WO2016058608A1 - Electric drive for a vehicle, and vehicle having the electric drive - Google Patents

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WO2016058608A1 PCT/DE2015/200476 DE2015200476W WO2016058608A1 WO 2016058608 A1 WO2016058608 A1 WO 2016058608A1 DE 2015200476 W DE2015200476 W DE 2015200476W WO 2016058608 A1 WO2016058608 A1 WO 2016058608A1
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Definitions

  • the electric drive comprises an electric motor, which serves to generate a drive torque.
  • the electric motor forms the only driving torque generator of the vehicle.
  • the vehicle is designed as an electric vehicle.
  • the electric motor can also provide a driving part torque, wherein the vehicle is preferably designed as a hybrid vehicle or as an electric vehicle with a plurality of electric motors.
  • the differential device comprises a set of first planetary gears and a set of second planetary gears, wherein the first planet gears mesh with the first sun gear and the second planetary gears with the second sun gear.
  • the first planetary gears are arranged without engagement with the second sun gear and arranged the second planetary gears to the first sun gear without engagement.
  • the first and the second planet gears are alternately arranged in the direction of rotation about the main axis of rotation and / or alternately operatively connected.
  • a ring gear which is continuous in the direction of rotation about the main axis of rotation - preferably also called full circle engagement - results from first and second planetary gears.
  • the planet gears form differential gears in the differential device.
  • the axes of rotation of the planet gears are aligned parallel to the main axis of rotation and arranged offset to this.
  • the continuous sprocket In order to achieve that, despite the higher load capacity of the electric drive has a small space, the number of tooth planes, which are arranged perpendicular to the main axis of rotation between the planetary gears and between the planetary gears and the sun gears limited to two teeth planes.
  • the first planetary gears extend as the long planetary gears in the axial direction via the second sun gear, wherein the meshing contact between the first planetary gears and the second planetary gears lies in the same toothing plane as the toothing between the second planetary gears and the second sun gear.
  • the axial space is significantly reduced compared to designs with three toothing levels.
  • the teeth of the two sun gears may be immediately adjacent arranged to each other, since no further toothing plane is needed, which must be reserved exclusively for the teeth of the planetary gears with each other.
  • the first and second sun gears 1 1, 12 each have a plug-axle receptacle 45, 46 into which the first and second output shafts 13, 14 can be inserted.

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Abstract

In the realization of hybrid vehicles or electric vehicles, new design possibilities for the integration of the electric motors have arisen. The problem addressed by the invention is that of proposing an electric drive for a vehicle, which electric drive is designed in a compact and reliable manner. This problem is solved by means of an electric drive (1) for a motor vehicle (2), comprising a gearing segment (6) for transferring the driving torque from an electric motor (5) to two outputs (7a, b) of the electric drive (1), wherein the gearing segment (6) has a differential device (10) having a first and a second sun gear (11, 12) and has a set having first and second planet gears (15, 16), wherein the sun gears (11, 12) are operatively connected to the outputs (7a, b), wherein the first planet gears (15) mesh with the first sun gear (11) and the second planet gears (16) mesh with the second sun gear (12), wherein the first and the second planet gears (15, 16) have the same number of teeth and wherein the first and the second sun gears (11, 12) have the same number of teeth. The first planet gears (15) are designed as long planet gears that extend, at least in some sections, over the second sun gear (12) in the axial direction, wherein the second sun gear (12) has a smaller addendum circle diameter in comparison with the first sun gear (11).

Description

Elektroantrieb für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug mit dem Elektroantrieb  Electric drive for a vehicle and vehicle with the electric drive
Die Erfindung betrifft einen_Elektroantrieb für ein Fahrzeug mit einem Elektromotor, mit zwei Ausgängen zur Ausgabe eines Antriebsdrehmoments, mit einem Getriebeabschnitt zur Überleitung des Antriebsdrehmoments von dem Elektromotor auf die zwei Ausgänge des Elektroantriebs, wobei der Getriebeabschnitt eine Differenzialeinrichtung aufweist, wobei die Differenzialeinrichtung ein erstes und ein zweites Sonnenrad sowie einen Satz mit ersten Planetenrädern und einen Satz mit zweiten Planetenrädern aufweist, wobei die Sonnenräder eine Hauptdrehachse des Getriebeabschnitts definieren, wobei die Sonnenräder mit den Ausgängen wirkverbunden sind, wobei die ersten Planetenräder mit dem ersten Sonnenrad und die zweiten Planetenräder mit dem zweiten Sonnenrad kämmen, wobei ein erstes Planetenrad mit jeweils zwei zweiten Planetenrädern und ein zweites Planetenrad mit jeweils zwei ersten Planetenrädern kämmen, so dass sich ein in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse durchgehender Zahnkranz von ersten und zweiten Planetenrädern bildet, und wobei die ersten und die zweiten Planetenräder jeweils die gleiche Zähnezahl aufweisen und wobei das erste und das zweite Sonnenrad jeweils die gleiche Zähnezahl aufweisen. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug mit diesem Elektroantrieb. The invention relates to an electric drive for a vehicle with an electric motor, having two outputs for outputting a drive torque, with a transmission section for transferring the drive torque from the electric motor to the two outputs of the electric drive, wherein the transmission section has a differential device, wherein the differential device comprises a first and a second sun gear and a set of first planetary gears and a set of second planetary gears, wherein the sun gears define a main axis of rotation of the gear portion, the sun gears are operatively connected to the outputs, the first planetary gears with the first sun gear and the second planetary gears with the second sun gear Comb, wherein a first planetary gear with two second planetary gears and a second planetary gear mesh with two first planetary gears, so that a continuous in the direction of rotation about the main axis of rotation Zahnk ration of first and second planetary gears forms, and wherein the first and the second planetary gears each have the same number of teeth and wherein the first and the second sun gear each having the same number of teeth. The invention further relates to a vehicle with this electric drive.
Bei der Realisierung von Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen haben sich neue Gestaltungsmöglichkeiten für die Integration der Elektromotoren ergeben. Die Randbedingungen zu den Gestaltungsmöglichkeiten bilden jedoch die üblichen Anforderungen an einen Antrieb, nämlich eine robuste Ausgestaltung und eine bauraumangepasste Realisierung. In the realization of hybrid vehicles or electric vehicles, new design options for the integration of electric motors have emerged. The boundary conditions to the design options, however, form the usual requirements for a drive, namely a robust design and a space-adapted implementation.
Die Druckschrift DE 1555887 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, betrifft ein Drehbegrenzungsdifferenzial, welches gemäß der Figur 8 und der zugehörigen Beschreibung als Antrieb einen Elektromotor aufweisen kann. Das Differenzial weist in einer Ausgestaltung au en verzahnte Stirnzahnräder als Abtriebselemente auf. Ferner weist das Differenzial zwei Sätze von Planetenrädern auf, die als Ausgleichsräder arbeiten, wobei die Planetenräder in ihrer Gesamtheit einen durchgehenden Zahnkranz um eine Hauptdrehachse des Drehbegrenzungsdifferenzials bilden. Document DE 1555887 A1, which is probably the closest prior art, relates to a rotation limiting differential, which according to FIG. 8 and the associated description can have an electric motor as drive. The Differential has in one embodiment externally toothed spur gears as output elements. Further, the differential comprises two sets of planetary gears which operate as differential gears, the planet gears in their entirety forming a continuous ring gear about a main axis of rotation of the rotation limiting differential.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Elektroantrieb für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welcher kompakt und zuverlässig ausgebildet ist. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Fahrzeug vorzuschlagen. Diese Aufgaben werden durch einen Elektroantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren. Gegenstand der Erfindung ist damit ein Elektroantrieb, welcher für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Bei dem Fahrzeug handelt es sich besonders bevorzugt um einen Personenkraftwagen, es kann sich alternativ hierzu auch um einen Lastkraftwagen, einen Bus oder ein anderes Mobil handeln. Der Elektroantrieb ist insbesondere ausgebildet, das Fahrzeug auf eine Geschwindigkeit von größer als 50 Kilometer pro Stunde zu beschleunigen. It is an object of the present invention to propose an electric drive for a vehicle, which is designed to be compact and reliable. It is a further object of the invention to propose a corresponding vehicle. These objects are achieved by an electric drive with the features of claim 1 and by a vehicle having the features of claim 10. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings. The subject of the invention is thus an electric drive which is suitable and / or designed for a vehicle. The vehicle is particularly preferably a passenger car, it may alternatively be a lorry, a bus or another mobile. The electric drive is designed, in particular, to accelerate the vehicle to a speed of more than 50 kilometers per hour.
Der Elektroantrieb umfasst einen Elektromotor, welcher zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments dient. In möglichen Ausgestaltungen der Erfindung bildet der Elektromotor den einzigen Antriebsdrehmomenterzeuger des Fahrzeugs. In dieser Ausgestaltung ist das Fahrzeug als ein Elektrofahrzeug ausgebildet. Bei alternativen Ausgestaltungen der Erfindung kann der Elektromotor auch ein Antriebsteildrehmoment zur Verfügung stellen, wobei das Fahrzeug bevorzugt als ein Hybridfahrzeug oder als ein Elektrofahrzeug mit mehreren Elektromotoren ausgebildet ist. The electric drive comprises an electric motor, which serves to generate a drive torque. In possible embodiments of the invention, the electric motor forms the only driving torque generator of the vehicle. In this embodiment, the vehicle is designed as an electric vehicle. In alternative embodiments of the invention, the electric motor can also provide a driving part torque, wherein the vehicle is preferably designed as a hybrid vehicle or as an electric vehicle with a plurality of electric motors.
Der Elektroantrieb weist zwei Ausgänge zur Ausgabe des Antriebsdrehmoments beziehungsweise des umgesetzten Antriebsdrehmoments des Elektromotors auf. Besonders bevorzugt sind die zwei Ausgänge den Rädern einer gemeinsamen Achse des Fahrzeugs zugeordnet oder treiben diese an. Damit bildet der Elektroantrieb bevorzugt eine elektrische Achse für das Fahrzeug. Die Ausgänge können unmittelbar und/oder drehfest mit den Rädern gekoppelt sein. Alternativ hierzu können Zwischengetriebestufen vorgesehen sein. The electric drive has two outputs for outputting the drive torque or the converted drive torque of the electric motor. Particularly preferably, the two outputs are assigned to the wheels of a common axle of the vehicle or drive them. Thus, the electric drive preferably forms an electrical axis for the vehicle. The outputs can be coupled directly and / or rotationally fixed to the wheels. Alternatively, intermediate gear stages may be provided.
