DE102020118194A1

DE102020118194A1 - Twin-Getriebe mit einer Doppel-Eingangswelle

Info

Publication number: DE102020118194A1
Application number: DE102020118194.9A
Authority: DE
Inventors: Klaus Kalmbach; Fabian Kelch; Markus Lee; Mathias Lutz
Original assignee: Hofer Powertrain Innovation GmbH
Current assignee: Hofer Powertrain Innovation GmbH
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2020-07-09
Publication date: 2021-01-14

Abstract

Ein Twin-Getriebe 1Ifür einen elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugstrang 3Imit Einzelradantrieb hat eine Doppel-Eingangswelle, die für Anschlüsse von zwei Motoren 5II, 7IIund für zwei benachbart angeordnete, unabhängig voneinander rotierbare Zahnräder gestaltet ist. Die Zahnräder bilden mit zwei weiteren Zahnrädern des Getriebes Übersetzungen. Die Doppel-Eingangswelle ist bereichsweise ineinander verschachtelt und führt zu den Anschlüssen der einzelnen Motoren 5II, 7IIendlings freitragend heraus. Die Doppel-Eingangswelle ist innerhalb eines Gehäuses des Getriebes 1Ian jenem viermal abgestützt.

Description

Die vorliegende Erfindung behandelt ein Twin-Getriebe, vorzugsweise für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, das eine Doppel-Eingangswelle aufweist, wobei die Eingangswellen ineinander bereichsweise verschachtelt sind und einzeln herausführende, endlings freitragende Anschlüsse für zwei Motoren haben, wie z. B. für zwei Asynchronelektromaschinen.
Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung behandelt ein Twin-Getriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Technisches Gebiet
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge können derart gestaltet sein, dass wenigstens zwei Räder, z. B. die beiden Räder einer Hinterachse, von einem eigenen Elektromotor angetrieben werden. Der Elektromotor dreht häufig im Vergleich zur gewünschten Raddrehzahl hochtourig (z. B. mit bis zu 15.000 U/min, bei höhertourigen Auslegungen mit bis zu 18.000 U/min oder sogar mit bis zu 20.000 U/min). Aus diesem Grund ist die Drehzahl des Elektromotors zu reduzieren (z. B. durch eine Übersetzung i zwischen 6 bis 9, gegebenenfalls auch durch eine Übersetzung i in einem Übersetzungsbereich von 4 bis 12). Der erste Elektromotor greift an einem Eingangszahnrad eines ersten Übersetzungsgetriebes in das Langsame an. Der zweite Elektromotor greift an ein anderes, zweites Eingangszahnrad eines zweiten, anderen Übersetzungsgetriebes in das Langsame an. Über zwei oder mehr Stufen erfolgt die Übersetzung auf Abtriebswellen, die zugleich die Radhalbachsen des Kraftfahrzeuges sein können. Werden die beiden Getriebe in einem Gesamtgetriebegehäuse verbaut, so können an das Getriebegehäuse jeweils seitlich, d. h. der erste Elektromotor an einer ersten Seite und an einer anderen Seite der zweite Elektromotor, angeflanscht werden.
So gestaltete Antriebsstränge werden sowohl in den Zeichnungen der JP 2016 205 444 A (Veröffentlichungstag: 08.12.2016; Anmelderin: NTN TOYO BEARING CO LTD) als auch in den Zeichnungen der JP 2017 019 319 A (Veröffentlichungstag: 26.01.2017; Anmelderin: NTN TOYO BEARING CO LTD) vorgestellt. Wie sich besonders gut aus den zahlreichen, in den Figuren gezeigten Varianten der JP 2017 019 319 A ergibt, ist es bisher ein Bestreben, die Motoren, zumindest aber die Ausgangswellen auf unterschiedlichen Niveaus, insbesondere in Bezug zu einer durch die Achsenmittelpunkte gezogenen Gerade anzusiedeln. Werden die beiden japanischen Druckschriften JP 2016 205 444 A und JP 2017 019 319 A miteinander verglichen, so erkennt ein Betrachter, dass solche Getriebe grundsätzlich für einen Vorderradantrieb und auch für einen Hinterradantrieb verwendet werden können.
Solche Getriebe können als Doppelgetriebe oder auch als Twin-Getriebe bezeichnet werden, weil im Endeffekt zwei voneinander vollständig unabhängige Getriebe zu einer größeren Getriebeeinheit verbunden sind. Aufgrund der beiden vorhandenen Elektromaschinen, die üblicherweise typgleich sind, kann auch von einer Duo-Elektromaschine gesprochen werden.
Mit Hilfe von Motorsteuerungen können beliebige Ansteuerungen, insbesondere in Bezug auf Drehzahl und Drehmoment, der angeschlossenen Räder durchgeführt werden. Umgangssprachlich wird ein solcher Antriebsstrang als elektrisches „torque-vectoring“ bezeichnet. Damit lässt sich das jeweilige Raddrehmoment an den getriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs stufenlos, insbesondere bei Kurvenfahrten, vorgeben, wodurch die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs verbessert und die Lenkarbeit verringert werden kann. Diese Kategorie Getriebe kann auch als aktives Differenzial bezeichnet werden. Diese Getriebe erhöhen zudem den Wirkungsgrad eines Antriebstrangs eines Kraftfahrzeugs. Bei Kraftfahrzeugen mit nur jeweils einem treibenden Fahrmotor sind hierzu Überlagerungsgetriebe-Bauarten erforderlich. In Anlehnung an die Wirkungsweise können die Getriebe daher auch als mehrfache Einzelradgetriebe bezeichnet werden.
Stand der Technik
In der CN 104 709 059 A (Anmelderin: KUNSHAN DELATELAN TRANSMISSION SCIENCE & TECH CO; Offenlegungstag: 17.06.2015) wird ein rein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug beschrieben. Eine erste und eine zweite Eingangswelle eines Zahnradgetriebes sind als Koaxialwellen angeordnet, wobei jede der beiden Eingangswellen von einem Elektromotor angetrieben wird. Daher sind die beiden Elektromotoren unmittelbar nebeneinander anzuordnen. Sie stellen eine einseitige Gewichtslast an dem Getriebe dar.
Aus der US 7 690 455 B2 (Inhaberin: Toyota Jidosha Kabushiki Keisha et al.; Offenlegungstag: 06.01.3005) sowie der DE 11 2005 002 356 T5 (Anmelderin: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha; PCT-Veröffentlichungstag: 06.04.2006) gehen ein zwischen zwei Elektromotoren angeordnetes Planetengetriebe eines Antriebsstrangs sowie eine Lagerung von Wellen hervor. Planetengetriebe sind zwar verlockende Getriebe, erfordern aber aufgrund ihrer Struktur, z. B. eines zwangsläufig vorhandenen Planetenträgers, immer einen Mindestaufwand.
In der EP 2 310 220 B1 (Anmelderinnen: AISIN AW CO. LTD, TOYOTA JIDOSHA KABUSHI KAISHA; Offenlegungstag: 20.04.2011) werden Wellen- bzw. Achspositionen eines dreistufigen Doppel-Getriebes in einem Getriebegehäuse gezeigt. In einem (einzigen) Getriebegehäuse sind zwei Elektromotoren angeordnet, durch die jeweils eine Eingangswelle eines Teilgetriebes antreibbar ist. Parallel zwischen den Eingangswellen und den Ausgangswellen sind zwei mittlere Achsen, eine sog. Idlerwelle und eine Gegenwelle, versetzt zueinander angeordnet. Damit sollen Drehgeschwindigkeiten, von dem jeweils eine auf eine der beiden Ausgangswellen zu übertragen ist, verlangsamt werden. Die EP 2 310 220 B1 möchte also eine gesamte Antriebseinheit mit einem einzigen Gesamtgehäuse um diese Einheit versehen. Auch die Elektromotoren sind Teil des Getriebes. Solche Designs dürften für Systemlieferanten funktionieren, die ihre gesamte Antriebseinheit als Austausch- und eventuell auch als Wegwerfprodukt gestalten wollen.
Die WO 2016/147 865 A1 (Anmelderin: NTN Toyo Bearing Co. Ltd.; Offenlegungstag: 22.09.2016) zeigt in zahlreichen Figuren einen möglichen Antriebsstrang mit zwei Elektromaschinen und zwei Halbachsen, sodass hier jede Elektromaschine dazu bestimmt ist, eine Halbachse anzutreiben. Aus einigen Figuren lassen sich relative Beziehungen bzw. Anordnungen von Achsen einzelner Zahnräder des Getriebes entnehmen. Demnach wurde ein in der WO 2016/147 865 A1 gezeigter Antriebsstrang entworfen, dessen höchste Achse die Abtriebswellenachse sein soll, während eine zwischen Antriebszahnrad und Abtriebszahnrad zwischengeschaltete Achse die tiefste Position bekleidet.
Ganz generell empfehlen die DE 100 54 759 B4 (Patentinhaberin: ZF Friedrichshafen AG; Erteilungstag: 29.10.2009) und die WO 2005/008 098 A1 (Anmelderin: DaimlerChrysler AG; Veröffentlichungsdatum: 27.01.2005) zwei oder drei Kegelrollenlager zwischen zwei Wellen, die zu einer Doppelwelle eines Doppelkupplungsgetriebes zusammengefasst sind, als ihre Lagerungen vorzusehen, weil diese Lagerart besonders kompakt Radialkräfte und Axialkräfte aufnehmen können soll. Bei Doppelkupplungsgetrieben ist es üblich, eingangsseitig eine Antriebsquelle wechselweise auf eine der beiden Wellen aufzuschalten. D. h., üblich ist die Drehmomentübertragung über eine der beiden zu einer Koaxialwelle zusammengefassten Eingangswellen des Getriebes, während die zweite Welle keinerlei Antriebsleistung in jener Phase übertragen soll. Eine Welle ist belastet, die andere Welle ist in der Regel während einer möglichst langen Dauer der Belastung der einen Welle lastlos. Nur bei Lastwechseln tritt je nach Überblendfunktion eine beiderwellige Belastung auf, wobei der Drehmomentenfluss durch beide Wellen gleichgerichtet ist.
Anders als bei Doppelkupplungsgetrieben sind die Belastungsverteilung und das zeitliche Verhalten der Belastung bei Twin-Getriebe-Antriebssträngen während eines Antriebs des Kraftfahrzeugs permanent gegeben. Ingenieursgemäßes Wissen und langjährige Erprobungen aus dem Gebiet der Doppelkupplungsgetriebe dürften nur äußerst begrenzt auf Antriebsstränge mit Twin-Getrieben übertragbar sein.
Die DE 10 2009 006 523 A1 (Anmelderin: GETRAG Innovations GmbH; Anmeldetag: 28.01.2009) beschäftigt sich mit sogenannten Tandemmotoren, jenem Typ von Elektroantrieben, die mit zwei Elektromaschinen, einem Doppelgetriebe und zwei anzutreibenden Radwellen an einer Antriebsachse realisiert sind. Die koaxialen Wellen sollen als Wellen mit Lagerzapfen und Lagerbohrungen auszuführen sein. An der doppelten Eingangswelle soll es zwei Lager geben, die jeweils zwei koaxial ineinander verschachtelte Wellen gegenüber dem Gehäuse abstützen. Außerdem wird auch noch eine Alternative mit je zwei Lagern pro Welle bzw. Wellenteil erwähnt. Eine solche Anordnung soll aber zusätzlich eine mittlere Gehäuselagerplatte aufweisen. Gemäß 2 sollten die jeweiligen Enden der verschachtelten Eingangswellenstummel mit Schrägen ausgestaltet sein.
Die DE 10 2011 115 785 A1 (Anmelderin: GETRAG Getriebe- und Zahnradfabrik; Anmeldetag: 06.10.2011) beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung des in der DE 10 2009 006 523 A1 beschriebenen Getriebes unter dem Aspekt der Frequenzanregungsminimierung durch Eigenfrequenzverschiebungen zwischen dem ersten Getriebe und dem zweiten Getriebe. Hierzu werden verschiedene Lösungsansätze vorgeschlagen, u. a. durch Gesamtübersetzungsabweichungen zwischen den beiden Getrieben, durch Tausch der Einzelübersetzungsanordnungen in den beiden Getrieben oder durch unterschiedliche Getriebestufenanzahlen in den beiden Getrieben usw.. Außerdem wird als alternative Ausführungsform hierzu eine Doppelwellenlagerung jeder Teilwelle beschrieben.
Die US 2018/0 141 423 A1 (Anmelderin: NTN Corporation; Anmeldetag: 18.04.2016) beschäftigt sich mit Querkräften vor allem in der zweiten Welle eines drei Wellen umfassenden Doppelgetriebes, das also zwei Teilgetrieben aufweist. Dies wird, so wie in 4 dargestellt, durch gegenläufige Schrägverzahnungen in den Zahnradpaaren zur und von der zweiten Welle erreicht. In den 1, 6 und 7 sind Eingangswellen, die an beiden ihrer Enden gelagert sind und nicht mir ihrer Nachbarwelle verschachtelt sind, abgebildet. Des Weiteren weist das Getriebe gemäß der US 2018/0 141 423 A1 eine Stützstruktur auf.
