DE102017211881A1 - Drive device for driving an electrical axis - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung (1) zum Antreiben einer elektrischen Achse, mit einer elektrischen Maschine (2), über deren Rotor (5) ein Antriebsmoment auf zwei Abtriebswellen (6) der Antriebseinrichtung (1) zum Antreiben zweier Antriebswellen (7) der elektrischen Achse übertragbar ist, wobei im Übertragungspfad zwischen der elektrischen Maschine (2) und den Abtriebswellen (6) der Antriebseinrichtung (1) ein Differentialgetriebe (3) und zumindest ein Planetengetriebe (4) vorgesehen ist, wobei die elektrische Maschine (2) und das Differentialgetriebe (3) in einem Antriebsgehäuse (10) der Antriebseinrichtung (1) angeordnet sind und wobei das Differentialgetriebe (3) ein Differentialgehäuse (11) und zwei Differentialabtriebswellen (12) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgehäuse (11) am Rotor (5) der elektrischen Maschine (2) befestigt und an jeder Differentialabtriebswelle (12) des Differentialgetriebes (3) ein einstufiges Planetengetriebe (4) angekoppelt ist.The present invention relates to a drive device (1) for driving an electrical axis, with an electric machine (2), via the rotor (5) has a drive torque to two output shafts (6) of the drive means (1) for driving two drive shafts (7) electrical axis is transferable, wherein in the transmission path between the electric machine (2) and the output shafts (6) of the drive means (1) a differential gear (3) and at least one planetary gear (4) is provided, wherein the electric machine (2) and the Differential gear (3) in a drive housing (10) of the drive device (1) are arranged and wherein the differential gear (3) comprises a differential housing (11) and two differential output shafts (12), characterized in that the differential housing (11) on the rotor (5 ) of the electric machine (2) and at each differential output shaft (12) of the differential gear (3) a one-stage Planetengetr iebe (4) is coupled.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Antriebseinrichtung zum Antreiben einer elektrischen Achse nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a drive device for driving an electrical axis according to the preamble of the main claim.

Es ist schon eine Antriebseinrichtung zum Antreiben einer elektrischen Achse aus der DE 10 2013 016 441 A1 bekannt. Diese Antriebseinrichtung umfasst eine elektrische Maschine, die als Asynchronmotor ausgebildet ist und bauartbedingt eine vergleichsweise hohe Drehzahl und ein vergleichsweise kleines Drehmoment bereitstellen kann. Über den Rotor der elektrischen Maschine ist ein Antriebsmoment auf zwei Abtriebswellen der elektrischen Maschine zum Antreiben zweier Antriebswellen der elektrischen Achse übertragbar. Im Übertragungspfad zwischen der elektrischen Maschine und den Abtriebswellen sind ein Differentialgetriebe und ein Planetengetriebe vorgesehen. Die elektrische Maschine und das Differentialgetriebe sind in einem Antriebsgehäuse der Antriebseinrichtung angeordnet. Das Differentialgetriebe umfasst ein Differentialgehäuse und zwei Differentialabtriebswellen.It is already a drive device for driving an electrical axis from the DE 10 2013 016 441 A1 known. This drive device comprises an electrical machine which is designed as an asynchronous motor and can provide a comparatively high speed and a comparatively small torque due to the design. A drive torque can be transmitted to two output shafts of the electric machine for driving two drive shafts of the electrical axis via the rotor of the electric machine. In the transmission path between the electric machine and the output shafts, a differential gear and a planetary gear are provided. The electric machine and the differential gear are arranged in a drive housing of the drive device. The differential gear includes a differential case and two differential output shafts.

Die Drehzahl der elektrischen Maschine wird im Planetengetriebe untersetzt, so dass die Differentialabtriebswellen eine geringere Drehzahl aufweisen als der Rotor der elektrischen Maschine. Um von der hohen Drehzahl der elektrischen Maschine auf die Raddrehzahl eines Fahrzeugs zu kommen, muss das Planetengetriebe der Antriebseinrichtung drei Übersetzungsstufen bereitstellen, die einen bestimmten Bauraum beanspruchen und vergleichsweise teuer sind.The speed of the electric machine is reduced in the planetary gear, so that the differential output shafts have a lower speed than the rotor of the electric machine. In order to get from the high speed of the electric machine to the wheel speed of a vehicle, the planetary gear of the drive device must provide three gear ratios that require a certain space and are relatively expensive.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass weniger Bauraum für die Antriebseinrichtung erforderlich ist und die Herstellungskosten verringert sind. Erfindungsgemäß erfolgt die Untersetzung der Drehzahl nicht im Übertragungspfad zwischen der elektrischen Maschine und dem Differentialgetriebe, sondern erst im Anschluss an die Differentialabtriebswellen des Differentialgetriebes, indem das Differentialgehäuse am Rotor der elektrischen Maschine befestigt und an jeder Differentialabtriebswelle des Differentialgetriebes ein einstufiges Planetengetriebe angekoppelt ist. Die zwei einstufigen Planetengetriebe sind gegenüber dem einen Planetengetriebe im Stand der Technik kleiner ausgebildet und zusammen kostengünstiger als das eine dreistufige Planetengetriebe, da sie jeweils nur für das halbe Drehmoment auszulegen sind. Die einstufigen Planetengetriebe haben auch hinsichtlich der Geräusche und des Wirkungsgrades Vorteile gegenüber dem mehrstufigen Planetengetriebe.The drive device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that less space for the drive device is required and the manufacturing cost is reduced. According to the speed reduction is not carried out in the transmission path between the electric machine and the differential gear, but only after the differential output shafts of the differential gear by the differential housing attached to the rotor of the electric machine and a single-stage planetary gear is coupled to each differential output shaft of the differential gear. The two single-stage planetary gear are smaller compared to the one planetary gear in the prior art and together cheaper than the one three-stage planetary gear, since they are interpreted only for half the torque. The single-stage planetary gear have advantages in terms of noise and efficiency over the multi-stage planetary gear.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Antriebseinrichtung möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the main claim drive device are possible.

