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Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Getriebes und einer Elektromaschine.
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Zur Drehmomentübertragung zwischen Wellen von Getrieben ist es bekannt, Laufverzahnungen, die als Pfeilverzahnungen bzw. doppelte Schrägverzahnungen mit entgegengesetzter Schrägung pro Verzahnungsstufe auf den Wellen ausgebildet sind, 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 einer 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 ein zweistufiges Getriebe mit drei Wellen bekannt.
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Aus der
CN 209 324 937 U ist eine Anordnung von drei zusammenwirkenden Wellen bekannt, wobei diese Wellen Zahnradpaare mit Schrägverzahnung aufweisen, wobei zwei der Wellen axial verschiebbar gelagert sind und eine der Wellen mittels Kegelrollenlager gelagert ist.
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Die nachveröffentlichte
DE 10 2019 125 397 A1 offenbart eine Anordnung eines Getriebes und einer kraftschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Getriebe verbundenen Elektromaschine, wobei das Getriebe eine Antriebswelle, eine Zwischenwelle und eine Abtriebswelle aufweist, und wobei die Elektromaschine eine Abtriebswelle aufweist, die drehfest mit der Antriebswelle des Getriebes verbunden ist. Auf der Antriebswelle ist eine erste Antriebszahnradanordnung angeordnet ist, wobei auf der Zwischenwelle eine erste Abtriebszahnradanordnung und eine zweite Antriebszahnradanordnung angeordnet ist, und wobei auf der Abtriebswelle eine zweite Abtriebszahnradanordnung angeordnet ist. Alle Zahnradanordnungen weisen jeweils eine doppelte, entgegengesetzt angeordnete Schrägverzahnung auf, wobei die erste Antriebszahnradanordnung der Antriebswelle und die zweite Abtriebszahnradanordnung der Abtriebswelle eine gleiche erste Richtung der doppelten, entgegengesetzt gerichteten Schrägverzahnung aufweisen und die erste Abtriebszahnradanordnung und die zweite Antriebszahnradanordnung der Zwischenwelle eine gleiche zweite Richtung der doppelten, entgegengesetzt gerichteten Schrägverzahnung aufweisen,
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung einer Elektromaschine und eines Getriebes mit einer Antriebswelle, einer Zwischenwelle und einer Abtriebswelle derart zu gestalten, dass ein Umschlagsspiel der Laufverzahnungen des Getriebes in dessen Niedriglastbereich vermieden wird.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine Anordnung, die gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder des Patentanspruchs 2 ausgebildet ist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Merkmalen der Unteransprüche 3 bis 24.
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Die Erfindung sieht bei der erfindungsgemäßen Anordnung ein Getriebe mit einer Antriebswelle, einer Zwischenwelle und einer Abtriebswelle vor, wobei auf der Antriebswelle eine erste Antriebszahnradanordnung angeordnet ist, wobei auf der Zwischenwelle eine erste Abtriebszahnradanordnung und eine zweite Antriebszahnradanordnung angeordnet ist, wobei auf der Abtriebswelle eine zweite Abtriebszahnradanordnung angeordnet ist. Bei diesem Getriebe weisen alle Zahnradanordnungen jeweils eine doppelte, entgegengesetzt angeordnete Schrägverzahnung, somit eine als virtuelle Pfeilverzahnung bezeichenbare Verzahnungsanordnung auf. Bei dem Getriebe weisen die erste Antriebszahnradanordnung der Antriebswelle und die zweite Abtriebszahnradanordnung der Abtriebswelle eine gleiche erste Richtung der doppelten, entgegengesetzt gerichteten Schrägverzahnung auf und die erste Abtriebszahnradanordnung und die zweite Antriebszahnradanordnung der Zwischenwelle eine gleiche zweite Richtung der doppelten, entgegengesetzt gerichteten Schrägverzahnung auf. Hierbei sind die genannte erste Richtung und die genannte zweite Richtung entgegengesetzt.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung eines Getriebes und einer kraftschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Getriebe verbundenen Elektromaschine ist vorgesehen, dass die Elektromaschine eine Abtriebswelle aufweist, die drehfest mit der Antriebswelle des Getriebes verbunden ist. Die Abtriebswelle der Elektromaschine leitet eine Axialkraft in die Antriebswelle des Getriebes in deren Axialeinrichtung ein. Die Axialkraft wird mittels eines Federelements erzeugt. Dieses Federelement ist zwischen einem Gehäuse der Elektromaschine und einem Lager der Abtriebswelle der Elektromaschine oder zwischen der Abtriebswelle der Elektromaschine und der Antriebswelle des Getriebes angeordnet.
