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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug mit einem ersten Elektromotor und einem dazu koaxial angeordneten zweiten Elektromotor sowie einem zumindest bereichsweise dazwischen angeordneten Getriebe, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Elektrofahrzeug mit einer solchen Antriebseinheit.
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Aus der
EP 3 667 876 A1 ist eine gattungsgemäße Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug mit einem ersten Elektromotor und einem koaxial dazu angeordneten zweiten Elektromotor sowie mit einem zumindest bereichsweise dazwischen angeordneten Getriebe bekannt.
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Aus der
JP 2018-053996 A ist eine Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug mit zwei koaxial zueinander angeordneten Elektromotoren bekannt, die ein dazwischen angeordnetes Getriebe antreiben.
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Aus der
WO 2016/002571 A1 ist eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug bekannt, die als Radnabenmotor ausgebildet ist, wobei eine Rotorwelle des Elektromotors hohl ausgebildet ist und einen Schmierölkanal bildet. Hierüber soll eine Schmierung bzw. Kühlung ermöglicht werden.
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Aus der
US 7,834,500 B2 ist eine weitere Antriebseinheit mit einem Elektromotor und einem damit antriebsverbundenem Getriebe bekannt, wobei auch hier der Elektromotor eine hohle Antriebswelle bzw. Rotorwelle aufweist, über welche eine Ölversorgung, insbesondere eine Schmierung bzw. Kühlung der Antriebseinheit möglich ist.
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Aus der
DE 10 2009 006 5213 A1 und der
US 2004/0149519 A1 sind weitere Getriebe bekannt.
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Nachteilig bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Antriebseinheiten ist, dass bei diesen eine Kühlung bzw. Schmierung mittels Öl unter Umständen nicht alle zu schmierenden bzw. kühlenden Bereiche zuverlässig erreicht und eine Leistungsfähigkeit der Antriebseinheit gesteigert werden könnte.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Antriebseinheit der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Antriebseinheit mit zwei koaxial zueinander angeordneten Elektromotoren sowie einem zumindest bereichsweise dazwischen angeordneten Getriebe auszustatten und dadurch eine hohe Leistungsfähigkeit der Antriebseinheit zu gewährleisten, wobei zugleich eine Ölversorgung und damit eine Kühlung bzw. Schmierung sowohl zumindest eines Elektromotors als auch des zwischen den Elektromotoren angeordneten Getriebes über mehrere Öleinleitungsstellen am Elektromotor und am Getriebe erfolgt. Hierdurch ist nicht nur eine deutlich verbesserte Schmierung bzw. Kühlung sowohl des Elektromotors als auch des Getriebes möglich, sondern zudem auch eine deutliche Leistungssteigerung, da durch die verbesserte Kühlung und Schmierung insbesondere des Getriebes höhere Leistungen ermöglicht werden. Die erfindungsgemäße Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug weist dabei - wie eingangs erwähnt - einen ersten Elektromotor sowie einen dazu koaxial angeordneten zweiten Elektromotor auf, wobei zwischen den beiden Elektromotoren zumindest bereichsweise ein Getriebe angeordnet ist. Das Getriebe ist prinzipiell aus zwei Teilgetrieben zusammengesetzt, wobei ein erstes Teilgetriebe mit dem ersten Elektromotor und ein zweites Teilgetriebe mit dem zweiten Elektromotor zusammenwirkt. Das Getriebe selbst besitzt eine Antriebswellenbaugruppe mit einem mit dem ersten Elektromotor wirkverbundenen ersten Antriebszahnrad, welches auf einer ersten Antriebswelle drehfest angeordnet ist. Darüber hinaus besitzt das Getriebe ein mit dem zweiten Elektromotor wirkverbundenes