DE102022132675B3 - Wet-running bevel gear differential and electrically operated axle drive train - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein nasslaufendes Kegelraddifferential (1), insbesondere für einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang (20) eines Kraftfahrzeugs (21), mit einem Antriebsrad (2) und einem Differentialkorb (3), der einen Innenraum (4) aufweist, wobei das Antriebsrad (3) drehfest mit dem Differentialkorb (3) verbunden ist, ein erstes Kegelrad (5) sowie ein zweites Kegelrad (6), die koaxial zu dem Antriebsrad (2) angeordnet und drehbar um eine gemeinsame Abtriebsachse (7) innerhalb des Innenraums (4) des Differentialkorbs (3) gelagert sind, und innerhalb des Differentialkorbs (3) mindestens ein drittes Kegelrad (8) drehbar um eine senkrecht auf der Abtriebsachse (7) stehende Drehachse (9) mit dem ersten Kegelrad (5) und dem zweiten Kegelrad (6) in Eingriff steht, wobei das dritte Kegelrad (8) in Drehrichtung des Differentialkorbs (3) an diesem festgelegt ist, wobei der Differentialkorb (3) wenigstens einen Fluidzufuhrkanal (9) aufweist, der sich ausgehend von einem an dem Differentialkorb (3) ausgebildeten Fluidreservoir (10) in axialer Richtung durch den Differentialkorb (3) erstreckt und in den Innenraum (4) des Differentialkorbs (3) mündet, und der Differentialkorb (3) wenigstens einen Fluidauslasskanal (11) besitzt, der sich ausgehend von dem Innenraum (4) in radialer Richtung durch den Differentialkorb (3) erstreckt.The invention relates to a wet-running bevel gear differential (1), in particular for an electrically operable axle drive train (20) of a motor vehicle (21), with a drive wheel (2) and a differential cage (3) which has an interior (4), the drive wheel ( 3) is non-rotatably connected to the differential carrier (3), a first bevel gear (5) and a second bevel gear (6), which are arranged coaxially to the drive wheel (2) and rotatable about a common output axis (7) within the interior (4) of the differential carrier (3), and within the differential carrier (3) at least one third bevel gear (8) rotatable about an axis of rotation (9) perpendicular to the output axis (7) with the first bevel gear (5) and the second bevel gear (6 ). Fluid reservoir (10) extends in the axial direction through the differential cage (3) and opens into the interior (4) of the differential cage (3), and the differential cage (3) has at least one fluid outlet channel (11) which extends from the interior (4 ) extends in the radial direction through the differential cage (3).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein nasslaufendes Kegelraddifferential, insbesondere für einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Antriebsrad und einem Differentialkorb, der einen Innenraum aufweist, wobei das Antriebsrad drehfest mit dem Differentialkorb verbunden ist, ein erstes Kegelrad sowie ein zweites Kegelrad, die koaxial zu dem Antriebsrad angeordnet und drehbar um eine gemeinsame Abtriebsachse innerhalb des Innenraums des Differentialkorbs gelagert sind, und innerhalb des Differentialkorbs mindestens ein drittes Kegelrad drehbar um eine senkrecht auf der Abtriebsachse stehende Drehachse mit dem ersten Kegelrad und dem zweiten Kegelrad in Eingriff steht, wobei das dritte Kegelrad in Drehrichtung des Differentialkorbs an diesem festgelegt ist. Die Erfindung betrifft ferner einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang.The present invention relates to a wet-running bevel gear differential, in particular for an electrically operable axle drive train of a motor vehicle, with a drive wheel and a differential carrier, which has an interior, the drive wheel being non-rotatably connected to the differential carrier, a first bevel gear and a second bevel gear, which are coaxial arranged on the drive wheel and rotatably mounted about a common output axis within the interior of the differential carrier, and within the differential carrier at least one third bevel gear is rotatable about an axis of rotation perpendicular to the output axis and is in engagement with the first bevel gear and the second bevel gear, the third bevel gear is fixed to the differential carrier in the direction of rotation. The invention further relates to an electrically operable axle drive train.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.Electric motors are increasingly being used to drive motor vehicles in order to create alternatives to combustion engines that require fossil fuels. Significant efforts have already been made to improve the suitability of electric drives for everyday use and to offer users the usual driving comfort.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnraddifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2-Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibarer Antriebsstrang bezeichnet.A detailed description of an electric drive can be found in an article in the magazine ATZ 113th year, 05/2011, pages 360-365 by Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski and Jens Liebold with the title: Highly integrative and flexible electric drive unit for electric Vehicles, which probably represents the closest state of the art. This article describes a drive unit for an axle of a vehicle, which includes an electric motor which is arranged concentrically and coaxially to a bevel gear differential, with a switchable 2-speed planetary gear set being arranged in the power train between the electric motor and the bevel gear differential, which is also is positioned coaxially to the electric motor or the bevel gear differential or spur gear differential. The drive unit is very compact and, thanks to the switchable 2-speed planetary gear set, allows a good compromise between climbing ability, acceleration and energy consumption. Such drive units are also referred to as e-axles or electrically operated drive trains.
