DE102020204973A1

DE102020204973A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein seriell/paralleles Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102020204973A1
Application number: DE102020204973.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Ley
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-04-20
Filing date: 2020-04-20
Publication date: 2021-10-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein seriell/paralleles Hybridfahrzeug mit mindestens einem Gehäuse (2), mit einer Eingangswelle (WEIN), und mit zumindest einer Antriebswelle (WEM1), insbesondere einer Elektromaschinenwelle, wobei die Eingangswelle (WEIN) einen Wellenstumpfbereich (ZHW) und einen Hohlradbereich (ZH) aufweist, wobei das Gehäuse (2) eine erste Gehäusewandung (3) aufweist, wobei der Wellenstumpfbereich (ZHW) der Eingangswelle (WEIN) an der ersten Gehäusewandung (3) mittels eines Wellenstumpflagers (4) lagerbar ist, und wobei der Hohlradbereich (ZH) der Eingangswelle (WEIN) mit der Antriebswelle (WEM1) koppelbar und / oder wirksam verbindbar ist.Der mechanische Wirkungsgrad des Getriebes (1) wird erhöht, der Montageaufwand und die damit verbundenen Kosten werden verringert bzw. die Lebensdauer wird erhöht, indem der Hohlradbereich (ZH) der Eingangswelle (WEIN) mithilfe eines Hohlradlagers (5) lagerbar ist, wobei das Hohlradlager (5) funktional wirksam direkt oder indirekt mit Hilfe einer zweiten Gehäusewandung (6) abstützbar und / oder direkt oder indirekt hieran anordnenbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein seriell/paralleles Hybridfahrzeug, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
Kraftfahrzeuge, insbesondere seriell/parallele Hybridfahrzeuge weisen neben einer Verbrennungskraftmaschine eine erste insbesondere generatorisch betreibbare Elektromaschine und eine zweite insbesondere motorisch betreibbare Elektromaschine auf. Dabei wird in einem ersten Fahrbereich, welcher sich insbesondere vom Kraftfahrzeugstillstand bis zu einer bestimmten Kraftfahrzeuggeschwindigkeit erstreckt, das System seriell betrieben und zwar indem Leistung von der Verbrennungskraftmaschine mit Hilfe der ersten generatorischen Elektromaschine in elektrische Energie umgewandelt wird und auf die zweite motorische Elektromaschine übertragen wird bzw. in einer Batterie abgespeichert wird. Von der zweiten Elektromaschine wird dann das Kraftfahrzeug angetrieben. Insbesondere ab der bestimmten Kraftfahrzeuggeschwindigkeit wird das System parallel betrieben, indem insbesondere ein Schaltelement geschlossen wird, durch welches die Verbrennungskraftmaschine direkt dann auch dem mechanischen Kraftfahrzeugantrieb dient.
Derartige Getriebe für ein solches seriell/paralleles Hybridfahrzeug sind z.B. aus der WO 2018 / 192815 A1 und der WO 2018 /192816 A1 bekannt. Die dortigen Hybridfahrzeuge weisen eine Verbrennungskraftmaschine, eine generatorisch betreibbare erste Elektromaschine und eine motorisch betreibbare zweite Elektromaschine auf. Dabei kann die erste Elektromaschine mit insbesondere einer höheren Drehzahl, beispielsweise mit einer um etwa den Faktor 2 höheren Drehzahl, als die Verbrennungskraftmaschine betrieben werden. Dabei ist durch eine durch die Verbrennungskraftmaschine antreibbare Eingangswelle über einen ersten Zahnradsatz eine der ersten Elektromaschine zugeordnete Antriebswelle, nämlich erste Elektromaschinenwelle, beispielsweise mit einer Gesamtübersetzung von etwa i=2, antreibbar. Durch eine der zweiten Elektromaschine zugeordnete zweite Elektromaschinenwelle ist dabei über einen zweiten Zahnradsatz, über eine Zwischenwelle ein Fahrantriebszahnrad eines Ausgleichsgetriebes des Kraftfahrzeugs, beispielsweise mit einer Gesamtübersetzung von etwa i=8, antreibbar. Die erste und die zweite Elektromaschinenwelle sind dabei koaxial und konzentrisch zueinander angeordnet, wobei die erste Elektromaschinenwelle in Form einer Innenwelle (Vollwelle) und die zweite Elektromaschinenwelle in Form einer die Innenwelle umgebenden Hohlwelle ausgebildet ist. Bei einem seriellen Betrieb kann Leistung von der Verbrennungskraftmaschine über den ersten Zahnradsatz auf die erste Elektromaschine übertragen und von der ersten (generatorischen) Elektromaschine in elektrische Energie umgewandelt werden. Mit dieser elektrischen Energie kann dann die zweite (motorische) Elektromaschine betrieben und über den zweiten Zahnradsatz bzw. über die Zwischenwelle das Kraftfahrzeug angetrieben werden. Über einen dritten Zahnradsatz bzw. mit Hilfe eines Schaltelementes ist dabei auch die Eingangswelle mit einem Fahrantriebszahnrad eines Ausgleichsgetriebes wirksam koppelbar. Bei einem parallelen Betrieb kann so das Kraftfahrzeug - zusätzlich zur zweiten (motorischen) Elektromaschine - über einen dritten Zahnradsatz (bei geschlossenem Schaltelement) von der Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise mit einer Gesamtübersetzung von etwa i=3,5 bis 2, 4, angetrieben werden.