zweites Antriebszahnrad auf einer zweiten Antriebswelle. Das erste Antriebszahnrad ist dabei Bestandteil des ersten Teilgetriebes, während das zweite Antriebszahnrad Bestandteil des zweiten Teilgetriebes ist. Darüber hinaus besitzt das erfindungsgemäße Getriebe eine Zwischenwellenbaugruppe mit einem mit dem ersten Antriebszahnrad wirkverbundenen ersten Zwischenzahnrad auf einer ersten Zwischenwelle und einem mit dem zweiten Elektromotor wirkverbundenen zweiten Zwischenzahnrad auf einer zweiten Zwischenwelle. Auf der ersten Zwischenwelle ist dabei zugleich noch ein drittes Zwischenzahnrad angeordnet, während auf der zweiten Zwischenwelle ein viertes Zwischenzahnrad angeordnet ist. Das erste und dritte Zwischenzahnrad sind dabei drehfest auf der gemeinsamen ersten Zwischenwelle angeordnet, während das zweite und vierte Zwischenzahnrad drehfest auf der zweiten Zwischenwelle angeordnet sind. Das Getriebe weist darüber hinaus noch eine Abtriebswellenbaugruppe mit einem mit dem dritten Zwischenzahnrad antriebsverbundenen ersten Abtriebszahnrad auf einer ersten Abtriebswelle und mit einem mit dem vierten Zwischenzahnrad wirkverbundenen zweiten Abtriebszahnrad auf einer zweiten Abtriebswelle auf. Die Rotorwelle zumindest des ersten Elektromotors ist dabei hohl ausgebildet, wobei dieser Hohlraum als Schmierölkanal dient. Zur Schmierung und Kühlung der Antriebseinheit ist zudem ein Ölkreislauf vorgesehen, über den mittels einer Pumpe Öl durch die Rotorwelle zumindest des ersten Elektromotors zum ersten Antriebszahnrad und der ersten Antriebswelle sowie dessen, deren Lager und jeweils stirnseitig Öl zur ersten Zwischenwelle und deren Lagern sowie zum ersten und dritten Zwischenzahnrad und zum ersten Abtriebszahnrad und dessen Lagern förderbar ist. Die erfindungsgemäße Antriebseinheit besitzt somit eine Ölpumpe, die sowohl zumindest den ersten Elektromotor durch dessen hohle Rotorwelle und darüber die Antriebswellenbaugruppe mit Öl versorgt, als auch über zwei weitere Einspeisestellen, nämlich im Bereich der Zwischenwellenbaugruppe und im Bereich der Abtriebswellenbaugruppe. Hierdurch kann eine äußerst effektive Kühlung und Schmierung sowohl des ersten Elektromotors, vorzugsweise beider Elektromotoren, als auch des ersten und zweiten Teilgetriebes, das heißt des gesamten Getriebes, erreicht werden, wodurch sich sowohl ein Verschleiß minimieren lässt, als auch eine Laufruhe und eine Leistung erhöhen lassen.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist eine Rotorwelle des zweiten Elektromotors hohl ausgebildet, wobei zur Schmierung und Kühlung der Antriebseinheit mittels der Pumpe Öl durch die Rotorwelle des zweiten Elektromotors zum zweiten Antriebszahnrad bzw. zur zweiten Antriebswelle und dessen/deren Lagern förderbar ist. Mittels einer derartigen Ausführungsform ist somit ein simultanes Beaufschlagen beider Elektromotoren mit Öl möglich, so dass das Öl für die Antriebswellenbaugruppe nicht ausschließlich durch die Rotorwelle des ersten Elektromotors gefördert werden muss. Hierdurch lässt sich eine verbesserte Kühlung und Schmierung sowohl des Getriebes, vor allem aber des zweiten Elektromotors erreichen.
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Zweckmäßig ist zur Schmierung und Kühlung der Antriebseinheit mittels der Pumpe jeweils stirnseitig Öl zur zweiten Zwischenwelle und deren Lagern sowie zum zweiten und vierten Zwischenzahnrad und zum zweiten Abtriebszahnrad und dessen Lager förderbar. Eine Zuführung von Öl entsprechend dieser Ausführungsform zur zweiten Zwischenwelle und zum zweiten bzw. vierten Zwischenzahnrad sowie zur zweiten Abtriebswelle und dem zweiten Abtriebszahnrad kann somit spiegelbildlich zur Ölversorgung der ersten Zwischenwelle mit dem ersten und dritten Zwischenzahnrad und zur ersten Abtriebswelle und dem ersten Abtriebszahnrad erfolgen. Durch eine