DE102016106544A1

DE102016106544A1 - Gear arrangement of a purely electrically driven vehicle

Info

Publication number: DE102016106544A1
Application number: DE102016106544.7A
Authority: DE
Inventors: Daniel Knoblauch
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2016-04-11
Filing date: 2016-04-11
Publication date: 2017-10-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung (1) eines rein elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, mit einer Elektromaschine (3) zum Antreiben eines Differentials (9) mittels einer ersten Stirnradstufe (7), sowie mit zwei Ausgängen (11, 12) des Differentials (9) zum Antreiben von zwei Getriebeausgangswellen (13, 14). Bei einer solchen Getriebeanordnung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Antrieb der beiden Getriebeausgangswellen (13, 14) mittels zweier zweiter Stirnradstufen (15) erfolgt, sowie, zur Reduzierung von mittels der Stirnradstufen (7, 15) in Wellenlagerungen der Stirnradstufen (7, 15) übertragbarer Axialkräfte, Zahnräder (6, 8) der ersten Stirnradstufe (7) eine Schrägungsrichtung der Zähne in entgegengesetzten Richtungen aufweisen und Zahnräder (16, 17) der beiden zweiten Stirnradstufen (15) eine Schrägungsrichtung der Zähne in entgegengesetzten Richtungen aufweisen. Bei einer solchen Getriebeanordnung ist die Belastung durch Kräfte aus dem Zusammenwirken von Zahnrädern der Getriebeanordnung reduziert, und es ist eine hierdurch bedingte Geräuschentwicklung reduziert. Die Getriebeanordnung weist zudem einen besseren Wirkungsgrad auf.The invention relates to a gear arrangement (1) of a vehicle which can be driven purely electrically, comprising an electric machine (3) for driving a differential (9) by means of a first spur gear (7) and two outputs (11, 12) of the differential (9) Driving two transmission output shafts (13, 14). In such a gear arrangement, the invention provides that the drive of the two transmission output shafts (13, 14) by means of two second spur gears (15), as well as, to reduce by means of the spur gears (7, 15) in shaft bearings of the spur gears (7, 15) transmittable axial forces, gears (6, 8) of the first spur gear (7) have a skew direction of the teeth in opposite directions and gears (16, 17) of the two second spur gears (15) have a skew direction of the teeth in opposite directions. In such a gear arrangement, the load is reduced by forces from the interaction of gears of the gear assembly, and it is a resulting noise is reduced. The gear assembly also has a better efficiency.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung eines rein elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, mit einer Elektromaschine zum Antreiben eines Differentials mittels einer ersten Stirnradstufe, sowie mit zwei Ausgängen des Differentials zum Antreiben von zwei Getriebeausgangswellen. The invention relates to a transmission arrangement of a purely electrically driven vehicle, with an electric machine for driving a differential by means of a first spur gear, and with two outputs of the differential for driving two transmission output shafts.

Für leise Fahrzeuggetriebe sind in der Regel schräg verzahnte Laufverzahnungen erforderlich. Aufgrund des Schrägungswinkels ergeben sich im Zahneingriff Axialkräfte, die über Wellen, (Wellen-)Lager und Getriebegehäuse abgestützt werden müssen. Hierdurch werden Wellen, (Wellen-)Lager und Getriebegehäuse entsprechend belastet. Dies muss bei der Dimensionierung der Komponenten berücksichtigt werden. An der Getriebebaugruppe verursacht eine derartige Gestaltung Gewichts-, Bauraum- und Kostennachteile und im Fahrbetriebe Getriebeverluste. For quiet vehicle transmission helical gear teeth are usually required. Due to the helix angle arise in the meshing axial forces that must be supported on shafts, (shaft) bearings and gear housing. As a result, waves, (shaft) bearings and gearbox are charged accordingly. This must be taken into account when dimensioning the components. On the gear unit such a design causes weight, space and cost disadvantages and in driving operations gear losses.

Eine Getriebeanordnung der eingangs genannten Art ist aus der DE 10 2014 112 602 A1 bekannt. A gear arrangement of the type mentioned is from the DE 10 2014 112 602 A1 known.