Aus der
Aus der Druckschrift
Bei der Entwicklung der für E-Achsen vorgesehenen elektrischen Maschinen und Getrieben besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten zu steigern, so dass der hierzu notwendigen Kühlung insbesondere der elektrischen Maschinen und der Getriebe wachsende Bedeutung zukommt. Aufgrund der notwenigen Kühlleistungen haben sich in den meisten Konzepten Hydraulikflüssigkeiten, wie Kühlöle, zum Abtransport von Wärme aus den thermisch beaufschlagten Bereichen einer elektrischen Maschine und/oder einem Getriebe durchgesetzt.When developing the electrical machines and transmissions intended for e-axles, there is a continuing need to increase their power densities, so that the necessary cooling, in particular of the electrical machines and transmissions, is becoming increasingly important. Due to the necessary cooling performance, hydraulic fluids, such as cooling oils, have become established in most concepts for removing heat from the thermally affected areas of an electrical machine and/or a transmission.
Die in den bezeichneten E-Achsen üblicherweise vorgesehenen Getriebe werden in der Regel mit einem Getriebeöl geschmiert, wobei dieses häufig auch als Kühlöl für die elektrische Maschine verwendet wird. Um das Schmiermittel bzw. Kühlöl zuverlässig an die verschiedenen Schmier- bzw. Kühlstellen zu bringen, ist es bekannt, einen hydraulischen Fluidreislauf beispielsweise in einem Kegelraddifferential auszubilden.The gearboxes usually provided in the designated e-axles are usually lubricated with a gear oil, which is often also used as a cooling oil for the electric machine. In order to reliably bring the lubricant or cooling oil to the various lubricating or cooling points, it is known to form a hydraulic fluid circuit, for example in a bevel gear differential.
Ein derartiges nasslaufendes Kegelraddifferential ist also eine Getriebekomponente in einem Fahrzeug, die dafür sorgt, dass die Räder eines Fahrzeugs gleichmäßig drehen, auch wenn sie unterschiedlichen Grip auf dem Untergrund haben. Dies ist besonders wichtig bei nasser oder rutschiger Fahrbahn, da das Differential verhindert, dass ein Rad durchdreht und das Fahrzeug ins Schleudern gerät.Such a wet bevel gear differential is a transmission component in a vehicle that ensures that the wheels of a vehicle turn evenly, even if they have different grip on the surface. This is particularly important on wet or slippery roads, as the differential prevents a wheel from spinning and the vehicle from skidding.
Das nasslaufende Kegelraddifferential besteht in der Regel aus zwei Kegelrädern, die sich gegenüberliegen und durch ein Getriebe verbunden sind. Die Räder sind in der Lage, sich unterschiedlich schnell zu drehen, um den Unterschied in Grip und Traktion auf den Rädern auszugleichen. Dieses Differential ist somit ein wichtiger Bestandteil des Fahrzeugantriebs und trägt dazu bei, dass das Fahrzeug sicher und kontrolliert fahren kann, auch bei ungünstigen Wetterbedingungen.The wet bevel gear differential usually consists of two bevel gears opposite each other and connected by a gear. The wheels are able to rotate at different speeds to compensate for the difference in grip and traction on the wheels. This differential is therefore an important part of the vehicle drive and helps ensure that the vehicle can drive safely and in a controlled manner, even in unfavorable weather conditions.