derartige simultane Ölbeaufschlagung beider Teilgetriebe im Bereich der Zwischenwellenbaugruppe und der Abtriebswellenbaugruppe kann die Schmierung und Kühlung des Getriebes nochmals verbessert und dadurch dessen Verschleiß nochmals reduziert bzw. dessen Leistungsfähigkeit nochmals gesteigert werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind die erste und zweite Antriebswelle hohl ausgebildet, wobei die zweite Antriebswelle in die erste Antriebswelle eingreift. Dies ermöglicht den großen Vorteil, dass eine Ölversorgung auch der zweiten Antriebswelle und der Lager derselben bzw. des zweiten Antriebszahnrades rein theoretisch über die Rotorwelle des ersten Elektromotors und die erste Antriebswelle erfolgen kann, wodurch beispielsweise weniger Schmiermittelkanäle bzw. Schmiermittelzuführungen in einem Gehäuse des Getriebes vorgesehen werden müssten. In analoger Weise können auch die erste und zweite Zwischenwelle bzw. die erste und zweite Abtriebswelle hohl ausgebildet sein, wobei dann die zweite Zwischenwelle in die erste Zwischenwelle und die zweite Abtriebswelle in die erste Abtriebswelle eingreift. Auch hierdurch ist ein einseitiges Beaufschlagen sowohl der Zwischenwellenbaugruppe als auch der Abtriebswellenbaugruppe möglich, wodurch separate Ölleitung zur zweiten Zwischenwelle bzw. zur zweiten Abtriebswelle entfallen können. Hierdurch lässt sich die Teilevielfalt reduzieren und damit verbunden die Lager- und Logistikkosten. Bei einer separaten Ölbeaufschlagung sowohl der ersten Zwischenwelle als auch der zweiten Zwischenwelle bzw. der ersten Abtriebswelle als auch der zweiten Abtriebswelle, lässt sich die Ausfallsicherheit deutlich erhöhen, da beispielsweise bei einer verstopften Ölzuführung zur ersten Zwischenwelle eine Ölversorgung und damit eine Kühlung und Schmierung der Zwischenwellenbaugruppe problemlos über die Ölzuführung zur zweiten Zwischenwelle möglich ist.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung greift die Rotorwelle des ersten Elektromotors in die erste Antriebswelle ein, wobei hier eine Steckverbindung vorgesehen werden kann. Über eine derartige Steckverbindung mit Passverzahnung ist sowohl ein einfache Montage der Rotorwelle des ersten Elektromotors mit der ersten Antriebswelle möglich, als auch eine problemlose Drehmomentübertragung. Über eine derartige Steckverbindung mit Passverzahnung kann auch die Rotorwelle des zweiten Elektromotors in die zweite Antriebswelle eingreifen.
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Erfindungsgemäß sind die erste und zweite Abtriebswelle zumindest bereichsweise von einer Ölschale zum Auffangen und Sammeln von Öl umgeben, wobei in dieser Ölschale zugleich ein Ölfilter angeordnet ist. Über ein derartiges Ölfilter lassen sich unter Umständen Partikel bzw. unter Umständen auftretende Späne aus dem Getriebe zurückhalten, so dass diese nicht von der Pumpe erneut durch das Getriebe befördert werden. Durch die Anordnung des Ölfilters in der Ölschale ist zudem eine bauraumoptimierte Anordnung des Ölfilters möglich, wobei das Ölfilter selbstverständlich als in die Ölschale einschraubbares Filter ausgebildet sein kann, wodurch ein turnusmäßiger Tausch des Ölfilters vergleichsweise einfach möglich ist.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Elektrofahrzeug mit einer in den vorherigen Absätzen beschriebenen Antriebseinheit auszustatten und dadurch ein bezüglich Leistung und Verschleiß deutlich verbessertes Elektrofahrzeug erreichen zu können. Über die beiden Elektromotoren kann auch die Leistung des Elektrofahrzeugs im Vergleich zu lediglich einem Elektromotor deutlich gesteigert werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit in einer Schnittdarstellung,
- 2 ein Getriebe in einer Ansicht,
- 3 eine Darstellung wie in 2, jedoch aus einer anderen Perspektive und mit zusätzlich einem Ölfilter.
