WO2013029975A1 - Ritzelwellenlageranordnung - Google Patents

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WO2013029975A1
WO2013029975A1 PCT/EP2012/065808 EP2012065808W WO2013029975A1 WO 2013029975 A1 WO2013029975 A1 WO 2013029975A1 EP 2012065808 W EP2012065808 W EP 2012065808W WO 2013029975 A1 WO2013029975 A1 WO 2013029975A1
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housing
differential
shaft bearing
bearing arrangement
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Frank Steiner
Ramon Jurjanz
Tomas Smetana
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a pinion shaft bearing assembly comprising a pinion shaft supported by at least two roller bearings in a pinion shaft housing, wherein the pinion shaft bearing housing is a bearing cartridge having raceways formed on the inner periphery for the rolling elements of the rolling element bearings.
  • Such a pinion shaft bearing arrangement is used, for example, as a drive unit of a differential, via which two axles to be driven, for example, of a motor vehicle are driven.
  • the pinion shaft bearing assembly thus serves the final drive.
  • the pinion shaft bearing assembly is coupled in a conventional manner directly or indirectly via an intermediate gear with a drive unit such as an internal combustion or electric motor.
  • a pinion shaft bearing arrangement is known for example from DE 37 05 607 A1. It includes, in addition to the pinion shaft, which carries the pinion, for example, a toothed bevel gear, a pinion shaft housing in which the pinion shaft via two rolling bearings, usually against each other braced tapered roller bearings, is rotatably mounted.
  • Each rolling bearing has an inner ring seated on the pinion shaft.
  • the outer raceways are formed by the pinion shaft housing itself, which is designed for this purpose as a bearing cartridge, so that no separate outer rings are provided.
  • A1 pinion shaft bearing assembly is connected to the pinion shaft housing on the the pinion facing away from a separate sealing sleeve flanged, which seals on a sealing element on the one hand to the pinion shaft housing and a further sealing element, namely a lip seal, the pinion shaft itself respectively a coupling sleeve applied thereto. Another sealing element seals to the housing of the differential.
  • a collecting channel is provided in the differential housing in which lubricant collects upon rotation of the differential wheels, from there via a first extending radially in the differential housing, then in a radially extending in the pinion shaft housing the channel in the area between the two rolling bearings are flowing. From there, it passes into the volume region closed behind the pinion shaft housing via the flange-mounted sealing sleeve and back into the differential housing via an axially open, through the pinion shaft housing and radially exiting discharge channel, which in turn opens into a passage section continuing through the differential housing.
  • This pinion shaft bearing is very complex, especially as far as lubrication is concerned.
  • the invention is based on the problem of specifying a simplified designed pinion shaft bearing assembly.
  • the invention provides that the Rit- zelwellengetude is sealed via a sealing element to the pinion shaft out, and that a first lubricant channel is guided in the area between the bearings and a second lubricant channel in the area in front of the sealing element.
  • the pinion shaft bearing arrangement according to the invention the pinion shaft housing is sealed directly via a sealing element to the pinion shaft, either the shaft itself or a shaft component fastened thereto. This means that the pinion shaft housing over the, as seen from the direction of Dif- ferentials, rear roller bearing is so far still pulled out that in this area, the integration of a sealing element is possible.
  • the use of an additional, arranged on the pinion shaft housing member such as a sealing sleeve or the like is not required, since the radial boundary and axial sealing is done solely on the one-piece pinion shaft housing in the form of the bearing cartridge.
  • the lubrication takes place via two lubricant channels, wherein a first lubricant channel is also guided here in the area between the two rolling bearings.
  • the second, the lubricant laxative channel is directly into the area between the, as seen from the direction of the differential, rear bearings and the downstream of this sealing element out where the lubricant is absorbed.
  • both lubricant channels open onto the end face of the pinion shaft housing.
  • the lubricating oil thus enters the supply channel in the region of the housing front side, which is readily possible, as in the operation of the differential sufficiently lubricating oil is circulated in the housing, so that always a sufficient amount can occur.
  • the return is again directly into the differential housing from the front side.
  • the first channel so the feed channel, opens at the peripheral surface and the second channel at the end face of the pinion shaft housing.
  • the first channel can thus open radially or at least have a radially opening opening section.
  • the second return channel ends in each case the front side.
  • the concrete design or guidance of the channels ultimately depends on how the pinion shaft housing, so the storage cartridge, is attached to the downstream component, such as the differential, so if there is still a small radial space to form a radially open feed channel, or whether this should open primarily frontally.
  • the lubricant holes are circumferentially offset by at least 45 °, preferably offset by 90 ° to each other, of course, a larger circumferential offset is quite conceivable, depending on the particular installation situation.
  • the sealing element itself via which the pinion shaft housing is sealed to the pinion shaft, is preferably a radial shaft sealing ring. This can either seal directly to the pinion shaft, or to a clamping nut, over which the two bearings are biased.
  • the rolling bearings preferably tapered roller bearings, can either be clamped directly against the pinion, that is to say, for example, the bevel gear, or, alternatively, a tuning disk can also be interposed in this area.
  • the self-supporting bearing cartridge is as stated a one-piece component, that is, that the entire pinion shaft housing is defined only from the one component.
