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Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren und einen elektrischen Antrieb mit der Getriebeanordnung.
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Fahrzeuggetriebe weisen in vielen Bauformen Planetengetriebe zum Beispiel bei den Übersetzungsstufen oder den Differentialstufen auf. Derartige Planetengetriebe umfassen oftmals Sonnen, Planetenträger mit Planeten und Hohlräder, welche jeweils miteinander kämmen, wobei die Sonnen, die Planetenträger oder die Hohlräder wahlweise Eingänge, Ausgänge oder Stützkomponenten bilden können. Somit müssen diese Komponenten in Abhängigkeit ihrer Funktion gelagert oder stationär angeordnet werden. Bei der Auslegung von Fahrzeuggetrieben stehen neben den Grundfunktionen, wie z.B. Übersetzung, Teilung oder Vereinigung von Antriebsmomenten, Nebenfunktionen, wie zum Beispiel fertigungsrechte Auslegung, Anforderungen aufgrund der der Reduktion von NVH- Bedingungen (noise, vibration, harshness) etc. im Fokus.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Getriebeanordnung vorzuschlagen, welche sowohl die Grundfunktionen als auch die Nebenfunktionen bei zugleich fertigungsgerechter Umsetzung erfüllt. Diese Aufgabe wird durch eine Getriebeanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie durch einen elektrischen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Getriebeanordnung, welche für einen elektrischen Antrieb für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Die Getriebeanordnung bildet insbesondere einen Teil des Antriebsstrangs des Fahrzeugs. Insbesondere wird durch die Getriebeanordnung ein Antriebsmoment geleitet oder abgestützt. Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus etc. oder auch um ein Zweirad oder Dreirad handeln. Der elektrische Antrieb kann bei dem Fahrzeug den ausschließlichen Antrieb bilden, so dass das Fahrzeug als ein Elektrofahrzeug ausgebildet ist. Bei alternativen Ausgestaltungen kann das Fahrzeug auch als ein Hybridfahrzeug ausgebildet sein, so dass neben dem elektrischen Antrieb ein weiterer Antrieb, wie zum Beispiel ein Antrieb mit einem Verbrennungsmotor vorgesehen ist. Insbesondere kann der elektrische Antrieb als eine elektrische Achse ausgebildet sein, wobei die elektrische Achse zwei Ausgangswellen aufweist, welche mit zwei angetriebenen Rädern des Fahrzeugs wirkverbunden sind. Insbesondere ist die elektrische Achse zwischen den zwei angetriebenen Rädern des Fahrzeugs angeordnet, wobei die zwei Ausgangswellen koaxial zueinander positioniert sind.
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Die Getriebeanordnung weist ein Hohlrad, vorzugsweise aus Metall, auf. Das Hohlrad weist einen Verzahnungsbereich auf. Der Verzahnungsbereich ist vorzugsweise als ein Axialverzahnungsbereich ausgebildet, wobei sich Zähne in axialer Richtung erstrecken. Bei dem Verzahnungsbereich kann es sich um einen Zahnradbereich handeln, so dass diese für eine kämmende Kopplung ausgebildet sind oder sein könnten. Alternativ jedoch können die Zähne auch so ausgebildet sein, dass diese für eine Formschlussverbindung in Umlaufrichtung ausreichend ausgebildet sind. So ist es beispielsweise möglich, dass in Umlaufrichtung nur wenige Zähne, wie zum Beispiel weniger als zehn Zähne vorgesehen sind und/oder dass die Zähne beispielsweise als Stege, insbesondere axial verlaufende Stege ausgebildet sind. Vorzugsweise ist der Verzahnungsbereich als ein Außenverzahnungsbereich ausgebildet und/oder am Außenumfang des Hohlrads angeordnet. Das Hohlrad weist ferner eine Innenverzahnung auf, welche besonders bevorzugt für einen kämmenden Eingriff mit Planeten geeignet und/oder ausgebildet ist.
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Die Getriebeanordnung weist eine Nabe, vorzugsweise aus Metall, auf. Insbesondere ist die Nabe als ein Maschinenelement ausgebildet, welches auf das Hohlrad aufgeschoben werden kann und/oder wobei das Hohlrad in die Nabe geschoben werden kann. Die Nabe weist einen Gegenverzahnungsbereich auf, wobei der Gegenverzahnungsbereich in den Verzahnungsbereich eingreift, insbesondere um einen Formschlussbereich zu bilden. Durch das Ineinandergreifen von Verzahnungsbereich und Gegenverzahnungsbereich und/oder durch den Formschlussbereich ist die Nabe mit dem Hohlrad in Umlaufrichtung formschlüssig verbunden. Vorzugsweise ist der Gegenverzahnungsbereich und der Verzahnungsbereich zumindest abschnittsweise komplementär zueinander ausgebildet. Vorzugsweise ist der Gegenverzahnungsbereich als ein Innenverzahnungsbereich ausgebildet und/oder am Innenumfang der Nabe angeordnet. Insbesondere wird durch den Verzahnungsbereich und den Gegenverzahnungsbereich eine Steckverzahnungsverbindung gebildet. Vorzugsweise weist die Getriebeanordnung einen Gehäuseabschnitt auf, wobei die Nabe in dem Gehäuseabschnitt stationär, besonders bevorzugt in Bezug auf die Umlaufrichtung starr und/oder toleranzfrei aufgenommen ist. Der Gehäuseabschnitt kann beispielsweise einen Teil eines Gehäuses des elektrischen Antriebs bilden.