Besonders vorteilhaft ist, wenn am Differentialgehäuse ein Befestigungsabschnitt, insbesondere ein Flanschabschnitt, ausgebildet ist, der an einem Befestigungsabschnitt des Rotors, insbesondere einem Gegenflanschabschnitt, befestigt ist. Auf diese Weise ist das Differenzialgehäuse direkt durch den Rotor der elektrischen Maschine angetrieben.It is particularly advantageous if a fastening section, in particular a flange section, is formed on the differential housing, which is attached to a fastening section of the rotor, in particular a counter flange section. In this way, the differential housing is driven directly by the rotor of the electric machine.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der Rotor der elektrischen Maschine einen Hohlraum umschließt, in dem das Differentialgetriebe zumindest teilweise angeordnet ist. Auf diese Weise wird der Hohlraum des Rotors als Bauraum genutzt, so dass die Antriebseinrichtung insgesamt weniger Bauraum benötigt als im Stand der Technik.It is also advantageous if the rotor of the electric machine encloses a cavity in which the differential gear is at least partially arranged. In this way, the cavity of the rotor is used as a space, so that the drive device requires less overall space than in the prior art.

Alternativ sind das Differentialgehäuse und der Rotor einstückig ausbildet. Hierdurch lässt sich der Produktionsaufwand reduzieren.Alternatively, the differential case and the rotor are integrally formed. This can reduce the production costs.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn der Rotor der elektrischen Maschine und das Differentialgehäuse eine gemeinsame Drehachse aufweisen und in zwei gemeinsamen Drehlagern gelagert sind, die jeweils an einem Lagerschild des Antriebsgehäuses abgestützt sind. Durch diese Anordnung drehen das Differentialgehäuse und die Differentialabtriebswellen mit der gleichen Drehzahl wie der Rotor der elektrischen Maschine.It when the rotor of the electric machine and the differential housing have a common axis of rotation and are mounted in two common pivot bearings, which are each supported on a bearing plate of the drive housing is very advantageous. By this arrangement, the differential case and the differential output shafts rotate at the same speed as the rotor of the electric machine.

Auch vorteilhaft ist, wenn das Differentialgehäuse zwei Lagerstutzen aufweist, an deren Außenseite jeweils eines der Drehlager und an deren Innenseite jeweils eine der Differentialabtriebswellen vorgesehen ist. An den Lagerstutzen sind auf diese Weise sowohl das Differentialgehäuse und der Rotor der elektrischen Maschine als auch die Differentialabtriebswellen drehgelagert.It is also advantageous if the differential housing has two bearing stubs, on whose outer side one of the rotary bearings and on the inside of each one of the differential output shafts is provided. At the bearing neck in this way, both the differential housing and the rotor of the electric machine as well as the differential output shafts are rotatably mounted.

Desweiteren vorteilhaft ist, wenn die Lagerschilde jeweils eine Vertiefung zur Aufnahme eines der Planentengetriebe aufweisen, wobei die Vertiefungen der Lagerschilde jeweils in den Hohlraum des Rotors der elektrischen Maschine hineinreichen. Auf diese Weise werden die Planetengetriebe in den Lagerschilden integriert und dabei zumindest teilweise im Hohlraum des Rotors der elektrischen Maschine untergebracht, so dass insgesamt eine sehr kompakte Antriebseinrichtung erreicht wird.Furthermore, it is advantageous if the end shields each have a recess for receiving one of the planetary gear, wherein the recesses of the end shields each extend into the cavity of the rotor of the electric machine. In this way, the planetary gear are integrated in the end shields and thereby housed at least partially in the cavity of the rotor of the electric machine, so that a total of a very compact drive means is achieved.

Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn die Differentialabtriebswellen des Differentialgetriebes jeweils mit einem Sonnenrad des jeweiligen Planetengetriebes gekoppelt sind. Auf diese Weise kann die Drehzahl der Differentialabtriebswellen im jeweiligen Planetengetriebe über eine entsprechende Untersetzung im Planetengetriebe verringert werden.Moreover, it is advantageous if the differential output shafts of the differential gear are each coupled to a sun gear of the respective planetary gear. In this way, the speed of the differential output shafts in the respective Planetary gear can be reduced via a corresponding reduction in the planetary gear.

Vorteilhaft ist, wenn die Planentengetriebe jeweils einen Planetenräder tragenden Planetenträger und jeweils ein Hohlrad aufweisen, wobei der Planetenträger mit einer der Abtriebswellen der Antriebseinrichtung verbunden und das Hohlrad am jeweiligen Lagerschild befestigt ist. Auf diese Weise wird eine Untersetzung der Drehzahl der Differentialabtriebswellen auf eine verringerte Drehzahl der Abtriebswellen der Antriebseinrichtung erreicht.It is advantageous if the planetary gear each have a planet carrier bearing planetary gears and each having a ring gear, wherein the planet carrier is connected to one of the output shafts of the drive means and the ring gear is fixed to the respective bearing plate. In this way, a reduction of the speed of the differential output shafts is achieved to a reduced speed of the output shafts of the drive device.

