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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, zur Kraftübertragung von zwei Elektromotoren auf zwei Räder.
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Bei mit Elektromotoren angetriebenen Kraftfahrzeugen ist es nicht unüblich, dass die beiden Räder einer Achse mit jeweils einem Motor angetrieben werden. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit, ein mechanisches Differenzial verbauen zu müssen, da die Räder unabhängig voneinander angetrieben werden können.
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Neben der Möglichkeit, die Elektromotoren direkt an der Radnabe anzuordnen, werden die Motoren vielfach mittig im Fahrzeug verbaut. Die Kraftübertragung von den Elektromotoren hin zu den angetriebenen Rädern geschieht dann über jeweils ein Getriebe. Üblicherweise sind die beiden Getriebe symmetrisch aufgebaut. Um Bauraum, Gewicht und Kosten einzusparen, können die beiden Getriebe aneinander anliegend so angeordnet werden, dass sie sich gegenseitig abstützen. Die Lagerung der Wellen der Getriebe wird so deutlich vereinfacht. Sind die beiden Getriebe mit einander verbunden, so kann man statt von zwei einzelnen Getrieben auch von zwei Teilgetrieben sprechen, welche gemeinsam ein Getriebe bilden.
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Es hat sich gezeigt, dass eine koaxiale Anordnung der Getriebewellen, insbesondere also der Antriebswellen und der Abtriebswellen für ein gegenseitiges Abstützen vorteilhaft sind.
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Zur Kompensation von axial wirkenden Kräften durch gegenseitiges Abstützen weisen die Wellen der Teilgetriebe üblicherweise Axiallager auf. Durch die insbesondere an der Hinterachse auftretenden hohen Schub- und Zugmomente müssen die Axiallager ausreichend dimensioniert sein. Allerdings ist der Bauraum, gerade an den Abtriebswellen, sehr begrenzt.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2009 006 523 A1 ist ein Getriebe bekannt, welches zwei Antriebswellen, zwei Zwischenwellen und zwei Abtriebswellen aufweist. Die Wellen weisen ineinandergreifende Zahnräder auf, welche schrägverzahnt sind. Die Druckschrift
US 2014 / 0 353 052 A1 offenbart ein Inverspendelartiges Fahrzeug mit einem mechanischen Getriebe. Aus der Druckschrift
DE 10 2011 115 785 A1 ist ein Getriebe mit zwei koaxial angeordneten und ineinander gelagerten Antriebswellen, zwei koaxial angeordneten und ineinander gelagerten Zwischenwellen und zwei koaxial angeordneten und ineinander gelagerten Abtriebswellen bekannt. Weiterhin ist aus der Druckschrift
JP 2018-39396 A eine Anordnung aus zwei Motoren bekannt, deren Drehmoment jeweils über zwei zueinander symmetrischeTeilgetriebe auf zwei Abtriebswellen übertragen wird.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe bereitzustellen, welches die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist, sondern die Axiallager zur Kompensation von Axialkräften entlastet und somit die Möglichkeit bietet, die Axiallager deutlich kleiner zu dimensionieren.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Getriebe nach Anspruch 1.
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Das erfindungsgemäße Getriebe ermöglicht es, die Axialkräfte aus den Zahneingriffen der Schrägverzahnung innerhalb einer Wellenbaugruppe, also zwischen den Antriebswellen, zwischen den Zwischenwellen und zwischen den Abtriebswellen, so zu lenken, dass diese kompensiert werden. Auch bei ungleichen Antriebsmomenten in den Teilgetrieben, wie dies zum Beispiel bei der Nutzung eines Torque-Vectoring- oder Active-Yaw-Technologie der Fall ist, reduzieren sich die Belastungen an Lagern des Getriebes. Die Folge ist, dass die Axiallager weniger groß dimensioniert werden müssen und dadurch Bauraum, Gewicht und Kosten eingespart werden.
