WO2013007399A1

WO2013007399A1 - Getriebevorrichtung mit mindestens einem elektromotor für ein fahrzeug

Info

Publication number: WO2013007399A1
Application number: PCT/EP2012/053779
Authority: WO
Inventors: Markus Klinger; Philip Wurzberger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2013-01-17
Also published as: DE102011079162A1

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebevorrichtung mit mindestens einem Elektromotor zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welche fertigungstechnisch einfach herstellbar ist. Hierzu wird eine Getriebevorrichtung (1) mit mindestens einem Elektromotor (2) zur Erzeugung eines Antriebdrehmoments für ein Fahrzeug (100), mit einem Gehäuse (7) für den Elektromotor (2), mit einem Stator (5) für den Elektromotor (2), wobei der Stator (5) in dem Gehäuse (7) angeordnet ist, mit einem Kühlring (9) für den Elektromotor (2), wobei der Kühlring (9) zwischen dem Stator (5) und dem Gehäuse (7) angeordnet ist und gemeinsam mit dem Gehäuse (7) Kühlkanäle (11) ausbildet, und mit einem Lagerschild (12, 13) für den Elektromotor (2) vorgeschlagen, wobei das Lagerschild (12, 13) und der Kühlring (9) als eine Baugruppe (20) miteinander verbunden sind, die in dem Gehäuse (7) angeordnet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung

Getriebevorrichtung mit mindestens einem Elektromotor für ein Fahrzeug Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit mindestens einem Elektromotor zur Erzeugung eines Antriebdrehmoments für ein Fahrzeug, mit einem Gehäuse für den Elektromotor, mit einem Stator für den Elektromotor, wobei der Stator in dem Gehäuse angeordnet ist, mit einem Kühlring für den Elektromotor, wobei der Kühlring zwischen dem Stator und dem Gehäuse angeordnet ist und gemeinsam mit dem Gehäuse Kühlkanäle ausbildet, und mit einem Lagerschild für den Elektromotor. Elektroantriebe für Fahrzeuge ermöglichen es, in Ergänzung oder statt eines Verbrennungsmotors das Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug durch einen Elektromotor zu erzeugen. Das elektrische Antriebsdrehmoment wird üblicher Weise im Antriebsstrang unter Zwischenschaltung eines Getriebes an die Räder des Fahrzeuges übertragen.

Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 19841 159 A1 eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor, der über zumindest ein nachgeschaltetes, Antriebswellen umfassendes Ausgleichsgetriebe mit Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges in Wirkverbindung steht. Der Elektromotor ist bei dieser Ausbildung koaxial zu der Antriebswelle angeordnet.

Die Druckschrift JP2005278319A, die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart in ähnlicher Weise eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit einem Elektromotor. Der Elektromotor ist in einem Gehäuse angeord- net, wobei zwischen dem Gehäuse und dem Stator ein Kühlwassermantel angeordnet ist, der eine Hülse umfasst, welche sich koaxial zu dem Stator erstreckt und welche endseitig mit einem Flansch über eine Schraubverbindung an dem Gehäuse festgelegt ist. Gebiet der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebevorrichtung mit mindes- tens einem Elektromotor zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welche fertigungstechnisch einfach herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprü- chen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Figuren offenbart.

Im Rahmen der Erfindung wird eine Getriebevorrichtung mit einem Elektromotor, also eine elektromotorische Getriebeeinrichtung vorgeschlagen, wobei der Elektromotor in der Getriebevorrichtung zur Erzeugung eines Antriebsdrehmo- ments für ein Fahrzeug ausgebildet ist. Das Antriebsdrehmoment kann als ein Hauptdrehmoment ausgebildet sein, welches das Fahrzeug ausschließlich antreibt. Das Antriebsdrehmoment kann jedoch auch als ein Hilfsdrehmoment oder Steuerdrehmoment ausgebildet sein, welches in Ergänzung zu einem Hauptdrehmoment eines anderen Motors - wahlweise eines Elektromotors oder eines Verbrennungsmotors - ein zusätzliches Antriebsdrehmoment für das Fahrzeug bereitstellt. So kann die Getriebevorrichtung insbesondere als eine sogenannte elektrische Achse, als eine elektrische Antriebseinheit, als ein Hybridgetriebe, als ein Überlagerungsgetriebe oder als ein Differentialgetriebe ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall kann vorgesehen sein, dass das Antriebs- drehmoment des Elektromotors selektiv auf eine Achse oder ein Rad übertragen wird, um das Fahrverhalten des Fahrzeugs zu verbessern. Das Fahrzeug ist beispielsweise als ein Personenkraftfahrzeug ausgebildet, bei abgewandelten Ausführungsformen kann es sich jedoch auch um einen Lastkraftwagen handeln.