Außerdem vorteilhaft ist, dass das Differentialgetriebe zwei Achswellenräder und zwei Ausgleichskegelräder umfasst, wobei jedes Achswellenrad des Differentialgetriebes über eine der Differentialabtriebswellen und eines der Planetengetriebe mit einer der Abtriebswellen der Antriebseinrichtung verbindbar ist und die Ausgleichskegelräder im Differentialgehäuse senkrecht zu der Drehachse des Differentialgehäuses drehbar gelagert sind und mit den beiden Achswellenrädern kämmen. Dieses Differentialgetriebes kann als ein Kegelraddifferentialgetriebe verstanden werden.It is also advantageous that the differential gear comprises two axle and two bevel gears, each Achswellenrad of the differential gear via one of the differential output shafts and one of the planetary gear with one of the output shafts of the drive means is connectable and the bevel gears are mounted rotatably in the differential housing perpendicular to the axis of rotation of the differential housing and mesh with the two axle gears. This differential gear can be understood as a bevel gear differential.

Außerdem vorteilhaft ist, dass das Differentialgetriebe zwei Achswellenräder und eine Mehrzahl an Planetenrädern umfasst, wobei jedes Achswellenrad des Differentialgetriebes über eine der Differentialabtriebswellen und eines der Planetengetriebe mit einer der Abtriebswellen der Antriebseinrichtung verbindbar ist und die Planetenräder im Differentialgehäuse parallel zu der Drehachse des Differentialgehäuses drehbar gelagert sind und wobei mindestens zwei der Planetenräder mit einem ersten Achswellenrad kämmen und mindestens zwei weitere Planetenräder mit einem zweiten Achswellenrad kämmen. Dieses Differentialgetriebes kann als ein Stirnraddifferentialgetriebe verstanden werden.It is also advantageous that the differential gear comprises two axle and a plurality of planetary gears, each Achswellenrad of the differential gear via one of the differential output shafts and one of the planetary gear with one of the output shafts of the drive means is connected and rotatably mounted in the differential housing parallel to the axis of rotation of the differential housing and wherein at least two of the planetary gears mesh with a first axle shaft gear and mesh at least two other planet gears with a second axle shaft gear. This differential gear can be understood as a Stirnraddifferentialgetriebe.

Es kämmen mindestens zwei der Planetenräder mit einem der Achswellenräder, um die Funktion des Stirnraddifferentialgetriebes zu gewährleisten. Vorzugsweise ist die Anzahl der Planetenräder, die mit dem ersten Achswellenrad kämmen gleich der Anzahl der weiteren Planetenräder, die mit dem zweiten Achswellenrad kämmen. Bevorzugt kämmen dabei zwei, drei oder vier Planetenräder mit dem ersten Achswellenrad und weitere zwei, drei oder vier Planetenräder mit dem zweiten Achswellenrad. Hierdurch ist die Funktion des Differentialgetriebes auf einfache Weise realisierbar.At least two of the planet gears mesh with one of the axle shaft gears to ensure the function of the spur gear differential. Preferably, the number of planetary gears meshing with the first axle shaft gear is equal to the number of other planet gears meshing with the second axle shaft gear. Preferably, two, three or four planet gears mesh with the first axle shaft wheel and further two, three or four planet gears with the second axle shaft gear. As a result, the function of the differential gear can be realized in a simple manner.

Im Vergleich zu einem Kegelraddifferentialgetriebe kann das Stirnraddifferentialgetriebe bei höheren Drehzahlen eingesetzt werden. Das Stirnraddifferentialgetriebe befindet sich auf der Drehzahl der elektrischen Maschine. Die Drehzahl der elektrischen Maschine liegt vor dem Untersetzungsgetriebe und liegt auf einem höheren Niveau gegenüber der Drehzahl der Radachse. Daher muss das Differential den hier herrschenden Fliehkräften standhalten.Compared to a bevel gear differential, the spur gear can be used at higher speeds. The Stirnraddifferentialgetriebe is located on the speed of the electric machine. The speed of the electric machine is in front of the reduction gear and is at a higher level compared to the speed of the wheel axle. Therefore, the differential must withstand the prevailing centrifugal forces here.

Vorzugsweise baut dass Stirnraddifferentialgetriebe im Vergleich zu einem Kegelraddifferentialgetriebe in axialer Richtung kürzer, was den Bauraum in der Bohrung der E-Maschine besser ausnutzen lässt.Preferably, the spur gear differential gear is shorter in the axial direction compared to a bevel gear differential gear, which makes better use of the space in the bore of the electric motor.

Vorzugsweise lassen sich Axialkräfte, die auf die Sonnenräder des Planetengetriebes wirken, bei einer Schrägverzahnung durch ein ebenfalls schräg verzahntes Stirnraddifferential kompensieren, bzw. aufheben. Damit können Lagerungen vermieden werden, welche stark auf axiale Belastungen dimensioniert werden müssen. Vorgespannte Kegelrollenlager weisen per se hohe Reibmomente und Verluste auf, die hierdurch vermieden werden können.Axial forces, which act on the sun gears of the planetary gear, can preferably be compensated or canceled by helical toothing by means of a likewise spur-toothed spur gear differential. This bearings can be avoided, which must be strongly dimensioned for axial loads. Prestressed tapered roller bearings have per se high friction torques and losses, which can be avoided thereby.

Vorteilhaft ist, wenn die Differentialabtriebswellen zum einen zwischen Planetenrädern der Planetengetriebe und zum anderen zwischen den Planetenrädern (=Stirnrädern) des Stirnraddifferentialgetriebes drehbar gelagert sind. Mit anderen Worten sind beide Differentialabtriebswellen (=Sonnenradachsen) des Stirnraddifferentialgetriebes fliegend gelagert. Hierdurch werden die notwendigen Ausgleichsbewegungen für eine gleichförmige Lastverteilung auf die Planetenräder ermöglicht.It is advantageous if the differential output shafts are rotatably mounted for one between planetary gears of the planetary gear and on the other between the planetary gears (= spur gears) of the Stirnraddifferentialgetriebes. In other words, both differential output shafts (= Sonnenradachsen) of the Stirnraddifferentialgetriebes are cantilevered. As a result, the necessary compensatory movements for a uniform load distribution to the planetary gears are made possible.