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Zur axialen Sicherung des Hohlrads in der Nabe weist die Getriebeanordnung einen Nutenring auf. Der Nutenring ist wahlweise als ein Sicherungsring oder als ein Lamellenring ausgebildet. Besonders bevorzugt weist der Nutenring eine Unterbrechung auf, so dass dieser für eine Montage in einem Montagezustand im Durchmesser verringert werden kann und in einem Betriebszustand einen größeren Durchmesser als im Montagezustand aufweist. Besonders bevorzugt weist der Nutenring frei auslaufende Enden auf, welche nicht über einen Innendurchmesser oder einen Außendurchmesser des Nutenrings hinaus stehen, wobei der jeweilige Durchmesser beispielsweise durch einen Bereich von dem Nutenring definiert ist, welcher diametral oder gegenüberliegend zu den Enden angeordnet ist. Der Nutenring ist vorzugsweise aus Metall ausgebildet.
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Zur Anordnung des Nutenrings weist die Nabe eine Nabennut auf, welche an dem Innenumfang der Nabe angeordnet ist. Mit dem Nutenring wird somit eine formschlüssige, axiale Sicherung des Hohlrads in der Einbaulage und/oder Endlage umgesetzt.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Hohlrad eine Hohlradnut zur Aufnahme des Nutenrings aufweist. Insbesondere verläuft die Hohlradnut in Umlaufrichtung an einem Außenumfang des Hohlrads. In Einbaulage ist der Nutenring in der Nabennut und in der Hohlradnut so angeordnet, dass das Hohlrad in axialer Richtung und zwar insbesondere in beide axiale Richtungen durch den Nutenring formschlüssig gesichert ist. Es ist vorgesehen, dass die Hohlradnut in einem axialen Mittelbereich des Verzahnungsbereichs des Hohlrads angeordnet ist. Insbesondere befinden sich in axialer Richtung beidseitig zu der Hohlradnut Teilbereiche des Verzahnungsbereichs.
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Es ist dabei ein Vorteil der Erfindung, dass durch die mittige Position des Nutenrings eine symmetrische Kraftverteilung zur Überleitung von Kräften von dem Hohlrad zu der Nabe oder von der Nabe zu dem Hohlrad umgesetzt wird. Eine nicht-mittige Position könnte das Hohlrad unter Last verkippen lassen oder zumindest Verspannungen erzeugen und dadurch ungünstige Belastungen hervorrufen. Der mittige Nutenring kann Kräfte in beide axiale Richtungen aufnehmen, wodurch er zusätzlich die Steifigkeit in eine bevorzugte Lastrichtung erhöht. Zudem kann die axiale Baulänge des Getriebes reduziert werden, da durch die mittige Position des Nutenrings auf eine seitliche Fixierung des Hohlrads mit dem Nutenring verzichtet werden kann. Die erfinderische Lösung zeichnet sich zu dem dadurch aus, dass diese nur mit einer geringen Anzahl von Bauteilen umgesetzt werden kann. Eine Folge der geringen Anzahl von Bauteilen ist, dass auch die resultierende Toleranzkette verkürzt ist.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bilden der Verzahnungsbereich und der Gegenverzahnungsbereich einen Formschlussbereich, wobei die Hohlradnut und/oder die Nabennut in einem axialen Mittelbereich des Formschlussbereichs angeordnet ist. Diese Weiterbildung unterstreicht die Idee, den Nutenring symmetrisch in die Getriebeanordnung, insbesondere zwischen dem Hohlrad und der Nabe einzubauen, um eine symmetrische Kraftverteilung zu erhalten.
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Bei einer besonders bevorzugten konstruktiven Auslegung ist den Nutenring in der Mitte des Verzahnungsbereichs und/oder des Formschlussbereichs angeordnet insbesondere ist die axiale Länge des Verzahnungsbereichs und/oder des Formschlussbereichs auf beiden axialen Seiten des Nutenrings gleich breit. Diese konstruktive Auslegung stellt einen besonders bevorzugten Sonderfall der mittigen Anordnung des Verzahnungsbereichs dar.