  • a radially extending mounting flange is expediently formed, via which the pinion shaft housing is screwed, for example, to the differential housing. From this mounting flange, a relatively short dimensioned axial section of the housing can still extend in the direction of the differential housing and engage in this a little way, so that in this area readily the possibility exists, for example, to provide a radially open inlet channel.
  • Any gutters or in the differential housing self-extending channels are provided in any case, since the oil supply system respectively the channels are guided exclusively in the pinion shaft housing, so the storage cartridge, and communicate with, for example, the downstream differential.
  • a sensor element interacting with the pinion shaft in particular a resolver
  • the embodiment as a one-piece component makes it possible to provide on the outside a corresponding recess or the like in which a sensor element can be arranged. Because there are no other attachment points for a sealing sleeve and the like provided on the pinion shaft housing, which would be limiting in any way for the arrangement of an external component. This means that a radial recess into which a sensor element can be inserted, for example, can be readily formed.
  • the invention further relates to a drive device comprising an electric motor with a driven, hollow motor shaft, a pinion shaft bearing assembly of the type described and a differential which is driven via the pinion shaft, which is driven by the electric motor, wherein the pinion shaft concentric in the Motor shaft is arranged and the bearing cartridge is sealed and connected to a differential housing enclosing the differential via a sealing element.
  • Such a drive device is used for example as a drive unit of a motor vehicle. It serves as a drive in electric vehicles or hybrid vehicles.
  • the electric motor can drive the pinion shaft directly or via a transmission connected downstream of it and coupled to the pinion shaft, via which in turn the differential is driven, which then branches to the driven axles.
  • the pinion shaft is now received in the interior of the hollow motor shaft and rotatable separately relative to this, wherein the pinion shaft as described by the electric motor, which is coupled with it, is moved.
  • the pinion shaft itself is directly coupled to the differential, that is, no transmission is interposed therebetween.
  • the electric motor is thus completely in the "dry", ie there is no lubricant flow in or through the electric motor, because the differential housing and the pinion shaft housing define and limit the lubricant space used to lubricate the differential as well as the pinion shaft bearing is required, complete, including corresponding sealing elements, namely on the one hand, the sealing element in Ritzelwellen- housing, which seals to the pinion shaft, and another sealing element, via which the connection interface between the pinion shaft housing and the differential housing is sealed, for example, an O- Ring, is provided.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a drive device according to the invention.
  • FIG. 2 shows an enlarged detail view of the region between the electric motor and the differential with an interposed pinion shaft bearing arrangement
  • Figure 3 is a 90 ° sectional view through the pinion shaft bearing assembly
  • Figure 4 shows a longitudinal section through the pinion shaft bearing assembly
  • Figure 5 is a perspective view of the pinion shaft bearing assembly.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a drive device 1 according to the invention, comprising an electric motor 2, a differential 3, a pinion shaft bearing assembly 4 and an optionally shown gear 5.
  • the electric motor 2 comprises a motor housing 6, a stator 7 and a rotor 8, with a hollow motor shaft 9 is connected, so this is rotated via the rotor 8 during operation.
  • the motor shaft 9 runs in the transmission 5, for example, a switchable transmission with multiple gear stages.
  • a pinion shaft 10 of the pinion shaft bearing assembly 4 is driven, which, see the figure 1, through the entire hollow motor shaft 9, coming from the gearbox 5, is guided to the differential 3.
  • the pinion shaft bearing assembly 4 comprises in addition to the pinion shaft 10 with the pinion gear 1 formed here as a pinion 1 and a pinion shaft housing 12 in which the pinion shaft 10 via bearings not shown in detail, which will be discussed below, is stored.
  • the differential 3 comprises a differential housing 13, in which in addition to the central differential drive wheel 14, with which the bevel gear 1 1 meshes, of course, further components, in particular the abortive drive shafts 15 and the like are arranged.
  • the pinion shaft housing 12 (which is shown in FIG. 1 only as a pure schematic representation) is supported on the differential housing 13 and fastened thereto, respectively.
  • the pinion shaft housing 12 has for this purpose a radial flange 16, which abuts axially in the assembly position against a corresponding fastening section 17 of the differential housing 13 and is bolted thereto via connecting screws 18.
  • the differential housing 13 in turn is supported on the motor housing 6.
  • fastening screws 19 are also provided, which connect the differential housing 13 with the motor housing 6.
  • the entire drive device, insofar as the electric motor 2 and the differential 3 are concerned, is thus limited to the outside by the motor housing 6 and the differential housing 13.
  • a central component is as described, the pinion shaft bearing assembly 4.
  • the pinion shaft 10 is rotatably mounted on two rolling bearings 20, 21 in the pinion shaft housing 12.
  • the rolling bearings 20, 21 are axially braced here as against each other via a clamping nut 22 which is screwed onto the pinion shaft 10. They are stretched according to Figure 2 against the bevel gear 1 1, but can also be stretched against a tuning disk located therebetween.
  • the pinion shaft housing 12 is designed as a one-piece bearing cartridge, on which the running surfaces 23, 24 for the tapered rollers 25, 26 of the two rolling bearings 20, 21 are executed. That is, in addition to the two inner rings 27, 28 no separate outer rings are to be integrated. Rather, the rolling bearing takes over the self-supporting bearing cartridge.