Bei Verwendung einer Geradverzahnung in den Planetengetrieben und in einem Stirnraddifferential treten keine nennenswerten Axialkräfte auf. Bei einer Schrägverzahnung in den Planetengetrieben können unter Last erhebliche Axialkräfte auf das Sonnenrad und das Hohlrad entstehen. Wird das Stirnraddifferential ebenfalls mit einer Schrägverzahnung aufgebaut, ist ein Kompensieren der Axialkräfte aus dem Stirnraddifferentialgetriebe und dem Planetengetriebe auf die Differentialabtriebswellen zu erwarten. Beim Stirnraddifferentialgetriebe sind in axialer Richtung kleine Anlageflächen ausreichend, um die Differentialabtriebswellen in axialer Richtung zu fixieren.When using a straight toothing in the planetary gears and in a spur gear differential, no appreciable axial forces occur. With a helical toothing in the planetary gears considerable axial forces can occur on the sun gear and the ring gear under load. If the spur gear is also constructed with a helical toothing, a compensation of the axial forces from the Stirnraddifferentialgetriebe and the planetary gear is expected to the differential output shafts. When Stirnraddifferentialgetriebe small contact surfaces are sufficient in the axial direction to fix the differential output shafts in the axial direction.

Die axialen Kräfte auf die Sonnenräder sind mittels einer Schrägverzahnung kompensierbar. Dabei muss der Schrägungswinkel im Stirnraddifferentialgetriebe ggfs. aufgrund eines anderen Durchmessers des (Differential-) Sonnenrades angepasst werden.The axial forces on the sun gears can be compensated by means of a helical toothing. In this case, the helix angle in Stirnraddifferentialgetriebe if necessary, due to a different diameter of the (differential) sun gear must be adjusted.

Vorzugsweise erfolgt eine Lagerung des Rotors über das Differentialgehäuse. Bevorzugt bildet das Differentialgehäuse gleichzeitig den Rotorträger aus. Die Planetenräder des Stirnraddifferentialgetriebes können auch mit einer Gleitlagerung realisiert werden. Es treten dann nur im Differenzfall Bewegungen im Stirnraddifferentialgetriebe auf.Preferably, a bearing of the rotor takes place via the differential housing. Preferably, the differential housing simultaneously forms the rotor carrier. The planet gears of the Stirnraddifferentialgetriebes can also be realized with a slide bearing. It then occur only in the differential case movements in Stirnraddifferentialgetriebe.

Vorzugsweise werden Planetenträger und Abgangswelle gemeinsam gelagert. Dabei kann zum einen ein Lager im Lagerdeckel untergebracht sein und zum anderen rotorseitig am Planetenträger. Da sich am Übergang von der Ausgangswelle auf die Fahrzeugachse vorzugsweise ein Ausgleichsgelenk (=Kupplungstulpe) befindet, sind auftretende Querkräfte an den Abgangswellen nur gering. Preferably planet carrier and output shaft are stored together. In this case, on the one hand a bearing can be accommodated in the bearing cap and on the other hand on the rotor side on the planet carrier. Since at the transition from the output shaft to the vehicle axle is preferably a compensating joint (= clutch cuff), occurring lateral forces on the output shafts are only small.

Weiter vorteilhaft ist, wenn die elektrische Maschine eine permanentmagneterregte Synchronmaschine mit einer Polzahl im Bereich zwischen 12 und 24 ist, da auf diese Weise eine elektrische Maschine erreicht wird, die bei niedrigeren Drehzahlen als im Stand der Technik ein höheres maximales Drehmoment als im Stand der Technik erzeugt. Im Stand der Technik wird dagegen eine elektrische Maschine eingesetzt, die im Vergleich zur Erfindung bei höheren Drehzahlen ein kleineres maximales Drehmoment bereitstellt.It is also advantageous if the electric machine is a permanent-magnet synchronous machine with a number of poles in the range between 12 and 24 is because in this way an electric machine is achieved, which generates at lower speeds than in the prior art, a higher maximum torque than in the prior art. In the prior art, however, an electric machine is used, which provides a smaller maximum torque compared to the invention at higher speeds.

Das Drehmoment der elektrischen Maschine ist derart auszulegen, dass eine Untersetzung der Drehzahl von der elektrischen Maschine zu den Antriebsrädern über eine einzige Getriebestufe, beispielsweise mit einer Untersetzung im Bereich zwischen vier und sechs, ausreichend ist. Derartige elektrische Maschinen haben einen Rotor mit großem Innendurchmesser, so dass ein großer Hohlraum innerhalb des Rotors gebildet ist. Dieser Hohlraum wird erfindungsgemäß dazu genutzt, um darin das Differentialgetriebe und zumindest abschnittsweise die Planetengetriebe platzsparend anzuordnen.The torque of the electric machine is to be designed such that a reduction of the rotational speed from the electric machine to the drive wheels via a single gear stage, for example with a reduction in the range between four and six, is sufficient. Such electric machines have a rotor with a large inner diameter, so that a large cavity is formed within the rotor. This cavity is used according to the invention to arrange the differential gear and at least partially save the planetary gear space-saving.

Figurenlistelist of figures

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen ist:

  • 1 eine schematische Ansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 eine schematische Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung.
Two embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawings and explained in more detail in the following description. In the drawings:
  • 1 a schematic view of a first embodiment of the invention according to the invention.
  • 2 a schematic view of a second embodiment of the invention according to the invention.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

1 zeigt im Schnitt eine erste erfindungsgemäße Antriebseinrichtung zum Antreiben einer elektrischen Achse. 1 shows in section a first drive device according to the invention for driving an electrical axis.

