WO2012084304A1 - Getriebeanordnung für eine elektrisch antreibbare achse eines kraftfahrzeugs - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H57/00—General details of gearing
- F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion
Definitions
- the invention relates to a gear arrangement for an electrically driven axle of a motor vehicle with two coaxial juxtaposed planetary gear sets, which are in drive connection.
- Such a gear arrangement is known from DE 10 2009 003 388 A1.
- a drive unit for a hybrid electric motor vehicle with a speed reducing planetary gear unit This comprises two interconnected planetary gear sets, which are arranged in a common drum, wherein the drum is anchored in a stationary gear housing, which accommodates the drive shafts.
- the problem in the transmission is a length compensation, in particular to compensate for manufacturing tolerances to avoid disturbances, especially in the gearbox mounting.
- the object of the invention is to make possible a length compensation in a gear arrangement of the aforementioned type which ensures safe operation with minimized stress on the components, in particular the gearbox mounting.
- it is proposed between two Planetenradge- gear stages
- Plug connection allows for a transmission of a drive power between the planetary gear stages and on the other a length compensation by a displacement of the shaft parts to each other.
- a spline is provided for plug connection of the shaft parts.
- a spline come eg wedge or serration into consideration.
- other plug-in connections which ensure a non-rotatable form-fitting connection and at the same time allow an axial displaceability of the shaft parts, such as a polygonal toothing.
- a particularly simple constructed axially flexible shaft connection consists of two shaft parts each designed as a hollow shaft, which can be inserted into each other at one of their end portions at different diameters.
- one shaft part is connected on the one hand to a transmission output element of the first planetary gear stage and the other shaft part on the other hand to a transmission input element of the second planetary gear stage.
- two Planetenradgetrie- are provided levels, each having a set of planetary gears which are rotatably mounted on a support and engage in a sun gear and in a ring gear.
- a first planetary gear stage is driven by an electric motor, wherein a designed as a hollow shaft inner shaft part connected to the carrier of the first planetary gear stage and designed as a hollow shaft outer shaft part with the sun gear of a second planetary gear stage.
- the inner shaft part is inserted at an end portion of the spline in an end portion of the outer shaft part.
- the planetary gear stages are arranged axially spaced side by side, wherein in the axial gap formed between them, a stationary support member is arranged coaxially.
- a spacer ring is arranged coaxially between the first planetary gear stage and the support element. The carrier of the first planetary gear stage and the outer shaft part are preferably supported on the spacer ring and this on the support element.
- an axial bearing is preferably provided between the carrier and the spacer ring and between this and the supporting element.
- the outer shaft part is fixedly connected to a spacer ring, for example by a welded connection, by a press fit or by a connection produced by thermal joining.
- the spacer ring can be made in one piece with the outer shaft part. In this way, the outer shaft part and associated with this sun gear of the second planetary gear via the spacer on the one hand on the carrier of the first planetary gear stage and on the other hand axially fixed to the support element.
- the carrier of the first planetary gear stage and the fixedly connected with this inner shaft part are axially supported on the support element.
- the spacer ring has a U-shaped cross-sectional profile, wherein it is arranged such that the open U-side of its cross-sectional profile faces radially outward.
- the spacer ring forms on the axial U-sides of its cross-sectional profile in each case an annular axial bearing surface for a thrust bearing and is also firmly connected to the closed U-side with the outer shaft part.
- a compensating ring in the force flow between the carrier of the first planetary gear stage and the support element, a compensating ring, preferably integrated in the latter, for length tolerance compensation is arranged. This end face preferably forms a bearing surface for the axial bearing. opposite the carrier.
- the carrier of the first planetary gear stage is supported on the supporting element via the axial bearing and the compensating ring.
- the outer shaft part is supported via a fixed bearing on the support element, whereby the outer shaft part and fixed to this sun gear of the second Planetenradgetriebeeck are fixed axially via the fixed bearing.
- An additional spacer ring is avoided in this way.
- the fixed bearing for supporting the outer shaft part can be designed, for example, as a double-row deep groove ball bearing or in a space-reduced variant as a single-row four-point spherical-ball bearing.
- the compensating ring in the support element For integration of the compensating ring in the support element, this can be accommodated in an annular groove on the support element in the region of the axial bearing of the carrier of the first planetary gear stage.
- the outer shaft part is radially mounted on the second planetary gear stage facing end portion.
- an expansion formed by a shaft shoulder for receiving a radial bearing is provided at the end portion.