Die Getriebevorrichtung umfasst ein Gehäuse, wobei in dem Gehäuse der E- lektromotor angeordnet ist. Das Gehäuse kann sich nur über den Elektromotor erstrecken, es ist jedoch auch möglich, dass das Gehäuse mehrere Bereiche oder dass die Getriebevorrichtung mehrere Gehäuse für mehrere Bereiche aufweist. In einem Bereich der Getriebevorrichtung ist der Elektromotor und in einem anderen Bereich, insbesondere benachbart zu dem Elektromotor, ein Getriebe angeordnet. Das benachbarte Getriebe kann beispielsweise als ein Planetengetriebe, vorzugsweise als ein Stirnradplanetengetriebe ausgebildet sein, welches z. B. als Differentialgetriebe oder als ein Überlagerungsgetriebe ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist das Gehäuse aus Metall ausgebildet.

Der Elektromotor umfasst einen Stator, welcher in einer bevorzugten konstrukti- ven Realisierung eine Mehrzahl von Statorblechen umfasst und optional ergänzend auch Spulen aufweist. Der Stator ist als ein Teil des Elektromotors in dem Gehäuse angeordnet. Zudem umfasst der Elektromotor einen Rotor, welcher koaxial und konzentrisch zu dem Stator in dem Gehäuse positioniert ist. Bei einer besonders bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung umfasst die Getriebevorrichtung eine Rotorwelle, welche drehfest mit dem Rotor gekoppelt ist und welche koaxial und/oder konzentrisch zu dem Rotor und dem Stator angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist die Rotorwelle als eine Hohlwelle ausgebildet, durch die eine weitere Welle, zum Beispiel eine Abtriebswelle, durchgeführt sein kann.

Zur Temperaturregulierung umfasst die Getriebevorrichtung einen Kühlring, wobei der Kühlring zwischen dem Stator und dem Gehäuse angeordnet ist, insbesondere ist der Kühlring in einem Ringspalt zwischen dem Stator und dem Gehäuse positioniert. Besonders bevorzugt ist der Kühlring im Bereich des Stators hülsenförmig ausgebildet, wobei sich der Kühlring in axialer Richtung insbesondere über die gesamte Länge des Stators erstreckt.

Der Kühlring ist so ausgebildet, dass dieser gemeinsam mit dem Gehäuse Kühlkanäle bildet. So ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Kühlring an der radialen Außenseite in Umlaufrichtung oder schraubenförmig verlaufende Stege aufweist, welche an der radial inneren Oberfläche des Gehäuses anliegen, so dass zwischen den Stegen gemeinsame Kühlkanäle ausgebildet sind, in denen im Betrieb ein Medium, insbesondere Öl oder eine Kühlflüssigkeit, durch geleitet wird. Insbesondere kontaktiert das Medium das Gehäuse und den Kühlring unmittelbar. Damit bilden Kühlring und Gehäuse gemeinsam einen Kühlmantel für den Elektromotor aus.

Auf einer axialen Stirnseite des Elektromotors weist die Getriebevorrichtung ein Lagerschild für den Elektromotor auf, wobei das Lagerschild einen Aufnahmeraum für den Stator und den Rotor begrenzt oder abschließt. Insbesondere trägt das Lagerschild ein Rotorlager des Elektromotors.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Lagerschild und der Kühlring als eine Baugruppe miteinander verbunden sind, die in dem Gehäuse angeordnet ist. Insbesondere ist die Baugruppe unter Ausschluss des Gehäuses selbsthaltend ausgebildet. Besonders bevorzugt sind Lagerschild und Kühl- ring unmittelbar und/oder kontaktierend miteinander verbunden.

Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Relativpositionierung zwischen Lagerschild und Kühlring vor dem Einbau der Baugruppe in dem Gehäuse bereits festgelegt wird, so dass sichergestellt ist, dass eine durch das Lager- schild definierte Rotorlagerung hochgenau zu dem Kühlring ausgerichtet ist. Ein weiterer Vorteil liegt in einer erhöhten Montagefreundlichkeit der Getriebevorrichtung, da das Lagerschild und der Kühlring als eine gemeinsame Baugruppe in das Gehäuse eingesetzt werden können. Gegebenenfalls können Lagerschild und Kühlring in einer separaten Aufspannung vor dem Einbau in dem Gehäuse miteinander zu der Baugruppe vereinigt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das Lagerschild und der Kühlring miteinander stoffschlüssig verbunden und insbesondere miteinander verschweißt. Die stoffschlüssige Verbindung benötigt - im Vergleich bei- spielsweise zu einer Schraubverbindung - nur einen sehr geringen Bauraum, da - wieder im Vergleich zu dem Beispiel der Schraubverbindung - keine Gewindelöcher für Schrauben etc. vorgesehen werden, welche üblicher Weise einen großen axialen Bauraum einnehmen. Die stoffschlüssige Verbindung, insbe- sondere die Schweißverbindung, ist hochbelastbar. Besonders bevorzugt wird die Schwei ßverbindung durch einen Laserschweißvorgang umgesetzt, welcher sich dadurch auszeichnet, dass die Baugruppe nur lokal im Bereich der Schweißverbindung erhitzt wird und sich dadurch nicht oder nur vernachlässig- bar verzieht. Folglich führt die Umsetzung der Verbindung als Stoffschlussverbindung, insbesondere als Schweißverbindung, zu einem kompakten und hochgenauen Aufbau der Baugruppe.