Die Antriebseinrichtung 1 umfasst eine elektrische Maschine 2, ein Differentialgetriebe 3 und zwei einstufige Planetengetriebe 4. Über einen Rotor 5 der elektrischen Maschine 2 ist ein Antriebsmoment gleichmäßig auf zwei Abtriebswellen 6 der Antriebseinrichtung 1 zum Antreiben zweier koaxialer Antriebswellen 7 der elektrischen Achse übertragbar. Am Ende der Antriebswellen 7 ist jeweils ein Rad 8 eines Fahrzeugs vorgesehen.The drive device 1 includes an electric machine 2 , a differential gear 3 and two single-stage planetary gearboxes 4 , About a rotor 5 the electric machine 2 is a drive torque evenly on two output shafts 6 the drive device 1 for driving two coaxial drive shafts 7 the electrical axis transferable. At the end of the drive shafts 7 is each a wheel 8th a vehicle provided.

Im mechanischen Übertragungspfad zwischen der elektrischen Maschine 2 und den koaxialen Abtriebswellen 6 der Antriebseinrichtung 1 sind das Differentialgetriebe 3 und zwei Planetengetriebe 4 vorgesehen. Die beiden Planetengetriebe 4 weisen zwei identische Planetensätze auf. Die elektrische Maschine 2 und das Differentialgetriebe 3 sind in einem Antriebsgehäuse 10 der Antriebseinrichtung 1 angeordnet, das beispielsweise einen Kühlmantel 10.1 mit Kühlkanälen 9 umfasst, durch die ein Kühlfluid zum Kühlen der Antriebseinrichtung 1 leitbar ist. Ein Stator 14 der elektrischen Maschine 2 liegt mit seinem Außenumfang an dem Kühlmantel 10.1 des Antriebsgehäuses 10 an.In the mechanical transmission path between the electric machine 2 and the coaxial output shafts 6 the drive device 1 are the differential gear 3 and two planetary gears 4 intended. The two planetary gears 4 have two identical planetary gear sets. The electric machine 2 and the differential gear 3 are in a drive housing 10 the drive device 1 arranged, for example, a cooling jacket 10.1 with cooling channels 9 comprising, by a cooling fluid for cooling the drive means 1 is conductive. A stator 14 the electric machine 2 lies with its outer circumference on the cooling jacket 10.1 of the drive housing 10 at.

Das Differentialgetriebe 3 weist ein Differentialgehäuse 11 und zwei Differentialabtriebswellen 12 auf.The differential gear 3 has a differential case 11 and two differential output shafts 12 on.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Differentialgehäuse 11 am Rotor 5 der elektrischen Maschine 2 befestigt und an jeder Differentialabtriebswelle 12 des Differentialgetriebes 3 eines der einstufigen Planetengetriebe 4 angekoppelt ist.According to the invention, it is provided that the differential housing 11 on the rotor 5 the electric machine 2 attached and on each differential output shaft 12 of the differential gear 3 one of the single-stage planetary gear 4 is coupled.

Am Differentialgehäuse 11 ist ein Befestigungsabschnitt 15, beispielsweise ein Flanschabschnitt, ausgebildet, der an einem Befestigungsabschnitt 16 des Rotors 5, beispielsweise einem Gegenflanschabschnitt, befestigt ist. Nach dem Ausführungsbeispiel ist der Flanschabschnitt 15 des Differentialgehäuses 11 an dem Gegenflanschabschnitt 16 des Rotors 5 angeschraubt.At the differential case 11 is a mounting section 15 , For example, a flange portion formed on a mounting portion 16 of the rotor 5 , For example, a mating flange portion is attached. According to the embodiment, the flange portion 15 of the differential case 11 at the mating flange portion 16 of the rotor 5 screwed.

Der Rotor 5 der elektrischen Maschine 2 umschließt einen Hohlraum 17, in dem das Differentialgetriebe 3 derart angeordnet ist, dass der Rotor 5 der elektrischen Maschine 2 und das Differentialgehäuse 11 des Differentialgetriebes 3 eine gemeinsame Drehachse 18 aufweisen und in zwei gemeinsamen Drehlagern 19 gelagert sind. Das Differentialgetriebe 3 ist nach dem Ausführungsbeispiel vollständig in dem Hohlraum 17 vorgesehen, kann aber auch nur teilweise in dem Hohlraum 17 angeordnet sein.The rotor 5 the electric machine 2 encloses a cavity 17 in which the differential gear 3 is arranged such that the rotor 5 the electric machine 2 and the differential case 11 of the differential gear 3 a common axis of rotation 18 and in two common pivot bearings 19 are stored. The differential gear 3 is completely in the cavity according to the embodiment 17 provided, but only partially in the cavity 17 be arranged.

Die elektrische Maschine ist beispielsweise eine permanentmagneterregte Synchronmaschine mit einer Polzahl im Bereich zwischen 12 und 24. Auf diese Weise ergibt sich ein Rotor 5, bei dem der Hohlraum 17 in radialer Richtung bezüglich der Drehachse 18 besonders groß ist. Das Drehmoment der elektrischen Maschine ist derart auszulegen, dass eine Untersetzung der Drehzahl über eine einzige Getriebestufe im jeweiligen Planetengetriebe 4 ausreichend ist, beispielsweise mit einer Untersetzung im Bereich zwischen vier und sechs.The electric machine is, for example, a permanent magnet synchronous machine with a pole number in the range between 12 and 24 , This results in a rotor 5 in which the cavity 17 in the radial direction with respect to the axis of rotation 18 is especially big. The torque of the electric machine is to be interpreted such that a reduction of the speed via a single gear stage in the respective planetary gear 4 is sufficient, for example, with a reduction in the range between four and six.