  • the pinion shaft bearing assembly 4 is sealed to the differential housing 13 via a first sealing element 29 in the form of an O-ring.
  • the O-ring 30 is located in a corresponding receiving groove on the inner circumference of the mounting portion 17 of the differential housing 13, it seals radially to the outer periphery of the engaging with its leading annular collar in the differential housing 13 pinion shaft housing 12 out. This means that a first sealing level is realized in this area.
  • a second sealing plane is realized by means of a second sealing element 31 in the form of a radial shaft sealing ring 38 which seals between the pinion shaft housing 12 and the pinion shaft 10 respectively here the clamping nut 22 which is fixedly arranged on the pinion shaft 10. That is, as a result of this arrangement results in a closed and sealed space, which is formed by the interior of the differential case 13 and the pinion shaft housing 12 respectively limited.
  • the pinion shaft housing 12 In order to ensure that not only the differential 3 itself, but also the rolling bearing of the pinion shaft housing 12 is lubricated via the lubricant in the differential housing 13, for example, see Figure 3, in the pinion shaft housing 12, two channels, namely a feed channel 32 and a discharge channel 33 is formed.
  • the feed channel 32 opens in the example shown near the end face 34 of the pinion shaft housing 12, so it has an end opening area as well as a radial opening area, so that oil, which is inevitably umhergespritzt or guided upon rotation of the differential components, can get into the feed channel 32.
  • the latter is embodied running obliquely to the pinion shaft 10 and angles towards the end, this area being deflected outwards via a ball 35. is closing.
  • the supply channel 32 opens, see Figure 3, in the area between the rolling bearings 20, 21, so that consequently supplied lubricating oil is placed exactly in this area where it is needed.
  • the discharge channel 33 which opens at the end face 34 and extends circumferentially preferably offset by 90 ° to the feed channel 32, runs into the region between the second sealing element 31, so the radial shaft seal 38 and the adjacent rolling bearing 24. In the mounting situation of the discharge channel 33 runs such that it is guided into the deepest region of the pinion shaft housing 12, where the lubricating oil accumulates, so that it can be removed there. It is therefore removed from an area "behind" the second rolling bearing 24.
  • a sensor element 37 in the example shown a resolver, that is a rotary encoder, is arranged, which cooperates in a manner known per se with the pinion shaft 10 and detects its rotation, so that corresponding signals can be tapped directly in this region
  • Resolver which also in the perspective view acc ß Figure 5 is shown, for example, extends approximately 90 °, is therefore a curved component which, although relatively small installation space is given, can be integrated without further here.
  • the resolver since arranged outside of the pinion shaft housing 12, is likewise arranged in the dry area toward the electric motor 2. As described, this area is completely sealed off via the sealing elements 29 and 31.
  • the transmission 5 is optional in this respect. If provided, it can also be arranged with its housing directly on the motor housing 6 be. It contains its own lubrication, which means that no lubricant channels are led from the differential 3 to the gear 5, which would then inevitably lead through the electric motor 2 here. If there is no transmission 5, an immediate toothing between motor shaft 9 and pinion shaft 10, which would then be provided inside the motor housing 6, would be provided.

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Abstract

Ritzelwellenlageranordnung, umfassend eine Ritzelwelle, die über wenigstens zwei Wälzlager in einem Ritzelwellengehäuse gelagert ist, wobei, das Ritzelwellenlagergehäuse eine Lagerpatrone mit am Innenumfang ausgebildeten Laufflächen für die Wälzkörper der Wälzlager ist, wobei das Ritzelwellengehäuse (12) über ein Dichtelement (31) zur Ritzelwelle (10) hin abgedichtet ist, und dass ein erster Schmiermittelkanal (32) in den Bereich zwischen die Wälzlager (20, 21) und ein zweiter Schmiermittelkanal (33) in den Bereich vor das Dichtelement (31) geführt ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Ritzelwellenlageranordnung Beschreibung
Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Ritzelwellenlageranordnung, umfassend eine Ritzelwelle, die über wenigstens zwei Wälzlager in einem Ritzelwellengehäuse gelagert ist, wobei das Ritzelwellenlagergehäuse eine Lagerpatrone mit am Innenumfang ausgebildeten Laufflächen für die Wälzkörper der Wälzlager ist. Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Ritzelwellenlageranordnung kommt beispielsweise als Antriebseinheit eines Differentials zum Einsatz, über welche zwei anzutreibende Achsen beispielsweise eines Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Die Ritzelwellen- lageranordnung dient also dem Achsantrieb. Hierzu ist die Ritzelwellenlageranordnung in an sich bekannter Weise direkt oder über ein zwischengeschaltetes Getriebe indirekt mit einem Antriebsaggregat wie beispielsweise einem Brennkraft- oder Elektromotor gekoppelt. Eine solche Ritzelwellenlageranordnung ist beispielsweise aus DE 37 05 607 A1 bekannt. Sie umfasst neben der Ritzelwelle, die das Ritzel, beispielsweise ein verzahntes Kegelrad, trägt, ein Ritzelwellengehäuse, in dem die Ritzelwelle über zwei Wälzlager, üblicherweise gegeneinander verspannte Kegelrollenlager, drehgelagert ist. Jedes Wälzlager verfügt über einen auf der Ritzelwelle aufsitzenden Innenring. Die äußeren Laufbahnen werden vom Ritzelwellengehäuse selbst gebildet, das hierzu als Lagerpatrone ausgebildet ist, so dass keine separaten Außenringe vorzusehen sind. Bei der aus DE 37 065 607 A1 bekannten Ritzelwellenlageranordnung ist an das Ritzelwellengehäuse an der dem Ritzel abgewandten Seite eine separate Dichthülse angeflanscht, die über ein Dichtelement einerseits zum Ritzelwellengehäuse und über ein weiteres Dichtelement, nämlich eine Lippendichtung, zur Ritzelwelle selbst respektive einer auf dieser aufgebrachten Kupplungsmuffe hin abdichtet. Ein weiteres Dichtelement dichtet zum Gehäuse des Differentials ab. Zur Sicherstellung der Schmierung der Ritzelwellenlager ist im Differentialgehäuse eine Auffangrinne vorgesehen, in der sich bei Drehung der Differentialräder Schmiermittel sammelt, das von dort über einen sich zunächst radial im Differentialgehäuse erstreckenden, sodann in einen sich radial im Ritzelwellengehäuse erstrecken- den Kanal in den Bereich zwischen die beiden Wälzlager fließt. Von dort gelangt es in den über die angeflanschte Dichtungshülse abgeschlossenen Volumenbereich hinter dem Ritzelwellengehäuse und über einen am hinteren Ritzelwellengehäuseabschnitt axial offenen, durch das Ritzelwellengehäuse laufenden und radial austretenden Abführkanal, der wiederum in einen sich durch das Differentialgehäuse fortsetzenden Kanalabschnitt mündet, zurück in das Differentialgehäuse. Diese Ritzelwellenlagerung ist, insbesondere was die Schmierung angeht, sehr aufwändig gestaltet.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine demgegenüber vereinfacht ausgeführte Ritzelwellenlageranordnung anzugeben.
Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Rit- zelwellengehäuse über ein Dichtelement zur Ritzelwelle hin abgedichtet ist, und dass ein erster Schmiermittelkanal in den Bereich zwischen die Wälzlager und ein zweiter Schmiermittelkanal in den Bereich vor das Dichtelement geführt ist. Bei der erfindungsgemäßen Ritzelwellenlageranordnung ist das Ritzelwellengehäuse unmittelbar über ein Dichtelement zur Ritzelwelle hin, sei es entweder der Welle selbst, oder ein daran befestigtes Wellenbauteil, abgedichtet. Das heißt, dass das Ritzelwellengehäuse über das, gesehen aus Richtung des Dif- ferentials, hintere Wälzlager insoweit noch hinausgezogen ist, dass in diesem Bereich die Integration eines Dichtelements möglich ist. Die Verwendung eines zusätzlichen, am Ritzelwellengehäuse angeordneten Bauteils wie einer Dichthülse oder ähnliches ist nicht erforderlich, da die radial Begrenzung und axiale Abdichtung allein über das einteilige Ritzelwellengehäuse in Form der Lagerpatrone erfolgt.
Die Schmierung erfolgt über zwei Schmiermittelkanäle, wobei ein erster Schmiermittelkanal auch hier in den Bereich zwischen die beiden Wälzlager geführt ist. Der zweite, das Schmiermittel abführende Kanal jedoch ist direkt in den Bereich zwischen das, aus Richtung des Differentials gesehen, hintere Wälzlager und das diesem nachgeschaltete Dichtelement geführt, wo das Schmiermittel aufgenommen wird. Das heißt, dass folglich die gesamte Schmiermittelführung allein in der selbsttragenden Lagerpatrone realisiert ist, zusätzliche Bauteile sind bei der erfindungsgemäßen Ritzelwellenlageranord- nung mit besonderem Vorteil nicht erforderlich.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass beide Schmiermittelkanäle an der Stirnfläche des Ritzelwellengehäuses münden. Das heißt, dass der Schmiermittelzulauf unmittelbar stirnflächenseitig erfolgt, Entsprechendes gilt für den Rücklauf in das Differentialgehäuse. Das Schmieröl tritt also in den Zuführkanal im Bereich der Gehäusestirnseite ein, was ohne weiteres möglich ist, als im Betrieb des Differentials hinreichend Schmieröl im Gehäuse umgefördert wird, so dass stets eine ausreichende Menge eintreten kann. Auch der Rücklauf erfolgt wieder unmittelbar in das Differentialgehäuse von der Stirnseite her.
Alternativ ist es aber auch denkbar, dass der erste Kanal, also der Zuführkanal, an der Umfangsfläche und der zweite Kanal an der Stirnseite des Ritzelwellen- gehäuses mündet. Der erste Kanal kann also radial münden oder zumindest einen radial mündenden Öffnungsabschnitt besitzen. Der zweite Rückführkanal jedoch endet in jedem Fall stirnseitig. Die konkrete Ausgestaltung respektive Führung der Kanäle hängt jedoch letztlich davon ab, wie das Ritzelwellenge- häuse, also die Lagerpatrone, an dem nachgeschalteten Bauteil, beispielsweise dem Differential, befestigt wird, ob also noch ein geringer radialer Bauraum zur Ausbildung eines radial offenen Zuführkanals gegeben ist, oder ob dieser primär stirnseitig münden soll.