Die zuvor genannten Druckschriften gelten mit ihrer Benennung als vollumfänglich in vorliegende Erfindungsbeschreibung inkorporiert. Hierdurch soll vermieden werden, nicht mehr erneut und wiederholt allgemein bekannte Zusammenhänge zwischen elektrischem Antrieb, Übersetzungsgetriebe, seinen Wellen und den Übersetzungsstufen zu erörtern, sondern durch Verweis auf die Druckschriften als ebenfalls definiert für vorliegende Erfindung ansehen zu dürfen.
Aufgabenstellung
Es stellt sich also die Frage, wie zwei Eingangswellen eines Twin-Getriebes gestaltet werden können, insbesondere unter Berücksichtigung der weiteren Achsen und Wellen des Twin-Getriebes und der durch das Getriebe zu führenden Momentenflüsse. Wird zusätzlich die Forderung erhoben, ein kompaktes Getriebe kennen lernen zu wollen, dürfte der Weg, zwei im Endeffekt mechanisch-räumlich getrennte, zu einem größeren Block zusammengeschlossene Getriebe in einer gemeinsamen Einzelgetriebetrennwand zu lagern, nicht zu befolgen sein.
Es besteht Bedarf nach einem mechanisch günstigeren Design als den bisher bekannten, um dem Ziel, ein möglichst kompaktes Twin-Getriebe zu schaffen, näher zu kommen.
Ein vorteilhaftes Design mit insbesondere seinen Lagerungen, schwerpunktmäßig an den Eingangswellen orientiert, zu schaffen, stellt eine Herausforderung für jeden Konstrukteur dar.
Erfindungsbeschreibung
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Twin-Getriebe nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.
Das Getriebe setzt sich aus zwei Einzelgetrieben zusammen, die aufgrund ihrer hochgradigen Ähnlichkeit zueinander als Twin-Getriebe bezeichnet werden können. Ein erstes (Teil-)Getriebe und ein zweites (Teil-)Getriebe liegen nebeneinander. Sie haben (im Wesentlichen) in Bezug auf ihre Übersetzungsstufen, ihre Zahnräder, die Anordnung der Zahnräder, der daraus resultierenden Gesamtübersetzung und der Anordnung und Lagerung der einzelnen Zahnräder identische, zumindest aber nahezu identische Aufbauten. Somit kann das (Gesamt-)Getriebe als Paarung zweier (Teil-)Getriebe betrachtet werden, sodass das (Gesamt-)Getriebe als Twin-Getriebe bezeichnet werden kann.
Das Twin-Getriebe ist dafür vorgesehen, zwei Eingangsantriebsmaschinen, insbesondere Elektromotoren, über das Getriebe an zwei ausgangsseitig des Getriebes angeordnete Halbachsen, wie z. B. zwei Gelenkwellen für einen Anschluss an jeweils ein Straßenrad, anzuschließen. Für den Anschluss von jedem der beiden Elektromotoren an jeweils eine Eingangswelle hat das Twin-Getriebe eine Doppel-Eingangswelle, an die beide Elektromotoren angeschlossen werden können.
Die zwei (Teil-)Getriebe des Twin-Getriebes sind rotatorisch weitgehend voneinander unabhängige Drehmomentübertragungseinheiten, insbesondere in dem Fall, dass eine Wirkungskopplung über ein jeweils durch das (Teil-)Getriebe antreibbares Rad über einen Fahrweg nicht berücksichtigt wird.
Der Kraftfahrzeugantriebsstrang, zu dem das Twin-Getriebe gehört, ist ein Antriebsstrang, der, wie gesagt, von Elektromotoren anzutreiben ist. Wenigstens zwei Elektromotoren sind an dem Twin-Getriebe angeschlossen.
Idealerweise treibt jeder Elektromotor ein ihm zugeordnetes Straßenrad. Der Elektromotor ist vorteilhafterweise für den Antrieb eines einzigen Straßenrads zuständig. Das Drehmoment des Elektromotors wird über ein (Teil-)Getriebe des Twin-Getriebes auf ein Einzelrad zum Antreiben des Einzelrads des Kraftfahrzeugs durchgeschaltet bzw. übertragen.
Die Eingangswelle des Twin-Getriebes ist als Doppel-Eingangswelle ausgestaltet, damit auf jeder Seite des Getriebes eine eigene Elektromaschine (bzw. Elektromotor) angeschlossen werden kann. Folglich ist von einem (reinen) Elektroantrieb des Kraftfahrzeuges zu sprechen, wenn der vorliegend beschriebene Antriebsstrang zusammen mit dem Getriebe behandelt wird.
Die Doppel-Eingangswelle ist für den Anschluss von zwei getrennt zu betreibenden Motoren gestaltet. Die Doppel-Eingangswelle bietet Anschlüsse für zwei (Elektro-)Motoren. Vorteilhaft sind Asynchronelektromaschinen oder ähnlich wie Asynchronelektromaschinen arbeitende Elektromaschinen, die mit einem erhöhten Antriebsdrehmoment „losbrechen können“, je nach Außerphasenlage zwischen Rotor und Ansteuerung der Wicklungen des Stators.
Das Twin-Getriebe ist durch seine Doppel-Eingangswelle so gestaltet, dass zwei (getrennt arbeitende) Übersetzungen von der Doppel-Eingangswelle abgeleitet werden können. Dafür weist die Doppel-Eingangswelle zwei erste Zahnräder auf, die insbesondere mittig in der Doppel-Eingangswelle, vorzugsweise als Teil der Doppel-Eingangswelle gestaltet, platziert sein können. Die Übersetzung bzw. die beiden Übersetzungen von den beiden ersten Zahnrädern bilden sich durch die Kombination mit zwei zweiten Zahnrädern des Twin-Getriebes.
Die ersten Zahnräder befinden sich nebeneinander, jeweils ein Zahnrad an jeweils einer Eingangswelle. Jede Eingangswelle hat ihr eigenes erstes Zahnrad. Die beiden ersten Zahnräder sind im Zentrum bzw. in einem mittleren Bereich der Doppel-Eingangswelle angeordnet. Eingangszahnrad und Eingangswelle können einstückig ausgebildet sein.
In einer günstigen Ausgestaltung befinden sich beide ersten Zahnräder im Bereich je eines Endes von je einer Einzel-Eingangswelle. Noch vorteilhafter für eine präzise geführte bzw. gelagerte Eingangswelle und insbesondere für eine Lastverteilung über mehrere Eingangswellenlager ist es, wenn der Endbereich zumindest einer der Einzel-Eingangswellen einen sich erstreckenden Zapfenbereich umfasst, wobei die Erstreckung weniger als eine zweieinhalbfache Breite des ersten Zahnrads über eine Zahnradwange des ersten Zahnrads hinausragt, und zwar vorzugsweise in Richtung der zweiten Einzel-Eingangswelle. Der Zapfenbereich kann insbesondere in eine Zapfenaufnahme der zweiten Eingangswelle hineinragen.
Die Doppel-Eingangswelle ist also mit anderen Worten eine Welle, die sich aus zwei Wellen zusammensetzt, die ineinander verschoben sind. Die Doppel-Eingangswelle kann auch als ineinander bereichsweise verschachtelte Welle bezeichnet werden. Die beiden Einzel-Eingangswellen sind (gedanklich) aufeinander zugeschoben. Aus diesem Grund ist eine Eingangswelle die zum Teil äußere Welle, die einen mittleren Hohlraumbereich anbietet, in den die andere Eingangswelle hineinragt. Eine solche Doppel-Eingangswelle ist als bereichsweise verschachtelte, ineinander eingreifende Welle so gestaltet, dass jeweils ein Motor an jeder Einzelwelle angeschlossen werden kann. Hierfür ist jede Einzel-Eingangswelle an ihrem Ende freitragend ausgestaltet. Ein weiterer Begriff für eine solche Welle ist pilotierte Welle.
Besonders kompakt ist die Ausgestaltung der Eingangswelle, wenn die auf der Eingangswelle angeordneten, aus dieser herausragenden ersten Zahnräder so nah beieinander angeordnet sind, dass über den Raum zwischen den beiden ersten Zahnrädern (im Endeffekt) nur von einem trennenden Luftspalt zwischen den Zahnradwannen geredet werden kann. In diesem kann in einer Ausgestaltung eine Stützstruktur angeordnet sein.
Die Doppel-Eingangswelle ist innerhalb eines Gehäuses des Getriebes mehrfach abgestützt. Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestallt, wenn die Doppel-Eingangswelle insgesamt vier Mal abgestützt wird. Jede Einzel-Eingangswelle kann in diesem Fall zweifach gegenüber dem Gehäuse abgestützt werden und hierdurch wird die Doppel-Eingangswelle vier Mal gegenüber dem Getriebe-Gehäuse abgestützt.
Auf diesem Weg ist es sogar möglich, ohne mittleren Stabilisator oder mittlere Tragstruktur das Gehäuse in zwei Teile aufzuteilen. Obwohl kein Stabilisator oder sonstige mittlere Tragstruktur vorhanden ist, kann von getrennten Getrieberäumen gesprochen werden. Das Gehäuse des Getriebes lässt zwei Teilbereiche in seinem Gehäuse erkennen.
Durch die Doppel-Eingangswelle mit ineinander hineingeschobenen Wellenabschnitten bzw. Teilwellen, d. h., durch das Verschachteln der Einzel-Eingangswellen und durch die Bildung einer Doppel-Eingangswelle wird ein Twin-Getriebe ermöglicht, dass äußerst schmal in seinem Eingangsbereich ist. Werden darüber hinaus die Zahnräder, die Teil der Eingangswellen sein können, möglichst im Zentrum der Doppel-Eingangswelle platziert, so ist die dickste Wellenausgestaltung der Doppel-Eingangswelle in jenem Bereich zu finden, der erst durch die Platzierung der Zahnräder geschaffen worden ist.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.
Die sich aus zwei Einzel-Eingangswellen zusammensetzende Doppel-Eingangswelle hat ein erstes Ende und ein zweites Ende. Beide Enden der Doppel-Eingangswelle können als Extremitäten bezeichnet werden, weil diese Enden aus dem Getriebegehäuse hervorstehen. Die Extremitäten sind als Anschlusspunkte für kraftschlüssige Verbindungen gestaltet. Hierüber kann jeweils ein Antrieb an das Twin-Getriebe angebunden werden. Die Extremitäten sind für Antriebskoppelungen vorgesehen. Günstige Profile für Kopplungen von Antrieben an den Doppel-Eingangswellen sind z. B. Keilwellenprofile. Sind an den Extremitäten Keilwellenprofile eingearbeitet, so können hierüber kraftschlüssige Verbindungen auf Wellenmantel und Wellenstirn einer Eingangswelle realisiert werden. Neben Keilwellenprofilen bieten sich auch andere Profile an. Z. B. können Rillenstrukturen in die Extremitäten der Doppel-Eingangswelle eingearbeitet sein, sodass ein verzahntes Eingreifen jeweils eines eigenen Antriebs an jede Extremität stattfinden kann.
Das Gehäuse des Getriebes weist vorteilhafterweise mehrere Befestigungspunkte auf. Einige der Befestigungspunkte können für den Anschluss von Antriebsmaschinen genutzt werden. Zwei über Stirnflansche kraftschlüssig an das Getriebe zu befestigende Elektromaschinen können durch ein Anschrauben (oder sonst wie geeignetes Befestigungsverfahren) eine blockartige Einheit mit dem Twin-Getriebe bilden.
Besonders kompakt wird das Twin-Getriebe, wenn die Doppel-Eingangswelle als besonders kurze Welle ausgestaltet ist. Eine Form einer kurzen Eingangswelle wird durch die Verwendung von Stummelwellen erzielt. Die Doppel-Eingangswelle kann durch entlang einer Achse ausgerichtete zwei Stummelwellen hergestellt sein. Hierbei sind die Stummeln der Stummelwelle in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet. Die Stummeln der Stummelwellen beschließen in entgegengesetzte Richtungen die Doppel-Eingangswelle.
Vorteilhafterweise geht die jeweilige Stummelwelle an ihrem dem Stummel abgewendeten Ende nach außen auseinander. Diese fundamentartige Gestaltung der Stummelwelle kann dazu verwendet werden, einen umlaufenden Zahnkranz integral in den Boden der Stummelwelle einzuarbeiten. Ein solcher Zahnkranz kann zugleich das Antriebszahnrad darstellen. Der breiteste Durchmesser der Stummelwelle wäre jener, der in das Antriebszahnrad übergeht bzw. dieses darstellt.
Die Verbindung, die zwischen einer der Antriebsmaschinen und der Doppel-Eingangswelle zur Übertragung des Antriebs herzustellen ist, kann durch einen Antriebsumschluss bewerkstelligt werden. Wie eingangs angesprochen, hat die Doppel-Eingangswelle Stützstellen. Vorteilhafterweise sind jeweils zwei umrundende Lager an einem Teil des Gehäuses und an je einer Einzel-Eingangswelle vorhanden. Jeder für einen Antrieb bestimmte Teil der Doppel-Eingangswelle weist jenseits ihres Antriebsumschlusses je zwei Lager auf. Diese beiden Lager stützen sich an Teilen des Gehäuses des Twin-Getriebes ab.
