WO2012028372A1 - Antriebseinheit - Google Patents

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Publication number
WO2012028372A1
WO2012028372A1 PCT/EP2011/062071 EP2011062071W WO2012028372A1 WO 2012028372 A1 WO2012028372 A1 WO 2012028372A1 EP 2011062071 W EP2011062071 W EP 2011062071W WO 2012028372 A1 WO2012028372 A1 WO 2012028372A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
housing
planetary
drive unit
differential
sun gear
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/062071
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tomas Smetana
Philip Wurzberger
Original Assignee
Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg filed Critical Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2012028372A1 publication Critical patent/WO2012028372A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/36—Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/36—Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs
    • F16H2048/364—Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs using electric or hydraulic motors

Definitions

  • the invention relates to a drive unit with at least one main motor and a servomotor and with a transmission in which the motors and the main axis of the transmission are aligned coaxially with each other.
  • Such a drive unit is described in DE 10 2008 061 A1.
  • Such drive units have a plurality of individual components, such as gears, planet carriers, engine parts, bearings, etc.
  • the object of the invention is to provide a drive unit which is compact and accordingly requires little space for itself and which can be easily assembled.
  • the drive unit has at least one main motor and a servomotor and a transmission.
  • the motors are preferably electric motors.
  • the axes of rotation of the rotor shafts and the main axis of the gear are aligned coaxially with each other.
  • the motors and gearbox are housed in a common housing.
  • the transmission is formed at least of a differential and a torque vectoring unit.
  • the differential is drivable with the main motor and the torque vectoring unit connected between the differential and the servomotor is drivably operatively connected to the servomotor.
  • the common same housing of the individual modules in a housing allows a compact and independent drive unit.
  • the term torque vectoring unit stands for a gearbox, preferably for a planetary gearbox, over which power applied by the servo motor is introduced into the differential torque in addition to the main drive.
  • the drive unit can be mounted easily if, as an embodiment of the invention provides, at least the differential is an independent of the housing in self-holding preassembled unit that can be used in the housing or in a housing part. With such a design, the number of parts at the location of the final assembly of the drive unit is reduced.
  • the torque-vectoring unit is a preassembled unit that is self-contained independently of the housing.
  • a further embodiment of the invention provides that the drive unit has a housing formed from at least three housing parts, in which preferably the main motor, the gearbox and the servo motor are each housed in another of the housing parts.
  • FIG. 1 shows a drive unit 1 in a longitudinal section along the main axis 9.
  • the drive unit 1 is an independent compact unit in which a main motor 2, a transmission 3, which consists of a differential 4 and of a torque vectoring unit 5 , a servomotor 6, a first output shaft 7 and a second output shaft 8 with respect to their main axes 9 (axes of rotation of the rotors and axes of symmetry of the sun) are arranged in a common housing 10 coaxial or concentric with each other.
  • the housing 10 is formed in three parts.
  • a middle housing part 101 receives the transmission 3 and is left and right to the motors 2 and 6 open.
  • a left housing part 102 the main motor 2 and a sensor 12 are installed.
  • the sensor 12 sits on the left side of the left housing part 102, is closed to the outside with a lid 121 and sealed with an O-ring 125.
  • the lid 121 has a concentric to the main axis circular cylindrical hole 122 with sealing seat 124, in which a seal 123 is seated.
  • the left housing part 102 is closed on the right to the gearbox 3 with a first intermediate wall 104, which has a first feedthrough 105 concentric to the main axis 9.
  • a concentric to the main axis 9 second passage 106 in the left housing part 102 is the first passage 105 by far with coaxial.
  • the second drive 6 and a further sensor 12 are seated in a right-hand housing part 103.
  • the sensor 12 is seated on the right-hand housing part 103 on the right-hand side and is closed off to the outside with a cover 121 and sealed with an O-ring 125.
  • the lid 121 has a concentric to the main axis circular cylindrical hole 122 with sealing seat 124, in which a seal 123 is seated.
  • the right-hand housing part 103 is closed on the left toward the transmission 3 with a second intermediate wall 107, which has a third passage 108 concentric with the main axis 9.
  • a concentric to the main axis 9 fourth passage 109 is the third passage 108 with axial distance coaxially opposite.
  • the output shaft 7 and the output shaft 8 are inserted concentrically to the main axis 9 centrally in the passages 105 to 109.
  • the intermediate walls 104 and 107 each have an annular flange 1 1, which is provided with circumferentially adjacent internal thread holes 1 11 and circumferentially adjacent through holes 112 in sealing surfaces 1 15.
  • On the front side of the respective open side of the housing parts 102 and 103 are in each case a sealing surface 1 13 circumferentially adjacent through holes 1 14 introduced introduced the bolt circle with the bolt circle of the internal threaded holes 1 11 in the sealing surface 115 of the respective annular flange 1 1.
  • the central housing part 101 has frontally in sealing surfaces 1 17 introduced internal threaded holes 1 18, whose bolt circle with the bolt circle of the through-holes 112 in the annular flange 1 corresponds.
  • the intermediate walls 104 and 107 are connected to the respective left housing part 102 and right housing part 103 by means of screws 16.
  • the sealing surfaces are 1 13 of the respective housing part 102 and 103 frontally to a sealing surface 1 15 at.
  • the screws 1 16 pass through one of the through holes 14 and are screwed into the internal threaded holes 1 1 1.
  • the housing parts 102 and 103 are each connected via one of the intermediate walls 104 or 107 with the central housing part 101.
  • the sealing surfaces 1 15 and 1 17 face each other.
  • the screws 1 19 pass through one of the through holes 112 of the annular flange 1 1 and are screwed into the internal threaded holes 1 18 of the central housing part 101.
