DE102021204808A1

DE102021204808A1 - Lageranordnung einer Zwischenwelle eines Übersetzungsgetriebes

Info

Publication number: DE102021204808A1
Application number: DE102021204808.0A
Authority: DE
Inventors: Matthias WESA
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-05-12
Filing date: 2021-05-12
Publication date: 2022-11-17

Abstract

Es wird eine Lageranordnung einer Zwischenwelle (1) eines Übersetzungsgetriebes (2) eines Fahrzeuges vorgeschlagen, wobei die Zwischenwelle (1) über Axiallager (3,4) und Radiallager (5,6) in einem Gehäuse (7) gelagert ist und wobei zumindest ein erstes Axiallager (3) und ein zweites Axiallager (4) vorgesehen sind, die gemeinsam einem radial verlaufenden Wellenbund (8) der Zwischenwelle (1) zugeordnet sind. Ferner wird ein elektrische Antrieb mit der Lageranordnung sowie ein Verfahren zur Montage der Lageranordnung vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung einer Zwischenwelle eines Übersetzungsgetriebes eines Fahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Antrieb für ein Fahrzeug mit einer Lageranordnung. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Lageranordnung.
Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2018 212 939 A1 ist eine elektrische Antriebsvorrichtung mit einem elektrischen Motor bekannt, der über eine Antriebswelle ein Antriebsritzel antreibt. Der elektrische Motor weist ein Motorgehäuse auf, das an einem Gehäuse befestigt ist. Benachbart zum elektrischen Motor ist ein Doppelrad vorgesehen, welches eine Welle, ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad aufweist. Das erste Zahnrad steht mit dem Antriebsritzel in Eingriff, wobei das zweite Zahnrad mit einem weiteren Zahnrad einer weiteren Welle in Eingriff steht.
Bei elektrischen Antrieben mit einem Übersetzungsgetriebe werden Zwischenwellen über eine Fest-Loslagerung oder eine angestellte Lagerung am Gehäuse abgestützt. Hierdurch summieren sich sämtliche Kräfte im Getriebe auf, wodurch die Lager der Zwischenwelle erheblich belastet werden. Hieraus resultiert die Notwendigkeit, dass die Lagerung der Zwischenwelle entsprechend groß dimensioniert werden muss. Hierdurch ergeben sich nicht nur erhöhte Herstellungskosten, sondern auch ein erheblicher Bauraumbedarf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung einer Zwischenwelle und einen elektrischen Antrieb mit der Lageranordnung sowie ein Verfahren zur Montage der Lageranordnung vorzuschlagen, bei denen eine möglichst effiziente, kostengünstige und einen geringen Bauraumbedarf aufweisende Lagerung der Zwischenwelle realisiert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 10 bzw. 11 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Somit wird eine Lageranordnung einer Zwischenwelle eines Übersetzungsgetriebes eines Fahrzeuges beansprucht, wobei die Zwischenwelle über Axiallager und Radiallager in einem Gehäuse gelagert ist. Um eine möglichst effiziente, kostengünstige und einen geringen Bauraumbedarf aufweisende Lagerung einer Zwischenwelle zu schaffen, ist vorgesehen, dass zumindest ein erstes Axiallager und ein zweites Axiallager vorgesehen sind, die gemeinsam einem radial verlaufenden Wellenbund der Zwischenwelle zugeordnet sind.
Dadurch, dass die beiden Axiallager einem gemeinsamen Wellenbund zugeordnet sind, werden die auftretenden Axialkräfte an der Zwischenwelle gezielt nur in eine Gehäusehälfte geleitet. Dies hat den Vorteil, dass thermische Ausdehnungen der Zwischenwelle keine Auswirkungen auf die vorgeschlagene Lageranordnung haben, sodass keine vorgespannten Axiallager erforderlich sind. Demzufolge wird eine Lagerung der Zwischenwelle realisiert, welche sehr effizient und kostengünstig ist, sowie ein geringes Bauteilgewicht aufweist.
Bei der vorgeschlagenen Lageranordnung kann der Wellenbund bzw. der Haltebund an der Zwischenwelle in Form und Geometrie variiert gestaltet werden. Demzufolge ist es möglich, den radial verlaufenden Wellenbund von dem äußeren Umfang der Zwischenwelle nach radial außen auszurichten. Jedoch hat sich gezeigt, dass es bei einer als Hohlwelle ausgebildeten Zwischenwelle besonders vorteilhaft ist, wenn der Wellenbund ausgehend von einer Innenwand der Zwischenwelle radial nach innen gerichtet ist, um auf diese Weise den im Hohlraum der Zwischenwelle vorgesehenen Bauraum für die Axiallager zu nutzen.
Vorzugsweise ist der Wellenbund bei der Lageranordnung an einem gehäuseseitigen Ende der Zwischenwelle vorgesehen ist. Somit wird eine sehr kompakte Lageranordnung für die Zwischenwelle mit den beiden dem Wellenbund zugeordneten Axiallager geschaffen.