Vorteilhafterweise ist die Doppel-Eingangswelle eine ölgeschmierte Welle. Die Doppel-Eingangswelle kann als Stufenwelle ausgestaltet sein. Die Ölschmierung erfolgt so, dass überschießendes Öl (ein Zuviel des Öls) in einer Gehäusewanne gesammelt werden kann. Das Öl aus der Gehäusewanne wird zunächst direkt den Wälzlagern zugeführt, die großen Belastungen ausgesetzt sein können. In einer vorteilhaften konstruktiven Ausführungsform hat das Getriebe zwei Gehäusewannen. Die Doppel-Eingangswelle schmiert gegenüber zwei Gehäusewannen bzw. mit dem Öl aus zwei Gehäusewannen. Hierbei ist vorteilhafterweise ein breitester Durchmesser im Bereich eines Zentrums der sich aus zwei Einzel-Eingangswellen zusammensetzenden Doppel-Eingangswelle. Den beiden Zahnrädern der Doppeleingangswelle wird Öl von tieferliegenden Zahnrädern, quasi übertragen von Zahn zu Zahn aus dem Sumpf zugeführt. Außerdem erfolgt eine Ölverteilung drehzahlabhängig durch Ölspritzer oder durch Ölnebel.
Wird von einem Zentrum der Doppel-Eingangswelle aus in die unterschiedlichen Richtungen geblickt, so sind nach außen angeordnete Lager zu erkennen. Die am weitesten nach außen angeordneten Lager sind Kugellager. Ein seitliches Auswandern der einen oder der anderen Welle der Doppel-Eingangswelle kann durch je einen Anschlag der Kugellager an der Doppel-Eingangswelle und an einem Gehäuseteil des Twin-Getriebes blockiert werden.
Die Lager der Doppel-Eingangswelle können zu je zwei Lagern gepaart sein. Vorzugsweise wird ein Rillenkugellager und ein Zylinderrollenlager nebeneinanderliegend kombiniert. Hierdurch ist es möglich, dass jeweils ein Rillenkugellager und ein Zylinderrollenlager eine Zentrierung einer Halbwelle bzw. einer Einzel-Eingangswelle gegenüber dem Gehäuse des Twin-Getriebes durchführen. Jeweils zwei Lager, wobei vorzugsweise ein Rillenkugellager und ein Zylinderrollenlager vorhanden sind, können durch ihre nebeneinander angeordneten Kombinationen einen der beiden wellenartigen Teile der Doppel-Eingangswelle in Bezug auf das Twin-Getriebe zentrieren. Vorzugsweise liegt das Zylinderrollenlager neben dem Zahnkranz bzw. dem Abtriebszahnrad der Stummwelle. Vorzugsweise begrenzt das Rillenkugellager seitlich das Zylinderrollenlager. Die ineinander gesteckten beiden Teile der Doppel-Eingangswelle, d. h. die Einzel-Eingangswellen sind durch ihre jeweils außen angeordneten Rillenkugellager gegen ein seitliches Auswandern begrenzt. Der Abtrieb über das jeweilige Abtriebszahnrad führt zu überwiegend radialen Belastungen in dem größten Teil bzw. dem Teil mit dem größten Durchmesser.
Neben den äußeren Lagern der Doppel-Eingangswelle gibt es noch innere Lager. Die inneren Lager können zur Unterscheidung von den äußeren Lagern auch als Doppel-Eingangswellenlager bezeichnet werden, unter anderem deshalb, weil die innere Eingangswelle in einer Radialrichtung über das innere Lager und über ein erstes äußeres Lager sowie vorzugsweise ein zweites äußeres Lager der äußeren Eingangswelle gegen das Getriebegehäuse abgestützt ist. Nach einem weiteren Aspekt kann das innere Lager auch als ein Doppellager ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass beide äußeren Lager, wie bereits erläutert wurde, jeweils als Doppellager ausgebildet sind. Damit, dass von einer inneren und einer äußeren Eingangswelle gesprochen wird, ist nicht gesagt, dass es sich um eine bekannte konzentrische Hohlwellenkonfiguration handelt, denn ein Überlappbereich der beiden Wellen ist vorzugsweise geringer als die Hälfte, insbesondere geringer als ein Drittel der Länge der Doppeleingangswelle.
Die im Inneren der Doppel-Eingangswelle angeordneten Lager, d. h. die Lager zwischen den beiden Einzel-Eingangswellen können als Gleitlager ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise hat jedes Gleitlager einen anderen Durchmesser als das andere Gleitlager. Mit Hilfe der Gleitlager können die ineinander eingreifenden Wellen gegeneinander abgestützt werden.
Vorteilhafterweise sind die Gleitlager in einem Relativbezug zu den außenliegenden Lagern angeordnet. Tatsächlich ist es möglich, zumindest eines der Gleitlager unterhalb einer Paaranordnung von zwei äußeren Lagern zu positionieren. Das wenigstens eine Gleitlager liegt fluchtend im Bereich der jeweils zwei äußeren Lager. Das Gleitlager ist somit innerhalb der äußeren Lager angeordnet. So ist es insbesondere möglich, je ein Gleitlager unter zwei äußeren Lagern zu positionieren.
Sollten Drehzahlunterschiede zwischen den beiden Eingangswellen wiederholt auftreten, sind Nadellager an Stelle der Gleitlager zu bevorzugen. Nadellager laufen im Allgemeinen reibungsärmer als Gleitlager. Nadellager können in gleicher Weise angeordnet sein, wie es für die Gleitlager zuvor beschrieben wurde. Günstig für eine Lastverteilung und insbesondere für eine Lagerbeölung ist eine Anordnung von zwei Nadellagern nebeneinander. Ein erstes Nadellager kann sich nahe der Zahnradwange zwischen dem Zapfen und der Zapfenaufnahme befinden. Ein zweites Nadellager ist vorzugsweise einem Endbereich des Zapfens zugeordnet. Der Endbereich des Zapfens befindet sich an einem Luftspalt zwischen einer Zapfenendfläche und einem Zapfenaufnahmeboden. In den Zapfen können umfänglich nutartige Ausnehmungen für die Nadellager eingearbeitet sein, die insbesondere radial angeordnete, innere Laufflächen des Nadellagers bilden. Eine - radial gesehen - äußere Lauffläche bietet vorzugsweise eine zylindrische Innenwand der Zapfenaufnahme.
Die Nadellager oder Gleitlager können durch mindestens eine Ölführungsbohrung in der Doppel-Eingangswelle hindurch mit Öl geschmiert werden. Eine Ölführungsbohrung kann sich z. B. in mindestens einer der Einzel-Eingangswellen erstrecken und in einen Luftspalt in der Zapfenaufnahme, der auch als Beölungsspalt bezeichnet werden kann, münden. Vorzugsweise geht mindestens eine Ölführungsbohrung von einem Beölungsraum in einem Nahbereich eines ebenfalls mit Öl versorgten Rillenkugellagers der Einzel-Eingangswellen aus. Ein solches Nadellager läuft sehr zuverlässig und ist mit relativ geringem Arbeitsaufwand montierbar.
Das Twin-Getriebe hat an seinen einzelnen Wellen jeweils ein Lager, das als äußerstes Lager bezeichnet werden kann. Das äußerste Lager kann z. B. ausgehend von dem Stummel der Stummelwelle, d. h. von jeder der beiden einzelnen Wellen der Doppel-Eingangswelle startend bestimmt werden, indem das erste Lager, an das man bei einem seitlichen Zugang gelangt, also jenes von außen erreichbare Lager, bestimmt wird. Die Doppel-Eingangswelle hat vier äußere Lager, von denen jeweils zwei Lager als äußerste Lager bezeichnet werden können. Die Doppel-Eingangswelle wird durch die äußeren Lager abgestützt.
Vorteilhaft ist es, wenn das äußerste Lager auf jeder Seite an einer Position gegenüber dem Gehäuse sitzt, in der es gegenüber dem Gehäuse in radialer Richtung freigestochen ist. Der Freiraum für das äußerste Lager, das vorteilhafterweise ein Kugellager sein kann, ist mit einem radialen Freistich gestaltet. Es gibt einen Freiraum gegenüber dem Gehäuse, der z. B. mehrere Hunderstel-Millimeter betragen kann.
Das äußerste Lager kann z. B. für die technische Funktion gestaltet sein, in axialer Richtung die Doppel-Eingangswelle abzustützen.
Die beiden Lager an der Doppel-Eingangswelle des Twin-Getriebes können zu einem Lagerpaar zusammengefasst sein. Diese Lagerpaare können jeweils seitlich durch Sicherungselemente gesichert sein. So kann ein Sicherungselement links an der Seite und ein Sicherungselement rechts an der Seite positioniert sein. Geeignete Sicherungselemente können ein Sicherungsring oder ein Sprengring sein. Hierfür können auch Sicherungselemente verwendet werden, die keinen 360° umlaufenden Ring bilden, sondern z. B. nur C-förmig gestaltet sind, z. B. einen Ring über ca. 235° bilden.
Weitere interessante Aspekte sollen nachfolgend vorgestellt werden.
Die Getriebe (Twin-Getriebe), die insbesondere als sog. Untersetzungsgetriebe, d. h. als Getriebe mit einer Übersetzung in das Langsame, Teile von elektrischen Antriebssträngen sind, sollen möglichst so ausgelegt sein, dass, insbesondere im Hinblick auf die beschränkte elektrische Speichermöglichkeit im Kraftfahrzeugbau, möglichst die gesamte elektrische Energie für den Antrieb zur Verfügung steht, d. h., möglichst wenig elektrische Energie soll für Nebenaggregate, sonstige Aufgaben oder durch Verlustleistungen „verbraucht werden“.
Die zwei (Teil-)Getriebe bzw. Einzelgetriebe des Doppelgetriebes (auch als Twin-Getriebe zu bezeichnen) sind rotatorisch weitgehend voneinander unabhängige Drehmomentübertragungseinheiten, insbesondere in dem Fall, dass eine Wirkungskopplung über ein jeweils durch das (Teil-)Getriebe antreibbares Rad über einen Fahrweg nicht berücksichtigt wird. Die Einzelgetriebe sind als bauliche Einheit zu einem Doppelgetriebe zusammengefasst.
Die Eingangswellen, also die Wellen, die zur Doppel-Eingangswelle werden, des erfindungsgemäßen Doppelgetriebes und die Ausgangswellen des Doppelgetriebes sind in einem mittleren Bereich, bezogen auf eine Erstreckung quer zu einer Fahrtrichtung, d. h. insbesondere eine kürzere Strecke von einer Gehäusewand bis zu einer ihr gegenüberliegenden Gehäusewand des Getriebegehäuses, insbesondere auf einer gleichen Höhe liegend, angeordnet. Die Eingangswellen und die Ausgangswellen definieren eine Bezugsebene innerhalb des Getriebegehäuses. Die Position einer mittleren Achse eines der Zahnradzentren ist, ausgewinkelt zu der Bezugsebene, als eine getriebegehäusebodenferne Position vorhanden. Diese Erhöhung der Position der mittleren Achse gegenüber der Bezugsebene bewirkt insgesamt eine Achsanordnung aller Zahnradzentren in der Art eines Dreiecks. In diesem (gedachten) Dreieck ist eine erste Seite, vorzugsweise eine Langseite, wie eine Hypotenuse, vorzugsweise mit der Bezugsebene zur Deckung gebracht. In diesem (gedachten) Dreieck bilden eine zweite Seite und eine dritte Seite vorzugsweise zwei Kurzseiten, die jeweils die erste Seite, insbesondere an jeweils einem Ende der ersten Seite, schneiden, je eine Gerade, wie zwei Schenkel oder wie eine Gegenkathete und eine Ankathete. Geraden, die den Kurzseiten gegenüber der ersten Seite folgen, schneiden mit einer Schräge in einem Wert, der aus dem Winkelbereich zwischen etwa 5° und 70° entnehmbar ist, die Bezugsebene bzw. die erste Seite. Anders gesagt, können die zweite Seite und die dritte Seite jeweils mit der ersten Seite eine (gedachte) Ecke mit einem Winkel ausbilden. Vorteilhaft ist es, wenn ein Winkel aus einem Winkelbereich zwischen 10° und 50° ausgewählt wird. Div. mathematische Simulationen und Berechnungen führten dazu, dass Winkel als ganz besonders vorteilhaft erscheinen, die in einem Winkelbereich zwischen 15° und 48° liegen.
Es könnte auch gesagt werden, die mittlere Achse ist durch eine Gerade schneidbar, die von einem der übrigen Zahnradzentren, also den zu dem mittleren Zahnradzentrum seitlich liegenden Zahnradzentren auf die mittlere Achse geführt ist. Ein Winkel, der zwischen der Bezugsebene und der Gerade abtragbar ist, ist ein Winkel aus dem Winkelbereich zwischen 5° und 70°, insbesondere zwischen 10° und 50° und ganz bevorzugt zwischen 15° und 48°.
Aus einer weiteren Perspektive kann der Sachverhalt der Achsen zueinander wie folgt dargestellt werden:

Die mittlere Achse ist mittels einer Gerade schneidbar, die zu einem der Zahnradzentren (gedanklich bzw. fiktiv) gebildet werden kann. Diese Gerade weicht von der Bezugsebene ab. Die Abweichung kann durch einen Winkel ausgedrückt werden, der aus einem Winkelbereich zwischen 5° und 70°, insbesondere zwischen 10° und 50° und ganz bevorzugt zwischen 15° und 48° entnommen ist.

Vorzugsweise sind genau drei Positionen für Zahnradzentren vorhanden. Ein vorteilhafter Winkelbereich kann auch zwischen 23° und 70° liegen. Außerhalb vorteilhafter Winkelbereiche z. B. mehr als 70° oder weniger als 5°, fallen manche Vorteile einer Dreieckanordnung der Achsen kaum mehr ins Gewicht.
In einer weiteren Betrachtungsweise bildet die Anordnung der Achsen der Zahnradzentren vorteilhaft ein auf dem Kopf stehendes „V“, von denen die jeweilige Eingangswelle und die Ausgangswelle mit ihren Wellen-Längsachsen, sofern das Getriebegehäuse in einer bevorzugten Einbaulage in dem Kraftfahrzeug eingebaut wird, (in etwa) eine horizontal verlaufende Ebene beschreiben.
Es hat sich hierbei überraschend gezeigt, dass durch eine derartige, erfindungsgemäße Lage der einzelnen Achsen der Zahnradzentren in dem Doppelgetriebe der Kraftfluss zwischen der jeweiligen Eingangswelle und der jeweiligen Ausgangswelle so führbar ist, dass dieser geringe Kippmomente und Biegemomente auf Wellen und die Achse erzeugt. Dies wirkt sich besonders günstig in Bezug auf eine geringe Verlustleistung und auch auf eine geringe Geräuschentwickung des Doppelgetriebes, insbesondere beim Betrieb mit wechselnden Lasten, aus. Die Aktio-Kräfte lassen sich so kompensieren. Insbesondere sind tangentiale Kraftkomponenten an den Wälzpunkten der im Eingriff befindlichen Verzahnungen der miteinander kämmenden Zahnräder dadurch besonders gut kompensierbar.
Als günstige Ausgestaltung hat es sich gezeigt, dass die Kraft und das Drehmoment von der jeweiligen Eingangswelle auf die Ausgangswelle über Stirnzahnradpaarungen zu übertragen sind. Bei einer solchen Konstellation ist ein Stirnzahnradzwischenlager vorhanden, auf dem wenigstens eines der Stirnzahnräder angeordnet ist.
Generell kann gesagt werden, eine (erste) Antriebsleistung wird von einer ersten Elektromaschine auf eine erste Seite des Getriebes gebracht. Eine zweite Antriebsleistung wird von einer zweiten Elektromaschine auf eine zweite Seite des Getriebes gebracht. Jedes der beiden Teilgetriebe kann unabhängig von dem anderen Teilgetriebe betrieben werden. Beide Teilgetriebe sind vorzugsweise spiegelbildlich zueinander arrangiert. So ist es möglich, auf dem Stirnzahnradzwischenlager zwei Stirnzahnräder spiegelbildlich anzuordnen und abzustützen.
Einzelne Zentren der Zahnräder sind wie auf einem Dreieck, genauer auf Ecken des Dreiecks angeordnet. Die Anordnung der Zahnräder bzw. der Wellen bzw. der Achsen kann mit einer Ausgestaltung einer Großschreibweise eines Buchstabens „V“ verglichen werden.
Die beiden Wellen eines Teilgetriebes, die Eingangswelle und die Ausgangswelle, sind mit ihren Wellenmittelpunkten in einer vorteilhaften Weiterbildung auf einer einheitlichen Ebene bzw. auf einem einheitlichen Niveau, das auch als Plateau bezeichnet werden kann, angesiedelt bzw. angeordnet. In diesem Fall stellt das Zahnrad bzw. stellen die Zahnräder auf dem Stirnzahnradzwischenlager eine Umlenkstufe bzw. mehrere Umlenkstufen für ein Drehmoment dar.
Auf der Achse ist wenigstens ein Freilaufkörper angeordnet, sodass das Stirnzahnrad als Losrad betrachtet werden kann. Vorzugsweise sind mehrere Freilaufkörper, wie z. B. vier Freilaufkörper, vorhanden. Die Winkelanordnung trägt dann dazu bei, dass sich eingeleitete und ausgeleitete Kräfte zumindest teilweise kompensieren. Hierdurch können Querkräfte, insbesondere in einem Zugfahrbetrieb, kompensiert werden.
Auf diese Weise ist es möglich, die Wirkung der Querkraftbelastungen auf dem Stirnzahnradzwischenlager zu verringern.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.
In Abhängigkeit von der jeweiligen (gewählten) Verzahnungsart mit ihrer jeweiligen Verzahnungsgeometrie an den um die jeweiligen Zahnradzentren drehenden Zahnrädern, kann es vorteilhaft sein, die mittlere Achse zu den Zahnradzentren des eingangswellenseitigen und des ausgangswellenseitigen Zahnrades so anzuordnen, dass eine Gerade zwischen einem Zahnradzentrum und der mittleren Achse unter einem Winkel auszubilden ist. Wobei der Winkel einen Wert hat, der aus einem Winkelbereich von 5° bis 65° zu der Bezugsebene entnommen ist. Weiter vorteilhaft kann die mittlere Achse in dem Getriebegehäuse so positioniert sein, dass eine Gerade zwischen einem Zahnradzentrum und der mittleren Achse einen Winkel einnimmt, der aus einem Winkelbereich von 15° bis 48° zu der Bezugsebene entnommen ist. Hierdurch ist nicht nur der Kraftfluss in den jeweiligen Scheiben der Zahnräder verlustarm gestaltet, sondern das Doppelgetriebe baut dadurch insgesamt kompakt. Ein solches Getriebe ist leicht in Fahrzeug-Chassis integrierbar. Auch aufgrund seiner Kompaktheit weist es minimierte Flächen auf, die als Quellen von im Getriebe erzeugtem Schall eigentlich unerwünscht sind.
Diese vorteilhaften Aspekte können mit weiteren vorteilhaften Aspekten kombiniert werden, die nun im Anschluss vorgestellt werden.
Das Doppelgetriebe mit seiner Anordnung der Achsen der Zahnradzentren und der jeweiligen, an dem betreffenden Zahnradzentrum rotierbar angeordneten Zahnrad ist vorteilhaft so aufgebaut, dass ein angetriebenes Zahnrad, das für eine Rotation um die mittlere Achse ausgelegt ist, einen vom Gehäuseboden des Getriebegehäuses wegdrehenden Rotationssinn nach einer Zahnradberührung mit einem antriebsmäßig vorgeschalteten Zahnrad, d. h. also in antreibender Weise hat. Dies hat nicht nur einen Vorteil in Bezug auf die Kraftkompensation, sondern kann vorteilhaft in einem panschenden Getriebe eine Schmierfilmausbildung eines aus dem Sumpf gezogenen Ölfilms herstellen. Unter einem weiteren Blickwinkel kann auch gesagt werden, dass das Getriebe für eine Vorzugsfahrtrichtung gestaltet ist. Bei der Betriebsweise des Zugbetriebs des Getriebes wird nach einer Berührung zwischen antreibendem Zahnrad und einem Zahnrad auf einer mittleren Achse das mittlere Zahnrad von dem Gehäuseboden weggedreht. Eine Bewegung des mittleren Zahnrads erfolgt zunächst in Vorzugsfahrtrichtung.
Es kann vorteilhaft sein, dass die mittlere Position durch eine (ruhende) Achse, insbesondere gehäusefeste Achse, und nicht durch eine Welle gebildet ist. Eine solche, drehfest in dem Getriebegehäuse angeordnete Achse mit darauf drehbar angeordneten Losrädern bietet den Vorteil, dass dadurch das Getriebegehäuse aussteifbar ist, ohne zusätzliche Bauelemente hierfür vorsehen zu müssen. Die mit der Achse verbundenen deckelartigen Getriebegehäuseteile neigen zudem weniger zur großflächigen Abstrahlung von Körperschall, da insbesondere Resonanzen vermieden werden können.
Wird das Getriebegehäuse aus mehreren Gehäuseteilen zusammengesetzt, so können sich die Achsen, insbesondere aller Zahnräder, (im Wesentlichen) orthogonal zu einer Anschlussebene erstrecken, die zwischen zwei Gehäuseteilen liegt. Eine Anschlussebene liegt dort, wo durch Randbereiche der Gehäuseteile ein Übergang vorhanden ist und die in einem montierten Zustand des Getriebes aneinander anliegen. Anders gesagt, überkreuzen mindestens eine, vorzugsweise alle, Achsen die Anschlussebene in einer Achsenlängsrichtung. Unter einem weiteren Blickwinkel kann auch gesagt werden, die Anschlussebene, die an einer Gehäusewand kranzartig vorhanden ist, liegt außerhalb des Montagebereichs einer Welle bzw. einer Achse. Die Achsen bzw. Wellen lassen sich besonders zuverlässig an dem Gehäuse abstützen bzw. positionieren, wenn diese Wellen mit jeweils einem Endbereich jeweils genau einem Gehäuseteil zugeordnet sind.
Die Eingangswellen und die Ausgangswellen sind hingegen, wie der gewählte Begriff „Welle“ schon erkennen lässt, rotierbare Bauelemente, die durch Loslager und/oder Festlager in dem Getriebegehäuse gelagert sind. Hierdurch lässt sich in einfacher Weise der Kraftfluss in bzw. aus dem Doppelgetriebe bewirken. Ein Eingangszahnrad und die Eingangswelle können einstückig ausgebildet sein. Ein Ausgangszahnrad bzw. Abtriebszahnrad und die Ausgangswelle können einstückig ausgebildet sein. Zwei Wellen, insbesondere jeweils die Ausgangswellen und jeweils die Eingangswellen, sind vorteilhafterweise in einer Linie, es kann auch gesagt werden fluchtend, hintereinander angeordnet. Dies ermöglicht u. a. die besondere kompakte Gestaltung des gesamten Getriebes.
Bevorzugt sind die auf der mittleren Achse rotierbar gelagerten Zahnräder als Stufenzahnräder ausgebildet, die vorzugsweise einen größeren, ersten Durchmesser auf der Eingangswellen-Seite oder motorischen Antriebsseite aufweisen. Vorzugsweise sind die Stufenzahnräder zu der Ausgangswellen-Seite abgestuft, sie weisen - in diesem Fall - einen kleineren, zweiten Durchmesser auf. Hierdurch lässt sich eine gewünschte Untersetzung mit geringem Bauraumbedarf umsetzen. Auch lässt sich auf diese Weise der Kraftfluss im Getriebe zumindest teilweise kompensieren. Der Kraftfluss wird mit geringen Verlusten realisiert.
Die Untersetzung (oder auch als „Übersetzung ins Langsame“ zu bezeichnen) ist in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dadurch bewirkt, dass das Doppelgetriebe in einer ersten Stufe (Zwischenstufe) eine aufgrund der Anordnung der drei Zahnradzentren, bzw. der Anordnung der Längsachsen der Eingangswelle, der Ausgangswelle und der ortsfesten Achse für die mittlere Position, in der Art eines auf dem Kopf stehenden „V“, eine von dem Gehäuseboden des Getriebegehäuses weggewandte Übersetzung durchführt und durch seine zweite Stufe (Zwischenstufe) eine auf den Gehäuseboden zugewandte Übersetzung bewirkt. Eine zu- bzw. weggewandte Übersetzung besagt, dass die Übersetzung mit einer Drehrichtung um die Zahnradzentren verbunden ist, die, insbesondere von einem Zahnradeingriffsbereich aus, zu dem Gehäuseboden hin bzw. von dem Gehäuseboden weg gerichtet ist. Diese Bauweise hat sich überraschend im Testbetrieb als diejenige Bauart herausgestellt, die einen besonders ruckarmen Betrieb des Doppelgetriebes bei Lastwechseln ermöglicht.
Für eine querkraftfreie Lagerung der Zahnräder der mittleren Position und eine in Bezug auf Lagerverluste verlustarmen Kraftfluss, der sich auch besonders geräuscharm in dem Getriebe darstellen lässt, sind die Verzahnungen der Zahnräder auf der mittleren Achse so gestaltet, dass die Zahneingriffe der in dem Getriebe verbauten Zahnräder querkraftfrei sind. Wenn von einer Querkraftfreiheit gesprochen wird, so schließt dies aber nicht aus, dass mitunter in Betriebssituationen Querkräfte auftreten können. Anders gesagt, es fällt eine dauerhafte Belastung durch Querkräfte in den Zahnrädern mit den Schrägverzahnungen möglichst gering aus. Die Schrägungswinkel der Zähne auf dem Zahnrad der mittleren Position, damit diese Zahnräder eine Schrägverzahnung aufweisen, können mit zueinander ausgerichteten Schrägungswinkeln ausgestaltet sein. Schrägungswinkel beider Zahnungsbereiche eines Doppel- bzw. Stufenzahnrads (für die mittlere Position im Getriebeaufbau) haben vorzugsweise ein gleiches Vorzeichen. Bei einer seitlichen Draufsicht auf die gemeinsame Drehachse der beiden Zahnräder, die in Bezug auf die Drehachse schräg stehende Zähne aufweisen, bringt ein gemeinsames, identisches „Vorzeichen“ zum Ausdruck, dass mit Bezug auf eine einheitliche Drehachsenrichtung bzw. Zahnradseite eine Schrägstellung der Zähne, insbesondere entlang eines Zahnradumfangs, in eine gleiche Tangentialrichtung weg von der Drehachse weist. Die Schrägstellungen der Zähne auf einem ersten Zahnrad und einem zweiten Zahnrad, wobei diese drehfest zueinander angeordnete Zahnräder sind, sind idealerweise gleichläufig, d. h. nicht gegenläufig (wie bei einer Pfeilspitze). Entsprechend kann von einer nebeneinander und aufeinander ausgerichteten ersten und zweiten Zahnreihe des Doppel- bzw. Stufenzahnrads gesprochen werden. Die Schrägungswinkel der ersten und zweiten Zahnreihe können zueinander unterschiedlich sein. Die Schrägungswinkel sind vorzugsweise derart ins Verhältnis gesetzt, dass trotz unterschiedlicher Teilkreisdurchmesser der Zahnräder eine betragsmäßig etwa gleich große, aber entgegengesetzte Querkraft aus jeder der beiden Teilgetriebestufen, die mit dem Doppel- bzw. Stufenzahnrad gebildet sind, resultiert.
Konkret lässt sich der Wert der einzelnen Schrägungswinkel z. B. durch ein Rechenverfahren vorteilhaft festlegen. Ein günstiges Verhältnis von zwei Schrägungswinkeln zueinander liegt vor, wenn sich die durch zwei Zahnradstufen gebildeten Querkräfte, d. h. insbesondere Kräfte bezogen auf die Schrägungswinkel in Ankathedenrichtung, gegenseitig weitgehend aufheben. Die Schrägungswinkel β₁ der ersten Stufe und der Schrägungswinkel β₂ der zweiten Stufe können z. B. bei vorgegebenen Zahnraddurchmessern d₂ , d₃ mithilfe der folgenden Formel festgelegt werden: $t a n β_{2} ≅ t a n β_{1} * \frac{d_{3}}{d_{2}}$
Mit der Bezeichnung „tan“ wird der Tangens des jeweiligen Winkels beschrieben. Die Winkel β₁ , β₂ sind bezogen auf eine Gerade als Konstruktionshilfe, die parallel zur Drehachse an einem Zahn des Zahnrads anliegt, festlegbar. Die Durchmesser d₂ und d₃ sind die Durchmesser der Zahnräder des Stufenzahnrads, wobei der Durchmesser d₂ der ersten Stufe bzw. ersten Untersetzungsstufe eines Einzelgetriebes und der Durchmesser d₃ der zweiten Stufe bzw. zweiten Untersetzungsstufe des Einzelgetriebes zugeordnet ist. Die Stufen umfassen vorzugsweise weitere Zahnräder, z. B. ein Eingangszahnrad mit Durchmesser d₁ in der ersten Stufe und ein Abtriebszahnrad mit Durchmesser d₄ in der zweiten Stufe. Der Durchmesser d₂ kann auch als Wälzkreisdurchmesser des größeren Zahnrads des Stufenzahnrads und der Durchmesser d₃ als Wälzkreisdurchmesser des kleineren Zahnrads des Stufenzahnrads bzw. des abgestuften Ritzels des Stufenzahnrads bezeichnet werden. Vorzugsweise ist die erste Stufe bzw. Stufe 1 - in Momentenflussrichtung gesehen - näherliegend zu dem Antriebsmotor. Sie kann als Eingangsstufe bezeichnet werden. Die zweite Stufe bzw. Stufe 2 liegt - in Momentenflussrichtung gesehen - dem Abtrieb bzw. dem Straßenrad näher als die erste Stufe. Die Bezeichnung Untersetzungsstufe basiert auf der Annahme einer Momentenflussrichtung von dem Antriebsmotor aus betrachtet.
Gemäß der oben angegebene Formel ist - mit anderen Worten - das Verhältnis des Tangens des Schrägungswinkels der zweiten Stufe zu dem Tangens des Schrägungswinkels der ersten Stufe (nahezu) identisch zu dem Verhältnis des Durchmessers des in der erste Stufe involvierten Zahnrads des Stufenzahnrads zu dem Durchmesser des in der zweite Stufe involvierten Zahnrad des Stufenzahnrads. Hierbei wird ein Einzelgetriebe betrachtet. Auf diese Weise heben sich mögliche Querkräfte an dem Stufenrad eines arbeitenden Einzelgetriebes bzw. beider gleichartig ausgebildeter Einzelgetriebe weitgehend gegenseitig auf. Wenn bei der Verhältnisbildung von einer gleichen Größe bzw. von einem identischen Verhältnis gesprochen wird, so bleiben dabei Abweichungen durch übliche fertigungstechnische Toleranzen außer Betracht. Unter einer gleichen Größe oder einem identischen Verhältnis können noch Abweichungen verstanden werden, die weniger als 20 % eines Verhältnisses aus der obigen Formel betragen. Vorzugsweise erfolgt eine Aufhebung der Querkräfte zumindest für Anteile, die mehr als 20 % der möglichen Querkraft in einer Einzelstufe betragen.
In dem Rechenverfahren können auch Reibungseffekte, genauer jene Reibungseffekte in Zahneingriffsbereichen, berücksichtigt werden, wodurch eine noch bessere Kompensation von Querkräften möglich ist.
Mögliche Kippkräfte, in deren Momentenstärke die Breite des Doppel- bzw. Stufenzahnrads eingeht, lassen sich durch das Verhältnis der Schrägungswinkel - ebenfalls stark - reduzieren.
Im Betrieb treten an solchen Verzahnungen in Bezug auf die Lager der Zahnräder keine oder nur geringe Axialkräfte auf, wodurch diese konstruktive Maßnahme sich günstig auf die Verlustleistung des Doppelgetriebes auswirkt. Zudem garantieren Schrägverzahnungen einen besonders geräuscharmen Betrieb eines Getriebes. Auch ermöglichen solche Verzahnungen die Übertragung höherer Leistungen bei geringerem Bauraumbedarf, da stets mehrere Zähne in Eingriff sind.
Die auf der Achse angeordneten Zahnräder sind mit geeigneten Lagern, insbesondere in Form von Nadellagern oder Wälzlagern mit oder ohne axiale Abstützungsfunktion, an der Achse gelagert. Besonders die Anwendung von Nadellagern gewährleistet eine kippfreie Lagerung der Zahnräder und damit eine minimierte Reibung ihrer Verzahnungen miteinander.
Es kann vorteilhaft sein, zur axialen Abstützung der Zahnräder in dem Getriebegehäuse Anlaufscheiben zu verwenden.
Es kann ferner auch vorteilhaft sein, zur Lagerung der auf der Achse angeordneten Zahnräder eine Hülse zu verwenden, die eine aus dem Getriebegehäuse herausgeführte Luftführungsstruktur aufweist und zur Entlüftung des Getriebegehäuses herangezogen werden kann.
Ein Twin-Getriebe für einen elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugstrang mit Einzelradantrieb kann mit anderen Worten auch wie folgt beschrieben werden. Das Twin-Getriebe hat eine Doppel-Eingangswelle, die für Anschlüsse von zwei Motoren und für zwei benachbart angeordnete, unabhängig voneinander rotierbare Zahnräder gestaltet ist. Die Zahnräder bilden mit zwei weiteren Zahnrädern des Getriebes Übersetzungen. Die Doppel-Eingangswelle ist bereichsweise ineinander verschachtelt und führt zu den Anschlüssen der einzelnen Motoren endlings freitragend, insbesondere aus einem Gehäuse, heraus. Die Doppel-Eingangswelle ist innerhalb des Gehäuses des Getriebes an jenem viermal abgestützt.
Die zuvor dargestellten Kombinationen und Ausführungsbeispiele lassen sich auch in zahlreichen weiteren Verbindungen und Kombinationen betrachten.
So ist es natürlich auch möglich, mit mehr als vier Lagern, insbesondere mit mehr als zwei Lagerkombinationen, eine Befestigung der Eingangswelle an dem Gehäuse, genauer den Gehäusewannen, vorzunehmen.
Ein Antriebsstrang, der den zuvor erläuterten Zusammenhängen entspricht, ist mit Elektromotoren verwendbar, die mit Drehzahlen von 13.000 rpm bis 18.000 rpm (Umdrehungen pro Minute) betrieben werden. Sie drehen mit 0 rpm los und können dann bis auf 13.000 rpm bzw. bei den Hochschnellläufern bis zu 18.000 rpm beschleunigt werden. Solche Antriebsstränge können für Fahrzeuge mit Fahrzeugendgeschwindigkeiten von 250 km/h oder sogar mehr ausgelegt werden.
Es hat sich gezeigt, dass Zylinderrollenlager nicht in der Lage sind, Axialkräfte zu übertragen, sondern besser dafür geeignet sind, Radialkräfte zu übertragen. Demgegenüber sind Kugellager prädestiniert, Axialkräfte zu übertragen, häufig können sie aber radiale Kräfte nicht besonders gut übertragen.
Kegelrollen in Lagern neigen dazu, bei hohen Drehzahlen zu taumeln, d. h. je höher die Drehzahl ist, desto stärker taumeln diese. Durch zwei Lager unterschiedlichen Typs ist es möglich, dass die Lager für eine arbeitsteilige Lagerung zu nutzen sind. Dadurch ist es möglich, dass selbst so eine komplexe Welle wie die zuvor beschriebene Doppel-Eingangswelle einen Drehzahlbereich bis in einen höheren Endgeschwindigkeitsbereich abdecken kann.
Vorteilhafterweise müssen die beiden (Teil-)Wellen sich nicht seitlich gegeneinander abstützen. So ist es möglich, simple C-förmige Sprengringe zur Sicherung der Doppel-Lager zu verwenden.
Die vorgestellte Getriebekonstruktion ist auch gut bei Schubkräften sowie bei üblichen Zugkräften in einem Antriebstrang. Das gesamte Moment beim Bremsen kann in einem solchen Antriebsstrang rekuperiert werden. Die Konstruktion hat keine Vorzugsmomentenrichtung. Die Konstruktion unterscheidet bezüglich ihrer Lager nicht, ob gerade eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung von dem Fahrzeug realisiert wird.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren genommen wird, die beispielhaft besonders vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten darlegen, ohne die vorliegende Erfindung auf diese einzuschränken, wobei