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Entsprechend der 1 weist eine erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 für ein im Übrigen nicht gezeigtes Elektrofahrzeug 2 einen ersten Elektromotor 3, einen koaxial dazu angeordneten zweiten Elektromotor 4 sowie ein zumindest bereichsweise dazwischen angeordnetes Getriebe 5 (vgl. auch die 2 und 3) auf. Das Getriebe 5 besteht dabei aus einem ersten Teilgetriebe 6 und einem zweiten Teilgetriebe 7. Das Getriebe 5 besitzt darüber hinaus eine Antriebswellenbaugruppe 8 mit einem mit dem ersten Elektromotor 3 wirkverbundenen, das heißt antriebsverbundenen, ersten Antriebszahnrad 9 auf einer ersten Antriebswelle 10 und einem mit dem zweiten Elektromotor 4 wirkverbundenen zweiten Antriebszahnrad 11 auf einer zweiten Antriebswelle 12 auf. Das Getriebe 5 besitzt darüber hinaus eine Zwischenwellenbaugruppe 13 mit einem mit dem ersten Antriebszahnrad 9 wirkverbundenen ersten Zwischenzahnrad 14 auf einer ersten Zwischenwelle 15 und einem mit dem zweiten Elektromotor 4 wirkverbundenen zweiten Zwischenzahnrad 16 auf einer zweiten Zwischenwelle 17 auf. Auf der ersten Zwischenwelle 15 ist darüber hinaus ein drittes Zwischenzahnrad 18 angeordnet, während auf der zweiten Zwischenwelle 17 ein viertes Zwischenzahnrad 19 angeordnet ist. Das Getriebe 5 besitzt darüber hinaus eine Abtriebswellenbaugruppe 20 mit einem mit dem dritten Zwischenzahnrad 18 wirkverbundenen ersten Abtriebszahnrad 21 auf einer ersten Abtriebswelle 22 und einem mit dem vierten Zwischenzahnrad 19 wirkverbundenen zweiten Abtriebszahnrand 23 auf einer zweiten Abtriebswelle 24. Zumindest eine Rotorwelle 25 des ersten Elektromotors 3 ist dabei hohl ausgebildet und dient einer Ölzuführung zum Getriebe 5. Erfindungsgemäß ist nun zur Schmierung und Kühlung der Antriebseinheit 1 ein Ölkreislauf 26 vorgesehen, über den mittels einer Pumpe 27 Öl durch die Rotorwelle 25 des ersten Elektromotors 3 zum ersten Antriebszahnrad 9 und dessen Lager 28 förderbar ist. Das Lager 28 dient dabei zugleich auch der Lagerung der Rotorwelle 25 sowie der ersten Antriebswelle 10. Insgesamt weist das Lager 28 zwei getrennte Kugellager auf, wovon eines die Rotorwelle 25 des ersten Elektromotors 3 und das andere die erste Antriebswelle 10 des ersten Teilgetriebes 6 des Getriebes 5 an einem Gehäuse 29 des Getriebes 5 lagert. Die Pumpe 27 fördert weiter jeweils stirnseitig Öl zur ersten Zwischenwelle 15 sowie deren Lager 30 und zum ersten und dritten Zwischenzahnrad 14, 18 und zum ersten Abtriebszahnrad 21 und deren Lager 31. Das erste Abtriebszahnrad 21 ist dabei drehfest auf der ersten Abtriebswelle 22 angeordnet, welche über das Lager 31 am Gehäuse 29 des Getriebes 5 gelagert ist. Ein Ölfluss in dem Ölkreislauf 26 ist dabei mit Pfeilen dargestellt, wobei zumindest die nicht unterbrochenen Pfeile einen ständigen Ölfluss und die unterbrochenen Pfeile einen optionalen Ölfluss darstellen.
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Um die Schmierung bzw. Kühlung der Antriebseinheit 1 weiter zu verbessern, kann auch eine Rotorwelle 25a des zweiten Elektromotors 4 hohl ausgebildet sein, wobei zur Schmierung und Kühlung in diesem Fall mittels der Pumpe 27 Öl durch die Rotorwelle 25a des zweiten Elektromotors 4 zum zweiten Antriebszahnrad 11 bzw. zur zweiten Antriebswelle 12 und dessen/deren Lager 32 förderbar ist. Das Lager 32 weist dabei analog zum Lager 28 zwei getrennte Kugellager auf, wovon eines die Rotorwelle 25a des zweiten Elektromotors 4 am Gehäuse 29 des Getriebes 5 lagert, während das zweite Kugellager des Lagers 32 die zweite Antriebswelle 12 gegenüber dem Gehäuse 29 lagert.
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Zur weiteren verbesserten Schmierung und Kühlung der Antriebseinheit 1 kann auch Öl mittels der Pumpe 27 jeweils stirnseitig zur zweiten Zwischenwelle 17 und der Lager 33 sowie zum zweiten und vierten Zwischenzahnrad 16 und 19 und zum zweiten Abtriebszahnrad 23 bzw. zu Lagern 34 der zweiten Abtriebswelle 24 gefördert werden. „Stirnseitig“ soll in diesem Fall lediglich bedeuten, dass eine weitere separate Zuführung zur Zwischenwellenbaugruppe 13 und zur Abtriebswellenbaugruppe 20 vorgesehen sein kann. Da dies nur eine Option darstellt, sind die Pfeile des Ölkreislaufs 26 in diesem Fall mit unterbrochen gezeichneter Linie dargestellt.
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Sämtliche Lager 28, 30, 31, 32, 33 und 34 sind dabei öldurchlässig und ermöglichen dadurch einen Öldurchgang sowie eine verbesserte Schmierung und Kühlung der jeweiligen Lager.