Die Eingangswelle ist zumindest teilweise als ein Hohlrad ausgebildet, so dass die Eingangswelle einen Hohlradbereich und einen Wellenstumpfbereich aufweist, wobei der Hohlradbereich eine Innenverzahnung und/oder eine Außenverzahnung aufweist und wobei mit Hilfe des Wellenstumpfbereiches die Eingangswelle zumindest teilweise an einer Gehäusewandung eines Gehäuses des Getriebes lagerbar ist. Der erste Zahnradsatz wird dabei mit der Innenverzahnung und mittels eines in die Innenverzahnung eingreifenden Stirnzahnrades gebildet. Dabei ist das Stirnzahnrad exzentrisch zu der Innenverzahnung angeordnet. Das Stirnzahnrad ist an der ersten Elektromaschinenwelle ausgebildet oder mit der ersten Elektromaschinenwelle wirksam verbunden. Die Eingangswelle ist parallel versetzt zu der ersten und zweiten Elektromaschinenwelle angeordnet. Das Getriebe weist eine Zwischenwelle mit einem ersten und zweiten Zwischenwellenzahnrad auf. Der zweite Zahnradsatz wird dabei durch ein mit der zweiten Elektromaschinenwelle drehwirksam verbundenes Zahnrad und ein mit diesem Zahnrad in Eingriff stehendes erstes Zwischenwellenzahnrad gebildet. Es ist ein zweites Zwischenwellenzahnrad vorgesehen, welches in das Fahrantriebszahnrad des Ausgleichsgetriebes eingreift. Der entsprechende Kraftfluss kann dann über den zweiten Zahnradsatz, über die Zwischenwelle zum zweiten Zwischenwellenzahnrad auf das Fahrantriebszahnrad übertragen werden.
Die Eingangswelle ist ausschließlich mittels einer vorgespannten Kegelrollenlagerung an der Gehäusewand gelagert bzw. abgestützt. Die Vorspannung ist während des Montageprozesses einzustellen, was auch eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt. Die Vorspannung nimmt mit steigender Temperatur noch zu, so dass bei Betrieb des Getriebes ein relativ hoher Lagerverschleiß auftritt. Ein erhöhter Lagerverschleiß ist immer auch ein Zeichen für ein Optimierungspotential beim mechanischen Wirkungsgrad des Getriebes. Der Montageaufwand, die damit verbundenen Kosten und die mögliche Lebensdauer sind daher noch nicht optimal ausgebildet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Getriebe für ein Kraftfahrzeug nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der mechanische Wirkungsgrad des Getriebes erhöht, der Montageaufwand und/oder die damit verbundenen Kosten verringert sowie die Lebensdauer des Getriebes erhöht ist.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird nun zunächst für das Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Das Grundprinzip der Erfindung liegt zunächst im Wesentlichen darin, dass der Hohlradbereich der Eingangswelle mithilfe eines Hohlradlagers lagerbar ist, wobei das Hohlradlager funktional wirksam direkt oder indirekt mit Hilfe einer zweiten Gehäusewandung abstützbar und / oder direkt oder indirekt hieran anordnenbar ist. An dieser Stelle darf bereits explizit darauf hingewiesen werden, dass der Wellenstumpfbereich und der Hohlradbereich der Eingangswelle als integrale Bestandteile der Eingangswelle ausgebildet sein können, insbesondere als integrale Bestandteile der Eingangswelle ausgebildet sind. Denkbar ist aber auch, dass der Wellenstumpfbereich und der Hohlradbereich als separate Komponenten ausgebildet sind, die miteinander wirksam verbunden sind, und dann funktionstechnisch der Wellenstumpfbereich und der Hohlradbereich die Eingangswelle bilden, hierauf darf hingewiesen werden.