  • FIG. 2 shows the longitudinal section through the drive unit according to FIG. 2.
  • a first rotor shaft 20 of the main motor 2 is connected in a rotationally fixed manner to a first sun gear 40 of the differential 4 about the rotor axis 9 or main axis 9.
  • the main motor 2 is coupled via the first rotor shaft 20 with the first sun gear 40, which is a first power input 30 of the transmission 3, transmission technology.
  • the first rotor shaft 20 and the first Sun gear 40 are rotatably supported by means of the first ball bearing 21 and the second ball bearing 22.
  • the ball bearings 21 and 22 are against each other employed angular contact ball bearings and sitting in the left housing part 102 in the passages 105 and 106.
  • Differential shafts of the differential 4 are a second sun gear 41 and a third sun gear 42nd
  • the first sun gear 41 is non-rotatably mounted on the first output shaft 7 about the main axis 9.
  • the first rotor shaft 20 is a hollow shaft in which the first output shaft 7 is rotatably supported by a first needle bearing 23 and by a second needle bearing 24.
  • the shank 401 of the first sun gear 40 extends axially partially into the rotor shaft 20 as far as the second needle bearing 24.
  • the second sun gear 42 is non-rotatably mounted on the second output shaft 8 about the main axis 9.
  • the second output shaft 8 is rotatably supported about the main axis 9 by means of a third needle bearing 63 and a fourth needle bearing 64 in a second rotor shaft 60 of the servo motor designed as a hollow shaft.
  • the second rotor shaft 60 is rotatably mounted by means of a third ball bearing 61 and a fourth ball bearing 62 rotatably in the bushings 108 and 109 in the right housing part 103.
  • the ball bearings 61 and 62 are against each other employed angular contact ball bearings.
  • the second rotor shaft 60 protrudes axially out of the servomotor 6 concentrically with the main axis 9 into the torque vectoring unit 5.
  • a fourth sun gear 50 sits around the main shaft 9 rotationally fixed on the second rotor shaft 60.
  • the servomotor 6 is coupled by means of the fourth sun gear 50 with the gearbox 3 transmission technology.
  • the torque vectoring unit 5 and the Differenzia! 4 are geared technically coupled via a first ring gear 51 of the torque-vectoring unit 5 and first planet wheels 43 of the differential 4.
  • Figures 3 and 3a Figure 3 shows the integrated into the drive unit 1
  • FIG. 3a shows the differential 4 as a preassembled and self-sustaining assembly 490.
  • the differential 4 has three planetary gear sets and a lubricating device 13.
  • a first planetary gear set which is connected between the main motor 2 and the actual differential 4, has second planet gears 44, which mesh with the first sun gear 40 and a second ring gear 45 and which together with the lubricating device 13 form part of the assembly 490.
  • the first sun gear 40 and the second ring gear 45 are not part of the assembly 490.
  • the second ring gear 45 is held stationary on the central housing part 101.
  • the second planet gears 44 are each rotatably mounted on first planet pins 442 by means of first planet bearings 441.
  • the first planet pins 442 are each fixed to a first planet carrier 46.
  • the first planet carrier 46 of the differential 4 is formed of four carrier segments 461, 462, 463 and 464 and rotatable about the main axis 9.
  • the carrier segments 461, 462, 463 and 464 are connected to one another in a rotationally fixed manner to the planet carrier 46 and together or in cooperation with the planet pins 481 and 442 hold together the elements of the differential 4 and further elements to form the assembly 490.
  • the first planet pins 442 are each held at three bearing points 443, 444 and 445 in the first planet carrier 46, each of which is formed on one of the support segments 461, 462 and 463.
  • the second planetary gearset is a planetary gearset of the differential 4 and has long third planetary gears 47 meshing with the second sun gear 41 and fourth planetary gears 48.
  • the third planetary gears 47 are rotatably mounted on the first planetary pin 442 between the carrier segments 463 and 464 as well as the second planetary gears 44.
  • the third planetary gear set is formed by the fourth planetary gears 48 meshing with the third planetary gears 47 and the third sun gear 42 and mounted on a second planetary pin 481.
  • the second planetary pin 481 is supported at two bearing points 482 and 483 of the carrier segments 462 and 464.
  • the fourth planetary gear set is formed by the first planetary gears 43 meshing with the first ring gear 51 and a fifth sun gear 52.
  • First ring gear 51 and fifth sun gear 52 are not part of the pre-assembled assembly 490.
  • the first planetary gears 43 are rotatably connected about the planetary axis 485 with a shaft 484 of the fourth planetary gears 48 and rotatable with these on the second planetary pin 481 between the carrier segments 463rd and 464 stored in the assembly 490.
  • Figures 4 and 4a Figure 4 shows the integrated into the drive unit
  • the torque vectoring unit 5 as a detail of the illustration according to FIG. 1 and FIG. 4 a shows the torque vectoring unit 5 as a preassembled and self-holding unit 590.
  • the torque vectoring unit 5 has a housing 53 with a third ring gear 531.
  • the first ring gear 51 of the differential 4 is also integrated in the housing 53.
  • the ring gears 51 and 531 are fixed to the housing held in the housing 53.
  • the housing can also be formed integrally with the ring gears by the teeth of the ring gears are introduced into the housing.
  • the housing 53 is rotatably mounted with a ball bearing 25 radially on a fixed to the right housing part 103 sixth sun gear 532.
  • a second planet carrier 54 is centered on a shaft 533 of the housing 53 to the main axis 9.
  • the second planet carrier 54 is formed from two carrier segments 541 and 542.