- the radial bearing can for example be designed as a small radial space-demanding radial needle bearing.
- the radial bearing of the outer shaft part is arranged substantially radially in alignment with the second planetary gear stage.
- Figure 1 shows a section of a final drive for a hybrid electric motor vehicle.
- the gear arrangement according to the invention has two coaxial with the drive axle 19 arranged side by side planetary gear stages.
- a first planetary gear stage which is driven by an electric motor, not shown, comprises a sun gear 8, a ring gear 10 and a set of planet gears 4 which are rotatably mounted on a bolt 6 connected to a carrier and engage in the ring gear 10 and the sun gear 8 ,
- the sun gear 8 is connected via a shaft in drive connection with the rotor of the electric motor or generator.
- the second planetary gear consists of a sun gear 9, a ring gear 1 1 and a set planet gears 5, which are rotatably mounted on a bolt 7 connected to a pin and engage in the ring gear 1 1 and in the sun gear 9.
- the second planetary gear is connected via the bolt connected to the carrier 7 in drive connection with a differential gear, not shown, which drives the drive shafts 18 of the final drive.
- the planetary gear stages are in drive connection via a shaft connection.
- the shaft connection consists of a multi-part stub shaft.
- a plug connection consisting of two shaft parts 1, 2, which are each designed as a hollow shaft and coaxial with the drive axle 19, is provided. These are non-rotatably at different diameters but axially loose inserted into each other.
- the plug connection consists of a at the mutually facing end portions of the shaft parts 1, 2, on the inner circumference of the outer shaft part 2 and on the outer periphery of the inner shaft part 1, formed spline 3. At this, the inner shaft part 1 is inserted axially into the outer shaft part 2.
- the shaft parts 1, 2 are rotatably connected to the spline 3 and at the same time axially displaceable with each other.
- the outer shaft part 2 is fixedly connected to the sun gear 9 of the second planetary gear stage at its end portion facing away from the spline 3.
- the inner shaft part 1 is continuously widened at its end remote from the spline 3 and protruding freely from the outer shaft part 2 end portion to the outer dimension of the outer shaft part and fixedly connected at its free end to the carrier 6 of the first planetary gear stage.
- the planetary gear stages are arranged axially spaced from one another along the drive axle 19 such that a drive, in particular an angle drive, can engage in the axial intermediate space formed between them.
- the angle drive consists of a drive pinion, not shown, which protrudes perpendicular to the drive shaft 19 in said intermediate space and engages in the toothing 20 of a ring gear, which is arranged coaxially with the drive axle 19.
- the toothing 20 projects into the intermediate space.
- axial rear side of the ring gear is fixedly connected to the carrier 7 of the second planetary gear.
- the second planetary gear and the spur gear and the associated with this drive shafts 18 are driven by an internal combustion engine of the motor vehicle.
- a cup-shaped stationary support element 12 is arranged coaxially between Planetenradgetrie-. Radially inside the shaft parts 1, 2 and the drive shaft 18 are guided at a central shaft passage. Radially outside the support member 12 is connected to an axially projecting annular collar with a stationary housing 21 and axially secured on the one hand via a housing nut and on the other hand to the ring gear 1 1 of the second planetary gear through a spacer ring.
- the support element 12 On its side facing axially on the ring gear 12, the support element 12 has a protruding annular collar, on which the ring gear is mounted on the radially inner side of its protruding toothing 20 via an angular contact ball bearing. In the region of the toothing 20 of the crown wheel, the support element 12 has a curved ring section corresponding to the toothing 20, into which the toothing 20 partially projects through an air gap.
- a spacer ring 13 On its side facing the first planetary gear stage, a spacer ring 13 is arranged coaxially. This is formed with a U-shaped cross-sectional profile, the open U-side facing radially outward.
- Spacer ring 13 Radially inside the spacer ring 13 is fixedly connected to the closed U-side of its cross-sectional profile via a coaxially arranged intermediate ring with the outer periphery of the outer shaft part 2, for example by a welded connection. It is also conceivable, spacers 13 and intermediate ring or intermediate ring and outer shaft part 2 or spacer ring 13, intermediate ring and outer shaft part 2 to perform in one piece.
- spacers 13 and intermediate ring or intermediate ring and outer shaft part 2 or spacer ring 13, intermediate ring and outer shaft part 2 to perform in one piece.
- At the axially outer U-sides of its cross-sectional profile of the spacer ring 13 is supported on the one hand on the carrier 6 of the first planetary gear stage and on the other hand on the curved ring portion of the support member 12 each have an axial needle bearing 14, 15.
