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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung eines E-Achsen-Moduls mit einer elektrischen Maschine und einem Getriebe und mit einer mehrfach gelagerten Getriebeeingangswelle. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der Lageranordnung im elektrischen Antriebsstrang eines elektrisch angetriebenen Personenkraftwagens oder eines elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugs.
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Stand der Technik
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DE 10 2010 048 131 A1 bezieht sich auf eine elektrische Antriebseinheit. Diese umfasst einen Stator und einen Rotor, ein Getriebe sowie eine elektrische Schaltung und ein Gehäuse. Das Gehäuse bildet einen Motorraum, in dem die elektrische Maschine angeordnet ist und einen Getrieberaum, in dem zumindest ein Teil des Getriebes angeordnet ist. Die Antriebseinheit weist einen Schmierkreislauf auf, in dem eine Schmierflüssigkeit zum Schmieren und Kühlen des Rotors der elektrischen Maschine und des Getriebes geführt ist, wobei die Schmierflüssigkeit zwischen dem Motorraum und dem Getrieberaum zirkuliert. Ferner weist die Antriebseinheit einen Kühlkreislauf auf, in dem eine Kühlflüssigkeit zum Kühlen des Stators der elektrischen Maschine und der elektrischen Schaltung geführt ist. Die Kühlflüssigkeit des Kühlkreislaufs steht in wärmeaustauschender Verbindung zu der Schmierflüssigkeit des Schmierkreislaufs.
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EP 2 846 439 A1 hat eine elektrische Maschine mit einer Welle zum Gegenstand. Die elektrische Maschine umfasst einen Rotor, der im Betrieb der elektrischen Maschine mit dem Stator magnetisch zusammenwirkt. Ferner sind eine erste Lagervorrichtung und eine zweite Lagervorrichtung sowie eine Welle vorgesehen, die in der ersten Lagervorrichtung und der zweiten Lagervorrichtung um eine Drehachse drehbar gelagert ist. Die Welle weist in einer axialen Richtung der Drehachse aufeinanderfolgend einen ersten Abschnitt mit einem ersten Material und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Material auf, wobei der Rotor an dem ersten Abschnitt der Welle befestigt ist und wobei das erste Material und das zweite Material an einer Stoßstelle des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts stoffschlüssig und homogen miteinander verbunden sind. Es ist eine Welle vorgesehen für die elektrische Maschine samt Rotor sowie eine Serie von elektrischen Maschinen umfassend mindestens eine erste elektrische Maschine und mindestens eine zweite elektrische Maschine, ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Serie von elektrischen Maschinen.
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DE 103 50 040 A1 hat eine Getriebeantriebseinheit zum Gegenstand. Die Getriebeantriebseinheit dient insbesondere zum Verstellen beweglicher Teile in Kraftfahrzeugen und umfasst einen Elektromotor, der einen innerhalb eines Stators angeordneten Rotor aufweist. Des Weiteren ist ein dazu koaxial angeordnetes, eine Antriebswelle aufweisendes Untersetzungsgetriebe vorgesehen, wobei der Rotor auf einer Hohlwelle gelagert ist, an deren äußerem Umfang axial neben dem Rotor mindestens ein das Untersetzungsgetriebe antreibendes Getriebebauteil angeordnet ist und die Abtriebswelle die Hohlwelle durchdringt.
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Darstellung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird die Lageranordnung eines E-Achsen-Moduls bereitgestellt mit einer elektrischen Maschine und einem Getriebe sowie mit einer mehrfach gelagerten Getriebeeingangswelle. Die Lageranordnung im Getriebe ist als erste X-Anordnung eines deckelseitigen Lagers und eines gehäuseseitigen Lagers ausgeführt und die Getriebeeingangswelle weist, ausgehend von einem Lagersitz des deckelseitigen Lagers, steigende Durchmesser zur Mitte der Getriebeeingangswelle hin auf.