  • Third planet pins 56 are received on both sides and on each side in one of the carrier segments 541 and 542.
  • Fifth planetary gears 57 and sixth planetary gears 58 are rotatably mounted in pairs next to one another by means of planetary bearings 571 and 581, respectively, on the third planetary pin 56.
  • a fourth ring gear 55 concentrically seated in the housing 53 is centered on the fifth sun gear 52, which is rotatably mounted on a shaft 421 of the third sun gear 42, and is bolted to this rotatably.
  • the fifth sun gear 52 actually belongs to the fourth planetary gear set of the differential 4 and is in meshing engagement with the assembled drive unit but first planetary gears 43, but is part of the assembly 590.
  • the first planetary gears 43 are in mesh with the first ring gear 51.
  • the fifth planet gears 57 mesh with the fourth sun gear 50 and the fourth ring gear 55.
  • the sixth planet gears 58 mesh with the sixth sun gear 532 and mesh with the third ring gear 531.
  • the sixth sun gear 532 is meshed with the second sun gear 532 Partial wall 107 screwed and therefore not part of the pre-assembled unit 590.
  • FIG. 5 shows schematically and not to scale the structure of the drive unit 1.
  • the rotor 201 of the main motor 2 is connected to the first sun gear 40 via the first rotor shaft 20.
  • Rotor 201, rotor shaft 20 and first sun gear 40 are rotatable relative to the housing 10 about the main axis 9.
  • the first sun gear 40 meshes with second planetary gears 44.
  • the second planet gears 44 are in meshing engagement with the second ring gear 45 and are rotatably mounted about the first pin axis 446 of the first planetary pin 442 rotatably on a respective first planetary pin 442.
  • the first ring gear 51 is fixed to the housing 10.
  • the first planet pins 442 are fixed parallel to the main axis 9 and with the radius A to the main axis 9 on the first planet carrier 46.
  • the first planet carrier 46 is rotatably mounted about the main axis 9 relative to the housing 10.
  • a third planetary gear 47 is rotatably supported respectively with the radius A to the main axis about the first pin axis 446 and relative to the second planetary gears 44.
  • Each of these so-called long planetary gears 47 extends in the axial direction via the second sun gear 41 and the third sun gear 42, each third planetary gear 47 is in meshing engagement with the second sun gear 41 and one of the fourth planetary gears 48.
  • the third planet gears 47 are arranged without contact.
  • the fourth planet gears 48 each rotatable about the pin axis 485 rotatably connected to a first planetary gear 43 and rotatably mounted together with this on each of a second planetary pin 481.
  • the second planet pins 48 like the first planet pins 442, are fixed with their pin axis 446 with the radius A of their pin axis 485 to the main axis 9 on the first planet carrier 46.
  • the fourth planet gears 48 mesh with the third sun gear 42.
  • the first planet gears 43 are meshed with the first ring gear 51 and the fifth sun gear 52, respectively.
  • the first ring gear 51 is rotatably held on the housing 53.
  • the housing 53 is rotatably supported rotatably on the sixth sun gear 532 relative to the housing 10 and relative to the sixth sun gear 532.
  • the sixth sun gear 532 is fixed to the housing 10.
  • the fifth sun gear 52 is fixedly connected to the fourth ring gear 55 and rotatably supported with the ring gear 55 relative to the housing 10.
  • the fourth ring gear 55 is in meshing engagement with the fifth planetary gears 57.
  • the fifth planetary gears 57 are rotatably mounted about the pin axis 561 rotatably mounted on the third planetary pin 56.
  • the third planetary pin 56 are spaced as well as the first planetary pin with its pin axis 446 and the second planetary pin 481 with its pin axis 485 with the radius A of its pin axis 561 to the main axis 9.
  • the third planet pins 56 are fixed on both sides to the second planet carrier 54.
  • the second planet carrier 54 is rotatably mounted relative to the housing 53 rotatably mounted on the housing 10 fixed sixth sun gear 532.
  • the fifth planet gears 57 mesh with the fourth sun gear 50, which is non-rotatably connected to the second rotor shaft 60 of the servomotor 6 and is relatively rotatable relative to the housing 10.
  • the sixth planetary gears 58 are mounted rotatably about the pin axis 485 and relative to the fifth planetary gears 57 on the third planetary pin 56.
  • the sixth planet gears 58 mesh with the sixth sun gear 532 and mesh with the third ring gear 531.
  • the sixth sun gear is bolted to the second diaphragm 107 and thus supported on the housing 10.
  • the third ring gear 531 is like the first ring gear 51 fixed to the housing 53 and rotatable relative to the housing 10 with this.
  • the second sun gear 41 is rotatably supported relative to the first sun gear 40 about the main axis 9 in the hollow first rotor shaft 20 and rotatably connected to the first output shaft 7.
  • the third sun gear 42 is rotatably mounted relative to the first sun gear 40 and the second rotor shaft 60 of the rotor 601 in the form of a hollow shaft second rotor shaft 60 and rotatably connected to the second output shaft 8.
  • Ring flange 51 first ring gear

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit (1) mit wenigstens einen Hauptmotor (2) sowie einem Stellmotor (6) und ein Getriebe (3) aufweisend, in welcher die Motoren (2, 6) und die Hauptachse (9) des Getriebes (3) koaxial zueinander ausgerichtet sind und in welcher die Motoren (2, 6) und das Getriebe (3) in einem gemeinsamen Gehäuse (10) aufgenommen sind, wobei das Getriebe (3) wenigstens aus einem Differezial (4) und aus einer Torque -Vectoring - Einheit (5) gebildet ist, und dabei das Differenzial (4) mit dem Hauptmotor (2) antreibbar wirkverbunden ist sowie die zwischen das Differenzial (4) und den Stellmotor (6) geschaltet Torque -Vectoring - Einheit (5) mit dem Stellmotor (6) antreibbar wirkverbunden ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Antriebseinheit Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit mit wenigstens einen Hauptmotor sowie einem Stellmotor und mit ein Getriebe, in welcher die Motoren und die Hauptachse des Getriebes koaxial zueinander ausgerichtet sind.
Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Antriebseinheit ist in DE 10 2008 061 A1 beschrieben. Derartige Antriebseinheiten weisen eine Vielzahl an einzelnen Bauteilen, wie Zahnrädern, Planetenträgern, Motorenteilen, Lagerungen usw. auf.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebseinheit zu schaffen, die kompakt ausgebildet ist und dementsprechend wenig Bauraum für sich beansprucht und die sich einfach montieren lässt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Antriebseinheit wenigstens einen Hauptmotor sowie einen Stellmotor und ein Getriebe aufweist. Die Motoren, sind vorzugsweise Elektromotoren. Die Rotationsachsen der Rotorwellen und die Hauptachse des Getriebes sind koaxial zueinander ausgerichtet. Die Motoren und das Getriebe sind in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen. Das Getriebe ist wenigstens aus einem Differenzial und aus einer Torque - Vectoring - Einheit gebildet. Das Differenzial ist mit dem Hauptmotor antreibbar und die zwischen das Differenzial und den Stellmotor geschaltet Torque - Vectoring - Einheit ist mit dem Stellmotor antreibbar wirkverbunden. Die gemein- same Unterbringung der einzelnen Baugruppen in einem Gehäuse ermöglicht eine kompakte und unabhängige Antriebseinheit.
Der Begriff Torque - Vectoring - Einheit steht für ein Getriebe, vorzugsweise für ein Planetengetriebe, über das vom Stellmotor aufgebrachte Leistung zusätzlich zum Hauptantrieb in das Differenzial Drehmomente eingebracht werden. Dadurch wird die an sich einem Differenzial natürliche Drehmomentaufteilung auf die Antriebswellen gezielt beeinflusst und überlagert. Die Antriebseinheit lässt sich einfach montieren, wenn, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, zumindest das Differenzial eine unabhängig vom Gehäuse in sich selbst haltende vormontierte Baueinheit ist, die ins Gehäuse oder in ein Gehäuseteil eingesetzt werden kann. Mit einer derartigen Ausbildung ist die Anzahl der Teile an Standort der Endmontage der Antriebseinheit reduziert. Alternativ zu dieser Ausgestaltung der Erfindung oder in Kombination mit dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Torque - Vectoring - Einheit eine unabhängig vom Gehäuse in sich selbst haltende vormontierte Baueinheit ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Antriebseinheit ein aus wenigstens drei Gehäuseteilen gebildetes Gehäuse aufweist, in der vorzugsweise der Hauptmotor, das Getriebe und der Stellmotor jeweils in einem anderen der Gehäuseteile untergebracht sind.
Die zuvor und nachstehend beschriebenen Elemente der Erfindung machen es möglich, Antriebseinheiten nach dem Baukastenprinzip zusammenzusetzen, die unterschiedlichen Anforderungen angepasst sind. Die Vielzahl der Einzelteile kann durch die Wahl von Gleichteilen und/oder durch das wahlweise Kombinieren von vormontierten Baugruppen reduziert werden.
Beschreibung der Zeichnungen Figur 1 Figur 1 zeigt eine Antriebseinheit 1 in einem Längsschnitt entlang der Hauptachse 9. Die Antriebseinheit 1 ist eine unabhängige kompakte Baueinheit, in der ein Hauptmotor 2, ein Getriebe 3, welches aus einem Differenzial 4 und aus einer Torque - Vectoring - Einheit 5 besteht, ein Stellmotor 6, eine erste Abtriebswelle7 und eine zweite Abtriebswelle 8 hinsichtlich ihrer Hauptachsen 9 (Rotationsachsen der Rotoren sowie Symmetrieachsen der Sonnen) in einem gemeinsamen Gehäuse 10 koaxial bzw. konzentrisch zueinander angeordnet sind. Das Gehäuse 10 ist dreiteilig ausgebildet. Ein mittleres Gehäuseteil 101 nimmt das Getriebe 3 auf und ist links und rechts zu den Motoren 2 und 6 hin offen.
In einem linken Gehäuseteil 102 sind der Hauptmotor 2 und eine Sensorik 12 installiert. Die Sensorik 12 sitzt linksseitig an dem linken Gehäuseteil 102, ist nach außen hin mit einem Deckel 121 verschlossen und mit einem O-Ring 125 abgedichtet. Der Deckel 121 weist ein zur Hauptachse konzentrisches kreiszylindrisches Loch 122 mit Dichtsitz 124 auf, in dem eine Dichtung 123 sitzt. Das linke Gehäuseteil 102 ist rechts zum Getriebe 3 hin mit einer ersten Zwischenwand 104 verschlossen, die eine zur Hauptachse 9 konzentrische erste Durch- führung 105 aufweist. Eine zur Hauptachse 9 konzentrische zweite Durchführung 106 im linken Gehäuseteil 102 liegt der ersten Durchführung 105 mit Abstand koaxial gegenüber.