Die Schmiermittelbohrungen sind umfangsmäßig um wenigstens 45°, vorzugsweise um 90° versetzt zueinander angeordnet, wobei natürlich auch ein größerer umfangsmäßiger Versatz durchaus denkbar ist, abhängig von der jeweiligen Einbausituation.
Das Dichtelement selbst, über das das Ritzelwellengehäuse zur Ritzelwelle hin abgedichtet ist, ist bevorzugt ein Radialwellendichtring. Dieser kann entweder direkt zur Ritzelwelle hin abdichten, oder zu einer Spannmutter, über die die beiden Wälzlager vorgespannt sind. Die Wälzlager, bevorzugt Kegelrollenla- ger, können dabei entweder direkt gegen das Ritzel, also beispielsweise das Kegelrad, verspannt werden, alternativ kann in diesem Bereich aber auch eine Abstimmscheibe zwischengeschaltet sein.
Die selbsttragende Lagerpatrone ist wie ausgeführt ein einteiliges Bauteil, das heißt, dass das gesamte Ritzelwellengehäuse nur aus dem einen Bauteil definiert wird. Zur einfachen Befestigung ist zweckmäßigerweise ein sich radial erstreckender Befestigungsflansch ausgebildet, über den das Ritzelwellengehäuse beispielsweise am Differentialgehäuse verschraubt wird. Von diesem Befestigungsflansch aus kann sich ein relativ kurz bemessener axialer Ab- schnitt des Gehäuses noch in Richtung des Differentialgehäuses erstrecken und in dieses ein Stück weit eingreifen, so dass in diesem Bereich ohne weiteres die Möglichkeit besteht, beispielsweise auch einen radial offenen Zulaufkanal vorzusehen. Irgendwelche Auffangrinnen oder im Differentialgehäuse selbst verlaufende Kanäle sind in keinem Fall vorzusehen, da das Ölführungs- System respektive die Kanäle ausschließlich in dem Ritzelwellengehäuse, also der Lagerpatrone, geführt sind und mit beispielsweise dem nachgeschalteten Differential kommunizieren. Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann außenseitig am Ritzelwellengehäuse ein mit der Ritzelwelle interagierendes Sensorelement, insbesondere ein Resolver, angeordnet sein. Die Ausgestaltung als einteiliges Bauteil ermöglicht es, außenseitig eine entsprechende Eintiefung oder derglei- chen vorzusehen, in der ein Sensorelement angeordnet werden kann. Denn es sind am Ritzelwellengehäuse keinerlei sonstigen Befestigungsstellen für eine Dichthülse und ähnliches vorzusehen, die in irgendeiner Weise für die Anordnung eines außen liegenden Bauteils beschränkend wären. Das heißt, dass eine radiale Vertiefung, in die ein Sensorelement beispielsweise eingesetzt werden kann, ohne weiteres ausgebildet werden kann.
Neben der Ritzelwellenlageranordnung selbst betrifft die Erfindung ferner eine Antriebsvorrichtung, umfassend einen Elektromotor mit einer abtreibenden, hohlen Motorwelle, eine Ritzelwellenlageranordnung der beschriebenen Art sowie ein Differential, das über die Ritzelwelle, die vom Elektromotor angetrieben wird, angetrieben wird, wobei die Ritzelwelle konzentrisch in der Motorwelle angeordnet ist und die Lagerpatrone mit einem das Differential umschließenden Differentialgehäuse über ein Dichtelement abgedichtet und verbunden ist.