- the outer shaft part 2 has on the radial inside of its the second planetary gear stage end portion facing radially outward stepped shaft paragraph 17, in which a radial needle bearing is added.
- a radial needle bearing By the radial needle bearing the outer shaft part 2 is supported on the hub 22 of the sun gear of the differential gear and on the drive shaft 18.
- the wheel hub 22 is connected in a rotationally fixed manner radially inwards to the drive shaft 18.
- the radial needle bearing is arranged substantially radially aligned with the second planetary gear.
- the second Planetenradgetnebecut connected to the Stirnraddifferenzial is mounted as a structural unit by inserting the wheel hub 22 of the sun gear in the outer shaft part 2 on the shaft shoulder 17 on the drive shaft 18.
- the carrier 6 of the first planetary gear stage is connected via the inner and the outer shaft part 1, 2 and via the spline 3 with the sun gear 9 of the second planetary gear stage.
- a drive power from the electric motor via the first planetary gear stage and the second planetary gear stage and connected to this differential gear to the drive shafts 18 are transmitted.
- an axial length compensation on the splines 3 of the shaft parts 1, 2 between the Planetenradge- gear stages is possible.
- Both planetary gear stages act together as a two-speed gearbox.
- an unillustrated coupling mechanism is provided, via which the ring gear 10 and the sun gear 8 of the first planetary gear can be switched. If the ring gear 10 is fixed by the coupling mechanism, the drive of the first planetary gear is effected via the sun gear 8 by the rotor of the electric motor (not shown). In this mode, a reduction between the sun gear 8 and carrier 6 is achieved in the first planetary gear. Another possibility is to couple the ring gear 10 of the first planetary gear with the rotor of the electric motor.
- FIGS. 2 and 3 show a second and a third embodiment of the invention in which the outer shaft part 2 and the sun gear 9 of the second planetary gear fixedly connected thereto are supported via a fixed bearing 16 on a modified support element 12.
- This is formed on the first planetary gear axially facing side radially inward with a collar-shaped axially projecting ring support.
- the annular support has an annular recess on the front side, in which a compensation ring 23 is received. This forms on its free end face an axial bearing surface for an axial needle bearing 14 for supporting the carrier 6 of the first planetary gear stage.
- On the radial inner side of the ring support a shoulder is provided, into which the bearing 16 is received for supporting the outer shaft part 2 and the sun gear 9 connected thereto.
- a tandem angular contact ball bearing is provided to support the ring gear on the support element 12.
- the bearing 16 is designed to support the outer shaft part 2 on the support member 12 as a double-row deep groove ball bearings, while in the variant of Figure 3, a space-saving, single-row deep groove ball bearing is provided, which is designed as a four-point bearing.
- the outer shaft part 2 forms on its outer circumference, the radially inner raceway of the four-point bearing.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für eine elektrisch antreibbare Achse eines Kraftfahrzeugs mit koaxial nebeneinander angeordneten Planetenradgetriebestufen (4, 5), die in Antriebsverbindung stehen, wobei die Antriebsverbindung (3) zum Längenausgleich eine Steckverbindung aus drehfest und zugleich axial verschiebbar angeordneten Wellenteilen (1, 2) aufweist.
Description
Bezeichnung der Erfindung
Getriebeanordnung für eine elektrisch antreibbare Achse eines Kraftfahrzeugs Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für eine elektrisch antreibbare Achse eines Kraftfahrzeugs mit zwei koaxial nebeneinander angeordneten Pla- netenradgetriebestufen, die in Antriebsverbindung stehen.
Eine derartige Getriebeanordnung ist aus DE 10 2009 003 388 A1 bekannt. Dort ist eine Antriebseinheit für ein Hybrid-Elektrokraftfahrzeug mit einer die Drehzahl verringernden Planetengetriebeeinheit beschrieben. Diese umfasst zwei miteinander verbundene Planetengetriebesätze, die in einer gemeinsamen Trommel angeordnet sind, wobei die Trommel in einem ortsfesten Getriebegehäuse, das die Antriebswellen aufnimmt, verankert ist. Bei solchen Getriebeanordnungen besteht das Problem im Getriebe ein Längenausgleich, insbe- sondere zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen zu gewährleisten, um Störungen insbesondere in der Getriebelagerung zu vermeiden.