Der Elektroantrieb weist einen Getriebeabschnitt auf, welcher zur Überleitung des Antriebsdrehmoments von dem Elektromotor auf die zwei Ausgänge des Elektroantriebs ausgebildet ist. Somit ergibt sich im Betrieb ein Drehmomentpfad, welcher von dem Elektromotor über den Getriebeabschnitt zu den zwei Ausgängen führt. Es ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Getriebeabschnitt eine Umsetzung, insbesondere eine Übersetzung oder Untersetzung - nachfolgend zusammenfassend als Übersetzung bezeichnet - aufweist. Die Übersetzung ist insbesondere ausgebildet, die Drehzahl des höher drehenden Elektromotors auf eine niedrigere Drehzahl der langsamer drehenden Ausgänge des Elektroantriebs zu reduzieren. Vorzugsweise liegt die Gesamtübersetzung des Getriebeabschnitts vom Elektromotor zu den Ausgängen zwischen 8 und 15, vorzugsweise bei 10. The electric drive has a transmission section, which is designed to transfer the drive torque from the electric motor to the two outputs of the electric drive. Thus, during operation, a torque path results, which leads from the electric motor via the transmission section to the two outputs. It is particularly preferably provided that the transmission section has a conversion, in particular a translation or reduction - hereinafter collectively referred to as translation - has. In particular, the ratio is designed to reduce the speed of the higher rotating electric motor to a lower speed of the slower rotating outputs of the electric drive. Preferably, the overall ratio of the gear portion from the electric motor to the outputs is between 8 and 15, preferably at 10.
Der Getriebeabschnitt weist eine Differenzialeinrichtung auf, welche besonders bevorzugt als ein Querdifferenzial ausgebildet ist. Die Differenzialeinrichtung dient zur Verteilung des Antriebsdrehmoments auf die zwei Ausgänge. Es ist insbesondere vorgesehen, dass bei einer Geradeausfahrt auf einheitlichem Untergrund des Fahrzeugs das Antriebsdrehmoment hälftig oder gleich auf die zwei Ausgänge verteilt wird. Bei Kurvenfahrten oder bei unterschiedlichem Untergrund kann die Differenzialeinrichtung das Drehmoment auch in einem anderen Verhältnis verteilen und/oder eine Relativdrehung zwischen den zwei Ausgängen umsetzen. Insbesondere ist die Differenzialeinrichtung als eine selbstsperrende Differenzialeinrichtung ausgebildet. Die Differenzialeinrichtung weist ein erstes und ein zweites Sonnenrad auf. Insbesondere ist das erste und das zweite Sonnenrad als ein außenverzahntes Stirnzahnrad ausgebildet. Die Sonnenräder sind mit den Ausgängen wirkverbunden, insbesondere drehfest gekoppelt. Insbesondere bilden die Sonnenräder die Abtriebsräder der Differenzialeinrichtung. Für die Beschreibung wird definiert, dass mindestens eines, vorzugsweise beide Sonnenräder, eine Hauptdrehachse des Getriebeabschnitts definieren. Insbesondere definieren die Rotationsachse des oder der Sonnenräder die Hauptdrehachse. The transmission section has a differential device, which is particularly preferably designed as a transverse differential. The differential device serves to distribute the drive torque to the two outputs. It is particularly provided that when driving straight ahead on a uniform surface of the vehicle, the drive torque is distributed in half or equal to the two outputs. When cornering or with different ground, the differential device can distribute the torque in a different ratio and / or implement a relative rotation between the two outputs. In particular, the differential device is designed as a self-locking differential device. The differential device has a first and a second sun gear. In particular, the first and the second sun gear is formed as an externally toothed spur gear. The sun gears are operatively connected to the outputs, in particular rotatably coupled. In particular, the sun gears form the output wheels of the differential device. For the description, it is defined that at least one, preferably both sun gears, define a main axis of rotation of the transmission section. In particular, the axis of rotation of the sun gear (s) define the main axis of rotation.
Ferner umfasst die Differenzialeinrichtung einen Satz mit ersten Planeten rädern und einen Satz mit zweiten Planetenrädern, wobei die ersten Planetenräder mit dem ersten Sonnenrad und die zweiten Planetenräder mit dem zweiten Sonnenrad kämmen. Dagegen sind die ersten Planetenräder zu dem zweiten Sonnenrad eingriffsfrei angeordnet und die zweiten Planetenräder zu dem ersten Sonnenrad eingriffsfrei angeordnet. Es ist jedoch vorgesehen, dass eines, insbesondere jedes der ersten Planetenräder jeweils mit zwei zweiten Planeten rädern und insbesondere jedes der zweiten Planetenräder jeweils mit zwei ersten Planetenrädern kämmt. Insbesondere sind die ersten und die zweiten Planetenräder in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse abwechselnd angeordnet und/oder abwechselnd wirkverbunden. Dadurch ergibt sich ein in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse durchgehender Zahnkranz - vorzugsweise auch Vollkreiseingriff zu nennen - von ersten und zweiten Planetenrädern. Die Planetenräder bilden Ausgleichsräder in der Differenzialeinrichtung. Die Drehachsen der Planetenräder sind parallel zu der Hauptdrehachse ausgerichtet und versetzt zu dieser angeordnet. Further, the differential device comprises a set of first planetary gears and a set of second planetary gears, wherein the first planet gears mesh with the first sun gear and the second planetary gears with the second sun gear. In contrast, the first planetary gears are arranged without engagement with the second sun gear and arranged the second planetary gears to the first sun gear without engagement. However, it is envisaged that one, in particular each of the first planet wheels each with two second planet wheels and in particular each of the second planetary gears in each case with two first planetary gears meshes. In particular, the first and the second planet gears are alternately arranged in the direction of rotation about the main axis of rotation and / or alternately operatively connected. As a result, a ring gear which is continuous in the direction of rotation about the main axis of rotation - preferably also called full circle engagement - results from first and second planetary gears. The planet gears form differential gears in the differential device. The axes of rotation of the planet gears are aligned parallel to the main axis of rotation and arranged offset to this.
Die ersten und die zweiten Planetenräder weisen jeweils die gleiche Anzahl von Zähnen und optional ergänzend das gleiche Modul auf. Ferner weisen das erste und zweite Sonnen rad jeweils die gleiche Zähnezahl und optional ergänzend das gleiche Modul auf. Dadurch wird erreicht, dass die Übersetzungen in der Differenzialeinrichtung für beide Ausgänge gleich sind. Die ersten und zweiten Planetenräder sind auf einem gemeinsamen Planetenträger angeordnet und/oder gelagert, wobei der Planetenträger den Eingang in die Differenzialeinrichtung bildet. The first and second planet gears each have the same number of teeth and optionally in addition the same module. Furthermore, the first and second sun gear each have the same number of teeth and optionally in addition to the same module. This ensures that the translations in the differential device are the same for both outputs. The first and second planet gears are arranged and / or mounted on a common planet carrier, wherein the planet carrier forms the input to the differential device.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die ersten Planetenräder als lange Planetenräder ausgebildet sind, welche sich in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse zumindest abschnittsweise über das zweite Sonnenrad, insbesondere über die Verzahnung des zweiten Sonnenrads, erstrecken. Damit das zweite Sonnenrad eingriffsfrei zu den ersten Planetenrädern angeordnet ist, weist das zweite Sonnenrad im Vergleich zu dem ersten Sonnenrad einen kleineren Kopfkreisdurchmesser, insbesondere Außendurchmesser auf. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das erste Planetenrad in dem Überdeckungsbereich zu dem zweiten Sonnenrad mit den jeweiligen zweiten Planetenrädern kämmt. In the context of the invention, it is proposed that the first planetary gears are formed as long planet gears, which in the axial direction to the Main axis of rotation at least partially extend over the second sun gear, in particular via the toothing of the second sun gear. So that the second sun gear is arranged without engagement with the first planetary gears, the second sun gear has a smaller tip diameter, in particular outer diameter, compared to the first sun gear. In particular, it is provided that the first planetary gear meshes with the respective second planetary gears in the overlapping area to the second sun gear.
Im Rahmen der Erfindung wird damit ein Elektroantrieb mit einer Differenzialeinrichtung geschaffen, wobei sich der Elektroantrieb durch eine hohe Belastbarkeit bei zugleich geringem Bauraum auszeichnet. Durch den in Umfangrichtung geschlossenen Zahnkranz können insbesondere bei einer Ersteinleitung des Antriebsdrehmoments (z.B. Anfahren), jedoch auch im Betrieb des Elektroantriebs, die Planetenräder, insbesondere die ersten und zweiten Planetenräder, in Umlaufrichtung an dem jeweils benachbarten Ausgleichsrad abstützen. Das beidseitige Abstützen führt bei einer Beaufschlagung der Differenzialeinrichtung mit dem Antriebsdrehmoment dazu, dass für die Planetenräder eine jeweilige Kraftresultierende erzeugt wird, die das jeweilige Planetenrad radial nach außen und nicht in die Verzahnung der Sonnenräder drückt. Insbesondere wird ein Verkippen der Planetenräder um deren Drehachse durch den durchgehenden Zahnkranz vermieden. Um zu erreichen, dass trotz der höheren Belastbarkeit der Elektroantrieb einen geringen Bauraum aufweist, ist die Anzahl der Verzahnungsebenen, welche senkrecht zu der Hauptdrehachse angeordnet sind, zwischen den Planetenrädern untereinander und zwischen den Planeten rädern und den Sonnenrädern auf zwei Verzahnungsebenen beschränkt. Insbesondere erstrecken sich die ersten Planetenräder als die langen Planetenräder in axialer Richtung über das zweite Sonnenrad, wobei der kämmende Kontakt zwischen den ersten Planetenrädern und den zweiten Planetenrädern in der gleichen Verzahnungsebene liegt, wie die Verzahnung zwischen den zweiten Planetenrädern und dem zweiten Sonnenrad. Auf diese Weise wird der axiale Bauraum deutlich gegenüber Konstruktionen mit drei Verzahnungsebenen verringert. Insbesondere können die Verzahnungen der zwei Sonnenrädern unmittelbar angrenzend zueinander angeordnet werden, da keine weitere Verzahnungsebene benötigt wird, die exklusiv für die Verzahnung der Planetenräder untereinander reserviert sein muss. In the context of the invention, an electric drive is thus provided with a differential device, wherein the electric drive is characterized by a high load capacity at the same time low installation space. Due to the ring gear closed in the circumferential direction, the planetary gears, in particular the first and second planetary gears, can be supported in the circumferential direction on the respective adjacent differential gear, in particular in the case of an initial transmission of the drive torque (eg starting), but also during operation of the electric drive. The two-sided support leads to a loading of the differential device with the drive torque that for the planet gears a respective force resulting is generated, which presses the respective planet radially outward and not in the teeth of the sun gears. In particular, tilting of the planetary gears about their axis of rotation is avoided by the continuous sprocket. In order to achieve that, despite the higher load capacity of the electric drive has a small space, the number of tooth planes, which are arranged perpendicular to the main axis of rotation between the planetary gears and between the planetary gears and the sun gears limited to two teeth planes. In particular, the first planetary gears extend as the long planetary gears in the axial direction via the second sun gear, wherein the meshing contact between the first planetary gears and the second planetary gears lies in the same toothing plane as the toothing between the second planetary gears and the second sun gear. In this way, the axial space is significantly reduced compared to designs with three toothing levels. In particular, the teeth of the two sun gears may be immediately adjacent arranged to each other, since no further toothing plane is needed, which must be reserved exclusively for the teeth of the planetary gears with each other.