In einem rechten Gehäuseteil 103 sitzen der zweite Antrieb 6 und eine weitere Sensorik 12. Die Sensorik 12 sitzt rechtsseitig an dem rechten Gehäuseteil 103 und ist nach außen hin mit einem Deckel 121 verschlossen und mit einem O- Ring 125 abgedichtet. Der Deckel 121 weist ein zur Hauptachse konzentrisches kreiszylindrisches Loch 122 mit Dichtsitz 124 auf, in dem eine Dichtung 123 sitzt. Das rechte Gehäuseteil 103 ist links zum Getriebe 3 hin mit einer zweiten Zwischenwand 107 verschlossen, die eine zur Hauptachse 9 konzentrische dritte Durchführung 108 aufweist. Eine zur Hauptachse 9 konzentrische vierte Durchführung 109 liegt der dritten Durchführung 108 mit axialem Abstand koaxial gegenüber. Die Abtriebswelle 7 und die Abtriebswelle 8 sind konzentrisch zur Hauptachse 9 zentral in die Durchführungen 105 bis 109 gesteckt. Die Zwischenwände 104 und 107 weisen jeweils einen Ringflansch 1 1 auf, der mit umfangsseitig benachbarten Innengewindelöchern 1 11 und umfangsseitig benachbarten Durchgangslöchern 112 in Dichtflächen 1 15 versehen ist. Stirnseitig der jeweiligen offenen Seite der Gehäuseteile 102 und 103 sind in jeweils eine Dichtfläche 1 13 umfangsseitig benachbarte Durchgangslöcher 1 14 einge- bracht, deren Lochkreis mit dem Lochkreis der Innengewindelöcher 1 11 in der Dichtfläche 115 des jeweiligen Ringflansches 1 1 korrespondiert. Das mittlere Gehäuseteil 101 weist stirnseitig in Dichtflächen 1 17 eingebrachte Innengewindelöcher 1 18 auf, deren Lochkreis mit dem Lochkreis der Durchgangsgangslöcher 112 in dem Ringflansch 1 korrespondiert.
Die Zwischenwände 104 und 107 sind mit dem jeweiligen linken Gehäuseteil 102 bzw. rechten Gehäuseteil 103 mittels Schrauben 1 16 verbunden. Dabei liegen die Dichtflächen 1 13 des jeweiligen Gehäuseteils 102 bzw. 103 stirnseitig an einer Dichtfläche 1 15 an. Die Schrauben 1 16 durchgreifen jeweils eines der Durchgangslöcher 14 und sind in die Innengewindelöcher 1 1 1 eingeschraubt. Die Gehäuseteile 102 und 103 sind jeweils über eine der Zwischenwände 104 oder 107 mit dem mittleren Gehäuseteil 101 verbunden. Dazu liegen die Dichtflächen 1 15 und 1 17 stirnseitig aneinander. Die Schrauben 1 19 durchgreifen jeweils eines der Durchgangslöcher 112 des Ringflansches 1 1 und sind in die Innengewindelöcher 1 18 des mittleren Gehäuseteils 101 eingeschraubt.
Figur 2 Figur 2 zeigt den Längsschnitt durch die Antriebseinheit nach Figur 2. Eine erste Rotorwelle 20 des Hauptmotors 2 ist mit einem ersten Sonnenrad 40 des Differenzials 4 um die Rotorachse 9 bzw. Hauptachse 9 rotationsfest verbunden. Der Hauptmotor 2 ist über die erste Rotorwelle 20 mit dem ersten Sonnenrad 40, welches ein erster Leistungseingang 30 des Getriebes 3 ist, getriebetechnisch gekoppelt. Die erste Rotorwelle 20 und das erste Sonnenrad 40 sind mittels des ersten Kugellagers 21 und des zweiten Kugellagers 22 drehbar gelagert. Die Kugellager 21 und 22 sind gegeneinander angestellte Schrägkugellager und sitzen im linken Gehäuseteil 102 in den Durchführungen 105 und 106. Differenzwellen des Differenzials 4 sind ein zweites Son- nenrad 41 und ein drittes Sonnenrad 42.
Das erste Sonnenrad 41 sitzt um die Hauptachse 9 drehfest auf der ersten Abtriebswelle 7. Die erste Rotorwelle 20 ist eine Hohlwelle, in der die erste Abtriebswelle 7 mittels eines ersten Nadellagers 23 und mittels eines zweiten Na- dellagers 24 drehbar gelagert ist. Der Schaft 401 des ersten Sonnenrades 40 erstreckt sich axial teilweise in die Rotorwelle 20 hinein bis an das zweite Nadellager 24 heran.
Das zweite Sonnenrad 42 sitzt um die Hauptachse 9 drehfest auf der zweiten Abtriebswelle 8. Die zweite Abtriebswelle 8 ist mittels eines dritten Nadellagers 63 und eines vierten Nadellagers 64 in einer als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Rotorwelle 60 des Stellmotors um die Hauptachse 9 drehbar gelagert. Die zweite Rotorwelle 60 ist mittels eines dritten Kugellagers 61 und eines vierten Kugellagers 62 drehbar in den Durchführungen 108 und 109 im rechten Ge- häuseteil 103 drehbar gelagert. Die Kugellager 61 und 62 sind gegeneinander angestellte Schrägkugellager. Die zweite Rotorwelle 60 steht aus dem Stellmotor 6 heraus axial konzentrisch zur Hauptachse 9 in die Torque - Vectoring - Einheit 5 hinein. Ein viertes Sonnenrad 50 sitzt um die Hauptwelle 9 rotationsfest auf der zweiten Rotorwelle 60. Der Stellmotor 6 ist über das vierte Sonnenrad 50 mit dem Getriebe 3 getriebetechnisch gekoppelt. Die Torque - Vectoring - Einheit 5 und das Differenzia! 4 sind getriebetechnisch über ein erstes Hohlrad 51 der Torque -Vectoring - Einheit 5 und erste Planetenräder 43 des Differenzials 4 gekop- pelt.