1 schematisch ein Kraftfahrzeug mit Hinterachsantrieb mit Twin-Getriebe darstellt,
2 ein weiteres Beispiel für ein Fahrzeugsystem in Prinzipdarstellung zeigt,
3 schematisch einen Querschnitt durch ein Twin-Getriebe zeigt,
4 einen im rechten Winkel zu der Darstellung nach 3 gezeigten Schnitt durch ein Twin-Getriebe darstellt,
5 eine Weiterbildung der Doppel-Eingangswelle zeigt und
6 eine andere Weiterbildung einer Doppel-Eingangswelle zeigt.

Figurenbeschreibung
1 sowie 2 stellen schematisch jeweils ein Kraftfahrzeug 500 bzw. 500^I dar, das neben dem Raum für den Fahrer, zu erkennen an dem Lenkrad 514, der auch als Fahrerkabine oder Fahrgastzelle bezeichnet werden kann, einen Fond 526 und einen Kofferraumbereich 528 hat, zu erkennen an der eingezeichneten Fahrtrichtung 502. Im vorderen Teil der Fahrgastzelle ist, wie üblich, das Lenkrad 514, das über ein Lenkgestänge 516 aus einer Lenkwelle, einem Lenkgetriebe, Spurstangen und Radlenkhebeln bestehend, auf zwei Räder als Straßenräder 510, 512 Lenkbewegungen eines Fahrers übertragen kann. An einer zweiten Achse, der Fahrzeughinterachse 518 sind zwei weitere Straßenräder 506, 508 angebracht. Ein Rad bzw. Straßenrad kann auch als Fahrzeugrad bezeichnet werden, weil es der Fortbewegung des Kraftfahrzeugs 500 bzw. 500^I dient. Die Straßenräder 506, 508 werden über Halbachsen 520, 522, den Antriebsgelenkwellen angetrieben. Die Halbachsen 520, 522 sind an einem Doppelgetriebe 1 bzw. 1^I abtriebsseitig befestigt. Antriebsseitig an dem Doppelgetriebe 1 bzw. 1^I sind eine erste Elektromaschine 5 bzw. 5^II und eine zweite Elektromaschine 7 bzw.7^II befestigt. Die Elektromaschinen 5, 7 bzw. 5^II , 7^II und die Halbachsen 520, 522 sind jeweils paarweise an sich gegenüberliegenden Seiten des Getriebes 1 bzw. 1^I befestigt. Über jeweils eine Seite wird Drehmoment aus der Elektromaschine 5 bzw. 5^II auf eine Eingangswelle 33 (vgl. 3) des Doppelgetriebes 1 bzw. 1^I aufgebracht und auf der gleichen Seite des Doppelgetriebes 1 bzw. 1^I ist die erste Halbachse 520 befestigt, somit der Abtrieb auf das erste Straßenrad 506. In gleicher Weise wird von der Elektromaschine 7 bzw. 7^II auf eine Eingangswelle 35 (vgl. 3) des Doppelgetriebes 1 bzw. 1^I Drehmoment aufgebracht und auf der gleichen Seite des Doppelgetriebes 1 bzw. 1^I ist die zweite Halbachse 522 angeordnet, somit der Abtrieb auf das zweite Straßenrad 508.
Ein besonders vorteilhafter Kraftfahrzeugaufbau liegt vor, wenn die gemäß 1 in Fahrtrichtung 502 vor den Halbachsen 520, 522 montierten Elektromaschinen 5, 7, wie anhand der Elektromaschinen 5^II , 7^II in 2 gezeigt ist, hinter den Halbachsen 520, 522 montiert sind, z. B. indem das symmetrisch aufgebaute Doppelgetriebe 1 in der gezeigten Ebene des Fahrzeugbodens 504 von 1 um 180° gedreht ist und insbesondere Montagestellen für das Doppelgetriebe 1 bzw. die Elektromaschinen 5, 7 unter dem Kofferraum 528 vorhanden sind. Es kann aber auch, wie in 2 gezeigt ist, in einem Kraftfahrzeug 500^I ein Antriebsstrang 3^I mit einem Doppelgetriebe 1^I aufgebaut sein, dessen Zahnräder (vgl. 3) für eine Kraftübertragung in einer Anordnung der Elektromaschinen 5", 7" hinter einer Hinterachse 518^I ausgelegt sind.
Im Bereich des Fahrzeugbodens 504 befindet sich gemäß 1 bzw. gemäß 2 ein elektrischer Akkumulator 9, der über elektrische Leitungen 11, 13 elektrische Energie den Elektromaschinen 5, 7 bzw. 5", 7^II und ihren (nicht gezeigten) Motorsteuerungen zur Verfügung stellen kann. Der Antriebsstrang 3 bzw. 3^I erstreckt sich somit von dem Akkumulator 9 kommend über die elektrischen Leitungen 11, 13, über die Elektromaschinen 5, 7 bzw. 5^II , 7^II und deren Motorsteuerungen, über das Doppelgetriebe 1 bzw. 1^I und über die Halbachsen 520, 522 zu den Straßenrädern 506, 508. Somit treibt eine Elektromaschine 5, 7 bzw. 5^II , 7^II ein Straßenrad 506, 508 an. Es handelt sich um einen Einzelradantrieb 530.
Das Getriebe 1 bzw. 1^I ist auf der Fahrzeuglängsachse 524 angeordnet. Eine Elektromaschine 5 bzw. 5^II und eine Halbachse 520 befinden sich auf einer Seite zu der Fahrzeuglängsachse 524, die andere Elektromaschine 7 und die andere Halbachse 522 sind seitengleich auf der anderen Seite zur Längsachse 524 angeordnet. Die gemäß 1 quer zur Fahrzeuglängsachse 524 rotierende, zentrumsnah angeordnete Elektromaschine 5 bzw. 7 dreht das Getriebe 1, damit abtriebsseitig ebenfalls quer zur Fahrzeuglängsachse 524 eine Ausgangswelle 37, 39 (vgl. 3) ein Drehmoment auf ein Rad 506 bzw. 508 aufbringen kann. Die gemäß 2 quer zur Fahrzeuglängsachse 534 rotierende, kofferraumnah angeordnete Elektromaschine 5^II bzw. 7^II dreht das Getriebe 1^I , damit abtriebsseitig ebenfalls quer zur Fahrzeuglängsachse 524 eine Ausgangswelle 37, 39 (vgl. 3) ein Drehmoment auf ein Rad 506 bzw. 508 aufbringen kann. Wie in 1 bzw. 2 dargestellt, ist für eine solche Antriebsverbindung die Elektromaschine 5, 7 bzw. 5^II , 7^II an die Eingangswelle 33, 35 (in 3 dargestellt) durch eine Koppelung 532, 534 angebracht. Das Getriebe 1 bzw. 1^I und die Elektromaschinen 5, 7 bzw. 5^II , 7^II sind gekoppelt.
Das in 1 bzw. 2 gezeigte Fahrzeug 500 bzw. 500^I wird über seine Fahrzeughinterachse 518 bzw. 518^I angetrieben. Es handelt sich um einen elektrischen Hinterachsantrieb mit Hilfe des Doppelgetriebes 1 bzw. 1^I . Das Doppelgetriebe 1 bzw. 1^I ist im Bereich des Fonds 526 bzw. im Bereich des Kofferraums 528 und dort im Bereich des Fahrzeugbodens 504 angeordnet.
Wie aus 1 zu entnehmen ist, ergibt der Antriebsstrang 3 mit dem Doppelgetriebe 1 und den beiden Straßenrädern 506, 508 zwei Einzelradantriebe 530, die spiegelbildlich zueinander angeordnet in dem Doppelgetriebe vereinigt sind.
Besonders günstig ist es, wenn die 3 und 4 gemeinsam betrachtet werden.
Nachfolgend wird vorrangig anhand der 3 ein günstiges Ausführungsbeispiel erläutert. Die 4 ist ergänzend zu den nachfolgenden Ausführungen hinzuzunehmen.
Die in 3 gezeigte Doppel-Eingangswelle 32 ist eine vereinfacht dargestellte Doppel-Eingangswelle. Die 3 dient auch dazu, den Getriebetyp des Twin-Getriebes 1 dem Prinzip nach zu erläutern. Detailreicher sind die Doppel-Eingangswellen 32^I bzw. 32^II in den 5 bzw. 6 dargestellt. Einzel Aspekte zu vorliegender Erfindung lassen sich durch eine gemeinsame Betrachtung der 3 mit der 5, alternativ mit der 6 besser erschließen.
Das Getriebe 1 ist in 3 in einer Schnittansicht dargestellt, bei der der Schnitt durch die einzelnen Zahnradzentren 25, 27, 29 geführt ist.
Wie die 3 zeigt, weist das Doppelgetriebe 1 zwei Einzelgetriebe 15, 17 auf, wobei jedes Einzelgetriebe 15, 17 als zweistufiges Stirnradgetriebe gebildet ist. Jedes Stirnradgetriebe weist drei Positionen 19, 21, 23 für Zahnradzentren 25, 27, 29 in einem einzigen, gemeinsamen Getriebegehäuse 31 auf. Ein Antriebsdrehmoment 5^I , 7^I wird von den Elektromaschinen 5, 7 (vgl. 1 bzw. 2) auf die Eingangswelle 33, 35 aufgebracht. Dafür hat jede Welle 33, 35, die als Eingangswelle zur Verfügung steht, einen Anschluss 85, 87. Die mit den jeweiligen Elektromaschinen 5 und 7 (vgl. 1) verbundenen bzw. verbindbaren Eingangswellen 33, 35 und die mit den jeweiligen Halbachsen 520 und 522 (vgl. 1) verbundenen bzw. verbindbaren Ausgangswellen 37 und 39 sind in einem mittleren Bereich M, bezogen auf eine Quererstreckung, d. h. insbesondere eine kürzere Strecke von einer Gehäusewand 41 bis zu einer ihr gegenüberliegenden Gehäusewand 43 des Getriebegehäuses 31 auf einer gleichen Höhe liegend angeordnet. Die Lage der Eingangswellen 33, 35 und der Ausgangswellen 37, 39, die die Zahnradzentren 25 bzw. 29 definieren, beschreibt eine Bezugsebene B (siehe auch 4) innerhalb des Getriebegehäuses 31. Eine mittlere Achse 45, welche das mittlere Zahnradzentrum 27 umfasst oder einer mittleren Position 21 zugeordnet ist, ist abgewinkelt bzw. erhöht zu der Bezugsebene B und bildet eine getriebegehäusebodenferne Position des Zahnradzentrums 27.
Die beiden Eingangswellen 33, 35 sind zu einer Doppel-Eingangswelle 32 zusammengefügt. Sie sind mechanisch zu der Doppel-Eingangswelle 32 verbunden. Die beiden Eingangswellen 33, 35 erstrecken sich entlang der Achse 44 und bilden auf diese Art und Weise die Doppel-Eingangswelle 32. Die beiden koaxial angeordneten Eingangswellen 33, 35 sind relativ zueinander verdrehbar miteinander verbunden.
Wie noch besser anhand von 4 zu sehen ist, liegt die mittlere Achse 45 in einer Ecke eines durch die Zahnradzentren 25, 27 und 29 aufgespannten Dreiecks 47.
Die mittlere Achse 45 ist hierbei über eine, das Zahnradzentrum 25 oder 29 und die mittlere Achse 45 verbindenden Gerade g oder g^I schneidbar, und zwar in einem Winkelbereich von etwa 5° bis 70°.
Es kann, wie sich besonders gut aus 4 ergibt, vorteilhaft sein, die Zahnradzentren 25, 27, 29 auf zwei Ebenen anzusiedeln, sodass eine Gerade g, die von einer Ebene zur nächsten reicht, einen Winkel α gegenüber einer der beiden Ebenen, nämlich der Ebene B, aufweist, der aus einem Winkelbereich von 10° bis 50° oder auch nur einem Winkelbereich von 15° bis 48° entnommen ist.
Wie ebenfalls aus 3 entnommen werden kann, ergibt sich in Abhängigkeit von den an den Zahnrädern 75, 75^I der Eingangswellen 33, 35, den Zahnrädern 77, 77^I der Ausgangswellen 37, 39 und den Zahnrädern 49, 49^I , 50, 50^I auf der mittleren Achse 45 gewählten Verzahnungsgeometrien und von den zu übertragenden Leistungen, wie die Zahnradzentren 25, 27, 29 anzusiedeln sind. Aufgrund des Antriebs durch die Antriebsdrehmomente 5^I , 7^I stellen die Zahnräder 75, 75^I die ersten Zahnräder im Momentenfluss durch das Getriebe 1 dar.
Das jeweilige eingangswellenseitige Zahnrad 75, 75^I eines jeden Einzelgetriebes 15, 17 treibt ein jeweiliges Zahnrad 49, 49^I auf der mittleren Achse 45 an, wobei in den gezeigten Ausführungsbeispielen die Drehrichtungen der Elektromaschinen im Zugbetrieb des Fahrzeugs so gewählt sind, dass das Zahnrad 49, 49^I einen von dem Gehäuseboden 51 des Getriebegehäuses 31 wegdrehenden Rotationssinn nach einer Zahnradberührung in antreibender Weise hat.
Die Drehrichtungspfeile in 4 verdeutlichen eine solche Festlegung der Richtungen und des Rotationssinns. Das Doppel-Getriebe ist auch in umgekehrter Richtung der Drehrichtungspfeile betreibbar.
Wird abweichend zu dem in 1 gezeigten und in diesem Zusammenhang beschriebenen vorteilhaften Kraftfahrzeugaufbau ein Kraftfahrzeugaufbau mit einer Getriebeanordnung realisiert, bei dem die Getriebeanordnung um 180° hierzu gewendet ist, so würde sich bei dem Zahnrad 49, 49^I ein zu dem Gehäuseboden 51 des Getriebegehäuses hin drehender Rotationssinn nach einer Zahnradberührung einstellen.
Wie insbesondere die 3 verdeutlicht, ist die die mittlere Position oder das mittlere Zahnradzentrum 27 definierende Achse 45 als gehäusefeste, ruhende Achse ausgebildet. Dies ermöglicht eine Aussteifung des Getriebegehäuses 31, ohne dass zusätzliche Bauelemente erforderlich wären. Das jeweilige angetriebene Zahnrad 49, 49^I auf der Achse 45 und das jeweils treibende Zahnrad 50, 50^I sind über jeweils zwei Nadellager 61, 63 bzw. 61^I , 63^I auf der Achse 45 gelagert, um ein Kippen der Zahnräder 49, 49¹, 50, 50^I , die im Übrigen vorzugsweise als einstückiges Stufenrad gebildet sind, zu vermeiden.
Die Eingangswellen 33, 35 und die Ausgangswellen 37, 39 sind hingegen mit Wälzlagern 65, 67, 69 und 71 in Außenwänden des Getriebegehäuse 31 gelagert. Ferner sind die Eingangswellen 33, 35 im Nahbereich einer Gehäusezwischenwand 73 mittels Kugellagern, wie das Kugellager 79, gelagert. Die Gehäusezwischenwand 73 weist Durchbrüche zur gemeinsamen Schmierung der Einzelgetriebe 15 und 17 auf. Die Ausgangswellen 37 und 39 sind in einer zweiten Gehäusezwischenwand 73^I , genauer einer Lagerbrille, mittels Nadellagern (ohne Bezugszeichen) gelagert.
Wie durch Blick in 4 besonders gut zu erkennen ist, sind die Eingangswellen, wie die Eingangswelle 35 und die Ausgangswellen, wie die Ausgangswelle 39 in Bezug auf den Gehäuseboden 51 des Getriebegehäuses 31 niedriger angeordnet als die Achse 45.
Die Stufenzahnräder (siehe 3) auf der Achse 45 weisen jeweils einen ersten, größeren Durchmesser d₁ auf der Antriebsseite und einen kleineren, zweiten Durchmesser d₂ auf der Abtriebsseite auf. Es kann auch gesagt werden, dass die zwei Zahnräder 49, 50 bzw. 49^I , 50^I zu einem Stufenzahnrad zusammengefügt bzw. zusammengeschweißt sind.
Werden 3 und 4 gleichzeitig betrachtet, so ergibt sich, dass der größere Durchmesser d₁ zum Inneren hin liegt, der kleinere Durchmesser liegt (hierzu im Vergleich) näher zum Gehäuse 31 hin. So ist es möglich, die in das Getriebe 1 eingeleiteten Momente in Richtung zur Ausgangswelle 37, 39 nach außen zu leiten. Ein Verlauf der Drehmomente folgt aufgrund der Ebenen des Getriebes 1, in denen sich die Zahnradzentren 25, 27, 29 befinden, und aufgrund der Anordnung der Stufen 53, 55 bzw. 53^I , 55^I einem doppelten V-Verlauf (einmal in Bezug auf Höhen zu einem Boden, insbesondere dem Gehäuseboden 51, des Getriebes 1, einmal in Bezug auf ein Auseinanderlaufen von einer Fahrzeuglängsachse 524 (vgl. 1) weg).
Es ergibt sich in dem erfindungsgemäßen Doppelgetriebe 1 (siehe 3) eine erste Getriebestufe 53 bzw. erste Übersetzung 53, die eine von dem Gehäuseboden 51 des Getriebegehäuses 31 sich wegwendende Übersetzung bildet und eine zweite Getriebestufe 55 bzw. die zweite Übersetzung 55, die eine auf den Gehäuseboden 51 sich zuwendende Übersetzung bildet. Andererseits schafft die Zahnradpaarung aus den ersten beiden Zahnrädern 75^I , 49^I im Momentenfluss des Getriebes 1 die Übersetzung 53^I . Die Zahnradpaarung aus den dann folgenden beiden Zahnrädern 50^I , 77^I schafft die Übersetzung 55^I .
Wie insbesondere die 3 in einem schematischen Längsschnitt durch das Doppelgetriebe 1 zeigt, sind die mittleren, einstückig miteinander gebildeten Zahnräder 49, 50 für eine querkraftfreie Übertragung eines Drehmoments gestaltet, indem die Zähne 57 und 59 zweier benachbarter Zahnräder 49, 50 mit für jede Zahnreihe verschieden ausgebildeten Schrägungswinkeln, wie die Schrägungswinkel β₁ , und β₂ , versehen sind. Die Schrägungswinkel β₁ , β₂ sind in der gezeigten Schnittebene von 3 lediglich schematisch angedeutet. Die Zähne 57, 59 sowie benachbarte Zähne der jeweiligen Zahnreihen (ohne Bezugszeichen) erstrecken sich mit jeweiligen Zahnrichtungen parallel durch die Schnittebene von 3 hindurch. Die Zähne 57, 59 bzw. deren Laufflächen erstrecken sich bezüglich einer vorgegebenen bzw. gewählten Richtung der mittleren Achse 45 mit einer Zahnrichtung gleichartig seitlich hin zu dem anderen Teilgetriebe 15 bzw. weg von dem anderen Teilgetriebe 15, wobei eine vektorielle Abweichung der Zahnrichtungen der Zähne 57, 59 von der Richtung der mittleren Achse 45 ein gleiches Vorzeichen aufweist.
Das Teilgetriebe 15, das gleichartig wie das Teilgetriebe 17 aufgebaut ist, weist benachbarte Zahnräder 49¹, 50^I auf, die entsprechenden mit einer Schrägstellung der Zähne 57^I, 59^I ausgebildet sind. D. h. für die Zahnräder 49¹, 50^I bzw. die Zähne 57^I, 59^I des anderen Einzelgetriebes 15 gilt aufgrund eines gleichartigen Aufbaus von Getriebeteilen das zuvor beschriebene in entsprechender Weise.
Die Zahnräder 49, 50 bzw. 49¹, 50^I sind zumindest im Zugbetrieb des Fahrzeugs frei von Axialkräften.
Es kann vorteilhaft sein, zur Abstützung der Zahnräder 49, 50 bzw. 49¹, 50^I an dem Getriebegehäuse 31 Anlaufscheiben vorzusehen.