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Durch die vorgeschlagene Lageranordnung eines E-Achsen-Moduls kann ein auf der Getriebeeingangswelle vormontierter Rotor in Montagerichtung verbaut und von der Seite des E-Achsen-Moduls montiert werden, in der bei komplettiertem E-Achsen-Modul die elektrische Maschine angeordnet ist. Dadurch besteht die Möglichkeit, die bereits montierte elektrische Maschine mit oder ohne Leistungselektronik zu prüfen, bevor das Getriebe am E-Achsen-Modul montiert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist innerhalb der Lageranordnung die Getriebeeingangswelle entweder als ein Bauteil einteilig ausgeführt oder alternativ aus mehreren Wellenabschnitten aus unterschiedlichen Materialien gefertigt und über Reib-, Laser oder Kondensatorentladungsschweißen gefügt.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lageranordnung des E-Achsen-Moduls umfasst das deckelseitige Lager, das gehäuseseitige Lager sowie ein E-Maschinen-Lager. Insgesamt ist somit gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung die Getriebeeingangswelle in drei Wälzlagern drehbar aufgenommen. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung sind das deckelseitige Lager, das gehäuseseitige Lager sowie das E-Maschinen-Lager als Radialrillenkugellager, als Schrägkugellager, als Zylinderrollenlager oder als Kegelrollenlager ausgeführt.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung weist die Getriebeeingangswelle eine Laufverzahnung auf, die entweder im Material der Getriebeeingangswelle direkt ausgeführt ist oder die über eine Steckverzahnung mittels eines Ritzels mit der Getriebeeingangswelle gefügt werden kann.
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In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung ist die Getriebeeingangswelle mit vormontiertem Rotor der elektrischen Maschine in Montagerichtung in ein Systemgehäuse beziehungsweise das E-Achsen-Modul montierbar. Dadurch ergibt sich ein erheblich vereinfachter Fertigungsprozess, da im Rahmen der Montage eine Trennung von Getriebe und elektrischer Maschine sowie Testvorgängen dieser Komponenten erfolgen kann.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lageranordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Getriebeeingangswelle den Lagersitz des deckelseitigen Lagers umfasst, der in einem ersten Durchmesser ausgeführt ist und die Getriebeeingangswelle die Laufverzahnung aufweist, die in einem zweiten Durchmesser ausgeführt ist, der den ersten Durchmesser übersteigt und die Getriebeeingangswelle einen Lagersitz des gehäuseseitigen Lagers aufweist, der in einem dritten Durchmesser ausgeführt ist, der die ersten und zweiten Durchmesser übersteigt, sowie die Getriebeeingangswelle eine Lauffläche eines Dichtelements umfasst, deren vierter Durchmesser die ersten, zweiten und dritten Durchmesser übersteigt.
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Durch die vorstehende Durchmesseranordnung kann die Getriebewelle, sei sie ein- oder mehrteilig ausgeführt, in Montagerichtung im E-Achsen-Modul von einer Seite her gefügt werden. Dies bietet fertigungstechnische Vorteile, da aufgrund der kontinuierlichen Durchmesserabstufung am getriebeseitigen Teil der Getriebeeingangswelle eine Vormontage des Rotors auf der Getriebeeingangswelle möglich ist und Testvorgänge, die im Rahmen der Endmontage des E-Achsen-Moduls erforderlich sind, voneinander entkoppelt werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung stützen sich Axialkräfte von Getriebekomponenten des Getriebes, die in Richtung des deckelseitigen Lagers wirken, an der Laufverzahnung direkt oder indirekt unter Zwischenschaltung einer Hülse ab.
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Alternativ besteht die Möglichkeit, dass sich Axialkräfte von Getriebekomponenten des Getriebes, die in Richtung des deckelseitigen Lagers wirken, an einem zusätzlichen Wellenabsatz der Getriebeeingangswelle oder an einem auf dieser drehfest angeordneten Parksperrenrad abstützen. Des Weiteren ist bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung vorgesehen, dass sich ein optional auf der Getriebeeingangswelle verbautes Parksperrenrad unmittelbar an der Laufverzahnung abstützt oder unter Zwischenschaltung einer Hülse an der Laufverzahnung oder einem zusätzlichen Wellenabsatz der Getriebeeingangswelle abstützt.
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Darüber hinaus ist hinsichtlich der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung hervorzuheben, dass im E-Achsen-Modul das deckelseitige Lager und das E-Maschinen-Lager der Getriebeeingangswelle eine zweite X-Anordnung bilden.