Zusammenfassung der Erfindung Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Getriebeanordnung der vorgenannten Art einen Längenausgleich zu ermöglichen, der einen sicheren Betrieb bei minimierter Beanspruchung der Bauteile, insbesondere der Getriebelagerung, gewährleistet. Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, zwischen zwei Planetenradge- triebestufen
zum Längenausgleich eine Wellenverbindung aus drehfest und zugleich axial verschiebbaren ineinandersteckbaren Wellenteilen vorzusehen. Eine solche
Steckverbindung ermöglicht zum einen die Übertragung einer Antriebsleistung zwischen den Planetenradgetriebestufen und zum anderen einen Längenausgleich durch eine Verschiebung der Wellenteile zueinander. Bevorzugt ist zur Steckverbindung der Wellenteile eine Steckverzahnung vorgesehen. Als Steckverzahnung kommen z.B. Keil- oder Kerbverzahnung in Betracht. Denkbar sind auch andere Steckverbindungen, die eine drehfeste Formschlussverbindung gewährleisten und zugleich eine axiale Verschiebbarkeit der Wellenteile zulassen, wie z.B. eine Polygonverzahnung.
Eine besonders einfach aufgebaute axial flexible Wellenverbindung besteht aus zwei jeweils als Hohlwelle ausgeführten Wellenteilen, die jeweils an einem ihrer Endabschnitte an unterschiedlichen Durchmessern ineinander einsteckbar sind. Dabei sind das eine Wellenteil einerseits mit einem Getriebeaus- gangselement der ersten Planetenradgetriebestufe und das andere Wellenteil andererseits mit einem Getriebeeingangselement der zweiten Planetenradgetriebestufe verbunden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Planetenradgetrie- bestufen vorgesehen, die jeweils einen Satz Planetenräder aufweisen, die auf einem Träger drehbar gelagert sind und in ein Sonnenrad sowie in ein Hohlrad eingreifen. Bevorzugt ist dabei eine erste Planetenradgetriebestufe über einen Elektromotor antreibbar, wobei ein als Hohlwelle ausgeführtes inneres Wellenteil mit dem Träger der ersten Planetenradgetriebestufe und ein als Hohlwelle ausgeführtes äußeres Wellenteil mit dem Sonnenrad einer zweiten Planetenradgetriebestufe verbunden. Dabei ist das innere Wellenteil an einem Endabschnitt an der Steckverzahnung in einen Endabschnitt des äußeren Wellenteils eingesteckt. An den axial lose aber drehfest an der Steckverzahnung aufgesteckten Wellenteilen wird auf diese Weise ein axialer Längenausgleich in der Antriebsverbindung zwischen dem Träger der ersten Planetenradgetriebestufe und dem Sonnenrad der zweiten Planetenradgetriebestufe ermöglicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Pla- netenradgetriebestufen axial beabstandet nebeneinander angeordnet, wobei in dem zwischen ihnen gebildeten axialen Zwischenraum ein ortsfestes Abstützelement koaxial angeordnet ist. Vorzugsweise ist dabei zwischen der ersten Planetenradgetriebestufe und dem Abstützelement ein Distanzring koaxial angeordnet. Bevorzugt sind der Träger der ersten Planetenradgetriebestufe und das äußere Wellenteil am Distanzring und dieser am Abstützelement abgestützt. Vorzugsweise ist hierzu zwischen Träger und Distanzring und zwischen diesem und Abstützelement jeweils eine Axiallagerung vorgesehen. Bevorzugt ist dabei das äußere Wellenteil festverbunden mit Distanzring ausgebildet, beispielsweise durch eine Schweißverbindung, durch einen Pressverband oder durch eine durch thermisches Fügen hergestellte Verbindung. Alternativ kann der Distanzring einteilig mit dem äußeren Wellenteil ausgeführt werden. Auf diese Weise sind das äußere Wellenteil und das mit diesem verbundene Son- nenrad der zweiten Planetenradgetriebestufe über den Distanzring einerseits am Träger der ersten Planetenradgetriebestufe und andererseits am Abstützelement axial festgelegt. Durch diese Anordnung sind zugleich der Träger der ersten Planetenradgetriebestufe und das mit diesem festverbundene innere Wellenteil an dem Abstützelement axial abgestützt. Außerdem ist es möglich, durch ein entsprechend angepasstes axiales Höhenmaß des Distanzrings, Längentoleranzen im Getriebe auszugleichen.
