DE102021204809A1

DE102021204809A1 - Lageranordnung eines als Differentialgetriebe ausgeführten Verteilergetriebes

Info

Publication number: DE102021204809A1
Application number: DE102021204809.9A
Authority: DE
Inventors: Matthias WESA; Tobias Buban
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-05-12
Filing date: 2021-05-12
Publication date: 2022-11-17
Also published as: WO2022238268A1

Abstract

Es wird eine Lageranordnung eines als Differentialgetriebe (1) ausgeführten Verteilergetriebes eines Fahrzeuges vorgeschlagen, wobei ein Differentialkorb (2) des Differentialgetriebes (1) über Axiallager (3,4) und Radiallager (5,6) in einem Gehäuse (7) gelagert ist, und wobei zumindest ein erstes Axiallager (3) und ein zweites Axiallager (4) vorgesehen sind, die gemeinsam einem radial verlaufenden Gehäusebund (8) zur Axialkraftabstützung zugeordnet sind. Ferner wird ein elektrischer Antrieb mit der Lageranordnung beansprucht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung eines als Differentialgetriebe ausgeführten Verteilergetriebes eines Fahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
Aus der Fahrzeugtechnik ist es allgemein bekannt, dass Verteilergetriebe, insbesondere Differentialgetriebe über vorgespannte Kegelrollenlager in einem Gehäuse gelagert sind. Ferner kann anstelle der Kegelrollenlager auch eine Fest-Loslagerung mit zum Beispiel Rillenkugellager bei dem Differentialgetriebe eingesetzt werden, um die ansonsten erforderliche Vorspannung der verwendeten Lagerung des Differentialgetriebes entfallen zu lassen. Jedoch hat sich bei der Verwendung von Rillenkugellager gezeigt, dass sich dabei ein erheblicher Montageaufwand ergibt. Ferner wird durch die Rillenkugellager nur eine geringe Leistungsdichte geschaffen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung eines als Differentialgetriebe ausgeführten Verteilergetriebes und einen elektrischen Antrieb mit der Lageranordnung vorzuschlagen, bei denen eine möglichst effiziente, kostengünstige und einen geringen Montageaufwand aufweisende Lagerung realisiert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 10 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Somit wird eine Lageranordnung eines als Differentialgetriebe ausgeführten Verteilergetriebes eines Fahrzeuges vorgeschlagen, wobei ein Differentialkorb des Differentialgetriebes über Axiallager und Radiallager in einem Gehäuse gelagert ist. Um eine möglichst effiziente, kostengünstige und einen geringen Montageaufwand aufweisende Lagerung zu schaffen, ist vorgesehen, dass zumindest ein erstes Axiallager und ein zweites Axiallager vorgesehen sind, die gemeinsam einem radial verlaufenden Gehäusebund zur Axialkraftabstützung zugeordnet sind.
Dadurch, dass die beiden Axiallager einem gemeinsamen Gehäusebund zugeordnet sind, werden die auftretenden Axialkräfte gezielt und konstruktiv sehr kompakt in das Gehäuse geleitet. Dies hat den Vorteil, dass thermische Ausdehnungen des Differenzialgetriebes keine Auswirkungen auf die vorgeschlagene Lageranordnung haben, sodass keine vorgespannten Axiallager erforderlich sind. Demzufolge wird eine optimierte nicht überdimensionierte Lageranordnung des Differentialgetriebes realisiert, welche sehr effizient und kostengünstig ist und darüber hinaus montagefreundlich ist.
Bei der vorgeschlagenen Lageranordnung kann der Gehäusebund in Form und Geometrie variiert gestaltet werden. Eine insbesondere für die Montage besonders einfache Ausführung sieht vor, dass der von einer Gehäusewand nach radial innen gerichtete, ringförmig verlaufene Gehäusebund koaxial zu einer der Abtriebswellen des Differentialgetriebes ausgerichtet ist. Demzufolge ist der ringförmig an der Gehäusewand verlaufende Gehäusebund radial außen um eine der Abtriebswellen des Differentialgetriebes angeordnet.
Bei der vorgeschlagenen Lageranordnung wird die axiale gehäuseseitige Abstützung des Differentialgetriebes nur über die beiden Axiallager realisiert, in dem das erste Axiallager einerseits differentialkorbseitig und andererseits an einer ersten Axialseite des Gehäusebundes abgestützt bzw. gelagert ist und das zweite Axiallager einerseits differentialkorbseitig und andererseits an einer zweiten Axialseite des Gehäusebundes abgestützt bzw. gelagert ist.
Zur Befestigung der Axiallager ist beispielsweise vorgesehen, dass diese über eine Wellensicherung gemeinsam an dem Gehäuse erfolgt. Als Wellensicherung kann beispielsweise eine Wellenmutter oder dergleichen verwendet werden, welche beispielsweise auf einen Anschlag oder dergleichen fest verschraubt wird. Auf diese Weise werden die Axiallager mit einer definierten Toleranz bzw. mit einem definierten Luftspalt eingestellt, welches einerseits eine ausreichend stabile Anbindung der Axiallager und andererseits eine unabhängig von thermischen Ausdehnungen des Gehäuses realisierte Lagerung gewährleistet, sodass mit der vorgeschlagenen Lageranordnung bei maximaler Leistungsdichte eine hohe Effizienz durch geringe Schleppverluste realisiert wird.
Ein nicht nur konstruktiv kompakter, sondern auch effizienter Aufbau der Lageranordnung wird dadurch geschaffen, dass zumindest eines der Radiallager dem Gehäusebund zugeordnet ist. Beispielsweise ist es denkbar, dass eines der Radiallager in direkter axialer Nachbarschaft zu dem Gehäusebund und den daran gelagerten Axiallager angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Radiallager radial innerhalb des Gehäusebundes vorgesehen ist. Das Radiallager ist dann radial gesehen zwischen der Abtriebswelle und dem Gehäusebund angeordnet. Hierbei ist es für den konstruktiv kompakten Aufbau vorteilhaft, dass das Radiallager einerseits an einer Radialseite des Gehäusebundes und andererseits differentialkorbseitig abgestützt bzw. gelagert ist.
Durch die Verwendung von Nadellager sowohl für die Axiallager als auch für die Radiallager werden nicht nur die Herstellungskosten, sondern auch das Gewicht der Lageranordnung deutlich reduziert und somit die Effizienz gesteigert. Es sind gegebenenfalls auch andere Lagerarten einsetzbar.
Im Rahmen eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird auch ein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit der vorbeschriebenen Lageranordnung beansprucht, bei der zumindest eine elektrische Maschine über ein Übersetzungsgetriebe, insbesondere eine Stirnradübersetzung oder dergleichen mit dem als zum Beispiel Abtrieb-Verteilergetriebe verbunden ist.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische geschnittene Ansicht einer ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Lageranordnung eines als Differentialgetriebe ausgeführten Verteilergetriebes eines Fahrzeuges;
2 eine schematische geschnittene Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Lageranordnung; und
3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Antriebes eines Fahrzeuges mit der Lageranordnung.