In der EP 2 213 495 A1 ist eine elektrische Achsanordnung für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Die Achsanordnung weist eine erste elektrische Maschine, die mit einer ersten Eingangswelle drehfest verbunden ist, ferner eine zweite elektrische Maschine, die mit einer zweiten Eingangswelle drehfest verbunden ist, auf. Die beiden Eingangswellen sind entlang einer Eingangsachse koaxial angeordnet. Die Achsanordnung weist ferner eine erste Ausgangswelle, die mit einem ersten Abtriebsrad verbindbar ist, sowie eine zweite Ausgangswelle, die mit einem zweiten Antriebsrad verbindbar ist, auf. Die beiden Ausgangswellen sind entlang einer Ausgangsachse koaxial angeordnet und jeweils über wenigstens eine Getriebestufe mit der zugeordneten Eingangswelle verbunden. Dies derart, dass die Antriebsräder mittels der elektrischen Maschinen unabhängig voneinander antreibbar sind. Wenigstens eine der Wellen weist einen Lagerzapfen auf, der in einer axialen Lagerbohrung einer hierzu koaxialen Welle radial gelagert ist. Ferner sind die Eingangswellen über mindestens einen ersten bzw. einen zweiten Radsatz mit der Ausgangswelle verbunden, wobei die beiden Radsätze symmetrisch in Bezug auf eine Längsachse ausgebildet sind, derart, dass sich Axialkräfte aus den Zahneingriffen gegeneinander aufheben. Hierbei wird unter einer symmetrischen Anordnung der Radsätze auch verstanden, dass ggf. vorhandene Schrägverzahnungen der Zahnräder symmetrisch sind, ähnlich wie bei einer Pfeilverzahnung, womit sich, zumindest bei gleicher Drehmomentübertragung auf die zwei Antriebsräder, die Axialkräfte aufgrund der Schrägverzahnungseingriffe gegeneinander aufheben. In the EP 2 213 495 A1 an electric axle assembly for a motor vehicle is described. The axle assembly includes a first electric machine rotatably connected to a first input shaft, and a second electric machine rotatably connected to a second input shaft. The two input shafts are arranged coaxially along an input axis. The axle assembly further includes a first output shaft connectable to a first output gear and a second output shaft connectable to a second drive wheel. The two output shafts are arranged coaxially along an output axis and each connected via at least one gear stage with the associated input shaft. This is such that the drive wheels are independently drivable by means of the electric machines. At least one of the shafts has a bearing journal, which is radially mounted in an axial bearing bore of a shaft coaxial therewith. Furthermore, the input shafts are connected to the output shaft via at least one first and one second wheelset, wherein the two wheel sets are formed symmetrically with respect to a longitudinal axis, such that axial forces cancel each other out of the tooth engagements. This is understood by a symmetrical arrangement of the wheelsets also that possibly present helical gears of the gears are symmetrical, similar to an arrow toothing, which cancel, at least for the same torque transmission to the two drive wheels, the axial forces due to the helical intermeshing against each other.

In der DE 10 2009 013 875 A1 ist eine Kraftfahrzeug-Antriebseinheit mit zwei Elektromotoren beschrieben. Hierbei ist die Antriebseinheit derart ausgebildet, dass durch eine Paarung schrägverzahnter Zahnräder bei Drehung einer Antriebswelle in einer ersten Drehrichtung und bei gleichzeitiger Drehung einer anderen Antriebswelle in einer zweiten Drehrichtung jeweils in einer der beiden Antriebswellen Axialkräfte entstehen, die im Wesentlichen den in der anderen Antriebswelle entstehenden Axialkräften entgegenwirken. In the DE 10 2009 013 875 A1 is described a motor vehicle drive unit with two electric motors. In this case, the drive unit is designed such that by mating helical gears upon rotation of a drive shaft in a first direction of rotation and simultaneous rotation of another drive shaft in a second direction of rotation respectively in one of the two drive shafts axial forces arise, which are substantially the resulting in the other drive shaft Counteract axial forces.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Getriebeanordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine Belastung der Getriebeanordnung durch Kräfte aus dem Zusammenwirken von Zahnrädern der Getriebeanordnung reduziert ist, sowie eine hierdurch bedingte Geräuschentwicklung reduziert ist. Object of the present invention is to develop a transmission arrangement of the type mentioned so that a load on the gear assembly is reduced by forces from the interaction of gears of the gear assembly, and a resulting noise is reduced.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Getriebeanordnung, die gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist. The object is achieved by a gear arrangement, which is designed according to the features of claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung ist somit vorgesehen, dass der Antrieb der beiden Getriebeausgangswellen mittels zweier zweiter Stirnradstufen erfolgt. Zur Reduzierung von mittels der Stirnradstufen in Wellenlagerungen der Stirnradstufen übertragbarer Axialkräfte weisen Zahnräder der ersten Stirnradstufe eine Schrägungsrichtung der Zähne in entgegengesetzten Richtungen und Zahnräder der beiden zweiten Stirnradstufen eine Schrägungsrichtung der Zähne in entgegengesetzten Richtungen auf. In the gear arrangement according to the invention is thus provided that the drive of the two transmission output shafts is effected by means of two second spur gears. To reduce axial forces transmitted by means of the spur gears in shaft bearings of the spur gear stages, sprockets of the first spur gear have a skew direction of the teeth in opposite directions and gears of the two second spur gears have a skew direction of the teeth in opposite directions.

Durch die vorgesehene Schrägungsrichtung der Zähne der Zahnräder der Stirnradstufen lässt sich grundsätzlich eine resultierende Axialkraft einer jeden Wellenbaugruppe des Getriebes innerhalb der Wellenbaugruppe von 0 erzielen, oder kann vorzugsweise auf eine gewollte Mindestlast reduziert werden, sodass in Richtung Getriebegehäuse nur eine (Lager-)Mindestlast abgestützt werden muss. Mittels der Mindestlast wird eine eindeutige axiale Anlage der Wellenbaugruppe sichergestellt und es werden Axialschwingungen mit entsprechenden Anlagewechseln vermieden. Die Wellenlagerung sowie das Wellen- und das Getriebegehäuse-Design können entsprechend der reduzierten Axiallasten dimensioniert werden, wodurch Bauraum, Gewicht und Kosten eingespart werden können und zusätzlich der Wirkungsgrad optimiert wird. Diese grundlegende Lösung kann mittels unterschiedlichster Gestaltungen der Getriebeanordnung bzw. unterschiedlichster Gestaltung und Aufbau der einzelnen Getriebewellenbaugruppen erzielt werden. Due to the intended helical direction of the teeth of the gears of the spur gear generally a resultant axial force of each shaft assembly of the transmission within the shaft assembly of 0 can be achieved, or can preferably be reduced to a desired minimum load, so supported in the direction of the gear housing only a (bearing) minimum load must become. By means of the minimum load, a clear axial bearing of the shaft assembly is ensured and axial vibrations are avoided with appropriate system changes. The shaft bearing as well as the shaft and the gear housing design can be dimensioned according to the reduced axial loads, whereby installation space, weight and cost can be saved and in addition the efficiency is optimized. This basic solution can be achieved by means of different designs of the gear arrangement or different design and structure of the individual transmission shaft assemblies.