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Bei der Montage des Hohlrads in der Nabe wird das Hohlrad in einer Steckrichtung in die Nabe eingeführt. Alternativ hierzu wird die Nabe in einer Gegensteckrichtung auf das Hohlrad gesteckt. In der Steckrichtung kann vorgesehen sein, dass der Nutenring mit seinem Außenumfang an der Nabe bei der Montage entlang gleitet. Zudem muss eine Unterbaugruppe, umfassend das Hohlrad und den eingelegten Nutenring, in die Nabe eingeführt werden. Um das Einführen der Unterbaugruppe in die Nabe und/oder das Einfahren der Unterbaugruppe in der Nabe zu unterstützen kann vorgesehen sein, dass auf der in Steckrichtung vorderen Seite des Nutenrings eine Fase eingebracht ist, die das Einfahren vereinfacht. Insbesondere weist die vordere Seite des Nutenrings eine stärkere Phase als die hintere Seite, als sie die nachlaufende Seite, des Nutenrings auf. Durch diese konstruktive Weiterbildung kann die Montage der Getriebeanordnung weiter vereinfacht werden.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung liegt der Nutenring zwischenelementfrei an dem Hohlrad und an der Nabe an. Insbesondere kontaktiert der Nutenring in axialer Richtung sowohl das Hohlrad als auch die Nabe. Ein Kraftfluss oder Momentenfluss zwischen Hohlrad und Nabe verläuft somit stets von dem Hohlrad über den Nutenring zu der Nabe oder in Gegenrichtung. Die Hohlradnut weist eine erste und eine zweite Hohlradnutwand auf, welche sich vorzugsweise jeweils in einer Radialebene zu der Hauptachse erstrecken. Die Nabennut weist eine erste und eine zweite Nabennutwand auf, welche sich vorzugsweise jeweils in den gleichen Radialebenen zu der Hauptachse erstrecken. Der Nutenring liegt mit einer ersten Seitenfläche an der ersten Hohlradnutwand und mit einer zweiten Seitenfläche an der zweiten Nabennutwand an, um axiale Kräfte oder Momente in einer ersten axialen Richtung zu übertragen. Alternativ oder ergänzend liegt der Nutenring mit einer zweiten Seitenfläche an der zweiten Hohlradnutwand und mit einer ersten Seitenfläche an der zweiten Nabennutwand an, um axiale Kräfte oder Momente in einer zweiten axialen Richtung zu übertragen. Insbesondere liegt der Nutenring unmittelbar körperlich an der jeweiligen Nutwand an. Insbesondere sind zwischen Nutenring und den Nutenwänden keine Nutenringe, Distanzringe etc. angeordnet. Der Nutenring kontaktiert die jeweilige Nutwand unmittelbar, so dass der axiale Formschluss hergestellt ist. Diese Weiterbildung unterstreicht das Bestreben, die Anzahl der benötigten Bauteile zu verringern, um die Montage zu vereinfachen und die Toleranzkette zu verkürzen.
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Optional ergänzend wird vorgeschlagen, dass das Hohlrad einen Pressabschnitt und die Nabe einen Gegenpressabschnitt aufweist bzw. aufweisen, wobei der Pressabschnitt und der Gegenpressabschnitt einen Pressverband bilden. In einer allgemeinen Ausprägung der Ergänzung ist der Pressverband als ein Längspressverband, Querpressverband oder als ein Ölpressverband ausgebildet.
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Besonders bevorzugt werden der Pressabschnitt und der Gegenpressabschnitt in einer axialen Richtung in Bezug auf eine Hauptdrehachse der Getriebeanordnung miteinander gefügt, wobei sich nachfolgend in dem Pressverband eine formschlüssige Verbindung in radialer Richtung zu der Hauptachse gibt. Insbesondere können radiale Kräfte zwischen der Nabe und dem Hohlrad formschlüssig geleitet werden. Es ist bevorzugt, dass die Nabe, insbesondere der Gegenpressabschnitt, das Hohlrad, insbesondere den Pressabschnitt, in radialer Richtung umgreift. Der Pressverband und die Formschlussverbindung und/oder Steckverzahnungsverbindung zwischen dem Verzahnungsbereich und dem Gegenverzahnungsbereich bilden bevorzugt parallele Verbindungen zwischen dem Hohlrad und der Nabe.
