DE102009031869A1

DE102009031869A1 - Antriebseinheit

Info

Publication number: DE102009031869A1
Application number: DE102009031869A
Authority: DE
Inventors: August Kriebernegg; Hannes Sperker
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2011-02-03
Also published as: WO2011003875A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Achsantriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine und einem Achsdifferentialgetriebe, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, wobei die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor aufweist, der mit einem Eingangselement des Achsdifferentialgetriebes antriebsverbunden ist, wobei das Achsdifferentialgetriebe ausgangsseitig zwei Achswellen aufweist und wobei in dem Gehäuse ein Fluid vorgesehen ist, das sowohl zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente der Achsantriebseinheit als auch zur Kühlung der elektrischen Maschine dient.

Description

Die Erfindung betrifft eine Achsantriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine und einem Achsdifferentialgetriebe, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Die elektrische Maschine weist einen Stator und einen Rotor auf, der mit einem Eingangselement des Achsdifferentialgetriebes antriebsverbunden ist, wobei das Achsdifferentialgetriebe ausgangsseitig zwei Achswellen aufweist.
Eine derartige Achsantriebseinheit kann als alleinige Antriebsquelle für ein Kraftfahrzeug dienen (reiner Elektroantrieb an einer Achse). Alternativ kann eine derartige Achsantriebseinheit unterstützend zu einer Hauptantriebseinheit vorgesehen sein, insbesondere unterstützend zu einer Verbrennungskraftmaschine (Hybridantrieb). In beiden Fällen treibt ein Rotor einer elektrischen Maschine ein Eingangselement eines Achsdifferentialgetriebes an, beispielsweise einen Korb eines Kugeldifferentials oder ein Hohlrad eines Planetenraddifferentials. Die Antriebsverbindung zwischen dem Rotor der elektrischen Maschine und dem Eingangselement des Achsdifferentialgetriebes kann direkt oder indirekt gebildet sein, beispielsweise über ein Übersetzungsgetriebe zur Übersetzung der Drehzahl des Rotors ins Langsame. Das Achsdifferentialgetriebe umfasst ausgangsseitig zwei Achswellen, die mit einem jeweiligen Rad der betreffenden Fahrzeugachse gekoppelt sind.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Achsantriebseinheit der erläuterten Art mit einem vereinfachten Aufbau zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass in dem Gehäuse der Achsantriebseinheit ein Fluid vorgesehen ist, das sowohl zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente der Achsantriebseinheit als auch zur Kühlung der elektrischen Maschine dient.
Die Achsantriebseinheit besitzt einen einheitlichen Schmier- und Kühlkreislauf. Das in dem Gehäuse befindliche Fluid übernimmt sowohl eine Kühlfunktion bezüglich der elektrischen Maschine als auch eine Schmierfunktion bezüglich wenigstens einer Getriebe- oder Lagerkomponente der Achsantriebseinheit. Durch die Verwendung eines geeigneten Schmier- und Kühlfluids können somit zwei Kreisläufe kombiniert werden, die bei bekannten Achsantriebseinheiten separat ausgeführt sind. Hierdurch ergibt sich ein erheblich vereinfachter Aufbau der Achsantriebseinheit, wodurch eine entsprechend kostengünstige Herstellung möglich ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind nachfolgend und in den abhängigen Ansprüchen genannt.
Gemäß einer Ausführungsform dient das in dem Gehäuse der Achsantriebseinheit befindliche Fluid zumindest zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente des Achsdifferentialgetriebes. Insbesondere kann das Fluid zur Schmierung von Wälzlagern, von Gleitlagern oder von Ausgleichskegelrädern und Abtriebskegelrädern eines als Kugeldifferential ausgebildeten Achsdifferentialgetriebes dienen.
Alternativ oder zusätzlich kann das in dem Gehäuse der Achsantriebseinheit befindliche Fluid zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente eines Übersetzungsgetriebes dienen, welches zwischen dem Rotor der elektrischen Maschine und dem Achsdifferentialgetriebe angeordnet ist. Bei einem solchen Übersetzungsgetriebe kann es sich um ein Umlaufgetriebe (z. B. Planetengetriebe) handeln, das insbesondere koaxial zu der Rotationsachse des Rotors der elektrischen Maschine angeordnet ist, oder um ein Standgetriebe, insbesondere mit einer Vorgelegewelle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das in dem Gehäuse der Achsantriebseinheit befindliche Fluid zwischen der genannten Getriebe- oder Lagerkomponente und der elektrischen Maschine gefördert werden, um letztlich alternierend die erläuterte Schmierfunktion und Kühlfunktion zu erfüllen. Hierfür kann eine Pumpe vorgesehen sein, die entweder mechanisch angetrieben wird (beispielsweise mittels des Rotors der elektrischen Maschine oder mittels einer Komponente des Achsdifferentialgetriebes), oder die mittels eines separaten Elektromotors angetrieben wird.
