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Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit einer Antriebswelle, einer Zwischenwelle und einer Abtriebswelle, ferner ein solches Getriebe aufweisendes Kraftfahrzeug.
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Zur Drehmomentübertragung zwischen Wellen von Getrieben ist es bekannt, Pfeilverzahnungen bzw. doppelte Schrägverzahnungen mit entgegengesetzter Schrägung pro Verzahnungsstufe auf den Wellen vorzusehen. Hierdurch lässt sich eine Axialkraftkompensation der Verzahnungen für reduzierte Lagerbelastungen der Wellen erreichen, es sind reduzierte Lagerverluste zu verzeichnen, womit der Einsatz von Standardlagern auch bei Hochleistungsanwendungen möglich ist. Zudem sind reduzierte Gehäusebelastungen zu verzeichnen, sodass gewichtsoptimierte Gehäuse verwendet werden können.
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In der
DE 10 2016 106 544 A1 ist ein Getriebe eines rein elektrisch antreibbaren Fahrzeugs beschrieben. Dieses weist ein Getriebegehäuse auf, an dessen Außenseite eine Elektromaschine angeordnet und mit dem Getriebegehäuse verbunden ist. Eine Eingangswelle des Getriebes ist drehfest mit einer Rotorwelle der Elektromaschine verbunden. Die Eingangswelle ist im Bereich abgewandter Enden über Lager im Getriebegehäuse drehbar gelagert. Mit der Eingangswelle des Getriebes sind drehfest zwei Zahnräder einer ersten Stirnradstufe verbunden. Diese Zahnräder kämmen mit weiteren Zahnrädern der ersten Stirnradstufe, die dem Antreiben eines Differenzials dienen. Dieses ist um eine parallel zur Eingangswelle des Getriebes angeordnete Zwischenachse drehbar gelagert. Das Differenzial ist als Kegelraddifferenzial oder Planetendifferenzial ausgebildet. Es weist zwei Ausgänge auf, zum Antreiben von zwei Getriebeausgangswelle. Der Abtrieb des Differenzials erfolgt von den beiden Ausgängen über zwei zweite Stirnradstufen. Die bei diesem Getriebe vorgesehenen Stirnräder weisen eine Schrägverzahnung auf.
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In der
EP 2 213 495 A1 ist eine elektrische Achsanordnung für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Diese Achsanordnung weist eine mit eine ersten elektrischen Maschine drehfest verbundene erste Eingangswelle und eine mit einer zweiten elektrischen Maschine drehfest verbundene zweite Eingangswelle auf. An den Eingangswellen ist jeweils ein Parksperrenrad festgelegt.
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Aus der
DD 106 684 A1 ist ein Getriebe bekannt, das die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist. Dieses Getriebe weist drei Wellen auf, wobei eine Ritzelwelle der drei Wellen zwei Verzahnungsteile aufweist, die mit Abstand zueinander angeordnet sind. Zwischen den beiden Verzahnungsteilen ist auf dem freien Schaftteil der Ritzelwelle eine aus zwei Ringhälften bestehende Hülse aufgepasst und formschlüssig durch Nuten und Passfedern mit der Ritzelwelle verbunden. Der Außendurchmesser der zur Hülse verbundenen Ringhälften ist größer als der Außendurchmesser der Verzahnungsteile. Auf die Ringhälften ist ein doppelschrägverzahntes Stirnrad aufgeschrumpft. Weiterer Stand der Technik ist aus der
US 2 859 635 A , der
WO 2015/ 009 858 A1 und der
CN 209 324 937 U bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Getriebe mit einer Antriebswelle, einer Zwischenwelle und einer Abtriebswelle zu schaffen, das im Bereich der Zwischenwelle und von dieser aufgenommenen Zahnrädern baulich und fertigungstechnisch einfach gestaltet ist. Aufgabe ist es ferner eine bevorzugte Verwendung eines solchen Getriebes anzugeben.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Getriebe, das gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Getriebes sind Gegenstand von Merkmalen der Unteransprüche. Gelöst wird die Aufgabe ferner durch die im Patentanspruch 17 angegebene Verwendung.