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Ein Teilgetriebe im Sinne der vorliegenden Erfindung weist eine Antriebswelle, eine Zwischenwelle und eine Abtriebswelle auf. Denkbar ist, dass an der ersten Antriebswelle ein erstes Parksperrenrad angeordnet ist und dass an der zweiten Antriebswelle ein zweites Parksperrenrad angeordnet ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die zweite Antriebswelle einen in einen ersten Hohlraum der ersten Antriebswelle eingreifenden zur zweiten Antriebswelle koaxial angeordneten ersten Stutzen aufweist und/oder dass die zweite Zwischenwelle einen in einen zweiten Hohlraum der ersten Zwischenwelle eingreifenden zur zweiten Zwischenwelle koaxial angeordneten zweiten Stutzen aufweist, und/oder dass die zweite Abtriebswelle einen in einen dritten Hohlraum der ersten Abtriebswelle eingreifenden zur zweiten Abtriebswelle koaxial angeordneten dritten Stutzen aufweist. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise ein noch besseres Abstützen der beiden Teilgetriebe gegeneinander. Denkbar ist, dass der erste Stutzen und/oder der zweite Stutzen und/der der dritte Stutzen konisch geformt sind.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle bezogen auf eine axiale Richtung der Antriebswellen mittig ein erstes Axiallager angeordnet ist, wobei das erste Axiallager vorzugsweise ein Nadellager ist und/oder dass zwischen der ersten Zwischenwelle und der zweiten Zwischenwelle bezogen auf eine axiale Richtung der Zwischenwellen mittig ein zweites Axiallager angeordnet ist, wobei das zweite Axiallager vorzugsweise ein Nadellager ist und/oder dass zwischen der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle ein drittes Axiallager angeordnet ist, wobei das dritte Axiallager vorzugsweise ein Nadellager ist. Dadurch wird ein stabiler Aufbau des Getriebes ermöglicht. Die nicht durch die Schrägverzahnung kompensierten Axialkräfte werden von den Axiallagern aufgenommen und abgeführt. Denkbar ist aber auch, dass einzelne oder alle Axiallager nicht als Nadellager, sondern als eine andere Ausgestaltung eines Wälzlager ausgeführt sind. Denkbar ist, dass einzelne oder alle Axiallager Einstellscheiben aufweisen. Dies verringert auf vorteilhafte Weise ein mögliches Lagerspiel.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen einer Außenseite des ersten Stutzens und einer Innenseite des ersten Hohlraumes ein erstes Radiallager und bevorzugt ein weiteres erstes Radiallager angeordnet sind, wobei das erste Radiallager und/oder das weitere erste Radiallager besonders bevorzugt Nadellager sind und/oder dass zwischen einer Außenseite des zweiten Stutzens und einer Innenseite des zweiten Hohlraumes ein zweites Radiallager und bevorzugt ein weiteres zweites Radiallager angeordnet sind, wobei das zweite Radiallager und/oder das weitere zweite Radiallager besonders bevorzugt Nadellager sind und/oder dass zwischen einer Außenseite des dritten Stutzens und einer Innenseite des dritten Hohlraumes ein drittes Radiallager und bevorzugt ein weiteres drittes Radiallager angeordnet sind, wobei das dritte Radiallager und/oder das weitere dritte Radiallager besonders bevorzugt Nadellager sind. Dies bewirkt, dass Radialkräfte aufgenommen werden können und sich die Stutzen in den Hohlräumen relativ zu den Hohlräumen leicht drehen können. Vorzugsweise sind die Radiallager und die weiteren Radiallager in axialer Richtung voneinander beabstandet. Denkbar ist aber auch, dass einzelne oder alle Radiallager nicht als Nadellager, sondern als eine andere Ausgestaltung eines Wälzlager ausgeführt sind.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass an einer Stirnseite des ersten Stutzens eine erste Anlaufscheibe angeordnet ist, wobei zwischen der ersten Anlaufscheibe und einer ersten Axialabstützfläche der ersten Antriebswelle ein weiteres erstes Axiallager angeordnet ist, wobei das weitere erste Axiallager vorzugsweise ein Wälzlager, insbesondere ein Nadellager ist und/oder dass an einer Stirnseite des zweiten Stutzens eine zweite Anlaufscheibe angeordnet ist, wobei zwischen der zweiten Anlaufscheibe und einer zweiten Axialabstützfläche der ersten Zwischenwelle ein weiteres zweites Axiallager angeordnet ist, wobei das weitere zweite Axiallager vorzugsweise ein Wälzlager, insbesondere ein Nadellager ist und/oder dass an einer Stirnseite des dritten Stutzens eine dritte Anlaufscheibe angeordnet ist, wobei zwischen der dritten Anlaufscheibe und einer dritten Axialabstützfläche der ersten Abtriebswelle ein weiteres drittes Axiallager angeordnet ist, wobei das weitere dritte Axiallager vorzugsweise ein Wälzlager, insbesondere ein Nadellager ist. Damit sind auf vorteilhafte Weise weitere Möglichkeiten zur Aufnahme von Axialkräften geschaffen. Denkbar ist, dass einzelne oder alle weiteren Axiallager Einstellscheiben aufweisen. Dies verringert auf vorteilhafte Weise ein mögliches Lagerspiel.