In einer bevorzugten konstruktiven Ausbildung liegt das Lagerschild mit einer radialen Außenfläche an einer radialen Innenfläche des Kühlrings an. Beispielsweise wird das Lagerschild mit einer axialen Bewegung in den Kühlring eingesteckt, wobei die radiale Außenfläche bzw. Innenfläche gemeinsam die Fügefläche zwischen Lagerschild und Kühlring bilden. Besonders bevorzugt ist die Fügefläche als eine Zylinderfläche ausgebildet. Durch diese Ausbildung wird insbesondere Bauraum in axialer Richtung eingespart, da die Komponenten der Baugruppe in axialer Richtung überlappfrei positioniert sein können.

Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist die Schweißung als eine Stoßschwei ßung ausgebildet, wobei das Lagerschild und der Kühlring von einer Stirnseite miteinander verschweißt werden. Dieser Bereich ist fertigungstechnisch betrachtet sehr gut zugänglich, so dass die Schweißung einfach und reproduzierbar durchgeführt werden kann.

Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung ist das Lager- schild als ein Umformteil, insbesondere als ein Tiefziehteil, ausgebildet. Ein derartig realisiertes Lagerschild zeichnet sich zum einen durch niedrige Fertigungskosten und zum anderen in der Großserie durch niedrige Fertigungstoleranzen aus. Dagegen ist es bevorzugt, dass der Kühlring oder zumindest die Nuten zwischen den Stegen für die Kühlkanäle abtragend gefertigt sind.

Bei einer besonders bevorzugten Umsetzung der Erfindung weist das Gehäuse einen zylinderförmigen Aufnahmeabschnitt mit einem freien Innendurchmesser auf, wobei der Außendurchmesser der Baugruppe an dem Ende des Lager- schilds kleiner als der freie Innendurchmesser des zylinderförmigen Aufnahmeabschnitts ausgebildet ist, so dass die Baugruppe in den Aufnahmeabschnitt eingeschoben werden kann. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache Montierbarkeit der Baugruppe in dem Gehäuse.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Ende der Baugruppe mit dem Lagerschild in axialer Richtung als ein Loslager in dem Gehäuse angeordnet, welches zum Beispiel zum Ausgleich von thermischen Längenänderungen des Kühlrings in axialer Richtung nicht fixiert ist, sondern über einen Schie- besitz gelagert ist. Insbesondere ist das Lagerschild als ein sogenannter B- Lagerschild ausgebildet.

Besonders bevorzugt ist es, wenn sich das Lagerschild an dem Kühlring und der Kühlring sich an dem Gehäuse abstützt, so dass kein unmittelbarer Kontakt zwischen Lagerschild und Gehäuse vorhanden ist. In diesem Fall kann die Baugruppe Lagerschild - Kühlring über die große Auflagefläche des Kühlrings sehr genau positioniert werden. Nachdem das Lagerschild das Rotorlager trägt ist durch die genaue Positionierung der Baugruppe auch der Rotor toleranzarm positioniert.

Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lagerschild, der Kühlring und das Gehäuse stirnseitig bündig abschließen. Bei dieser Ausgestaltung wird die geringe axiale Baugröße der Baugruppe ausgenutzt, wobei sich an der Seite des Lagerschilds weitere Komponente der Ge- triebevorrichtung, insbesondere ein Getriebe anschließen können. Besonders bevorzugt wird die Stirnseite des Lagerschilds als Anlagefläche für Getriebeteile genutzt.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Stator in der Bau- gruppe fest, z.B. vergossen angeordnet ist und bildet somit einen Teil der Baugruppe. Nachdem das Lagerschild bestimmungsgemäß einen Sitz für ein Rotorlager trägt, ist durch die Integration des Stators in die Baugruppe sichergestellt, dass Kühlring, Stator und Rotorlager und damit Stator und Rotor zueinander höchst präzise koaxial und konzentrisch zueinander angeordnet sind. Diese toleranzarme Anordnung führt zu Gebrauchsvorteilen der Getriebevorrichtung, da zum Beispiel Reibung, Verschlei ß etc. aufgrund von Montagetoleranzen minimiert ist. Insbesondere kann ein Vergießen des Stators mit dem Kühlring au- ßerhalb des Gehäuses und damit fertigungstechnisch vergleichsweise einfach erfolgen.