So ist gemäß einer grundsätzlichen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Schrägungsrichtungen der Zähne in den entgegengesetzten Richtungen spiegelsymmetrische Schrägungsrichtungen sind. Bei einer solche Gestaltung ist die resultierende Axialkraft, die über die miteinander kämmenden Zahnräder in die diesen zugeordneten Wellen eingeleitet wird, 0. Thus, according to a basic development of the invention, it is provided that the Skew directions of the teeth in the opposite directions are mirror symmetric skew directions. In such a design, the resulting axial force, which is introduced via the intermeshing gears in the associated waves, 0.

Gemäß einer grundsätzlichen, weiteren Gestaltung der Getriebeanordnung kann vorgesehen sein, dass die Schrägungsrichtungen der Zähne in den entgegengesetzten Richtungen weitgehend spiegelsymmetrische Schrägungsrichtungen mit leicht unterschiedlichen Schrägungswinkeln sind. In diesem Fall bewirken die miteinander kämmenden Zahnräder eine geringfügige resultierende Axialkraft mit der Konsequenz, dass die (Lager-)Mindestlast abgestützt werden muss. According to a fundamental, further design of the gear arrangement can be provided that the helical directions of the teeth in the opposite directions are largely mirror-symmetric helical directions with slightly different helix angles. In this case, the intermeshing gears cause a slight resulting axial force with the consequence that the (bearing) minimum load must be supported.

Miteinander kämmende Zahnräder können grundsätzlich so gestaltet sein, dass sie nur mit Schrägverzahnung oder nur als Zahnräder mit Pfeilverzahnung ausgebildet sind. Kämmen Zahnräder mit Pfeilverzahnung miteinander, führt die Pfeilanordnung zu einer Reduzierung der Axialkraft der jeweiligen Wellenbaugruppe, und im Fall einer symmetrischen Pfeilverzahnung zu einer Axialkraft 0. Besitzen die miteinander kämmenden Zahnräder ausschließlich eine Schrägverzahnung, wird die resultierende Axialkraft, die auf die Wellenbaugruppe wirkt, durch andere miteinander kämmende Zahnräder der Wellenbaugruppe kompensiert, die eine entgegengesetzt angeordnete Schrägverzahnung der Zähne aufweist. Intermeshing gears can in principle be designed so that they are formed only with helical teeth or only as gears with herringbone. If the gears with helical teeth mesh with each other, the arrow arrangement results in a reduction of the axial force of the respective shaft assembly, and in the case of a symmetrical helical gearing, an axial force of 0. If the meshing gears have helical teeth only, the resulting axial force acting on the shaft assembly will pass through compensates for other intermeshing gears of the shaft assembly having oppositely disposed helical teeth of the teeth.

Gemäß einer baulich besonders vorteilhaften Gestaltung der Getriebeanordnung ist vorgesehen, dass mit einer Ausgangswelle der Elektromaschine ein erstes Zahnrad der ersten Stirnradstufe drehfest verbunden ist, das mit einem mit dem Differential verbundenen zweiten Rad der ersten Stirnradstufe kämmt, wobei die Schrägungsrichtungen der Zähne des jeweiligen Zahnrads der ersten Stirnradstufe entgegengesetzt sind, vorzugsweise entgegengesetzt spiegelsymmetrisch sind, insbesondere das jeweilige Zahnrad eine Pfeilverzahnung aufweist. According to a structurally particularly advantageous design of the gear arrangement is provided that is rotatably connected to an output shaft of the electric machine, a first gear of the first spur gear, which meshes with a second wheel connected to the differential of the first spur gear, wherein the helical directions of the teeth of the respective gear first spur gear are opposite, preferably opposite mirror symmetry, in particular the respective gear has an arrow toothing.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel weist die erste Zahnradstufe im Unterschied hierzu zwei miteinander kämmende Zahnradpaarungen auf. Hierbei ist vorgesehen, dass mit einer Ausgangswelle der Elektromaschine zwei erste Zahnräder der ersten Stirnradstufe drehfest verbunden sind und die beiden ersten Zahnräder mit zwei zweiten Zahnrädern der ersten Stirnradstufe kämmen, wobei die beiden zweiten Zahnräder über eine Drehmomentwaage mit dem Differential verbunden sind, sowie die Schrägungsrichtungen der Zähne der ersten Zahnräder der ersten Stirnradstufe entgegengesetzt sind, vorzugsweise entgegengesetzt spiegelsymmetrisch sind. Die Drehmomentwaage stellt eine gleiche Drehmomentverteilung zwischen den beiden zweiten Zahnrädern der ersten Stirnradstufe sicher. Diese Drehmomentwaage kann beispielsweise durch Freiheitsgrade mittels eines Gelenks oder Gelenken und/oder Nachgiebigkeiten mittels elastischer Bauteilverformung des bzw. der drehmomentübertragenden Bauteile gebildet werden. In an alternative embodiment, the first gear stage, in contrast to this, two intermeshing gear pairings. It is provided that two first gears of the first spur gear are rotatably connected to an output shaft of the electric machine and the first two gears with two second gears of the first spur gear comb, the two second gears are connected via a torque balance with the differential, and the helical directions the teeth of the first gears of the first spur gear are opposite, preferably oppositely mirror-symmetrical. The torque balance ensures a same torque distribution between the two second gears of the first spur gear. This torque balance can be formed for example by degrees of freedom by means of a joint or joints and / or compliances by means of elastic component deformation of the or the torque-transmitting components.