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das erste Zahnradpaar ein erstes Zahnrad und ein drittes Zahnrad aufweist, wobei das erste Zahnrad linkssteigend ist und das dritte Zahnrad rechtssteigend ist, wobei das zweite Zahnradpaar ein zweites Zahnrad und ein viertes Zahnrad aufweist, wobei das zweite Zahnrad rechtssteigend ist und das vierte Zahnrad linkssteigend ist unddass das dritte Zahnradpaar ein fünftes Zahnrad und ein siebtes Zahnrad aufweist, wobei das fünfte Zahnrad rechtssteigend ist und das siebte Zahnrad linkssteigend ist, wobei das vierte Zahnradpaar ein sechstes Zahnrad und ein achtes Zahnrad aufweist, wobei das sechste Zahnrad linkssteigend ist und das achte Zahnrad rechtssteigend ist. Es hat sich überraschend gezeigt, dass eine Kombination von Zahnrädern gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auf besonders vorteilhafte Weise gut zur Kompensation von Axialkräften geeignet ist. Durch die geschickte Anordnung der Zahnräder und deren Zahnungen, insbesondere die spiegelbildlich angeordnete Schrägverzahnung, in Summe ergibt sich im Schub- und Zugbetrieb eine höchst effektive Axialkraftkompensation, vergleichbar einer Pfeilerzahnung. Vorzugsweise sind in Vorwärtsfahrrichtung die Zwischenwellen vor den Antriebswellen angeordnet. Vorzugsweise sind in Vorwärtsfahrrichtung die Abtriebswellen vor den Zwischenwellen angeordnet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebswellen als Hohlwellen ausgeführt sind und /oder dass die Zwischenwellen als Hohlwellen ausgeführt sind und/oder dass die Abtriebswellen als Hohlwellen ausgeführt sind. Dies ermöglicht eine vorteilhaft einfache und effektive Kühlung des Getriebes. Denkbar ist, dass das Getriebe Mittel zum Einströmen eines Kühlmittels, insbesondere eines Kühlöls, in die Antriebswellen und/oder die Zwischenwellen und/oder die Abtriebswellen aufweist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Getriebe ein zweischaliges Gehäuse aufweist, wobei eine erste Gehäuseschale des Gehäuses die erste Antriebswelle, die erste Zwischenwelle und die erste Abtriebswelle zumindest teilweise einhüllt und eine zweite Gehäuseschale des Gehäuses die zweite Antriebswelle, die zweite Zwischenwelle und die zweite Abtriebswelle zumindest teilweise einhüllt. Die zweischalige Ausführung des Gehäuses erlaubt einen einfachen Zusammenbau, eine gute Zugänglichkeit des Getriebes für Wartung und Reparatur und vermindert Spannungen im Gehäuse durch von den Wellen auf das Gehäuse übertragenen Axialkräften. Denkbar ist, dass die Gehäuseschalen miteinander verschraubt sind.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung zur Lösung der eingangs formulierten Aufgabe ist ein Antriebsstrang aufweisend einen ersten Elektromotor, einen zweiten Elektromotor, ein erstes Rad, ein zweites Rad und ein erfindungsgemäßes Getriebe, wobei der erste Elektromotor drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden ist, wobei der zweite Elektromotor drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbunden ist, wobei das erste Rad drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbunden ist, wobei das zweite Rad drehfest mit der zweiten Abtriebswelle verbunden ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung zur Lösung der eingangs formulierten Aufgabe ist ein Kraftfahrzeug aufweisend einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang.
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Alle zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Getriebe offenbarten Einzelheiten, Merkmale und Vorteile beziehen sich gleichfalls auf den erfindungsgemäßen Antriebsstrang und auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
- 1 (a) - (b) illustrieren schematisch einen Antriebsstrang gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Getriebe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bzw. ein Getriebe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer schnittbildlichen Darstellung.
- 2 illustriert schematisch ein Kraftfahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Antriebsstrang gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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1 (a) illustriert schematisch einen Antriebsstrang 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Getriebe 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegende. Das Getriebe 1 weist eine erste Antriebswelle 2.1 auf, mit welcher ein erster Elektromotor 11 drehfest verbunden ist. Die erste Antriebswelle 2.1 ist mit einem Wellenlager 8 drehbar gelagert und weist ein erstes Parksperrenrad 6 zum mechanischen Blockieren des Getriebes 1 auf. Ein linkssteigendes erstes Zahnrad 2.1.1 steht in Eingriff mit einem rechtssteigenden dritten Zahnrad 3.1.1 einer ersten Zwischenwelle 3.1.