Wie bereits erläutert, bilden die ersten und zweiten Planetenräder einen in Umfangsrichtung um die Hauptdrehachse des Elektroantriebs angeordneten Zahnkranz. Die ersten und zweiten Planetenräder sind dabei derartig miteinander wirkverbunden, dass immer ein erstes Planetenrad jeweils zur einen Seite hin und zur anderen Seite hin jeweils mit einem zweiten Planetenrad formschlüssig in einem ersten Zahneingriff steht. In Folge dessen steht das jeweilige zweite Planetenrad jeweils zur einen Seite und zur anderen Seite hin mit jeweils einem ersten Planetenrad formschlüssig in dem ersten Zahneingriff. Daraus folgt, dass in Umfangsrichtung um die Hauptdrehachse betrachtet jedes erste Planetenrad mit einem zweiten Planetenrad und dieses wiederum mit einem ersten Planetenrad in Zahneingriff steht. Als erster Zahneingriff ist demnach der Eingriff der Zähne einer Verzahnung des ersten Planetenrads in die Verzahnung eines zweiten Planetenrads und umgekehrt zu verstehen, sodass die Verzahnung des ersten und zweiten Planetenrads während der Differenzialwirkung miteinander kämmen und einen Zahnkranz aus Planetenrädern als Ausgleichsräder bilden. Folglich ist der Zahnkranz durch die sich einander abwechselnden und dabei mit dem Nachbarn im Zahneingriff stehenden ersten und zweiten Planetenräder umfangsseitig formschlüssig geschlossen. As already explained, the first and second planetary gears form a toothed ring arranged circumferentially around the main axis of rotation of the electric drive. The first and second planetary gears are operatively connected to each other in such a way that there is always a first planetary gear each with a second planetary gear in a first tooth engagement with respect to one side and to the other side in each case. As a result, the respective second planet gear is in each case to one side and to the other side, each with a first planetary gear form-fitting in the first tooth engagement. It follows that viewed in the circumferential direction about the main axis of rotation of each first planetary gear with a second planetary gear and this in turn is in meshing engagement with a first planetary gear. As a first tooth engagement is therefore the engagement of the teeth of a toothing of the first planetary gear in the teeth of a second planetary gear and vice versa to understand, so that the teeth of the first and second planet mesh during the differential action and form a ring gear of planetary gears as differential gears. Consequently, the ring gear is circumferentially positively closed by the first and second planetary gears, which alternate with one another and are in meshing engagement with the neighbor.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Verzahnungen des ersten und des zweiten Sonnenrads zueinander profilverschoben. Das Zahnprofil eines Stirnrades ist durch ein Bezugsprofil, durch die Lage der Bezugsprofillinie und der Erzeugungswälzbahn, und seine Lage zum Teilkreis der Verzahnung definiert. Wird bei der Herstellung des Zahnprofils der Verzahnung die Profilbezugslinie zur Rotationsachse des Zahnrades hin oder von dieser weg verschoben, fallen Profilbezugs linie und Erzeugungswälzkreis durch die sogenannte Profilverschiebung nicht mehr zusammen. Es kann dabei vorgesehen sein, dass nur das erste und das zweite Sonnenrad eine Profilverschiebung zueinander aufweisen. Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung können zudem die ersten und die zweiten Planetenräder ebenfalls eine Profilverschiebung zueinander aufweisen. Insbesondere ist vorgesehen, dass das zweite Sonnenrad eine negative Profilverschiebung im Vergleich zu dem ersten Sonnenrad aufweist, sodass der Kopfkreisdurchmesser des zweiten Sonnenrads im Vergleich zu dem ersten Sonnenrad kleiner ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass das erste Sonnenrad eine (absolute) positive Profilverschiebung und das zweite Sonnenrad eine (absolute) negative Profilverschiebung aufweist. In a preferred embodiment of the invention, the teeth of the first and the second sun gear are shifted profile to each other. The tooth profile of a spur gear is defined by a reference profile, by the position of the reference profile line and the generating roller track, and its position to the pitch circle of the teeth. If, in the production of the tooth profile of the toothing, the profile reference line is moved towards or away from the axis of rotation of the toothed wheel, profile reference line and generating roller circle no longer collapse due to the so-called profile displacement. It may be provided that only the first and the second sun gear have a profile shift each other. In a possible development of the invention, moreover, the first and the second planet gears also have a profile shift each other. In particular, it is provided that the second sun gear has a negative profile shift compared to the first sun gear, so that the tip circle diameter of the second sun gear is smaller compared to the first sun gear. It can also be provided that the first sun gear has an (absolute) positive profile shift and the second sun gear has an (absolute) negative profile shift.
Optional ergänzend weisen die ersten Planetenräder eine negative Profilverschiebung relativ zu den zweiten Planeten rädern auf. Der Kopfkreisdurchmesser der ersten Planetenräder ist somit kleiner als der Kopfkreisdurchmesser, insbesondere Außendurchmesser, der zweiten Planetenräder. Es kann auch vorgesehen sein, dass das erste Planetenrad eine (absolute) negative Profilverschiebung und das zweite Sonnenrad eine (absolute) positive Profilverschiebung aufweist. Alternativ oder ergänzend zu der Profilverschiebung bei den Planetenrädern kann auch vorgesehen sein, dass der Teilkreisdurchmesser der Drehachsen der zweiten Planetenräder kleiner ausgebildet ist als der Teilkreisdurchmesser der Drehachsen der ersten Planetenräder. Sämtliche zuvor genannten Maßnahmen der Profilverschiebung und der Teilkreisdurchmesseränderung, wahlweise gemeinsam oder einzeln, führen zu dem Ergebnis, dass die ersten Planetenräder als lange Planetenräder kontaktlos zu dem zweiten Sonnenrad angeordnet sind, jedoch das Übersetzungsverhältnis zwischen den ersten Planetenrädern und dem ersten Sonnenrad und das Übersetzungsverhältnis zwischen den zweiten Planetenrädern und dem zweiten Sonnenrad identisch ist. Somit sind gleiche Übersetzungen in den Leistungsflüssen vom Antrieb der Differenzialeinrichtung in Richtung der beiden Ausgänge oder in entgegengesetzter Richtung von den Ausgängen zu dem Eingang möglich. Somit ist eine gleichmäßige Verteilung des Antriebsdrehmoments über eine hochbelastbare Differenzialeinrichtung bei einem geringen Bauraum umgesetzt. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen die ersten Planetenräder, die zweiten Planetenräder, das erste Sonnenrad und/oder das zweite Sonnenrad eine Geradverzahnung auf. Die Geradverzahnung hat den Vorteil, dass keine axialen Kräfte entstehen, sodass eine hohe Tragfähigkeit der Differenzialeinrichtung bei zugleich kleinem Bauraum erreicht wird. Bei weniger bevorzugten Ausführungsformen kann statt der Geradverzahnung auch eine Schrägverzahnung, jedoch mit einem Schrägungswinkel von kleiner als 20 Grad eingesetzt werden. Eine derartige Schrägverzahnung hat den Vorteil, dass die Geräuschentwicklung im Betrieb der Differenzialeinrichtung geringer ist. Da die Differenzialeinrichtung jedoch nur Ausgleichsbewegungen durch die Relativbewegung zwischen den Planetenrädern und den Sonnenrädern der Differenzialeinrichtung umsetzen muss, ist die tatsächliche Bewegung der Differenzialeinrichtung im Betrieb gering, sodass es mehr bevorzugt ist, eine besonders tragfähige und damit bauraumsparende Geradverzahnung zu verwenden. Optionally additionally, the first planet gears have a negative profile displacement relative to the second planetary gears. The tip circle diameter of the first planet gears is thus smaller than the tip circle diameter, in particular outside diameter, of the second planet gears. It can also be provided that the first planetary gear has an (absolute) negative profile shift and the second sun gear has an (absolute) positive profile shift. Alternatively or in addition to the profile shift in the planetary gears can also be provided that the pitch circle diameter of the axes of rotation of the second planetary gears is smaller than the pitch circle diameter of the axes of rotation of the first planet gears. All the aforementioned measures of the profile shift and the pitch diameter change, optionally together or individually, lead to the result that the first planetary gears are arranged as a long planetary gears contactless to the second sun gear, but the transmission ratio between the first planetary gears and the first sun gear and the transmission ratio between is identical to the second planet gears and the second sun gear. Thus, equal ratios in the power flows from the drive of the differential device in the direction of the two outputs or in the opposite direction from the outputs to the input are possible. Thus, a uniform distribution of the drive torque via a heavy duty differential device is implemented with a small space. In a preferred development of the invention, the first planetary gears, the second planetary gears, the first sun gear and / or the second sun gear have a straight toothing. The spur has the advantage that no axial forces arise, so that a high load capacity of the differential device is achieved at the same time with a small space. In less preferred embodiments, helical gearing may be used instead of spur gearing, but with a helix angle of less than 20 degrees. Such helical gearing has the advantage that the noise during operation of the differential device is lower. However, since the differential device only has to implement compensating movements by the relative movement between the planetary gears and the sun gears of the differential device, the actual movement of the differential device during operation is low, so that it is more preferable to use a particularly durable and thus space-saving spur toothing.
Es ist besonders bevorzugt, dass die Planeteneingangsgetriebestufe und die Planetenlastgetriebestufe jeweils mit einer Schrägverzahnung ausgebildet sind. Bei den genannten Planetenstufen wälzen im Betrieb ständig die Sonnenräder, Planetenräder und Hohlradabschnitte gegeneinander ab. Durch die Schrägverzahnung wird zwar - wie zuvor beschrieben - eine Axialkraft erzeugt, jedoch ist die Laufruhe bei der Schrägverzahnung deutlich höher, sodass für die Planetenstufen die Schrägverzahnung bevorzugt ist. Vorzugsweise ist ein Schrägungswinkel größer als 20 Grad, insbesondere größer als 30 Grad ausgebildet. Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung sind die ersten und/oder die zweiten Planetenräder kopfkreisgeführt. Somit wird die radiale Position und optional ergänzend die Position der Planetenräder in Umlaufrichtung durch Führungsflächen des Planetenträgers vorgegeben, welche die Planetenräder am Kopfkreis führen. Beispielsweise weist der Planetenträger als Führungsflächen Zylinderwände, insbesondere Zylinderwandteilabschnitte auf, welche sich parallel zu der Hauptdrehachse erstrecken. Insbesondere sind die ersten und/oder die zweiten Planetenräder drehachsenfrei ausgebildet und/oder weisen damit keine mechanische Drehachse auf. Diese Realisierung hat den Vorteil, dass die Planetenräder bei gleicher Tragfähigkeit im Durchmesser kleiner dimensioniert werden können, da keine Schwächung durch eine durchgreifende Drehachse oder einen Drehbolzen in die Planetenräder eingebracht werden muss. It is particularly preferred that the planetary input gear stage and the planetary gear stage are each formed with a helical toothing. In the case of the planetary stages mentioned, the sun gears, planet wheels and ring gear sections constantly roll against each other during operation. As a result of the helical gearing, an axial force is generated as described above, but the smoothness in helical gearing is markedly higher, so helical gearing is preferred for the planetary stages. Preferably, a helix angle greater than 20 degrees, in particular greater than 30 degrees is formed. In a preferred realization of the invention, the first and / or the second planetary gears are guided on the headwheel. Thus, the radial position and optionally supplementing the position of the planetary gears in the circumferential direction by guide surfaces of the planet carrier set, which lead the planetary gears on the top circle. For example, the planet carrier as guide surfaces on cylinder walls, in particular cylinder wall sections, which extend parallel to the main axis of rotation. In particular, the first and / or the second planet gears are formed without rotation axes and / or thus have no mechanical Rotary axis on. This realization has the advantage that the planetary gears can be dimensioned smaller in diameter with the same load-bearing capacity, since no weakening has to be introduced into the planet wheels by means of a penetrating axis of rotation or a pivot pin.