Vorzugsweise ist jedoch eine pumpenlose Förderung des Fluids vorgesehen. Hierdurch können weitere Bauteile eingespart werden, wodurch sich ein noch einfacherer Aufbau der Achsantriebseinheit ergibt. Insbesondere kann hierfür das Achsdifferentialgetriebe und/oder ein zwischen dem Rotor der elektrischen Maschine und dem Achsdifferentialgetriebe angeordnetes Übersetzungsgetriebe dazu ausgebildet sein, das Fluid zwischen der genannten Getriebe- oder Lagerkomponente und der elektrischen Maschine zu fördern. Beispielsweise kann eine Fluidförderung durch Druckerzeugung durch zwei Getriebeelemente vorgesehen sein, z. B. durch zwei miteinander kämmende Zahnräder, die von einem Druckraum umschlossen sind. In diesem Fall erfolgt ein Verquetschen oder Verspritzen des Fluids aus dem Zahneingriff der jeweiligen Getriebeelemente. Alternativ kann ein Mitführen und Abschleudern des Fluids durch wenigstens ein Getriebeelement vorgesehen sein, z. B. durch ein Zahnrad oder durch einen Rotationskörper mit Schaufeln.
Ein besonders geeignetes Fluid, das in der erläuterten Weise zugleich als Schmier- und Kühlmittel dienen kann, kann auf Basis eines Glykols gebildet sein. Glykol ist ein synthetisches Öl, das (insbesondere bei Verwendung geeigneter Additive) gute Schmier- sowie auch gute Kühleigenschaften besitzt.
Die Erfindung bezieht sich generell auch auf eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, die eine elektrische Maschine und ein Getriebe aufweist, welche in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, wobei die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor aufweist, der mit dem Getriebe antriebsverbunden ist, wobei ein Ausgang des Getriebes mit einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs gekoppelt oder koppelbar ist, und wobei in dem Gehäuse ein Fluid vorgesehen ist, das sowohl zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente des Getriebes als auch zur Kühlung der elektrischen Maschine dient.
Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Achsantriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, die an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
Die gezeigte Achsantriebseinheit umfasst eine elektrische Maschine 11, die mit einem Achsdifferentialgetriebe 13 über ein Übersetzungsgetriebe 15 antriebsverbunden ist. Die elektrische Maschine 11, das Achsdifferentialgetriebe 13 und das Übersetzungsgetriebe 15 sind in einem gemeinsamen, mehrteiligen Gehäuse 17 angeordnet.
Die elektrische Maschine 11 besitzt einen Stator 19 und einen Rotor 21, der zu einer Drehbewegung um eine Zentralachse A der Achsantriebseinheit antreibbar ist. Ein Verzahnungsabschnitt 23 des Rotors 21 kämmt mit einem ersten Zahnrad 25 des Übersetzungsgetriebes 15. Das erste Zahnrad 25 sitzt gemeinsam mit einem zweiten Zahnrad 27 auf einer Vorgelegewelle 29, die versetzt zu der Zentralachse A angeordnet ist.
Das zweite Zahnrad 27 des Übersetzungsgetriebes 15 kämmt mit einem Verzahnungsabschnitt 31 eines Differentialkorbs 33 des Achsdifferentialgetriebes 13. An dem Differentialkorb 33 sind mehrere Ausgleichskegelräder 35 drehbar gelagert, die mit zwei Abtriebskegelrädern 37, 37' kämmen. Jedes Abtriebskegelrad 37, 37' ist mit einer jeweiligen Achswelle 39, 39' drehfest verbunden, wobei jede Achswelle 39, 39' mit einem Rad der Fahrzeugachse (nicht gezeigt) gekoppelt ist.
Was die Lagerung der gezeigten Achsantriebseinheit betrifft, so ist der Rotor 21 der elektrischen Maschine 11 an dem Gehäuse 17 über zwei Wälzlager 41, 41' gelagert. Die Vorgelegewelle 29 des Übersetzungsgetriebes 15 ist an dem Gehäuse 17 über zwei Wälzlager 43, 43' gelagert. Der Differentialkorb 33 des Achsdifferentialgetriebes 13 ist an dem Gehäuse 17 über zwei Wälzlager 45, 45' gelagert. Die Achswelle 39 ist mittels eines Wälzlagers 47 innerhalb des Rotors 21 und mittels eines Gleitlagers 47' innerhalb des Differentialkorbs 33 gelagert. Die Achswelle 39' ist innerhalb des Differentialkorbs 33 mittels eines Gleitlagers 49' gelagert.
Innerhalb des Gehäuses 17 der gezeigten Achsantriebseinheit befindet sich ein Fluid 51. Das Fluid 51 dient zum einen zur Schmierung der verschiedenen Getriebekomponenten 23, 25, 27, 31, 35 37 und 37' der Achsantriebseinheit und der verschiedenen Lagerkomponenten 41, 41', 43, 43', 45, 45', 47, 47' und 49' der Achsantriebseinheit. Zum anderen dient das Fluid 51 zur Kühlung der elektrischen Maschine 11. Hierfür wird das Fluid 51 mittels eines Zahneingriffs von wenigstens zwei der genannten Getriebekomponenten (z. B. Zahneingriff zwischen dem Verzahnungsabschnitt 23 des Rotors 21 und dem ersten Zahnrad 25 des Übersetzungsgetriebes 15) zwischen den genannten Getriebekomponenten und Lagerkomponenten einerseits und der elektrischen Maschine 11 andererseits gefördert. Hierdurch ist für die gezeigte Achsantriebseinheit ein einheitlicher Schmier- und Kühlkreislauf gebildet, der zudem keine separate Pumpe benötigt.