In der Regel weisen derartige nasslaufende Kegelraddifferentiale ein Guss- oder Stahlgehäuse auf, dass auch als Differentialkorb bezeichnet wird, auf. Die Differentialkörbe weisen üblicherweise am Umfang relativ große Öffnungen auf, durch die Öl in das Innere des Differentialkorbs gelangen kann und wodurch die wälzenden bzw. reibenden Kontakte zwischen Ausgleichsrad, Anlaufscheibe, Ausgleichsradbolzen und Achswellenrad geschmiert werden. Die Anbindung des Außenrads erfolgt neben den Öffnungen am Umfang des Differentialkorbs, da diese für die Sicherstellung der Beölung frei sein müssen. Weiterhin planscht ein derartiges nasslaufende Kegelraddifferential in der Regel in einem Ölsumpf, was zu entsprechenden Planschverlusten und höheren Betriebsgeräuschen führt.As a rule, such wet-running bevel gear differentials have a cast or steel housing, also referred to as a differential cage. The differential baskets usually have relatively large openings on the circumference through which oil can get into the interior of the differential basket and whereby the rolling or rubbing contacts between the balance gear, thrust washer, balance gear bolt and axle shaft gear are lubricated. The outer wheel is connected next to the openings on the circumference of the differential cage, as these must be free to ensure lubrication. Furthermore, such a wet-running bevel gear differential usually splashes in an oil sump, which leads to corresponding splashing losses and higher operating noise.
Die
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Es ist die Aufgabe der Erfindung ein nasslaufendes Kegelraddifferential bereitzustellen, dass über eine verbesserte Schmier- und Kühlleistung verfügt. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, einen hinsichtlich seiner Kühlleistung und Langlebigkeit verbesserten elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang zu schaffen.It is the object of the invention to provide a wet-running bevel gear differential that has improved lubrication and cooling performance. It is also the object of the invention to create an electrically operable axle drive train that is improved in terms of its cooling performance and longevity.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein nasslaufendes Kegelraddifferential, insbesondere für einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Antriebsrad und einem Differentialkorb, der einen Innenraum aufweist, wobei das Antriebsrad drehfest mit dem Differentialkorb verbunden ist, ein erstes Kegelrad sowie ein zweites Kegelrad, die koaxial zu dem Antriebsrad angeordnet und drehbar um eine gemeinsame Abtriebsachse innerhalb des Innenraums des Differentialkorbs gelagert ist, und innerhalb des Differentialkorbs mindestens ein drittes Kegelrad drehbar um eine senkrecht auf der Abtriebsachse stehende Drehachse mit dem ersten Kegelrad und dem zweiten Kegelrad in Eingriff steht, wobei das dritte Kegelrad in Drehrichtung des Differentialkorbs an diesem festgelegt ist, wobei der Differentialkorb wenigstens einen Fluidzufuhrkanal aufweist, der sich ausgehend von einem an dem Differentialkorb ausgebildeten Fluidreservoir in axialer Richtung durch den Differentialkorb erstreckt und in den Innenraum des Differentialkorbs mündet, und der Differentialkorb wenigstens einen Fluidauslasskanal besitzt, der sich ausgehend von dem Innenraum in radialer Richtung durch den Differentialkorb erstreckt. This object is achieved by a wet-running bevel gear differential, in particular for an electrically operable axle drive train of a motor vehicle, with a drive wheel and a differential carrier, which has an interior, the drive wheel being non-rotatably connected to the differential carrier, a first bevel gear and a second bevel gear, which are coaxial arranged to the drive wheel and rotatably mounted about a common output axis within the interior of the differential carrier, and within the differential carrier at least one third bevel gear is rotatable about an axis of rotation perpendicular to the output axis and is in engagement with the first bevel gear and the second bevel gear, the third Bevel gear is fixed to the differential carrier in the direction of rotation of the differential carrier, the differential carrier having at least one fluid supply channel which extends in the axial direction through the differential carrier starting from a fluid reservoir formed on the differential carrier and opens into the interior of the differential carrier, and the differential carrier has at least one fluid outlet channel , which extends from the interior in the radial direction through the differential carrier.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Fluidreservoir als eine kreisringförmige Nut ausgeführt ist, deren Drehachse koaxial zur Abtriebsachse verläuft, was zu einer gleichmäßigen Beölung des Innenraums des Differentialkorbs beitragen kann.According to the invention, it is provided that the fluid reservoir is designed as an annular groove, the axis of rotation of which runs coaxially with the output axis, which can contribute to uniform oiling of the interior of the differential carrier.