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Es ist ein Vorteil der Ergänzung, dass durch den Pressverband bereits bei der Montage des Hohlrads in der Nabe das Hohlrad in der Nabe zentriert wird. Ferner können zusätzliche Axialkräfte durch den Kraftschluss in dem Pressverband kraftschlüssig aufgenommen werden. Der Pressverband kann nahezu bauraumneutral realisiert werden. Ein optionaler Vorteil durch den Pressverband ergibt sich dadurch, dass das Tragbild am Hohlrad beeinflusst und insbesondere optimiert werden kann. Das Hohlrad ist durch den Pressverband radial spielfrei in der Nabe angeordnet. Durch den Pressverband wird das Hohlrad mit der Nabe und dadurch mit dem Gehäuseabschnitt und/oder mit dem Gehäuse des elektrischen Antriebs zu einer Einheit verbunden, so dass das NVH-Verhalten deutlich verbessert ist.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Steckverzahnungsverbindung, welche durch den Verzahnungsbereich und den Gegenverzahnungsbereich gebildet ist, funktional betrachtet so ausgelegt, dass das gesamte Drehmoment in Umlaufrichtung über die Steckverzahnung übertragen wird. Zur Umsetzung ist es besonders bevorzugt, dass die Steckverzahnungsverbindung in Umlaufrichtung spielfrei und/oder toleranzfrei ausgebildet ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass bei einer Drehrichtungsumkehr in der Getriebeanordnung der Pressabschnitt in dem Gegenpressabschnitt relativ zu diesem in Umlaufrichtung bewegt wird. Dies führt zu einer weiteren Verbesserung des NVH-Verhaltens.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung weist der Pressabschnitt eine Pressschulter und/oder der Gegenpressabschnitt eine Schulteraufnahme auf. Die Pressschulter ist besonders bevorzugt als ein zusätzlicher Abschnitt in oder an dem Hohlrad ausgebildet. Die Schulteraufnahme ist vorzugsweise als eine Innenkontur von der Nabe ausgebildet.
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Es ist besonders bevorzugt, dass die Pressschulter am Außenumfang eine zylinderförmige Pressfläche aufweist. Besonders bevorzugt ist die Pressfläche als eine gerade Zylinderfläche realisiert. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Ergänzung weist die Pressschulter am Innenumfang eine zylinderförmige Stützfläche auf, wobei die zylinderförmige Stützfläche besonders bevorzugt als eine gerade Zylinderfläche ausgebildet ist. Insgesamt ist es bevorzugt, dass die Pressschulter als ein Ringabschnitt ausgebildet ist, welcher vorzugsweise einen axialen Randabschnitt des Hohlrads bildet. Besonders bevorzugt ist in dem Axialbereich des Ringabschnitts keine Innenverzahnung des Hohlrads vorgesehen. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass der Ringabschnitt durch den Pressverband in radialer Ausdehnung eine geringere Ringbreite als das Hohlrad im Axialbereich der Innenverzahnung aufweist, so dass die Innenverzahnung in diesem Bereich eine andere Tragfähigkeit einnehmen würde. Dadurch, dass die Innenverzahnung im Axialbereich des Ringabschnitts ausgespart ist, werden Auswirkungen auf die Grundfunktion des Hohlrads vermieden.
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Besonders bevorzugt ist, dass die Pressschulter einstückig mit dem Hohlrad ausgebildet ist. Insbesondere ist das Hohlrad mit der Pressschulter als ein gemeinsamer Materialabschnitt gebildet, welcher - in Abhängigkeit des Fertigungsverfahrens - aus einem gemeinsamen, einstückigen Halbzeug gefertigt ist. Alternativ oder ergänzend ist es bevorzugt, dass die Schulteraufnahme einstückig mit der Nabe ausgebildet ist. Insbesondere ist Nabe mit der Schulteraufnahme als ein gemeinsamer Materialabschnitt gebildet, welcher - in Abhängigkeit des Fertigungsverfahrens - aus einem gemeinsamen, einstückigen Halbzeug gefertigt ist.
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Es ist vorteilhaft, dass das Hohlrad in der Steckrichtung in die Nabe eingeführt ist, wobei der Pressabschnitt an einer Innenseite des Hohlrads angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass der Verzahnungsbereich und der Gegenverzahnungsbereich während der Montage bereits ineinandergreifen und eine Vorzentrierung vornehmen. Das vorzentriert Hohlrad kann dann in einfacher Weise die Nabe eingeführt, insbesondere eingepresst werden.
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Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Nabe mindestens einen Axialdurchbruch, vorzugsweise einige Axialdurchbrüche zum Halten des Nutenring und alternativ oder ergänzend zum Einführen eines Werkzeugabschnitts, um den Nutenring während einer Montage des Hohlrads zu fixieren, aufweist. Konstruktiv betrachtet handelt es sich somit bei dem Axialdurchbruch um einen axial durchgängigen Bereich in der Nabe, welcher geeignet ist, den Nutenring zu erreichen, um diesen insbesondere in Einbaulage in einem Montagezustand zu fixieren. Der Axialdurchbruch weist einen minimalen, radialen Durchmesser von 3 mm, vorzugsweise 4 mm und insbesondere 5 mm auf. Durch diesen minimalen, radialen Durchmesser ist sichergestellt, dass der Werkzeugabschnitt im zusammengebauten Zustand der Nabenanordnung den Nutenring erreichen kann, um diese zu fixieren oder zu manipulieren.
