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Die Erfindung betrifft ein achsparalleles Getriebe für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse, einer ersten Getriebebaugruppe, auf dessen Ausgangswelle ein erstes Ritzel sitzt, einem zur Ausgangswelle achsparallelen Zwischenwellenzahnrad, das mit dem ersten Ritzel kämmt, und einem zur Ausgangswelle achsparallelen Abtriebszahnrad, das mit dem Zwischenwellenzahnrad kämmt.
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Gattungsgemäße achsparallele Mehrwellengetriebe werden in (zumindest teil)elektrischen Antriebssträngen eingesetzt. Sie realisieren hohe Übersetzungsverhältnisse, um die hohen Drehzahlen von Elektromotoren entsprechend wandeln zu können.
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Die
DE 10 2013 221911 betrifft eine Getriebe-Motor-Anordnung mit mindestens zwei voneinander unabhängig betreibbaren Antriebseinheiten und einem Getriebe mit zwei Getriebeeingangswellen und einem Getriebeausgang. In dieser Anordnung aus dem Stand der Technik sind eine erste Antriebseinheit mit einer ersten Getriebeeingangswelle über eine erste Kupplung und eine zweite Antriebseinheit mit einer zweiten Getriebeeingangswelle über eine zweite Kupplung verbindbar. Weiterhin sind die erste Getriebeeingangswelle einem ersten Teilgetriebe und die zweite Getriebeeingangswelle einem zweiten Teilgetriebe zugeordnet.
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Problematisch am Stand der Technik ist, dass für die Realisierung zweier verschiedener Übersetzungen von Mehrwellengetrieben zweimal ein kompletter Getriebeentwicklungszyklus durchlaufen wird. So sind die entsprechenden Getriebe aus dem Stand der Technik individuell auf die jeweiligen Anforderungen angepasst, ohne Synergien im Entwicklungsprozess zu nutzen. Hieraus resultiert ein erhöhter Entwicklungsaufwand. Auch die Produktionskosten steigen an, sobald über ähnliche Komponenten verschiedene Übersetzungen zu realisieren sind.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben oder zumindest zu mildern. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, über eine Art Baukastenprinzip / Modularsystem keinen zusätzlichen Entwicklungsaufwand zu erzeugen, wenn ein Übersetzungsverhältnis eines achsparallelen Getriebes für eine weitere Anwendung angepasst werden soll.
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Dies wird erfindungsgemäß durch eine um das Zwischenwellenzahnrad angeordnete Versatzvorrichtung gelöst, über deren (d.h. von der Versatzvorrichtung) Verschiebung und/oder Rotation die Achsposition des Zwischenwellenzahnrads variierbar ist. Unter variierbar wird hierbei eine achsparallele Verschiebung der Rotationsachse des Zwischenwellenzahnrads verstanden. Eine den Achswinkel verändernde Variation der Achsposition des Zwischenwellenzahnrads ist explizit nicht gewünscht.
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Erfindungsgemäß ist die Versatzvorrichtung bevorzugt als Exzenterbaugruppe ausgestaltet. Alternativ hierzu gibt es die Möglichkeit, die Versatzvorrichtung als eine Langlochlagerung ausgestaltet ist. Der Verlauf der Langlochlagerung ist hierbei wahlweise gerade oder gekrümmt.
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Im Folgenden sei sich auf die Ausführungsform konzentriert, in der die Versatzvorrichtung als Exzenterbaugruppe ausgestaltet ist. Nichtsdestotrotz sind die auf eine Langlochlagerung übertragbaren Komponenten der folgenden Offenbarung auch als im Zusammenhang mit dem Aspekt der Langlochbohrung offenbart anzusehen.
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So ist erfindungsgemäß bei einer variierenden Zahnradgröße des ersten Ritzels und/oder des Abtriebszahnrads lediglich der Exzenter/ die Exzenterbaugruppe anzupassen / zu drehen, ohne dass ein Re-Design des achsparallelen Getriebes nötig wäre. So hat sich die Anmelderin den technischen Effekt, dass das Zwischenwellenzahnrad keinen Einfluss auf die Gesamtübersetzung hat (nur das erste und das letzte Zahnrad einer Räderkette haben einen Einfluss auf die Gesamtübersetzung) erfindungsgemäß zu Nutze gemacht.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und seien nachfolgend näher erläutert.