Aufgrund der Integration eines vorzugsweise tiefgezogenen Lagerschilds in den Kühlring des Elektromotors als selbsthaltende Baugruppe, insbesondere Schweißbaugruppe, wird axialer und radialer Bauraum eingespart und eine genauere Positionierung von Stator zum Rotorlagersitz erreicht, da Stator und Rotorlagersitz ggf. auch gemeinsam bearbeitet werden können, da diese quasi einteilig sind. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bilden ein weiteres Lagerschild zusammen mit der Baugruppe und der Rotorwellenbaugruppe eine selbsthaltende Vormontagebaugruppe, die in das Gehäuse eingeführt ist. Die Vormontagebaugruppe bildet ein Modul oder eine Patrone, die mit einem einfachen Verfahrensschritt in das Gehäuse eingeführt und z.B. über eine Schraub- Verbindungen mit diesem verbunden wird. Die Vorteile des modularen Aufbaus ergeben sich nicht nur bei der ersten Montage, sondern auch daraus, dass bei der Reparatur der Getriebevorrichtungen im Bereich des Elektromotors die Vormontagebaugruppe in einfacher Weise aus dem Gehäuse herausgenommen und ersetzt werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Getriebevorrichtung das Getriebe, vorzugsweise ausgebildet als ein Differential, und ist als eine elektromotorische Antriebseinheit, eine elektrische Achse oder als ein Ü- berlagerungsgetriebe für ein Fahrzeug ausgebildet.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Getriebevorrichtung als eine kompakte Gesamtbaugruppe ausgebildet, welche sowohl den Elektro- motor als auch das Getriebe umfasst. Insbesondere ist die Getriebevorrichtung als eine selbsthaltende Baueinheit realisiert.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:

Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Getriebevorrichtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 2 in gleicher Darstellung wie die Figur 1 eine Trägerbaugruppe der

Getriebevorrichtung mit zeichnerisch unterdrückten Teilen;

Figur 3 in gleicher Darstellung wie in den vorhergehenden Figuren die

Trägerbaugruppe der Getriebevorrichtung in der vorhergehenden Figur mit weiteren Teilen;

Figur 4 eine schematische dreidimensionale Darstellung der Getriebevorrichtung im Bereich des Elektromotors aus den vorhergehenden Figuren;

Figur 5 eine schematische Draufsicht auf das vordere Lagerschild des

Elektromotors der Getriebevorrichtung der vorhergehenden Figuren;

Figur 6 einen schematischen Längsschnitt durch die Getriebevorrichtung entlang der Schnittlinie B-B;

Figur 7 eine schematische dreidimensionale Darstellung des Kühlrings des Elektromotors der Getriebevorrichtung der vorhergehenden Figuren; Figur 8 eine schematische dreidimensionale Darstellung des vorderen Lageschilds des Elektromotors der Getriebevorrichtung der vorhergehenden Figuren;

Figur 9 eine schematische dreidimensionale Darstellung des Gehäuses des Elektromotors der Getriebevorrichtung der vorhergehenden Figuren;

Figur 10 eine schematische Blockdarstellung eines Fahrzeugs mit der Ge- triebevorrichtung der vorhergehenden Figuren.

Die Figur 1 zeigt einen Abschnitt einer Getriebevorrichtung 1 mit einem Elektromotor 2 für ein Fahrzeug in einem schematischen Längsschnitt durch eine Drehachse 3 des Elektromotors 2 bzw. der Getriebevorrichtung 1 . Die Getrie- bevorrichtung 1 ist als eine elektromotorische Antriebseinheit ausgebildet und kann z. B. in folgenden Varianten ausgeführt sein, wie dies in Figur 10 in einer Blockdarstellung illustriert ist:

Die Figur 1 0 zeigt ein Fahrzeug 100 mit vier Rädern 101 mit der elektromotori- sehen Getriebevorrichtung 1 , wobei die Getriebevorrichtung 1 den Elektromotor 2 und ein Getriebe 106 umfasst. In einer Ausbildung als elektrische Achse 102 stellt die Getriebevorrichtung 1 das Hauptantriebsdrehmoment für die Achse des Fahrzeugs 100 ausschließlich durch den Elektromotor 2 zur Verfügung. In einer Ausbildung als Überlagerungsgetriebe oder Hybridgetriebe 103 ist die Getriebevorrichtung 1 ausgebildet, das Antriebsdrehmoment des Elektromotors 2 einem anderen Antriebsdrehmoment, zum Beispiel eines anderen Elektromotors oder eines Verbrennungsmotors, insbesondere als Hilfsantriebsmoment oder Hauptantriebsmoment zu überlagern. In der Ausbildung als ein elektrisches Differential wird das Antriebsdrehmoment des Elektromotors 2 selektiv einem Abtrieb zugeordnet, wobei das elektrische Differential als ein Längsdifferential 104 oder ein Achsdifferential 105 ausgebildet sein kann. Durch die gestrichelte Darstellung in der Figur 10 wird symbolisiert, dass nur eine oder eine beliebige Kombination der Getriebevorrichtungen 1 in dem Fahrzeug 100 integriert sein können.