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Es ist dabei eine weiterführende Überlegung, dass der Nutenring ein bewährtes und sicheres Mittel ist, um zwei Komponenten in axialer Richtung zueinander zu fixieren. Prinzipiell ist es möglich, den Nutenring an einer Außenseite anzubringen, so dass dieser in einfacher Weise gehalten oder fixiert werden kann. Allerdings ist die Lastaufteilung bei einer Positionierung des Nutenrings an der Außenseite oftmals ungleichmäßig. Somit ist es vorteilhaft, den Nutenring axial weiter von der Außenseite in dem mittigen, insbesondere zentralen Bereich des Hohlrads zu versetzen. Regelmäßig ist der Nutenring an dieser Position schwer zugänglich oder gar nicht mehr erreichbar, so dass das Hohlrad nicht mehr demontierbar wäre.
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Bei der Weiterbildung wird durch den Axialdurchbruch erreicht, dass der Nutenring auch in Einbaulage noch durch einen Werkzeugabschnitt erreichbar ist, so dass dieser beispielsweise bei einer Montage in einem Montagezustand gehalten oder in dem Montagezustand fixiert werden kann. Die Weiterbildung erlaubt damit eine vereinfachte Montage bei gleichzeitiger Verbesserung der funktionalen Eigenschaften der Getriebeanordnung.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Axialdurchbruch randseitig radial nach innen geöffnet. Es handelt sich somit um eine randseitige Aussparung oder Freilassung. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Werkzeugabschnitt an das Hohlrad positioniert werden kann, um den Nutenring im Montagezustand zu halten und/oder zu fixieren, während die Baugruppe umfassend das Hohlrad und den Werkzeugabschnitt in die Nabe in der Steckrichtung eingeschoben wird.
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Es ist zweckmäßig, dass sich der Axialdurchbruch in axialer Richtung bis mindestens zu dem Nutenring und/oder zu der Hohlradnut und/oder zu der Nabennut erstreckt. Prinzipiell wäre es denkbar, dass der Axialdurchbruch in axialer Richtung kürzer ausgebildet ist und dass bei der Montage den Nutenring in dem Montagezustand durch die Nabe fixiert oder gehalten wird. Eine kontrollierter Montage des Nutenrings und damit des Hohlrads und insgesamt der Getriebeanordnung wird jedoch erreicht, wenn der Axialdurchbruch sich bis zu dem Nutenring, zu der Hohlradnut und/oder zu der Nabennut erstreckt, da dann der Nutenring bis zur Einbaulage fixiert oder gehalten werden kann und erst dort freigegeben wird, um vom Montagezustand in den Einbauzustand umzuspringen.
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Der Gegenverzahnungsbereich der Nabe weist Gegenzähne und Gegenzahngründe auf, wobei die Gegenzähne und Gegenzahngründe bevorzugt abwechselnd angeordnet sind. In Bezug auf die Hauptachse nehmen die Gegenzähne und die Gegenzahngründe jeweils ein Winkelsegment ein, wobei die Winkelsegmente gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Es ist vorgesehen, dass der Axialdurchbruch in einem Winkelsegment von einem Gegenzahngrund angeordnet ist. Bei einem Gegenzahngrund weist die Nabe ohnehin bereits eine axial verlaufende Lücke auf, so dass der Axialdurchbruch einfach angeordnet werden kann. Der Vorteil der Nutzung von dem Winkelsegment von einem Gegenzahngrund ist insbesondere darin zu sehen, dass die Tragfähigkeit oder Belastbarkeit der Nabe nicht oder nur geringfügig durch den Axialdurchbruch reduziert wird.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Handhabung des Hohlrads in der Getriebeanordnung wie diese zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Es ist vorgesehen, dass zur Montage das Hohlrad mit montierten, insbesondere eingelegten Nutenring in die Nabe eingeführt wird. Das Einführen kann mit Werkzeugunterstützung erfolgen, optional kann das Einführen auch werkzeugfrei erfolgen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in dem Verfahren vorgesehen, dass zur Demontage ein Werkzeug in den mindestens einen Axialdurchbruch eingeführt wird, um den Nutenring in einen Montagezustand zu bringen und nachfolgend das Hohlrad mit dem Nutenring aus der Nabe auszuführen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung wird durch einen elektrischen Antrieb, insbesondere wie dieser zuvor beschrieben wurde, gebildet, wobei der elektrische Antrieb die Getriebeanordnung aufweist, wie diese zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Der elektrische Antrieb weist mindestens eine Planetenstufe auf, wobei die Planetenstufe als ein Übersetzungsabschnitt zum Übersetzen eines Antriebsmoments und/oder als ein Differenzialabschnitt zum Aufteilen des Antriebsmoments insbesondere auf die zwei Abtriebswellen ausgebildet ist. Die Planetenstufe weist bevorzugt mindestens einen Planetenträger mit Planeten auf, wobei die Planeten drehbar auf dem Planetenträger angeordnet sind und mit dem Hohlrad kämmen. Vorzugsweise weist die Planetenstufe ein Sonnenrad auf, wobei das Sonnenrad einen Eingang in die Planetenstufe bilden kann.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
- 1 eine schematische, dreidimensionale Längsschnittdarstellung von einer Getriebeanordnung für einen elektrischen Antrieb als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische, dreidimensionale Längsschnittdarstellung von einer Getriebeanordnung für einen elektrischen Antrieb als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 eine schematische, teilgeschnittene, dreidimensionale Ansicht von einem Hohlrad in der Getriebeanordnung in der 1 oder 2;
- 4 einen Montagevorgang der Getriebeanordnung in der 1.