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Die Erfindung schlägt ein Getriebe mit einer Antriebswelle, einer Zwischenwelle und einer Abtriebswelle vor, wobei auf der Antriebswelle ein erstes Antriebszahnradpaar angeordnet ist, wobei auf der Zwischenwelle ein erstes Abtriebszahnradpaar und ein zweites Antriebszahnradpaar angeordnet ist, wobei auf der Abtriebswelle ein zweites Abtriebszahnradpaar angeordnet ist. Bei diesem Getriebe weisen alle Zahnradpaare jeweils eine doppelte, entgegengesetzt angeordnete Schrägverzahnung, somit eine als virtuelle Pfeilverzahnung bezeichenbare Verzahnungsanordnung auf. Bei dem Getriebe weisen das erste Antriebszahnradpaar der Antriebswelle und das zweite Abtriebszahnradpaar der Abtriebswelle eine gleiche erste Richtung der doppelten, entgegengesetzt gerichteten Schrägverzahnung auf und das erste Abtriebszahnradpaar und das zweite Antriebszahnradpaar der Zwischenwelle eine gleiche zweite Richtung der doppelten, entgegengesetzt gerichteten Schrägverzahnung auf. Hierbei sind die genannte erste Richtung und die genannte zweite Richtung entgegengesetzt. Bei der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass das erste Abtriebszahnradpaar der Zwischenwelle ein erstes Abtriebszahnrad und ein zweites Abtriebszahnrad aufweist, wobei die Zwischenwelle eine Steckverzahnung aufweist, auf die das erste Abtriebszahnrad und das zweite Abtriebszahnrad aufgesteckt sind, wobei das erste Abtriebszahnrad und das zweite Abtriebszahnrad in Abstand zueinander angeordnet sind.
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Es wird somit ein Getriebe vorgeschlagen, das insbesondere aufgrund der in Abstand zueinander angeordneten Zahnräder - erstes Abtriebszahnrad und zweites Abtriebszahnrad - eine besonders einfache Herstellung einer als virtuelle Pfeilverzahnung wirksamen Verzahnung ermöglicht, die ausschließlich durch eine Schrägverzahnung des jeweiligen Zahnrads - erstes Abtriebszahnrad und zweites Abtriebszahnrad - verwirklicht ist. Diese beiden Zahnräder können besonders einfach über die Steckverzahnung zwecks drehfester Verbindung mit der Zwischenwelle montiert werden.
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Die Wellenlagerungen der drei Wellen sind unterschiedlich darstellbar, beispielsweise durch Fest-Los-Lagerung, angestellte Lagerung, Los-Los-Lagerung. Hierbei muss mindestens eine der Wellen - Antriebswelle, Zwischenwelle oder Abtriebswelle - über die Lagerung axial festgelegt sein.
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Der Abstand zwischen den beiden Schrägverzahnungen der Wellenkomponente Zwischenwelle, insbesondere die Abstände zwischen den beiden Schrägverzahnungen der jeweiligen Wellenkomponente Antriebswelle, Zwischenwelle, Abtriebswelle ist derart ausgeführt, dass die Verzahnungen mit den üblichen Fertigungsverfahren einer Schrägverzahnung herstellbar sind und auf die kostenintensiven Herstellungsverfahren von Pfeilverzahnungen verzichtet werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem ersten Abtriebszahnrad und dem zweiten Abtriebszahnrad der Zwischenwelle ein Parksperrenrad angeordnet ist. Insbesondere liegt das erste Abtriebszahnrad und das zweite Abtriebszahnrad am Parksperrenrad an. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn das Parksperrenrad zwischen dem ersten Abtriebszahnrad und dem zweiten Abtriebszahnrad verspannt ist. Durch diese Ausbildungen bzw. Weiterbildungen ist eine einfache Anordnung und Positionierung von erstem Abtriebszahnrad, zweitem Abtriebszahnrad und Parksperrenrad gewährleistet.