Es ist besonders bevorzugt, dass die Summe der ersten und der zweiten Planetenräder als Gesamtsumme größer oder gleich 10 ist. Durch die große Anzahl der ersten und zweiten Planetenräder können die Abstände in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse auch mit Planetenrädern mit kleinem Durchmesser überbrückt werden, sodass der radiale Bauraum des Elektroantriebs klein bleibt. It is particularly preferred that the sum of the first and the second planetary gears as a total sum is greater than or equal to 10. Due to the large number of first and second planet gears, the distances in the direction of rotation about the main axis of rotation can also be bridged with planetary gears with a small diameter, so that the radial space of the electric drive remains small.
Bei einer bevorzugten Wetterbildung der Erfindung ist der Elektromotor koaxial zu der Hauptachse angeordnet. Dadurch wird der Elektroantrieb besonders kompakt, da sich die Baugruppen des Elektroantriebs um die Hauptachse positionieren, sodass der Elektroantrieb zum Beispiel in einer zylinderförmigen Form gebaut werden kann. In a preferred weather formation of the invention, the electric motor is arranged coaxially with the main axis. As a result, the electric drive is particularly compact, since the assemblies of the electric drive position around the main axis, so that the electric drive can be built, for example, in a cylindrical shape.
Es ist besonders bevorzugt, dass der Getriebeabschnitt eine Planeten lastgetriebestufe aufweist, welche zwischen dem Elektromotor und der Differenzialeinrichtung angeordnet ist. Einer der Ausgänge der Differenzialeinrichtung ist koaxial durch die mindestens eine Planeten lastgetriebestufe und den Elektromotor geführt. Insbesondere ist der Ausgang als eine Welle oder ein Wellenabschnitt ausgebildet, der koaxial zu der Hauptdrehachse angeordnet ist. Diese Ausgestaltung unterstützt das Bestreben, den Elektroantrieb in radialer und axialer Richtung kompakt zu halten. It is particularly preferred that the transmission section has a planet gear stage, which is arranged between the electric motor and the differential device. One of the outputs of the differential device is guided coaxially through the at least one planet gear stage and the electric motor. In particular, the output is formed as a shaft or a shaft portion which is arranged coaxially with the main axis of rotation. This embodiment supports the effort to keep the electric drive compact in the radial and axial directions.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Differenzialeinrichtung und die Planetenlastgetriebestufe eine gemeinsame Planetenträgereinrichtung aufweisen. Insbesondere bildet der Planetenträger der Differenzialeinrichtung einen Teil der Planetenträgereinrichtung. Durch die Integration der Funktion der Planetenträger von der Differenzialeinrichtung und der Planetenlastgetriebestufe in die Planetenträgereinrichtung kann weiterer Bauraum eingespart werden. Die Planetenlastgetriebestufe ist insbesondere als eine Stirnradplanetengetriebestufe ausgebildet, wobei die Räder der Stirnradplanetengetriebestufe als Stirnzahnräder ausgebildet sind. It is further preferred that the differential device and the planetary gear stage have a common planet carrier device. In particular, the planet carrier of the differential device forms part of the planet carrier device. By integrating the function of the planet carrier of the differential device and the planetary gear stage in the planet carrier device further space can be saved. The planetary load gear stage is in particular as a Stirnradplanetengetriebestufe formed, wherein the wheels of the Stirnradplanetengetriebestufe are designed as spur gears.
Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung weist der Getriebeabschnitt eine Planeteneingangsgetriebestufe auf, wobei die Planeteneingangsgetriebestufe im Antriebsdrehmomentenfluss oder in dem Drehmomentenpfad zwischen der Planeten lastgetriebestufe und dem Elektromotor angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist ein Ausgang des Elektromotors drehfest mit einem Eingang der Planeteneingangsgetriebestufe verbunden. Ferner ist es bevorzugt, dass ein Ausgang der Planeteneingangsgetriebestufe mit einem Eingang der Planetenlastgetriebestufe drehfest verbunden ist. Ferner ist es bevorzugt, dass ein Ausgang der Planetenlastgetriebestufe drehfest mit dem Eingang der Differenzialeinrichtung verbunden ist. Insbesondere ist der Drehmomentpfad zwischen Elektromotor und Differenzialeinrichtung als ein ununterbrechbarer Drehmomentenpfad ausgebildet, sodass der Elektromotor mit der Differenzialeinrichtung stets und/oder in allen Betriebszuständen des Elektroantriebs wirkverbunden ist. In a possible development of the invention, the transmission section to a planetary input gear stage, wherein the planetary input gear stage in the drive torque flux or in the torque path between the planet gear stage and the electric motor is arranged. Particularly preferably, an output of the electric motor is non-rotatably connected to an input of the planetary input gear stage. Furthermore, it is preferred that an output of the planetary input gear stage is rotatably connected to an input of the planetary load gear stage. Furthermore, it is preferred that an output of the planetary load gear stage is non-rotatably connected to the input of the differential device. In particular, the torque path between the electric motor and the differential device is designed as an uninterruptible torque path, so that the electric motor is always operatively connected to the differential device and / or in all operating states of the electric drive.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft das Fahrzeug mit dem Elektroantrieb, wie dieser zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Besonders bevorzugt bildet der Elektroantrieb eine Elektroachse zum Antrieb der Räder einer Achse des Fahrzeugs. Another object of the invention relates to the vehicle with the electric drive, as described above or according to one of the preceding claims. Particularly preferably, the electric drive forms an electric axle for driving the wheels of an axle of the vehicle.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen: Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention and the accompanying figures. Showing:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Elektroantriebs als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figur 2 eine schematische Draufsicht auf die Differenzialeinrichtung des Elektroantriebs in der Figur 1 ; Figur 3 eine Explosionsdarstellung einer möglichen konstruktiven Realisierung des Elektroantriebs in der Figur 1 ; Figure 1 is a schematic representation of an electric drive as a first embodiment of the invention; Figure 2 is a schematic plan view of the differential device of the electric drive in Figure 1; Figure 3 is an exploded view of a possible constructive realization of the electric drive in Figure 1;
Figur 4a, b zwei dreidimensionale Darstellungen einer Planetenträgereinrichtung des Elektroantriebs der vorhergehenden Figuren; Figure 4a, b show two three-dimensional representations of a planet carrier device of the electric drive of the preceding figures;
Figur 5 eine Längsschnittansicht auf eine konstruktive Ausgestaltung eines Getriebeabschnitts des Elektroantriebs der vorhergehenden Figuren. Die Figur 1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung einen Elektroantrieb 1 für ein nur als Rahmen dargestelltes Fahrzeug 2 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Fahrzeug 2 ist beispielsweise als ein Personenkraftwagen ausgebildet und weist eine angetriebene Achse 3 auf, welche als eine Vorderachse oder als eine Hinterachse ausgebildet sein kann. Die angetriebene Achse 3 ist in deren Endbereichen mit Rädern 4 als Antriebsräder gekoppelt. Eine weitere Achse des Fahrzeugs 2 ist nicht dargestellt. Figure 5 is a longitudinal sectional view of a structural design of a gear portion of the electric drive of the preceding figures. 1 shows a highly schematic representation of an electric drive 1 for a vehicle 2 shown only as a frame as an embodiment of the invention. The vehicle 2 is designed, for example, as a passenger car and has a driven axle 3, which may be designed as a front axle or as a rear axle. The driven axle 3 is coupled in its end regions with wheels 4 as drive wheels. Another axis of the vehicle 2 is not shown.
Der Elektroantrieb 1 weist einen Elektromotor 5 auf, welcher mit einem Getriebeabschnitt 6 wirkverbunden ist. Der Elektroantrieb 1 beziehungsweise der Getriebeabschnitt 6 weist zwei Ausgänge 7a, b auf, die mit den Rädern 4 wahlweise unmittelbar drehfest verbunden sind oder über ein weiteres Zwischengetriebe wirkverbunden sind. Der Getriebeabschnitt 6 kann - ausgehend von dem Elektromotor 5 - weiter in eine Planeteneingangsgetriebestufe 8, eine Planetenlastgetriebestufe 9 sowie eine Differenzialeinrichtung 10 unterteilt werden. Die Planeteneingangsgetriebestufe 8 und/oder die Planetenlastgetriebestufe 9 ist eine optionale Komponente des Elektroantriebs . The electric drive 1 has an electric motor 5, which is operatively connected to a transmission section 6. The electric drive 1 or the transmission section 6 has two outputs 7a, b, which are optionally connected directly to the wheels 4 rotatably or are operatively connected via a further intermediate gear. The transmission section 6 can be subdivided further into a planetary input gear stage 8, a planetary gear transmission stage 9 and a differential device 10, starting from the electric motor 5. The planetary input gear 8 and / or the planetary gear 9 is an optional component of the electric drive.
Die Planeteneingangsgetriebestufe 8, die Planetenlastgetriebestufe 9 sowie die Differenzialeinrichtung 10 sind jeweils als ein Stirnradplanetengetriebe ausgebildet, wobei die Zahnräder des Stirnradplanetengetriebes jeweils als Stirnzahnräder realisiert sind. Die Differenzialeinrichtung 10 weist ein erstes und ein zweites Sonnenrad 11 , 12 auf, wobei das erste Sonnenrad 1 1 mit einem ersten Ausgang 7a und das zweite Sonnenrad 12 mit dem zweiten Ausgang 7b drehfest verbunden ist. Beispielsweise sitzt das erste Sonnenrad 11 auf einer ersten Ausgangswelle 13, welche den ersten Ausgang 7a bildet und das zweite Sonnenrad 12 auf einer zweiten Ausgangswelle 14, welche den zweiten Ausgang 7b bildet. Die Sonnenräder 1 1 , 12 und/oder die Ausgangswellen 13. 14 definieren eine Hauptdrehachse H des Elektroantriebs 1. Der Abtrieb der Differenzialeinrichtung 10 erfolgt koaxial zu der Differenzialeinrichtung 10, zu dem Elektroantrieb 1 oder zu der Hauptachse H, wobei ein Abtrieb in Form der Ausgangswelle 13 koaxial durch die als Hohlwellen ausgebildeten Sonnenräder, nämlich Eingangssonnenrad 18 und Lastsonnenrad 22 durchgeführt ist. The planetary input gear 8, the planetary gear 9 and the differential device 10 are each formed as a Stirnradplanetengetriebe, the gears of the Stirnradplanetengetriebes are each realized as spur gears. The differential device 10 has a first and a second sun gear 11, 12, wherein the first sun gear 1 1 with a first output 7a and the second sun gear 12 is rotatably connected to the second output 7b. For example, the first sun gear 11 is seated on a first output shaft 13, which forms the first output 7a, and the second sun gear 12 on a second output shaft 14, which forms the second output 7b. The sun gears 1 1, 12 and / or the output shafts 13, 14 define a main axis of rotation H of the electric drive 1. The output of the differential device 10 is coaxial with the differential device 10, to the electric drive 1 or to the main axis H, wherein an output in the form of Output shaft 13 coaxially through the sun gears designed as hollow shafts, namely Eingangsonnenrad 18 and 22 Lastsonnenrad is performed.