Bevorzugt weist der Distanzring ein U-förmiges Querschnittsprofil auf, wobei er derart angeordnet ist, dass die offene U-Seite seines Querschnittsprofils nach radial außen weist. Auf diese Weise bildet der Distanzring an den axialen U- Seiten seines Querschnittsprofils jeweils eine ringförmige axiale Lagerfläche für eine Axiallagerung und ist zugleich an der geschlossenen U-Seite mit dem äußeren Wellenteil festverbunden. In einer weiteren Variante der Erfindung ist im Kraftfluss zwischen dem Träger der ersten Planetenradgetriebestufe und dem Abstützelement ein bevorzugt in dieses integrierter Ausgleichsring zum Längentoleranzausgleich angeordnet. Bevorzugt bildet dieser stirnseitig eine Lagerfläche für die Axiallagerung ge-
genüber dem Träger. Dadurch ist zugleich der Träger der ersten Planetenradgetriebestufe über die Axiallagerung und den Ausgleichsring am Abstützelement abgestützt. Vorzugsweise ist das äußere Wellenteil über ein Festlager am Abstützelement abgestützt, wodurch das äußere Welleteil und das mit diesem festverbundene Sonnenrad der zweiten Planetenradgetriebestufe über das Festlager axial festgelegt sind. Ein zusätzlicher Distanzring wird auf diese Weise vermieden. Das Festlager zur Abstützung des äußeren Wellenteils kann beispielsweise als zweireihiges Rillenkugellager oder in einer bauraumredu- zierten Variante als einreihiges Vierpunktrillenkugellager ausgeführt sein.
Zur Integration des Ausgleichsrings in das Abstützelement kann dieser in einer ringförmigen Nut am Abstützelement im Bereich der Axiallagerung des Trägers der ersten Planetenradgetriebestufe aufgenommen sein. Vorzugsweise ist das äußere Wellenteil an dem der zweiten Planetenradgetriebestufe zugewandten Endabschnitt radial gelagert. Hierzu ist am Endabschnitt eine durch einen Wellenabsatz gebildete Aufweitung zur Aufnahme einer Radiallagerung vorgesehen. Die Radiallagerung kann beispielsweise als ein geringen radialen Bauraum beanspruchendes Radialnadellager ausgebildet sein.
Bevorzug ist die Radiallagerung des äußeren Wellenteils im Wesentlichen radial fluchtend zur zweiten Planetenradgetriebestufe angeordnet. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
einen Teilschnitt einer elektrisch antreibbaren Achse eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung in einem ersten Ausführungsbeispiel, einen vergrößerten Teilschnitt der Getriebeanordnung in einem zweiten Ausführungsbeispiel, einen vergrößerten Teilschnitt der Getriebeanordnung in einem dritten Ausführungsbeispiel.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt eines Achsantriebs für ein Hybrid-Elektro- Kraftfahrzeug. Entlang der Antriebsachse 19 verlaufen zwei Antriebswellen, die jeweils mit einem Rad des Kraftfahrzeugs verbunden sind und von denen nur eine Antriebswelle 18 dargestellt ist. Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung weist zwei koaxial zur Antriebsachse 19 nebeneinander angeordnete Planetenradgetriebestufen auf. Eine erste Planetenradgetriebestufe, die von einem nicht dargestellten Elektromotor antreibbar ist, umfasst ein Sonnenrad 8, ein Hohlrad 10 und einen Satz Planetenräder 4, die drehbar auf einem mit einem Träger 6 verbundenen Bolzen gelagert sind und in das Hohlrad 10 und in das Sonnenrad 8 eingreifen. Das Sonnenrad 8 steht über eine Welle in Antriebsverbindung mit dem Rotor des Elektromotors bzw. Generators. Das zweite Planetenradgetriebe besteht aus einem Sonnenrad 9, einem Hohlrad 1 1 und einem Satz Planetenräder 5, die drehbar auf einem mit einem Träger 7 verbundenen Bolzen gelagert sind und in das Hohlrad 1 1 und in das Sonnenrad 9 eingreifen. Dabei steht die zweite Planetenradstufe über den mit dem Träger 7 verbundenen Bolzen in Antriebsverbindung mit einem nicht näher dargestellten Differenzialgetriebe, das die Antriebswellen 18 des Achsantriebs antreibt.
Die Planetenradgetriebestufen stehen über eine Wellenverbindung in Antriebsverbindung. Die Wellenverbindung besteht aus einer mehrteiligen Steckwelle.