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Die erste Zwischenwelle 3.1 ist ebenfalls mit einem Wellenlager 8 drehbar gelagert. Ein rechtssteigendes fünftes Zahnrad 3.1.2 der ersten Zwischenwelle 3.1 greift in ein linkssteigendes siebtes Zahnrad 4.1.1 einer ersten Abtriebswelle 4.1 ein. Die erste Abtriebswelle 4.1 ist drehbar mit einem Wellenlager 8 gelagert und drehfest mit einem ersten Rad 13 verbunden.
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Das erste Zahnrad 2.1.1 und das dritte Zahnrad 3.1.1 bilden ein erstes Zahnradpaar. Das fünfte Zahnrad 3.1.2 und das siebte Zahnrad 4.1.1 bilden ein drittes Zahnradpaar. Die erste Antriebswelle 2.1, die erste Zwischenwelle 3.1 und die erste Abtriebswelle 4.1 bilden zusammen ein erstes Teilgetriebe zur Kraftübertragung von dem ersten Elektromotor 11 auf das erste Rad 13.
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Das Getriebe 1 weist ferner eine zweite Antriebswelle 2.2 auf, mit welcher ein zweiter Elektromotor 12 drehfest verbunden ist. Die zweite Antriebswelle 2.2 ist mit einem Wellenlager 8 drehbar gelagert und weist ein zweites Parksperrenrad 7 zum mechanischen Blockieren des Getriebes 1 auf. Ein rechtssteigendes zweites Zahnrad 2.2.1 steht in Eingriff mit einem linkssteigenden vierten Zahnrad 3.2.1 einer zweiter Zwischenwelle 3.2.
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Die zweite Zwischenwelle 3.2 ist ebenfalls mit einem Wellenlager 8 drehbar gelagert. Ein linkssteigendes sechstes Zahnrad 3.2.2 der zweiten Zwischenwelle 3.2 greift in ein rechtssteigendes achtes Zahnrad 4.2.1 einer zweiten Abtriebswelle 4.2 ein. Die zweite Abtriebswelle 4.2 ist drehbar mit einem Wellenlager 8 gelagert und drehfest mit einem zweiten Rad 14 verbunden.
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Das zweite Zahnrad 2.2.1 und das vierte Zahnrad 3.2.1 bilden ein zweites Zahnradpaar. Das sechste Zahnrad 3.2.2 und das achte Zahnrad 4.2.1 bilden ein viertes Zahnradpaar. Die zweite Antriebswelle 2.2, die zweite Zwischenwelle 3.2 und die zweite Abtriebswelle 4.2 bilden zusammen ein zweites Teilgetriebe zur Kraftübertragung von dem zweiten Elektromotor 12 auf das zweite Rad 14.
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Die beiden Teilgetriebe sind so angeordnet, dass sie sich zur Kompensation axial wirkender Kräfte gegeneinander abstützen können. Die geschickte Ausführung der Zahnräder 2.1.1, 2.2.1, 3.1.1, 3.1.2, 3.2.1, 3.2.2, 4.1.1, 4.2.1 führt bereits Axialkräfte ab, so dass weitere Axiallager (siehe 1 (b)) geringer dimensioniert werden können.
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Das Getriebe 1 weist ein zweischaliges Gehäuse 5 mit einer ersten Gehäuseschale 5.1 und einer zweiten Gehäuseschale 5.2 auf. In Vorwärtsfahrrichtung F sind die Abtriebswellen 4.1, 4.2 vor den Zwischenwellen 3.1, 3.2 angeordnet. Die Zwischenwellen 3.1, 3.2 sind ihrerseits in Vorwärtsfahrrichtung F vor den Antriebswellen 2.1, 2.2 angeordnet.
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Denkbar ist, dass einzelne oder alle Wellenlager 8 als Wälzlager, insbesondere als Rillenkugellager ausgeführt sind. Denkbar ist aber auch, dass einzelne oder alle Wellenlager 8 Zylinderrollenlager oder als eine andere Ausgestaltung eines Wälzlagers ausgeführt sind.