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Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der Lageranordnung im elektrischen Antriebsstrang eines elektrisch angetriebenen Personenkraftwagens oder eines elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugs.
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Vorteile der Erfindung
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lageranordnung wird ein sehr montagefreundliches, flexibles und hinsichtlich seiner Lebensdauer robustes Lagerkonzept zur Verfügung gestellt. Es ist eine Teilmontage von Baugruppen möglich, welche die Möglichkeit einer Komponentenprüfung beim Aufbau des E-Achsen-Moduls ermöglicht und zugleich ein hochintegriertes Konzept darstellt, welches sehr kostengünstig, kompakt und hinsichtlich seines Gewichts optimiert ist. Durch die Anordnung des deckelseitigen Lagers und des gehäuseseitigen Lagers im Bereich des Getriebes des E-Achsen-Moduls wird eine Lagerungsmöglichkeit geschaffen, die in optimaler Weise dazu geeignet ist, hohe Verzahnungskräfte abzustützen sowie eine einfache Stellung der Vorspannung zwischen dem deckelseitigen Lager und dem gehäuseseitigen Lager zu ermöglichen. Die auftretenden Axialkräfte, erzeugt durch die Getriebekomponenten des Getriebes im E-Achsen-Modul, die in Richtung des deckelseitigen Lagers wirken, können entweder direkt an der Laufverzahnung oder mittelbar über Zwischenschaltung einer Hülse an der Laufverzahnung abgestützt werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, in Richtung des deckelseitigen Lagers wirkende Axialkräfte an einem zusätzlichen Wellenabsatz der Getriebeeingangswelle abzustützen oder an einem optional vorhandenen Parksperrenrad. Dieses kann sich wiederum direkt an der Laufverzahnung der Getriebeeingangswelle oder unter Zwischenschaltung einer Hülse an der Laufverzahnung oder beispielsweise an einem zusätzlich an der Getriebeeingangswelle ausgebildeten Wellenabsatz abstützen.
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Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung ist das E-Maschinen-Lager kleiner dimensioniert und damit kostengünstiger, da dieses lediglich dazu dient, die vergleichsweise geringen Kräfte, die aus dem Gewicht des Rotors der elektrischen Maschine resultieren, aufzunehmen.
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Durch die steigenden Durchmesser, die an der Getriebeeingangswelle ausgehend vom deckelseitigen Lager in Richtung Mitte der Getriebeeingangswelle in Richtung des Dichtelements beispielsweise eines Radialdichtrings ausgeführt werden, besteht die Möglichkeit, die Rotorwelle von der Seite der elektrischen Maschine her im E-Achsen-Modul einzubauen. Dadurch wird die Möglichkeit eröffnet, eine bereits an der Getriebeeingangswelle montierte elektrische Maschine, beispielsweise den Rotor mit oder ohne Anschluss an die Leistungselektronik zu prüfen, bevor das E-Achsen-Modul durch den Anbau des Getriebes komplettiert wird.
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Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung werden bevorzugt Wälzlager eingesetzt, die beispielsweise als Radialrillenkugellager, als Schrägkugellager, als Zylinderrollenlager oder als Kegelrollenlager ausgeführt werden.
Die durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lageranordnung dreifach abgestützte Getriebeeingangswelle kann einteilig hergestellt sein oder aus einzelnen Wellenabschnitten, die aus verschiedenen Werkstoffen gefertigt sind, gefügt werden. Zum Fügen der aus unterschiedlichen Materialien hergestellten Wellenabschnitte lassen sich beispielsweise Reib-, Laser- und Kondensatorentladungsschweißen einsetzen. Die Ausführung der Getriebeeingangswelle als mehrteilige Welle aus mehreren miteinander gefügten Wellenabschnitten bietet den Vorteil, dass der jeweils geeignetste Werkstoff für die Funktionen, so zum Beispiel Laufverzahnung und Rotorwelle eingesetzt werden kann.
