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Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung mit einem Lüftungskanal. Eine solche Antriebsanordnung kommt beispielsweise im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Übertragung einer vom Motor eingeleiteten Drehbewegung auf eine nachgelagerte Baueinheit zum Einsatz. Dabei kann die Antriebsanordnung insbesondere Teil eines Elektroantriebs sein, welcher eine elektrische Maschine als Antriebsquelle hat. Der Lüftungskanal dient dazu, einen erhöhten Innendruck des Getriebes in die Atmosphäre abgeben zu können, wobei gleichzeitig ein Auslaufen von Schmiermittel beziehungsweise ein Eindringen von Fremdstoffen vermieden werden soll.
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Aus der
DE 11 2012 002 913 T5 ist eine Leistungsübertragungsvorrichtung mit einem Getriebegehäuse, einer Zahnradwelle und einer Entlüfterleitung bekannt. Die Zahnradwelle hat eine Entlüftungskammer mit einer axialen Öffnung an einer Endseite. Ein Ende der Entlüfterleitung, die an dem Getriebegehäuse fixiert ist und sich durch dieses hindurcherstreckt, ist in der Öffnung der Entlüftungskammer der Zahnradwelle eingesetzt. Das innere Ende der Entlüfterleitung hat einen kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser der Entlüftungskammer und ist in die Entlüftungskammer eingesetzt.
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Aus der
EP 2 504 608 B1 ist eine Getriebeanordnung mit einer Entlüftung vorgesehen, die ein Wälzlager einer Getriebewelle axial überdeckt.
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Aus der
SU 945 538 A ist ein Standgetriebe mit einer Hohlwelle bekannt, die in einem Getriebegehäuse drehbar gelagert ist. Eine seitliche Öffnung des Getriebegehäuses ist mittels eines aufgesetzten Deckels verschlossen, welcher ein zentrales Lüftungsrohr aufweist, das sich in die Hohlwelle axial hineinerstreckt.
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Aus der
US 7 669 586 B2 ist eine Getriebeanordnung mit einer Antriebswelle für einen Turbolader bekannt. Ein Rohrkörper erstreckt sich durch einen Deckel des Getriebegehäuses, um die Getriebeanordnung mit der Atmosphäre zu Lüftungszwecken zu verbinden. Der Rohrkörper ist in den Deckel eingepresst oder mit diesem verklebt. Die Antriebswelle weist im Endabschnitt eine Ausnehmung auf, in welcher der Rohrkörper aufgenommen ist.
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Generell gestaltet sich die Ausgestaltung und Anordnung einer geeigneten Getriebeentlüftung aufgrund von Bauraumverhältnisse als schwierig, insbesondere vor dem Hintergrund der allgemeinen Forderung nach einem kompakten und leichten Aufbau für Baugruppen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Außerdem stellen Getriebeanordnungen für Elektroantriebe besondere Anforderungen an die Entlüftung, da es aufgrund der konzeptionell bedingten hohen Drehzahlen eines Elektroantriebs zu erhöhter Schaumbildung des im Getriebe befindlichen Schmiermittels kommt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung mit Lüftungskanal, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit Elektroantrieb, vorzuschlagen, die bei geringem Bauraum eine gute Entlüftung ermöglicht, den Austritt von Schmiermittel aus dem Innenraum des Getriebes effektiv verhindert und einfach aufgebaut ist.
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Eine Lösung besteht in einer Antriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend: ein Getriebegehäuse; eine erste Antriebswelle, die in dem Getriebegehäuse um eine erste Drehachse drehbar gelagert und von einer Antriebsquelle drehend antreibbar ist; eine zweite Antriebswelle, die in dem Getriebegehäuse um eine zweite Drehachse drehbar gelagert ist und von der ersten Antriebswelle über zumindest einen Rädersatz drehend antreibbar ist, wobei der Rädersatz derart gestaltet ist, dass die zweite Antriebswelle in angetriebenem Zustand langsamer dreht als die erste Antriebswelle; wobei zumindest eine von der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle ein Sackloch aufweist, das sich von einer Stirnseite der Antriebswelle bis zu einer inneren Wand erstreckt; einen Lüftungskanal mit einer inneren Mündung, die innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist, und einer äußeren Mündung, die außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist; wobei das Getriebegehäuse einen den Lüftungskanal umfassenden hülsenförmigen Gehäuseabschnitt aufweist, der sich axial in das Sackloch hineinerstreckt, so dass die innere Mündung des Lüftungskanals innerhalb des Sacklochs angeordnet ist.
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Eine alternative oder ergänzende Lösung besteht in einer Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Schaltgetriebe und einem Differentialgetriebe, wobei das Schaltgetriebe eine drehend antreibbare erste Antriebswelle und eine zur ersten Antriebswelle parallele zweite Antriebswelle in Form einer Zwischenwelle, und mindestens eine erste Schaltstufe mit einem ersten Rädersatz sowie eine zweite Schaltstufe mit einem zweiten Rädersatz zur Übertragung von Drehmoment von der ersten Antriebswelle auf die zweite Antriebswelle mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen aufweist, wobei die zweite Antriebswelle ein Abtriebsrad zur Übertragung von Drehmoment auf einen Differentialträger des Differentialgetriebes aufweist, wobei eine Drehachse des Differentialträgers parallel zur zweiten Antriebswelle verläuft, und wobei das Abtriebsrad axial zwischen den mindestens zwei Schaltstufen angeordnet ist; wobei zumindest eine von der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle ein Sackloch aufweist, das sich von einer Stirnseite der Welle bis zu einer inneren Wand erstreckt; einen Lüftungskanal mit einer inneren Mündung, die innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist, und einer äußeren Mündung, die außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist; wobei das Getriebegehäuse einen den Lüftungskanal umfassenden hülsenförmigen Gehäuseabschnitt aufweist, der sich axial in das Sackloch hineinerstreckt, so dass die innere Mündung des Lüftungskanals innerhalb des Sacklochs angeordnet ist.
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Die Antriebsanordnung weist zumindest ein Getriebe auf und kann insofern auch als Getriebeanordnung bezeichnet werden. Ein Vorteil der Antriebsanordnung besteht darin, dass der Lüftungskanal in einen beruhigten Raum innerhalb der Antriebswelle mündet, so dass von daher die Gefahr eines ungewünschten Schmiermittelaustritts durch den Lüftungskanal schon gering ist. Gleichzeitig unterstützt beziehungsweise ermöglicht der in die Öffnung der Antriebswelle axial eintauchende Gehäuseabschnitt auch eine entsprechende Verlängerung des Lüftungskanals, so dass ein Schmiermittelaustritt aus dem Lüftungskanal noch weiter reduziert beziehungsweise verhindert wird. Außerdem trägt der in die Antriebswelle eingreifende hülsenförmige Gehäuseabschnitt in diesem Bereich zu einem reduzierten Bauraum des Getriebes bei. Insgesamt wird durch die Antriebsanordnung effektiv verhindert, dass Schmiermittel in ungewünschter Weise aus dem Inneren des Getriebes, auch unter extremen Einsatzbedingungen, nach außen gelangt, bei gleichzeitig kompakter Bauweise der Anordnung. Damit eignet sich die Antriebsanordnung besonders für einen Elektroantrieb, in dem konstruktiv bedingt hohe Drehzahlen auftreten. Insbesondere kann ein Elektromotor mit einer Motorwelle zum Antreiben der ersten Antriebswelle vorgesehen sein.