Beispielhaft ist hier eine Steckverbindung aus zwei jeweils als Hohlwelle ausgeführte koaxial zur Antriebsachse 19 angeordneten Wellenteilen 1 , 2 vorgesehen. Diese sind an unterschiedlichen Durchmessern drehfest aber axial lose ineinander gesteckt. Die Steckverbindung besteht aus einer an den einander zugewandten Endabschnitten der Wellenteile 1 , 2, am Innenumfang des äußeren Wellenteils 2 und am Außenumfang des inneren Wellenteils 1 , ausgebildeten Steckverzahnung 3. An dieser ist das innere Wellenteil 1 in das äußere Wellenteil 2 axial eingesteckt. Dabei sind die Wellenteile 1 , 2 an der Steckverzahnung 3 drehfest und zugleich axial zueinander verschiebbar miteinander verbunden. Das äußere Wellenteil 2 ist an seinem von der Steckverzahnung 3 abgewandten Endabschnitt mit dem Sonnenrad 9 der zweiten Planetenradge- triebestufe festverbunden. Zugleich ist das innere Wellenteil 1 an seinem von der Steckverzahnung 3 abgewandten und frei aus dem äußeren Wellenteil 2 herausragenden Endabschnitt kontinuierlich bis zum Außenmaß des äußeren Wellenteils aufgeweitet und an seinem freien Ende mit dem Träger 6 der ersten Planetenradgetriebestufe festverbunden.
Die Planetenradgetriebestufen sind derart axial beabstandet zueinander entlang der Antriebsachse 19 angeordnet, dass in den zwischen ihnen gebildeten axialen Zwischenraum ein Antrieb, insbesondere ein Winkeltrieb, eingreifen kann. Der Winkeltrieb besteht aus einem nicht dargestellten Antriebsritzel, das senkrecht zur Antriebsachse 19 in besagten Zwischenraum hineinragt und in die Verzahnung 20 eines Tellerrads eingreift, das koaxial zur Antriebsachse 19 angeordnet ist. Hierzu ragt die Verzahnung 20 in den Zwischenraum hinein. An der von der Verzahnung 20 abgewandten axialen Rückseite ist das Tellerrad mit dem Träger 7 des zweiten Planetenradgetriebes festverbunden. Über den Winkeltrieb sind das zweite Planetenradgetriebe und das Stirnraddifferenzial sowie die mit diesem verbundenen Antriebswellen 18 durch eine Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs antreibbar. Zum Antrieb der zweiten Planeten- radgetriebestufe können auch andere Antriebsanordnungen, insbesondere ein Vorgelegegetriebe, vorgesehen sein.
Ein topfförmiges ortsfestes Abstützelement 12 ist zwischen Planetenradgetrie- bestufen koaxial angeordnet. Radial innen sind die Wellenteile 1 , 2 und die Antriebswelle 18 an einem zentralen Wellendurchtritt hindurchgeführt. Radial außen ist das Abstützelement 12 an einem axial vorstehenden Ringkragen mit einem ortsfesten Gehäuse 21 verbunden und einerseits über eine Gehäusemutter sowie andererseits zum Hohlrad 1 1 des zweiten Planetenradgetriebes hin über einen Distanzring axial gesichert. An seiner dem Tellerrad 12 axial zugewandten Seite weist das Abstützelement 12 einen vorstehenden Ringkragen, an dem das Tellerrad an der radialen Innenseite seiner vorstehenden Ver- zahnung 20 über ein Schrägkugellager gelagert ist. Im Bereich der Verzahnung 20 des Tellerrads weist das Abstützelement 12 einen der Verzahnung 20 entsprechenden gewölbten Ringabschnitt auf, in den die Verzahnung 20 durch einen Luftspalt beabstandet teilweise hineinragt. An seiner der ersten Plane- tenradgetriebestufe zugewandten Seite ist ein Distanzring 13 koaxial angeord- net. Dieser ist mit einem U-förmigen Querschnittsprofil ausgebildet, dessen offene U-Seite nach radial außen weist. Radial innen ist der Distanzring 13 an der geschlossenen U-Seite seines Querschnittsprofils über einen koaxial angeordneten Zwischenring mit dem Außenumfang des äußeren Wellenteils 2, beispielsweise durch eine Schweißverbindung, festverbunden. Denkbar ist auch, Distanzring 13 und Zwischenring oder Zwischenring und äußeres Wellenteil 2 oder Distanzring 13, Zwischenring und äußeres Wellenteil 2 einteilig auszuführen. An den axial äußeren U-Seiten seines Querschnittsprofils ist der Distanzring 13 einerseits am Träger 6 der ersten Planetenradgetriebestufe und andererseits am gewölbten Ringabschnitt des Abstützelements 12 jeweils über ein Axialnadellager 14, 15 abgestützt. Auf diese Weise ist das äußere Wellenteil 2 und das auf dieser fest angeordnete Sonnenrad 9 des zweiten Planetenradgetriebes durch den mit dem äußeren Wellenteil 2 festverbundenen und axial beidseitig gelagerten Distanzring 13 axial festgelegt. Zugleich ist der Träger 6 der ersten Planetenradgetriebestufe über den Distanzring 13 am Ab- Stützelement 12 axial abgestützt.