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Bei der ersten erfindungsgemäßen Lösung gemäß Patentanspruch 1 ist ferner vorgesehen, dass die Antriebswelle mittels einer Los-Los-Lagerung gelagert ist, die Zwischenwelle mittels einer Fest-Los-Lagerung oder einer angestellten Lagerung gelagert ist, die Abtriebswelle mittels einer Los-Los-Lagerung gelagert ist. - Stattdessen ist bei der zweiten erfindungsgemäßen Lösung gemäß Patentanspruch 2 ferner vorgesehen, dass die Antriebswelle mittels einer Los-Los-Lagerung gelagert ist, die Zwischenwelle mittels einer Los-Los-Lagerung gelagert ist, die Abtriebswelle mittels einer Fest-Los-lagerung oder einer angestellten Lagerung gelagert ist.
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Bei dieser Ausbildung des Getriebes mit den drei Wellen - Antriebswelle, Zwischenwelle, Abtriebswelle - und der Ausführung der Wellenlagerung der Antriebswelle als Los-Los-Lagerung ist die Antriebswelle axial verschieblich, insbesondere unter dem Aspekt einer Einwirkung einer axial verlagerbaren Abtriebswelle einer Elektromaschine, die mit der Antriebswelle des Getriebes drehfest verbunden ist. Eine axiale Fixierung der Antriebswelle des Getriebes erfolgt über die wirksame Schrägverzahnung zwischen Antriebswelle und Zwischenwelle des Getriebes. Ist die Zwischenwelle gemäß der Ausbildung nach Patentanspruch 1 mittels einer Fest-Los-Lagerung oder einer angestellten Lagerung gelagert, erfolgt die axiale Fixierung der Zwischenwelle durch deren Wellenlagerung. Mittels einer in die Antriebswelle eingeleiteten Axialkraft, insbesondere einer Axialkraft aus einer Lagerung einer Abtriebswelle der Elektromaschine, insbesondere einer Rotorwelle der Elektromaschine, die sich über die Antriebswelle des Getriebes, die Schrägverzahnungen und die Axiallagerung der axial festgelegten Zwischenwelle abstützt, kann das Umschlagspiel der Schrägverzahnung durch axiales Verschieben der im Kraftfluss befindlichen Antriebswelle des Getriebes „herausgedrückt“ werden, sodass ein Umschlagspiel im Niedriglastbereich, z.B. bei einem „Segelbetrieb“ eines das Getriebe und die Elektromaschine aufweisenden Fahrzeuges nicht mehr negativ wirksam wird. Bei der Wellenlagerung der Zwischenwelle des Getriebes als Fest-Los-Lagerung oder angestellte Lagerung ist es erforderlich, die Abtriebswelle des Getriebes als Los-Los-Lagerung auszubilden, womit die Laufverzahnung bzw. Schrägverzahnung der Abtriebswelle die axiale Fixierung der Abtriebswelle bezüglich der Zwischenwelle sicherstellt.