Eine solche Antriebsvorrichtung kommt beispielsweise als Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz. Sie dient als Antrieb in Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen. Der Elektromotor kann unmittelbar oder über ein ihm nachgeschaltetes und mit der Ritzelwelle gekoppeltes Getriebe die Ritzelwelle antreiben, über welche wiederum das Differential angetrieben wird, das sich sodann zu den angetriebenen Achsen verzweigt. Bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ist nun die Ritzelwelle im Inneren der hohlen Motorwelle aufgenommen und separat relativ zu dieser drehbar, wobei die Ritzelwelle wie ausgeführt über den Elektromotor, der mit ihr bewegungsgekoppelt ist, bewegt wird. Die Ritzelwelle selbst ist unmittelbar mit dem Differential gekoppelt, das heißt, dass kein Getriebe dazwischengeschaltet ist. Dieses kann, so ein solches vorgesehen werden soll, an der anderen Seite des Elektromotors angeordnet werden, so dass der Elektromotor zwischen Differential und Getriebe positioniert ist. Das Ritzelwellengehäuse der erfindungsgemäßen Ritzelwellenlageranordnung ist direkt am Differentialgehäuse, das das Differential respektive seine entsprechenden Bauelemente aufnimmt, abgestützt, also daran befestigt. Das heißt, dass sich hier eine geschlossene Baugruppe ergibt, die nach außen respektive zum Elektromotor hin über die anderen beiden miteinander verbundenen Gehäuse, nämlich das Differentialgehäuse und das Ritzelwellengehäuse, geschlossen ist. Infolge der hierüber erzielten vollkommenen Abdichtung befindet sich folglich der Elektromotor vollkommen im„Trockenen", das heißt, dass kei- nerlei Schmiermittelfluss in respektive durch den Elektromotor gegeben ist. Denn das Differentialgehäuse sowie das Ritzelwellengehäuse definieren und begrenzen den Schmiermittelraum, der zur Schmierung des Differentials wie auch der Ritzelwellenlagerung erforderlich ist, komplett, wozu auch entsprechende Dichtelemente, nämlich zum einen das Dichtelement im Ritzelwellen- gehäuse, das zur Ritzelwelle hin abdichtet, sowie ein weiteres Dichtelement, über das die Verbindungsschnittstelle zwischen Ritzelwellengehäuse und Differentialgehäuse abgedichtet ist, beispielsweise ein O-Ring, vorgesehen wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrich-
Figur 2 eine vergrößerte Detailansicht des Bereichs zwischen Elektromotor und Differential mit zwischengeschalteter Ritzelwellenlageranordnung,
Figur 3 eine 90°-Schnittansicht durch die Ritzelwellenlageranordnung
Figur 4 einen Längsschnitt durch die Ritzelwellenlageranordnung, und Figur 5 eine Perspektivansicht der Ritzelwellenlageranordnung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Figur 1 zeigt als Prinzipdarstellung eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 1 , umfassend einen Elektromotor 2, ein Differential 3, eine Ritzelwellenlageranordnung 4 sowie ein optional gezeigtes Getriebe 5. Der Elektromotor 2 umfasst ein Motorgehäuse 6, einen Stator 7 und einen Rotor 8, der mit einer hohlen Motorwelle 9 verbunden ist, diese wird also über den Rotor 8 im Betrieb gedreht. Die Motorwelle 9 läuft in das Getriebe 5, beispielsweise ein schaltbares Getriebe mit mehreren Getriebestufen. Über das Getriebe wird eine Ritzelwelle 10 der Ritzelwellenlageranordnung 4 angetrieben, die, siehe die Figur 1 , durch die gesamte hohle Motorwelle 9, vom Getriebe 5 kommend, bis in das Differential 3 geführt ist. Die Ritzelwellenlageranordnung 4 umfasst neben der Ritzelwelle 10 mit dem hier als verzahntes Kegelrad 1 1 ausgebildeten Ritzel auch ein Ritzelwellengehäuse 12, in dem die Ritzelwelle 10 über nicht näher gezeigte Lager, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, gelagert ist.
Das Differential 3 schließlich umfasst ein Differentialgehäuse 13, in dem neben dem zentralen Differentialantriebsrad 14, mit dem das Kegelrad 1 1 kämmt, na- türlich noch weitere Komponenten, insbesondere die abtreibenden Antriebswellen 15 und ähnliches angeordnet sind.
In Betrieb wird bei Bestromung des Stators 7 der Rotor 8 und mit ihm die Motorwelle 9 gedreht. Die Drehung der Motorwelle 9 wird über das Getriebe 5 übersetzt auf die Ritzelwelle 10 gegeben, über welche infolge des Eingriffs des Kegelrads 1 1 mit dem Differentialantriebsrad 14 das Differential arbeitet und die Abtriebswellen 15, die zu entsprechenden Antriebsachsen führen, gedreht. Ersichtlich ergibt sich ein Aufbau, bei dem der Elektromotor 2 mit zwischen dem Differential 3 und dem Getriebe 5, das natürlich auch unmittelbar am Motorgehäuse 6 angeschraubt sein kann, angeordnet ist. Das heißt, dass das abtreibende Ende der Motorwelle 9 im gezeigten Ausführungsbeispiel nach rechts läuft in das Getriebe 5, während die über das Getriebe angetriebene Ritzelwelle 10 durch die hohle Motorwelle 9 zurück in die entgegengesetzte Richtung in das an der anderen Seite des Elektromotors 2 befindliche Differential 3 geführt ist. Wie Figur 1 und auch Figur 2 zu entnehmen ist, ist das Ritzelwellengehäuse 12 (das in Figur 1 nur als reine Prinzipdarstellung gezeigt ist) am Differentialgehäuse 13 abgestützt respektive daran befestigt. Wie der ein konkreteres Ausführungsbeispiel zeigenden Figur 2 zu entnehmen ist, weist das Ritzelwellengehäuse 12 hierzu einen Radialflansch 16 auf, der in der Montagestellung axial gegen einen entsprechenden Befestigungsabschnitt 17 des Differentialgehäuses 13 anliegt und dort über Verbindungsschrauben 18 verschraubt ist. Das Differentialgehäuse 13 seinerseits ist am Motorgehäuse 6 abgestützt. Hierzu sind ebenfalls Befestigungsschrauben 19 vorgesehen, die das Differentialgehäuse 13 mit dem Motorgehäuse 6 verbinden. Die gesamte Antriebsvorrich- tung, soweit der Elektromotor 2 und das Differential 3 betroffen sind, ist also nach außen von dem Motorgehäuse 6 und dem Differentialgehäuse 13 begrenzt.