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Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Steckverzahnung der Zwischenwelle über die Länge der Steckverzahnung eine identische Verzahnung aufweist. Diese Steckverzahnung kann somit besonders einfach hergestellt werden. Diese Steckverzahnung dient insbesondere der Aufnahme des ersten Abtriebszahnrads und des zweiten Abtriebszahnrads, ggf. zusätzlich auch der Aufnahme des Parksperrenrads. Vorzugsweise wird somit das Parksperrenrad gleichfalls auf die Steckverzahnung aufgesteckt.
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Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass das erste Abtriebszahnrad und das zweite Abtriebszahnrad axial zwischen den Zahnrädern des zweiten Antriebszahnradpaars der Zwischenwelle angeordnet sind. Die Zahnräder des der Abtriebswelle zugeordneten zweiten Abtriebszahnradpaars sind somit axial weiter außen im Getriebe angeordnet als das erste Abtriebszahnrad und das zweite Abtriebszahnrad der Zwischenwelle. Dies ist unter dem Aspekt der Lagerung der Zwischenwelle und insbesondere der Abtriebswelle von Vorteil.
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Insbesondere lässt sich durch einen nahezu symmetrischen Radsatzaufbau, bezogen auf eine Ebene senkrecht durch die Achsen von Antriebswelle, Zwischenwelle und Abtriebswelle, eine vorteilhafte, symmetrische Belastung bzw. Auslenkung der Komponenten erreichen. Es ist eine hohe Steifigkeit des Radsatzes durch kompakte Bauform und biegesteife Querschnitte/Konstruktion gewährleistet.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zwischenwelle radial außen Zentrierbereiche zum zentrierten Aufnehmen von erstem Abtriebszahnrad und zweitem Abtriebszahnrad aufweist. Über die Zentrierbereiche und die Steckverbindung wirkt die Zwischenwelle somit auf das erste Abtriebszahnrad und das zweite Abtriebszahnrad.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das erste Abtriebszahnrad und/oder das zweite Abtriebszahnrad in Axialrichtung der Zwischenwelle eine dem jeweiligen Abtriebszahnrad zugeordnete Anlagefläche der Zwischenwelle kontaktiert.
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Insbesondere ist die Axialerstreckung des ersten Abtriebszahnrads und/oder des zweiten Abtriebszahnrads in dessen radial inneren Bereich größer als die axiale Erstreckung einer radial inneren Verzahnung vom ersten Abtriebszahnrad und/oder zweitem Abtriebszahnrad zum Eingriff in die Steckverzahnung der Zwischenwelle. Diese axiale Erstreckung ermöglicht insbesondere die Ausbildung des Zentrierbereichs zum zentrierten Aufnehmen von erstem Abtriebszahnrad bzw. zweitem Abtriebszahnrad. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die axiale Erstreckung des ersten Abtriebszahnrads und/oder des zweiten Abtriebszahnrads in dessen radial inneren Bereich mindestens doppelt so groß ist wie die axiale Erstreckung der radial inneren Verzahnung von erstem Abtriebszahnrad und/oder zweitem Abtriebszahnrad zum Einstecken in die Steckverzahnung der Zwischenwelle.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Abtriebszahnrad, das zweite Abtriebszahnrad und das Parksperrenrad mittels mehrerer axialer Verschraubungen miteinander verbunden sind. Hierdurch wird ein fester Verbund zwischen diesen Teilen erreicht. Die Kraftübertragung erfolgt über den Verbund in die Steckverzahnung.
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Bevorzugt ist die Zwischenwelle mittels einer angestellten Lagerung in einem Gehäuse des Getriebes gelagert.
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Insbesondere ist die Zwischenwelle als Hohlwelle ausgebildet.