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Im alternativen Fall, dass sowohl die Antriebswelle als auch die Zwischenwelle des Getriebes mittels Los-Los-Lagerung gelagert sind und die Abtriebswelle des Getriebes die Fest-Los-Lagerung oder die angestellte Lagerung aufweist, ist ein axiales Verschieben der im Kraftfluss befindlichen Wellenbaugruppen - Antriebswelle und Zwischenwelle - möglich, sodass das Umschlagsspiel der Laufverzahnung /Schrägverzahnung in diesen beiden Wellenbereichen möglich ist. Grundsätzlich kann somit insbesondere mittels Axialkraft aus der Lagerung der Abtriebswelle der Elektromaschine, insbesondere Rotorwelle der Elektromaschine, die sich über die Antriebswelle des Getriebes, die Laufverzahnung/Schrägverzahnung und die Axiallagerung der jeweils axial festgelegten Wellenbaugruppe abstützt, das Umschlagspiel der Laufverzahnung/Schrägverzahnung durch axiales Verschieben der im Kraftfluss befindlichen Wellenbaugruppen „herausgedrückt“ werden, sodass das Umschlagspiel im Niedriglastbereich, z.B. „Segelbetrieb“ nicht mehr negativ wirksam wird.
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Es wird insbesondere ein Getriebe vorgeschlagen, das aufgrund der in Abstand zueinander angeordneten Zahnräder der jeweiligen Zahnradanordnung, wobei ein oder mehrere Zahnradanordnungen derart gestaltet sein können, eine besonders einfache Herstellung der Verzahnung ermöglicht, die ausschließlich durch eine Schrägverzahnung des jeweiligen Zahnrads verwirklicht ist.
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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. Vorzugsweise kontaktiert das erste Abtriebszahnrad und/oder das zweite Abtriebszahnrad in Axialrichtung der Zwischenwelle eine dem jeweiligen Abtriebszahnrad zugeordnete Anlagefläche der Zwischenwelle.
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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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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.
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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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Insbesondere wird die Axialkraft aus einer Lagervorspannkraft der Abtriebswelle der Elektromaschine in die Antriebswelle des Getriebes eingeleitet.
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Bei der Anordnung wird es als baulich besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Antriebswelle des Getriebes als Hohlwelle ausgebildet ist und die Abtriebswelle der Elektromaschine in die Hohlwelle eingesteckt und in dieser gelagert ist, sowie die Abtriebswelle der Elektromaschine ferner in einem Bereich der Elektromaschine gelagert ist, der der Antriebswelle des Getriebes abgewandt ist. Somit ist es nicht erforderlich, zwei Wälz- oder Gleitlager zur Lagerung der Abtriebswelle der Elektromaschine in abgewandten Bereichen der Abtriebswelle der Elektromaschine vorzusehen, sondern nur in dem Bereich, der der Antriebswelle des Getriebes abgewandt ist.
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Besonders einfach lässt sich das Federelement ausbilden, wenn dieses als Wellfeder ausgebildet ist.
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Bei der Abtriebswelle der Elektromaschine handelt es sich insbesondere um eine Rotorwelle der Elektromaschine. Somit erfolgt die Kopplung von Elektromaschine und Getriebe unmittelbar über die Rotorwelle der Elektromaschine und die Antriebswelle des Getriebes.
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Die Elektromaschine ist insbesondere sowohl im Motorbetrieb als auch im Generatorbetrieb betreibbar. Bei diesen unterschiedlichen Arbeitszuständen der Elektromaschine ist die Beherrschung des Umschlagsspiels, insbesondere des Umschlagsspiels im Niedriglastbereich von besonderer Bedeutung.
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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,
- 4 eine Anordnung des teilweise dargestellten Getriebes und einer Elektromaschine, in einem Längsschnitt, für ein erstes Ausführungsbeispiel der Elektromaschine,
- 5 eine Darstellung gemäß 4 für ein zweites Ausführungsbeispiel der Elektromaschine.
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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 34 antreibbar. Hierzu ist die Antriebswelle 2 drehfest mit einer Abtriebswelle 34 der Elektromaschine 34, bei der es sich um deren Rotorwelle handelt, 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 eine erste Antriebszahnradanordnung 6 angeordnet. Auf der Zwischenwelle 3 ist eine erste Abtriebszahnradanordnung 7 und eine zweite Antriebszahnradanordnung 8 angeordnet. Auf der Abtriebswelle 4 ist eine zweite Abtriebszahnradanordnung 9 angeordnet. Jede Zahnradanordnung 6 bzw. 7 bzw. 8 bzw. 9 weist eine doppelte, entgegengesetzt angeordnete Schrägverzahnung auf. Alle Zahnräder, die die Zahnradpaare bilden, sind als Stirnräder ausgebildet, mit Schrägverzahnung.