Erfindungsgemäß ist in dem Fluidreservoir eine Hülse angeordnet, welche als eine hydraulische Blende in dem Fluidreservoir fungiert, was dazu beitragen kann, den Hydraulikfluss in das Innere des Differentialkorbs zu steuern.According to the invention, a sleeve is arranged in the fluid reservoir, which acts as a hydraulic orifice in the fluid reservoir, which can help control the hydraulic flow into the interior of the differential carrier.
Hierdurch kann eine hohe wie auch exakt definierte Schmierung bzw. Kühlung des Kegelraddifferentials im Inneren des Differentialkorbs erfolgen, selbst wenn der der Differenzialkorb nahezu geschlossen ist und keine großen Öffnungen aufweist, um diesen besonders formstabil auszubilden und das Kegelraddifferential gegen mechanische äußere Einflüsse und Verschmutzungen zu schützen. Ferner kann durch den Verzicht auf einen Ölsumpf auch das Planschen des Differentials vermieden werden, was dazu beitragen kann, die Getriebeeffizienz zu steigern.This allows a high level of precisely defined lubrication or cooling of the bevel gear differential inside the differential cage, even if the differential cage is almost closed and does not have any large openings, in order to make it particularly dimensionally stable and to protect the bevel gear differential against external mechanical influences and contamination . Furthermore, by eliminating an oil sump, splashing of the differential can also be avoided, which can help increase transmission efficiency.
Im Rahmen der Erfindung wird ein Kegelraddifferential vorgeschlagen, welches für den Einsatz in einem Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Kegelraddifferential kann zum einen als ein Längsdifferenzial ausgebildet sein, mit dem ein Antriebsdrehmoment auf zwei Achsen des Fahrzeugs verteilt werden kann. Bevorzugt ist das Kegelraddifferential jedoch als ein Querdifferenzial oder Achsdifferenzial ausgebildet, wobei ein Antriebsdrehmoment auf zwei Abtriebswellen einer Achse verteilt wird. In alternativen Ausführungsformen kann das Kegelraddifferential auch zur Zusammenführung oder Verteilung von Antriebsdrehmomenten eingesetzt sein.Within the scope of the invention, a bevel gear differential is proposed which is suitable and/or designed for use in a vehicle. On the one hand, the bevel gear differential can be designed as a longitudinal differential, with which drive torque can be distributed over two axles of the vehicle. However, the bevel gear differential is preferably designed as a transverse differential or axle differential, with a drive torque being distributed over two output shafts of an axle. In alternative embodiments, the bevel gear differential can also be used to combine or distribute drive torques.
Als Fahrzeuge bzw. Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen.Vehicles or motor vehicles within the meaning of this registration are land vehicles that are: Machine power can be moved without being tied to railway tracks. A motor vehicle can, for example, be selected from the group of passenger cars (passenger cars), trucks (lorries), mopeds, light vehicles, motorcycles, motor buses (KOM) or tractors.
Das erfindungsgemäße Kegelraddifferential kann insbesondere für einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine und eine Getriebeanordnung, wobei die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung eine bauliche Einheit bilden. Bevorzugt umfasst die Getriebeanordnung ein erfindungsgemäßes Kegelraddifferential.The bevel gear differential according to the invention can be designed in particular for an electrically operable axle drive train of a motor vehicle. An electric axle drive train of a motor vehicle includes an electric machine and a transmission arrangement, the electric machine and the transmission arrangement forming a structural unit. The gear arrangement preferably comprises a bevel gear differential according to the invention.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung der Getriebeanordnung gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.In particular, it can be provided that the electric machine and the transmission arrangement are arranged in a common drive train housing. Alternatively, it would of course also be possible for the electric machine to have a motor housing and the gearbox to have a gearbox housing, with the structural unit then being able to be achieved by fixing the gearbox arrangement relative to the electric machine. This structural unit is sometimes also referred to as an e-axle.