In den 1 bis 3 sind beispielhaft verschiedene Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen Lageranordnung eines als Differentialgetriebe 1 ausgeführten Verteilergetriebes eines Fahrzeuges sowie ein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit der Lageranordnung beispielhaft dargestellt.
Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten ist das Differentialgetriebe 1 als Kegelrad-Differentialgetriebe ausgeführt. Bei der vorgeschlagenen Lageranordnung des Differentialgetriebes 1 ist vorgesehen, dass ein Differentialkorb 2 des Differentialgetriebes 1 über ein erstes Axiallager 3 und ein zweites Axiallager 4 sowie über ein erstes Radiallager 5 und ein zweites Radiallager 6 in einem Gehäuse 7 gelagert ist. Sowohl die Axiallager 3,4 als auch die Radiallager 5,6 sind beispielhaft als Nadellager ausgeführt.
Um eine besonders effiziente und kostengünstige sowie einen geringen Bauraumbedarf aufweisende sowie besonders einfach zu montierende Lagerung zu schaffen, ist vorgesehen, dass das erste Axiallager 3 und das zweites Axiallager 4 gemeinsam einem radial verlaufenden Gehäusebund 8 zur Axialkraftabstützung zugeordnet sind.
Der ringförmige Gehäusebund 8 ist von einer Gehäusewand aus nach radial innen gerichtet und ist koaxial zu einer der Abtriebswellen 9,10 angeordnet. Ferner weist der Gehäusebund 8 eine erste Axialseite 11 und eine gegenüberliegend zu der ersten Axialseite 11 angeordnete zweite Axialseite 12 auf. Zudem ist eine zwischen der ersten und der zweiten Axialseite 11, 12 angeordnete Radialseite 13 an dem Gehäusebund vorgesehen.
Das erste Axiallager 3 ist einerseits differentialkorbseitig und andererseits an der ersten Axialseite 11 des Gehäusebundes 8 abgestützt, während das zweite Axiallager 4 einerseits differentialkorbseitig und andererseits an der zweiten Axialseite 12 des Wellenbundes 8 abgestützt ist. Zur Befestigung des ersten Axiallager 3 und des zweiten Axiallagers 4 ist eine als Wellensicherung 14 ausgeführte Wellenmutter vorgesehen.
Dadurch, dass die beiden Axiallager 3, 4 gegenüberliegend an dem Gehäusebund 8 gemeinsam angeordnet sind, ergibt sich axial gesehen ein möglichst geringer Abstand zwischen den beiden Axiallagern 3, 4. Neben den beiden Axiallagern 3, 4 ist zudem eines der dem Differentialkorb 2 des Differentialgetriebes 1 zugeordneten Radiallager 5, 6 ebenfalls dem Gehäusebund 8 zugeordnet. Dadurch wird insgesamt eine sehr kompakte Lageranordnung geschaffen.
Bei der in 1 dargestellten ersten Ausführungsvariante der Lageranordnung ist vorgesehen, dass das erste Radiallager 5 axial gesehen zwischen dem ersten Axiallager 3 und dem zweiten Axiallager 4 an dem Gehäusebund 8 angeordnet ist, wobei das erste Radiallager 5 einerseits an der Radialseite 13 des Gehäusebundes 8 und andererseits differentialkorbseitig abgestützt ist.
Im Unterschied zu der ersten Ausführungsvariante der Lageranordnung gemäß 1 ist bei der zweiten Ausführungsvariante der Lageranordnung gemäß 2 vorgesehen, dass das erste Radiallager 5 axial gesehen unmittelbar neben dem zweiten Axiallager 4 angeordnet ist. Somit stützt sich das erste Radiallager 5 einerseits differentialkorbseitig und andererseits gehäuseseitig ab. Beispielsweise kann zur gehäuseseitigen Abstützung ein weiterer Gehäusebund 8A mit einer radialen Anlagefläche 13A vorgesehen sein.
In 3 ist schematisch ein erfindungsgemäßer elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Lageranordnung dargestellt. Der elektrische Antrieb umfasst eine elektrische Maschine 15, die über die Zwischenwelle 16 des Übersetzungsgetriebes 17, welches z. B. als 2-stufige Stirnradübersetzung ausgeführt ist, mit dem Differentialgetriebe 1 antriebsmäßig verbunden ist. Das Differentialgetriebe 1 ist als Kegelraddifferential ausgeführt und treibt die beiden Abtriebswellen 9, 10 des Fahrzeuges an. Das Übersetzungsgetriebe 17 kann auch aus mehreren Getrieben bestehen. Beispielsweise kann das Übersetzungsgetriebe 17 als Planetengetriebe mit oder ohne Stirnradübersetzungsstufen ausgeführt sein.
Bezugszeichenliste