Ferner kann es zur Belüftung des Getriebegehäuses 31 vorteilhaft sein, anstatt der mittleren Achse 45 oder zusätzlich auf der mittleren Achse 45 eine Hülse vorzusehen, die einen Druckausgleich des Getriebegehäuses 31 ermöglicht.
Die Zahnräder 49, 49^I , 50, 50^I , 75, 75^I und 77, 77^I sind wegen der hohen, zu übertragenden Drehmomente als Scheibenräder gebildet. Wie 3 zeigt, sind die ausgangswellenseitigen Zahnräder 77, 77^I mit einer Scheibe gebildet, die eine geringere Stärke aufweist, als die Breite ihres Zahnkranzes. Zudem ist die jeweilige Scheibe der Zahnräder 77, 77^I zu der jeweiligen Ausgangswelle 37, 39, insbesondere rotationssymmetrisch, angewinkelt, d. h. sie kann mit einem von dem senkrechten Winkel verschiedenen Winkel zu der jeweiligen Ausgangswelle 37, 39 ausgebildet sein. Die Scheibe weist eine Basis mit einer Stirnfläche auf, die sich radial von der Ausgangswelle 37, 39 erstreckt bzw. in die Ausgangswelle 37, 39 übergeht und insbesondere eine Lauffläche eines Nadellagers in einer Axialrichtung begrenzt.
Alle in dem Getriebegehäuse 31 verbauten Zahnräder, Achsen und Wellen sind über einen gemeinsamen Sumpf geschmiert. Jedes Einzelgetriebe 15, 17 weist eine Übersetzung ins Langsame von beispielsweise 8,5:1 oder sogar 12:1 auf.
Wie sich aus der 4 ergibt, sind die Positionen 19, 21, 23 der Zahnradzentren 25, 27, 29 in einem mittleren Bereich M innerhalb der Gehäusewände 41, 43 angesiedelt. Das Zahnrad 49 mit seinen Zähnen, wie dem Zahn 57, und das Zahnrad 50 mit seinen Zähnen, wie dem Zahn 59, ist als Stufenzahnrad das vom Gehäuseboden 51 am weitesten nach oben angeordnete Zahnrad. Jeweils ein solches Stufenzahnrad, wie es sich aus den Zahnrädern 49, 50 bildet, wird von einer Eingangswelle 35, die Teil der Doppel-Eingangswelle 32 (vgl. 2) ist, im Zugbetrieb angetrieben.
In 3 ist besonders gut zu sehen, dass zwischen den Eingangswellen 33, 35 im Bereich ihrer Zahnräder 75, 75^I ein Luftspalt 83 die (Teil-)Eingangswellen 33, 35 und somit die Zahnräder 75, 75^I trennt. Jedes Zahnrad 75, 75^I ist als mit der Doppel-Eingangswelle 32 einstückiger Zahnkranz 58 ausgebildet. Der Zahnkranz 58 ist ein Teil der Eingangswelle 35. Die Eingangswellen 33, 35 sind im Bereich ihrer Zahnräder 75, 75^I durch einen Luftspalt 83 voneinander getrennt. Benachbart zu den Zahnräder 75, 75^I sind Kugellager 79, 81 angeordnet, über die die Doppel-Eingangswelle 32 gegenüber dem Gehäuse 31, insbesondere über die lagertragende Gehäusezwischenwand 73, abgestützt wird.
Jedes Teilgetriebe 15, 17 läuft in einem eigenen Getrieberaum 89, 91, der jeweils zumindest in Teilen durch die Getriebewanne bzw. Gehäusewanne 93, 95 geformt ist.
5 zeigt eine Weiterbildung einer Doppel-Eingangswelle 32^I .
Die Doppel-Eingangswelle 32^I hat zwei Zahnräder 75^II , 75^III , von denen jedes als Zahnkranz 58^I bzw. 58^II zwischen zwei Kugellagern 79^I , 81^I ausgeformt ist. Beide Zahnräder 75^II 75^III liegen zwischen den Kugellagern 79^I , 81^I .
Die Doppel-Eingangswelle 32^I besitzt zwei Antriebsumschlüsse 117, 119. Jeder Antriebsumschluss 117, 119 ist an einem Stummel 125, 127 der durch Stummelwellen 121, 123 gebildeten Doppel-Eingangswelle 32^I vorhanden. Ein Antriebsumschluss 117, 119 dient dazu, von einem Anschluss (nicht dargestellt) drehkraftschlüssig umgeben zu werden. Der Antriebsumschluss 117, 119 umfasst ein Keilwellenprofil 105, 107 in einem Wellenmantel 109, 111. Der Wellenmantel 109, 111 beginnt am Ende einer Wellenstirn 113, 115. Durch das Keilwellenprofil 105, 107 in dem Wellenmantel 109, 111 bietet die Stummelwelle 121, 123 eine gute form- und kraftschlüssige Verbindung zu der Elektromaschine 5, 7 (siehe 1).
Die beiden Stummelwellen 121, 123, die zusammen wesentliche Teile der Doppel-Eingangswelle 32^I sind, sind als Stufenwellen 129, 131 ausgeführt. Die größte Stufe in der Stufenwelle 129, 131 ist die Stufe des integrierten Zahnkranzes 58^I bzw. 58". Der Zahnkranz 58^I , 58^II ist als Zahnrad 75^II , 75^III mit einer Zahnradwange 101, 103 ausgestaltet. Jede Zahnradwange 101, 103 gehört zu einem eigenen Zahnrad 75^II 75^III . Zwischen den Zahnradwangen 101, 103 gibt es einen Luftspalt 83^I , der durch den Abstand zwischen den Zahnrädern 75^II , 75^III bestimmt ist. Der Luftspalt 83^I erlaubt einen nahezu reibungslose Rotation der Zahnradwangen 101, 103 nebeneinander, insbesondere bei unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit.
Zur Abstützung gegenüber dem nur angedeuteten Gehäuse 31^I bieten die Stufenwellen 129, 131 jeweils ein eigenes Lagerpaar 133, 135. Jedes Lagerpaar 133, 135 setzt sich aus einem Rillenkugellager 137, 139 und einem Zylinderrollenlager 141, 143 zusammen.
Die beiden Stufenwellen 129, 131 sind über zwei Wellenlager 145, 147 drehbeweglich auf der Achse 44 miteinander im Eingriff. Vorteilhafte Beispiele für Wellenlager 145, 147, die nur sehr abstrahiert dargestellt sind, sind Gleitlager oder Nadellager. Die Wellenlager 145, 147 haben unterschiedlich Durchmesser. Die Wellenlager 145, 147 sind an der ersten, innenliegenden Stufenwelle 129, insbesondere deren Zapfenbereich 122, eingenutet und stützen sich an der koaxial die erste Stufenwelle 129 in deren Zapfenbereich 122 umgebenden, zweiten Stufenwelle 131, insbesondere in deren Zapfenaufnahmebereich 124 ab. Zwischen dem Zapfenbereich 122 und dem Zapfenaufnahmebereich 124 ist neben den Wellenllagern 145, 147 und zwischen den Wellenlagern 145, 147 ein Luftspalt 83^II vorhanden.
Dementsprechend kann die Stufenwelle 129 als in zwei Richtungen unterschiedlich gestufte Welle mit dem größten Durchmesser an dem Zahnrad 75^II betrachtet werden. Die zweite Stufenwelle 131 ist von dem größten Durchmesser unter bzw. neben dem Zahnrad 75^III startend eine stufenweise verjüngende Welle, die in das Keilwellenprofil 107 als kleinster Durchmesser der Stufenwelle 131 ausläuft.
Die zweite Stufenwelle 131 ist eine abschnittsweise hohle Welle. Die erste Stufenwelle 129 ist eine durchwegs massive Welle. Dort, wo das Antriebsdrehmoment in die zweite Stufenwelle 131 eingeleitet wird, nämlich am zweiten Wellenmantel 111, ist die Stufenwelle 131 ebenfalls eine massive Stufenwelle. Nur im Bereich der Wellenlager 145, 147 bzw. im Zahnkranz 58^I mit dem Zahnrad 75^III ist die Stufenwelle 131 stufenweise hohl. Die andere Stufenwelle 129 ist mit ihrem Zapfenbereich 122 in der Höhlung aufgenommen, wobei der Zapfenbereich sich von dem Zahnrad 75^II weg und unter das Zahnrad 75^III der teilweise hohlen Stufenwelle 131 erstreckt.
Das schmalere, es kann auch gesagt werden, das mit einem geringeren Durchmesser ausgestattete Wellenlager 147 liegt im Inneren des Lagerpaares 135. Das kleinere Wellenlager 147 liegt fluchtend zwischen den Lagern 139, 143 des zweiten Lagerpaares 135. Unterhalb des Zahnrades 75^III befindet sich das andere Wellenlager 145. Anders gesagt, liegt das zweite Wellenlager 147 dem Lagerpaar 135 in einer Ebene senkrecht zur Achse der Eingangswellen 44 gegenüber. Das erste Wellenlager 145 ist den Zahnradwangen 101, 103 zugeordnet.
Die beiden Stufenwellen 129, 131 sind über Wellenlager 145, 147 miteinander verbunden. Jede Stufenwelle 129, 131 stützt sich gegen ein Gehäuseteil durch eine Kombination aus Rillenkugellager 137, 139 und Zylinderrollenlager 141, 143 ab.
Als geeignete Wellenlager 145, 147 kommen Gleitlager und Nadellager besonders bevorzugt in Betracht. Je nach Anwendungsfall wird entweder an der einen oder anderen Stelle ein Gleitlager oder ein Nadellager eingebaut.
Durch die massive Ausgestaltung der Stummelwellen 121, 123 und der äußerst kurzen Gestaltung dank der pilotierten Doppel-Eingangswelle 32^I können schnell drehende, mit hohen Drehmomenten antreibende Elektromaschinen 5, 7 eingangsseitig an dem Getriebe 1 angeschlossen werden.
Es reicht, wenn die Stufenwellen 129, 131 als Stummelwellen 121, 123 ausgestaltet sind. So ist es möglich, Stufenwellen 129, 131 zu verwenden, deren Länge weniger als das Zehnfache der Breite am Zahnkranz 58^I betragen.
6 zeigt eine Doppel-Eingangswelle 32^II , die bezüglich ihrer Stufen, Wellenenden und Proportionen in vielen Angaben und Abmessungen bzw. in ihrem Design der Doppel-Eingangswelle 32^I , die aus 5 bekannt ist, ähnelt oder sogar gleich ist. Somit können die weiter oben stehenden Ausführungen (in analoger Anwendung) auf vorliegende Doppel-Eingangswellen-Darstellung gemäß 6 übertragen werden.
Die Doppel-Eingangswelle 32^II erstreckt sich von einer ersten Wellenstirn 113 bis zu einer zweiten Wellenstirn 115. Die Wellenstirnen 113, 115 sind die Flächen an den beiden Eingangswellen 33^I , 35^I , die den kleinsten Durchmesser (im Vergleich mit beliebig sonst wie gesetzten Schnitten durch die Eingangswellen 33^I , 35^I haben (ggf. hiervon ausgenommen der Zapfen 122). Die Doppel-Eingangswelle 32^II hat einen ersten Stummel 125 und einen zweiten Stummel 127. In die Stummel 125, 127 sind Keilwellenprofile 105, 107 eingearbeitet. Um eine genauere Ortsangabe zu machen, sei auf die Wellenmäntel 109, 111 hingewiesen. Die Keilwellenprofile 105, 107 sind in die Wellenmäntel 109, 111 der Stummel 125, 127 der Stummelwellen 121, 123 eingearbeitet. Aufgrund der Keilwellenprofile 105, 107 sind Antriebsumschlüsse 117, 119 von Antriebseinheiten wie Elektromotoren für das Angreifen von Hohlwellen mit gegengeformten Profilen möglich.
Das Getriebegehäuse 31^II ist in 6 nicht vollständig dargestellt, sondern - zur Förderung des Verständnisses - nur in einem zylinderartigen Ausschnitt bzw. Schnitt durch das Gehäuse 31^II . Wie an den Bruchlinien des Gehäuses 31^II zu erkennen ist, setzt sich das Gehäuse (siehe auch 3) fort. Das Gehäuse 31^II dient als Abstütz- und Lagerkomponente für die Doppel-Eingangswelle 32".
Die beiden Eingangswellen 33^I , 35^I sind zwei ineinander eingreifende, verschachtelte Wellen. Die eine Eingangswelle 35^I bietet eine Zapfenaufnahme 124. Ein Stück der anderen Eingangswelle 33^I steckt in der Zapfenaufnahme 124. Stirnseitig gibt es in der Zapfenaufnahme 124 einen Luftspalt 83^II . Ein weiterer Luftspalt 83^I ist zwischen den Zahnradwangen 101, 103 der Eingangswellen 33^I , 35^I . Beide Eingangswellen 33^I , 35^I stehen über die Wellenlager 145, 147 miteinander in Berührung. Bis auf diese Berührungsbereiche der Wellenlager 145, 147 sind die beiden Wellen 33^I , 35^I durch die Luftspalte 83^I , 83^II voneinander getrennt. Der Zapfenbereich 122 der einen Eingangswelle 33^I reicht in die Zapfenaufnahme 124 der anderen Eingangswelle 35^I . Der Zapfen bzw. der Zapfenbereich 122 der ersten Eingangswellen 33^I ist kürzer als die Tiefe der Zapfenaufnahme 124. Dadurch ist es möglich, einen Luftspalt 83^II beizubehalten, obwohl die eine Eingangswelle 33^I in der anderen Eingangswelle 35^I stückweise steckt.
Beide Eingangswellen 33^I , 35^I sind Stufenwellen 129, 131. Die breiteste Stelle bzw. den größten Durchmesser haben die Stufenwellen 129, 131 im Bereich ihrer Zahnräder 75^II , 75^III . Die Zahnräder 75^II , 75^III gehören zu Zahnkränzen 58^I , 58^II an den Eingangswellen 33^I , 35^I . Der Zapfen 122 durchtritt den Bereich des Zahnkranzes 58^II der zweiten Eingangswelle 35^I bzw. reicht über die Breite des Zahnkranzes 58^II hinaus.
Beide Eingangswellen 33^I , 35^I sind bezüglich der Achse 44, die von erster Wellenstirn 113 bis zur zweiten Wellenstirn 115 durch die Doppel-Eingangswelle 32^II gezogen werden kann, symmetrisch ausgeführt. Aufgrund des Zapfens 122 ist jedoch die erste Eingangswelle 33^I (ein wenig) schwerer als die zweite Eingangswelle 35^I . Jede der Eingangswellen 33^I , 35^I hat ihr Lagerpaar 133, 135 in unmittelbarer Nachbarschaft zum Zahnkranz 58^I , 58^II . Durch die weiteren Wellenlager 145, 147, durch die die Eingangswellen 33^I , 35^I untereinander in Berührung stehen bzw. sich gegenseitig im Zapfenbereich 122 abstützen, und durch die Lagerpaare 133, 135 ist in dem Getriebegehäuse 31^II eine statisch ausreichend bestimmte, rotierbar angeordnete Doppel-Eingangswelle 32^II geschaffen.
Gegen ein axiales Auswandern sind die Kugellager 79^I , 81^I an der Doppel-Eingangswelle 32^II vorgesehen. Es handelt sich dabei um Rillenkugellager 137^I , 139^I . Radial werden die Eingangswellen 33^I , 35^I durch die Zylinderrollenlager 141, 143 gegenüber dem Getriebegehäuse 31^II abgestützt.
Die sich aus zwei Lagern jeweils zusammensetzenden Lagerpaarungen 151, 153, jeweils aus einem Rillenkugellager 137^I , 139^I und einem Zylinderrollenlager 141, 143 zusammengefügt, sorgen für eine Abstützung der beiden Eingangswellen 33^I , 35^I der Doppel-Eingangswelle 32^II sowohl gegenüber dem Getriebegehäuse 31^II als auch zwischen den Eingangswellen 33^I , 35^I .
Die Rillenkugellager 137^I , 139^I können auf eine ausschließlich axiale Wirkung eingestellt werden, wenn ein zusätzlicher Freistich bzw. ein zusätzliches Spiel 149, 149^I in der Aufnahme des Getriebegehäuses 31^II für die Lagerpaarung 151, 153 eingearbeitet ist. Die Lagerpaare 133, 135 werden an ihren Seite durch Sicherungselemente 155, 155^I , 157, 157^I gegen seitliches Auswandern gesichert. Die Sicherungselemente des ersten Typs 155, 155^I sind in dem Getriebegehäuse 31^II befestigt. Die Sicherungselemente des ersten Typs 155, 155^I haben einen (kleinen) Spalt gegenüber den Zahnkränzen 58^I , 58^II . Das zweite Sicherungselement 157, 157^I , also das Sicherungselement des zweiten Typs 157, 157^I , sichert das Rillenkugellager 137^I , 139^I seitlich an einer Stufe der jeweiligen Stufenwelle 129, 131. Die beiden Lager, genauer das Rillenkugellager 137^I , 139^I und das Zylinderrollenlager 141, 143 stützen sich gegeneinander über ihre Stirnflächen der Lagerringe ab. Die Lagerpaarungen 151, 153 sind als Lagerpakete aus zwei unterschiedlichen Lagertypen, genauer einem Wellenkugellager 137^I , 139^I und einem Zylinderrollenlager 141, 143, zusammengesetzt. Auf jeder Stirnseite der Lagerpaarungen 151, 153 gibt es Sicherungselemente 155, 155^I , 157, 157^I zur axialen Fixierung der Wellenlager 145, 147. Die Sicherungselemente des ersten Typs 155, 155^I und die Sicherungselemente des zweiten Typs 157, 157^I können in ihrer Gestalt voneinander abweichen. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Sicherungselement 157, 157^I des zweiten Typs kein geschlossener Ring, sondern ein C-förmiger Halbring, der ausreicht, die außen liegenden Kugellager 79^I , 81^I vor einem Auswandern in Richtung auf die Stummel 125, 127 zu sichern.
Die Lager 133, 135 sind ölgeschmiert, sodass durch eine Ölkappe 159 im Bereich des Stummels 125, 127 der Stummelwelle 121, 123 ein Ölaustritt aus den Hohlräumen im Getriebegehäuse 31^II verhindert wird.
Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausgestaltungsmöglichkeiten lassen sich auch untereinander in beliebiger Form verbinden.
So ist es möglich, die Zwischenwände 73, 73^I länger oder kürzer auszugestalten und trotzdem einen gesamten, zusammenhängenden Ölraum in dem Getriebegehäuse 31 zu belassen.
Außerdem versteht ein Fachmann, dass die in 1 und 2 beispielhaft dargestellten Hinterachsantriebsvarianten eines Kraftfahrzeugs 500 entsprechend auch auf eine Vorderachsantriebsvariante eines Fahrzeugs mit Vorderachsantrieb umgestaltet werden kann. In dem Fall greift nicht nur die Lenkbewegung aus dem Lenkrad 514 über das Lenkgestänge 516 auf die Straßenräder 510, 512 und ihre Winkelposition, sondern auch der Antriebsstrang 3 mündete in den Straßenrädern 510, 512.
Bezugszeichenliste
Bezugszeichen Bedeutung