Bei Verwendung einer Drehmomentwaage können beide Wellenbaugruppen der Zahnradpaarung mit einer Fest-Loslagerung oder/und einer angestellten Lagerung ausgeführt werden. Bevorzugt ist keine Drehmomentwaage vorgesehen. Ohne Drehmomentwaage ist eine der beiden Wellenbaugruppen mittels Loslagerung zu lagern. When using a torque balance both shaft assemblies of the gear pairing can be performed with a fixed-floating bearing and / or an employee storage. Preferably, no torque balance is provided. Without a torque balance, one of the two shaft assemblies must be stored by means of movable bearings.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der jeweilige Ausgang des Differentials ein erstes Zahnrad der zweiten Stirnradstufe aufweist, das mit einem zweiten Zahnrad der zweiten Stirnradstufe kämmt, welches mit der diesem Ausgang zugeordneten Getriebeausgangswelle drehfest verbunden ist. Hierbei sind die Schrägungsrichtungen der Zähne der den beiden Getriebeausgangswellen zugeordneten zweiten Zahnräder der zweiten Stirnradstufen entgegengesetzt, insbesondere entgegengesetzt spiegelsymmetrisch. Um die Axialkräfte im Bereich dieser beiden zweiten Stirnradstufen nahezu bzw. vollständig auszugleichen, ist es in diesem Fall erforderlich, dass die beiden Getriebeausgangswellen axial gekoppelt sind. According to a preferred embodiment, it is provided that the respective output of the differential has a first gear of the second spur gear, which meshes with a second gear of the second spur gear, which is rotatably connected to the transmission output shaft associated with this output. Here, the helical directions of the teeth of the two gear output shafts associated second gears of the second spur gears are opposite, in particular opposite mirror symmetry. In order to almost or completely compensate for the axial forces in the region of these two second spur gear stages, it is necessary in this case for the two gear output shafts to be axially coupled.

Diese axiale Kopplung wäre grundsätzlich bei einer alternativen Ausgestaltung nicht erforderlich, bei der zwar genauso der jeweilige Ausgang des Differentials ein erstes Zahnrad der zweiten Stirnradstufe aufweist, das mit einem zweiten Zahnrad der zweiten Stirnradstufe kämmt, welches mit der diesem Ausgang zugeordneten Getriebeausgangswelle drehfest verbunden ist. Im Unterschied ist vorgesehen, dass die Schrägungsrichtungen der Zähne des jeweiligen zweiten Zahnrads der zweiten Stirnradstufe entgegengesetzt sind, vorzugsweise spiegelsymmetrisch entgegengesetzt sind, insbesondere das jeweilige zweite Zahnrad der zweiten Stirnradstufe eine Pfeilverzahnung aufweist. In principle, this axial coupling would not be required in an alternative embodiment in which the respective output of the differential also has a first gear of the second spur gear meshing with a second gear of the second spur gear, which is rotatably connected to the gear output shaft associated with this output. In contrast, it is provided that the helical directions of the teeth of the respective second gear of the second spur gear are opposite, preferably mirror-symmetrically opposite, in particular the respective second gear of the second spur gear has an arrow teeth.

Das Differential kann unterschiedlich gestaltet sein. Es wird als bevorzugt angesehen, wenn es als Kegelraddifferential oder als Planetendifferential ausgebildet ist. The differential can be designed differently. It is considered preferable if it is designed as a bevel gear differential or as a planetary differential.

Dem Differential kann insbesondere ein elektromotorisches Torque-Vectoring-System zuschaltbar sein. Das Torque-Vectoring-System dient zur variablen Drehmomentverschiebung an den zwei Getriebeausgangswellen. The differential may in particular be connectable to an electromotive torque vectoring system. The torque vectoring system is used for the variable torque shift on the two transmission output shafts.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Torque-Vectoring-System mit einem Planetendifferential mit Ravigneaux-Satz zusammenwirkt. Hierdurch lässt sich die Getriebeanordnung besonders kompakt gestalten, bei vereinfachter Bauweise. In particular, it can be provided that the torque vectoring system cooperates with a planetary differential with Ravigneaux set. As a result, the gear arrangement can be made particularly compact, with a simplified design.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung von mehreren in der Zeichnung wiedergegebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Further features of the invention will become apparent from the dependent claims, the accompanying drawings and the description of several reproduced in the drawing preferred embodiments, without being limited thereto.

Es zeigt in schematischer Darstellung: It shows in a schematic representation:

1 ein erstes grundsätzliches Ausführungsbeispiel der Getriebeanordnung, 1 a first basic embodiment of the gear arrangement,

2 ein zweites grundsätzliches Ausführungsbeispiel der Getriebeanordnung, 2 a second basic embodiment of the gear arrangement,

3 die Axialkraftkompensation an der Baugruppe der Getriebeeingangswelle gemäß Ausführungsbeispiel in 1, 3 the Axialkraftkompensation to the assembly of the transmission input shaft according to embodiment in 1 .

4 die Axialkraftkompensation an der Baugruppe der Getriebeeingangswelle gemäß Ausführungsbeispiel in 2, 4 the Axialkraftkompensation to the assembly of the transmission input shaft according to embodiment in 2 .

5 die Axialkraftkompensation an der Baugruppe der Getriebeausgangswelle gemäß Ausführungsbeispiel in 1, 5 the Axialkraftkompensation to the assembly of the transmission output shaft according to embodiment in 1 .