Ein zentrales Bauteil ist wie beschrieben die Ritzelwellenlageranordnung 4. Die Ritzelwelle 10 ist über zwei Wälzlager 20, 21 im Ritzelwellengehäuse 12 drehgelagert. Die Wälzlager 20, 21 sind hier als gegeneinander über eine Spannmutter 22, die auf die Ritzelwelle 10 geschraubt ist, axial verspannt. Sie sind gemäß Figur 2 gegen das Kegelrad 1 1 gespannt, können aber auch gegen eine dazwischen befindliche Abstimmscheibe gespannt sein.
Das Ritzelwellengehäuse 12 ist als einteilige Lagerpatrone ausgeführt, an der die Laufflächen 23, 24 für die Kegelrollen 25, 26 der beiden Wälzlager 20, 21 ausgeführt sind. Das heißt, dass neben den beiden Innenringen 27, 28 keine separaten Außenringe zu integrieren sind. Vielmehr übernimmt die Wälzlagerung die selbsttragende Lagerpatrone.
Die Ritzelwellenlageranordnung 4 ist über ein erstes Dichtelement 29 in Form eines O-Rings zum Differentialgehäuse 13 hin abgedichtet. Der O-Ring 30 liegt in einer entsprechenden Aufnahmenut am Innenumfang des Befestigungsabschnitts 17 des Differentialgehäuses 13, er dichtet radial zum Außenumfang des mit seinem vorlaufenden Ringbund in das Differentialgehäuse 13 eingreifende Ritzelwellengehäuse 12 hin ab. Das heißt, dass in diesem Bereich eine erste Dichtebene realisiert ist. Eine zweite Dichtebene ist mittels eines zweiten Dichtelements 31 in Form eines Radialwellendichtrings 38 realisiert, die zwischen dem Ritzelwellengehäuse 12 und der Ritzelwelle 10 respektive hier der Spannmutter 22, die fest auf der Ritzelwelle 10 angeordnet ist, abdichtet. Das heißt, dass sich infolge dieser Anordnung ein geschlossener und abgedichteter Raum ergibt, der vom Inneren des Differentialgehäuses 13 und des Ritzelwellengehäuses 12 gebildet respektive begrenzt wird.
Diese Abdichtung ist erforderlich, um sicherzustellen, dass der gesamte Elektromotor 2 vollkommen im„Trockenen" angeordnet ist, mithin also sichergestellt ist, dass kein Schmierfluid, das sich im Inneren des Differentialgehäuses 13 befindet, in den Bereich des Elektromotors 2 gelangen kann.
Um sicherzustellen, dass über das im Differentialgehäuse 13 vorhandene Schmierfluid, beispielsweise ein Öl, nicht nur das Differential 3 selbst, sondern auch die Wälzlagerung der Ritzelwellengehäuse 12 geschmiert wird, sind, siehe Figur 3, im Ritzelwellengehäuse 12 zwei Kanäle, nämlich ein Zuführkanal 32 und ein Abführkanal 33 ausgebildet. Der Zuführkanal 32 mündet im gezeigten Beispiel nahe der Stirnfläche 34 des Ritzelwellengehäuses 12, er hat also einen stirnseitigen Öffnungsbereich wie auch einen radialen Öffnungsbereich, so dass Öl, das bei Drehung der Differentialkomponenten zwangsläufig umhergespritzt respektive geführt wird, in den Zuführkanal 32 gelangen kann. Dieser ist schräg zur Ritzelwelle 10 hin verlaufend ausgeführt und winkelt sich zum Ende hin ab, wobei dieser Bereich über eine Kugel 35 nach außen hin abge- schlössen ist. Der Zuführkanal 32 mündet, siehe Figur 3, im Bereich zwischen den Wälzlagern 20, 21 , so dass folglich zugeführtes Schmieröl genau in diesen Bereich eingebracht wird, wo es benötigt wird. Der Abführkanal 33, der an der Stirnfläche 34 mündet und umfangsmäßig bevorzugt um 90° versetzt zum Zuführkanal 32 verläuft, läuft bis in den Bereich zwischen dem zweiten Dichtelement 31 , also dem Radialwellendichtring 38 und dem benachbarten Wälzlager 24. In der Montagesituation verläuft der Abführkanal 33 so, dass er quasi in den tiefsten Bereich des Ritzelwellengehäuses 12 geführt ist, wo sich das Schmieröl ansammelt, so dass es dort abgeführt werden kann. Es wird also aus einem Bereich„hinter" dem zweiten Wälzlager 24 abgeführt. Hierüber ist eine sichere Schmierung der Ritzelwellenlager sichergestellt. Gleichzeitig ist ausgeschlossen, dass Schmieröl in den Bereich des Elektromotors gelangen kann. Denn es ist eine vollständige Abdichtung zur Elektromotorseite gegeben, einerseits statisch durch den O-Ring 30 am Axialflansch der Lagerpatrone, andererseits dynamisch durch den Radialwellendichtring 38. Da es sich hier um einen Längsschnitt handelt, ist hier nur der Abführkanal 33 zu erkennen. Figur 4 zeigt jedoch eine an der Außenseite des Ritzelwellengehäuses 12 ausgebildete Vertiefung 36, in der ein Sensorelement 37, im gezeigten Beispiel ein Resolver, also ein Drehwinkelgeber, angeordnet ist. Dieser wirkt in an sich bekannter Weise mit der Ritzelwelle 10 zusammen und erfasst deren Drehung, so dass entsprechende Signale unmittelbar in diesem Bereich abgegriffen werden können. Der Resolver, der auch in der Perspektivansicht gemäß Figur 5 gezeigt ist, erstreckt sich beispielsweise um ca. 90°, ist also ein gebogenes Bauteil, das, obwohl relativ geringer Bauraum gegeben ist, hier ohne weiteres integriert werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Resolver, da außerhalb des Ritzelwellengehäuses 12 angeordnet, ebenfalls im Trockenbereich zum Elektromotor 2 hin angeordnet ist. Denn wie beschrieben ist dieser Bereich über die Dichtelement 29 und 31 vollständig abgedichtet.