Figuren 3 und 3a Figur 3 zeigt das in die Antriebseinheit 1 integrierte
Differenzial 4 der Antriebseinheit 1 in einem Ausschnitt aus Figur 1. Figur 3a zeigt das Differenzial 4 als vormontierte und in sich selbsthaltende Baueinheit 490. Das Differenzial 4 weist drei Planetensätze und eine Schmiervorrichtung 13 auf. Ein zwischen den Hauptmotor 2 und das eigentliche Differenzial 4 geschalteter erster Planetensatz weist zweite Planetenräder 44 auf, die mit dem ersten Sonnenrad 40 und einem zweiten Hohlrad 45 im Zahneingriff stehen und die zusammen mit der Schmiervorrichtung 13 Bestandteil der Baueinheit 490 sind. Das erste Sonnenrad 40 und das zweite Hohlrad 45 sind nicht Bestandteil der Baueinheit 490. Das zweite Hohlrad 45 ist ortsfest an dem mittleren Gehäuseteil 101 gehalten. Die zweiten Planetenräder 44 sind jeweils mittels ers- ten Planetenlagern 441 drehbar auf ersten Planetenbolzen 442 gelagert. Die ersten Planetenbolzen 442 sind jeweils an einem ersten Planetenträger 46 fest.
Der erste Planetenträger 46 des Differenzials 4 ist aus vier Trägersegmenten 461 , 462, 463 und 464 gebildet und um die Hauptachse 9 rotierbar. Die Trä- gersegmenten 461 , 462, 463 und 464 sind drehfest zu dem Planetenträger 46 miteinander verbunden und halten für sich oder im Zusammenwirken mit den Planetenbolzen 481 bzw. 442 die Elemente des Differenzials 4 und weitere Elemente zu der Baueinheit 490 zusammen. Die ersten Planetenbolzen 442 sind jeweils an drei Lagerstellen 443, 444 und 445 in dem ersten Planetenträ- ger 46 gehalten, von denen jede an einer der Trägersegmenten 461 , 462 und 463 ausgebildet ist.
Der zweite Planetensatz ist ein Planetensatz des Differenzials 4 und weist lange dritte Planetenräder 47 auf, die mit dem zweiten Sonnenrad 41 und mit vier- ten Planetenrädern 48 im Zahneingriff stehen. Die dritten Planetenräder 47 sind zwischen den Trägersegmenten 463 und 464 wie auch die zweiten Planetenräder 44 auf dem ersten Planetenbolzen 442 drehbar gelagert.
Der dritte Planetensatz ist durch die vierten Planetenräder 48 gebildet, die mit den dritten Planetenrädern 47 und mit dem dritten Sonnenrad 42 im Zahneingriff stehen und die auf einem zweiten Planetenbolzen 481 gelagert sind. Der zweite Planetenbolzen 481 ist an zwei Lagerstellen 482 und 483 der Trägersegmenten 462 und 464 abgestützt. Der vierte Planetensatz ist durch die ersten Planetenräder 43 gebildet, die mit dem ersten Hohlrad 51 und einem fünften Sonnenrad 52 im Zahneingriff stehen. Erstes Hohlrad 51 und fünftes Sonnenrad 52 sind nicht Bestandteil der vormon- tierten Baugruppe 490. Die ersten Planetenräder 43 sind jeweils um die Planetenachse 485 drehfest mit einem Schaft 484 der vierten Planetenräder 48 verbunden und mit diesen drehbar auf dem zweiten Planetenbolzen 481 zwischen den Trägersegmenten 463 und 464 in der Baueinheit 490 gelagert. Figuren 4 und 4a Figur 4 zeigt die in die Antriebseinheit integrierte
Torque - Vectoring - Einheit 5 als Ausschnitt der Darstellung nach Figur 1 und Figur 4a zeigt die Torque - Vectoring - Einheit 5 als vormontierte und selbsthaltende Baueinheit 590. Die Torque - Vectoring - Einheit 5 weist ein Gehäuse 53 mit einem dritten Hohlrad 531 auf. Das erste Hohlrad 51 des Differenzials 4 ist auch in das Gehäuse 53 integriert. Die Hohlräder 51 und 531 sind gehäusefest in dem Gehäuse 53 gehalten. Alternativ kann das Gehäuse auch einteilig mit den Hohlrädern ausgebildet sein, indem die Verzahnungen der Hohlräder in das Gehäuse eingebracht sind. Das Gehäuse 53 ist mit einem Kugellager 25 radial auf einem zum rechten Gehäuseteil 103 festen sechsten Sonnenrad 532 drehbar gelagert. Ein zweiter Planetenträger 54 ist an einem Schaft 533 des Gehäuses 53 zur Hauptachse 9 zentriert. Der zweite Planetenträger 54 ist aus zwei Trägersegmenten 541 und 542 gebildet. Dritte Planetenbolzen 56 sind beidseitig und an jeder Seite in einer der Trägersegmenten 541 und 542 aufgenommen. Auf den dritten Planetenbolzen 56 sind jeweils paarweise nebenein- ander fünfte Planetenräder 57 und sechste Planetenräder 58 mittels Planetenlagern 571 bzw. 581 drehbar gelagert.