Wie in der Figur 1 gezeigt ist, umfasst der Elektromotor 2 eine Rotorwellenbau- gruppe 4 und einen Stator 5, welche koaxial und konzentrisch zu einem Hohlwellenabschnitt 6 der Rotorwellenbaugruppe 4 in einem Gehäuse 7 angeordnet sind. Somit ist der Hohlwellenabschnitt 6 koaxial und konzentrisch in dem Elektromotor 2 angeordnet. Die Rotorwellenbaugruppe 4 ist drehbar um die Drehachse 3 in dem Gehäuse 7 gelagert, der Stator 5 ist in dem Gehäuse 7 statio- när oder ortsfest positioniert.

Das Gehäuse 7 weist einen zylinderförmigen Abschnitt 8 auf, in dem der Elektromotor 2 in Bezug auf die axiale Erstreckung entlang der Drehachse 3 zumindest zum größten Teil angeordnet ist. In dem zylinderförmigen Abschnitt 8 ist zwischen dem Stator 5 und dem Gehäuse 7 ein Kühlring 9 angeordnet, welcher ebenfalls koaxial und konzentrisch zu dem Stator 5, Rotorwellenbaugruppe 4 bzw. zu dem zylinderförmigen Abschnitt 8 angeordnet ist.

Der Kühlring 9 ist als eine Hülse ausgebildet und weist an seiner radialen Au- ßenseite eine Mehrzahl von in Umlaufrichtung um die Drehachse 3 verlaufende Stege 10 auf, welche an der Innenfläche des Gehäuses 7 in dem zylinderförmigen Abschnitt 8 anliegen, so dass zwischen den Stegen 10 und damit zwischen dem Gehäuse 7 und dem Kühlring 9 Kühlkanäle 1 1 ausgebildet sind. In den Kühlkanälen 1 1 kann ein Medium, insbesondere Fluid, z.B. ein Öl oder ein Kühlmittel, zur Kühlung des Elektromotors 2 geführt werden. Die Zu- und Abfuhr des Fluids ist in der Figur 1 nicht dargestellt. Der Kühlring 9 und das Gehäuse sind aus Metall gefertigt, so dass eine gute Wärmekopplung mit dem Fluid gegeben ist. Auf der radialen Innenseite weist der Kühlring 9 eine Zylinderfläche auf. In den Endbereichen ist der Kühlring 9 gegenüber dem Gehäuse 7 und dem vorderen Lagerschild 12 mit Dichtungen abgedichtet.

Endseitig ist das Gehäuse 7 auf der linken Seite mit einem vorderen Lagerschild 12 und auf der rechten Seite mit einem hinteren Lagerschild 13 ge- schlössen. Vorderes Lagerschild 12 und hinteres Lagerschild 13 umfassen jeweils einen Stutzenabschnitt 14, 1 5, welcher sich in den Innenraum des Gehäuses 7 erstreckt und welcher jeweils einen Sitz 1 6, 17 für ein Rotorlager 1 8, 19 bereitstellt.

Im Betrieb rotiert die Rotorwellenbaugruppe 4 um die Drehachse 3 und wird über die Rotorlager 1 8, 19 unter Zwischenschaltung der Lagerschilde 12, 13 gegenüber dem Gehäuse 7 gelagert, wobei die Rotorlager 18,19 mit ihren Innenringen auf den Sitzen 16, 17 angeordnet und mit ihren Außenringen dreh- fest mit der Rotorwellenbaugruppe 3 verbunden sind.

Das hintere Lagerschild 13 ist als ein Tiefziehteil ausgebildet und mit dem Kühlring 9 unmittelbar verbunden, wie sich dies insbesondere aus der Figur 2 ergibt. Die Figur 2 zeigt in gleicher Längsschnittdarstellung wie die Figur 1 eine Bau- gruppe 20, welche den Kühlring 9 und das hintere Lagerschild 1 3 umfasst. Das hintere Lagerschild 13 ist als ein um die Drehachse 3 rotationssymmetrisches Bauteil ausgebildet und weist ausgehend von der Drehachse 3 zunächst den Stutzenabschnitt 15 zur Aufnahme des Rotorlagers 17 auf. An den Stutzenabschnitt 15 schließt sich ein ersten Ringscheibenbereich 21 und dazu in axialer Richtung versetzt ein zweiter Ringscheibenbereich 22 an, der mit dem ersten Ringscheibenbereich 21 über einen Verbindungsstutzenabschnitt 23 verbunden ist. Das hintere Lagerschild 13 stößt mit einem radial äußeren Bereich des zweiten Ringscheibenbereichs 22 in radialer Richtung gegen den Kühlring 9, so dass sich eine zylinderförmige Anlagefläche 24 als eine Fügefläche zwischen Kühlring 9 und Lagerschild 13 ergibt. Durch diese Auslegung ist das hintere Lagerschild 13 über den Kühlring an dem Gehäuse 7 abgestützt.