Das Differentialgetriebe 3 ist beispielsweise in axialer Richtung bezüglich der Drehachse 18 gesehen mittig am Rotor 5 und/oder im Antriebsgehäuse 10 angeordnet. Die Drehlager 19 sind jeweils an einem Lagerschild 20 des Antriebsgehäuses 10 abgestützt. Die Lagerschilde 20 sind deckelförmig ausgebildet, verschließen das Antriebsgehäuse 10 an seinen Stirnseiten und sind dazu an dem Antriebsgehäuse 10 befestigt, beispielsweise angeflanscht. Außerdem haben die Lagerschilde 20 jeweils eine Vertiefung 23 zur Aufnahme eines der Planentengetriebe 4. Die Vertiefungen 23 der Lagerschilde 20 reichen jeweils in den Hohlraum 17 des Rotors 5 der elektrischen Maschine 1 hinein und sind von einem Lagerschilddeckel 24 verschlossen, um die Planetengetriebe in ihrer Vertiefung 23 einzuschließen. Auf diese Weise können die Planetensätze des Planetengetriebes 4 in einem Ölbad laufen. The differential gear 3 is for example in the axial direction with respect to the axis of rotation 18 seen in the middle of the rotor 5 and / or in the drive housing 10 arranged. The pivot bearings 19 are each on a bearing plate 20 of the drive housing 10 supported. The bearing shields 20 are designed lid-shaped, close the drive housing 10 at its end faces and are on the drive housing 10 attached, for example, flanged. In addition, the bearing shields have 20 one recess each 23 for receiving one of the planetary gears 4 , The wells 23 the bearing shields 20 each in the cavity 17 of the rotor 5 the electric machine 1 in and out of a bearing cover 24 closed to the planetary gear in its recess 23 include. In this way, the planetary gear sets of the planetary gear can 4 run in an oil bath.

Das Differentialgehäuse 11 weist zwei Lagerstutzen 25 auf, an deren dem Rotor 5 zugewandten Außenseite jeweils eines der Drehlager 19 und an deren Innenseite jeweils eine der Differentialabtriebswellen 12 vorgesehen ist. Die Differentialabtriebswellen 12 des Differentialgetriebes 3 sind jeweils mit einem Sonnenrad 26 des jeweiligen Planetengetriebes 4 gekoppelt.The differential case 11 has two bearing spigots 25 on, on whose the rotor 5 facing outside each one of the pivot bearing 19 and on the inside thereof each one of the differential output shafts 12 is provided. The differential output shafts 12 of the differential gear 3 are each with a sun gear 26 of the respective planetary gear 4 coupled.

Die beiden einstufigen Planentengetriebe 4 weisen eine Untersetzung auf im Bereich zwischen vier und sechs, haben jeweils einen Planetenräder 27 tragenden Planetenträger 28 und jeweils ein Hohlrad 29. Der Planetenträger 28 der Planetengetriebe 4 ist jeweils mit einer der Abtriebswellen 6 der Antriebseinrichtung verbunden bzw. gekoppelt.The two single-stage planetary gearboxes 4 have a reduction in the range between four and six, each have a planet gears 27 carrying planet carrier 28 and in each case a ring gear 29 , The planet carrier 28 the planetary gear 4 is each with one of the output shafts 6 the drive device connected or coupled.

Das Hohlrad 29 der Planetengetriebe 4 ist jeweils an seinem Lagerschild 20 befestigt, beispielsweise durch eine formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung, wie z.B. eine Press- oder Schrumpfverbindung. Auch andere Verbindungen, wie beispielsweise Nieten, Schrauben, Kleben oder Schweißen sind selbstverständlich möglich. Desweiteren kann das Hohlrad 29 auch einstückig mit dem Lagerschild 20 hergestellt werden.The ring gear 29 the planetary gear 4 is each at his bearing plate 20 fastened, for example, by a positive or non-positive connection, such as a press or shrink connection. Other connections, such as rivets, screws, gluing or welding are of course possible. Furthermore, the ring gear 29 also in one piece with the bearing plate 20 getting produced.

Das Differentialgetriebe 3 umfasst zwei Achswellenräder 32 und Ausgleichskegelräder 33. Dabei ist jedes Achswellenrad 32 des Differentialgetriebes 3 über eine der Differentialabtriebswellen 12 und eines der Planetengetriebe 4 mit einer der Abtriebswellen 6 der Antriebseinrichtung 1 verbindbar. Die Ausgleichskegelräder 33 sind im Differentialgehäuse 11 senkrecht zu der Drehachse 18 des Differentialgehäuses 11 drehbar gelagert und kämmen mit den beiden Achswellenrädern 32.The differential gear 3 includes two axle gears 32 and bevel gears 33 , Here is each axle shaft 32 of the differential gear 3 via one of the differential output shafts 12 and one of the planetary gears 4 with one of the output shafts 6 the drive device 1 connectable. The bevel gears 33 are in the differential case 11 perpendicular to the axis of rotation 18 of the differential case 11 rotatably mounted and mesh with the two axle gears 32 ,

2 zeigt im Schnitt eine zweite erfindungsgemäße Antriebseinrichtung zum Antreiben einer elektrischen Achse. 2 shows in section a second drive device according to the invention for driving an electrical axis.