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Die 1 zeigt in einer schematischen, dreidimensionalen Darstellung eine Getriebeanordnung 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Getriebeanordnung 1 bildet einen Teil von einem elektrischen Antrieb 2, wobei der elektrische Antrieb 2 für ein Fahrzeug ausgebildet ist. Beispielsweise ist die der elektrische Antrieb 2 als eine elektrische Achse mit einem Elektromotor realisiert. Die Getriebeanordnung 1 bildet zum Beispiel einen Teil von einer Planetenstufe, wobei ein Antriebsmoment des Elektromotors übersetzt und/oder geteilt wird. Insbesondere kann die Getriebeanordnung 1 als Planetenstufe einen Übersetzungsabschnitt und/oder einen Differenzialabschnitt bilden. Die Getriebeanordnung 1 definiert eine Hauptachse H.
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Die Getriebeanordnung 1 weist ein Hohlrad 3 auf. Das Hohlrad 3 weist eine Innenverzahnung auf, wobei die Innenverzahnung bei diesem Ausführungsbeispiel als eine Schrägverzahnung realisiert ist. In dem elektrischen Antrieb 2 kämmen Planetenräder (nicht dargestellt) mit der Innenverzahnung des Hohlrads 3. Das Hohlrad 3 weist einen umlaufenden Verzahnungsbereich 4 auf, welcher auf einem Außenumfang des Hohlrads 3 eingeformt ist. Der Verzahnungsbereich 4 weist Zähne 19 (3) und Zahngründe 20 (3) auf, welche in Umlaufrichtung um die Hauptachse H abwechselnd und/oder jeweils in einem einheitlichen Raster angeordnet sind. Die Zähne 19 sind als axial verlaufende Stege ausgebildet, die Zahngründe 20 sind als axial verlaufende Nuten zwischen den Zähnen 19 angeordnet.
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Die Getriebeanordnung 1 weist eine Nabe 5 auf, wobei die Nabe 5 in einem Gehäuseabschnitt der Getriebevorrichtung 2 stationär angeordnet ist. Die Nabe 5 weist einen Gegenverzahnungsbereich 6 auf, wobei der Gegenverzahnungsbereich 6 an einem Innenumfang der Nabe 4 angeordnet, insbesondere eingeformt ist. Der Gegenverzahnungsbereich 6 weist Gegenzähne und Gegenzahngründe auf. Die Gegenzähne und Gegenzahngründe sind in Umlaufrichtung um die Hauptachse H abwechselnd und/oder jeweils in einem einheitlichen Raster angeordnet. Die Gegenzähne sind als axial verlaufende Stege, die Gegenzahngründe sind als axial verlaufende Nuten ausgebildet.
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Bei einer Montage der Getriebeanordnung 1 greift der Verzahnungsbereich 4 in den Gegenverzahnungsbereich 6 ein, so dass das Hohlrad 3 und die Nabe 5 in Umlaufrichtung um die Hauptachse H formschlüssig miteinander verbunden sind. Insbesondere wird eine Steckverzahnungsverbindung und/oder eine Welle/Achse-Nabe-Verbindung gebildet. Im Betrieb werden über das Hohlrad 3 Antriebsmomente abgestützt und entsprechende Kräfte über die Nabe 5 in den Gehäuseabschnitt geleitet.