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Figurenliste
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Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 die Komponenten der erfindungsgemäßen Lageranordnung, in denen die Getriebeeingangswelle eines E-Achsen-Moduls mehrfach gelagert ist,
- 2 die Lageranordnung zur Mehrfachlagerung der Getriebeeingangswelle eingebaut in ein E-Achsen-Modul mit Getriebe und elektrischer Maschine,
- 3 eine schematische Darstellung der Durchmesserabstufung an der Getriebeeingangswelle und
- 4 eine schematische Darstellung der ersten X-Anordnung im Bereich des Getriebes sowie der zweiten X-Anordnung an den Außenseiten des E-Achsen-Moduls.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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1 zeigt eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung 22, zur Mehrfachlagerung einer Getriebeeingangswelle 24 in einem E-Achsen-Modul 10.
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Das E-Achsen-Modul 10 gemäß der schematischen Darstellung in 1 umfasst neben der elektrischen Maschine 12 ein Getriebe 14. Das E-Achsen-Modul 10 umfasst ein Systemgehäuse 16, welches auf einer getriebeseitigen Seite des E-Achsen-Moduls 10 durch einen angedeuteten Getriebedeckel 18 verschlossen wird. Auf der gegenüberliegenden Seite des E-Achsen-Moduls 10 wird das Systemgehäuse 16 beispielsweise durch einen Getriebedeckel 20 der elektrischen Maschine 12 verschlossen. In der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung 22 gemäß 1 ist die Getriebeeingangswelle 24 mehrfach gelagert. Die Getriebeeingangswelle 24 umfasst im Bereich der elektrischen Maschine 12 des E-Achsen-Moduls 10 einen Rotor 26, der von einem in 2 dargestellten Statorgehäuse 52 umschlossen ist, in dem sich ein Stator 54 befindet.
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Aus der Darstellung gemäß 1 geht hervor, dass die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lageranordnung 22 ein deckelseitiges Lager 30 aufweist. Das deckelseitige Lager 30 ist beispielsweise mittels einer Passscheibe 28, die im Getriebedeckel 20 verbaut wird, hinsichtlich seiner definierten Vorspannung einstellbar. Des Weiteren geht aus der Darstellung gemäß 1 hervor, dass auf der Getriebeeingangswelle 24 ein Parksperrenrad 32 aufgenommen sein kann, welches mit einer Passverzahnung 36 drehfest auf der Getriebeeingangswelle 24 befestigt ist. Unmittelbar neben dem optional vorhandenen Parksperrenrad 32 ist auf der Getriebeeingangswelle 24 eine Laufverzahnung 34 ausgebildet. Über diese Laufverzahnung 34 wird das Drehmoment der elektrischen Maschine 12 in das Getriebe 14 des E-Achsen-Moduls 10 eingeleitet.
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Das Getriebe 14 im E-Achsen-Modul 10 umfasst darüber hinaus ein gehäuseseitiges Lager 40, dessen Innenring mit einem Sicherungsring 38 in axiale Richtung auf der Getriebeeingangswelle 24 fixiert sein kann. Das gehäuseseitige Lager 40 ist in einem in 1 angedeuteten Systemgehäuse 16 gelagert. In unmittelbarer Nähe zum gehäuseseitigen Lager 40 ist ein Dichtelement 42 mit einer nicht näher dargestellten Lauffläche zusammenwirkend angeordnet. Dabei handelt es sich beispielsweise um einen Radialwellendichtring. Durch das Dichtelement 42 wird das Innere der elektrischen Maschine 12 von dem mit einem Schmiermittel benetzten Innenraum des Getriebes 14 getrennt.
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Schließlich ist die Getriebeeingangswelle 24 im Rahmen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung 22 in einem E-Maschinen-Lager 44 gelagert. Dieses ist im Vergleich zum deckelseitigen Lager 30 und zum gehäuseseitigen Lager 40 kleiner dimensioniert, da das E-Maschinen-Lager 44 auf der Seite des E-Achsen-Moduls 10, an dem der Deckel 20 montiert wird, lediglich den Rotor 26 der elektrischen Maschine 12 abstützt. Die im Getriebe 14 auftretenden Kräfte werden durch die erstgenannten Lagerkomponenten, d. h. das deckelseitige Lager 30 sowie das gehäuseseitige Lager 40, aufgenommen. Im E-Maschinen-Lager 44 ist beispielsweise eine Wellenfeder 46 angeordnet, so dass ein sich einstellendes Axialspiel der Getriebeeingangswelle 24 ausgeglichen werden kann. Alternativ kann anstelle einer Wellenfeder 46 eine Tellerfeder oder auch ein Tellerfedernpaket eingesetzt werden.