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So ist es vorteilhaft, wenn die Exzenterbaugruppe zumindest an der der ersten Getriebebaugruppe abgewandten Seite einen exzentrisch gelagerten Einstellring aufweist, über dessen Rotation die Exzenterbaugruppe die Achsposition des Zwischenwellenzahnrads einstellt. So ist die Einstellung / Kalibrierung des achsparallelen Getriebes von außen manuell vornehmbar. Dies erleichtert die Anpassung an sich ändernde Bedingungen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Einstellring des achsparallelen Getriebes an zumindest einer Position, bevorzugt an seinem äußeren Umfang, ein Arretierungselement auf, über welches die Position des Einstellrings am Gehäuse arretierbar ist. So wird das achsparallele Getriebe bei dessen Einbau an die entsprechenden Bedingungen angepasst und anschließend über die Arretierung des Arretierungselements in dieser Position fix gehalten. Dies beugt auch einer unerwünschten Verstellung des Einstellrings, etwa aufgrund von Vibration, vor.
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In der Ausführungsform, in der der Einstellring des achsparallelen Getriebes an zumindest einer Position ein Arretierungselement aufweist, ist dieses weiter bevorzugt als eine Vertiefung im äußeren Umfang des Einstellrings ausgestaltet, welche mit einem (separaten) Gehäusebolzen formschlüssig im Gehäuse festsetzbar ist. Der Gehäusebolzen wird folglich im Gehäuse gekontert, um in die Vertiefung einzugreifen und so eine Verstellung der Exzenterbaugruppe im Betrieb zu verhindern.
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In der Ausführungsform, in der der Einstellring des achsparallelen Getriebes an zumindest einer Position ein Arretierungselement aufweist, ist der Einstellring in seiner Umfangsrichtung variabel, vorzugsweise stufenlos, arretierbar ist, um Fertigungstoleranzen der restlichen Komponenten auszugleichen. Auf diese Weise kann der Exzenter bei der Montage einfach mit einem solchen Anschlag am ersten Ritzel und der Abtriebswelle festgesetzt werden, dass die in der Fertigung erzeugten Toleranzen ausgeglichen werden. Dies erhöht die Wirtschaftlichkeit aufgrund des nunmehr weniger strengen Toleranzenregimes.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform lagert die Exzenterbaugruppe das Zwischenwellenzahnrad beidseitig, woraus eine erhöhte Stabilität resultiert. Alternativ oder zusätzlich hierzu weist die Exzenterbaugruppe jeweils beidseitig zum Zwischenwellenzahnrad einen Einstellring, wie er zuvor beschrieben wurde, auf. Der zweite Einstellring hat wahlweise ein Arretierungselement. Somit ist eine robuste Verstellung der Exzenterbaugruppe ermöglicht.
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In der Ausführungsform, in der Exzenterbaugruppe das Zwischenwellenzahnrad beidseitig lagert, ist die Lagerung des Zwischenwellenzahnrads mittels einer O-Lagerung, d.h. einer angestellten Stützlagerung in O-Anordnung, realisiert. Diese kann aufgrund des vergrößerten Abstands der Druckmittelpunkte besonders hohe Kippmomente aufnehmen.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt das Abtriebszahnrad das Eingangselement einer Differentialbaugruppe dar. Auf diese Weise ist das erfindungsgemäße achsparallele Getriebe direkt in einen Antriebsstrang eines elektromotorischen Fahrzeugs integrierbar.
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Weiter bevorzugt weisen das erste Ritzel, das Zwischenwellenzahnrad und das Abtriebszahnrad jeweils eine Schrägverzahnung auf, um eine erhöhte Laufruhe und eine geringere Geräuschentwicklung vorweisen zu können, da auf diese Weise das jeweilige Zahnradpaar mit einem kontinuierlichen Übergang ineinandergreift und folglich die Übertragung des Drehmoments gleichmäßiger verläuft.