Im Unterschied zum Differentialgetriebe 3 gemäß 1, wo das Differentialgetriebe 3 als ein Kegelraddifferentialgetriebe ausgebildet ist, ist das Differentialgetriebe 3 gemäß 2 als ein Stirnraddifferentialgetriebe ausgebildet.In contrast to the differential gear 3 according to 1 where the differential gear 3 is formed as a bevel gear differential, is the differential gear 3 according to 2 designed as a Stirnraddifferentialgetriebe.

Das Differentialgetriebe 3 umfasst zwei Achswellenräder 32 und vier Planetenräder 34. Dabei ist jedes Achswellenrad 32 des Differentialgetriebes 3 über eine der Differentialabtriebswellen 12 und eines der Planetengetriebe 4 mit einer der Abtriebswellen 6 der Antriebseinrichtung 1 verbindbar. Die Planetenräder 34 sind im Differentialgehäuse 11 parallel zu der Drehachse 18 des Differentialgehäuses 11 drehgelagert. Zwei der Planetenräder 34 kämmen mit einem ersten Achswellenrad 32 und zwei weitere Planetenräder 34 kämmen mit einem zweiten Achswellenrad 32.The differential gear 3 includes two axle gears 32 and four planet gears 34 , Here is each axle shaft 32 of the differential gear 3 via one of the differential output shafts 12 and one of the planetary gears 4 with one of the output shafts 6 the drive device 1 connectable. The planet wheels 34 are in the differential case 11 parallel to the axis of rotation 18 of the differential case 11 rotatably mounted. Two of the planet wheels 34 mesh with a first axle shaft 32 and two other planet gears 34 mesh with a second axle shaft 32 ,

Durch das Vorsehen des Differentialgetriebes 3 gemäß 2 ist es möglich die beiden Differentialabtriebswellen 12 mit den beiden Sonnenrädern 26 ohne starre Lagerungen auszuführen. Mit anderen Worten sind die Differentialabtriebswellen 12 fliegend gelagert. Die Differentialabtriebswellen 12 sind zum einen zwischen den Planetenrädern 27 der Planetengetriebe 4 und zum anderen zwischen den Planetenrädern 34 des Stirnraddifferentialgetriebes 3 drehbar gelagert. Somit kann auf eine starre Lagerung der beiden Differentialabtriebswellen 12 mit den beiden Sonnenrädern verzichtet werden. Dabei sind eine Ausgleichsbewegung der Sonnenräder 26 und eine gleichförmige Lastverteilung auf die Planetenräder 34 erreichbar.By providing the differential gear 3 according to 2 Is it possible the two differential output shafts 12 with the two sun wheels 26 without rigid bearings. In other words, the differential output shafts 12 stored on the fly. The differential output shafts 12 are on the one hand between the planetary gears 27 the planetary gear 4 and on the other between the planetary gears 34 of the Stirnraddifferentialgetriebes 3 rotatably mounted. Thus, on a rigid mounting of the two differential output shafts 12 dispensed with the two sun gears. Here are a compensating movement of the sun gears 26 and a uniform load distribution on the planet gears 34 reachable.

Während die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Figuren ausführlich und detailliert beschrieben worden ist, bleibt der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung allein durch die beigefügten Ansprüche beschränkt.While the present invention has been described in detail and in detail with reference to the accompanying drawings, the scope of the present invention remains limited only by the appended claims.

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Claims (12)