6 eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 5 modifizierte Variante, 6 one compared to the embodiment according to 5 modified variant,

7 das Ausführungsbeispiel gemäß 1 in einer detaillierteren Darstellung des Aufbaus des als Planetendifferential ausgebildeten Differentials. 7 the embodiment according to 1 in a more detailed representation of the structure of the differential designed as a planetary differential.

Figurenbeschreibung figure description

Bei dem in 1 veranschaulichtem Ausführungsbeispiel weist eine Getriebeanordnung 1 ein Getriebegehäuse 2 auf, an dessen Außenseite eine Elektromaschine 3 angeordnet und mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. Eine Welle 4, Ausgangswelle der Elektromaschine 3 bzw. Eingangswelle des Getriebes 1, die drehfest mit einer Rotorwelle der Elektromaschine 3 verbunden ist, ist innerhalb des Getriebegehäuses 2 angeordnet und beidendig mittels Lagern 5 im Getriebegehäuse 2 drehbar gelagert. Mit der Ausgangswelle 4 ist drehfest ein Zahnrad 6 einer ersten Stirnradstufe 7 verbunden. At the in 1 illustrated embodiment has a gear arrangement 1 a gearbox 2 on, on the outside of an electric machine 3 arranged and with the housing 2 connected is. A wave 4 , Output shaft of the electric machine 3 or input shaft of the transmission 1 , which rotatably with a rotor shaft of the electric machine 3 is connected inside the gearbox 2 arranged and at both ends by means of bearings 5 in the gearbox 2 rotatably mounted. With the output shaft 4 is rotatably a gear 6 a first spur gear 7 connected.

Dieses Zahnrad 6 kämmt mit einem Zahnrad 8 der ersten Stirnradstufe 7. Das Zahnrad 8 dient dem Antreiben eines Differentials 9, das um eine parallel zur Ausgangswelle 4 angeordnete Zwischenachse 10 drehbar gelagert ist. Das Differential 9 ist als Kegelraddifferential oder Planetendifferential ausgebildet. Es weist zwei Ausgänge 11, 12 auf, zum Antreiben von zwei Getriebeausgangswellen 13, 14. Das Differential 9 und die Ausgänge 11, 12 sind in weiteren Lagern 5 im Getriebegehäuse 2 bzw. ineinander gelagert. Der Abtrieb des Differentials 8 erfolgt von den beiden Ausgängen 11, 12 über zwei zweite Stirnradstufen 15. So weist der Ausgang 11 und der Ausgang 12 jeweils ein erstes Zahnrad 16 der jeweiligen zweiten Stirnradstufen 15 auf. Das jeweilige Zahnrad 16 kämmt mit einem zweiten Zahnrad 17 der zweiten Stirnradstufe 15, wobei das eine Zahnrad 17 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 13 und das andere Zahnrad 17 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 14 verbunden ist. Jede Getriebeausgangswelle 13 bzw. 14 ist mittels zwei Lagern 5 im Getriebegehäuse 2 gelagert. This gear 6 combs with a gear 8th the first spur gear 7 , The gear 8th serves to drive a differential 9 around one parallel to the output shaft 4 arranged intermediate axis 10 is rotatably mounted. The differential 9 is designed as bevel gear differential or planetary differential. It has two exits 11 . 12 on, to power two transmission output shafts 13 . 14 , The differential 9 and the outputs 11 . 12 are in other camps 5 in the gearbox 2 or stored in each other. The output of the differential 8th takes place from the two outputs 11 . 12 over two second spur gears 15 , This is the way the exit points 11 and the exit 12 each a first gear 16 the respective second spur gears 15 on. The respective gear 16 meshes with a second gear 17 the second spur gear 15 , where the one gear 17 non-rotatably with the transmission output shaft 13 and the other gear 17 non-rotatably with the transmission output shaft 14 connected is. Every transmission output shaft 13 respectively. 14 is by means of two camps 5 in the gearbox 2 stored.

Die Zahnräder 16, 17 der beschriebenen Zahnradpaarungen sind hierbei der Einfachheit halber mit derselben Bezugsziffer 16 bzw. 17 bezeichnet, obwohl es sich wegen der nicht zwingenden Gleichteile wegen unterschiedlicher Schrägungsrichtung bei Schrägverzahnung um unterschiedliche Zahnräder im Sinne der Bezeichnungen 16' und 16" bzw. 17' und 17" handelt. The gears 16 . 17 the described gear pairs are here for the sake of simplicity with the same reference numeral 16 respectively. 17 denotes, although it is because of the non-mandatory common parts because of different helical direction skew to different gears in the sense of the names 16 ' and 16 " respectively. 17 ' and 17 " is.

Die Lagerung der vorstehend zur Getriebeanordnung 1 beschriebenen Bauteile mittels der Lager 5 erfolgt, sofern nachstehend nicht Abweichendes ausgeführt ist, derart, dass die rotierbaren Bauteile mittels eine Festlagers und eines Loslagers radial und axial gelagert sind. The storage of the above to the gear assembly 1 described components by means of bearings 5 takes place, unless otherwise stated below, such that the rotatable components are mounted radially and axially by means of a fixed bearing and a movable bearing.

Die beiden Getriebeausgangswellen 13, 14 sind zusätzlich mittels einer Einrichtung 18 axial gekoppelt. The two transmission output shafts 13 . 14 are additionally by means of a device 18 axially coupled.