Die Differenzialeinrichtung 10 weist erste Planetenräder 15 sowie zweite Planetenräder 16 auf. Die Drehachsen der ersten Planetenräder 15 befinden sich auf einem ersten Teilkreisdurchmesser D1 , die Drehachsen der zweiten Planetenräder 16 befinden sich auf einem zweiten, kleineren Teilkreisdurchmesser D2. Die ersten Planetenräder 15 kämmen mit dem ersten Sonnenrad 11 in einer ersten Verzahnungsebene VZ1. Die zweiten Planetenräder 16 kämmen mit dem zweiten Sonnenrad 12 in einer zweiten Verzahnungsebene VZ2, wobei erste Verzahnungsebene und zweite Verzahnungsebene VZ1 , VZ2 Radialebenen zu der Hauptdrehachse H bilden. Es ist zudem vorgesehen, dass sich die erste Verzahnung zwischen den ersten Planetenrädern 15 und dem ersten Sonnenrad 1 1 über eine erste axiale Verzahnungsbreite VB1 und die zweite Verzahnung der zweiten Planetenräder 16 mit dem zweiten Sonnenrad 12 über eine zweite Verzahnungsbreite VB2 in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse H erstreckt. Die ersten Planetenräder 15 kämmen mit den zweiten Planetenrädem 16 in einer dritten Verzahnungsbreite VB3, welche zumindest überlappend zu der zweiten Verzahnungsbreite VB2 und in diesem Ausführungsbeispiel sogar deckungsgleich zu dieser angeordnet ist. Die axiale Breite der zweiten Planetenräder 16 ist auf die zweite Verzahnungsbreite VB2 und/oder auf die dritte Verzahnungsbreite VB3 beschränkt. Die axiale Breite der ersten Planetenräder 15 erstreckt sich dagegen über die erste Verzahnungsbreite VB1 und überlappt mit der zweiten und/oder dritten Verzahnungsbreite VB2 bzw. VB3. Somit sind die ersten Planetenräder 15 als lange Planetenräder ausgebildet, welche sich zumindest abschnittsweise über das zweite Sonnenrad 12 in axialer Richtung erstrecken. Um eine funktionierende Differenzialeinrichtung 10 umzusetzen, dürfen die ersten Planetenräder 15 jedoch nicht mit dem zweiten Sonnenrad 12 kämmen. Aus diesem Grund ist vorgesehen, dass die ersten Planetenräder 15 kontaktlos zu dem zweiten Sonnenrad 12 angeordnet sind. Als weitere Randbedingung ist vorgesehen, dass die Übersetzung zwischen erstem Planetenrad 15 und erstem Sonnenrad 11 gleich zu der Übersetzung des zweiten Planetenrads 16 und dem zweiten Sonnenrad 12 sein soll. Insbesondere ist die Anzahl der Zähne der Sonnenräder 11 und 12 jeweils gleich. Ferner ist die Anzahl der Zähne der Planetenräder 15 und 16 jeweils gleich. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Modul der Planetenräder 15, 16 jeweils gleich sind und das Modul der Sonnenräder 1 1 , 12 jeweils gleich sind. The differential device 10 has first planet gears 15 and second planet gears 16. The axes of rotation of the first planet gears 15 are located on a first pitch circle diameter D1, the axes of rotation of the second planet gears 16 are located on a second, smaller pitch circle diameter D2. The first planetary gears 15 mesh with the first sun gear 11 in a first toothing plane VZ1. The second planet gears 16 mesh with the second sun gear 12 in a second toothing plane VZ2, wherein first toothing plane and second toothing plane VZ1, VZ2 form radial planes to the main axis of rotation H. It is also contemplated that the first gearing between the first planetary gears 15 and the first sun gear 1 1 via a first axial gearing width VB1 and the second gearing of the second planetary gears 16 with the second sun gear 12 via a second gearing width VB2 in the axial direction to the Main axis of rotation H extends. The first planetary gears 15 mesh with the second planetary gears 16 in a third toothing width VB3, which is arranged at least overlapping the second toothing width VB2 and in this embodiment even congruent thereto. The axial width of the second planet gears 16 is limited to the second tooth width VB2 and / or to the third tooth width VB3. In contrast, the axial width of the first planetary gears 15 extends over the first toothing width VB1 and overlaps with the second and / or third toothing widths VB2 and VB3. Thus, the first planetary gears 15 are formed as long planetary gears, which extend at least partially over the second sun gear 12 in the axial direction. In order to implement a functioning differential device 10, however, the first planet wheels 15 may not mesh with the second sun gear 12. For this reason, it is provided that the first planet gears 15 are arranged contactlessly with respect to the second sun gear 12. As a further boundary condition is provided that the translation between the first planetary gear 15 and the first sun gear 11 should be equal to the translation of the second planetary gear 16 and the second sun gear 12. In particular, the number of teeth of the sun gears 11 and 12 is the same. Further, the number of teeth of the planet gears 15 and 16 are the same. In particular, it is provided that the module of the planet gears 15, 16 are the same and the modulus of the sun gears 1 1, 12 are the same.
Wie in der Figur 1 angedeutet ist, ist jedoch der Kopfkreisdurchmesser, insbesondere der Außendurchmesser des zweiten Sonnenrads 12 kleiner als der Kopfkreisdurchmesser, insbesondere Außendurchmesser des ersten Sonnenrads 1 1 ausgebildet. Dies wird durch eine Profilverschiebung erreicht, wobei das zweite Sonnenrad 12 gegenüber dem ersten Sonnenrad 11 eine negative Profilverschiebung aufweist. Besonders bevorzugt weist das erste Sonnenrad 11 eine positive Profilverschiebung und das zweite Sonnenrad 12 eine negative Profilverschiebung auf. Bei einem Ausführungsbeispiel - wie es in der Figur 1 dargestellt ist - ist der Teilkreisdurchmesser D1 der ersten Planetenräder 15 größer ausgebildet als der Teilkreisdurchmesser D2 der zweiten Planetenräder 16. Statt oder ergänzend zu den unterschiedlichen Teilkreisdurchmessern D1 , D2 können die beiden Teilkreisdurchmesser D1 , D2 auch gleich ausgebildet sein und die ersten Planetenräder 15 gegenüber den zweiten Planetenrädern 16 eine negative Profilverschiebung aufweisen. Insbesondere weist das erste Planetenrad 15 eine negative Profilverschiebung und das zweite Planetenrad 16 eine positive Profilverschiebung auf. As indicated in FIG. 1, however, the tip diameter, in particular the outer diameter of the second sun gear 12, is smaller than the tip circle diameter, in particular the outside diameter of the first sun gear 11. This is achieved by a profile shift, wherein the second sun gear 12 relative to the first sun gear 11 has a negative profile shift. Particularly preferably, the first sun gear 11 has a positive profile shift and the second sun gear 12 has a negative profile shift. In one embodiment - as shown in Figure 1 - the pitch circle diameter D1 of the first planetary gears 15 is formed larger than the pitch circle diameter D2 of the second planet gears 16. Instead of or in addition to the different pitch diameters D1, D2, the two pitch diameters D1, D2 also be formed the same and the first planetary gears 15 relative to the second planetary gears 16 have a negative profile shift. In particular, the first planetary gear 15 has a negative profile shift and the second planetary gear 16 on a positive profile shift.
Durch die Profilverschiebung wird erreicht, dass die zweite Verzahnungsbreite VB2 und die dritte Verzahnungsbreite VB3 überlappend zueinander angeordnet werden können. Durch die Nutzung von zwei statt drei Verzahnungsebenen wird erheblich axialer Bauraum bei dem Elektroantrieb 1 eingespart. Due to the profile displacement is achieved that the second tooth width VB2 and the third tooth width VB3 can be arranged overlapping each other. By using two instead of three toothing planes, considerable axial space is saved in the electric drive 1.
Der weitere Getriebeabschnitt 6 ist wie folgt aufgebaut: Der Elektromotor 5 ist koaxial zu der Hauptachse H und damit sehr platzsparend angeordnet. Eine Rotorwelle 17 als Ausgang aus dem Elektromotor 5 ist drehfest mit einem Eingangssonnenrad 18 der Planeteneingangsgetriebestufe 8 verbunden. Insbesondere ist die Rotorwelle 17 mit dem Eingangssonnenrad 18 untrennbar verbunden. Das Eingangssonnenrad 18 kämmt mit Eingangsplanetenrädern 19, welche mit ihren Drehachsen in einem dritten Teilkreisdurchmesser D3 auf einem Eingangsplanetenträger 20 drehbar angeordnet sind. Die Eingangsplanetenräder 19 kämmen mit einem verzahnten Eingangshohlradabschnitt 21 , welche stationär angeordnet sind. Der Eingangsplanetenträger 20 bildet den Ausgang aus der Planeteneingangsgetriebestufe 8. The further gear section 6 is constructed as follows: The electric motor 5 is coaxial with the main axis H and thus arranged very space-saving. A rotor shaft 17 as an output from the electric motor 5 is rotatably connected to an input sun gear 18 of the planetary input gear stage 8. In particular, the rotor shaft 17 is inseparably connected to the input sun gear 18. The Eingangsonnenrad 18 meshes with Eingangsplanetenrädern 19, which are rotatably arranged with their axes of rotation in a third pitch diameter D3 on an input planet carrier 20. The input planet gears 19 mesh with a toothed input ring gear section 21 which are stationary. The input planetary carrier 20 forms the output from the planetary input gear 8.