Weiterhin darf darauf hingewiesen werden, dass mit dem Begriff bzw. mit dem Ausdruck „Gehäusewandung“ eine Komponente und/oder ein Bestandteil eines Gehäuses gemeint ist, also nicht zwangsläufig bzw. nicht unbedingt eine äußere Gehäusewandung gemeint sein muss, sondern auch ein Bauteil und/oder eine Komponente des Gehäuses des Getriebes oder des Gehäuses einer Elektromaschine oder des Gehäuses einer Kupplung, wobei dann die „Gehäusewandung“ insbesondere als eine „Gehäuseinnenwandung“ ausgebildet ist bzw. sein kann und sich zumindest teilweise in den Innenraum des jeweiligen Gehäuses erstreckt bzw. erstrecken kann. Mit dem Ausdruck „Gehäusewandung“ könnte daher auch ein „Gehäuse-Abstützbereich“ bezeichnet werden bzw. umfasst sein.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die erste Gehäusewandung als Wandung des Gehäuses des Getriebes ausgebildet und die zweite Gehäusewandung als eine Wandung des Gehäuses der Elektromaschine. Hierbei sind das Gehäuse der Elektromaschine und das Gehäuse des Getriebes, insbesondere angrenzend zueinander angeordnet. Denkbar ist, dass die Elektromaschine bzw. die Elektromaschinen und die jeweiligen Komponenten des Getriebes in jeweiligen Gehäusehälften angeordnet sind, die dann miteinander verbunden sind oder verbindbar sind. Auch die Anordnung und/oder Ausbildung einer Art Getriebeglocke und/oder eines Getriebedeckels zur Abdeckung der Komponenten des Getriebes ist denkbar, wobei dann beispielsweise bei einem Getriebedeckel die entsprechende, insbesondere erste Seitenwandung ausgebildet sein kann. Hier sind entsprechende verschiedenartige Ausbildungen denkbar, worauf an dieser Stelle hingewiesen werden darf.
Auf diese Weise wird zunächst ein hoher mechanischer Wirkungsgrad des Getriebes erreicht. Dieser hohe mechanische Wirkungsgrad wird insbesondere durch ein direktes Abstützen der Reaktionskräfte am Hohlradbereich der Eingangswelle erreicht, so dass sich die Eingangswelle nur wenig durchbiegt. Insbesondere wird der Wirkungsgrad auch dadurch verbessert, dass eine entsprechende Ausgestaltung anstelle der im Stand der Technik bekannten „vorgespannten Kegelrollenlagerung“ realisiert wird, insbesondere nun eine reibungsgünstigere Fest-Los-Lagerung realisiert werden kann bzw. insbesondere nun die zuletzt genannte Fest-Los-Lagerung auf einfache und kostengünstige Weise realisierbar ist.
Weiterhin ist der Verschleiß an dem Hohlradlager und dem Wellenstumpflager besonders gering, da aufgrund der Anordnung der Lager nur geringe Kräfte an den Lagern aufzunehmen sind. Die Montage der Lager ist auch relativ einfach und schnell durchführbar, da keine Vorspannung eingestellt werden muss. Der Montageaufwand und die damit verbundenen Kosten sind verringert.
Die gewählte Lageranordnung ist des Weiteren mit geringem Raumbedarf umsetzbar. Aufgrund der Lageranordnung ist insbesondere eine einteilige Eingangswelle verwendbar, welche keine stabilitätsmindernden Verbindungen aufweist und welche aufgrund der Einteiligkeit auch schnell montierbar ist.
Vorteilhafterweise ist eine Lagerspinne um den Hohlradbereich der Eingangswelle umfänglich herum ausgebildet bzw. angeordnet, wobei das Hohlradlager mit seinem Innenumfang den Hohlradbereich abstützt und mit seinem Außenumfang an einem Lagersitz der Lagerspinne abstützbar ist. Hierbei kann die Lagerspinne als integraler Bestandteil der zweiten Gehäusewandung ausgebildet sein, ist insbesondere aber als separater Bestandteil ausgebildet und montierbar, was im Folgenden noch näher erläutert wird.
So ist die Antriebswelle, insbesondere die Elektromaschinenwelle, innerhalb des Hohlradbereiches der Eingangswelle teilweise anordnenbar, so dass die Antriebswelle und die Eingangswelle axial nah beieinander liegen, was insgesamt eine kompakte Ausführung des Getriebes ermöglicht.
Zudem ist mittels der Lagerspinne eine besonders steife Lagerung ermöglicht, welche einfach montierbar ist.
Insbesondere ist eine Lagerspinne um den Hohlradbereich der Eingangswelle umfänglich herum ausgebildet bzw. angeordnet, wobei das Hohlradlager mit seinem Innenumfang den Hohlradbereich abstützt und mit seinem Außenumfang an einem Lagersitz der Lagerspinne abstützbar ist, wobei die Lagerspinne ein Befestigungsende aufweist, und wobei die Lagerspinne mittels des Befestigungsendes mit der zweiten Gehäusewandung verbindbar bzw. verbunden ist. Durch die Ausführung der Lagerspinne als separates Bauteil ist für das Getriebe eine größere Flexibilität gegeben. Weiterhin sind auch nur besonders wenige Änderungen gegenüber der Variante des Getriebes mit nur einer Lagerung der Eingangswelle am Wellenstumpfbereich nötig bzw. notwendig, so dass die Konstruktionskosten des Getriebes gering sind.
In einer weiteren Ausführungsform des Getriebes weist die Eingangswelle an einem Innenumfang des Hohlradbereiches eine Innenverzahnung und an einem Außenumfang des Hohlradbereiches eine Außenverzahnung auf.
So sind weitere zwei Wellen gleichzeitig mit dem Hohlradbereich der Eingangswelle koppelbar. Insbesondere sind dies eine Antriebswelle, vorteilhaft eine Elektromaschinenwelle einer Elektromaschine und eine Zwischenwelle des Getriebes. Insgesamt werden durch diese Anordnung die Lasten auf das Hohlradlager und auf das Wellenstumpflager der Eingangswelle reduziert, da sich die Kräfte von der Innenverzahnung auf den Hohlradbereich und von der Außenverzahnung auf den Hohlradbereich in axialer Richtung zumindest teilweise ausgleichen.