Claims

Achsantriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine (11) und einem Achsdifferentialgetriebe (13), die in einem gemeinsamen Gehäuse (17) angeordnet sind, wobei die elektrische Maschine einen Stator (19) und einen Rotor (21) aufweist, der mit einem Eingangselement (33) des Achsdifferentialgetriebes (13) antriebsverbunden ist, wobei das Achsdifferentialgetriebe ausgangsseitig zwei Achswellen (39, 39') aufweist, und wobei in dem Gehäuse (17) ein Fluid (51) vorgesehen ist, das sowohl zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente (23, 25, 27, 31, 35, 37, 37'; bzw. 41, 41', 43, 43', 45, 45', 47, 47', 49') der Achsantriebseinheit als auch zur Kühlung der elektrischen Maschine (11) dient.
Achsantriebseinheit nach Anspruch 1, wobei das Fluid (51) zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente (31, 35, 37, 37'; bzw. 45, 45') des Achsdifferentialgetriebes (13) dient.
Achsantriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwischen dem Rotor (21) der elektrischen Maschine und dem Achsdifferentialgetriebe (13) ein Übersetzungsgetriebe (15) angeordnet ist, wobei das Fluid (51) zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente (25, 27; bzw. 43, 43') des Übersetzungsgetriebes dient.
Achsantriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluid (51) zur Schmierung einer Lagerkomponente (41, 41') der elektrischen Maschine (11) dient.
Achsantriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluid (51) zwischen der Getriebe- oder Lagerkomponente (23, 25, 27, 31, 35, 37, 37'; bzw. 41, 41', 43, 43', 45, 45', 47, 47', 49') und der elektrischen Maschine (11) förderbar ist.
Achsantriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Achsdifferentialgetriebe (13) und/oder ein zwischen dem Rotor (21) der elektrischen Maschine (11) und dem Achsdifferentialgetriebe (13) angeordnetes Übersetzungsgetriebe (15) dazu ausgebildet ist, das Fluid (51) zwischen der Getriebe- oder Lagerkomponente (23, 25, 27, 31, 35, 37, 37'; bzw. 41, 41', 43, 43', 45, 45', 47, 47', 49') und der elektrischen Maschine (11) zu fördern.
Achsantriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluid (51) ein Glykol enthält.
Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine (11) und einem Getriebe (15), die in einem gemeinsamen Gehäuse (17) angeordnet sind, wobei die elektrische Maschine einen Stator (19) und einen Rotor (21) aufweist, der mit dem Getriebe antriebsverbunden ist, wobei ein Ausgang (27) des Getriebes mit einem Antriebsstrang (13; 39, 39') des Kraftfahrzeugs gekoppelt oder koppelbar ist, und wobei in dem Gehäuse ein Fluid (51) vorgesehen ist, das sowohl zur Schmierung einer Getriebe- oder Lagerkomponente (25, 27; bzw. 43, 43') des Getriebes (15) als auch zur Kühlung der elektrischen Maschine (11) dient.