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Die Getriebeeingangswelle 24 kann aus einem durchgängigen Material einteilig ausgeführt sein. Daneben besteht die Möglichkeit, die Getriebeeingangswelle 24, die in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung 22 mehrfach im E-Achsen-Modul 10 gelagert ist, abschnittsweise aus mehreren Wellenabschnitten zu fügen. Die einzelnen Wellenabschnitte können aus verschiedenen Materialien gefertigt sein und an ihren Stoßstellen über stoffschlüssige Verbindungsverfahren, bevorzugt das Reibschweißen, das Laserschweißen oder das Kondensatorentladungsschweißen stoffschlüssig miteinander gefügt werden. Die mehrteilige Ausbildung der Getriebeeingangswelle 24 hat den Vorteil, dass entsprechend der Funktion des jeweiligen Abschnitts der Getriebeeingangswelle 24 ein dafür optimal geeignetes Material ausgewählt werden kann.
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Bei der in 1 dargestellten erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung 22 werden als deckelseitiges Lager 30, als gehäuseseitiges Lager 40 und als E-Maschinen-Lager 44 - wenngleich dieses auch kleiner dimensioniert werden kann - bevorzugt Wälzlager eingesetzt. Dabei kann es sich um Radialrillenkugellager handeln oder um Schrägkugellager, Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager oder dergleichen mehr. Die in 1 dargestellte Laufverzahnung 34 kann direkt im Bereich des Getriebes 14 im Material der Getriebeeingangswelle 24 hergestellt werden oder aber diese kann über eine Steckverzahnung als Ritzel dargestellt sein. In diesem Falle kann das Ritzel als ein zusätzliches Bauteil in Gestalt einer Hülse realisiert werden und eine zusätzliche axiale Fixierung besitzen. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, Axialkräfte ein- oder beidseitig über die Lagerinnenringe des deckelseitigen Lagers 30 sowie des gehäuseseitigen Lagers 40 abzustützen.
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Der Darstellung gemäß 2 sind das E-Achsen-Modul 10 samt Getriebekomponenten 50 und die in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung 22 mehrfach gelagerte Getriebeeingangswelle 24 zu entnehmen.
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Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor, dass das Drehmoment erzeugt durch die elektrische Maschine 12 des E-Achsen-Moduls 10 über die Laufverzahnung 34 an miteinander kämmende Getriebekomponenten 50 des Getriebes 14 übertragen wird. Der Rotor 26 der elektrischen Maschine 12 rotiert innerhalb eines Stators 54, der im Statorgehäuse 52 aufgenommen ist.
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Das deckelseitige Lager 30 ist auf einem Lagersitz 56 im Bereich des Getriebedeckels 18 aufgenommen, während das gehäuseseitige Lager 40 der Getriebeeingangswelle 24 auf einem Lagersitz 58 der Getriebeeingangswelle 24 aufgenommen ist. Neben diesem befindet sich ein zum Beispiel als Radialwellendichtring gestaltbares Dichtelement 42, welches den Innenraum des Getriebes 14 vom Innenraum der elektrischen Maschine 12 trennt, sodass im Getriebe 14 zirkulierendes Schmiermittel vom Innenraum der elektrischen Maschine 12 des E-Achsen-Moduls 10 ferngehalten werden kann.
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Aus der Darstellung gemäß 2 geht darüber hinaus hervor, dass das auf einem Lagersitz 62 der Getriebeeingangswelle 24 aufgenommene E-Maschinen-Lager 44 durch den Deckel 20 am E-Achsen-Modul 10 überdeckt und abgeschlossen ist.