1, 1^I: Doppelgetriebe bzw. Twin-Getriebe
3, 3^I: Antriebsstrang, insbesondere Duo-Elektromaschinenantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
5, 5^II: erste Elektromaschine, insbesondere in der Form einer Asynchronelektromaschi ne
5^I: erstes Antriebsdrehmoment
7, 7^II: zweite Elektromaschine, insbesondere in der Form einer Asynchronelektromaschi ne
7^I: zweites Antriebsdrehmoment
9: Energiespeicher, insbesondere elektrischer Akkumulator
11: erste elektrische Leitung
13: zweite elektrische Leitung
15: Einzelgetriebe, insbesondere erstes Einzelgetriebe
17: Einzelgetriebe, insbesondere zweites Einzelgetriebe
19: Position, erste
21: Position, zweite, mittlere
23: Position, dritte
25: Zahnradzentrum, insbesondere erstes Zahnradzentrum
27: Zahnradzentrum, insbesondere zweites Zahnradzentrum
29: Zahnradzentrum, insbesondere drittes Zahnradzentrum
31, 31^I, 31^II: Getriebegehäuse
32, 32^I, 32^II: Doppel-Eingangswelle
33, 33^I: Eingangswelle
35, 35^I: Eingangswelle
37: Ausgangswelle
39: Ausgangswelle
41: Gehäusewand
43: Gehäusewand
44: Achse, insbesondere der Eingangswellen
45: Achse, mittlere
47: Dreieck
49, 49^I: Zahnrad
50, 50^I: Zahnrad
51: Gehäuseboden
53, 53^I: erste Stufe bzw. erste Übersetzung
55, 55^I: zweite Stufe bzw. zweite Übersetzung
57,57': Zahn
58, 58^I, 58^II: Zahnkranz
59,59^I: Zahn
61, 61^I: Nadellager
63,63^I: Nadellager
65: Wälzlager
67: Wälzlager
69: Wälzlager
71: Wälzlager
73, 73^I: Gehäusewand, insbesondere Gehäusezwischenwand wie eine Lagerbrille
75, 75^I, 75^II, 75^III: Zahnrad, insbesondere der Eingangswelle, auch erstes Zahnrad oder Abtriebszahnrad genannt
77, 77^I: Zahnrad, insbesondere der Ausgangswelle
79, 79^I: Kugellager
81, 81^I: Kugellager
83, 83^I, 83^II: Luftspalt
85: erster Anschluss
87: zweiter Anschluss
89: erster Getrieberaum
91: zweiter Getrieberaum
93: erste Gehäusewanne
95: zweite Gehäusewanne
101: erste Zahnradwange
103: zweite Zahnradwange
105: erstes Keilwellenprofil
107: zweites Keilwellenprofil
109: erster Wellenmantel
111: zweiter Wellenmantel
113: erste Wellenstirn
115: zweite Wellenstirn
117: erster Antriebsumschluss
119: zweiter Antriebsumschluss
121: erste Stummelwelle
122: Zapfenbereich, insbesondere Zapfen des ersten Stummelwelle
123: zweite Stummelwelle
124: Zapfenaufnahme, insbesondere der zweiten Stummelwelle
125: erster Stummel
127: zweiter Stummel
129: erste Stufenwelle
131: zweite Stufenwelle
133: erstes Lager, insbesondere Lagerpaar
135: zweites Lager, insbesondere Lagerpaar
137, 137^I: erstes Rillenkugellager
139, 139^I: zweites Rillenkugellager
141: erstes Zylinderrollenlager
143: zweites Zylinderrollenlager
145: erstes Wellenlager
147: zweites Wellenlager
149, 149^I: Freistich bzw. Spiel
151: erste Lagerpaarung
153: zweite Lagerpaarung
155, 155^I: Sicherungselement, insbesondere des ersten Typs
157, 157^I: Sicherungselement, insbesondere des zweiten Typs
159: Ölkappe
500, 500^I: Kraftfahrzeug
502: Fahrrichtung
504: Fahrzeugboden
506: erstes Straßenrad
508: zweites Straßenrad
510: drittes Straßenrad
512: viertes Straßenrad
514: Lenkrad
516: Lenkgestänge
518, 518^I: Fahrzeughinterachse
520: erste Halbachse
522: zweite Halbachse
524: Fahrzeuglängsachse
526: Fond
528: Kofferraumbereich
530: Einzelradantrieb
532: Koppelung
M: Bereich, insbesondere mittlerer Bereich
B: Bezugsebene
g: Gerade
d₁: Durchmesser, v. 49
d₂: Durchmesser, v. 50
β₁: Schrägungswinkel
β₂: Schrägungswinkel
α: Winkel, insbesondere Abweichung von der Bezugsebene B