Bei der vorgeschlagenen Lageranordnung wird die axiale Abstützung der Zwischenwelle nur über die beiden Axiallager realisiert, in dem das erste Axiallager einerseits gehäuseseitig und andererseits an einer dem Gehäuse bzw. einer Gehäusehälfte zugewandten Seite des Wellenbundes abgestützt bzw. gelagert ist und das zweite Axiallager einerseits an einer dem Gehäuse abgewandten Seite bzw. dem Innenraum der Zwischenwelle zugewandten Seite und andererseits an einer Einstellhülse bzw. Haltehülse oder dergleichen gelagert bzw. abgestützt ist.
Auf diese Weise wird ein die Effizienz positiv beeinflussender definierter Luftspalt bei den Axiallagern in vorteilhafter Weise eingestellt. Es ist möglich, dass die Einstellhülse mit einer zusätzlichen Einstellscheibe ausgerüstet ist, um die Einstellmöglichkeiten zu erweitern. Durch die Einstellhülse wird eine Befestigungskraft durch ein Befestigungsmittel, wie zum Beispiel einer Schraube, eines Niets oder dergleichen nicht direkt auf die Axiallager bewirkt, sondern es entsteht eine Klemmung zwischen der Einstellhülse gegebenenfalls der Einstellscheibe und dem Gehäuse bzw. der Gehäusehälfte und dem Befestigungsmittel. Demzufolge kann das Befestigungsmittel mit definiertem Moment angezogen werden, ohne dass sich die Vorspannung der Axiallager verändert. Somit wird eine Lageranordnung geschaffen, welche sehr effizient und kostengünstig ist, da diese nicht mehr vorgespannt sein muss. Ferner werden die auftretenden Axialkräfte ausschließlich vom Gehäuse aufgenommen, ohne dass andere Bauteile belastet werden.
Eine besonders einfache Art der Befestigung der beiden Axiallager bei der vorgeschlagenen Lageranordnung der Zwischenwelle kann dadurch realisiert werden, dass eine gemeinsame einstellhülsenseitige Zentralschraube vorgesehen ist, die das erste und das zweite Axiallager gegen einen gehäuseseitigen Anschlag vorspannt.
Insbesondere bei abmessungsbedingten Montage-Einschränkungen ist es besonders vorteilhaft, wenn der Wellenbund eine radial verlaufende schlitzförmige Ausnehmung aufweist. Durch diese Ausnehmung können Bauteile der Lagerung auch bei sich verringerndem Innendurchmesser der Zwischenwelle zugeführt werden. Beispielsweise kann die Länge der schlitzförmigen Ausnehmung dem Innendurchmesser der Zwischenwelle im Bereich des Wellenbundes entsprechen.
Eine besonders bauraumsparende Ausführung der Lageranordnung wird dadurch erreicht, dass der Zwischenwelle zumindest ein erstes Radiallager und ein zweites Radiallager zugeordnet sind, wobei das erste Radiallager axial gesehen im Bereich des Wellenbundes an der Zwischenwelle angeordnet ist. Demzufolge werden die Axiallager an dem Wellenbund radial innerhalb des Radiallagers bauraumsparend aufgenommen.
Durch die Verwendung von separaten Lagern zur axialen und radialen Lagerung kann der erforderliche Bauraum stark reduziert werden, da die einzelnen Lager deutlich geringer dimensioniert werden können. Zudem ist die Montage einfacher, da nicht darauf geachtet werden muss, ob der Außen- oder Innenring der Lager belastet wird.
Durch die Verwendung von Nadellagern sowohl für die Axiallager als auch für die Radiallager werden nicht nur die Herstellungskosten, sondern auch das Gesamtgewicht der Lageranordnung deutlich reduziert und somit die Effizienz gesteigert. Es sind gegebenenfalls auch andere Lagerarten einsetzbar.
Im Rahmen eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird auch ein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit der vorbeschriebenen Lageranordnung beansprucht, bei der zumindest eine elektrische Maschine über ein Übersetzungsgetriebe, insbesondere eine Stirnradübersetzung oder dergleichen mit einem Abtrieb-Verteilergetriebe verbunden ist.
Ferner wird auch ein Verfahren zur Montage der vorbeschriebenen Lageranordnung beansprucht. Wesentlich bei diesem Verfahren ist die aufgrund von beschränkten Abmessungen ermöglichte Zuführung von Bauteilen. Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens kann zumindest eines der Axiallager und gegebenenfalls auch eine Einstellhülse oder dergleichen durch eine axial verlaufene schlitzförmige Ausnehmung eines Wellenbundes in das Innere einer als Hohlwelle ausgebildeten Zwischenwelle zugeführt und montiert werden. Dadurch können hinsichtlich ihres Durchmessers größer als der minimale Innendurchmesser der Zwischenwelle ausgeführte Lagerbauteile durch den Wellenbund in den Innenraum der Zwischenwelle zugeführt werden, um dort montiert zu werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische geschnittene Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Lageranordnung einer Zwischenwelle eines Übersetzungsgetriebes eines Fahrzeuges;
2 eine schematische Draufsicht auf einen Wellenbund der Zwischenwelle mit einer radial verlaufenden geschlitzten Ausnehmung; und
3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Antriebes eines Fahrzeuges mit der Lageranordnung.