1: Differentialgetriebe
2: Differentialkorb
3: erstes Axiallager
4: zweites Axiallager
5: erstes Radiallager
6: zweites Radiallager
7: Gehäuse
8: Gehäusebund
8A: weiterer Gehäusebund
9: Abtriebswelle
10: Abtriebswelle
11: erste Axialseite des Gehäusebundes
12: zweite Axialseite des Gehäusebundes
13: Radialseite des Gehäusebundes
13A: radiale Anlagefläche des weiteren Gehäusebundes
14: Wellensicherung als Wellenmutter
15: elektrische Maschine
16: Zwischenwelle
17: Übersetzungsgetriebe

Claims

Lageranordnung eines als Differentialgetriebe (1) ausgeführten Verteilergetriebes eines Fahrzeuges, wobei ein Differentialkorb (2) des Differentialgetriebes (1) über Axiallager (3,4) und Radiallager (5,6) in einem Gehäuse (7) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erstes Axiallager (3) und ein zweites Axiallager (4) vorgesehen sind, die gemeinsam einem radial verlaufenden Gehäusebund (8) zur Axialkraftabstützung zugeordnet sind.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von einer Gehäusewand nach radial innen gerichtete, ringförmig verlaufene Gehäusebund (8) koaxial zu einer der Abtriebswellen (9,10) des Differentialgetriebe (1) ausgerichtet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Axiallager (3) einerseits differentialkorbseitig und andererseits an einer ersten Axialseite (11) des Gehäusebundes (8) abgestützt ist und dass das zweite Axiallager (4) einerseits differentialkorbseitig und andererseits an einer zweiten Axialseite (12) des Gehäusebundes (8) abgestützt ist.
Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Axiallager (3) und das zweite Axiallager (4) über eine Wellensicherung (14) gemeinsam an dem Gehäusebund (8) befestigbar sind
Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Differentialkorb (2) des Differentialgetriebes (1) zumindest ein erstes Radiallager (5) und ein zweites Radiallager (6) zugeordnet sind.
Lageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Radiallager (5, 6) dem Gehäusebund (8) zugeordnet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Radiallager (5, 6) axial gesehen zwischen dem ersten und dem zweiten Axiallager (3, 4) an dem Gehäusebund (8) angeordnet ist, wobei das Radiallager (5, 6) einerseits an einer Radialseite (13) des Gehäusebundes (8) und andererseits differentialkorbseitig abgestützt ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Radiallager (5, 6) axial gesehen unmittelbar neben einem der Axiallager (3, 4) angeordnet ist.
Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallager (3, 4) und die Radiallager (5, 6) jeweils als Nadellager ausgeführt sind.
Elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug mit einer Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest eine elektrische Maschine (15) über ein Übersetzungsgetriebe (17) mit einem als Differentialgetriebe (1) ausgeführten Verteilergetriebe verbunden ist.