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Der hülsenförmige Gehäuseabschnitt ist integraler Bestandteil der Gehäusewandung und insbesondere an diese angeformt beziehungsweise angegossen. Mit hülsenförmig soll gemäß dieser Offenbarung jede Ringform mit axialer Erstreckungskomponente umfasst sein, also insbesondere auch ein kegelförmiger oder zylinderförmiger Gehäuseabschnitt. Nach einer konkreten Ausführungsform können eine Außenfläche und/oder eine Innenfläche des hülsenförmigen Gehäuseabschnitts oder zumindest eines Teilbereichs hiervon kegelförmig gestaltet sein, so dass eine gute Entformbarkeit bei der Herstellung des Getriebegehäuses gegeben ist. Alternativ oder in Ergänzung kann eine Außenfläche und/oder Innenfläche des Gehäuseabschnitts oder zumindest eines Teilbereichs hiervon auch zylindrisch gestaltet sein.
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Es ist ein axialer Überdeckungsbereich definiert, in dem sich der Lüftungskanal und die Antriebswelle axial überlappen. Ferner ist zwischen der inneren Mündung des Lüftungskanals und dem inneren Ende des Sacklochs ein überlappungsfreier Lochabschnitt definiert. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die axiale Länge des überlappungsfreien Lochabschnitts größer ist als die Hälfte der axialen Länge des Überlappungsbereichs, insbesondere größer als einfache Länge des Überlappungsbereichs. Auf diese Weise ist in dem Bereich zwischen der Kanalmündung und dem Boden des Sacklochs ein ausreichend großer Raum gebildet, in dem eine gewisse Menge Schmiermittel bei Betrieb des Kraftfahrzeugs, insbesondere bei Kurvenfahrt, gegebenenfalls aufgenommen werden kann, ohne in den Lüftungskanal einzudringen. Bei Geradeausfahrt kann das zwischenzeitlich in das Sackloch gelangte Schmiermittel an der koaxial innerhalb des Sacklochs angeordneten Mündung vorbei wieder aus der Antriebswelle herausfließen.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Länge des axialen Überlappungsbereichs größer ist als das 1,5-fache des Durchmessers des Sacklochs der Antriebswelle. Mit anderen Worten ist der Lüftungskanal, der auch als Lüftungsleitung bezeichnet werden kann, verhältnismäßig lang und erstreckt sich tief in das Sackloch hinein. Auf diese Weise wird verhindert, dass am öffnungsseitigen Ende des Sacklochs zwischen der Stirnseite der Antriebswelle und dem Gehäuse entlang und gegebenenfalls in die Wellenöffnung hineinlaufendes Schmiermittel in die Mündung des Lüftungskanals gelangt. Als Durchmesser des Sacklochs kann ein größter, mittlerer oder kleinster Durchmesser herangezogen werden.
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Vorzugsweise hat der Lüftungskanal an seiner inneren Mündung zumindest einen zahnartigen Vorsprung, der Schmiermittelbläschen zum Platzen bringen kann. Insbesondere können an der Stirnseite des Lüftungskanals mehrere zahnartige Vorsprünge über den Umfang verteilt sein, welche Schaumbläschen des Schmiermittels bei Kontakt zum Platzen bringen, so dass ein Eindringen von Schmiermittel in die Mündung verhindert wird.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Lüftungskanal derart L-förmig gestaltet, dass ein erster Kanalabschnitt koaxial zur Antriebswelle verläuft und ein zweiter Kanalabschnitt in montiertem Zustand zumindest etwa vertikal beziehungsweise senkrecht nach oben verläuft. Auf diese Weise wird die außen liegende Mündung in höher liegende Bereiche des Getriebes geführt, so dass die Watfähigkeit des Kraftfahrzeugs entsprechend erhöht ist. Vorzugsweise ist zwischen dem ersten Kanalabschnitt und dem zweiten Kanalabschnitt ein scharfkantiger Übergang gebildet, so dass hier gegebenenfalls in den Lüftungskanal gelangte Schmiermittelbläschen zum Platzen gebracht werden können.
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In Konkretisierung kann der Lüftungskanal im ersten Kanalabschnitt ausgehend von der inneren Mündung in Richtung zum zweiten Kanalabschnitt konisch verjüngt sein. Auf diese Weise kann der konische Leitungsabschnitt bei der Herstellung besonders leicht entformt werden. Außerdem kann gegebenenfalls in den ersten Kanalabschnitt gelangtes Schmiermittel wieder in Richtung innerer Mündung fließen und von dort in die Wellenöffnung auslaufen. Alternativ oder in Ergänzung kann der Lüftungskanal im zweiten Kanalabschnitt ausgehend von der äußeren Mündung in Richtung zum ersten Kanalabschnitt konisch verjüngt sein.
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Auf das äußere Ende des Lüftungskanals ist vorzugsweise eine Kappe aufgesetzt, die derart ausgestaltet ist, dass der Durchtritt von Luft ermöglicht und das Eindringen von Schmutz oder Wasser verhindert wird. Insbesondere kann die Kappe eine Labyrinthdichtung beinhalten, durch die Luft durchströmen kann, die einen Durchtritt von Wasser oder Schmutz demgegenüber verhindert.
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Nach einer ersten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der hülsenförmige Gehäuseabschnitt, der sich in das Sackloch axial hineinerstreckt, einen Teilabschnitt des Lüftungskanals bildet. Mit anderen Worten ist der Lüftungskanal in dem Getriebegehäuse gebildet, beziehungsweise ist integraler Bestandteil des Getriebegehäuses. Das Getriebegehäuse kann aus einem geeigneten Gussmaterial hergestellt werden, beispielsweise Aluminiumguss. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die Teilezahl besonders gering ist, was sich günstig auf die Fertigung und Montage auswirkt.
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Alternativ hierzu kann der Lüftungskanal auch in Form eines separaten Lüftungsrohres gestaltet sein, das in eine im hülsenförmigen Gehäuseabschnitt gebildete Durchgangsöffnung ein- beziehungsweise hindurchgesteckt ist und mit dem Getriebegehäuse abdichtend verbunden ist. Das Lüftungsrohr ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt und kann auf beliebige Weise mit dem Getriebegehäuse verbunden werden, beispielsweise über eine formschlüssige, kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Lüftungsrohr an einer Außenfläche zumindest eine Rastnase aufweist, die in montiertem Zustand ein stirnseitiges Ende des hülsenförmigen Gehäuseabschnitts hintergreift, sowie eine Schulter, die in montiertem Zustand gegen einen äußeren Wandungsabschnitt des Getriebegehäuses abgestützt ist. In dem Sitzbereich zwischen dem Lüftungsrohr und dem hülsenförmigen Gehäuseabschnitt ist vorzugsweise eine Ringdichtung vorgesehen, beispielsweise ein O-Ring, der in einer Ringnut des Lüftungsrohres einsitzt und abdichtend mit einer Innenfläche des hülsenförmigen Gehäuseabschnitts in Anlage ist.