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Die Getriebeanordnung 1 weist einen Pressverband 7 auf, wobei der Pressverband 7 durch einen Pressabschnitt 8 des Hohlrads 3 und einen Gegenpressabschnitt 9 der Nabe 5 gebildet. Der Pressverband 7 sichert das Hohlrad 3 in der Nabe 5 in radialer Richtung zu der Hauptachse H formschlüssig und in axialer Richtung zu der Hauptachse H kraftschlüssig. Der Pressabschnitt 8 liegt in dem Gegenpressabschnitt 9 in einer Presspassung.
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Der Pressabschnitt 8 ist als eine Pressschulter 10 ausgebildet wobei die Pressschulter 10 und damit der Pressabschnitt 8 einstückig an dem Hohlrad 3 angeformt ist. Die Pressschulter 10 ist als ein Ringabschnitt ausgebildet, welcher sich koaxial zu der Hauptachse H erstreckt. Die Pressschulter 10 weist eine zylinderförmige Pressfläche 11 auf, wobei die Pressfläche 11 als eine gerade Zylindermantelfläche ausgebildet ist, welche sich koaxial zu der Hauptachse H erstreckt. Die Pressfläche 11 ist am Außenumfang der Pressschulter 10 angeordnet. Am Innenumfang der Pressschulter 10 ist eine Stützfläche 12 angeordnet, welche als eine gerade Zylindermantelfläche ausgebildet ist, die sich koaxial zu der Hauptachse H erstreckt. Die Stützfläche 12 ist kontaktfrei angeordnet. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Stützfläche 12 auch als eine Schräge gebildet sein. Die axiale Stirnfläche der Pressschulter 10 liegt in einer Radialebene zu der Hauptachse H.
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Der Gegenpressabschnitt 9 ist als eine Schulteraufnahme 13 ausgebildet, welche eine Gegenpressfläche 14 trägt. Die Gegenpressfläche 14 ist als eine gerade Zylindermantelfläche ausgebildet, welche sich koaxial zu der Hauptachse H erstreckt. Die Gegenpressfläche 14 geht in einen konusförmigen Abschnitt über, welcher kontaktfrei angeordnet ist. Die Schulteraufnahme 13 und insbesondere die Gegenpressfläche 14 sind an die Nabe 5 angeformt und/oder einstückig mit dieser ausgebildet.
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Bei einer Montage wird das Hohlrad 3 in die Nabe 5 in einer Steckrichtung S eingeführt. Durch den Eingriff von dem Verzahnungsbereich 4 in den Gegenverzahnungsbereich 6 wird das Hohlrad 3 in der Nabe 5 vorzentriert. Bei einem weiteren Einfahren des Hohlrads 3 in die Nabe 5 gleitet die Pressschulter 10 in die Schulteraufnahme 13, so dass der Pressverband 7 hergestellt ist.
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Der Verzahnungsbereich 4 und der Gegenverzahnungsbereich 6 sind als eine flankenzentrierte Steckverbindung ausgebildet, welche in Umlaufrichtung spielfrei und/oder toleranzfrei ausgelegt ist, so dass das gesamte Drehmoment über die durch den Verzahnungsbereich 4 und den Gegenverzahnungsbereich 6 gebildete Steckverzahnungsverbindung übertragen wird. Insbesondere ist dadurch die Pressschulter 10 relativ zu der Schulteraufnahme 13 in Umlaufrichtung starr und/oder unbewegbar angeordnet.
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In der Mitte des Verzahnungsbereichs 4 und/oder des Gegenverzahnungsbereichs 6 und/oder in einem durch den Verzahnungsbereich 4 und den Gegenverzahnungsbereich 6 gebildeten Formschlussbereich ist eine Hohlradnut 16 in das Hohlrad 3 eingebracht, wobei in der Hohlradnut 16 einen Nutenring 15 eingelegt ist. Die Nabe 5 verfügt dagegen über eine umlaufende Nabennut 17, welche in der gleichen axialen Position wie die Hohlradnut 16 angeordnet ist, wenn sich das Hohlrad 3 in der Einbaulage befindet. Der Nutenring 15 ist im Einbauzustand so dimensioniert, dass diese körperlich sowohl an der Hohlradnut 16 und an der Nabennut 17 anliegt bzw. anlegen kann, so dass der Nutenring 15 das Hohlrad 3 und die Nabe 5 in axialer Richtung formschlüssig verbindet. Die Hohlradnut 16 ist bevorzugt genau mittig in dem Verzahnungsbereich 4 angeordnet. Der Nutenring 15 muss flexibel sein, beispielhaft durch eine Öffnung des Rings. Der Nutenring muss eine elastische Verformung zulassen, um unter die durch den Verzahnungsbereich 4 und Gegenverzahnungsbereich gebildet 6 Steckverzahnung abtauchen zu können. Sobald das Hohlrad 3 weit genug in die Nabe 5 geschoben wird, dehnt sich der Nutenring 15 wieder aus und will in die Ausgangsposition zurück. Der Außendurchmesser dieser Ausgansposition ist dabei größer als der Außendurchmesser der Hohlradnut 16. Dadurch drückt sich der Nutenring 15 automatisch nach außen. Die Rückstellkraft des Nutenrings 15 muss groß genug sein um die Reibung zu überwinden bzw. um Klemmungen entgegenzuwirken. Vorzugsweise werden Fasen an vorteilhaften Stellen vorgesehen um die Rückstellbewegung zu vereinfachen (z.B. am Außendurchmesser des Nutenrings 15, an der Kante der Hohlradnut, ...). Ferner weist die Nabe 15 einen optionalen mechanischen Endanschlag 18 auf, an dem das Hohlrad 3 mit einer inneren axialen Stirnseite flächig anliegt. In radialer Richtung ist das Hohlrad 3 durch den Pressverband 7 formschlüssig gesichert. In Umlaufrichtung ist das Hohlrad 3 über die Steckverzahnungsverbindung formschlüssig gesichert.