Die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung können auch in einem Antriebsstranggehäuse aufgenommen sein. Das Antriebsstranggehäuse ist zumindest zur Aufnahme der elektrischen Maschine und der Getriebeanordnung vorgesehen. Das Antriebsstranggehäuse ist bevorzugt aus einem metallischen Material, insbesondere bevorzugt aus Aluminium, Grauguss oder Stahlguss, insbesondere mittels einem Urformverfahren wie Gießen oder Druckguss geformt. Grundsätzlich wäre es jedoch auch möglich, das Antriebsstranggehäuse aus einem Kunststoff zu bilden.The electric machine and the transmission arrangement can also be accommodated in a drive train housing. The drive train housing is at least intended to accommodate the electric machine and the transmission arrangement. The drive train housing is preferably formed from a metallic material, particularly preferably from aluminum, gray cast iron or cast steel, in particular by means of a primary molding process such as casting or die casting. In principle, however, it would also be possible to form the drive train housing from a plastic.
Das Antriebsstranggehäuse kann insbesondere bevorzugt eine topfartige Grundform aufweisen, so dass die elektrische Maschine und das Getriebe über die offene Stirnseite des Antriebsstranggehäuses in dieses eingesetzt werden können.The drive train housing can particularly preferably have a pot-like basic shape, so that the electric machine and the transmission can be inserted into the drive train housing via the open end face thereof.
Eine elektrische Maschine, wie sie in dem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang verwendet wird, dient zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und umfasst in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich angeordneten Teil.An electrical machine, as used in the electrically operable axle drive train, is used to convert electrical energy into mechanical energy and/or vice versa, and generally includes a stationary part called a stator, stator or armature and a rotor or rotor Part movably arranged relative to the stationary part.
Im Zusammenhang mit der Erfindung kann die elektrische Maschine als Radial- oder Axialflussmaschine ausgebildet sein. Um einen axial besonders kompakt bauende Achsantriebsstrang auszubilden, sind Axialflussmaschinen zu bevorzugen.In connection with the invention, the electrical machine can be designed as a radial or axial flux machine. In order to create an axially particularly compact axle drive train, axial flux machines are to be preferred.
Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines elektrisch betreibbaren Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.The electric machine is intended in particular for use within an electrically operable drive train of a motor vehicle.
Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.In particular, the electric machine is dimensioned such that vehicle speeds greater than 50 km/h, preferably greater than 80 km/h and in particular greater than 100 km/h can be achieved. The electric motor particularly preferably has a power greater than 30 kW, preferably greater than 50 kW and in particular greater than 70 kW. It is further preferred that the electric machine provides speeds greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, most preferably greater than 12,500 rpm.
Die Getriebeanordnung des elektrischen Achsantriebsstrangs ist insbesondere mit der elektrischen Maschine koppelbar, welche zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich besonders bevorzugt um ein Hauptantriebsdrehmoment, sodass das Kraftfahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment angetrieben wird.The transmission arrangement of the electric axle drive train can in particular be coupled to the electric machine, which is designed to generate a drive torque for the motor vehicle. The drive torque is particularly preferably a main drive torque, so that the motor vehicle is driven exclusively by the drive torque.