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Alternativ oder in Ergänzung dazu, dass das Antriebsrad der als Zwischenwelle gestalteten zweiten Antriebswelle axial zwischen den zwei Schaltstufen angeordnet ist, kann vorgesehen sein, dass der erste Rädersatz ein auf der Antriebswelle drehbar gelagertes erstes Antriebsrad und ein mit der Zwischenwelle drehfest verbundenes erstes Zwischenrad aufweist, und, dass der zweite Rädersatz ein auf der Antriebswelle drehbar gelagertes zweites Antriebsrad und ein mit der Zwischenwelle drehfest verbundenes zweites Zwischenrad aufweist. Beide Maßnahmen tragen zu einem kompakten Aufbau der jeweiligen Antriebsanordnung bei. Durch die genannten Konstruktionen kann der zwischen den Schaltstufen zur Verfügung stehende Bauraum sehr gut ausgenutzt werden. Die Antriebswelle, die Zwischenwelle und die Drehachse des Differentials sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, wobei der radiale Abstand der genannten Bauteile verhältnismäßig gering ist. Insgesamt hat die Getriebeeinheit aus Schaltgetriebe und Differentialgetriebe hat eine besonders geringe Breite und Länge und damit ein auch ein geringes Gewicht.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert. Hierin zeigt:
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1 eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung in einer ersten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung;
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2 ein Detail der Antriebsanordnung aus 1;
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3 die Entlüftungsanordnung der Antriebsanordnung gemäß Schnittlinie III-III aus 1;
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4 ein Detail der Entlüftungsanordnung gemäß Schnittlinie IV-IV aus 3;
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5 das Detail V der Entlüftungsanordnung aus 3;
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6 das Detail VI der Entlüftungsanordnung aus 3;
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7 schematisch eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung mit Elektromotor;
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8 eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung in einer zweiten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung; und
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9 die Entlüftungsanordnung der Antriebsanordnung aus 8 als Detail.
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Die 1 bis 9 werden im Folgenden hinsichtlich ihrer Gemeinsamkeiten zunächst gemeinsam beschrieben. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung 2 mit einem Schaltgetriebe 4 und einem Differentialgetriebe 5. Zum Antreiben der Antriebsanordnung 2, die auch als Getriebeeinheit bezeichnet werden kann, wird ein Elektromotor 3 verwendet, der in 7 gezeigt ist. Elektromotor 3, Schaltgetriebe 4 und Differentialgetriebe 5 bilden gemeinsam einen Elektroantrieb zum Antreiben einer Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs. Dabei kann der Elektroantrieb als alleinige Antriebsquelle oder mit einer zusätzlichen Antriebsquelle verwendet werden.
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Der Elektromotor 3 umfasst einen Stator 6 und einen hierzu drehbaren Rotor 7, der bei Bestromen des Elektromotors eine Motorwelle 8 drehend antreibt. Die Drehbewegung der Motorwelle 8 wird auf die Antriebswelle 9 des Schaltgetriebes 4 übertragen. Der Elektromotor 3 wird von einer Batterie mit elektrischem Strom versorgt, wobei die Batterie im Generatorbetrieb auch vom Elektromotor aufgeladen werden kann.
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Das Schaltgetriebe 4 umfasst zwei Schaltstufen, so dass eingeleitetes Drehmoment von der als Eingangswelle 9 gestalteten Antriebswelle auf die als Zwischenwelle 10 gestalteten Antriebswelle mit zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen i1, i2 übertragen werden kann. Die Zwischenwelle 10 ist mit dem Differentialträger 11 des Differentialgetriebes 5 antriebsverbunden. Mittels des Differentialgetriebes 5 wird das eingeleitete Drehmoment auf zwei Seitenwellen 81, 82 aufgeteilt, über die das Drehmoment auf die Fahrzeugräder 83, 84 übertragen wird. Es ist eine Schalteinheit 12 vorgesehen, die von einem Aktuator 13 betätigbar ist, um das Schaltgetriebe 4 wahlweise in Neutralstellung, den ersten Gang oder den zweiten Gang zu schalten. Auf den Aufbau und die Funktionsweise der Schalteinheit 12 wird weiter unten noch näher eingegangen.
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Das Schaltgetriebe 4 ist als Untersetzungsgetriebe gestaltet, so dass eine vom Elektromotor 3 eingeleitete Drehbewegung vom Schnellen ins Langsame übersetzt wird. Die erste Übersetzungsstufe umfasst ein auf der Eingangswelle 9 drehbar gelagertes Antriebsrad 14 und ein drehfest mit der Zwischenwelle 10 verbundenes Zwischenrad 15, die miteinander in Verzahnungseingriff sind. Erstes Antriebsrad 14 und erstes Zwischenrad 15 bilden einen ersten Rädersatz mit einem ersten Übersetzungsverhältnis i1, das vorzugsweise zwischen 3,0 und 4,0 liegt. Die zweite Übersetzungsstufe umfasst ein auf der Eingangswelle 9 drehbar gelagertes zweites Antriebsrad 16 und ein drehfest mit der Zwischenwelle 10 verbundenes zweites Zwischenrad 17, die miteinander in Verzahnungseingriff sind. Zweites Antriebsrad 16 und zweites Zwischenrad 17 bilden einen zweiten Rädersatz mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis i2, das vorzugsweise zwischen 1,3 und 2,3 liegt. Eine dritte Übersetzungsstufe umfasst das mit der Zwischenwelle 10 drehfest verbundene Abtriebsrad 18 und das fest mit dem Differentialträger 11 verbundene Ringrad 19. Das Abtriebsrad 18 der Zwischenwelle 10 und das Ringrad 19 bilden dabei einen dritten Rädersatz mit einem dritten Übersetzungsverhältnis i3, das vorzugsweise zwischen 2,4 und 3,4 liegt.
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Es ist erkennbar, dass das Abtriebsrad 18 der Zwischenwelle 10 axial zwischen dem ersten und zweiten Zwischenrad 15, 17 angeordnet sind. Das Abtriebsrad 18 ist einteilig mit der Zwischenwelle gestaltet und bildet zwei seitliche Stützflächen, gegen welche die beiden Zwischenräder 15, 17 axial abgestützt sind. Die Antriebsräder 14, 16 sind über jeweilige Lagermittel 20, 20‘ auf der Eingangswelle 9 drehbar gelagert. Die Zwischenräder 15, 17 sind über Wellenverbindungen 22, 23 mit der Zwischenwelle 10 drehfest verbunden, insbesondere mittels einer Press- und/oder Schweißverbindung.