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Insbesondere weist das Getriebe als Wellen ausschließlich die Antriebswelle, die Zwischenwelle und die Abtriebswelle auf. Bei dem Getriebe handelt es sich vorzugsweise um ein 1-Gang-Getriebe.
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Das Getriebe ist insbesondere zweistufig.
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Das Getriebe ist insbesondere ausschließlich mittels einer Elektromaschine antreibbar.
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Das Getriebe findet insbesondere Verwendung bei einem Kraftfahrzeug bzw. Personenkraftwagen.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels, ohne hierauf beschränkt zu sein.
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Es zeigt:
- 1 ein Getriebe, das eine Antriebswelle, eine Zwischenwelle und eine Abtriebswelle aufweist, in einer Draufsicht,
- 2 die Zwischenwelle des Getriebes in einer Ansicht gemäß 1,
- 3 einen Axialschnitt durch das Getriebe im Bereich der Zwischenwelle.
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Figurenbeschreibung
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Ein Getriebe 1 ist als zweistufiges 1-Gang-Getriebe ausgeführt. Das Getriebe 1 weist als Wellen eine Antriebswelle 2, eine Zwischenwelle 3 und eine Abtriebswelle 4 auf. Die Antriebswelle 2 ist ausschließlich mittels einer elektrischen Maschine antreibbar. Hierzu ist die Antriebswelle 2 drehfest mit einer Rotorwelle der elektrischen Maschine verbunden. Das Getriebe ist in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Pkw verbaut. Die Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs ist durch den Pfeil 5 veranschaulicht.
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Auf der Antriebswelle 2 ist ein erstes Antriebszahnradpaar 6 angeordnet. Auf der Zwischenwelle 3 ist ein erstes Abtriebszahnradpaar 7 und ein zweites Antriebszahnradpaar 8 angeordnet. Auf der Abtriebswelle 4 ist zweites Abtriebszahnradpaar 9 angeordnet. Jedes Zahnradpaar 6 bzw. 7 bzw. 8 bzw. 9 weist eine doppelte, entgegengesetzt angeordnete Schrägverzahnung, die somit eine virtuelle Pfeilverzahnung bei Betrachtung des jeweiligen Zahnradpaars bildet, auf. Alle Zahnräder, die die Zahnradpaare bilden, sind als Stirnräder ausgebildet, mit Schrägverzahnung.
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Im Einzelnen weist das erste Antriebszahnradpaar 6 zwei Zahnräder, nämlich die Zahnräder 10 und 11 auf, die in Abstand zueinander angeordnet sind. Die Schrägverzahnungen 12 der Zahnräder 10 und 11 sind entgegengesetzt angeordnet. Das erste Abtriebszahnradpaar 7 weist Zahnräder 13 und 14 auf, wobei das Zahnrad 13 mit dem Zahnrad 10 und das Zahnrad 14 mit dem Zahnrad 11 kämmt. Die Zahnräder 13 und 14 weisen eine entgegengesetzt angeordnete Schrägverzahnung 12 auf, wobei die Schrägverzahnung 12 des Zahnrads 13 entgegengesetzt der Schrägverzahnung 12 des Zahnrads 10 ist und die Schrägverzahnung 12 des Zahnrads 14 entgegengesetzt der Schrägverzahnung 12 des Zahnrads 11 ist. Die Zahnräder 13 und 14 sind in Abstand voneinander angeordnet. Zwischen den Zahnrädern 13 und 14 ist ein in der Zwischenwelle 3 gelagertes Parksperrenrad 15 angeordnet. Die Zahnräder 13 und 14 liegen am Parksperrenrad 15 axial an.