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Letztlich ist die Erfindung auch auf einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gerichtet. Dieser weist ein Antriebsmodul, ein Getriebe und einem Abtriebsmodul auf. Erfindungsgemäß ist das Getriebe als ein achsparalleles Getriebe gemäß dieser Offenbarung ausgestaltet.
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In anderen Worten ausgedrückt können erfindungsgemäß bei einem Getriebe mit einer exzentrisch gelagerten Zwischenwelle mehrere Getriebeübersetzungen in einem Baukastenprinzip mit minimalen Änderungen erreicht werden.
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Die kleinste Bauweise des Exzenters ergibt sich dabei, wenn mit einem Getriebebaukasten anzahlmäßig genau zwei verschiedene Übersetzungen realisiert werden. Dabei entspricht jeweils eine Extremposition des Exzenters (die zur anderen Extremposition 180° versetzt ist) einer Übersetzung. Das Abtriebszahnrad (auch Final-Drive-Zahnrad genannt) und das Zwischenwellenzahnrad sind erfindungsgemäß identisch. Auch die vorhergehende Planetenstufe sowie die Exzenterbaugruppe bleiben identisch.
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Lediglich das erste Ritzel des vorliegenden Dreiwellengetriebes ist auszuwechseln / verschieden.
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Ein weiterer Vorteil der exzentrisch gelagerten Zwischenwelle liegt darin, dass Achsabstandstoleranzen ausgeglichen werden können. Dadurch müssen im gesamten Getriebe die Toleranzen nicht so streng gehalten werden, was wiederum zu einem günstigeren Gesamtgetriebe führt und günstigere Produktionsverfahren ermöglicht (z.B. Fließpressen).
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Die Position des Exzenters wird mittels eines Bolzens/Passstifts, etc. im Gehäuse befestigt. Im Gehäuse selbst befinden sich demnach bspw. für beide Extrempositionen Aussparungen, sodass auch nur ein Gehäuse für beide Übersetzungen heranzuziehen ist. Durch die Verwendung des Bolzens/Passstifts, ist eine einfache Montage möglich und ein Einbau in falscher Position ist vermieden (Poka-Yoke).
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Die vorliegende Erfindung sei nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Diese zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen achsparallelen Getriebes mit einer Exzenterbaugruppe in einer ersten Konfiguration;
- 2 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen achsparallelen Getriebes mit einer Exzenterbaugruppe in einer zweiten Konfiguration;
- 3 eine teilgeschnittene perspektivische Ansicht durch das achsparallele Getriebe aus 1;
- 4 eine teilgeschnittene perspektivische Ansicht durch das achsparallele Getriebe aus 2;
- 5 eine Schnittansicht durch das achsparallele Getriebe aus in einer weiteren Konfiguration;
- 6 eine Schnittansicht durch das achsparallele Getriebe aus in einer weiteren Konfiguration;
- 7 eine schematische Draufsicht auf das achsparallele Getriebe in einer weiteren Konfiguration;
- 8 eine weitere schematische Draufsicht auf das achsparallele Getriebe in einer weiteren Konfiguration;
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die einzelnen Komponenten der verschiedenen Konfigurationen sind untereinander austauschbar. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein achsparalleles Getriebe 1 für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs in einer ersten Konfiguration dargestellt. In einem (nicht dargestellten) Gehäuse ist eine erste Getriebebaugruppe 2 (beispielsweise ein Planetengetriebe) angeordnet. Auf einer Ausgangswelle 3 der ersten Getriebebaugruppe 2 sitzt ein erstes Ritzel 4. Zur Ausgangswelle 3 ist achsparallel ein Zwischenwellenzahnrad 5 angeordnet, das mit dem ersten Ritzel 3 kämmt. Ebenfalls achsparallel zur Ausgangswelle 3 ist ein Abtriebszahnrad 6 angeordnet, das wiederum mit dem Zwischenwellenzahnrad 5 kämmend in Eingriff steht.