In den Figuren sind beispielhaft verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Lageranordnung einer Zwischenwelle 1 eines Übersetzungsgetriebes 2 sowie einen elektrischen Antrieb für ein Fahrzeug beispielhaft dargestellt. Anhand der Figuren wird auch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Montage der Lageranordnung erläutert.
Gemäß 1 ist die Zwischenwelle 1 bei der beispielhaft dargestellten Lageranordnung über ein erstes Axiallager 3 und ein zweites Axiallager 4 sowie über ein erstes Radiallager 5 und ein zweites Radiallager 6 in einem Gehäuse 7 gelagert. Sowohl die Axiallager 3,4 als auch die Radiallager 5,6 sind beispielhaft als Nadellager ausgeführt.
Um eine besonders effiziente und kostengünstige sowie einen geringen Bauraumbedarf aufweisende Lagerung zu schaffen, ist vorgesehen, dass das erste Axiallager 3 und das zweite Axiallager 4 gemeinsam einem radial verlaufenden Wellenbund 8 der Zwischenwelle 1 zugeordnet sind.
Der Wellenbund 8 der als Hohlwelle ausgeführten Zwischenwelle 1 ist ausgehend von der Innenwand 20 der Zwischenwelle 1 radial nach innen ausgerichtet, wobei der Wellenbund 8 an einem gehäuseseitigen Ende 9 der Zwischenwelle 1 vorgesehen ist.
Das erste Axiallager 3 ist einerseits gehäuseseitig und andererseits an einer dem Gehäuse 7 zugewandten Seite des Wellenbundes 8 gelagert. Das zweite Axiallager 4 ist quasi gegenüberliegend zum ersten Axiallager 3 an dem Wellenbund 8 angeordnet. Demzufolge ist das zweite Axiallager 4 einerseits an einer dem Gehäuse 7 abgewandten Seite des Wellenbundes 8 und andererseits an einer Einstellhülse 10 gelagert. Somit werden die an dem Wellenbund 8 wirkenden Axialkräfte gemeinsam über eine einstellhülsenseitige Zentralschraube 11 an einem gehäuseseitigen Anschlag 12 abgestützt. Hierzu weist der gehäuseseitige Anschlag 12 eine Bohrung mit einem Innengewinde auf, in das die Zentralschraube 11 zur Befestigung einschraubbar ist. Als Übersetzungsgetriebe 2 ist beispielhaft eine 2-stufige Stirnradübersetzung dargestellt, wobei der Zwischenwelle 1 ein erstes Stirnrad 13 und ein zweites Stirnrad 14 zugeordnet sind.
Dadurch, dass die beiden Axiallager 3, 4 gegenüberliegend an dem Wellenbund 8 der Zwischenwelle 1 gemeinsam angeordnet sind, ergibt sich axial gesehen ein möglichst geringer Abstand zwischen den beiden Axiallagern 3, 4.
In 2 ist eine Draufsicht auf den Wellenbund 8 der als Hohlwelle ausgebildeten Zwischenwelle 1 gezeigt, wobei der Wellenbund 8 eine radial verlaufende schlitzförmige Ausnehmung 15 aufweist. Die Länge der schlitzförmigen Ausnehmung 15 des Wellenbundes 8 entspricht in etwa dem größten Innendurchmesser der Zwischenwelle 1. Auf diese Weise ist ein radial geschlitzter Wellenbund 8 an der Zwischenwelle 1 vorgesehen.
Der radial geschlitzte Wellenbund 8 ermöglicht eine Montage der Lageranordnung bei Zwischenwellen 1, die einen sich verringernden Innendurchmesser aufweisen. Wie aus 1 ersichtlich ist, verringert sich der Innendurchmesser 1 der als Hohlwelle ausgeführten Zwischenwelle 1 in der Zeichnungsebene nach rechts. Demzufolge ist die Zuführung der Einstellhülse 10 und des zweiten Axiallagers 4 aufgrund des geringen Innendurchmessers in der Zeichnungsebene von rechts durch die Zwischenwelle 1 nicht möglich. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass das zweite Axiallager 4 und die Einstellhülse 10 durch die radial verlaufende schlitzförmige Ausnehmung 15 des Wellenbundes 8 der Zwischenwelle 1 zugeführt und anschließend montiert wird. Die schlitzförmige Ausnehmung 15 ermöglicht somit in Art eines Münzschlitzes die Zuführung der Bauteile.
In 3 ist schematisch ein erfindungsgemäßer elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Lageranordnung dargestellt. Der elektrische Antrieb umfasst eine elektrische Maschine 16, die über die Zwischenwelle 1 des Übersetzungsgetriebes 2, welches als 2-stufige Stirnradübersetzung ausgeführt ist, mit einem Abtrieb-Verteilergetriebe 17 antriebsmäßig verbunden ist. Das Verteilergetriebe 17 ist als Kegelraddifferential ausgeführt und treibt zwei Abtriebswellen 18,19 des Fahrzeuges an. Das Übersetzungsgetriebe 2 kann auch aus mehreren Getrieben bestehen. Beispielsweise kann das Übersetzungsgetriebe als Planetengetriebe mit oder ohne Stirnradübersetzungsstufen ausgeführt sein.
Bezugszeichenliste