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Im Einzelnen weist die erste Antriebszahnradanordnung 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. Die erste Abtriebszahnradanordnung 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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Die zweite Antriebszahnradanordnung 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. Die zweite Abtriebszahnradanordnung 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 identischen Durchmesser aufweisenden 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 Gehäuse des Getriebes 1 gelagert. Die beiden anderen Wellen - Antriebswelle 2 und Abtriebswelle 4 - sind über Los-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.
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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 Zentrierung 26 dient der Zentrierung und Lagerung der Zahnräder 13, 14 und gewährleistet 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.
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Veranschaulicht ist in 1 durch den Pfeil 50 die Wirkrichtung einer Axialkraft aus einer Lagervorspannkraft einer Lagerung der Abtriebswelle 35 der elektrischen Maschine 34, konkret der Rotorwelle der elektrischen Maschine 34.
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Die in 4 veranschaulichte Anordnung 36 weist die Elektromaschine 34 und das Getriebe 1 auf. Eine Abtriebswelle 35 der Elektromaschine 34, bei der es sich um eine Rotorwelle handelt, ist mit der Antriebswelle 2 des Getriebes 1 über eine Verzahnung 37 drehfest verbunden. Ein Rotor 38 der Elektromaschine 34 rotiert im Betrieb der Elektromaschine 34 entsprechend der Drehzahl der Rotorwelle. Ein Stator 39 der Elektromaschine 34 ist in einem Gehäuse 40 der Anordnung 36 gelagert. Zwecks Montage der Anordnung 36, insbesondere dem Verbinden des Getriebes 1 mit der bereits montierten Elektromaschine 34, ist das Gehäuse 40 mehrteilig ausgebildet. Die Antriebswelle 2 des Getriebes 1 ist einstückig mit der ersten Antriebszahnradanordnung 6 ausgebildet.
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Die Antriebswelle 2 des Getriebes 1 ist über die beiden Lager 20, im Fall der Antriebswelle 2 über zwei Loslager, im Gehäuse 10 gelagert. Die jeweiligen Lager sind im Bereich abgewandter Enden der Antriebswelle 2 angeordnet. Hierbei ist das eine Loslager in dem Bereich der Antriebswelle 2 angeordnet, der die Verzahnung 37 aufweist, in dem somit die Abtriebswelle 35 in die Antriebswelle 2 eingesteckt ist. Zwischen der Abtriebswelle 35 der Elektromaschine 34 und der Antriebswelle 2 ist eine Übergangspassung vorgesehen, konkret eine Passung H6/j6. Somit ist in diesem Bereich keine Presspassung vorgesehen.
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Die Abtriebswelle 35 ist im Bereich eines der Antriebswelle 2 abgewandten Endes über ein Lager 41 in dem Gehäuse 40 gelagert. Bei diesem Lager 41 handelt es sich gemäß dem Ausführungsbeispiel um ein Loslager. Konkret weist die Abtriebswelle 35 im Bereich des Lagers 41 eine gehäusefeste Lagerbuchse 42 zur Aufnahme des Lagers 41 auf. Hierbei ist das Lager 41 an einer Schulter 43 der Ausgangswelle 35 in Richtung der Antriebswelle 2 axial festgelegt. Zwischen dem Lager 41 und der Lagerbuchse 42 ist ein als Wellfeder ausgebildetes Federelement 44 angeordnet, das konzentrisch zur Achse von Abtriebswelle 35 und Antriebswelle 2 positioniert ist.
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Ausgehend von dem Federelement 44, das zwischen der Lagerbuchse 42 und dem Außenring 45 des als Wälzlager ausgebildeten Lagers 41 wirksam ist, stützt sich dieses Lager 41 mit dem Innenring 46 an der Schulter 43 der Abtriebswelle 35 ab, womit die Abtriebswelle 35 gegen die Antriebswelle 2 vorgespannt wird und diese kontaktiert. Aufgrund dieser Anordnung des Federelements 44 ist eine geringfügige axiale Verschiebung der Abtriebswelle 35 bezüglich der Lagerbuchse 42 möglich. Das sich an der Lagerbuchse 42 abstützende Federelement 44 drückt auf das Lager 41, das axial und verschieblich bezüglich der Abtriebswelle 35 angeordnet ist und spannt die Abtriebswelle 35 axial gegen die Antriebswelle 2 des Getriebes 1 vor.