Im Motorbetrieb der Elektromaschine 3 erfolgt somit der Momentenfluss von der Elektromaschine 3 über die Ausgangswelle 4, die erste Stirnradstufe 7, das Differential 9, die beiden Ausgänge 11, 12 zu den beiden zweiten Stirnradstufen 15 und von dort zu den beiden Getriebeausgangswellen 13, 14. In engine operation of the electric machine 3 The torque flow thus takes place from the electric machine 3 over the output shaft 4 , the first spur gear stage 7 , the differential 9 , the two outputs 11 . 12 to the two second spur gears 15 and from there to the two transmission output shafts 13 . 14 ,

Optional kann die Getriebeanordnung 1 mit einem Torque-Vectoring-System 19 oder einer Quersperre versehen sein, das mit dem Getriebegehäuse 2 verbunden ist und mit dem Differential 9 zusammenwirkt. Dies dahingehend, dass bei Zuschaltung des elektromotorischen Torque-Vectoring-Systems 19 eine variable Drehmomentenverschiebung an den beiden Ausgängen 11, 12 bewirkt werden kann. Optionally, the gear assembly 1 with a torque vectoring system 19 or a transverse lock provided with the transmission housing 2 is connected and with the differential 9 interacts. This is so that when switching on the electric motor torque vectoring system 19 a variable torque shift at the two outputs 11 . 12 can be effected.

Die Zahnräder 6, 8 der ersten Stirnradstufe 7 und die Zahnräder 16, 17 der zweiten Stirnradstufen 15 weisen eine Schrägverzahnung auf. Um axiale Kräfte, die sonst aufgrund der Schrägverzahnung in die Ausgangswelle 4 bzw. das Differential 9 eingeleitet würden, zu kompensieren, ist die Verzahnung als Pfeilverzahnung 20 ausgebildet. Es erfolgt somit eine Axialkraftkompensation der auf die Ausgangswelle 4 bzw. das Differential 9 einwirkenden Axialkräfte mittels spiegelsymmetrischer Schrägungsrichtung der Pfeilverzahnung 20. Vorzugsweise wird ein leicht unterschiedlicher Schrägungswinkel für definierte Rest- bzw. Mindestaxialkraft gewählt. The gears 6 . 8th the first spur gear 7 and the gears 16 . 17 the second spur gear stages 15 have a helical toothing. To axial forces, otherwise due to the helical teeth in the output shaft 4 or the differential 9 would be introduced to compensate, the gearing is as an arrow toothing 20 educated. It Thus, a Axialkraftkompensation takes place on the output shaft 4 or the differential 9 acting axial forces by means of mirror-symmetric helical direction of the helical gearing 20 , Preferably, a slightly different helix angle for defined residual or Mindestaxialkraft is selected.

Im Bereich der beiden zweiten Stirnradstufen 15 hingegen erfolgt die Axialkraftkompensation aufgrund der spiegelsymmetrischen Schrägungsrichtung der bei den Zahnrädern 17 vorgesehenen Schrägverzahnung 21, die mit einer entsprechenden Schrägverzahnung der Zahnräder 16 zusammenwirkt. Aufgrund der axialen Kopplung der beiden Getriebeausgangswellen 13, 14 mittels der Einrichtung 18 werden die in die beiden Zahnräder 17 der zweiten Stirnradstufe 15 eingeleiteten Axialkräfte kompensiert. Bei spiegelsymmetrischer Schrägungsrichtung werden die Axialkräfte vollständig kompensiert. Bei leicht unterschiedlichen Schrägungswinkeln ergibt sich eine definierte Rest- bzw. Mindestaxialkraft. In the area of the two second spur gear stages 15 In contrast, the Axialkraftkompensation takes place due to the mirror-symmetric helical direction of the gears 17 provided helical teeth 21 , with a corresponding helical toothing of the gears 16 interacts. Due to the axial coupling of the two transmission output shafts 13 . 14 by means of the device 18 be in the two gears 17 the second spur gear 15 initiated axial forces compensated. In mirror-symmetric helical direction, the axial forces are fully compensated. With slightly different helix angles results in a defined residual or Mindestaxialkraft.

Das Ausführungsbeispiel gemäß der 2 unterscheidet sich von demjenigen nach der 1 dadurch, dass im Bereich der ersten Stirnradstufe 7 nicht zwei Zahnräder 6, 8 miteinander kämmen, sondern zwei Zahnradpaare, wobei das jeweilige Zahnradpaar aus einem Zahnrad 6 und einem Zahnrad 8 gebildet ist. Beide Zahnräder 6 sind drehfest mit der Ausgangswelle 4 verbunden. Die beiden Zahnräder 8 sind über eine Drehmomentwaage 22 drehfest an das Differential 9 angebunden. Diese Drehmomentwaage 22 wird beispielsweise durch Freiheitsgrade, somit ein Gelenk oder mehrere Gelenke und/oder Nachgiebigkeiten, somit insbesondere elastische Bauteilverformungen des bzw. der drehmomentübertragenden Bauteile erzeugt. Diese Drehmomentwaage 22 bewirkt eine gleiche Drehmomentverteilung zwischen den Zahnrädern 8. The embodiment according to the 2 is different from the one after the 1 in that in the region of the first spur gear 7 not two gears 6 . 8th mesh with each other, but two gear pairs, wherein the respective gear pair of a gear 6 and a gear 8th is formed. Both gears 6 are non-rotatable with the output shaft 4 connected. The two gears 8th are via a torque balance 22 rotationally fixed to the differential 9 tethered. This torque scale 22 is generated for example by degrees of freedom, thus a joint or more joints and / or compliance, thus in particular elastic component deformations of the or the torque-transmitting components. This torque scale 22 causes a same torque distribution between the gears 8th ,