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Die Eingangswelle 9 ist mittels erster Lagermittel 24, 25 in einem Gehäuse 26 der Antriebsanordnung 2 um eine erste Drehachse A9 drehbar gelagert. Der an der Eingangsseite der Eingangswelle 9 zwischen Welle und Gehäuse 26 gebildete Ringraum ist mittels eines Radialwellendichtrings 27 abgedichtet. Das Gehäuse 26 hat ein erstes Gehäuseteil 28 und ein zweites Gehäuseteil 29, die in einer Fügeebene E26 mittels geeigneter Verbindungsmittel 30 wie Schraubverbindungen miteinander verbunden sind.
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Die Zwischenwelle 10 ist mittels zweiter Lagermittel 32, 33 im Gehäuse 26 um eine zweite Drehachse A10 drehbar gelagert. Die Lagermittel 32, 33 sind als Wälzlager gestaltet, die an Enden der Zwischenwelle 10 vorgesehen sind.
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Das Abtriebsrad 18 der Zwischenwelle 10 kämmt mit dem Ringrad 19 des Differentialträgers 11, um Drehmoment in das Differential einzuleiten. Der Differentialträger 11, der auch als Differentialkorb bezeichnet wird, ist in dem Gehäuse 26 mittels Lager 34, 35 um die Drehachse A11 drehbar gelagert und mittels Radialwellendichtringen 36, 37 abgedichtet. Das Differential 5 umfasst ferner mehrere Differentialräder 38, die in dem Differentialträger 11 auf einer zur Drehachse A11 senkrechten Achse A38 drehbar gelagert sind, sowie zwei Seitenwellenräder 39, 40, die jeweils koaxial zur Drehachse A11 drehbar angeordnet und mit den Differentialrädern 38 in Verzahnungseingriff sind. Zwei einander gegenüberliegende Differentialräder 38 sind auf einem Bolzen 41 drehbar gelagert, der in Bohrungen des Differentialträgers 11 eingesteckt und axial fixiert ist. Die Achse A38 der Differentialräder 38 definiert eine Differentialmittelebene E5. Vom Ringrad 19 in den Differentialträger 11 eingeleitetes Drehmoment wird über die Differentialräder 38 auf die beiden Seitenwellenräder 39, 40 übertragen, zwischen denen eine ausgleichende Wirkung besteht. Die Seitenwellenräder 39, 40 sind zur Übertragung eines Drehmoments mit den zugehörigen Seitenwellen 81, 82 verbunden, die das eingeleitete Drehmoment auf die Räder 83, 84 des Kraftfahrzeugs übertragen, wie in 7 gezeigt. Die beiden Seitenwellenräder 39, 40 haben jeweils eine Innenverzahnung, in die eine zugehörige Seitenwelle zur Übertragung eines Drehmoments mit einer entsprechenden Außenverzahnung drehfest eingreifen kann.
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Es ist erkennbar, dass die Eingangswelle 9, die Zwischenwelle 10 und eine Drehachse A11 des Differentialträgers 11 parallel zueinander verlaufen. Das Abtriebsrad 18 der Zwischenwelle 10 hat zumindest teilweise eine axiale Überdeckung mit der Differentialmittelebene E5. Ferner liegt die Fügeebene E26 des Gehäuses 26 in axialer Überdeckung mit dem Zwischenwellen-Abtriebsrad 18, respektive der Schalteinheit 12. Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Konstruktion ein im Wesentlichen symmetrischer Aufbau der Getriebeeinheit in Bezug auf die Differentialmittelebene, respektive der Fügeebene, erreicht. Dies führt zu einem kompakten Aufbau und einer einfachen Montierbarkeit der Anordnung.
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Die Schalteinheit 12 ist axial zwischen dem ersten Antriebsrad 14 und dem zweiten Antriebsrad 16 angeordnet. Die Schalteinheit umfasst ein Eingangsteil 42 auf, das mit der Eingangswelle 9 drehfest verbunden und axial fixiert ist, ein erstes Ausgangsteil 43, das mit dem ersten Antriebsrad 14 fest verbunden ist, und ein zweites Ausgangsteil 44, das mit dem zweiten Antriebsrad 16 fest verbunden ist. Das Eingangsteil 42 ist mit Presspassung mit der Eingangswelle 9 drehfest verbunden. Zur Axialsicherung ist ein Sicherungsring vorgesehen, der in entsprechenden Ringnuten der Eingangswelle beziehungsweise des Eingangsteils eingreift. Es ist ein Koppelelement 45 vorgesehen, welches das Eingangsteil 42 optional mit dem ersten Ausgangsteil 43 oder dem zweiten Ausgangsteil 44 zur Übertragung eines Drehmoments verbinden kann. Hierfür ist das Koppelelement 45 in Form einer Schiebemuffe gestaltet, die auf dem Eingangsteil 44 drehfest und axial verschiebbar gehalten ist.
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Die Betätigung der Schiebemuffe erfolgt über den Aktuator 13, der einen elektromotorischen Drehantrieb 46 und eine Wandlereinheit 47 umfasst, welche eine Drehbewegung in eine Linearbewegung umwandelt. Die Wandlereinheit 47 weist einen Spindeltrieb auf mit einer drehend antreibbaren Spindel 48 und einer Spindelhülse 49, die bei Drehung der Spindel axial bewegt wird. An der Spindelhülse 49 ist eine Schaltgabel 50 befestigt, die mit zwei Gleitsteinen in eine Ringnut 53 der Schiebemuffe 45 eingreift. Der Aktuator 13 ist von einer elektronischen Regeleinheit (nicht dargestellt) ansteuerbar und kann von dieser bedarfsweise, in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Kraftfahrzeugs angesteuert werden. Hierfür ist insbesondere vorgesehen, dass die elektronische Regeleinheit eine die Drehzahl der Eingangswelle 9 repräsentierende Größe und eine die Drehzahl der Zwischenwelle 10 repräsentierende Größe als Eingangsgrößen erhält. Dies können beispielsweise die Motordrehzahl des Elektromotors 3 und die Raddrehzahl der Fahrzeugräder 83, 84 sein, aus denen sich die Drehzahlen der Eingangswelle 9 und der Zwischenwelle 10 ermitteln lassen.
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Für eine genaue Ansteuerung beziehungsweise Positionierung der Schaltmuffe 45 ist ein Sensor 54 vorgesehen, der ein die axiale Position der Schaltgabel 50 beziehungsweise der Schaltmuffe 45 repräsentierendes Signal erfassen und an die Steuereinheit weitergeben kann. Der Sensor ist als Wegsensor gestaltet, insbesondere als ein berührungsloser Sensor wie ein Magnetfeldsensor, oder ein induktiver Sensor. Der berührungslose Sensor wirkt mit einem Signalgeber 55 zusammen. Dabei erfasst der Sensor 54 die axiale Position des Signalgebers 55 und gibt ein entsprechendes Sensorsignal an die elektronische Regeleinheit weiter. Der Signalgeber 55 ist mit der Spindelhülse 49 verbunden, so dass er bei Betätigung des Aktuators 13 gemeinsam mit dieser axial bewegt wird. Der Signalgeber 55 ist in einem Trägerelement aufgenommen, das mit der Spindelhülse mittels einer Schraubverbindung 56 befestigt ist. Für eine besonders genaue Steuerung können zusätzlich zum genannten Wegsensor 54 weitere Erfassungsmittel vorgesehen sein. Diese Mittel erfassen insbesondere ein die Kraft zum axialen Bewegen der Schiebemuffe 45, respektive der Spindelhülse 49, repräsentierendes Signal, weswegen sie auch als Kraftsensor bezeichnet werden können. Beispielsweise kann ein Stromsignal zur Ansteuerung des Aktuators erfasst werden, welches repräsentativ ist für die aufzuwendende Kraft, um die Spindel anzutreiben.