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Die erste und zweite Antriebswelle 10, 12 können darüber hinaus hohl ausgebildet sein, wobei die zweite Antriebswelle 12 in die erste Antriebswelle 10 eingreift, wie dies gemäß der 1 dargestellt ist und über entsprechende, nicht näher bezeichnet Lager, beispielsweise Nadellager, aneinander gelagert sind. Auch diese Nadellager sind wiederum öldurchlässig. Durch das ineinander Eingreifen der ersten und zweiten Antriebswelle 10, 12 kann eine besonders kompakte Bauform erreicht werden.
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In gleicher Weise können auch die erste und zweite Zwischenwelle 15, 17 hohl ausgebildet sein, wobei in diesem Fall die zweite Zwischenwelle 17 in die erste Zwischenwelle 15 eingreift. Auch kann die erste und zweite Abtriebswelle 22, 24 hohl ausgebildet sein, wobei in diesem Fall die zweite Abtriebswelle 24 in die erste Abtriebswelle 22 eingreift. Durch die hohle Ausbildung der einzelnen Wellen, das heißt der Rotorwelle 25, 25a, der Antriebswellen 10, 12, der Zwischenwellen 15, 17 sowie der Abtriebswellen 22, 24, kann eine besonders hohe und leichtgängige Öldurchlässigkeit geschaffen werden, wodurch eine optimale Kühlung und Schmierung des Getriebes 5 ermöglicht wird.
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Zur Drehmomentübertragung greift die Rotorwelle 25 des ersten Elektromotors 3 in die erste Antriebswelle 10 des ersten Teilgetriebes 6 ein, beispielsweise über eine Steckverbindung, wodurch eine leichte Montage und zugleich eine zuverlässige Drehmomentübertragung möglich sind. In gleicher Weise kann auch die Rotorwelle 25a des zweiten Elektromotors 4 in die zweite Antriebswelle 12 des zweiten Teilgetriebes 7 des Getriebes 5 eingreifen.
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Die erste und zweite Abtriebswelle 22, 24 und auch das erste und zweite Abtriebszahnrad 21 und 23 können dabei zumindest bereichsweise von einer Ölschale 35 zum Auffangen und Sammeln von Öl umgeben sein, wobei im Bereich der Ölschale 35 ein Ölfilter 36 zur Reinigung des Öls angeordnet sein kann. Durch die Anordnung des Ölfilters 36 im Bereich der Ölschale 35 kann eine besonders bauraumoptimierte Unterbringung des Ölfilters 36 erreicht werden.
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Betrachtet man nochmals den Ölfluss gemäß der 1 näher, so kann man erkennen, dass das von der Pumpe 27 geförderte Öl zunächst durch die Rotorwelle 25 des ersten Elektromotors 3 eintritt und diesen dadurch kühlt und anschließend zwischen der Rotorwelle 25 und der zweiten Antriebswelle 12 radial nach außen und von dort über die Lager 28 bzw. nicht näher beschriebene Lager zwischen der ersten Antriebswelle 10 und der zweiten Antriebswelle 12 in das Gehäuse 29 des Getriebes 5 austritt. Das Öl kann weiter durch die zweite Antriebswelle 12 in die Rotorwelle 25a des zweiten Elektromotors 4 bzw. zwischen dieser und der zweiten Antriebswelle radial nach außen über die Lager 32 in das Gehäuse 29 des Getriebes 5 austreten. Durch eine entsprechende Drehdurchführung 37 kann auch die stirnseitige Ölzuführung zur Abtriebswellenbaugruppe 20 realisiert werden, wobei von dort das Öl über eine radiale Durchführung oder direkt von der Drehdurchführung 37 zum Lager 31 der ersten Abtriebswelle 22 geleitet werden kann. Durch die erste Abtriebswelle 22 und die zweite Abtriebswelle 24 sowie eine Radialdurchführung kann in diesem Fall auch Öl zu den Lagern 34 der zweiten Abtriebswelle 24 geleitet werden. Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass die Zwischenwellenbaugruppe 13 bzw. die Abtriebswellenbaugruppe 20 und die Antriebswellenbaugruppe 8 über den zweiten Elektromotor 4 bzw. separate Ölzuführungen mit Öl versorgt werden, wie dies gemäß der 1 mit unterbrochen gezeichneter Linie dargestellt ist.
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Alles in allem kann mit der erfindungsgemäßen Antriebseinheit 1 eine deutliche verbesserte Schmierung und Kühlung sowohl der Elektromotoren 3, 4 als auch des Getriebes 5 erreicht werden, wodurch diese höhere Leistungen, einen geringeren Verschleiß und eine verbesserte Laufruhe aufweisen.