Ein Getriebegehäuse ist ein Gehäuse zur Aufnahme eines Getriebes. Es hat die Aufgabe, vorhandene Wellen jeweils über die Lager zu führen und den Rädern bei allen Belastungen diejenigen Freiheitsgrade zu gewähren, derer sie bedürfen, ohne sie in der Dreh- und eventuell Bahnbewegung zu behindern, sowie Lagerkräfte und Abstützmomente aufzunehmen. Ein Getriebegehäuse kann ein- oder mehrschalig, das heißt, ungeteilt oder geteilt ausgebildet sein. Das Gehäuse kann insbesondere auch sowohl Geräusche und Vibrationen dämpfen als auch Schmierstoff sicher aufnehmen.A gearbox is a housing to accommodate a gearbox. Its task is to guide existing shafts over the bearings and to grant the wheels the degrees of freedom they require under all loads, without hindering their rotation and possibly path movement, as well as to absorb bearing forces and supporting moments. A gearbox housing can be single-shell or multi-shell, that is, undivided or divided. In particular, the housing can also dampen noise and vibrations as well as safely absorb lubricant.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Fluidauslasskanal bezogen auf die Drehachse des dritten Kegelrads außermittig durch den Differentialkorb verläuft. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass insbesondere das Antriebsrad in etwa mittig auf den Differentialkorb platziert werden kann, was zu axial besonders kompakt bauenden Kegelraddifferentialen führen kann. Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung in diesem Zusammenhang auch vorgesehen sein, dass das Antriebsrad eine erste axiale Erstreckung und das dritte Kegelrad eine zweite axiale Erstreckung aufweist, wobei die erste axiale Erstreckung und die zweite axiale Erstreckung einen axialen Überdeckungsbereich aufweisen, der bevorzugt zwischen 60-100% beträgt.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the fluid outlet channel runs eccentrically through the differential cage with respect to the axis of rotation of the third bevel gear. The advantage of this configuration is that the drive wheel in particular can be placed approximately in the middle of the differential cage, which can lead to bevel gear differentials that are particularly compact in axial terms. According to a further preferred development of the invention, it can also be provided in this context that the drive wheel has a first axial extension and the third bevel gear has a second axial extension, the first axial extension and the second axial extension having an axial extension Have a coverage range that is preferably between 60-100%.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Fluidzufuhrkanal achsparallel zu der Abtriebsdrehachse verläuft. Durch den axialen Verlauf des Kanals wird sichergestellt, dass die Schmierflüssigkeit gleichmäßig im Innenraum des Differentialkorbs verteilt wird und somit die Reibung der beweglichen Teile verringert wird. Zudem verhindert der achsparallel verlaufende Kanal, dass die Schmierflüssigkeit unter Druck oder Schwerkrafteinfluss aus dem Differential austritt und somit ein Auslaufen verhindert wird. Dies trägt zur Verbesserung der Leistung und Lebensdauer des Differentials bei.Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the fluid supply channel runs axially parallel to the output axis of rotation. The axial course of the channel ensures that the lubricating fluid is evenly distributed throughout the interior of the differential carrier, thus reducing the friction of the moving parts. In addition, the axially parallel channel prevents the lubricating fluid from escaping from the differential under pressure or the influence of gravity, thus preventing leakage. This helps improve the performance and life of the differential.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Differentialkorb bis auf den Fluidzufuhrkanal und den Fluidauslasskanal im Wesentlichen geschlossen ausgeführt ist, so dass kein Hydraulikfluid unkontrolliert in den Innenraum des Differentialkorbs eindringen kann. Der geschlossene Differentialkorb hat den Vorteil, dass er eine höhere Steifigkeit und damit eine höhere Belastbarkeit hat. Dies führt zu einer verbesserten Kraftübertragung und einer längeren Lebensdauer des Differentials. Zudem verringert der geschlossene Differentialkorb die Geräuschbildung im Betrieb.Furthermore, the invention can also be further developed in such a way that the differential cage is designed to be essentially closed except for the fluid supply channel and the fluid outlet channel, so that no hydraulic fluid can penetrate uncontrollably into the interior of the differential cage. The closed differential cage has the advantage that it is more rigid and therefore has a higher load capacity. This results in improved power transmission and longer differential life. In addition, the closed differential cage reduces noise during operation.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass das Hydraulikfluid druckbeaufschlagt dem Differentialkorb zugeführt wird. Ein Vorteil eines Kegelraddifferential mit Druckbeaufschlagung des Schmieröls ist, dass das Schmieröl besser im Differentialkorb verteilt wird und so die Reibung zwischen den Kegelrädern reduziert wird. Dadurch wird die Lebensdauer des Differentials verbessert und die Leistung wird erhöht. Es kann auch dazu beitragen, dass das Differential bei hohen Temperaturen und Belastungen zuverlässiger funktioniert.According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it can be provided that the hydraulic fluid is supplied to the differential cage under pressure. An advantage of a bevel gear differential with pressurized lubricating oil is that the lubricating oil is better distributed in the differential cage, thus reducing the friction between the bevel gears. This improves the life of the differential and increases performance. It can also help the differential function more reliably under high temperatures and loads.