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Die Schalteinheit 12 umfasst ferner je Ausgangsteil 43, 44 einen Synchronisiermechanismus 57, 57’ mit dem vor dem Schalten eine Drehzahlangleichung der miteinander zu verbindenden Bauteile vorgenommen wird, das heißt zwischen dem Eingangsteil 42 und dem jeweiligen Ausgangsteil 43, 44. Da die Synchronisiermechanismen 57, 57’ gleich aufgebaut sind, wird stellvertretend nur einer beschrieben. Der Synchronisiermechanismus 57 weist einen Außenring 58 mit einem Innenkonus, einen Innenring 59 mit einem Außenkonus und einen dazwischen angeordneten Zwischenring 60 auf. Der Außenring 58 ist mit dem Eingangsteil 42 derart drehfest verbunden, dass beide gemeinsam um die Drehachse A9 rotieren, wobei eine begrenzte Relativdrehung zwischen Eingangsteil 42 und Außenring 58 möglich ist. Der Zwischenring 60 ist mit dem Ausgangsteil 43 drehfest verbunden. Der Innenring 59 ist wieder mit dem Eingangsteil 42 drehfest verbunden. Durch diese Ausgestaltung wird sichergestellt, dass ein Ineingriffbringen der Schiebemuffe 45 und des jeweiligen Ausgangsteils 43, 44 erst möglich ist, wenn beide gemeinsam mit derselben Drehzahl rotieren, das heißt synchronisiert sind. Drehen die zu verbindenden Teile, das heißt Eingangsteil 42 und jeweiliges Ausgangsteil 43, 44 synchron, kann die Schiebemuffe 45 vollständig in die Eingriffsposition verschoben werden, so dass Eingangsteil 42 und das jeweilige Ausgangsteil 43, 44 zur Übertragung eines Drehmoments miteinander verbunden sind.
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Um eine gute Schmiermittelversorgung und lange Lebensdauer der drehenden Bauteile zu erreichen, hat die Eingangswelle 9 eine Längsbohrung 75 sowie je Sitzfläche für die hierauf angeordneten Räder 42, 14, 16 mehrere über den Umfang verteilte Querbohrungen 76, 77, 77’. Auf diese Weise kann Schmiermittel vom Inneren der Eingangswelle 9 zum Sitzabschnitt 31 des Eingangsteils 42 beziehungsweise zu den Sitzabschnitten 21, 21‘ des ersten und zweiten Antriebsrads 14, 16 gelangen, um diese zu schmieren. Die Sitzabschnitte 21, 21‘ des ersten und zweiten Antriebsrads 14, 16 sind mit der Schalteinheit 12 fluidisch verbunden ist, so dass Schmiermittel von dem jeweiligen Sitzabschnitt anschließend zur Schalteinheit 12 fließen kann, um diese zu schmieren.
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Am Ende der Eingangswelle 9 ist eine Zulaufanordnung 68 zum Zuführen von Schmiermittel in die Längsbohrung 75 vorgesehen. Das Gehäuse 26 hat eine Fangrippe (nicht dargestellt), an der in dem Getriebe umschleudertes Schmiermittel aufgefangen und über einen Kanal in eine Kammer 62 fließen kann. Die Zulaufanordnung 68 weist einen Ring 63 auf, der in der Längsbohrung 75 einsitzt, sowie ein Zuführelement 70 mit einem rohrförmigen Kanal 61, der sich von der Kammer 62 durch den Ring 63 hindurch in die Längsbohrung 75 hineinerstreckt. So kann in der Kammer 62 befindliches Schmiermittel durch den Kanal 61 hindurch in die Längsbohrung 75 hineinfließen. Der Ring 63 ist in die Längsbohrung 75 mit Übermaß eingepresst und stützt sich axial gegen eine Schulter in der Eingangswelle 9 ab. Der Ring 63 hat einen kleineren Innendurchmesser als die Längsbohrung 75, so dass er eine Barriere für in die Längsbohrung gelangtes Schmiermittel bildet. Der Ring 63 verhindert ein Zurücklaufen von Schmiermittel aus der Bohrung, welches sich aufgrund der Zentrifugalkräfte als Film an der die Bohrung bildenden Innenwandung ringförmig verteilt. So gelangt das Schmiermittel gezielt zu den Querbohrungen 76, 77, 77‘ und von dort zu den Lagersitzen der Antriebsräder 14, 16 beziehungsweise zur Sitzfläche des Eingangsteils 42. Zwischen dem Röhrchen 61 und dem Ring 63 ist ein Ringspalt gebildet, durch den überschüssiges Schmiermittel aus der Längsbohrung 75 hinausfließen kann, welches durch Radialspalte 71 in einem Flanschabschnitt des Zuführelements 70 zum Lager 25 gelangen kann, um dieses zu schmieren.
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Das erste Ausgangsteil 43 ist mit einem ersten Ring 66 fest verbunden, insbesondere verschweißt. Hierfür hat der erste Ring 66 eine ringförmige Ausnehmung, in der das Ausgangsteil 43 einsitzt. Radial innen hat der erste Ring 66 einen Nabenabschnitt, die auf einem Hülsenansatz des ersten Antriebsrads 14 aufsitzt und mit diesem fest verbunden ist. Zur Befestigung ist eine Schweißverbindung vorgesehen, die von der Stirnseite her in axialer Richtung ausgeführt ist. Erstes Ausgangsteil 43, erster Ring 66 und erstes Antriebsrad 14 bilden gemeinsam ein erstes Zahnrad. Das erste Zahnrad ist mittels eines Lagers 20 auf der Eingangswelle 9 drehbar gelagert. Das Lager 20 ist als Gleitlager ausgestaltet und umfasst zwei Lagerbuchsen, wobei auch andere geeignete Lagermittel denkbar wären. In axiale Richtung ist das erste Zahnrad zwischen einer ersten inneren Scheibe 72 und einer ersten äußeren Scheibe 73 fixiert, wobei sich die Angabe innere und äußere Scheibe auf eine mittlere Ebene der Schalteinheit bezieht. Die innere Scheibe 72 sitzt auf einer entsprechenden Sitzfläche der Eingangswelle 9, vorzugsweise mit Übermaßpassung, und ist gegen eine Schulter der Eingangswelle axial abgestützt. Die äußere Scheibe 73 ist über einen Sicherungsring 74 gegenüber der Eingangswelle 9 in entgegengesetzter axialer Richtung abgestützt. Die Scheiben 72, 73 sind in Form von Gleitscheiben aus einem reibungsarmen Werkstoff gestaltet. Die erste innere Scheibe 72 weist mehrere über den Umfang verteilte Nuten auf, durch die Schmiermittel vom Lager 20 durch einen zwischen Antriebsrad 14 und Eingangswelle 9 gebildeten Ringspalt zum ersten Synchronisiermechanismus 57 der Schalteinheit 12 fließen kann. Die äußere Scheibe 73 weist demgegenüber eine durchgehende, nutlose Anlagefläche auf, gegen die das Antriebsrad 14 axial abgestützt ist. Durch diese Ausgestaltung gelangt das durch die Querbohrungen 77 der Eingangswelle zum Lagersitz des Antriebsrads 14 fließende Schmiermittel gezielt in Richtung Schalteinheit, beziehungsweise Synchronisiermechanismus 57.