Ein konzentrisch in dem Gehäuse 53 sitzendes viertes Hohlrad 55 ist auf dem fünften Sonnenrad 52 zentriert, welches drehbar auf einem Schaft 421 des dritten Sonnenrades 42 gelagert ist, und ist mit diesem drehfest verschraubt. Das fünfte Sonnenrad 52 gehört eigentlich zum vierten Planetensatz des Differenzials 4 und steht in der montierten Antriebseinheit im Zahneingriff mit den ersten Planetenrädern 43, ist aber Bestandteil der Baueinheit 590. Die ersten Planetenräder 43 stehen mit dem ersten Hohlrad 51 im Zahneingriff.
Die fünften Planetenräder 57 stehen im Zahneingriff mit dem vierten Sonnen- rad 50 und mit dem vierten Hohlrad 55. Die sechsten Planetenräder 58 stehen im Zahneingriff mit dem sechsten Sonnenrad 532 und im Zahneingriff mit dem dritten Hohlrad 531. Das sechste Sonnenrad 532 ist mit der zweiten Zwischenwand 107 verschraubt und deshalb nicht Bestandteil der vormontierten Baueinheit 590.
Figur 5 Figur 5 zeigt schematisch und nicht maßstäblich die Struktur der Antriebseinheit 1 . Der Rotor 201 des Hauptmotors 2 ist über die erste Rotorwelle 20 mit dem ersten Sonnenrad 40 verbunden. Rotor 201 , Rotorwelle 20 und erstes Sonnenrad 40 sind relativ zum Gehäuse 10 um die Hauptachse 9 dreh- bar. Das erste Sonnenrad 40 steht im Zahneingriff mit zweiten Planetenrädern 44.
Die zweiten Planetenräder 44 stehen im Zahneingriff mit dem zweiten Hohlrad 45 und sind um die erste Bolzenachse 446 des ersten Planetenbolzens 442 drehbar auf jeweils einem ersten Planetenbolzen 442 drehbar gelagert. Das erste Hohlrad 51 ist an dem Gehäuse 10 fest. Die ersten Planetenbolzen 442 sind parallel zur Hauptachse 9 und mit dem Radius A zur Hauptachse 9 an dem ersten Planetenträger 46 fest. Der erste Planetenträger 46 ist um die Hauptachse 9 relativ zum Gehäuse 10 drehbar gelagert.
Auf jedem ersten Planetenbolzen 442 ist außer einem zweiten Planetenrad 44 ein drittes Planetenrad 47 jeweils mit dem Radius A zur Hauptachse um die erste Bolzenachse 446 und relativ zu den zweiten Planetenrädern 44 drehbar gelagert. Jedes dieser sogenannten langen Planetenräder 47 erstreckt sich in axialer Richtung über das zweite Sonnenrad 41 und das dritte Sonnenrad 42, wobei jedes dritte Planetenrad 47 jeweils mit dem zweiten Sonnenrad 41 und einem der vierten Planetenräder 48 im Zahneingriff steht. Zum dritten Sonnenrad 42 sind die dritten Planetenräder 47 jedoch berührungslos angeordnet. Von den vierten Planetenrädern 48 ist jedes um die Bolzenachse 485 drehbar drehfest mit einem ersten Planetenrad 43 verbunden und zusammen mit diesem auf jeweils einem zweiten Planetenbolzen 481 drehbar gelagert. Die zwei- ten Planetenbolzen 481 sind wie auch die ersten Planetenbolzen 442 mit ihrer Bolzenachse 446 mit dem Radius A ihrer Bolzenachse 485 zur Hauptachse 9 an dem ersten Planetenträger 46 fest. Die vierten Planetenräder 48 stehen im Zahneingriff mit dem dritten Sonnenrad 42. Die ersten Planetenräder 43 stehen jeweils im Zahneingriff mit dem ersten Hohlrad 51 und dem fünften Sonnenrad 52.
Das erste Hohlrad 51 ist an dem Gehäuse 53 drehfest gehalten. Das Gehäuse 53 ist relativ zu dem Gehäuse 10 und relativ zum sechsten Sonnenrad 532 drehbar auf dem sechsten Sonnenrad 532 drehbar gelagert. Das sechste Son- nenrad 532 ist an dem Gehäuse 10 fest. Das fünfte Sonnenrad 52 ist fest mit dem vierten Hohlrad 55 verbunden und mit dem Hohlrad 55 relativ zu dem Gehäuse 10 drehbar gelagert. Das vierte Hohlrad 55 steht im Zahneingriff mit den fünften Planetenrädern 57. Die fünften Planetenräder 57 sind um die Bolzenachse 561 drehbar auf den dritten Planetenbolzen 56 drehbar gelagert. Die dritten Planetenbolzen 56 sind wie auch die ersten Planetenbolzen mit ihrer Bolzenachse 446 und die zweiten Planetenbolzen 481 mit ihrer Bolzenachse 485 mit dem Radius A ihrer Bolzenachse 561 zur Hauptachse 9 beabstandet. Außerdem sind die dritten Plane- tenbolzen 56 beidseitig an dem zweiten Planetenträger 54 fest. Der zweite Planetenträger 54 ist relativ zu dem Gehäuse 53 drehbar auf dem zum Gehäuse 10 festen sechsten Sonnenrad 532 drehbar gelagert.