Antriebseinrichtung (1) zum Antreiben einer elektrischen Achse, mit einer elektrischen Maschine (2), über deren Rotor (5) ein Antriebsmoment auf zwei Abtriebswellen (6) der Antriebseinrichtung (1) zum Antreiben zweier Antriebswellen (7) der elektrischen Achse übertragbar ist, wobei im Übertragungspfad zwischen der elektrischen Maschine (2) und den Abtriebswellen (6) der Antriebseinrichtung (1) ein Differentialgetriebe (3) und zumindest ein Planetengetriebe (4) vorgesehen ist, wobei die elektrische Maschine (2) und das Differentialgetriebe (3) in einem Antriebsgehäuse (10) der Antriebseinrichtung (1) angeordnet sind und wobei das Differentialgetriebe (3) ein Differentialgehäuse (11) und zwei Differentialabtriebswellen (12) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgehäuse (11) am Rotor (5) der elektrischen Maschine (2) befestigt und an jeder Differentialabtriebswelle (12) des Differentialgetriebes (3) ein einstufiges Planetengetriebe (4) angekoppelt ist.Drive device (1) for driving an electrical axis, with an electric machine (2), via the rotor (5) a drive torque to two output shafts (6) of the drive means (1) for driving two drive shafts (7) of the electrical axis is transferable wherein in the transmission path between the electric machine (2) and the output shafts (6) of the drive means (1) a differential gear (3) and at least one planetary gear (4) is provided, wherein the electric machine (2) and the differential gear (3) in a differential housing (11) and two differential output shafts (12), characterized in that the differential housing (11) on the rotor (5) of the electric machine ( 2) and at each differential output shaft (12) of the differential gear (3) a single-stage planetary gear (4) is coupled. Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Differentialgehäuse (11) ein Befestigungsabschnitt (15), insbesondere ein Flanschabschnitt, ausgebildet ist, der an einem Befestigungsabschnitt (16) des Rotors (5), insbesondere einem Gegenflanschabschnitt, befestigt ist oder dass das Differentialgehäuse (11) und der Rotor (5) einstückig ausbildet sind.Drive device (1) after Claim 1 , characterized in that the differential housing (11) has a fastening section (15), in particular a flange section, which is fastened to a fastening section (16) of the rotor (5), in particular a mating flange section, or in that the differential housing (11) and the rotor (5) are integrally formed. Antriebseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) der elektrischen Maschine (2) einen Hohlraum (17) umschließt, in dem das Differentialgetriebe (3) zumindest teilweise angeordnet ist.Drive device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (5) of the electric machine (2) encloses a cavity (17) in which the differential gear (3) is at least partially arranged. Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) der elektrischen Maschine (2) und das Differentialgehäuse (11) eine gemeinsame Drehachse (18) aufweisen und in zwei gemeinsamen Drehlagern (19) gelagert sind, die jeweils an einem Lagerschild (20) des Antriebsgehäuses (10) abgestützt sind.Drive device (1) after Claim 3 , characterized in that the rotor (5) of the electric machine (2) and the differential housing (11) have a common axis of rotation (18) and in two common pivot bearings (19) are mounted, each on a bearing plate (20) of the drive housing (10) are supported. Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgehäuse (11) zwei Lagerstutzen (25) aufweist, an deren Außenseite jeweils eines der Drehlager (19) und an deren Innenseite jeweils eine der Differentialabtriebswellen (12) vorgesehen ist.Drive device (1) after Claim 4 , characterized in that the differential housing (11) has two bearing stubs (25), on whose outer side in each case one of the rotary bearing (19) and on the inside of each of the differential output shafts (12) is provided. Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschilde (20) jeweils eine Vertiefung (23) zur Aufnahme eines der Planentengetriebe (4) aufweisen, wobei die Vertiefungen (23) der Lagerschilde (20) jeweils in den Hohlraum (17) des Rotors (5) der elektrischen Maschine (2) hineinreichen.Drive device (1) after Claim 4 , characterized in that the bearing plates (20) each have a recess (23) for receiving one of the planetary gear (4), wherein the recesses (23) of the end shields (20) in each case in the cavity (17) of the rotor (5) extend electrical machine (2). Antriebseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialabtriebswellen (12) des Differentialgetriebes (3) jeweils mit einem Sonnenrad (26) des jeweiligen Planetengetriebes (4) gekoppelt sind.Drive device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the differential output shafts (12) of the differential gear (3) in each case with a sun gear (26) of the respective planetary gear (4) are coupled. Antriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Planentengetriebe (4) jeweils einen Planetenräder (27) tragenden Planetenträger (28) und jeweils ein Hohlrad (29) aufweisen, wobei der Planetenträger (28) mit einer der Abtriebswellen (6) der Antriebseinrichtung (1) verbunden und das Hohlrad (29) am jeweiligen Lagerschild (20) befestigt ist.Drive device (1) according to one of Claims 4 to 6 , in that the planetary gear (4) each have a planetary carrier (27) carrying planet carrier (28) and a ring gear (29), wherein the planet carrier (28) with one of the output shafts (6) of the drive means (1) and the ring gear (29) on the respective end plate (20) is fixed. Antriebseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (3) zwei Achswellenräder (32) und zwei Ausgleichskegelräder (33) umfasst, wobei jedes Achswellenrad (32) des Differentialgetriebes (3) über eine der Differentialabtriebswellen (12) und eines der Planetengetriebe (4) mit einer der Abtriebswellen (6) der Antriebseinrichtung (1) verbindbar ist und die Ausgleichskegelräder (33) im Differentialgehäuse (11) senkrecht zu der Drehachse (18) des Differentialgehäuses (11) drehbar gelagert sind und mit den beiden Achswellenrädern (32) kämmen.Drive device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the differential gear (3) comprises two axle sprockets (32) and two differential bevel gears (33), each axle sprocket (32) of the differential gear (3) via one of the differential output shafts (12). and one of the planetary gear (4) with one of the output shafts (6) of the drive means (1) is connectable and the bevel gears (33) in the differential housing (11) perpendicular to the axis of rotation (18) of the differential housing (11) are rotatably mounted and with the mesh both axle sprockets (32). Antriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (3) zwei Achswellenräder (32) und eine Mehrzahl an Planetenrädern (34) umfasst, wobei jedes Achswellenrad (32) des Differentialgetriebes (3) über eine der Differentialabtriebswellen (12) und eines der Planetengetriebe (4) mit einer der Abtriebswellen (6) der Antriebseinrichtung (1) verbindbar ist und die Planetenräder (34) im Differentialgehäuse (11) parallel zu der Drehachse (18) des Differentialgehäuses (11) drehbar gelagert sind und wobei mindestens zwei der Planetenräder (34) mit einem ersten Achswellenrad (32) kämmen und mindestens zwei weitere Planetenräder (34) mit einem zweiten Achswellenrad (32) kämmen.Drive device (1) according to one of Claims 1 to 8th characterized in that the differential gear (3) comprises two axle sprockets (32) and a plurality of planet gears (34), each axle sprocket (32) of the differential gear (3) via one of the differential output shafts (12) and one of the planet gears (4) with one of the output shafts (6) of the drive device (1) is connectable and the planetary gears (34) in the differential housing (11) parallel to the axis of rotation (18) of the differential housing (11) are rotatably mounted and wherein at least two of the planet gears (34) meshing a first axle shaft gear (32) and meshing at least two further planet wheels (34) with a second axle shaft gear (32). Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialabtriebswellen (12) zum einen zwischen Planetenrädern (27) der Planetengetriebe (4) und zum anderen zwischen den Planetenrädern (34) des Stirnraddifferentialgetriebes (3) drehbar gelagert sind.Drive device (1) after Claim 10 , characterized in that the differential output shafts (12) are rotatably mounted on the one hand between planet gears (27) of the planetary gear (4) and on the other between the planet gears (34) of the Stirnraddifferentialgetriebes (3). Antriebseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (2) eine permanentmagneterregte Synchronmaschine mit einer Polzahl im Bereich zwischen 12 und 24 ist.Drive device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric machine (2) is a permanent magnet synchronous machine with a number of poles in the range between 12 and 24.
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