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1 (b) zeigt das Getriebe 1 aus 1 (a) in schnittbildlicher Ansicht. Zu erkennen ist ein konisch geformter erster Stutzen 2.2.2 der zweiten Antriebswelle 2.2, welcher in einem ersten Hohlraum 2.1.2 der ersten Antriebswelle 2.1 angeordnet ist. Die erste Antriebswelle 2.1 und die zweite Antriebswelle 2.2 sind als Hohlwellen ausgeführt, so dass ein Kühlmedium zum Kühlen des Getriebes 1 durch sie hindurch strömen kann. Zwischen der ersten Antriebswelle 2.1 und der zweiten Antriebswelle 2.2 ist mittig ein erstes Axiallager 2.3 in Form eines Nadellagers angeordnet. Zwischen der Außenseite des ersten Stutzens 2.2.2 und der Innenseite des ersten Hohlraumes 2.1.2 sind ein erstes Radiallager 2.4 und ein weiteres erstes Radiallager 2.5 angeordnet, welche jeweils als Nadellager ausgeführt und gegeneinander in axialer Richtung A beabstandet sind. An der Stirnseite des ersten Stutzens 2.2.2 ist eine erste Anlaufscheibe 2.6 angeordnet. Zwischen dieser und einer Axialabstützfläche der ersten Antriebswelle 2.1 ist ein weiteres erstes Axiallager 2.7 in Form eines Nadellagers angeordnet.
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Zu erkennen sind hier weiterhin das erste Parksperrenrad 6, das zweite Parksperrenrad 7, die Wellenlager 8 und das erste Zahnrad 2.1.1 sowie das zweite Zahnrad 2.2.1.
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Die zweite Zwischenwelle 3.2 weist einen konisch geformten zweiten Stutzen 3.2.3 auf, welcher in einem zweiten Hohlraum 3.1.3 der ersten Zwischenwelle 3.1 angeordnet ist. Die erste Zwischenwelle 3.1 und die zweite Zwischenwelle 3.2 sind als Hohlwellen ausgeführt, so dass ein Kühlmedium zum Kühlen des Getriebes 1 durch sie hindurch strömen kann. Zwischen der ersten Zwischenwelle 3.1 und der zweiten Zwischenwelle 3.2 ist mittig ein zweites Axiallager 3.3 in Form eines Nadellagers angeordnet. Zwischen der Außenseite des zweiten Stutzens 3.2.3 und der Innenseite des zweiten Hohlraumes 3.1.3 sind ein zweites Radiallager 3.4 und ein weiteres zweites Radiallager 3.5 angeordnet, welche jeweils als Nadellager ausgeführt und gegeneinander in axialer Richtung A beabstandet sind. An der Stirnseite des zweiten Stutzens 3.2.3 ist eine zweite Anlaufscheibe 3.6 angeordnet. Zwischen dieser und einer Axialabstützfläche der ersten Zwischenwelle 3.1 ist ein weiteres zweites Axiallager 3.7 in Form eines Nadellagers angeordnet.
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Zu erkennen sind hier weiterhin das dritte Zahnrad 3.1.1, das vierte Zahnrad 3.2.1, das fünfte Zahnrad 3.1.2 sowie das sechste Zahnrad 3.2.2.
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Die zweite Abtriebswelle 4.2 weist einen konisch geformten dritten Stutzen 4.2.2 auf, welcher in einem dritten Hohlraum 4.1.2 der ersten Abtriebswelle 4.1 angeordnet ist. Die erste Abtriebswelle 4.1 und die zweite Abtriebswelle 4.2 sind als Hohlwellen ausgeführt, so dass ein Kühlmedium zum Kühlen des Getriebes 1 durch sie hindurch strömen kann. Zwischen der ersten Abtriebswelle 4.1 und der zweiten Abtriebswelle 3.2 ist ein drittes Axiallager 4.3 in Form eines Nadellagers angeordnet. Zwischen der Außenseite des dritten Stutzens 4.2.2 und der Innenseite des dritten Hohlraumes 4.1.2 sind ein drittes Radiallager 4.4 und ein weiteres drittes Radiallager 4.5 angeordnet, welche jeweils als Nadellager ausgeführt und gegeneinander in axialer Richtung A beabstandet sind. An der Stirnseite des dritten Stutzens 4.2.2 ist eine dritte Anlaufscheibe 4.6 angeordnet. Zwischen dieser und einer Axialabstützfläche der ersten Abtriebswelle 4.1 ist ein weiteres drittes Axiallager 4.7 in Form eines Nadellagers angeordnet.
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Zu erkennen sind hier weiterhin das siebte Zahnrad 4.1.1 sowie das achte Zahnrad 4.2.1.
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2 illustriert schematisch ein Kraftfahrzeug 200 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Antriebsstrang 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zu erkennen sind hier der zweite Elektromotor 12, das Getriebe 1 und das zweite Rad 14.