Denkbar ist das Hohlradlager als Loslager und das Wellenstumpflager als Festlager auszuführen. Aufgrund dieser Ausführungen der Lager ist eine axiale Ausdehnung der Eingangswelle insbesondere bei Temperaturanstieg möglich, ohne dass unerwünschte Spannungen in der Eingangswelle oder in den Lagern auftreten. Das Loslager ist dabei lediglich in der Lage radiale Kräfte aufzunehmen. Das Festlager ist dem hingegen zur Aufnahme radialer und auch axialer Kräfte ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Getriebes ist das Hohlradlager als Festlager und das Wellenstumpflager als Loslager ausgeführt. Auch bei dieser Anordnung ist eine axiale Ausdehnung der Eingangswelle insbesondere bei einem Temperaturanstieg möglich. Das Getriebe ist derart ausgeführt, dass zunächst der Hohlradbereich der Eingangswelle montiert wird. Im Gegensatz zur Ausführung mit dem Hohlradlager als Loslager und dem Wellenstumpflager als Festlager ist hier eine einfachere Montage möglich, da das Festlager vor dem Loslager montiert wird und so die notwendige, insbesondere axiale Stabilität für weitere Montagetätigkeiten gegeben ist. Weiterhin wird die Eingangswelle während der Montage alleine mittels des Festlagers ausreichend genau in der gewünschten Position gehalten.
In einer weiteren Ausführungsform des Getriebes ist das Loslager als Rollenlager ausgebildet. Das Festlager ist bevorzugt als ein Kugellager ausgebildet. Rollenlager und Kugellager sind einfach und kostengünstig beschaffbar und erfüllen des Weiteren alle Anforderungen an das Loslager und das Festlager.
Vorteilhafterweise weist der Hohlradbereich einen Abstützring auf, mittels welchem die Eingangswelle bei der Vor-Montage der Eingangswelle und/oder des Wellenstumpflagers im Gehäuse bzw. in Teilen des Gehäuses an einer Stirnseite des Hohlradlagers axial abstützbar ist. So ist eine axiale Abstützung der Eingangswelle bei Vor-Montagetätigkeiten ohne weitere Hilfsmittel, sondern mittels der Eingangswelle selbst möglich bzw. ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform des Getriebes ist ein Stirnzahnrad an der Antriebswelle, insbesondere Elektromaschinenwelle ausgebildet oder mit der Antriebswelle wirksam verbunden, wobei die Eingangswelle im Hohlradbereich einen stegförmigen Bereich aufweist. Alternativ oder auch gleichzeitig zur oben genannten Abstützung mittels des Abstützringes ist bei der Vor-Montage der Eingangswelle und/oder des Wellenstumpflagers im Gehäuse bzw. in Teilen des Gehäuses die Eingangswelle mittels des stegförmigen Bereichs an einer Stirnseite des Stirnzahnrades axial abstützbar. Unter Umständen ist das Stirnzahnrad stabiler gegenüber axialen Belastungen im Gegensatz zum Hohlradlager, so dass Beschädigungen bei der Montage erfolgreich vermieden werden können. Bei gleichzeitiger Abstützung der Eingangswelle an dem Hohlradlager und der Stirnseite des Stirnzahnrades ist eine Aufteilung der Belastung ermöglicht.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die Erfindung in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird nun eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Getriebes eines seriell/parallelen Hybridfahrzeugs,
2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes in einer Seitenansicht im Schnitt, und
3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes in einer Seitenansicht im Schnitt.

1 zeigt schematisch ein Getriebe 1 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein seriell/paralleles Hybridfahrzeug mit teilweise den angrenzenden Bauteilen des seriell/parallelen Hybridfahrzeugs in schematischer Darstellung.
In 2 ist in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform des Getriebes 1 in einer Seitenansicht im Schnitt dargestellt. Sofern möglich, werden in allen Figuren für die gleichen Bauteile auch gleiche Bezugszeichen verwendet.
Das Getriebe 1 weist ein Gehäuse 2, eine Eingangswelle W_EIN , eine Antriebswelle W_EM1 , nämlich eine erste Elektromaschinenwelle W_EM1 , und eine zweite Elektromaschinenwelle W_EM2 auf. Die Eingangswelle W_EIN weist einen Wellenstumpfbereich Z_HW und einen Hohlradbereich Z_H auf. Das Gehäuse 2 weist eine erste Gehäusewandung 3 auf, wobei der Wellenstumpfbereich Z_HW der Eingangswelle W_EIN an der ersten Gehäusewandung 3 mittels eines Wellenstumpflagers 4 gelagert ist. Der Hohlradbereich Z_H der Eingangswelle W_EIN ist mit der ersten Elektromaschinenwelle W_EM1 wirksam gekoppelt.