1: Zwischenwelle
2: Übersetzungsgetriebe
3: erstes Axiallager
4: zweites Axiallager
5: erstes Radiallager
6: zweites Radiallager
7: Gehäuse bzw. Gehäusehälfte
8: radial nach innen verlaufener Wellenbund
9: gehäuseseitiges Ende der Zwischenwelle
10: Einstellhülse
11: Zentralschraube als Befestigungsmittel
12: gehäuseseitiger Anschlag
13: erstes Stirnrad
14: zweites Stirnrad
15: radial verlaufende schlitzförmige Ausnehmung
16: elektrische Maschine
17: Abtrieb-Verteilergetriebe
18: Abtriebswelle
19: Abtriebswelle
20: Innenwand der Zwischenwelle

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

DE 102018212939 A1 [0002]

Claims

Lageranordnung einer Zwischenwelle (1) eines Übersetzungsgetriebes (2) eines Fahrzeuges, wobei die Zwischenwelle (1) über Axiallager (3,4) und Radiallager (5,6) in einem Gehäuse (7) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erstes Axiallager (3) und ein zweites Axiallager (4) vorgesehen sind, die gemeinsam einem radial verlaufenden Wellenbund (8) der Zwischenwelle (1) zugeordnet sind.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (1) als Hohlwelle ausgeführt ist, wobei der Wellenbund (8) ausgehend von einer Innenwand (20) der Zwischenwelle (1) radial nach innen gerichtet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenbund (8) an einem gehäuseseitigen Ende (9) der Zwischenwelle (1) vorgesehen ist.
Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Axiallager (3) einerseits gehäuseseitig und andererseits an einer dem Gehäuse (7) zugewandten Seite des Wellenbundes (8) abgestützt ist und dass das zweite Axiallager (4) einerseits an einer dem Gehäuse (7) abgewandten Seite des Wellenbundes (8) und andererseits an einer Einstellhülse (10) abgestützt ist.
Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Axiallager (3) und das zweite Axiallager (4) über eine einstellhülsenseitige Zentralschraube (11) an einem gehäuseseitigen Anschlag (12) befestigbar sind.
Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenbund (8) eine radial verlaufene schlitzförmige Ausnehmung (15) aufweist.
Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der schlitzförmigen Ausnehmung (15) des Wellenbundes (8) in etwa dem Innendurchmesser der Zwischenwelle (1) entspricht.
Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenwelle (1) zumindest ein erstes Radiallager (5) und ein zweites Radiallager (6) zugeordnet sind, wobei das erste Radiallager (5) axial gesehen im Bereich des Wellenbundes (8) an der Zwischenwelle (1) angeordnet ist.
Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallager (3,4) und die Radiallager (5,6) jeweils als Nadellager ausgeführt sind.
Elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit einer Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest eine elektrische Maschine (16) über ein Übersetzungsgetriebe (2) mit einem Verteilergetriebe (17) verbunden ist.
Verfahren zur Montage einer Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zumindest eines der Axiallager (3, 4) und eine Einstellhülse (10) durch eine radial verlaufene schlitzförmige Ausnehmung (15) eines Wellenbundes (8) der als Hohlwelle ausgeführten Zwischenwelle (1) zugeführt und montiert wird.