Das äußere Wellenteil 2 weist an der radialen Innenseite seines der zweiten Planetenradgetriebestufe zugewandten Endabschnitts einen nach radial außen
abgesetzten Wellenabsatz 17 auf, in den ein Radialnadellager aufgenommen ist. Durch das Radialnadellager ist das äußere Wellenteil 2 auf der Radnabe 22 des Sonnenrads des Differenzialgetriebes und auf der Antriebswelle 18 abstützt. Hierbei ist die Radnabe 22 radial innen mit der Antriebswelle 18 dreh- fest verbunden. Das Radialnadellager ist im Wesentlichen radial fluchtend zum zweiten Planetenradgetriebe angeordnet.
Zur Montage sind äußeres Wellenteil 2 und inneres Wellenteil einfach an der Steckverzahnung 3 aufsteckbar. Die mit dem Stirnraddifferenzial verbundene zweite Planetenradgetnebestufe ist als eine Baueinheit durch Einschieben der Radnabe 22 des Sonnenrads in das äußere Wellenteil 2 an dem Wellenabsatz 17 auf der Antriebswelle 18 montierbar.
Der Träger 6 der ersten Planetenradgetriebestufe ist über das innere und das äußere Wellenteil 1 , 2 und über die Steckverzahnung 3 mit dem Sonnenrad 9 der zweiten Planetenradgetriebestufe verbunden. Auf diese Weise kann durch die erfindungsgemäße Getriebeanordnung eine Antriebsleistung vom Elektromotor über die erste Planetenradgetriebestufe und über die zweite Planetenradgetriebestufe und das mit dieser verbundene Differenzialgetriebe auf die Antriebswellen 18 übertragen werden. Zugleich ist ein axialer Längenausgleich an der Steckverzahnung 3 der Wellenteile 1 , 2 zwischen den Planetenradge- triebestufen möglich.
Beide Planetenradgetriebestufen wirken zusammen als ein Zweigangunterset- zungsgetriebe. Hierzu ist ein nicht dargestellter Kupplungsmechanismus vorgesehen, über den das Hohlrad 10 und das Sonnenrad 8 des ersten Planetengetriebes geschaltet werden können. Wird das Hohlrad 10 durch den Kupplungsmechanismus festgelegt, erfolgt der Antrieb des ersten Planetenradge- triebes über das Sonnenrad 8 durch den Rotor des nicht dargestellten Elektro- motors. Bei dieser Betriebsweise wird im ersten Planetenradgetriebe eine Untersetzung zwischen Sonnenrad 8 und Träger 6 erreicht. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Hohlrad 10 des ersten Planetengetriebes mit dem Rotor des Elektromotors zu koppeln. Dann geht der Kraftfluss über das Hohlrad 10
und das Sonnenrad 8, wobei sowohl Hohlrad 10 als auch Sonnenrad 8 die gleiche Drehzahl aufweisen und so im ersten Planetenradgetriebe keine Untersetzung stattfindet, d.h. die Untersetzung wird umgangen und das erste Planetenradgetriebe verhält sich wie ein Block (sogenannter Blockumlauf).
In Figuren 2 und 3 sind ein zweites und ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei denen das äußere Wellenteil 2 und das mit diesem festverbundene Sonnenrad 9 des zweiten Planetenradgetriebes über ein Festlager 16 an einem abgewandelten Abstützelement 12 abgestützt sind. Diese ist an der dem ersten Planetenradgetriebe axial zugewandten Seite radial innen mit einer kragenförmig axial vorstehenden Ringabstützung ausgebildet. Die Ringabstützung weist stirnseitig eine ringförmige Ausnehmung auf, in der ein Ausgleichsring 23 aufgenommen ist. Dieser bildet an seiner freien Stirnseite eine axiale Lagerfläche für ein Axialnadellager 14 zur Abstützung des Trägers 6 der ersten Planetenradgetriebestufe. An der radialen Innenseite der Ringabstützung ist ein Absatz vorgesehen, in den das Festlager 16 zur Abstützung des äußeren Wellenteils 2 und des mit diesem verbundenen Sonnenrads 9 aufgenommen ist. Zur Abstützung des Tellerrads am Abstützelement 12 ist ein Tandemschrägkugellager vorgesehen.