Der Hohlradbereich Z_H der Eingangswelle W_EIN ist mithilfe eines Hohlradlagers 5 gelagert. Das Hohlradlager 5 ist hierbei insbesondere indirekt an einer zweiten Gehäusewandung 6 abgestützt, insbesondere mit Hilfe einer separat angeordneten Lagerspinne 7.
Eine Lagerspinne 7 ist hier um den Hohlradbereich Z_H der Eingangswelle W_EIN umfänglich herum ausgebildet bzw. angeordnet. Das Hohlradlager 5 ist mit seinem Innenumfang an dem Hohlradbereich Z_H insbesondere an einem Außenumfang des Hohlradbereiches Z_H angeordnet. Das Hohlradlager 5 ist weiterhin mit seinem Außenumfang an einem Lagersitz 8 der Lagerspinne 7 abstützbar. Die Lagerspinne 7 weist ein Befestigungsende 9 auf, wobei die Lagerspinne 7 mittels des Befestigungsendes 9 mit der zweiten Gehäusewandung 6 verbunden ist.
Bei den hier in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen ist die zweite Gehäusewandung 6 insbesondere als Abstützbereich bzw. als Gehäusewandung eines nicht näher bezeichneten Elektromaschinengehäuses, insbesondere zur Aufnahme der ersten und zweiten Elektromaschine EM1 und EM2 ausgebildet bzw. ausgeführt. Anders ausgedrückt, in der bevorzugten Ausführungsform weist das Getriebe 1 ein Gehäuse 2 und die beiden Elektromaschinen EM1 und EM2 ein hier nicht näher bezeichnetes separates Gehäuse auf, das dann die zweite Gehäusewandung 6 aufweist bzw. ausbildet. Das Gehäuse 2 des Getriebes 1 wird mit dem Gehäuse der Elektromaschinen insbesondere verbunden bzw. werden diese angrenzend zueinander angeordnet. Dieses soll in den 2 und 3 durch die dort gestricheltpunktiert und senkrecht verlaufend dargestellte Gehäusetrennlinie GT entsprechend dargestellt sein. In diesem Zusammenhang ist auch denkbar, dass die erste Gehäusewandung als Teil eines Deckelelementes des Gehäuses 2 des Getriebes 1 ausgebildet ist.
Die 2 und 3 zeigen daher die bevorzugte Ausführungsform zweier aneinander grenzender Gehäuse, einerseits das Gehäuse 2 für das Getriebe 1 mit der ersten Gehäusewandung 3 und das nicht näher bezeichnete Gehäuse für die Elektromaschinen EM1 und EM2 mit der zweiten Gehäusewandung 6, wobei die jeweiligen Gehäuse auch als jeweilige Gehäusehälften ausgebildet und miteinander verbunden sein können. Insbesondere die Elektromaschinenwellen W_EM1 und/oder W_EM2 erstrecken sich in den Innenraum des Gehäuses 2 des Getriebes 1 zumindest teilweise hinein bzw. bilden dann die erste und/oder zweite Elektromaschinenwelle W_EM1 bzw. W_EM2 entsprechende Komponenten des Getriebes 1. Die spezifische Ausbildung der jeweiligen Gehäuse bzw. der jeweiligen Gehäusewandungen ist daher insbesondere auf unterschiedliche Art und Weise möglich, insbesondere wie zuvor beschrieben, wobei eine entsprechende Gehäusewandung auch als Komponente bzw. Teil eines Gehäusedeckels ausgebildet sein kann.
An der zweiten Gehäusewandung 6 sind dazu mehrere Schraubbutzen 10, insbesondere drei oder vier Schraubbutzen 10 ausgebildet, wobei die Schraubbutzen 10 vorteilhafterweise als integrale Bestandteile der zweiten Gehäusewandung 6 ausgebildet sind. Mittels üblicher Schrauben 11 ist das Befestigungsende 9 der Lagerspinne 7 an den Schraubbutzen 10 der zweiten Gehäusewandung 6 befestigbar. Andere Arten der Befestigung der Lagerspinne 7 an der zweiten Gehäusewandung 6 sind denkbar.
Insbesondere ist auch denkbar, dass eine Lagerspinne um den Hohlradbereich Z_H der Eingangswelle W_EIN umfänglich herum ausgebildet ist, wobei das Hohlradlager mit seinem Innenumfang an dem Hohlradbereich Z_H angeordnet ist, wobei das Hohlradlager mit seinem Außenumfang an einem Lagersitz der Lagerspinne abstützbar ist, und wobei die Lagerspinne als integraler Bestandteil der zweiten Gehäusewandung ausgebildet ist. Eine solche integrale Ausführung von Lagerspinne und zweiter Gehäusewandung führt insgesamt zu einer Reduzierung der Bauteile des Getriebes. Dafür ist der Fertigungsaufwand und / oder der Konstruktionsaufwand des integralen Bauteils unter Umständen erhöht. Hierbei wäre dann das Hohlradlager direkt an dieser derartigen Gehäusewandung abgestützt.