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Erfindungsgemäß ist um das Zwischenwellenzahnrad 5 eine Exzenterbaugruppe 7 angeordnet, über deren Rotation die Achsposition des Zwischenwellenzahnrads 5 variierbar ist. So ist eine variierende Größe des ersten Ritzels 3 (d.h. des Außendurchmessers des ersten Ritzels 4) mittels einer Rotation der Exzenterbaugruppe 7 auszugleichen. So führt die exzentrische Aufhängung der Exzenterbaugruppe 7 dazu, dass aus der Rotation eine Verschiebung resultiert.
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Die Exzenterbaugruppe 7 beeinflusst das Übersetzungsverhältnis des achsparallelen Getriebes nicht, da lediglich das erste Ritzel 3 und das Abtriebszahnrad 6 die Gesamtübersetzung des achsparallelen Getriebes 1 beeinflussen und die Achsposition des Zwischenwellenzahnrads 5 folglich keinen Einfluss auf die Gesamtübersetzung hat.
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Ein Einstellring 8 ist Teil der Exzenterbaugruppe 7. Der Einstellring 8 ist exzentrisch um die Rotationsachse des Zwischenwellenzahnrads 5 rotatorisch aufgehangen. Über den Einstellring 8 ist es folglich möglich, die Exzenterbaugruppe 7 zu bewegen / rotieren, um eine Anpassung an einen geänderten Durchmesser des ersten Ritzels 4 zu gewährleisten. Sobald jene Anpassung stattgefunden hat, ist der Einstellring 8 zu arretieren, um eine weitere Rotation des Einstellrings 8 und somit der Exzenterbaugruppe 7 im Betrieb zu unterbinden. Hierfür ist am Einstellring 8 ein Arretierungselement 9 angeordnet, vorliegend eine Vertiefung auf der nach radial außen zeigenden Umfangsfläche des Einstellrings 8, welches sich für einen Formschluss zwischen dem Gehäuse und dem Einstellring 8 eignet. Ein entsprechender Bolzen, der die Arretierung bewirkt, ist vorliegend nicht dargestellt.
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Entscheidend für das Übersetzungsverhältnis des achsparallelen Getriebes 1 ist der Ritzeldurchmesser des ersten Ritzels 4. Für das erste Ritzel 4 aus 1 ergibt sich (beispielhaft) ein Übersetzungsverhältnis von i = 14.
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Das im Zusammenhang mit 1 geschilderte grundsätzliche Funktionsprinzip der vorliegenden Erfindung trifft auch auf die weiteren Ausführungsbeispiele in den 2 bis 8 zu. In diesen sind, wie vorstehend erwähnt, für die gleichen Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet. In der vorliegenden Figurenbeschreibung sei deshalb aus Prägnanzgründen nur auf die einzelnen Besonderheiten der jeweiligen Figuren hingewiesen. Hinsichtlich einer detaillierten Beschreibung des Funktionsprinzips sei deshalb auf die Beschreibung von 1 verwiesen.
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In dem in 2 dargestellten achsparallelen Getriebe 1 hat, verglichen mit dem achsparallelen Getriebe 1 aus 1, das erste Ritzel 4 einen größeren Durchmesser. Wie an der Position des im Einstellring 8 angeordneten Arretierungselements 9 erkennbar, ist dieses aus dem veränderten Durchmesser des ersten Ritzels 4 resultierende, geänderte Übersetzungsverhältnis (verglichen zu 1) lediglich mit einer Rotation der Exzenterbaugruppe 7 bei ansonsten identischen Komponenten realisierbar.
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Entscheidend für das Übersetzungsverhältnis des achsparallelen Getriebes 1 ist, wie vorstehend erwähnt, der Ritzeldurchmesser des ersten Ritzels 4. Für das erste Ritzel 4 aus 2 ergibt sich (beispielhaft) ein Übersetzungsverhältnis von i = 10.