Schließlich kann die Aufgabe der Erfindung auch gelöst sein durch einen elektrischen Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine elektrische Maschine und eine mit der elektrischen Maschine eine bauliche Einheit bildende Getriebeanordnung, die ein nasslaufendes Kegelraddifferential nach einem der vorherigen Ansprüche 1-6 umfasst. Der Vorteil eines elektrischen Achsantriebsstrangs mit einer Getriebeanordnung, die ein nasslaufendes Kegelradgetriebe besitzt, ist eine höhere Effizienz und Leistung bei einer geringeren Wärmeentwicklung im Vergleich zu einem trockenlaufenden Getriebe. Das nasslaufende Kegelradgetriebe ist auch robust und langlebig und ermöglicht eine präzise Kraftübertragung. Zudem kann der elektrische Achsantrieb die Energieeffizienz des Fahrzeugs verbessern und die CO2-Emissionen reduzieren.Finally, the object of the invention can also be achieved by an electric axle drive train of a motor vehicle, comprising an electric machine and a transmission arrangement which forms a structural unit with the electric machine and which comprises a wet-running bevel gear differential according to one of the preceding claims 1-6. The advantage of an electric final drive train with a gear arrangement that has a wet bevel gear is greater efficiency and performance with less heat generation compared to a dry gear. The wet-running bevel gear is also robust and durable and enables precise power transmission. In addition, the electric axle drive can improve the vehicle's energy efficiency and reduce CO2 emissions.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using figures without restricting the general idea of the invention.
Es zeigt:
-
1 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrisch betriebenen Achsantriebsstrang in einer schematischen Blockschaltdarstellung, und -
2 ein nasslaufendes Kegelraddifferential in einer Axialschnittansicht.
-
1 a motor vehicle with an electrically operated axle drive train in a schematic block diagram, and -
2 a wet bevel gear differential in an axial section view.
Die
Das Kegelraddifferential 1 besitzt ein Antriebsrad 2 und einen Differentialkorb 3, der einen Innenraum 4 aufweist. Das Antriebsrad 2 ist drehfest mit dem Differentialkorb 3 verbunden. Innerhalb des Innenraums 4 des Differentialkorbs 3 sind ein erstes Kegelrad 5 sowie ein zweites Kegelrad 6 angeordnet, die koaxial zu dem Antriebsrad 2 ausgerichtet und drehbar um eine gemeinsame Abtriebsachse 7 gelagert sind.The
Innerhalb des Differentialkorbs 3 stehen ein drittes Kegelrad 8 sowie ein viertes Kegelrad 28 jeweils drehbar um eine senkrecht auf der Abtriebsachse 7 stehende Drehachse 29 mit dem ersten Kegelrad 5 und dem zweiten Kegelrad 6 in Eingriff. Das dritte Kegelrad 8 und das vierte Kegelrad 28 sind in Drehrichtung des Differentialkorbs 3 an diesem festgelegt. Die Kegelräder 8,28 sind drehbar an der Kegelradwelle 14 gelagert und rotieren um die Drehachse 29.Within the
Der Differentialkorb 3 weist wenigstens einen Fluidzufuhrkanal 9 auf, der sich ausgehend von einem an dem Differentialkorb 3 ausgebildeten Fluidreservoir 10 in axialer Richtung durch den Differentialkorb 3 erstreckt und in den Innenraum 4 des Differentialkorbs 3 mündet. Der Fluidzufuhrkanal 9 verläuft achsparallel zu der Abtriebsdrehachse 7. Das Hydraulikfluid 17 wird druckbeaufschlagt dem Differentialkorb 3 zugeführt.The
Radial außerhalb des Fluidreservoirs 10 ist ein Wälzlager 16 an dem Differentialkorb 3 angeordnet, was insbesondere eine verschachtelte Anordnung des Fluidreservoirs 10 und des Wälzlagers 16 ermöglicht und so zu einer axial kompakt bauenden Ausführung des Kegelraddifferentials 1 beitragen kann.A rolling