Der Kühlring 9 und das Lagerschild 13 werden als Fügepartner über eine Schweißnaht 25 im Bereich der Anlagefläche 24 als Fügefläche miteinander stoffschlüssig verbunden. Die Fügung zwischen Kühlring 9 und Lagerschild 13 kann beispielsweise vor einem Einschieben der Baugruppe 20 in das Gehäuse 7 erfolgen. Nachdem durch den Kühlring 9 die Lage der Baugruppe 20 in dem Gehäuse 7 festgelegt ist, ist es möglich, den Sitz 1 7 für das Rotorlager 19 in dem Lagerschild 13 in Bezug auf den Kühlring 9 und damit in Bezug auf das Gehäuse 7 sehr präzise zu festzulegen.

Wie sich insbesondere aus der Figur 3 ergibt, umfasst die Baugruppe 20 auch den Stator 5, welcher in der Baugruppe 20 über endseitige Vergussmassen 26 vergossen angeordnet ist. Somit kann durch die Vorfertigung der Baugruppe 20 die Relativposition zwischen Sitz 17, Stator 5 und Kühlring 9 sehr genau definiert werden. Die Figur 4 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung den Bereich der Getriebevorrichtung 1 mit dem Elektromotor 2, wobei nochmals das Gehäuse 7 sowie das Lagerschild 12 zu erkennen ist.

In dem vorderen Lagerschild 12 sind eine Mehrzahl von Schraubverbindungen 28, 29 angeordnet, deren genaue Positionierung nachfolgend anhand der Figur 5 erläutert wird, welche eine schematische Draufsicht auf die Stirnseiten des Lagerschilds 12 zeigt. Die Schraubverbindungen 28, 29 können in zwei Gruppen, nämlich erste Schraubverbindung 28 und zweite Schraubverbindung 29 unterteilt werden, welche alternierend oder abwechselnd in Umlaufrichtung an- geordnet sind. Durch die radiale Ausdehnung der Schraubenköpfe bei den Schraubverbindungen 28, 29 werden zwei Teilkreisdurchmesserbereiche 30, 31 definiert, wobei der erste Teilkreisdurchmesserbereich 30 durch die Köpfe der ersten Schraubverbindung 28 und der zweite Teilkreisdurchmesserbereich 31 durch die Schraubenköpfe der zweiten Schraubverbindung 29 definiert sind.

Wie aus der Darstellung zu entnehmen ist, überlappen der erste und der zweite Teilkreisdurchmesserbereich 30, 31 . Die Überlappung in radialer Richtung ist so ausgebildet, dass mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 50% der Fläche des Teilkreisdurchmesserbereichs 30 oder 31 als Überlappfläche ausgebildet ist. Durch die Annäherung der Durchmesser der Teilkreisdurchmesserbereiche 30, 31 wird erreicht, dass die radiale Erstreckung des Lagerschild 12 gering gehalten und damit auch der radiale Bauraum der Getriebevorrichtung 1 klein gehalten wird. Alternativ oder ergänzend unterscheiden sich die Teilkreis- durchmesser der Schraubverbindungen 28 und 29 um weniger als den Durchmesser des Kopfs der Schraubverbindungen 28 oder 29.

In der Figur 5 sind zwei Schnittlinien dargestellt, wobei die Schnittlinie A-A der Darstellung in der Figur 1 entspricht. In dieser Figur 1 ist zu erkennen, dass die ersten Schraubverbindungen 28 eine Verbindung zwischen Lagerschild 12 und einem Befestigungsflansch 27 des Kühlrings 9 umsetzen. Durch die ersten Schraubverbindungen 28 werden somit Lagerschild 12 und Kühlring 9 miteinander verbunden.