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Das zweite Antriebszahnradpaar 8 weist Zahnräder 16 und 17 auf, die auf den dem Parksperrenrad 15 abgewandten Seiten der Zahnräder 13 und 14 angeordnet sind. Diese Zahnräder 16 und 17 sind mit einer entgegengesetzt angeordneten Schrägverzahnung 12 versehen, wobei die Schrägverzahnungen 12 der Zahnräder 13 und 16 gleichgerichtet sind und die Schrägverzahnungen 12 der Zahnräder 14 und 17 gleichgerichtet sind. Das zweite Abtriebszahnradpaar 9 weist Zahnräder 18 und 19 auf, wobei das Zahnrad 18 mit dem Zahnrad 16 kämmt und das Zahnrad 19 mit dem Zahnrad 17 kämmt. Die Zahnräder 18 und 19 weisen eine entgegengesetzt angeordnete Schrägverzahnung 12 auf. Die Schrägverzahnung 12 des Zahnrades 18 ist entgegengesetzt der Schrägverzahnung 12 des Zahnrades 16 gerichtet. Die Schrägverzahnung 12 des Zahnrades 19 ist entgegengesetzt der Schrägverzahnung 12 des Zahnrades 17 gerichtet.
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Der Durchmesser der Zahnräder 10 und 11 ist identisch und kleiner als der Durchmesser der identischen Durchmesser aufweisenden Zahnräder 13 und 14. Der Durchmesser der Zahnräder 16 und 17 ist identisch und kleiner als der Durchmesser der Zahnräder 13 und 14. Der Durchmesser der Zahnräder 18 und 19 ist identisch und hierbei größer als der Durchmesser der Zahnräder 16, 17.
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Der Begriff der Zahnräder ist umfassend zu verstehen, dahingehend, dass das jeweilige Zahnrad kein bezüglich der Welle separates Bauteil darstellen muss.
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Vielmehr können die Zahnräder 10 und 11 und die Antriebswelle 2 einteilig gestaltet sein, ferner die Zahnräder 18, 19 und die Abtriebswelle 4 einteilig gestaltet sein. Die Zwischenwelle 3 und die Zahnräder 16, 17 können einteilig gestaltet sein. Diese Gestaltung ist für das konkrete Ausführungsbeispiel vorgesehen.
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Die Antriebswelle 2, die Zwischenwelle 3 und die Abtriebswelle 4 sind jeweils im Bereich deren abgewandten Enden in Lagern 20 gelagert.
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Die Zwischenwelle 3 ist über deren Lager 20 mittels einer angestellten Lagerung in einem nicht dargestellten Gehäuse des Getriebes 1 gelagert. Die beiden anderen Wellen - Antriebswelle 2 und Abtriebswelle 4 - sind über Los-Lagerungen in dem Gehäuse des Getriebes 1 gelagert.
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Das Getriebe 1 ist bezüglich einer senkrecht zu den Drehachsen von Antriebswelle 2, Zwischenwelle 3 und Abtriebswelle 4 verlaufenden Ebene, die durch eine Symmetrielinie 21 veranschaulicht ist, symmetrisch ausgebildet, bis auf einen abweichenden Abtriebsbereich 22 abtriebsseitig des Zahnrades 18. Die Zwischenwelle 3 weist, über deren Länge betrachtet, einen zentralen Abschnitt 23 mit einer Steckverzahnung 24, einen sich an den zentralen Abschnitt 23 beidseitig anschließenden, bezüglich der Symmetrielinie 21 identischen Abschnitt 25 mit Zentrierung 26 und einen sich an die jeweilige Zentrierung 26 anschließenden Abschnitt der Zahnräder 16 und 17 auf, mit bezüglich derer ausgebildetem Abschnitt 27 einer Laufverzahnung 28. Im Bereich des jeweiligen Abschnitts 27 wirken die Zahnräder 18 und 19 mit den Zahnrädern 16 und 17 bzw. der Laufverzahnung 28 dieser Zahnräder zusammen. Die Steckverzahnung 24 ist in der 2 nicht dargestellt.