Die fünften Planetenräder 57 stehen im Zahneingriff mit dem vierten Sonnen- rad 50, welches drehfest mit der zweiten Rotorwelle 60 des Stellmotors 6 verbunden und relativ drehbar zum Gehäuse 10 ist. Außer den fünften Planetenrädern 57 sind die sechsten Planetenräder 58 um die Bolzenachse 485 und dabei relativ zu den fünften Planetenrädern 57 drehbar auf den dritten Planetenbolzen 56 gelagert. Die sechsten Planetenräder 58 stehen im Zahneingriff mit dem sechsten Sonnenrad 532 und im Zahneingriff mit dem dritten Hohlrad 531. Das sechste Sonnenrad ist mit der zweiten Zwischenwand 107 verschraubt und somit an dem Gehäuse 10 abgestützt. Das dritte Hohlrad 531 ist wie das erste Hohlrad 51 an dem Gehäuse 53 fest und mit diesem relativ zu dem Gehäuse 10 drehbar. Das zweite Sonnenrad 41 ist relativ zu dem ersten Sonnenrad 40 um die Hauptachse 9 drehbar in der hohlen ersten Rotorwelle 20 gelagert und mit der ersten Abtriebswelle 7 drehfest verbunden. Das dritte Sonnenrad 42 ist relativ zu dem ersten Sonnenrad 40 und zur zweiten Rotorwelle 60 des Rotors 601 drehbar in der als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Rotorwelle 60 gelagert und mit der zweiten Abtriebswelle 8 drehfest verbunden.
Bezugszeichen
Antriebseinheit 464 vierte Trägersegment
Gehäuse 47 drittes Planetenrad mittleres Gehäuseteil 48 viertes Planetenrad linkes Gehäuseteil 481 zweiter Planetenbolzen rechtes Gehäuseteil 482 Lagerstelle
erste Zwischenwand 483 Lagerstelle
erste Durchführung 484 Schaft
zweite Durchführung 485 Bolzenachse
zweite Zwischenwand 490 Differenzial als Baueinheit dritte Durchführung 5 Torque - Vectoring - Einheit vierte Durchführung 50 viertes Sonnenrad
Ringflansch 51 erstes Hohlrad
Innengewindeloch 52 fünftes Sonnenrad
Durchgangsloch 53 Gehäuse
Dichtfläche 531 drittes Hohlrad
Durchgangsloch 532 sechstes Sonnenrad
Dichtfläche 533 Schaft
Schraube 54 zweiter Planetenträger
Dichtfläche 541 erstes Trägersegment
Innengewindeloch 542 zweites Trägersegment
Schraube 55 viertes Hohlrad
Sensorik 56 dritter Planetenbolzen
Deckel 561 Bolzenachse
Loch 57 fünfte Planetenräder
Dichtung 571 Planetenlagerung
Dichtsitz 58 sechste Planetenräder
O-Ring 581 Planetenlagerung
Schmiervorrichtung 590 Baueinheit
Hauptmotor 6 Stellmotor
erste Rotorwelle 60 zweite Rotorwelle Rotor 601 Rotor
erstes Kugellager 61 drittes Kugellager zweites Kugellager 62 viertes Kugellager erstes Nadellager 63 drittes Nadellager zweites Nadellager 64 viertes Nadellager
Kugellager 7 erste Abtriebswelle
Getriebe 8 zweite Abtriebswelle erster Leistungseingang 9 Hauptachse
Differenzial
erstes Sonne nrad
Schaft
zweites Sonnenrad
drittes Sonnenrad
Schaft des dritten Sonnenrades
erstes Planetenrad
zweites Planetenrad
erstes Planetenlager
erster Planetenbolzen
Lagerstelle
Lagerstelle
Lagerstelle
erste Bolzenachse
zweites Hohlrad
erster Planetenträger
erstes Trägersegment
zweites Trägersegment
drittes Trägersegment

Claims

Patentansprüche
Antriebseinheit (1 ) wenigstens einen Hauptmotor (2) sowie einen Stellmotor (6) und ein Getriebe (3) aufweisend, in welcher die Motoren (2, 6) und die Hauptachse (9) des Getriebes (3) koaxial zueinander ausgerichtet sind und in welcher die Motoren (2, 6) und das Getriebe (3) in einem gemeinsamen Gehäuse (10) aufgenommen sind, wobei das Getriebe (3) wenigstens aus einem Differenzial (4) und aus einer Torque - Vectoring - Einheit (5) gebildet ist, und dabei das Differenzial (4) mit dem Hauptmotor (2) antreibbar wirkverbunden ist sowie die zwischen das Differenzial (4) und den Stellmotor (6) geschaltet Torque - Vectoring - Einheit (5) mit dem Stellmotor (6) antreibbar wirkverbunden ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1 , in der zumindest das Differenzial (4) eine unabhängig vom Gehäuse (10) in sich selbst haltende Baueinheit (490) ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, in der das Differenzial (4) wenigstens einen Planetensatz mit Planetenrädern (47, 48), zumindest einen Planetenträger (46), an dem die Planetenräder (47, 48) drehbar gelagert sind, und mindestens eine mit den Planetenrädern (47, 48) im Zahneingriff stehende Sonne (41 , 42) aufweist.
Antriebseinheit nach Anspruch 2, in der die Torque - Vectoring - Einheit 5 eine unabhängig vom Gehäuse (10) in sich selbst haltende Baueinheit (590) ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 4, in der die Torque - Vectoring - Einheit 5 aus wenigstens einen Planetentrieb mit wenigstens einem weiteren Planetensatz weiterer Planetenräder (57), welche an zumindest einem weiteren Planetenträger (54) drehbar gelagert sind, und mit wenigstens einem Hohlrad (55, 531) gebildet ist.
6. Antriebseinheit nach Anspruch 1 , welche ein Gehäuse (10) aus wenigstens drei Gehäuseteilen (101 , 102, 103) aufweist.
7. Antriebseinheit nach Anspruch 6, in welcher der Hauptmotor (2), das Ge- triebe (3) und der Stellmotor (6) jeweils in einem anderen der Gehäuseteile (101 , 102, 103) untergebracht sind.
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