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Das Gehäuse 40 nimmt eine Montagehülse 47 auf. Die Abtriebswelle 35 durchsetzt außerhalb deren Einsteckbereich, benachbart zu diesem Einsteckbereich, die Montagehülse 47, bei Ausbildung eines Spalts zwischen der Abtriebswelle 35 und der Montagehülse 47. Dieser Spalt ist geringer als der Spalt zwischen dem Rotor 38 und dem Stator 39. Der Spalt zwischen der Abtriebswelle 35 und der Montagehülse 47 beträgt beispielsweise 0,3 mm, der Spalt zwischen dem Rotor 38 und dem Stator 39 beträgt beispielsweise 0,75 mm. - Somit ist vor dem Verbinden von Getriebe 1 und Elektromaschine 34, insbesondere dem Verbinden des Getriebes 1 mit der Elektromaschine 34, nachdem die Elektromaschine 34 bereits montiert ist, sichergestellt, dass sich das dem Getriebe 1 zugewandte Ende der Abtriebswelle 35 nicht so weit radial verlagert kann, dass der Rotor 38 und der Stator 39 sich berühren, mit der Gefahr einer Beschädigung der Elektromaschine 34.
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Das Ausführungsbeispiel der Anordnung gemäß der 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 dadurch, dass nunmehr, statt im Bereich des Lagers 41, das Federelement 44, konkret die Wellfeder, unmittelbar zwischen der Abtriebswelle 35 und der Antriebswelle 2 angeordnet ist. Das Federelement 44 stützt sich am stirnseitigen Ende der in den Loslagern gelagerten Antriebswelle 2 ab und spannt die Abtriebswelle 35 gegen das Gehäuse 40. Bei dieser Ausführungsform ist das Lager 41 als Festlager ausgebildet, somit grundsätzlich gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 4, allerdings ohne im Bereich des Lagers 41 befindlicher Wellfeder. Der Außenring 45 des Lagers 41 stützt sich an einem Sicherungsring 48 und einer Schulter der Lagerbuchse 42 ab. Der Innenring 46 des Lagers 41 ist zwischen der Schulter 43 und einem in die Abtriebswelle 35 eingesetzten Sicherungsring 49 axial festgelegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Zwischenwelle
- 4
- Abtriebswelle
- 5
- Pfeil
- 6
- erste Antriebszahnradanordnung
- 7
- erste Abtriebszahnradanordnung
- 8
- zweite Antriebszahnradanordnung
- 9
- zweite Abtriebszahnradanordnung
- 10
- Zahnrad
- 11
- Zahnrad
- 12
- Schrägverzahnung
- 13
- Zahnrad
- 14
- Zahnrad
- 15
- Parksperrenrad
- 16
- Zahnrad
- 17
- Zahnrad
- 18
- Zahnrad
- 19
- Zahnrad
- 20
- Lager
- 21
- Symmetrielinie
- 22
- Abtriebsbereich
- 23
- zentraler Abschnitt
- 24
- Steckverzahnung
- 25
- Abschnitt
- 26
- Zentrierung
- 27
- Abschnitt
- 28
- Laufverzahnung
- 29
- Verzahnung
- 30
- Verzahnung
- 31
- Abschnitt
- 32
- Schraube
- 33
- Loch
- 34
- Elektromaschine
- 35
- Abtriebswelle
- 36
- Anordnung
- 37
- Verzahnung
- 38
- Rotor
- 39
- Stator
- 40
- Gehäuse
- 41
- Lager
- 42
- Lagerbuchse
- 43
- Schulter
- 44
- Federelement
- 45
- Außenring
- 46
- Innenring
- 47
- Montagehülse
- 48
- Sicherungsring
- 49
- Sicherungsring
- 50
- Pfeil