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Das Parksperrenrad 15 ist im Bereich dessen radial inneren Durchgangsöffnung mit einer Verzahnung 29 versehen, die komplementär der Steckverzahnung 24 ausgebildet ist. Entsprechend sind die Zahnräder 13 und 14 im Bereich deren radial inneren Durchgangs mit einer Verzahnung 30 versehen, die komplementär der Steckverzahnung 24 ausgebildet ist. Die Steckverzahnung 24 weist eine solche Länge, gesehen in Axialerstreckung der Zwischenwelle 3, auf, dass bei auf die Steckverzahnung 24 aufgesteckter Anordnung von Zahnrad 13, Parksperrenrad 15 und Zahnrad 14 das Parksperrenrad 15 über dessen gesamte axiale Länge mit dessen Verzahnung 29 mit der Steckverzahnung 24 zusammenwirkt und die Verzahnungen 30 der Zahnräder 13 und 14 über einen Teil deren axialen Länge in Eingriff mit der Steckverzahnung 24 der Zwischenwelle 3 sind. Ein nicht verzahnter Abschnitt 31 des jeweiligen Zahnrades 13 bzw. 14 kontaktiert zentriert die Zentrierung 26, somit den Abschnitt 25 der Zwischenwelle und ist axial bezüglich der radial über die Zentrierung 26 vorstehenden Steckverzahnung 24 festgelegt.
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Die Steckverzahnung 24 weist über deren Länge eine identische Verzahnung auf und es sind die komplementären Verzahnungen der Zahnräder 13 und 14 sowie des Parksperrenrads 15 identisch ausgebildet. Die Steckverzahnung 24 ist im radial äußersten Bereich der Zwischenwelle 3 angeordnet, sodass von unterschiedlichen Enden der Zwischenwelle 3 das Parksperrenrad 15 und die Zahnräder 13, 14 auf die Zwischenwelle 3, dort deren Steckverzahnung 24, aufgeschoben werden können. Ein fester Verbund der Anordnung von Parksperrenrad 15 und Zahnrädern 13, 14 wird durch mehrere axial in diese eingeschraubte Schrauben 32 erreicht. Diese durchsetzen Löcher 33 in den Zahnrädern 13 und 14 und dem Parksperrenrad 15, wobei die Löcher 33 im Zahnrad 14 als Gewindelöcher ausgebildet sind.
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Die als Hohlwelle ausgebildete Zwischenwelle 3 mit deren Steckverzahnung 24 dient somit der Aufnahme, Winkelausrichtung und Drehmomentübertragung der Zahnräder 13, 14 und des Parksperrenrads 15. Insbesondere ist über die Steckverzahnung 24 eine Winkelausrichtung der Laufverzahnung der Zahnräder 13 und 14 möglich, sodass diese Laufverzahnungen zueinander in Winkellage ausgerichtet sind. Die Zentrierungen 26 dient der Zentrierung und Lagerung der Zahnräder 13, 14 und gewährleisten somit eine hohe Positionsgenauigkeit und breite Abstützbasis. Eine axiale Fixierung von Zahnrad 13, Parksperrenrad 15 und Zahnrad 14 erfolgt durch die Stirnseiten der Steckverzahnung 24, einen Innenbund an den Zahnrädern 13 und 14 und die Verschraubung. Alternativ zur Verschraubung können Sprengringe neben den Zahnrädern 13 und 14 mit axialer Fixierung auf der Zwischenwelle 3 vorgesehen sein.
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Aufgrund des Abstands der beiden Zahnräder des jeweiligen Zahnradpaars 6 bzw. 7 bzw. 8 bzw. 9 ist es bei dem Getriebe 1 nicht erforderlich, eine bezüglich des Herstellungsverfahrens verfahrensmäßig aufwendige und teure Ausbildung von Zahnrädern mit Pfeilverzahnung vorzusehen. Stattdessen wird eine virtuelle Pfeilverzahnung durch die beiden Zahnräder des jeweiligen Zahnradpaars bewirkt, wobei diese Zahnräder des jeweiligen Zahnradpaars in Abstand zueinander angeordnet sind und demzufolge die Herstellung der Verzahnung 12 ermöglichen.