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Zahnräder 6 nicht mit einer Pfeilverzahnung 20 versehen, sondern es weist das jeweilige Zahnrad 6 eine Schrägverzahnung 21 auf, die mit einer entsprechenden Schrägverzahnung 21 des zugeordneten Zahnrads 8 kämmt. Es erfolgt somit die Axialkraftkompensation durch die spiegelsymmetrische Schrägungsrichtung der Schrägverzahnungen 21 der Zahnräder 6 bzw. der Zahnräder 8, vorzugsweise des leicht unterschiedlichen Schrägungswinkel für definierte Rest- bzw. Mindestaxialkraft. In this embodiment, the individual gears 6 not with an arrow toothing 20 provided, but it has the respective gear 6 a helical toothing 21 on that with a corresponding helical gearing 21 the associated gear 8th combs. Thus, the axial force compensation takes place through the mirror-symmetric helical direction of the helical gears 21 the gears 6 or the gears 8th , preferably the slightly different helix angle for defined residual or Mindestaxialkraft.

Grundsätzlich könnte zu der jeweiligen bezüglich der Ausführungsbeispiele gemäß den 1 und 2 beschriebenen Schrägverzahnung 22 auch eine Pfeilverzahnung 20 vorgesehen sein. In diesem Fall würde die Axialkraftkompensation unmittelbar aufgrund der Pfeilverzahnung 20 bewerkstelligt, im Gegensatz zur Schrägverzahnung 21, die mit einer spiegelsymmetrischen Schrägverzahnung 21 die Axialkraftkompensation bewirkt. Basically, to the respective with respect to the embodiments according to the 1 and 2 described helical gearing 22 also an arrow toothing 20 be provided. In this case, the Axialkraftkompensation would immediately due to the helical gearing 20 accomplished, in contrast to helical gearing 21 , with a mirror-symmetrical helical toothing 21 causes the axial force compensation.

3 zeigt in vergrößerter Darstellung für das erste Ausführungsbeispiel gemäß der 1, somit ohne Drehmomentwaage 22, die Getriebeanordnung 1 im Bereich der Ausgangswelle 4 und deren Lagerung, somit das Zahnrad 6 mit Pfeilverzahnung 20. Hierbei ist die Welle 4 in zwei als Loslager ausgebildeten Lagern 5 gelagert. 3 shows an enlarged view of the first embodiment according to the 1 , thus without torque scale 22 , the gear arrangement 1 in the area of the output shaft 4 and their storage, thus the gear 6 with arrow toothing 20 , Here is the wave 4 in two bearings designed as floating bearings 5 stored.

4 veranschaulicht in vergrößerter Darstellung für das zweite Ausführungsbeispiel gemäß der 2, somit mit Drehmomentwaage 22, den Bereich der Ausgangswelle 4 mit den beiden mit dieser drehfest verbundenen Zahnrädern 6, die jeweils mit einer Schrägverzahnung 21, bei spiegelsymmetrischer Schrägungsrichtung der Schrägverzahnungen 21, versehen sind. Hierbei ist die Welle 4 vorzugsweise in einem als Loslager ausgebildeten Lager 5 und einem als Festlager ausgebildeten Lager 5 axial und radial gelagert. Die Lagerung kann auch als angestellte Lagerung ausgeführt sein. 4 illustrated in an enlarged scale for the second embodiment according to the 2 , thus with torque scale 22 , the area of the output shaft 4 with the two with this rotatably connected gears 6 , each with a helical toothing 21 , in mirror-symmetric helical bevel direction 21 , are provided. Here is the wave 4 preferably in a trained as a floating bearing 5 and a trained as a fixed bearing camp 5 stored axially and radially. The storage can also be designed as salaried storage.

5 zeigt in vergrößerter Darstellung für das erste Ausführungsbeispiel gemäß der 1 die Getriebeanordnung 1 im Bereich der Getriebeausgangswellen 13, 14 und deren Lagerung, mit den beiden mit den Getriebeausgangswellen 13, 14 verbundenen Zahnrädern 17 mit Schrägverzahnung 21, bei spiegelsymmetrischer Schrägungsrichtung. 5 shows an enlarged view of the first embodiment according to the 1 the gear arrangement 1 in the field of transmission output shafts 13 . 14 and their storage, with the two with the transmission output shafts 13 . 14 connected gears 17 with helical teeth 21 , in mirror-symmetric helical direction.

6 veranschaulicht in vergrößerter Darstellung die Anordnung gemäß 6, aber bei modifizierter Ineinanderlagerung der Getriebeausgangswelle 13, 14 sowie modifizierter Lagerung der Getriebeausgangswellen 13, 14 im Gehäuse 2. 6 illustrated in an enlarged view of the arrangement according to 6 but with modified nesting of the transmission output shaft 13 . 14 as well as modified bearing of the transmission output shafts 13 . 14 in the case 2 ,