Der Differentialkorb 3 besitzt ferner des Weiteren wenigstens einen Fluidauslasskanal 11, der sich ausgehend von dem Innenraum 4 in radialer Richtung durch den Differentialkorb 3 erstreckt.The
Der Differentialkorb 3 ist bis auf den Fluidzufuhrkanal 9 und den Fluidauslasskanal 11 im Wesentlichen geschlossen ausgeführt, so dass kein Hydraulikfluid 17 unkontrolliert in den Innenraum 4 des Differentialkorbs 3 eindringen kann.The
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Fluidreservoir 10 als eine kreisringförmige Nut 18 ausgeführt, deren Drehachse koaxial zur Abtriebsachse 7 verläuft. In dem Fluidreservoir 10 ist eine Hülse 19 angeordnet, welche als eine hydraulische Blende in dem Fluidreservoir 10 fungiert.In the exemplary embodiment shown, the
Man erkennt anhand der
Die Funktionsweise des Kegelraddifferentials 1 wird nachfolgend kurz erläutert. Aus einem nicht näher bezeichneten Ölkanal wird das Hydraulikfluid 17, beispielsweise ein Schmieröl, dem Differentialkorb 3 zugeführt und gelangt so seitlich in das als Ölfanggeometrie fungierende Fluidreservoir 10. Das Fluidreservoir 10 weist geometrisch einen Hinterschnitt auf, der direkt im Differentialkorb 3 ausgebildet werden kann, oder aus Fertigungsgründen, wie in der gezeigten Ausführungsform der
Um das Fluidreservoir 10 bauraumtechnisch im Differentialkorb 3 realisieren zu können, wird eine Wälzlagerung 16 mit entsprechend großem Durchmesser gewählt. Dadurch können das Wälzlager 16 und das Fluidreservoir 10 radial verschachtelt werden.In order to be able to implement the
Die Entölung des Kegelraddifferentials 1 wird durch einen als Bohrung ausgeführten Fluidauslasskanal 11 am Umfang des Kegelraddifferentials 1 realisiert. Diese Bohrung wird nicht am größten Innendurchmesser des Differentialkorbs 3 angebracht. Dadurch verbleibt immer eine gewissen Restölmenge im Differentialkorb 3 und sorgt für eine Grundversorgung mit Öl.The deoiling of the
Da es keine großen Öffnungen am Umfang des Differentialkorbs 3 zur Beölung und Montage des Kegelraddifferentials 1 gibt, kann das Antriebsrad 2 des Kegelraddifferentials 1 in etwa mittig auf dem Differentialkorb 3 platziert werden. Die Anbindung zwischen dem Antriebsrad 2 und dem Differentialkorb 3 wird auch in dieser mittigen Position nicht unterbrochen, da die sonst üblichen Öffnungen nicht vorhanden sind.Since there are no large openings on the circumference of the
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The foregoing description is therefore not to be viewed as limiting but rather as illustrative. The following patent claims are to be understood as meaning that a stated feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' features, this designation serves to distinguish two similar features without establishing a ranking.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- KegelraddifferentialBevel gear differential
- 22
- Antriebsraddrive wheel
- 33
- DifferentialkorbDifferential basket
- 44
- Innenrauminner space
- 55
- Kegelradbevel gear
- 66
- Kegelradbevel gear
- 77
- AbtriebsachseOutput axle
- 88th
- Kegelradbevel gear
- 99
- FluidzufuhrkanalFluid supply channel
- 1010
- FluidreservoirFluid reservoir
- 1111
- FluidauslasskanalFluid outlet channel
- 1212
- Erstreckungextension
- 1313
- Erstreckungextension
- 1414
- Kegelradwellebevel gear shaft
- 1515
- ÜberdeckungsbereichCoverage area
- 1616
- Wälzlagerroller bearing
- 1717
- HydraulikfluidHydraulic fluid
- 1818
- NutNut
- 1919
- Hülsesleeve
- 2020
- AchsantriebsstrangAxle drive train
- 2121
- Kraftfahrzeugsmotor vehicle
- 2222
- elektrische Maschineelectric machine
- 2323
- Getriebeanordnung Gear arrangement
- 2828
- Kegelradbevel gear
- 2929
- DrehachseAxis of rotation
Claims (7)
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-
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