Der Schnitt B-B durch die zweiten Schraubverbindungen 29 ist in der Figur 6 darstellt, wobei Komponenten der Getriebevorrichtung 1 , wie zum Beispiel die Rotorwellenbaugruppe 4, zeichnerisch unterdrückt wurden. Aus dieser Darstellung ist zu entnehmen, dass die zweiten Schraubverbindungen 29 das Lager- schild 12 mit dem Gehäuse 7 koppeln, wobei das vordere Lagerschild 12 und das Gehäuse 7 miteinander verschraubt sind. Damit nimmt das Lagerschild 12 eine Doppelfunktion ein, wobei parallel und unabhängig voneinander über die ersten Schraubenverbindungen 28 der Kühlring 9 und über die zweiten Schraubenverbindungen 29 das Gehäuse 7 an das Lagerschild 12 angeschraubt wird. Durch die Angleichung der Teilkreisdurchmesserbereiche 30 und 31 wird die radiale Ausdehnung gering gehalten.

Die konstruktive Umsetzung der Anbindung wird nachfolgend erläutert. Die Figur 7 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung den Kühlring 9, wobei zu erkennen ist, dass dieser den Befestigungsflansch 27 zur Anbindung an das vordere Lagerschild 1 2 sowie die Stege 10 zur Bildung der Kühlkanäle 1 1 aufweist. Im Gegensatz zu dem weiteren Lagerschild 13 ist der Kühlring 9, insbesondere die Stege 1 0, durch ein abtragendes Verfahren herausgearbeitet worden. Der Befestigungsflansch 27 weist Befestigungsbereiche 32 auf, in die Gewindelöcher 33 für die ersten Schraubenverbindungen 28 eingebracht sind. Die Befestigungsbereiche 32 wechseln sich mit Aussparungen 34 ab, durch die die zweiten Schraubverbindungen 29 durchgeführt werden können, ohne mit den Befestigungsbereichen 32 zu kollidieren. Die Befestigungs- bereiche 32 sind als Befestigungslaschen ausgebildet, so dass sich in axialer Draufsicht in Umlaufrichtung ein wellenförmiges Profil ergibt, wobei sich Befestigungsbereiche 32 und Aussparungen 34 abwechseln. In der Figur 8 ist das vordere Lagerschild 12 in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung von seiner Innenseite gezeigt, wobei nochmals der Stutzen 14 erkennbar ist, der in den Innenraum des Gehäuses 7 ragt. In dem Randbereich sind Durchgangsöffnungen 35, 36 eingebracht, die den ersten bzw. den zweiten Schraubenverbindungen 28, 29 zugeordnet sind, so dass Schrauben der Schraubenverbindungen 28, 29 durch die Durchgangsöffnungen 35, 36 durchgesteckt werden können. Analog zu den Teilkreisdurchmesserbereichen 30, 31 in dem Kühlring 9 sind auch die Durchgangsöffnungen 35, 36 angeordnet. Für den Befestigungsflansch 27 ist eine formschlüssige Aufnahme 37 in das Lagerschild 12 eingebracht, so dass der Kühlring 9 in Umlaufrichtung formschlüssig aufgenommen ist. Die Kontur der Aufnahme 37 ist ebenfalls wellenförmig ausgeführt. Damit kann der Kühlring 9 auf das Lagerschild 12 aufgeschraubt werden und liegt am Boden der Aufnahme 37 flächig an dem Lager- schild 12 an. In einem zu den Aussparungen 34 des Kühlrings 9 korrespondierenden Bereichen sind die Durchgangsöffnungen 36 für die zweite Schraubverbindung angeordnet, wobei die Bereiche eine Anlagefläche 38 für das Gehäuse 7 definieren. Das Gehäuse 7 ist in der Figur 9 in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung gezeigt, wobei zu erkennen ist, dass sich an den zylinderförmigen Abschnitt 8 ein Befestigungsflansch 39 anschließt, in den Gewindelöcher 40 zur Aufnahme der zweiten Schraubverbindungen 29 eingebracht sind. An dem Innenumfang des Befestigungsflansches 39 ist eine formschlüssige Aufnahme 41 für den Befestigungsflansch 27 des Kühlrings 9 eingebracht. Bei der Montage liegt das vordere Lagerschild 1 2 mit der Auflagefläche 38 auf dem Befestigungsflansch 39 auf und ist mit diesem über die zweiten Schraubenverbindun- gen 29 verbunden. Der Kühlring 9 und dessen Befestigungsflansch 27 sind formschlüssig in der Aufnahme 41 aufgenommen.

Funktional betrachtet stellt die formschlüssige Verbindung zwischen Kühlring 9 und Lagerschild 12 eine toleranzarme Montage dieser zwei Bauteile sicher. Die formschlüssige Montage des Lagerschilds 12 mit dem Kühlring 9 in dem Gehäuse 7 stellt ebenfalls eine toleranzarme Montage sicher.