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So ist eine Anpassung des Übersetzungsverhältnisses von i = 14 auf i = 10 über zwei Schritte realisierbar: Erstens, Austausch des ersten Ritzels 4 (um das gewünschte Übersetzungsverhältnis zu erhalten), zweitens Rotation der Exzenterbaugruppe 7 (um das erste Ritzel 4 mit dem Zwischenwellenzahnrad 5 in Eingriff zu bringen). Hinsichtlich der weiteren Komponenten des achsparallelen Getriebes 1 sei auf die Beschreibung von 1 verwiesen.
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In 3 ist das achsparallele Getriebe 1 der Konfiguration aus 1 in einer perspektivischen Teilschnittansicht dargestellt. So ist der Einstellring 8 derart rotiert, dass das Zwischenwellenzahnrad 5 mit dem ersten Ritzel 3 (dessen Durchmesser gegenüber 2 verändert ist) in Eingriff steht. Hinsichtlich der weiteren Komponenten des achsparallelen Getriebes 1 sei auf die Beschreibung von 1 verwiesen.
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In 4 ist das achsparallele Getriebe 1 der Konfiguration aus 2 in einer perspektivischen Teilschnittansicht dargestellt. So ist der Einstellring 8 derart rotiert, dass das Zwischenwellenzahnrad 5 wiederum mit dem ersten Ritzel 3 (dessen Durchmesser gegenüber 3 verändert ist) in Eingriff steht. Hinsichtlich der weiteren Komponenten des achsparallelen Getriebes 1 sei auf die Beschreibung von 1 verwiesen.
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Die aus der Rotation des Einstellrings 8 und somit der Exzenterbaugruppe 7 resultierende veränderte Position des Zwischenwellenzahnrads 5 ist in der Schnittansicht der 5 und 6 erkennbar. So ist der Achsabstand der Rotationsachse der ersten Ritzels 4 in 5 und der Rotationsachse des Zwischenwellenzahnrads 5 in 5 mit einem ersten Achsabstand 11 gekennzeichnet.
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Dieser erste Achsabstand 11 ist mit einem zweiten Achsabstand 12 in 6 zu vergleichen. Der zweite Achsabstand 12 ist kleiner als der erste Achsabstand 11. Dies ist dem Umstand geschuldet, dass das erste Ritzel 4 in der Konfiguration in 5 größer ist als das erste Ritzel 4 in der Konfiguration in 6. Der Durchmesser des Zwischenwellenzahnrads 5 ist in beiden Konfigurationen (in 5 und 6) identisch. Um dennoch einen Eingriff mit dem veränderten ersten Ritzel-Durchmesser zu ermöglichen, wird die Exzenterbaugruppe 7 über den Einstellring 8 rotiert. Hinsichtlich der weiteren Komponenten des achsparallelen Getriebes 1 sei auf die Beschreibung von 1 verwiesen.
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Die 7 und 8 stellen schließlich das achsparallele Getriebe 1 in einer teilgeschnittenen Draufsicht dar. Die in 7 dargestellte Konfiguration entspricht wiederum der aus den 2, 4 und 5, wie an der Position des Arretierungselements 9 erkennbar ist. Die in 8 dargestellte Konfiguration entspricht dagegen der aus den 1, 3 und 6, wie an der Position des Arretierungselements 9 erkennbar ist.
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Aus der teilgeschnittenen Draufsicht aus den 7 und 8 geht die exzentrische Aufhängung des Einstellrings 8 gegenüber der Rotationsachse des Zwischenwellenzahnrads 5 hervor.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Achsparalleles Getriebe
- 2
- Erste Getriebebaugruppe
- 3
- Ausgangswelle
- 4
- Erstes Ritzel
- 5
- Zwischenwellenzahnrad
- 6
- Abtriebszahnrad
- 7
- Exzenterbaugruppe
- 8
- Einstellring
- 9
- Arretierungselement
- 10
- Differentialbaugruppe
- 11
- Erster Achsabstand
- 12
- Zweiter Achsabstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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