Der Eingangsplanetenträger 20 ist mit einem Lastsonnenrad 22 drehfest, insbesondere untrennbar, verbunden. Das Lastsonnenrad 22 als Teil der Planetenlastgetriebestufe 9 kämmt mit Lastplanetenrädern 23, welche auf einer Planetenträgereinrichtung 24 auf einem vierten Teilkreisdurchmesser D4 drehbar angeordnet sind. Die Lastplanetenräder 23 kämmen mit einem Lasthohlradabschnitt 25. Die Planetenträgereinrichtung 24 bildet den Ausgang aus der Planetenlastgetriebestufe 9 und bildet zugleich den Planetenträger für die ersten und zweiten Planetenräder 15, 16, sodass die Planetenträgereinrichtung 24 als gemeinsamer Planetenträger oder Steg für die Lastplanetenräder 23, die ersten Planetenräder 15 und die zweiten Planetenräder 16 ausgebildet sind. Durch die Ausbildung der Planetenträgereinrichtung 24 als gemeinsamer Planetenträger können Komponenten und damit Bauraum in dem Elektroeintrieb 1 eingespart werden. Die Figur 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Differenzialeinrichtung 10, wobei zu erkennen ist, dass die ersten und zweiten Planetenräder 15. 16 in einem in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse H durchgehend verlaufenden Zahnkranz 26 angeordnet sind. In Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse H reihen sich in den Zahnkranz 26 abwechselnd erste und zweite Planetenräder 15, 16 auf, wobei jeder der Planetenräder 15, 16 mit beiden seiner angrenzenden Nachbarn in Zahneingriff steht. Somit kämmt einer der ersten Planetenräder 15 in Umlaufrichtung mit beiden als zweite Planetenräder 16 ausgebildeten Nachbarn. In gleicher Weise kämmt jedes der zweiten Planetenräder 16 mit den zwei benachbart angeordneten ersten Planetenrädern 15. The input planet carrier 20 is non-rotatably connected, in particular inseparable, with a load sun gear 22. The load sun gear 22 as part of the planetary gear stage 9 meshes with Lastplanetenrädern 23 which are rotatably mounted on a planet carrier device 24 on a fourth pitch diameter D4. The planet carrier device 24 forms the output from the planetary gear 9 and at the same time forms the planet carrier for the first and second planet gears 15, 16, so that the planet carrier device 24 as a common planet carrier or web for the Lastplanetenräder 23, the first Planet gears 15 and the second planet gears 16 are formed. By forming the planet carrier device 24 as a common planet carrier components and thus space can be saved in the electric drive 1. FIG. 2 shows a schematic plan view of the differential device 10, wherein it can be seen that the first and second planetary gears 15, 16 are arranged in a toothed ring 26 extending continuously in the direction of rotation about the main axis of rotation H. In the direction of rotation about the main axis of rotation H, first and second planetary gears 15, 16 alternate alternately in the ring gear 26, each of the planetary gears 15, 16 meshing with both of its adjacent neighbors. Thus, one of the first planet gears 15 meshes in the direction of rotation with two neighbors formed as second planet gears 16. In the same way, each of the second planet gears 16 meshes with the two adjacent first planetary gears 15.
Deutlich ist auch der kleinere Kopfkreisdurchmesser des zweiten Sonnenrads 12 im Vergleich zu dem größeren Kopfkreisdurchmesser des ersten Sonnenrads 1 1 zu erkennen und die unterschiedlichen Teilkreisdurchmesser D1 und D2 zu erkennen, so dass die ersten Planetenräder 15 kontaktlos zu dem zweiten Sonnenrad 12 angeordnet sind. Clearly, the smaller tip diameter of the second sun gear 12 can also be seen in comparison to the larger tip diameter of the first sun gear 11 and the different pitch diameters D1 and D2 can be seen, so that the first planet gears 15 are arranged contactlessly with respect to the second sun gear 12.
Durch den durchgehenden Zahnkranz 26 werden eingeleitete Antriebsdrehmomente besser verteilt, wobei bei einer Durchleitung des Antriebsdrehmoments durch die Differenzialeinrichtung 10 die Planetenräder 15, 16 radial nach außen belastet werden und insbesondere die Zahneingriffe zwischen Planetenrädern 15, 16 und Sonnenrädern 1 1 , 12 entlasten. Damit bildet die Differenzialeinrichtung 10 ein Heavy Duty Differential (HDD). Through the continuous ring gear 26 introduced drive torques are better distributed, with a transmission of the drive torque through the differential device 10, the planet gears 15, 16 are loaded radially outward and in particular the meshing between planetary gears 15, 16 and sun gears 1 1, 12 relieve. Thus, the differential device 10 forms a heavy duty differential (HDD).
Die Planetenträgereinrichtung 24 weist Führungsflächen 32 auf, welche in der gezeigten Draufsicht kreisbogenabschnittsförmig ausgebildet sind, wobei die Planetenräder 15, 16 durch die Führungsflächen 32 in radialer Richtung geführt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Führungsflächen 32 so angeordnet sind, dass die Planetenräder 15, 16 kopfkreisgeführt sind und mit ihrer umlaufenden Außenseite in radialer Richtung zu der eigenen Drehachse an den Führungsflächen 32 anliegen. Dadurch kann auch erreicht werden, dass eine gewisse Reibung erzeugt wird, sodass die Differenzialeinrichtung 10 als ein selbstsperrendes Differenzial ausgebildet ist. Zudem kann aufgrund der Kopfkreisführung der Planetenräder 15, 16 durch die Führungsflächen 32 auf eine zentrale Bohrung in den Planetenrädern 15, 16 oder durch einen durchgeführten Bolzen etc. verzichtet werden, sodass die Planetenräder 15, 16 dadurch nicht geschwächt werden, was wiederum der Belastbarkeit der Differenzialeinrichtung 10 und damit des Elektroantriebs 1 bei kompakter Bauweise vorteilhaft zuträgt. The planet carrier device 24 has guide surfaces 32, which are formed in the plan view arcuate section-shaped, wherein the planet gears 15, 16 are guided by the guide surfaces 32 in the radial direction. In particular, it may be provided that the guide surfaces 32 are arranged so that the planet gears 15, 16 are guided by a head circle and abut with their circumferential outer side in the radial direction to the own axis of rotation on the guide surfaces 32. This can also be achieved that a certain Friction is generated so that the differential device 10 is formed as a self-locking differential. In addition, due to the top circle guide of the planetary gears 15, 16 are omitted by the guide surfaces 32 on a central bore in the planetary gears 15, 16 or by a performed bolt, etc., so that the planet gears 15, 16 are not weakened thereby, which in turn the resilience of Differential device 10 and thus the electric drive 1 in a compact design advantageously transmits.
Die Figur 3 zeigt in einer schematischen Explosionsdarstellung den Elektroantrieb 1 als eine mögliche konstruktive Ausgestaltung. In der Figur 3 ist auf der rechten Seite die Differenzialeinrichtung 10 und ausgehend von der linken Seite die Planeteneingangsgetriebestufe 8 und die Planetenlastgetriebestufe 9 dargestellt. Der Elektroantrieb 1 weist ein Gehäuse 27 auf, welches die Differenzialeinrichtung 10, die Planeteneingangsgetriebestufe 8 und die Planetenlastgetriebestufe 9 aufnimmt. Insbesondere sind diese Baugruppen in axialer Richtung mindestens bündig in dem Gehäuse 27 aufgenommen. Das Gehäuse 27 weist eine gerade Zylinderform auf, welche koaxial zu der Hauptdrehachse H angeordnet ist. Das Gehäuse 27 umfasst einen Gehäusegrundkörper 28 und eine rohrabschnittsförmige Gehäusehülse 29, die auf den Gehäusegrundkörper 28 in axialer Richtung aufgesetzt ist. An das Gehäuse 27, insbesondere an die Gehäusehülse 29, kann der Elektromotor 5 angeflanscht werden Der Gehäusegrundkörper 28 dreht sich im Betrieb relativ zu der stationären Gehäusehülse 29 3 shows a schematic exploded view of the electric drive 1 as a possible structural design. In the figure 3, the differential device 10 is shown on the right side and starting from the left side of the planetary input gear stage 8 and the planetary gear 9. The electric drive 1 has a housing 27, which receives the differential device 10, the planetary input gear 8 and the planetary gear 9. In particular, these assemblies are at least flush received in the housing 27 in the axial direction. The housing 27 has a straight cylindrical shape, which is arranged coaxially to the main axis of rotation H. The housing 27 comprises a housing base body 28 and a tubular section-shaped housing sleeve 29, which is placed on the housing base body 28 in the axial direction. To the housing 27, in particular to the housing sleeve 29, the electric motor 5 can be flanged The housing base body 28 rotates in operation relative to the stationary housing sleeve 29th
Optional kann an dem Gehäusegrundkörper 28 eine zusätzliche Verzahnung für eine Parksperre vorgesehen sein. Optionally, an additional toothing for a parking lock can be provided on the housing base body 28.
Ausgehend von der Seite des Elektromotors 5 weist der Elektroantrieb 1 einen optionalen Abschlussdeckel 30 auf. An diesen schließt sich das Eingangssonnenrad 18 an, welches mit den Eingangsplanetenräder 19 kämmt. Die Eingangsplanetenräder 19 sind in dem Eingangsplanetenträger 20 drehbar angeordnet, wobei Bolzen 31 vorgesehen sind, welche sich in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse H erstrecken, welche an dem Eingangsplanetenträger 20 festgelegt sind und auf denen die Eingangsplanetenräder 19 drehbar angeordnet sind. Starting from the side of the electric motor 5, the electric drive 1 has an optional end cover 30. At these the Eingangsonnenrad 18 connects, which meshes with the input planet gears 19. The input planet wheels 19 are rotatably mounted in the input planetary carrier 20 with bolts 31 provided in the axial direction of the main axis of rotation H extend, which are fixed to the input planet carrier 20 and on which the input planet gears 19 are rotatably arranged.
Das Eingangssonnenrad 18 und die Eingangsplanetenräder 19 weisen jeweils eine Schrägverzahnung auf, sodass diese im Dauerbetrieb bei der Übertragung des Antriebsdrehmoments nur wenige Vibrationen oder Laufgeräusche produzieren. The Eingangsonnenrad 18 and the input planetary gears 19 each have a helical toothing, so that they produce only a few vibrations or running noise in continuous operation in the transmission of the drive torque.
Das Eingangssonnenrad 18 ist mit der nicht dargestellten Rotorwelle 17 drehfest verbunden, weist jedoch - wie alle anderen Komponenten bis zu dem ersten Sonnenrad 11 eine zentrale Durchlassöffnung auf, die koaxial zu der Hauptdrehachse H liegt, wobei durch die Durchlassöffnung die erste Ausgangswelle 13 durchgeführt ist. The Eingangsonnenrad 18 is rotatably connected to the rotor shaft 17, not shown, but has - like all other components up to the first sun gear 11 has a central passage opening which is coaxial with the main axis of rotation H, wherein through the passage opening, the first output shaft 13 is performed.
Auf den Eingangsplanetenträger 20 ist drehfest das Lastsonnenrad 22 angeordnet. Die Lastplaneten räder 23 sind auf Bolzen 33 drehbar gelagert und kämmen mit dem Lastsonnenrad 22. Lastsonnenrad 22 und Lastplanetenräder 23 weisen ebenfalls jeweils eine Schrägverzahnung auf. Über den Momentenpfad und die Planeteneingangsgetriebestufe 8 sowie die Planetentastgetriebestufe 9 wird ausgehend von einer hohen Drehzahl des Elektromotors 5 die Drehzahl heruntergesetzt. Vor diesem Hintergrund muss die Planeteneingangsgetriebestufe 8 eine höhere Drehzahl aber ein geringeres Drehmoment übertragen und die Planetenlastgetriebestufe 9 dagegen ein höheres Drehmoment, jedoch eine geringere Drehgeschwindigkeit. Aus diesem Grund ist das Eingangssonnenrad 18 und die dazugehörigen Eingangsplanetenräder 19 in axialer Breite schmaler ausgeführt als das Lastsonnenrad 22 bzw. die Lastplanetenräder 23. Beispielsweise ist die axiale Breite des Eingangssonnenrads 18 halb so groß oder kleiner im Vergleich zu dem Lastsonnenrad 22. On the input planet carrier 20 is the load sun gear 22 rotatably disposed. The Lastplaneten wheels 23 are rotatably mounted on bolts 33 and mesh with the Lastsonnenrad 22. Lastsonnenrad 22 and Lastplanetenräder 23 also each have a helical toothing. About the torque path and the planetary input gear 8 and the planetary gear 9, starting from a high speed of the electric motor 5, the speed is reduced. Against this background, the planetary input gear stage 8 must transmit a higher speed but a lower torque and the planetary gear stage 9, however, a higher torque, but a lower rotational speed. For this reason, the input sun gear 18 and the associated input planetary gears 19 are narrower in axial width than the load sun gear 22 and the load planetary gears 23, respectively. For example, the axial width of the input sun gear 18 is half or less compared to the load sun gear 22.