Zurückkehrend zu der Figur 1 ist festzuhalten, dass das vordere Lagerschild 12, Kühlring 9, hinteres Lagerschild 13, Stator 5, Rotorbaugruppe 3 gemeinsam eine Vormontageeinrichtung 42 bilden, die - wie eine Patrone - in das Gehäuse 7 eingeschoben und über die zweiten Schraubverbindungen 29 fixiert werden kann. Besonders vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, dass die genaue Positionierung der Vormontagebaugruppe 42 über die Kopplung des vorderen Lagerschilds 12 an das Gehäuse 7 sowie durch die Anlage des Kühlrings 9 an das Gehäuse 7 festgelegt ist.

Bezugszeichenliste

1 Getriebevorrichtung

2 Elektromotor

3 Drehachse

4 Rotorwellenbaugruppe

5 Stator

6 Hohlwellenabschnitt

7 Gehäuse

8 zylinderförmiger Abschnitt

9 Kühlring

10 Stege

1 1 Kühlkanäle

12 (vorderes) Lagerschild

13 (hinteres) Lagerschild

14 Stutzenabschnitt

15 Stutzenabschnitt

16 Sitz

17 Sitz

18 Rotorlager

19 Rotorlager

20 Baugruppe

21 erster Ringscheibenbereich

22 zweiter Ringscheibenbereich

23 Verbindungsstutzenabschnitt

24 Anlagefläche

25 Schweißnaht

26 Vergussmassen

27 Befestigungsflansch

28 erste Schraubverbindung

29 zweite Schraubverbindung

30 erster Teilkreisdurchmesserbereich

31 zweiter Teilkreisdurchmesserbereich 32 Befestigungsbereiche

33 Gewindelöcher

34 Aussparungen

35 Durchgangsöffnungen

36 Durchgangsöffnungen

37 Aufnahme

38 Anlagefläche

39 Befestigungsflansch

40 Gewindelöcher

41 Aufnahme

42 Vormontageeinrichtung

100 Fahrzeug

101 Räder

02 elektrische Achse

103 Überlagerungsgetriebe

104 Längsdifferential

105 Achsdifferential

106 Getriebe

Claims

Patentansprüche

1 . Getriebevorrichtung (1 ) mit mindestens einem Elektromotor (2) zur Erzeugung eines Antriebdrehmoments für ein Fahrzeug (100), mit einem Gehäuse (7) für den Elektromotor (2), mit einem Stator (5) für den Elektromotor (2), wobei der Stator (5) in dem Gehäuse (7) angeordnet ist, mit einem Kühlring (9) für den Elektromotor (2), wobei der Kühlring (9) zwischen dem Stator (5) und dem Gehäuse (7) angeordnet ist und gemeinsam mit dem Gehäuse (7) Kühlkanäle (1 1 ) ausbildet, und mit einem Lagerschild (12, 13) für den Elektromotor (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerschild (12, 13) und der Kühlring (9) als eine Baugruppe (20) miteinan- der verbunden sind, die in dem Gehäuse (7) angeordnet ist.

2. Getriebevorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerschild (13) und der Kühlring (9) unlösbar, vorzugsweise stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschwei ßt sind.

3. Getriebevorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerschild (13) mit einer radialen Außenfläche an einer radialen Innenfläche des Kühlrings (9) anliegt und/oder dass die Fügefläche (24) zwischen Lagerschild (13) und Kühlring (9) als ein Zylinderfläche ausgebil- det ist.

4. Getriebevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwei ßung als eine Stoßschwei ßung ausgebildet ist.

5. Getriebevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerschild (13) als ein Umformteil, insbesondere als ein Tiefziehteil ausgebildet ist.

6. Getriebevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) einen zylinderförmigen Aufnahmeabschnitt (8) mit einem freien Innendurchmesser aufweist, wobei der Außendurchmesser der Baugruppe (20) an dem Ende des Lagerschilds (13) kleiner als der freie Innendurchmesser des zylinderförmigen Aufnahmeabschnitts (8) ist, so dass die Baugruppe in den Aufnahmeabschnitt eingeschoben werden kann.

7. Getriebevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der Baugruppe (20) mit dem Lagerschild (13) als ein Loslager in dem Gehäuse (7) angeordnet ist.

8. Getriebevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerschild (13), der Kühlring (9) und das Gehäuse (7) stirnseitig bündig abschließen.

9. Getriebevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (5) in dem Kühlring (9) fest, insbesondere vergossen angeordnet ist und einen Teil der Baugruppe (20) bildet.

10. Getriebevorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Lagerschild (13) zusammen mit der Baugruppe (20), dem Stator (5) und einer Rotorwellenbaugruppe (4) eine selbsthaltende Vormontagebaugruppe (42) bildet, die in das Gehäuse (7) eingeführt ist.

1 1 . Getriebevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebevorrichtung (1 ) ein Getriebe (1 06) umfasst und als eine elektromotorische Antriebseinheit, eine elektrische Achse (102) oder ein Hybridgetriebe (103) ausgebildet ist.