Die Eingangswelle W_EIN weist an einem Innenumfang des Hohlradbereiches Z_H eine Innenverzahnung Z_H , und an einem Außenumfang des Hohlradbereiches Z_H eine Außenverzahnung Z_HA auf.
Mittels der Innenverzahnung Z_HI ist der Hohlradbereich Z_H mit der ersten Elektromaschinenwelle W_EM1 funktional wirksam gekoppelt, so dass ein Drehmoment zwischen der Eingangswelle W_EIN und der Elektromaschinenwelle W_EM1 übertragbar ist.
Mittels der Außenverzahnung Z_HA kann der Hohlradbereich Z_H der Eingangswelle W_EIN mit einer Zwischenwelle Wzw wirksam gekoppelt werden, insbesondere bei dem dann geschlossenen Schaltelement S.
In der ersten Ausführungsform des Getriebes 1 aus 2 ist das Hohlradlager 5 als Loslager und das Wellenstumpflager 4 als Festlager ausgeführt.
In 3 ist in einer schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform des Getriebes 1 in einer Seitenansicht im Schnitt dargestellt.
In dieser zweiten Ausführungsform des Getriebes 1 aus 3 ist das Hohlradlager 5 als Festlager und das Wellenstumpflager 4 als Loslager ausgeführt.
Das Loslager ist als Rollenlager ausgebildet. Solche Rollenlager weisen in Achsrichtung der Rollen ein Spiel auf, so dass diese nicht dazu geeignet sind axiale Lasten aufzunehmen. Das Spiel wird vielmehr dazu genutzt, eine thermische Ausdehnung der Eingangswelle W_EIN zu ermöglichen, ohne dass unerwünschte Spannungen in der Eingangswelle W_EIN , in dem Hohlradlager 5 und / oder in dem Wellenstumpflager 4 auftreten.
Das Festlager ist als Kugellager ausgebildet. Diese Kugellager sind hier derart ausgeprägt, dass diese neben der Aufnahme radialer Lasten auch axiale Lasten aufnehmen können, was diese eben als Festlager charakterisiert.
In dem ersten Ausführungsbeispiel des Getriebes 1 gemäß 2 wird das Wellenstumpflager 4, insbesondere als ein Kugellager ausgeführtes Festlager mit einem zusätzlichen Rollenlager kombiniert, um die Steifigkeit dieser Lagerkombination zu erhöhen und um größere radiale Lasten abstützen zu können. Eine solche Lagerkombination ist als fertiges Bauteil bei entsprechenden Lagerherstellern beziehbar.
Der Hohlradbereich Z_H weist in dem ersten Ausführungsbeispiel des Getriebes 1 aus 2 einen Abstützring 12 auf. Der Abstützring 12 dient dazu, die Eingangswelle W_EIN bei der Vor-Montage der Eingangswelle W_EIN und/oder des Wellenstumpflagers 4 in dem Gehäuse 2 bzw. in Teilen des Gehäuses 2 an einer Stirnseite des Hohlradlagers 5 axial abzustützen. Diese Abstützung erfolgt insbesondere an den Stirnseiten von Rollen des als Rollenlager ausgeführten Hohlradlagers 5. Alternativ könnte die axiale Abstützung bei Vor-Montagetätigkeiten auch an dem äußeren Lagerring des Hohlradlagers 5 erfolgen.
Ein Stirnzahnrad Z_EM1 ist an der ersten Elektromaschinenwelle W_EM1 ausgebildet. Dieses Stirnzahnrad Z_EM1 steht mit der Innenverzahnung Z_HI in Eingriff, so dass die Kopplung der Elektromaschinenwelle W_EM1 mit der Eingangswelle W_EIN mittels des Stirnzahnrades Z_EM1 und der Innenverzahnung Z_HI erfolgt.
Die Eingangswelle W_EIN weist im Hohlradbereich Z_H einen stegförmigen Bereich Z_Hsteg auf. Bei der Vor-Montage der Eingangswelle W_EIN und/oder des Wellenstumpflagers 4 in dem Gehäuse 2 bzw. in Teilen des Gehäuses 2 ist die Eingangswelle W_EIN mittels des stegförmigen Bereichs Z_Hsteg an einer Stirnseite des Stirnzahnrades Z_EM1 axial abstützbar.
Die axiale Abstützung der Eingangswelle W_EIN bei Vor-Montagetätigkeiten ist somit mittels des stegförmigen Bereichs Z_Hsteg und / oder des Abstützringes 12 ermöglicht. Die axialen Belastungen entstehen z.B. wenn das Wellenstumpflager 4 auf den Wellenstumpfbereich Z_HW aufgeschoben wird bzw. die Eingangswelle W_EIN mit montiertem Wellenstumpflager 4 in das Gehäuse eingeschoben wird.
Bei der Endmontage wird insbesondere eine separate externe Haltevorrichtung zur axialen Abstützung der Eingangswelle W_EIN bei den abschließenden Montagetätigkeiten verwendet.
Eine solche externe Haltevorrichtung könnte auch der Zentrierung der Eingangswelle W_EIN dienen.