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016205444 A [0004]
JP 2017019319 A [0004]
CN 104709059 A [0007]
US 7690455 B2 [0008]
DE 112005002356 T5 [0008]
EP 2310220 B1 [0009]
WO 2016/147865 A1 [0010]
DE 10054759 B4 [0011]
WO 2005/008098 A1 [0011]
DE 102009006523 A1 [0013, 0014]
DE 102011115785 A1 [0014]
US 2018/0141423 A1 [0015]

Claims

Twin-Getriebe (1, 1^I) für einen elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugstrang (3, 3^I) mit Einzelradantrieb (530), das eine Eingangswelle hat, die als Doppel-Eingangswelle (32, 32^I, 32^II, 33, 35) ausgestaltet ist und die für Anschlüsse von zwei Motoren (5, 5^II, 7, 7^II) wie Asynchronelektromaschinen und die für zwei mittig im Twin-Getriebe (1, 1^I), unmittelbar zueinander benachbart angeordnete Zahnräder (75, 75^I, 75^II, 75^III) gestaltet ist,, wobei die Zahnräder (75, 75^I, 75^II, 75^III) unabhängig voneinander rotierbar gestaltet sind und mit zwei weiteren Zahnrädern (49, 49^I) des Twin-Getriebes (1) Übersetzungen (53, 53^I) bilden, und die Doppel-Eingangswelle (32, 32^I, 32^II, 33, 35) eine ineinander bereichsweise verschachtelte, zu den Anschlüssen der Motoren (5, 5^II, 7, 7^II) einzeln herausführende, endlings freitragende Antriebswelle (33, 33^I, 35, 35^I) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppel-Eingangswelle (32, 32^I, 32^II, 33, 33^I, 35, 35^I) innerhalb eines Gehäuses (31, 31^I, 31^II) des Getriebes (1, 1^I) an jenem viermal abgestützt ist, insbesondere ohne einen mittleren Stabilisator oder eine mittlere Tragstruktur, der das Gehäuse (31, 31^I, 31^II) in zwei Teile mit eigenen, voneinander getrennten Getrieberäumen (89, 91) trennt.
Twin-Getriebe (1, 1^I) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppel-Eingangswelle (32, 32^I, 32^II, 33, 33^I, 35, 35^I) für eine beiderseits ihrer Extremitäten umschließende, für jeweils einen Antrieb vorgesehene Koppelungen (532), z. B. über Keilwellenprofile (105, 107), zur Ausbildung einer über je einen Wellenmantel (109, 111) und/oder je eine Wellenstirn (113, 115) kraftschlüssigen Verbindung gestaltet ist.
Twin-Getriebe (1, 1^I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (31, 31^I, 31^II) des Getriebes (1, 1^I) mehrere Befestigungspunkte aufweist, wodurch zwei über ihre Stirnflansche kraftschlüssig befestigbare Elektromaschinen (5, 5^II, 7, 7^II) zu halten sind.
Twin-Getriebe (1, 1^I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppel-Eingangswelle (32, 32^I, 32^II, 33, 33^I, 35, 35^I) eine entlang einer Achse (44) ausgebildete zweifache Stummelwelle (121, 123) ist, deren Stummeln (125, 127) in entgegengesetzte Richtungen die Doppel-Eingangswelle (32, 32', 32^II, 33, 33^I, 35, 35^I) abschließen und jeweils im Bereich eines anderen Endes in einen umlaufenden Zahnkranz (58, 58^I, 58^II) eines integral in die Stummelwelle (121, 123) eingearbeiteten Abtriebszahnrads (75, 75^I, 75^II, 75^III), das einen breitesten Durchmesser der Stummelwelle (121, 123) bestimmt, münden.
Twin-Getriebe (1, 1^I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder für eine antreibende Verbindung gestaltete Teil der Doppel-Eingangswelle (32, 32^I, 32^II, 33, 35) jenseits ihres Antriebsumschlusses (117, 119) durch jeweils zwei die Doppel-Eingangswelle (32, 32^I, 32^II, 33, 35) umrundende Lager (137, 139, 141, 143) an Teilen des Gehäuses (31, 31^I, 31^II) des Getriebes (1) abgestützt ist.
Twin-Getriebe (1, 1^I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppel-Eingangswelle (32, 32^I, 32^II, 33, 35) eine gegenüber zwei Gehäusewannen (93, 95) ölgeschmierte Stufenwelle (129, 131) ist, deren breiteste Durchmesser im Bereich eines Zentrums der Welle (32, 32^I, 32^II 33, 33^I, 35, 35^I) vorhanden sind.
Twin-Getriebe (1, 1^I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei am weitesten nach außen angeordnete Lager Kugellager (137, 139) sind, die vorzugsweise ein seitliches Auswandern einzelner Wellen (33, 33^I, 35, 35^I) der Doppel-Eingangswelle (32, 32^I, 32^II, 33, 33^I, 35, 35^I) durch Anschlag an der Doppel-Eingangswelle (32, 32', 32^II, 33, 33^I, 35, 35^I) und an Gehäuseteilen des Twin-Getriebes (1, 1^I) blockieren.
Twin-Getriebe (1, 1^I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Lager, vorzugsweise ein Rillenkugellager (137, 137^I, 139, 139^I) und ein Zylinderrollenlager (141, 143), in nebeneinander liegender Kombination einen der Teile der Doppel-Eingangswelle (32, 32^I, 32^II, 33, 33^I, 35, 35^I) in Bezug auf das Twin-Getriebe (1, 1^I) zentrieren, wobei vorzugsweise zumindest eines der zwei Lager (137, 137^I, 139, 139^I, 141, 143) bevorzugt für eine Abstützung radialer Kräft und/oder eines der zwei Lager bevorzugt für eine Abstützung axialer Kräfte gestaltet ist.
Twin-Getriebe (1, 1^I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einzelnen Wellen (33, 33^I, 35, 35^I) der Doppel-Eingangswelle (32, 32^I, 33, 33^I, 35, 35^I) im Inneren der Doppel-Eingangswelle (32, 32^I, 32^II, 33, 33^I, 35, 35^I) zwei Wellenlager (145, 147) als Doppel-Eingangswellenlager, vorzugsweise mit unterschiedlichen Durchmessern, die einzelnen Wellen (33, 33^I, 35, 35^I) gegeneinander abstützen und insbesondere eines oder beide der Wellenlager (145, 147) Gleitlager oder Nadellager sind.
Twin-Getriebe (1, 1^I) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Wellenlager (145, 147), vorzugsweise beide Wellenlager (145, 147), fluchtend im Bereich der jeweils zwei Lager (133, 135, 151, 153) innerhalb derselben angeordnet ist, d. h. insbesondere ein Wellenlager (145, 147) zwei Lagern (133, 135 151, 153) zugeordnet ist.
Twin-Getriebe (1, 1^I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungen (53, 53^I) zwei erste Zahnräder (75, 75^I,75^II, 75^III) auf der Doppel-Eingangswelle (32, 32^I, 32^II, 33, 35) umfassen.
Twin-Getriebe (1, 1^I) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei ersten Zahnräder (75, 75^I, 75^II, 75^III) nur über einen Luftspalt (83, 83^I) getrennte Zahnradwangen (101, 103) aufweisen.
Twin-Getriebe (1, 1^I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils äußersten Lager (137, 137^I, 139, 139^I) der vier die Doppel-Eingangswelle (32, 32^I, 32^II, 33, 33^I, 35, 35^I) abstützenden Lager mit einem radialen Freistich (149, 149^I) gegenüber dem Gehäuse (31, 31^I, 31^II) gestaltet ist, wobei vorzugsweise die äußersten Lager (137, 137^I, 139, 139^I) in axialer Richtung abgestützt sind.
Twin-Getriebe (1, 1^I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagerpaar (133, 135, 151, 153) jeweils seitlich durch Sicherungselemente (155, 155^I, 157, 157^I) wie Sicherungsringe oder Sprengringe gesichert ist.