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Damit ist das Hohlrad 3 in der Nabe 5 in allen Richtungen formschlüssig und zumindest in Umlaufrichtung und radialer Richtung sowie optional ergänzend in axialer Richtung toleranzfrei und/oder spielfrei aufgenommen.
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Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Getriebeanordnung 1, wobei gleiche Teile oder Bereiche mit den gleichen Bezugszeichen wie in der 1 versehen sind. Zur Beschreibung dieser Teile oder Bereiche wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel in der 1 fehlt der Pressverband 7, die Lage des Nutenrings15 bzw. der Hohlradnut 16 entspricht der Lage in dem ersten Ausführungsbeispiel.
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In der 3 ist das Hohlrad 3 in einer geschnittenen dreidimensionalen Darstellung gezeigt, wobei am Außenumfang der Verzahnungsbereich 4 zu erkennen ist. Der Verzahnungsbereich 4 wird durch die Zähne 19 und die Zahngründe 20 gebildet. Die Zähne 19 sind als axial verlaufende Stege ausgebildet. Die Zahngründe 20 liegen zwischen den Zähnen 19 und sind als axial verlaufende Nuten ausgebildet. Der Gegenverzahnungsbereich 6 ist komplementär dazu gestaltet.
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Die Hohlradnut 16 ist von der Tiefe so bemessen, dass der Nutenring 15 soweit eintauchen kann, dass das Hohlrad 3 in die Nabe 5 eingeschoben werden kann. Somit liegt der Nutboden tiefer als die Zahngründe 20.
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In der 4 ist schematisch ein Verfahren zur Handhabung des Hohlrads 3 in der Nabe 5, insbesondere zur Montage und/oder Demontage der Getriebeanordnung 1 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass der Nutenring 15 in der Hohlradnut 16 eingelegt ist und die daraus gebildete Unterbaugruppe in die Nabe 5 eingefahren wird. Dabei ist es möglich, dass der Nutenring 15 in einen Montagezustand versetzt wird und beim Einfahren gleitend an dem Gegenverzahnungsbereich 6 anliegt. Soweit keine weiteren Maßnahmen getroffen sind, ist die Getriebeanordnung 1 und insbesondere das Hohlrad 3 nachfolgend nicht mehr demontagefähig, da der Nutenring 15 nachdem sich dieser von dem Montagezustand in den Einbauzustand rückverformt hat aufgrund einer fehlenden Zugänglichkeit nicht mehr in dem Montagezustand zurückversetzt werden kann. Es ist jedoch möglich, das nicht-dargestellte Axialdurchbrüche vorgesehen sind, welche sich von einer Stirnseite der Nabe 5 bis zu dem Nutenring 15 in Einbaulage erstrecken und welche eine Zugänglichkeit für ein Werkzeug gewähren, um den Nutenring 15 von dem Einbauzustand wieder in den Montagezustand zu bringen, um nachfolgend die Unterbaugruppe aus der Nabe 5 herausziehen zu können. In der 4 ist zudem die Nabennut 17 deutlich zu erkennen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebeanordnung
- 2
- elektrischer Antrieb
- 3
- Hohlrad
- 4
- Verzahnungsbereich
- 5
- Nabe
- 6
- Gegenverzahnungsbereich
- 7
- Pressverband
- 8
- Pressabschnitt
- 9
- Gegenpressabschnitt
- 10
- Pressschulter
- 11
- Pressfläche
- 12
- Stützfläche
- 13
- Schulteraufnahme
- 14
- Gegenpressfläche
- 15
- Nutenring
- 16
- Hohlradnut
- 17
- Nabennut
- 18
- Endanschlag
- 19
- Zähne
- 20
- Zahngründe
- S
- Steckrichtung
- H
- Hauptachse
