelle

5 Rotor

6 Stator

7 Erster Wickelkopf

8 Zweiter Wickelkopf

9 Untersetzungsgetriebe

10 Planetenradträger

1 1 Differentialgetriebe

12 Differentialkorb

13 Erstes Lager

14 Erste Stirnseite

15 Zweite Stirnseite

16 Sonnenrad

17 Doppelplanetenrad

17‘ Erstes Planetenrad

17“ Zweites Planetenrad

18 Bolzen

19 Ausgleichskegelrad

20 Abtriebskegelrad

21 Abtriebswelle

22 Zweites Lager

23 Drittes Lager

24 Viertes Lager

25 Gehäuse