Das Getriebe 1 ist mittels der Zwischenwelle Wzw mit einem Ausgleichsgetriebe D gekoppelt. Mit dem Ausgleichsgetriebe D sind zwei Antriebsräder des Kraftfahrzeuges koppelbar. Die zweite Elektromaschinenwelle W_EM2 ist mit der Zwischenwelle Wzw gekoppelt.
Das Getriebe 1 weist eine Parksperre P auf, wobei die zweite Elektromaschinenwelle W_EM2 und / oder die Zwischenwelle Wzw mittels der Parksperre P sperrbar ist. Ein unbeabsichtigtes Wegrollen des Kraftfahrzeugs während des Parkens wird so vermieden. Die Parksperre P weist beispielsweise ein Sperrblech auf, welches in einer Sperrposition des Sperrbleches in ein drehfest mit der zweiten Elektromaschinenwelle W_EM2 verbundenes Zahnrad und / oder in ein drehfest mit der Zwischenwelle W_ZW verbundenes Zahnrad eingreift. In einer Fahrposition greift das Sperrblech nicht in ein solches Zahnrad ein, so dass eine Rotation dessen nicht blockiert bzw. gesperrt wird.
In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel des Getriebes 1 aus 2 und 3 ist die Parksperre P angrenzend der zweiten Elektromaschinenwelle W_EM2 angeordnet und blockiert bzw. sperrt diese auf Wunsch eines Fahrers des Kraftfahrzeuges oder aufgrund eines Befehls seitens einer Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs.
Nachfolgend wird die Übertragung der Drehmomente beim Betrieb des Getriebes 1 beschrieben. Die Eingangswelle W_EIN ist mit einer Verbrennungskraftmaschine gekoppelt, so dass ein Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine auf die Eingangswelle W_EIN übertragen wird. Mittels der Innenverzahnung Z_HI und des Stirnzahnrades Z_EM, der ersten Elektromaschinenwelle W_EM1 wird das Drehmoment auf die erste Elektromaschinenwelle W_EM1 , welche mit einer ersten Elektromaschine EM1 wirksam verbunden ist, übertragen. Mittels der ersten, generatorisch betreibbaren Elektromaschine EM1 wird elektrische Energie generiert. Diese elektrische Energie wird, unter Umständen über einen Zwischenspeicher, insbesondere einen Akkumulator einer zweiten Elektromaschine EM2 zugeführt. Die zweite, elektromotorisch betreibbare Elektromaschine EM2 erzeugt ein Drehmoment mit der zweiten Elektromaschinenwelle W_EM2 . Mittels eines Zahnrades Z_EM2 der zweiten Elektromaschinenwelle W_EM2 wird das Drehmoment auf ein erstes Zwischenwellenzahnrad Z_ZW1 und somit auf die Zwischenwelle Wzw übertragen. Ein zweites Zwischenwellenzahnrad Z_ZW2 steht mit einem Fahrantriebszahnrad Z_D in Eingriff, wobei das Fahrantriebszahnrad Z_D drehfest mit dem Ausgleichsgetriebe D verbunden ist. So wird das Drehmoment von der Zwischenwelle Wzw auf das zweite Zwischenwellenzahnrad Z_ZW2 , auf das Fahrantriebszahnrad Z_D auf das Ausgleichsgetriebe D und abschließend auf zwei Antriebsräder des Kraftfahrzeuges übertragen. Ein Schaltelement S befindet sich dabei in einer geöffneten Stellung, so dass keine Drehmomentenübertragung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Zwischenwelle Wzw stattfindet und sich das Kraftfahrzeug somit in seinem seriellen Betrieb befindet. Ein drittes Zwischenwellenzahnrad Z_ZW3 steht mit der Außenverzahnung Z_HA in Eingriff, das dritte Zwischenwellenzahnrad Z_ZW3 rotiert aber auf der Zwischenwelle W_ZW ohne ein Drehmoment zu übertragen, insbesondere ist das Zwischenwellenzahnrad Z_ZW3 als Losrad ausgeführt.
Mittels des Schaltelements S ist das dritte Zwischenwellenzahnrad Z_ZW3 mit der Zwischenwelle W_ZW wirksam koppelbar, so dass ein Drehmoment von dem dritten Zwischenwellenzahnrad Z_ZW3 auf die Zwischenwelle W_ZW übertragbar ist. Das Schaltelement S befindet sich dazu in einer geschlossenen Stellung. Genau dies passiert insbesondere in einem spezifischen Betrieb des Kraftfahrzeugs, so dass neben dem Drehmoment der zweiten Elektromaschine EM2 auch das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine auf die Zwischenwelle Wzw übertragen wird, insbesondere bei einem „Boost“-Betrieb.