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Das zweite Ausgangsteil 44, der zweite Ring 66’ und das zweite Antriebsrad 16 bilden entsprechend ein zweites Zahnrad, welches analog zum ersten Zahnrad gestaltet ist. Insofern wird hinsichtlich aller Gemeinsamkeiten auf die Beschreibung zum ersten Zahnrad Bezug genommen, wobei einander entsprechende Einzelheiten mit denselben Bezugszeichen mit Indizes versehen sind.
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Im Folgenden wird unter besonderer Bezugnahme auf die 3 bis 6 die Lüftungsanordnung 51 der erfindungsgemäßen Getriebeeinheit 2 erläutert. Hierfür ist ein Lüftungskanal 66 vorgesehen mit einer inneren Mündung 67, die innerhalb des Getriebegehäuses 26 angeordnet ist, und einer äußeren Mündung 69, die außerhalb des Getriebegehäuses 26 angeordnet ist. Die Zwischenwelle 10 weist ein Sackloch 52 auf, in das sich der Lüftungskanal 66 hineinerstreckt, so dass die innere Mündung 67 innerhalb des Sacklochs 52 liegt. Das Getriebegehäuse 26 hat einen hülsenförmigen Gehäuseabschnitt 78, der sich axial in das Sackloch 52 hineinerstreckt und der den Lüftungskanal 66 umfasst. Der Lüftungskanal 66 ist bei der vorliegenden Ausführungsform in Form eines separaten Lüftungsrohres gestaltet, das durch den Gehäuseabschnitt 78 durchgesteckt und axial fixiert ist. Das Lüftungsrohr kann insbesondere aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt sein.
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Das Sackloch 52, welches auch als axiale Öffnung bezeichnet werden kann, erstreckt sich von einer Stirnseite 64 der Zwischenwelle 10 bis zu einer inneren Wand 65 und hat eine axiale Länge L52. Zwischen dem Lüftungskanal 66 und dem Sackloch 52 ist ein Überlappungsbereich 79 mit einer Länge L79 definiert, in dem sich der Lüftungskanal und die Antriebswelle axial überlappen. Ferner ist zwischen der inneren Mündung 67 des Lüftungskanals 66 und dem inneren Ende 85 des Sacklochs 52 ein überlappungsfreier Lochabschnitt 86 definiert. Es ist vorgesehen, dass die axiale Länge L86 des überlappungsfreien Lochabschnitts 86 größer ist als das 0,5-fache der axialen Länge L79, insbesondere größer als das 0,75-fache oder sogar größer als das 1,0-fache des Überlappungsbereichs 79. Somit ist zwischen der Kanalmündung 67 und dem Boden 85 des Sacklochs 52 ein ausreichend großer Raum gebildet, um eine gewisse Menge Schmiermittel bei Betrieb des Kraftfahrzeugs, insbesondere bei Kurvenfahrt, aufzunehmen, ohne dass dieses in die Lüftungsleitung 66 gelangt.
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Die Länge L79 des axialen Überlappungsbereichs 79 ist verhältnismäßig groß gestaltet und insbesondere größer als das 1,5-fache des Durchmessers D52 des Sacklochs 52. Der Lüftungskanal 66 ist somit verhältnismäßig lang und erstreckt sich tief in das Sackloch 52 hinein, so dass ein ungewünschtes Eindringen von Schmiermittel in die Mündung 67 des Lüftungskanals 66 verhindert wird. Es ist insbesondere in 3 erkennbar, dass die Antriebswelle 10 ausgehend von der entgegengesetzten Stirnseite 64‘ ein zweites Sackloch 52‘ aufweist, das einen kleineren Durchmesser und eine geringere Länge aufweist als das erste Sackloch 52, in welchem der Lüftungskanal 66 angeordnet ist. Beide Sacklöcher 52, 52‘ sind als Bohrungen von der jeweiligen Stirnseite 64, 64‘ her ausgeführt und können insofern auch als Sacklochbohrungen bezeichnet werden. Zwischen den beiden Sacklöchern 52, 52‘ ist die Wandung 65 gebildet, welche diese voneinander räumlich trennt. Anstelle von Bohrungen wäre ebenso die Verwendung einer Hohlwelle denkbar, deren Durchgangsöffnung mittels eines Deckels oder dergleichen verschlossen ist, so dass das Durchfließen von Schmiermittel von einer Stirnseite zur anderen verhindert wird.
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Der hülsenförmige Gehäuseabschnitt 78 ist an das Gehäuse 26 angeformt beziehungsweise angegossen und erstreckt sich von einer seitlichen Gehäusewand in Richtung Innenraum. Es ist erkennbar, dass der sich nach innen erstreckende Gehäuseabschnitt 78 koaxial zur Zwischenwelle 10 angeordnet und im Wesentlichen kegelförmig gestaltet ist, so dass er bei der Herstellung des Gehäuses 26 einfach entformt werden kann. Radial innen hat der eingezogene Gehäuseabschnitt 78 eine Durchgangsbohrung, durch die das Lüftungsrohr 66 durchgesteckt ist. Dabei ist das Lüftungsrohr 66 über eine Rastverbindung mit dem Gehäuseabschnitt 78 verbunden. Hierfür hat das Lüftungsrohr 66, wie insbesondere aus 4 hervorgeht, mehrere Rastnasen 87 oder einen umlaufenden Rastvorsprung, die in montiertem Zustand das stirnseitige Ende des hülsenförmigen Gehäuseabschnitts 78 hintergreifen, so dass das Lüftungsrohr 66 gegen axiales Herausziehen aus dem Gehäuseabschnitt 78 gesichert ist. In dem außerhalb des Gehäuses 26 liegenden Abschnitt ist das Lüftungsrohr 66 mit einer Schulter 88 gegen einen Sicherungsring 89 am Gehäuseabschnitt 78 axial abgestützt. Zur Abdichtung des Lüftungsrohrs 66 gegenüber dem Gehäuse 26 ist ein O-Ring 90 vorgesehen, der in einer Ringnut in der Außenfläche des Lüftungsrohres 66 einsitzt und abdichtend mit einer Innenfläche des hülsenförmigen Gehäuseabschnitts 78 in Anlage ist.