7 veranschaulicht eine detailliertere Darstellung der Getriebeanordnung 1 im Bereich des Differentials 9 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in 1. Veranschaulicht ist das Differential 9, das als Planetendifferential für das Torque-Vectoring-System 19 ausgebildet ist, ferner ein Ravigneaux-Sonnenrad 23 für das Torque-Vectoring-System 19. Betreffend das Planetendifferential sind ein Sonnenrad 24, ein Hohlrad 25, ein Planetenträger 26 und Planetenräder 27 veranschaulicht. Zusätzlich ist das Zahnrad 8 der ersten Stirnradstufe 7 und das Zahnrad 16 der zweiten Stirnradstufe 15 gezeigt, ferner die diversen Lager 5. Zum axialen Fixieren der Ausgänge 11, 12 bezüglich des Getriebegehäuses 2 dienen Fixierungselemente 28, die auf abgewandten Seiten der beiden Ausgänge 11, 12 diese kontaktieren. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist das erste Stirnrad 8 eine Pfeilverzahnung 20 und das jeweilige Stirnrad 16 eine Schrägverzahnung 21 auf, wobei die Schrägverzahnungen der beiden Stirnräder 16 spiegelsymmetrische Schrägungsrichtungen aufweisen. 7 illustrates a more detailed representation of the gear assembly 1 in the range of the differential 9 according to the first embodiment in 1 , Illustrated is the differential 9 acting as a planetary differential for the torque vectoring system 19 is formed, also a Ravigneaux sun 23 for the torque vectoring system 19 , Regarding the planetary differential are a sun gear 24 , a ring gear 25 , a planet carrier 26 and planet gears 27 illustrated. In addition, the gear is 8th the first spur gear 7 and the gear 16 the second spur gear 15 shown, also the various camps 5 , For axial fixing of the outputs 11 . 12 with respect to the gearbox 2 serve fixing elements 28 on the far side of the two exits 11 . 12 contact them. According to the embodiment according to 1 has the first spur gear 8th an arrow toothing 20 and the respective spur gear 16 a helical toothing 21 on, with the helical gears of the two spur gears 16 have mirror-symmetric skew directions.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102014112602 A1 [0003]
EP 2213495 A1 [0004]
DE 102009013875 A1 [0005]

Claims

Gear arrangement ( 1 ) of a purely electrically driven vehicle, with an electric machine ( 3 ) for driving a differential ( 9 ) by means of a first spur gear stage ( 7 ), as well as with two outputs ( 11 . 12 ) of the differential ( 9 ) for driving two transmission output shafts ( 13 . 14 ), characterized in that the drive of the two transmission output shafts ( 13 . 14 ) by means of two second spur gear stages ( 15 ), and, for reducing by means of the spur gears ( 7 . 15 ) in shaft bearings of the spur gear stages ( 7 . 15 ) transmissible axial forces, gears ( 6 . 8th ) of the first spur gear stage ( 7 ) have a direction of skew of the teeth in opposite directions and gears ( 16 . 17 ) of the two second spur gear stages ( 15 ) have a direction of skewing of the teeth in opposite directions.

Gear arrangement according to claim 1, characterized in that the helical directions of the teeth in the opposite directions are mirror-symmetric helical directions.

Gear arrangement according to claim 1, characterized in that the helical directions of the teeth in the opposite directions are largely mirror-symmetric helical directions with slightly different helix angles.

Gear arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that gears as helical gears ( 21 ) or as gears with herringbone teeth ( 20 ) are formed.

Gear arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that with an output shaft ( 4 ) of the electric machine ( 3 ) a first gear ( 6 ) of the first spur gear stage ( 7 ), which is connected to one with the differential ( 9 ) connected second gear ( 8th ) in the first spur gear stage ( 7 ), wherein the helical directions of the teeth of the respective gear ( 6 respectively. 8th ) of the first spur gear stage ( 7 ) are opposite, preferably mirror-symmetrical, in particular the respective gear ( 6 respectively. 8th ) an arrow toothing ( 20 ) having.

Gear arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that with an output shaft ( 4 ) of the electric machine ( 3 ) two first gears ( 6 ) of the first spur gear stage ( 7 ) are rotatably connected and the first two gears ( 6 ) with two second gears ( 8th ) of the first spur gear stage ( 7 ), wherein the two second gears ( 8th ) via a torque balance ( 22 ) with the differential ( 9 ), as well as the helical directions of the teeth of the first gears ( 6 ) of the first spur gear stage ( 7 ) are opposite, preferably opposite mirror-symmetrical.

Gear arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the respective output ( 11 respectively. 12 ) of the differential ( 9 ) a first gear ( 16 ) of the second spur gear stage ( 15 ) provided with a second gear ( 17 ) of the second spur gear stage ( 15 ) meshes with which this output ( 11 respectively. 12 ) associated transmission output shaft ( 13 respectively. 14 ) is rotationally fixed, wherein the helical directions of the teeth of the two transmission output shafts ( 13 . 14 ) associated second gears ( 17 ) of the second spur gear stages ( 15 ) are opposite, in particular opposite mirror-symmetrical.

Gear arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the respective output ( 11 respectively. 12 ) of the differential ( 9 ) a first gear ( 16 ) of the second spur gear stage ( 15 ) provided with a second gear ( 17 ) of the second spur gear stage ( 15 ) meshes with which this output ( 11 respectively. 12 ) associated transmission output shaft ( 13 respectively. 14 ), wherein the helical directions of the teeth of the respective second gear ( 17 ) of the second spur gear stage ( 15 ) are opposite, are preferably mirror-symmetrically opposite, in particular the respective second gear ( 17 ) of the second spur gear stage ( 15 ) an arrow toothing ( 20 ) having.

Gear arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the two transmission output shafts ( 13 . 14 ) are axially coupled.

Gear arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the differential ( 9 ) is designed as a bevel gear differential or as a planetary differential.

Gear arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that the differential ( 9 ) an electromotive torque vectoring system ( 19 ) is switchable or the transmission arrangement has a mechanical or active transverse lock.

Gear arrangement according to claim 11, characterized in that the torque vectoring system ( 19 ) interacts with a planetary differential having a Ravigneaux set.