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Der Darstellung gemäß 3 ist in schematischer Weise eine Ausführungsvariante der in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung 22 mehrfach zu lagernden Getriebeeingangswelle 24 zu entnehmen. In Anlehnung an die bereits im Zusammenhang mit 1 und 2 beschriebenen Details wird die Getriebeeingangswelle 24, die in der Darstellung gemäß 3 in perspektivischer Ansicht und ohne auf dieser angeordnete Komponenten dargestellt ist, in Montagerichtung 64 von der Seite der elektrischen Maschine 12 her in das E-Achsen-Modul 10 eingebaut. Um eine einfache und rasche, dabei robuste und präzise Montage zu ermöglichen, welche in Montagerichtung 64 erfolgt, weist die Getriebeeingangswelle 24 einzelne Abstufungen von Funktionsdurchmessern auf. Diese sind im Einzelnen so beschaffen, dass ausgehend vom Lagersitz 56, der zur Aufnahme des deckelseitigen Lagers 30 dient, entgegen der Montagerichtung 64 Funktionsdurchmesser der einzelnen Komponenten ansteigend ausgeführt sind. Der Lagersitz 56 zur Aufnahme des deckelseitigen Lagers 30 ist in einem ersten Funktionsdurchmesser 66 ausgeführt. Ein sich an den Lagersitz 56 anschließender zweiter Funktionsdurchmesser 68 der Laufverzahnung 34 (Kopfkreisdurchmesser) ist in dem zweiten Funktionsdurchmesser 68 ausgeführt, der den ersten Funktionsdurchmesser 66 des Lagersitzes 56 der Getriebeeingangswelle 24 übersteigt. Ferner ist ein dritter Funktionsdurchmesser 70 vorgesehen, an welchem der Lagersitz 58 zur Aufnahme des gehäuseseitigen Lagers 40 ausgebildet ist. Der größte, vierte Funktionsdurchmesser 72 der Getriebeeingangswelle 24 ist durch eine Lauffläche 60 für das Dichtelement 42, welches als Radialwellendichtring ausgebildet ist, gegeben. Hinsichtlich der Abstufung der Funktionsdurchmesser 66, 68, 70, 72 übersteigt der vierte Funktionsdurchmesser 72 den dritten Funktionsdurchmesser 70, dieser wiederum den zweiten Funktionsdurchmesser 68, der den erstgenannten Funktionsdurchmesser 66 übersteigt. Damit ergibt sich eine Zunahme der Funktionsdurchmesser 66, 68, 70, 72 ausgehend vom Lagersitz 56 in Richtung auf die Mitte der Getriebeeingangswelle 24, d. h. in Richtung auf die Lauffläche 60 des Dichtelements 42. Der vierte Funktionsdurchmesser 72 ist nicht notwendigerweise der absolut größte Durchmesser der Getriebeeingangswelle 24; Er muss nur größer sein als alle getriebeseitigen Durchmesser. Die Wellenabschnitte der Getriebeeingangswelle 24, die E-maschinenseitig angeordnet sind, können auch größere Durchmesser aufweisen. Der Vollständigkeit halber sei auf den Lagersitz 62 verwiesen, der jedoch bei der Montage der Getriebeeingangswelle 24 in Montagerichtung 64 von untergeordneter Bedeutung ist. Zwischen den einzelnen vorstehend beschriebenen Funktionsdurchmessern 66, 68, 70, 72 können auch Wellenabschnitte der Getriebeeingangswelle 24 liegen, die einen kleineren Durchmesser aufweisen.
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Bei der Montage der Getriebeeingangswelle 24 mit der dargestellten Stufung der Funktionsdurchmesser 66, 68, 70, 72 in Montagerichtung 64 und der Montage des Rotors 26 der elektrischen Maschine 12 am Umfang der Getriebeeingangswelle 24 kann eine derart vormontierte Einheit, egal ob mit oder ohne Leistungselektronik, vor kompletter Montage des E-Achsen-Moduls 10 gemäß der Darstellung in 2 getestet und geprüft werden. Erst in einem nachgeordneten Arbeitsgang kann beispielsweise das Getriebe 14 mitsamt seiner Komponenten 50 komplett montiert werden. Dies ermöglicht hinsichtlich der Fertigung und der Prüfung der einzelnen Komponenten Getriebe 14 und elektrische Maschine 12 des E-Achsen-Moduls 10 voneinander getrennte Prüf- und Testvorgänge. Diese können durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Lagerungskonzept zur Mehrfachlagerung der Getriebeeingangswelle 24 mitsamt der an dieser aufgenommenen Komponente eingesetzt werden.