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Es ist insbesondere in 3 erkennbar, dass der Lüftungskanal 66 etwa L-förmig gestaltet ist, wobei ein erster Kanalabschnitt 91 koaxial zur Antriebswelle verläuft und ein zweiter Kanalabschnitt 92 in montiertem Zustand zumindest etwa vertikal beziehungsweise senkrecht nach oben verläuft. Wie insbesondere in 6 erkennbar, ist zwischen dem ersten Kanalabschnitt 91 und dem zweiten Kanalabschnitt 92 ein scharfkantiger Übergang 93 gebildet, der in den Lüftungskanal 66 gelangte Schmiermittelbläschen zum Platzen bringen kann. Der Lüftungskanal 66 ist im ersten Kanalabschnitt 91 ausgehend von der inneren Mündung 67 in Richtung zum zweiten Kanalabschnitt 92 konisch verjüngt, so dass das Entlüftungsrohr 66 bei der Herstellung einfach entformt werden kann. Entsprechend ist auch der zweite Kanalabschnitt 92 ausgehend von der äußeren Mündung 69 in Richtung zum ersten Kanalabschnitt 91 konisch verjüngt.
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Auf das obere Ende des zweiten Kanalabschnitts 92 ist eine Kappe 94 aufgesetzt, die einen Durchtritt von Luft ermöglicht und das Eindringen von Schmutz oder Wasser verhindert. Die Kappe 94 ist über einer Rastverbindung mit dem das Lüftungsrohr 66 verbunden, das an seinem oberen Ende eine radiale Verdickung aufweist, die von einem umlaufenden Rand der Kappe 94 umgriffen wird.
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Wie insbesondere aus 5 hervorgeht, hat der Lüftungskanal 66 an seiner inneren Mündung 67 mehrere zahnartige Vorsprünge 95, die von der Wandung des Lüftungskanals 66 schrägt nach innen vorstehen. Dabei stehen die freien Spitzen der zahnartigen Vorsprünge 95 über das Ende des Lüftungsrohres 66 axial vor. Gegebenenfalls in der Öffnung 52 der Antriebswelle 10 befindliche Schmiermittelbläschen zerplatzen bei Kontakt mit den zahnartigen Vorsprüngen 95, so dass das Eindringen von Schmiermittel in den Lüftungskanal 66 verhindert oder zumindest erschwert wird.
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Im Folgenden wird unter besonderer Bezugnahme auf 7 die Schaltung der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 2 erläutert. 7 zeigt schematisch die Antriebsanordnung 2 mit Elektromotor 3 zum Antreiben der Fahrzeugachse 80. Es sind die Seitenwellen 81, 82 und die hiermit verbundenen Räder 83, 84 der Fahrzeugachse 80 erkennbar.
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Wie oben erläutert, weist die Antriebsanordnung 2 eine Zweigangschaltung auf, welche durch einen ersten Leistungspfad und einen funktional parallelen zweiten Leistungspfad gebildet wird. Durch entsprechendes Ansteuern der Schalteinheit 12 kann Drehmoment wahlweise über den ersten Leistungspfad oder alternativ über den zweiten Leistungspfad vom Elektromotor 3 auf das Differential 5 beziehungsweise die Antriebsachse 80 übertragen werden.
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In der Neutralposition (N) ist die Schaltmuffe 45 in einer zentralen Stellung. In dieser Position sind der Elektromotor 3 und das Differential 5 voneinander entkoppelt, so dass keine Drehmomentübertragung zwischen den Seitenwellen 81, 82 und dem Elektromotor 3 erfolgen kann. Dies ist beispielsweise erforderlich, wenn das Kraftfahrzeug im Fall einer Panne abgeschleppt werden muss. In der ersten Schaltposition (P1) ist die Schiebemuffe 45 mit dem ersten Ausgangsteil 43, respektive ersten Antriebsrad 14 drehfest verbunden. Es wird Drehmoment vom Elektromotor 3 auf das Differential 5 über den ersten Leistungspfad übertragen, der die vom Elektromotor 3 angetriebene Eingangswelle 9, das Eingangsteil 42, das erste Antriebsrad 14, das erste Zwischenrad 15, die Zwischenwelle 10 und das Abtriebsrad 18, das mit dem Ringrad 19 zum Antreiben des Differentials 5 in Verzahnungseingriff ist, umfasst. In der zweiten Schaltposition (P2) ist die Schiebemuffe 45 mit dem zweiten Ausgangsteil 44, respektive zweiten Antriebsrad 16 gekoppelt, so dass Drehmoment über den zweiten Leistungspfad übertragen wird, der die Eingangswelle 9, das Eingangsteil 42, das zweite Antriebsrad 16, das zweite Zwischenrad 17, die Zwischenwelle 10 und das Abtriebsrad 18, das mit dem Ringrad 19 kämmt, umfasst.
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Insgesamt hat die Antriebsanordnung 2 drei Zahnradpaarungen: das erste Antriebsrad 14 und das erste Zwischenrad 15 (erste Zahnradpaarung), das zweite Antriebsrad 16 und das zweite Zwischenrad 17 (zweite Zahnradpaarung), und das Abtriebsrad 18 und das Ringrad 19 (dritte Zahnradpaarung). Je nach Schaltstellung der Schalteinheit 12 erfolgt der Antrieb über die erste oder die zweite Zahnradpaarung, so dass sich zwei Gangschaltstufen ergeben.
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Der erste und der zweite Leistungspfad sind funktional parallel angeordnet und haben unterschiedliche Übersetzungen, das heißt die Drehmomentübertragung erfolgt im ersten Leistungspfad mit einem ersten Übersetzungsverhältnis (erster Gang), oder über den zweiten Leistungspfad mit dem zweiten Übersetzungsverhältnis (zweiter Gang). Die Übersetzung des ersten Leistungspfads wird beeinflusst durch die Zahnradpaarung zwischen dem ersten Antriebsrads 14 und dem ersten Zwischenrad 15, wobei die Zähnezahl des ersten Antriebsrads 14 kleiner ist als die des ersten Zwischenrads 15. Das Übersetzungsverhältnis des zweiten Leistungspfads wird beeinflusst von der Zahnradpaarung zwischen dem zweiten Antriebsrad 16 und dem zweiten Zwischenrad 17, das eine größere Zähnezahl hat als das zweite Antriebsrad 16. Es ist ferner erkennbar, dass das erste Antriebsrad 14 eine geringere Zähnezahl aufweist als das zweite Antriebsrad 16 und, dass das erste Zwischenrad 15 eine größere Zähnezahl aufweist als das zweite Zwischenrad 17. Hierdurch ergibt sich, dass das erste Übersetzungsverhältnis (i1 = z15/z14) der ersten Zahnradpaarung (15, 14) größer ist als das zweite Übersetzungsverhältnis (i2 = z17/z16) der zweiten Zahnradpaarung (17, 16). Hieraus folgt, dass das Ringrad 19 bei Drehmomentübertragung über den ersten Leistungspfad (erster Gang) langsamer dreht als bei Drehmomentübertragung über den zweiten Leistungspfad (zweiter Gang).