In Figur 2 ist das Festlager 16 zur Abstützung des äußeren Wellenteils 2 am Abstützelement 12 als ein doppelreihiges Rillenkugellager ausgeführt, während in der Variante gemäß Figur 3 ein bauraumreduzierendes, einreihiges Rillenkugellager vorgesehen ist, das als Vierpunktlager ausgeführt ist. Dabei bildet das äußere Wellenteil 2 an seinem Außenumfang die radial innere Laufrille des Vierpunktlagers.
Bezugszeichenliste
1 Wellenteil
2 Wellenteil
3 Steckverzahnung
4 Planetenradsatz
5 Planetenradsatz
6 Träger
7 Träger
8 Sonnenrad
9 Sonnenrad
10 Hohlrad
1 1 Hohlrad
12 Abstützelement
13 Distanzring
14 Axialnadellager
15 Axialenadellager
16 Festlager
17 Wellenabsatz
18 Antriebswelle
19 Antriebsachse
20 Verzahnung
21 Gehäuse
22 Radnabe
23 Ausgleichsring
Claims
1 . Getriebeanordnung für eine elektrisch antreibbare Achse eines Kraftfahr- zeugs mit koaxial nebeneinander angeordneten Planetenradgetriebestufen, die in Antriebsverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsverbindung zum Längenausgleich eine Steckverbindung aus drehfest und zugleich axial verschiebbar angeordneten Wellenteilen (1 , 2) aufweist. 2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenteile (1 ,
2) an einer Steckverzahnung (3) ineinander einsteckbar sind.
3. Getriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradgetriebestufen jeweils einen Satz Planetenräder (4, 5) umfassen, die jeweils auf einem Träger (6, 7) drehbar gelagert sind und in ein Sonnenrad (8, 9) sowie in ein Hohlrad (10, 1 1 ) eingreifen, wobei ein inneres Wellenteil (1 ) mit dem Träger (6) einer von einem Elektromotor antreibbaren ersten Planetenradgetriebestufe und ein äußeres Wellenteil (2) mit dem Sonnenrad (8) einer zweiten Planetenradgetriebestufe festverbunden ist sowie das innere Wellenteil (1 ) an einem Endabschnitt an der Steckverzahnung (3) in einen Endabschnitt des äußeren Wellenteils (2) eingesteckt ist.
4. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradgetriebestufen axial beabstandet nebeneinander angeordnet sind, wobei in dem zwischen ihnen gebildeten axialen Zwischenraum ein ortsfestes Abstützelement (12) koaxial angeordnet ist und zwischen der ersten Planetenradgetriebestufe und dem Abstützele- ment (12) ein Distanzring (13) koaxial angeordnet ist, der einerseits am Träger (6) der ersten Planetenradgetriebestufe und andererseits am Abstützelement (12) jeweils über eine Axiallagerung (14, 15) abgestützt sowie mit dem äußeren Wellenteil (2) festverbunden ist. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzring (13) ein U-förmiges Querschnittsprofil aufweist, wobei dieser derart angeordnet ist, dass dessen offene U-Seite nach radial außen weist und dessen äußere axiale U-Seiten ringförmige Lagerflächen für die Axiallagerung bilden, wobei dessen geschlossenen U-Seite mit dem äußeren Wellenteil (2) festverbunden ist.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftfluss zwischen dem Träger (6) der ersten Planeten- radgetriebestufe und dem Abstützelement (12) ein in dieses integrierter Ausgleichsring (23) zum Längentoleranzausgleich angeordnet ist, der stirnseitig eine Lagerfläche für die Axiallagerung (14) gegenüber dem Träger (6) bildet, wobei das äußere Wellenteil (2) über ein Festlager (16) am Abstützelement (12) abgestützt ist.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Wellenteil (2) an der radialen Innenseite seines der zweiten Planetenradgetriebestufe zugewandten Endabschnitts eine durch einen Wellenabsatz (17) gebildete Aufweitung zur Aufnahme einer Radiallagerung aufweist.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiallagerung das äußeren Wellenteils (2) im Wesentlichen radial fluchtend mit der zweiten Planetenradgetriebestufe angeordnet ist.
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