Wie sich insbesondere aus den Figuren 4a, b ergibt, die den Gehäusegrundkörper 28 zeigen, ist dieser einstückig ausgebildet und weist eine Vielzahl von Einzelfunktionen auf. Der Gehäusegrundkörper 28 ist in der gezeigten Ausführungsform aus Stahl gefertigt und als ein Sandgussteil realisiert. Er bildet die Planetenträgereinrichtung 24, welche zum einen die Lastplanetenräder 23 bzw. die Bolzen 33 trägt und zum anderen eine formschlüssige Aufnahme für die ersten und zweiten Planetenräder 15,16 bildet. Hierfür weist der Gehäusegrundkörper 28 einen Laststegabschnitt 34 und einen Differenzialstegabschnitt 35 auf. Der Laststegabschnitt 34 weist an seinem freien Ende einen Ringabschnitt 36 auf, welcher koaxial und konzentrisch zu der Hauptdrehachse H angeordnet ist. Von dem Ringabschnitt 36 erstrecken sich in axialer Richtung Stege 37, welche in Umlaufrichtung zwischen sich Fenster 38 aufweisen, wobei in jedem Fenster 38 einer der Lastplanetenräder 23 angeordnet ist. Zur Festlegung der Bolzen 33 weist der Ringabschnitt 36 auf der einen Seite und der Differenzialstegabschnitt 35 auf der dazu gegenüberliegenden Seite jeweils eine Bolzenaufnahme 39 auf. As is apparent in particular from FIGS. 4 a, 4 b, which show the housing base body 28, this is formed in one piece and has a multiplicity of individual functions. The housing base 28 is made of steel in the embodiment shown and realized as a sand casting. It forms the planet carrier device 24, which on the one hand carries the Lastplanetenräder 23 and the bolts 33 and on the other hand forms a positive reception for the first and second planetary gears 15,16. For this purpose, the housing base 28 has a load web section 34 and a differential web section 35. The load web section 34 has at its free end a ring section 36, which is arranged coaxially and concentrically to the main axis of rotation H. From the ring portion 36 extend in the axial direction webs 37, which have in the circumferential direction between them window 38, wherein in each window 38 of the Lastplanetenräder 23 is arranged. To fix the bolts 33, the ring section 36 has on one side and the differential web section 35 on the opposite side in each case a bolt receptacle 39.
Der Eingangshohlradabschnitt 21 und der Lasthohlradabschnitt 25 werden dagegen an der Innenfläche der rohrabschnittsförmigen Gehäusehülse 29 als eine durchgehende Innenverzahnung 40 (vgl. Figur 5) ausgebildet. On the other hand, the input hollow wheel section 21 and the load hollow wheel section 25 are formed on the inner surface of the tubular segment-shaped housing sleeve 29 as a continuous internal toothing 40 (see FIG.
Die Figur 5 zeigt eine Längsschnittansicht des Elektroantriebs 1 im Bereich des Getriebeabschnitts 6, wobei auf der linken Seite die Differenzialeinrichtung 10, daran anschließend die Planetenlastgetriebestufe 9 und die Planeteneingangsgetriebestufe 8 dargestellt sind. Es ist zu erkennen, dass der Gehäusegrundkörper 28, welcher wieder in den Differenzialstegabschnitt 35 und den Laststegabschnitt 34 unterteilt werden kann, von der rohrabschnittsförmigen Gehäusehülse 29 im Bereich des Laststegabschnitts 34 übergriffen wird, sodass der Laststegabschnitt 34 in der rohrabschnittsförmigen Gehäusehülse 29 angeordnet ist. Die durchgehende Innenverzahnung 40 ist als eine Schrägverzahnung ausgebildet, welche sich durchgehend von den Lastplanetenrädern 23 bis zu den Eingangsplanetenrädern 19 erstreckt. 5 shows a longitudinal sectional view of the electric drive 1 in the region of the gear section 6, wherein on the left side of the differential device 10, subsequently the planetary gear 9 and the planetary input gear 8 are shown. It can be seen that the housing base body 28, which can be subdivided again into the differential web section 35 and the load web section 34, is overlapped by the tubular segment-shaped housing sleeve 29 in the region of the load web section 34, so that the load web section 34 is arranged in the pipe-section-shaped housing sleeve 29. The continuous internal gear 40 is formed as a helical toothing, which extends continuously from the Lastplanetenrädern 23 to the input planetary gears 19.
Diese besondere Ausführung zeigt, dass die Planeteneingangsgetriebestufe 8 und die Planetenlastgetriebestufe 9 die gleiche Verzahnung aufweisen, da diese beide die gleiche durchgehende Innenverzahnung 40 nutzen. Dadurch ist es möglich, das Lastsonnenrad 22 und das Eingangssonnenrad 18 aus dem gleichen, verzahnten Halbzeug herzustellen. Ferner ist es möglich, die Lastplanetenräder 23 und die Eingangsplanetenräder 19 ebenfalls aus dem gleichen verzahnten Halbzeug zu produzieren, sodass auf diese Weise Fertigungskosten eingespart werden können. Zudem hat die durchgehende Innenverzahnung 40 den Vorteil, dass der Elektroantrieb 1 sehr kompakt aufgebaut werden kann. This particular embodiment shows that the planetary input gear 8 and the planetary gear 9 have the same teeth, since both use the same continuous internal toothing 40. As a result, it is possible for the load sun gear 22 and the input sun gear 18 to be made of the same toothed one Produce semi-finished product. Further, it is possible to also produce the load planetary gears 23 and the input planet gears 19 from the same toothed semi-finished product, so that manufacturing costs can be saved in this way. In addition, the continuous internal toothing 40 has the advantage that the electric drive 1 can be constructed very compact.
Es ist beispielhaft vorgesehen, dass die Gesamtübersetzung des Getriebeabschnitts 6 vom Eingang der Rotorwelle 17 bis zu den Ausgängen 7a, b zwischen 8 und 15 beträgt und hier 10 (+/-10%) beträgt. It is provided by way of example that the total ratio of the gear section 6 from the input of the rotor shaft 17 to the outputs 7a, b is between 8 and 15 and here is 10 (+/- 10%).
Durch den Gehäusegrundkörper 28 wird somit eine gemeinsame Planetenträgereinrichtung 24 gebildet, welche aus der dem Elektromotor 5 zugewandten Seite die Lastplanetenräder 23 und auf der davon abgewandten Seite die ersten und zweiten Planetenräder 15,16 trägt. By the housing base body 28 thus a common planet carrier device 24 is formed, which from the electric motor 5 side facing the Lastplanetenräder 23 and on the side facing away from the first and second planetary gears 15,16 carries.
Wie sich insbesondere aus der Figur 4a ergibt, weist der Differenzialstegabschnitt 35 für jedes der ersten Planetenräder 15 eine erste Planetenradaufnahme 41 und für jedes zweite Planetenrad 16 eine zweite Planetenradaufnahme 42 auf. Die Planeten radaufnahmen 41 ,42 sind als gerade, zylinderförmige Freiräume in dem Gehäusegrundkörper 28, insbesondere in dem Differenzialstegabschnitt 35 ausgebildet und erstrecken sich parallel zu der Hauptdrehachse H. Es ist darauf hinzuweisen, dass ein Umschlingungswinkel in Umlaufrichtung um die Drehachse der ersten Planetenräder 15 in den ersten Planetenradaufnahmen 41 größer als 180 Grad, insbesondere größer als 200 Grad ausgebildet ist, sodass die ersten Planetenräder 15 in radialer Richtung formschlüssig gesichert sind. Dagegen beträgt ein Umschlingungswinkel der zweiten Planetenradaufnahmen 42 für die zweiten Planetenräder 16 in Umlaufrichtung um deren Drehachsen weniger als 180 Grad, in diesem Beispiel ca. 120 Grad. Wie bereits eingangs erläutert wurde, stellen die geringen Umschlingungswinkel insbesondere für die zweiten Planetenräder 16 keine Schwierigkeit dar, da bei einer Belastung der Differenzialeinrichtung 10 die Planetenräder 15, 16 radial nach außen gedrückt werden, sodass diese an Führungsflächen 32 anliegen, die durch die ersten und zweiten Planetenradaufnahmen 41 ,42 gebildet sind, und kopfkreisgeführt sind. As can be seen in particular from FIG. 4 a, the differential web section 35 has a first planetary gear receptacle 41 for each of the first planetary gears 15 and a second planetary gear mount 42 for each second planetary gear 16. The planetary wheel recordings 41, 42 are formed as a straight, cylindrical free spaces in the housing base body 28, in particular in the differential web portion 35 and extending parallel to the main axis of rotation H. It should be noted that a wrap angle in the direction of rotation about the axis of rotation of the first planet gears 15 in the first Planetenradaufnahmen 41 is formed greater than 180 degrees, in particular greater than 200 degrees, so that the first planet gears 15 are secured in a form-fitting manner in the radial direction. In contrast, a wrap angle of the second Planetenradaufnahmen 42 for the second planetary gears 16 in the direction of rotation about their axes of rotation is less than 180 degrees, in this example about 120 degrees. As already explained at the beginning, the small angles of wrap, in particular for the second planetary gears 16, do not represent any difficulty, since, when the differential device 10 is loaded, the planet gears 15, 16 extend radially outward are pressed so that they abut on guide surfaces 32 which are formed by the first and second Planetenradaufnahmen 41, 42, and are guided by the head.
Wie sich insbesondere aus der Figur 3 ergibt, sind die ersten und zweiten Planetenräder 15,16 sowie das erste und das zweite Sonnenrad 11 ,12 mit einer Geradverzahnung ausgestattet, wobei sich die Zahnpaare zu der Hauptdrehachse H erstrecken. As can be seen in particular from FIG. 3, the first and second planetary gears 15, 16 as well as the first and the second sun gears 11, 12 are provided with a straight toothing, with the tooth pairs extending to the main axis of rotation H.
Die ersten und zweiten Sonnenräder 1 1 ,12 weisen jeweils eine Steckachsenaufnahme 45,46 auf, in die die erste und zweite Ausgangswelle 13,14 eingesteckt werden können. The first and second sun gears 1 1, 12 each have a plug-axle receptacle 45, 46 into which the first and second output shafts 13, 14 can be inserted.
In der Figur 5 ist der kompakte Aufbau des Getriebeabschnitts 6 nochmals zu erkennen, wobei ergänzend zu sehen ist, dass sich die ersten Planetenräder 15 mit ihrer Verzahnungsbreite sowohl über die Verzahnungsbreite des ersten Sonnenrads 1 1 , mit dem sie in Eingriff stehen, und über die Verzahnungsbreite der zweiten Planetenräder 16 sowie des zweiten Sonnenrads 12 in axiale Richtung erstrecken. Somit ist die Differenzialeinrichtung 10 in axialer Richtung besonders schmal ausgeführt. In the figure 5, the compact structure of the transmission section 6 can be seen again, it being additionally seen that the first planetary gears 15 with their tooth width both on the tooth width of the first sun gear 1 1, with which they are engaged, and on the Gearing width of the second planet gears 16 and the second sun gear 12 extend in the axial direction. Thus, the differential device 10 is designed to be particularly narrow in the axial direction.