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Die 8 und 9, welche nachstehend gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung in einer zweiten Ausführungsform. Von dem Getriebe, das für den Einsatz im Antriebsstrang eines Elektroantriebs eines Kraftfahrzeugs ausgestaltet und insbesondere funktional ähnlich gestaltet sein kann wie das in 1 gezeigte Getriebe, ist vorliegend nur eine Antriebswelle 10 mit Lüftungsanordnung 51 gezeigt. Die Antriebsanordnung gemäß den 8 und 9 kann insbesondere auch in einem Elektroantrieb zur Leistungsübertragung von einem Elektromotor auf ein Differentialgetriebe eingesetzt werden, wie in 7 gezeigt. Die vorliegende Ausführungsform gemäß den 8 und 9 entspricht derjenigen gemäß den 1 bis 6, so dass hinsichtlich der Gemeinsamkeiten zur Vermeidung von Wiederholungen Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche beziehungsweise einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in den 1 bis 6.
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Eine Besonderheit der vorliegenden Ausführungsform gemäß den 8 und 9 ist, dass der Lüftungskanal 66 integraler Bestandteil des Getriebegehäuses 26 ist. Der
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Lüftungskanal ist L-förmig gestaltet und weist einen ersten Kanalabschnitt 91 auf, der sich in die Öffnung 52 der Antriebswelle 10 axial hineinerstreckt, so dass die innere Mündung 67 innerhalb der Antriebswelle 10 liegt, und einen zum ersten Kanalabschnitt 91 etwa senkrecht verlaufenden zweiten Kanalabschnitt 92, der sich zur außenliegenden Mündung 69 erstreckt, die von einer Kappe 94 mit Labyrinthdichtung verschlossen ist. Der erste Kanalabschnitt 91 wird durch den hülsenförmigen Gehäuseabschnitt 78 gebildet, der an die Gehäusewandung angegossen ist und sich axial in die Öffnung 52 der Antriebswelle hineinerstreckt. Die Kanalabschnitte 91, 92 sind in Form von Bohrungen gestaltet, die sich im Übergangsbereich treffen, in dem eine scharfe Kante 93 gebildet ist, welche eindringende Schmiermittelbläschen zum Platzen bringen kann.
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Es ist erkennbar, dass die Öffnung 52 der Antriebswelle 10 sich ausgehend von der Stirnfläche 64 in Richtung innen liegendem Ende 85 verjüngt. Es versteht sich jedoch, dass die Öffnung 52 auch zylindrisch gestaltet sein könnte, wie beispielsweise bei der Ausführungsform gemäß den 1 bis 6. Ebenso wäre es auch denkbar, dass der Kanalabschnitt 91 und die Öffnung 52 axial länger ausgebildet werden, als vorliegend gezeigt.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Antriebsanordnungen 2 besteht darin, dass der Lüftungskanal 66 verhältnismäßig tief in die Öffnung 52 der Antriebswelle 10 eintaucht, so dass ein Schmiermittelaustritt aus dem Lüftungskanal verhindert wird. Außerdem trägt der in die Antriebswelle 10 eingreifende hülsenförmige Gehäuseabschnitt 78 in diesem Bereich zu einem reduzierten Bauraum des Getriebes 2 bei. Insgesamt wird durch die Antriebsanordnung 2 effektiv verhindert, dass Schmiermittel in ungewünschter Weise aus dem Inneren des Getriebes, auch unter extremen Einsatzbedingungen, nach außen gelangt, bei gleichzeitig kompakter Bauweise der Anordnung.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Antriebsanordnung
- 3
- Elektromotor
- 4
- Schaltgetriebe
- 5
- Differentialgetriebe
- 6
- Stator
- 7
- Rotor
- 8
- Motorwelle
- 9
- Antriebswelle / Eingangswelle
- 10
- Antriebswelle / Zwischenwelle
- 11
- Differentialträger
- 12
- Schalteinheit
- 13
- Aktuator
- 14
- erstes Antriebsrad
- 15
- erstes Zwischenrad
- 16
- zweites Antriebsrad
- 17
- zweites Zwischenrad
- 18
- Abtriebsrad
- 19
- Ringrad
- 20, 20‘
- Lager
- 21, 21‘
- Sitzabschnitt
- 22
- Wellenverbindung
- 23
- Wellenverbindung
- 24
- Lager
- 25
- Lager
- 26
- Gehäuse
- 27
- Radialwellendichtring
- 28
- erstes Gehäuseteil
- 29
- zweites Gehäuseteil
- 30
- Verbindungsmittel
- 31
- Sitzabschnitt
- 32
- Lager
- 33
- Lager
- 34
- Lager
- 35
- Lager
- 36
- Radialwellendichtring
- 37
- Radialwellendichtring
- 38
- Differentialrad
- 39
- Seitenwellenrad
- 40
- Seitenwellenrad
- 41
- Bolzen
- 42
- Eingangsteil
- 43
- erstes Ausgangsteil
- 44
- zweites Ausgangsteil
- 45
- Koppelelement
- 46
- Drehantrieb
- 47
- Wandlereinheit
- 48
- Spindel
- 49
- Spindelhülse
- 50
- Schaltgabel
- 51
- Lüftungsanordnung
- 52
- Sackloch
- 53
- Ringnut
- 54
- Sensor
- 55
- Signalgeber
- 56
- Schraubverbindung
- 57, 57’
- Synchronisiermechanismus
- 58, 58’
- Außenring
- 59, 59’
- Innenring
- 60, 60’
- Zwischenring
- 61
- Kanal
- 62
- Kammer
- 63
- Ring
- 64
- Stirnseite
- 65
- Wand
- 66, 66’
- Lüftungskanal
- 67, 67’
- innere Mündung
- 68
- Zulaufanordnung
- 69, 69’
- äußere Mündung
- 70
- Zuführelement
- 71
- Radialspalt
- 72, 72’
- erste Scheibe
- 73, 73’
- zweite Scheibe
- 74, 74’
- Sicherungsring
- 75
- Längsbohrung
- 76
- Querbohrung
- 77, 77’
- Querbohrung
- 78
- Gehäuseabschnitt
- 79
- Überlappungsbereich
- 80
- Fahrzeugachse
- 81
- Seitenwelle
- 82
- Seitenwelle
- 83
- Rad
- 84
- Rad
- 85
- Ende
- 86
- Abschnitt
- 87
- Rastnase
- 88
- Schulter
- 89
- Ring
- 90
- Dichtring
- 91
- erster Kanalabschnitt
- 92
- zweiter Kanalabschnitt
- 93
- Kante
- 94
- Kappe
- 95
- Vorsprung
- A
- Drehachse
- D
- Durchmesser
- E
- Ebene
- L
- Länge
- N
- Neutralposition
- P1, P2
- Schaltpositionen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112012002913 T5 [0002]
- EP 2504608 B1 [0003]
- SU 945538 A [0004]
- US 7669586 B2 [0005]