In den 2 und 3 sind die gleichen Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen, die Wirkungsweise des hier dargestellten Getriebes 1 ist ähnlich bzw. gleich. In 3 ist insbesondere lediglich eine weitere mögliche konstruktionstechnische Ausführung darstellt.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2: Gehäuse
3: erste Gehäusewandung
4: Wellenstumpflager
5: Hohlradlager
6: zweite Gehäusewandung
7: Lagerspinne
8: Lagersitz
9: Befestigungsende
10: Schraubbutzen
11: Schraube
12: Abstützring
WEIN: Eingangswelle
WEM1: Antriebswelle, rste Elektromaschinenwelle
WEM2: zweite Elektromaschinenwelle
ZHW: Wellenstumpfbereich
ZH: Hohlradbereich
ZHI: Innenverzahnung
ZHA: Außenverzahnung
WZW: Zwischenwelle
ZEM1: Stirnzahnrad der ersten Elektromaschinenwelle
ZHsteg: stegförmiger Bereich
D: Ausgleichsgetriebe
P: Parksperre
EM1: erste Elektromaschine
EM2: zweite Elektromaschine
ZEM2: Zahnrad der zweiten Elektromaschinenwelle
ZZW1: erstes Zwischenwellenzahnrad
ZZW2: zweites Zwischenwellenzahnrad
ZZW3: drittes Zwischenwellenzahnrad
ZD: Fahrantriebszahnrad
S: Schaltelement
GT: Gehäusetrennlinie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2018/192815 A1 [0003]
WO 2018/192816 A1 [0003]

Claims

Getriebe (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein seriell/paralleles Hybridfahrzeug, mit mindestens einem Gehäuse (2), mit einer Eingangswelle (W_EIN) und mit zumindest einer Antriebswelle (W_EM1), insbesondere einer Elektromaschinenwelle, wobei die Eingangswelle (W_EIN) einen Wellenstumpfbereich (Z_HW) und einen Hohlradbereich (Z_H) aufweist, wobei das Gehäuse (2) eine erste Gehäusewandung (3) aufweist, wobei der Wellenstumpfbereich (Z_HW) der Eingangswelle (W_EIN) an der ersten Gehäusewandung (3) mittels eines Wellenstumpflagers (4) lagerbar ist, und wobei der Hohlradbereich (Z_H) der Eingangswelle (W_EIN) mit der Antriebswelle (W_EM1) koppelbar und / oder wirksam verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlradbereich (Z_H) der Eingangswelle (W_EIN) mithilfe eines Hohlradlagers (5) lagerbar ist, wobei das Hohlradlager (5) funktional wirksam direkt oder indirekt mit Hilfe einer zweiten Gehäusewandung (6) abstützbar und / oder direkt oder indirekt hieran anordnenbar ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lagerspinne um den Hohlradbereich der Eingangswelle umfänglich herum ausgebildet ist, wobei das Hohlradlager mit seinem Innenumfang an dem Hohlradbereich angeordnet ist, wobei das Hohlradlager mit seinem Außenumfang an einem Lagersitz der Lagerspinne abstützbar ist, und wobei die Lagerspinne als integraler Bestandteil der zweiten Gehäusewandung ausgebildet ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lagerspinne (7) um den Hohlradbereich (Z_H) der Eingangswelle (W_EIN) umfänglich herum ausgebildet ist, wobei das Hohlradlager (5) mit seinem Innenumfang an dem Hohlradbereich (Z_H) angeordnet ist, wobei das Hohlradlager (5) mit seinem Außenumfang an einem Lagersitz (8) der Lagerspinne (7) abstützbar ist, wobei die Lagerspinne (7) ein Befestigungsende (9) aufweist, und wobei die Lagerspinne (7) mittels des Befestigungsendes (9) mit der zweiten Gehäusewandung (6) verbindbar ist.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (W_EIN) an einem Innenumfang des Hohlradbereiches (Z_H) eine Innenverzahnung (Z_HI) und an einem Außenumfang des Hohlradbereiches (Z_H) eine Außenverzahnung (Z_HA) aufweist.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlradlager (5) als Loslager und das Wellenstumpflager (4) als Festlager ausgeführt ist.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlradlager (5) als Festlager und das Wellenstumpflager (4) als Loslager ausgeführt ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Loslager als Rollenlager ausgebildet ist.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Festlager als Kugellager ausgebildet ist.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlradbereich (Z_H) einen Abstützring (12) aufweist, mittels welchem die Eingangswelle (W_EIN) bei der Vor-Montage der Eingangswelle (W_EIN) und/oder des Wellenstumpflagers (4) im Gehäuse (2) bzw. in einem Teil des Gehäuses (2) an einer Stirnseite des Hohlradlagers (5) axial abstützbar ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stirnzahnrad (Z_EM1) an der Antriebswelle (W_EM1), insbesondere der Elektromaschinenwelle ausgebildet oder mitihr verbunden ist, wobei die Eingangswelle (W_EIN) im Hohlradbereich (Z_H) einen stegförmigen Bereich (Z_Hsteg) aufweist, und wobei bei der Vor-Montage der Eingangswelle (W_EIN) und/oder des Wellenstumpflagers (4) im Gehäuse (2) bzw. in Teilen des Gehäuses (2) die Eingangswelle (W_EIN) mittels des stegförmigen Bereichs (Z_Hsteg) an einer Stirnseite des Stirnzahnrades (Z_EM1) axial abstützbar ist.