Die Eingangsplanetenräder 19, insbesondere deren Verzahnungen, sind in der axialen Breite deutlich schmaler ausgeführt als die Lastplanetenräder 23 bzw. deren Verzahnungen. Die Eingangsplanetenräder 19 sowie die Lastplanetenräder 23 tragen die gleiche Schrägverzahnung in der gleichen Orientierung. Die Sprungüberdeckung der Eingangsplanetenräder 19, der Lastplanetenräder 23, des Eingangssonnenrads 18 und des Lastsonnenrads 22 sind jeweils ganzzahlig ausgeführt. Die Sprungüberdeckungen zwischen der Planeteneingangsgetriebestufe 8 und der Planetenlastgetriebestufe 9 weisen jedoch eine Differenz von genau oder mindestens 1 auf. Der Getriebeabschnitt 6 ist in der geschilderten Weise derart kompakt ausgebildet, dass dieser in der gezeigten Schnittansicht innerhalb eines DIN A4 Blattes verbleibt. Bezugszeichenliste The input planetary gears 19, in particular their teeth, are designed in the axial width significantly narrower than the Lastplanetenräder 23 and their teeth. The input planet gears 19 and the load planet gears 23 carry the same helical teeth in the same orientation. The jump coverage of the input planet gears 19, the Lastplanetenräder 23, the Eingangsonnenrads 18 and the Last Sonnenrads 22 are each performed in integers. However, the jump overlaps between the planetary input gear 8 and the planetary gear 9 have a difference of exactly or at least 1. The gear portion 6 is formed in the described manner so compact that it remains in the sectional view shown within a DIN A4 sheet. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Elektroantrieb 1 electric drive
2 Fahrzeug  2 vehicle
3 Achse  3 axis
4 Räder  4 wheels
5 Elektromotor  5 electric motor
6 Getriebeabschnitt  6 gear section
7a, b Ausgänge  7a, b outputs
8 Planeteneingangsgetriebestufe  8 planetary input gear stage
9 Planetenlastgetriebestufe  9 planetary gear stage
10 Differenzialeinrichtung  10 differential device
1 1 erstes Sonnenrad  1 1 first sun wheel
12 zweites Sonnenrad  12 second sun wheel
13 erste Ausgangswelle  13 first output shaft
14 zweite Ausgangswelle  14 second output shaft
15 erste Planetenräder  15 first planet wheels
16 zweite Planetenräder  16 second planet gears
17 Rotorwelle  17 rotor shaft
18 Eingangssonnenrad  18 input sun gear
19 Eingangsplanetenräder  19 input planet gears
20 Eingangsplanetenträger  20 input planet carrier
21 Eingangshohlradabschnitt  21 input ring gear section
22 Lastsonnenrad  22 load sun gear
23 Lastplanetenräder  23 load planet wheels
24 Planetenträgereinrichtung  24 planet carrier device
25 Lasthohlradabschnitt  25 load hollow wheel section
26 Zahnkranz  26 sprocket
27 Gehäuse 28 Gehäusegrundkörper27 housing 28 Housing body
29 Rohrabschnittsförmige Gehäusehülse29 pipe section housing sleeve
30 Optionaler Abschlussdeckel 30 Optional end cap
31 Bolzen  31 bolts
32 Führungsflächen 32 guide surfaces
33 Bolzen  33 bolts
34 Laststegabschnitt  34 load bridge section
35 Differenzialstegabschnitt  35 differential land section
36 Ringabschnitt  36 ring section
37 Steg 37 footbridge
38 Fenster  38 windows
39 Bolzenaufnahme  39 bolt receptacle
40 Durchgehende Innenverzahnung 40 Continuous internal toothing
41 Erste Planetenradaufnahme 41 First planetary gear
42 Zweite Planetenradaufnahme 42 Second planetary gear
43 Erstes Führungsblech  43 First guide plate
44 Zweites Führungsblech  44 Second guide plate
45 Erste Steckachsenaufnahme  45 First thru-axle mount
46 Zweite Steckachsenaufnahme D1 erster Teilkreisdurchmesser  46 Second plug-in axle mount D1 first pitch circle diameter
D2 zweiter Teilkreisdurchmesser  D2 second pitch diameter
D3 dritter Teilkreisdurchmesser  D3 third pitch circle diameter
D4 vierter Teilkreisdurchmesser  D4 fourth pitch diameter
H Hauptdrehachse  H main axis of rotation
VB1 erste Verzahnungsbreite VB1 first gear width
VB2 zweite Verzahnungsbreite  VB2 second gearing width
VB3 dritte Verzahnungsbreite  VB3 third gearing width
VZ1 erste Verzahnungsebene  VZ1 first gearing level
VZ2 zweite Verzahnungsebene  VZ2 second gearing level

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektroantrieb (1) für ein Fahrzeug (2) mit einem Elektromotor (5), mit zwei Ausgängen (7a, b) zur Ausgabe eines Antriebsdrehmoments, mit einem Getriebeabschnitt (6) zur Überleitung des Antriebsdrehmoments von dem Elektromotor (5) auf die zwei Ausgänge (7a, b) des Elektroantriebs (1 ), wobei der Getriebeabschnitt (6) eine Differenzialeinrichtung (10) aufweist, wobei die Differenzialeinrichtung (10) ein erstes und ein zweites Sonnenrad (11 ,12) sowie einen Satz mit ersten Planetenrädern (15) und einen Satz mit zweiten Planetenrädern (16) aufweist, wobei die Sonnenräder (11.12) eine Hauptdrehachse (H) des Getriebeabschnitts (6) definieren, wobei die Sonnenräder (1 1 ,12) mit den Ausgängen (7a, b) wirkverbunden sind, wobei die ersten Planetenräder (15) mit dem ersten Sonnenrad (1 1) und die zweiten Planetenräder (16) mit dem zweiten Sonnenrad (12) kämmen, wobei ein erstes Planetenrad (15) mit jeweils zwei zweiten Planetenrädern (16) und ein zweites Planetenrad (16) mit jeweils zwei ersten Planetenrädern (15) kämmen, so dass sich ein in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse (H) durchgehender Zahnkranz (26) von ersten und zweiten Planetenrädern (15,16) bildet, wobei die ersten und die zweiten Planetenräder (15,16) jeweils die gleiche Zähnezahl aufweisen und wobei das erste und das zweite Sonnenrad (1 1 , 12) jeweils die gleiche Zähnezahl aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Planetenräder (15) als lange Planetenräder ausgebildet sind, welche sich in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse (H) zumindest abschnittsweise über das zweite Sonnenrad (12) erstrecken, wobei das zweite Sonnenrad (12) im Vergleich zu dem ersten Sonnenrad (1 1) einen kleineren Kopfkreisdurchmesser aufweist. An electric drive (1) for a vehicle (2) having an electric motor (5) with two outputs (7a, b) for outputting a drive torque, comprising a transmission section (6) for transferring the drive torque from the electric motor (5) to two outputs (7a, b) of the electric drive (1), wherein the transmission section (6) comprises a differential device (10), wherein the differential device (10) has a first and a second sun gear (11, 12) and a set of first planet gears ( 15) and a set of second planetary gears (16), the sun gears (11.12) defining a main axis of rotation (H) of the gear portion (6), the sun gears (11, 12) operatively connected to the outputs (7a, b) wherein the first planetary gears (15) mesh with the first sun gear (11) and the second planet gears (16) with the second sun gear (12), a first planetary gear (15) each having two second planetary gears (16) and a second planetary gear Planet wheel (16) with jew two first planetary gears (15) mesh, so that in the circumferential direction about the main axis of rotation (H) continuous ring gear (26) of first and second planetary gears (15,16) is formed, wherein the first and the second planet gears (15,16) each having the same number of teeth and wherein the first and the second sun gear (1 1, 12) each having the same number of teeth, characterized in that the first planet gears (15) are formed as long planetary gears, which extend in the axial direction to the main axis of rotation (H) at least partially over the second sun gear (12), wherein the second sun gear (12) compared to the first sun gear (1 1 ) has a smaller tip diameter.
2. Elektroantrieb (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungen des ersten und des zweiten Sonnenrads (11 ,12) zueinander profilverschoben sind. 2. Electric drive (1) according to claim 1, characterized in that the toothings of the first and the second sun gear (11, 12) are mutually profile-shifted.
3. Elektroantrieb (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Planetenräder (15), die zweiten Planetenräder (16), das erste Sonnenrad (11 ) und/oder das zweite Sonnenrad (12) eine Geradverzahnung aufweist. 3. Electric drive (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the first planetary gears (15), the second planetary gears (16), the first sun gear (11) and / or the second sun gear (12) has a spur toothing.
4. Elektroantrieb (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder die zweiten Planetenräder (15,16) kopfkreisgeführt sind. 4. Electric drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or the second planetary gears (15,16) are guided by a head circle.
5. Elektroantrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der ersten und der zweiten Planetenräder (15,16) größer oder gleich zehn ist. 5. Electric drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the sum of the first and the second planet gears (15,16) is greater than or equal to ten.
6. Elektroantrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (5) koaxial zu der Hauptachse (H) angeordnet ist. 6. Electric drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor (5) is arranged coaxially to the main axis (H).
7. Elektroantrieb (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebeabschnitt (6) eine Planeten lastgetriebestufe (9) aufweist, wobei die Planetenlastgetriebestufe (9) zwischen dem Elektromotor (5) und der Differenzialeinrichtung (10) angeordnet ist, wobei einer der Ausgänge (7a, b) koaxial durch die mindestens eine Planetenlastgetriebestufe (9) und den Elektromotor (5) geführt ist. 7. Electric drive (1) according to claim 6, characterized in that the transmission portion (6) has a planet gear stage (9), wherein the planetary gear stage (9) between the electric motor (5) and the differential device (10) is arranged, wherein a the outputs (7a, b) is guided coaxially through the at least one planetary load gear stage (9) and the electric motor (5).
8. Elektroantrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzialeinrichtung (10) und die Planetenlastgetriebestufe (9) eine gemeinsame Planetenträgereinrichtung (24) aufweisen. 8. Electric drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the differential device (10) and the planetary gear stage (9) have a common planet carrier device (24).
9. Elektroantrieb (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebeabschnitt (6) eine Planeteneingangsgetriebestufe (8) aufweist, wobei die Planeteneingangsgetriebestufe (8) zwischen der Planetenlastgetriebestufe (9) und dem Elektromotor (5) angeordnet ist. 9. Electric drive (1) according to one of the preceding claims 6 to 8, characterized in that the transmission section (6) has a planetary input gear stage (8), wherein the planetary input gear stage (8) between the planetary gear stage (9) and the electric motor (5) is.
10. Fahrzeug (2) mit dem Elektroantrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 10. vehicle (2) with the electric drive (1) according to one of the preceding claims.
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