Wie beschrieben ist das Getriebe 5 insoweit optional. Ist es vorgesehen, so kann es auch mit seinem Gehäuse unmittelbar am Motorgehäuse 6 angeordnet sein. Es enthält eine eigene Schmierung, das heißt, dass keinerlei Schmiermittelkanäle vom Differential 3 zum Getriebe 5 geführt sind, die hier dann zwangsläufig durch den Elektromotor 2 zu führen wären. Ist kein Getriebe 5 vorhanden, so wäre eine unmittelbare Verzahnung zwischen Motorwelle 9 und Ritzel- welle 10, die dann innerhalb des Motorgehäuses 6 gegeben wäre, vorzusehen.
Bezugszahlenliste
1 Antriebsvorrichtung
2 Elektromotor
3 Differential
4 Ritzelwellenlageranordnung
5 Getriebe
6 Motorgehäuse
7 Stator
8 Rotor
9 Motorwelle
10 Ritzelwelle
1 1 Kegelrad
12 Ritzelwellengehäuse
13 Differentialgehäuse
14 Differentialantriebsrad
15 Abtriebswellen
16 Radialflansch
17 Befestigungsabschnitt
18 Verbindungsschrauben
19 Befestigungsschrauben
20 Wälzlager
21 Wälzlager
22 Spannmutter
23 Laufflächen
24 Laufflächen
25 Kegelrollen
26 Kegelrollen
27 Innenring
28 Innenring
29 Dichtelement
30 O-Ring
31 Dichtelement Zuführkanal
Abführkanal
Stirnfläche
Kugel
Vertiefung
Sensorelement Radialwellendichtung

Claims

Patentansprüche
Ritzelwellenlageranordnung, umfassend eine Ritzelwelle, die über wenigstens zwei Wälzlager in einem Ritzelwellengehäuse gelagert ist, wobei, das Ritzelwellenlagergehäuse eine Lagerpatrone mit am Innenumfang ausgebildeten Laufflächen für die Wälzkörper der Wälzlager ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzelwellengehäuse (12) über ein Dichtelement (31 ) zur Ritzelwelle (10) hin abgedichtet ist, und dass ein erster Schmiermittelkanal (32) in den Bereich zwischen die Wälzlager (20, 21 ) und ein zweiter Schmiermittelkanal (33) in den Bereich vor das Dichtelement (31 ) geführt ist.
Ritzelwellenlageranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass beide Schmiermittelkanäle (32, 33) an der Stirnfläche (34) des Ritzelwellengehäuses (12) münden, oder dass der erste Kanal (32) an der Umfangsfläche und der zweite Kanal (33) an der Stirnseite (34) des Ritzelwellengehäuses (12) mündet.
Ritzelwellenlageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelkanäle (32, 33) umfangsmäßig um wenigstens 45°, vorzugsweise um 90° versetzt zueinander verlaufen.
Ritzelwellenlageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (31 ) ein Radialwel- lendichtring (38) ist.
Ritzelwellenlageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialwellendichtring (32) direkt zur Ritzelwelle (10) hin oder zu einer Spannmutter, über die die beiden Wälzlager (20, 21 ) vorgespannt sind, abdichtet. Ritzelwellenlageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlager (20, 21 ) Kegelrollenlager sind.
Ritzelwellenlageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Lagerpatrone ein sich radial erstreckender Befestigungsflansch (16) ausgebildet ist.
Ritzelwellenlageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außenseitig am Ritzelwellengehäuse (12) ein mit der Ritzelwelle (10) interagierendes Sensorelement (37), insbesondere ein Resolver, angeordnet ist.
Ritzelwellenlageranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Ritzelwellengehäuse (12) eine Vertiefung (36), in die das Sensorelement (37) eingesetzt ist, vorgesehen ist.
Antriebsvorrichtung umfassend einen Elektromotor (2) mit einer abtreibenden, hohlen Motorwelle (9), eine Ritzelwellenlageranordnung (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, sowie ein Differential (3), das über die Ritzelwelle (10), die vom Elektromotor (2) angetrieben wird, angetrieben wird, wobei die Ritzelwelle (10) konzentrisch in der Motorwelle (9) angeordnet ist und die Lagerpatrone mit einem das Differential (3) umschließenden Differentialgehäuse über ein Dichtelement angedichtet verbunden ist.
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