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Der Darstellung gemäß 4 ist zu entnehmen, dass in Bezug auf das Getriebe 14 das deckelseitige Lager 30 und das gehäuseseitige Lager 40 in einer ersten X-Anordnung 74 zueinander angeordnet sind. Im Bereich des Getriebes 14 treten aufgrund der dort miteinander kämmenden, in der Regel als Zahnräder ausgebildeten Getriebekomponenten 50 Axialkräfte auf, die durch die erste X-Anordnung 74 beziehungsweise durch deren definierte Vorspannung aufgenommen werden. Dazu kann in vorteilhafter Weise eine definierte Vorspannung im Rahmen der ersten X-Anordnung 74 des deckelseitigen Lagers 30 und des gehäuseseitigen Lagers 40 erreicht werden. Die Vorspannung lässt sich beispielsweise über eine geeignete Auswahl der Passscheibe 28 einstellen (vgl. Darstellung gemäß 1).
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Im größeren Rahmen ist hervorzuheben, dass eine zweite X-Anordnung 76 am E-Achsen-Modul 10 durch das deckelseitige Lager 30 einerseits und das E-Maschinen-Lager 44 andererseits gegeben ist. Während das deckelseitige Lager 30 gleichzeitig Teil der ersten X-Anordnung 74 ist, ist das E-Maschinen-Lager 44, welches durch den Deckel 20 des E-Achsen-Moduls 10 verschlossen ist, nur Teil der zweiten X-Anordnung 76. Im Rahmen der zweiten X-Anordnung 76 erfolgt eine Spielkompensation durch eine in 1 dargestellte Wellenfeder 46, die das E-Maschinen-Lager 44 in axiale Richtung beaufschlagt.
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In den vorstehend dargestellten 1 bis 4 ist eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung 22 eines E-Achsen-Moduls 10 beschrieben. Dieses wird im elektrischen Antriebsstrang eines elektrisch angetriebenen Personenkraftwagens oder eines elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugs eingesetzt. Neben der anhand der 1 bis 4 dargestellten Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lageranordnung 22 zur Mehrfachlagerung der Getriebeeingangswelle 24 in den Gehäusekomponenten 50 des E-Achsen-Moduls 10 bestehen zahlreiche Abwandlungsvarianten hinsichtlich der im E-Achsen-Modul 10 aufgenommenen einzelnen Komponenten 50. So kann das Parksperrenrad 32 optional vorhanden sein und stoffschlüssig über eine Schweißung am Umfang der Getriebeeingangswelle 24 befestigt werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, das Parksperrenrad 32 drehfest mittels einer Steckverzahnung oder mittels der Passverzahnung 36 auf dem Umfang der Getriebeeingangswelle 24 zu fixieren. Das deckelseitige Lager 30 und das gehäuseseitige Lager 40 können auch als Fest-Los-Lagerung realisiert werden, wobei entweder das deckelseitige Lager 30 oder das gehäuseseitige Lager 40 das Festlager der Fest-Los-Lagerung darstellt. Das Los-Lager kann in diesem Fall zusätzlich über ein Federelement oder eine Scheibe dargestellt sein.
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In einer weiteren Ausführungsmöglichkeit kann zwischen dem Lagersitz 58 und der Lauffläche 60 für das Dichtelement 42 in Gestalt eines Radialwellendichtrings am Wellenabsatz ein Ring eingesetzt werden. Dieser kann sich am Innenring des gehäuseseitigen Lagers 40 und am Wellenabsatz abstützen, um die Kontaktfläche zu vergrößern. Dadurch kann eine Verringerung eines notwendigen Durchmessersprungs an der Getriebeeingangswelle 24 im Bereich des Lagersitzes 58 und der Lauffläche 60 für die Montage des Dichtelements 42 erreicht werden. Die Kantenradien am Innenring des gehäuseseitigen Lagers 40 können reduziert ausgebildet werden, um den notwendigen Durchmessersprung an der Getriebeeingangswelle 24 zwischen dem Lagersitz 58 einerseits und der Lauffläche 60 des Dichtelements 42 andererseits möglichst gering zu halten.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010048131 A1 [0002]
- EP 2846439 A1 [0003]
- DE 10350040 A1 [0004]
