Die Erfindung betrifft ein Mehrfachzahnrad für eine Getriebeanordnung mit einem ersten Getrieberadabschnitt und mit einem zweiten Getrieberadabschnitt, wobei der erste und der zweite Getrieberadabschnitt über einen Zwischenabschnitt drehfest miteinander verbunden sind, wobei der erste und der zweite Getrieberadabschnitt aus einem metallischen Material gefertigt sind. Die Erfindung betrifft auch eine Getriebeanordnung mit dem Mehrfachzahnrad.

In üblichen Getriebeanwendungen sind die Getriebekomponenten metallisch ausgebildet. Dadurch ist es möglich, Drehmomente, zum Beispiel zum Antrieb von Fahrzeugen, steif zu übertragen. Bei manchen Anwendungen kann es jedoch sinnvoll sein, federnde und/oder dämpfende Elemente in dem Momentenweg zu integrieren.

Beispielsweise beschreibt der Artikel „Verbundzahnräder mit Hochleistungspolymeren" aus der ATZ - Automobiltechnische Zeitschrift, Ausgabe 2/2012 von den Autoren: Prof. Dr.-Ing. Bernd-Robert Höhn, Prof. Dr.-Ing. Karsten Stahl, Dr.-Ing. Michael Otto, Dipl. -Ing. (FH) Christoph Nitschein ein Zahnrad, welches eine Nabe aus einem metallischen Werkstoff, einen Zwischenring aus einem Polymer und einen Außenring aus einem metallischen Werkstoff aufweist. Durch den Einsatz des polymeren Werkstoffs wird das Dämpfungsverhalten der Getriebebauteile verändert. Dies kann sich positiv auf das Schwingungsverhalten und somit auf das Geräuschverhalten auswirken.

Die Druckschrift WO 200248580 A1 offenbart ein Zahnrad mit einer Nabe und einem Außenring aus Metall sowie mit einer dazwischen angeordneten Kunststoffschicht.

Die Druckschrift EP 1595089 A1 , die wohl dem nächstkommen Stand der Technik bildet, offenbart ein Tandemzahnrad, wobei das Tandemzahnrad zwei Zahnradabschnitte aufweist, wobei die Zahnradabschnitte über eine Kunststoffnabe miteinander drehfest verbunden sind.

Die US 2 307 129 A beschreibt ein Doppelzahnrad mit einem Dämpfungsring, der mit einem Außenring und einem Innenkörper verbunden ist.

Die DE 102 46 71 1 A1 beschreibt ein Doppelzahnrad mit einem Dämpfungselement.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mehrfachzahnrad für eine Getriebeanordnung vorzuschlagen, welches ein abweichendes Betriebsverhalten aufweist. Diese Aufgabe wird durch ein Mehrfachzahnrad mit dem Merkmal des Anspruchs 1 sowie durch eine Getriebeanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.

Die Erfindung betrifft ein Mehrfachzahnrad, welches für eine Getriebeanordnung geeignet und/oder ausgebildet ist. Bei der allgemeinen Ausprägung der Erfindung kann die Getriebeanordnung für eine beliebige Anwendung ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Getriebeanordnung jedoch für ein Fahrzeug, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, ausgebildet.

Das Mehrfachzahnrad weist einen ersten und einen zweiten Getrieberadabschnitt auf. Der erste und der zweite Getrieberadabschnitt können einen gleichen Teilkreisdurchmesser aufweisen. Es ist jedoch bevorzugt, dass der erste der zweite Getrieberadabschnitt unterschiedliche Teilkreismesser aufweist. Der erste und/oder der zweite Getrieberadabschnitt weist gegebenenfalls jeweils eine umlaufende Verzahnung, insbesondere eine Stirnzahnradverzahnung auf. Im Betrieb kann das Mehrfachzahnrad und/oder der erste Getrieberadabschnitt und/oder der zweite Getrieberadabschnitt um eine gemeinsame Rotationsachse gedreht werden. Der erste und der zweite Getrieberadabschnitt sind aus einem metallischen Material, vorzugsweise Stahl, gefertigt. Insbesondere ist die Verzahnung aus dem metallischen Material gefertigt. Das Mehrfachzahnrad weist einen Zwischenabschnitt auf, wobei der Zwischenabschnitt den ersten Getrieberadabschnitt und den zweiten Getrieberadabschnitt drehfest verbindet. Vorzugsweise überbrückt der Zwischenabschnitt einen axialen Abstand zwischen dem ersten Getrieberadabschnitt und dem zweiten Getrieberadabschnitt. Der Zwischenabschnitt umfasst vorzugsweise einen rohrförmigen Bereich, welcher zwischen dem ersten und dem zweiten Getrieberadabschnitt angeordnet ist.

Das Mehrfachzahnrad weist einen Dämpfungsabschnitt auf, wobei der Dämpfungsabschnitt zwischen dem ersten Getrieberadabschnitt und dem Zwischenabschnitt angeordnet ist. Insbesondere ist der Dämpfungsabschnitt so angeordnet, dass ein Moment, insbesondere ein Drehmoment, im speziellen ein Traktionsmoment, welches über den ersten Getrieberadabschnitt eingeleitet wird, über den Dämpfungsabschnitt auf den Zwischenabschnitt geleitet wird.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Dämpfungsabschnitt als ein Dämpfungsring ausgebildet ist. Insbesondere ist der Dämpfungsring koaxial zu der Rotationsachse angeordnet. Der Dämpfungsring ist konzentrisch zwischen dem ersten Getrieberadabschnitt und dem Zwischenabschnitt ausgebildet. Der Dämpfungsring trennt, beanstandet und/oder isoliert den ersten Getrieberadabschnitt von dem Zwischenabschnitt, so dass direkter Kontakt zwischen den Materialien des ersten Getrieberadabschnitts und dem Zwischenabschnitt vermieden ist. Betrachtet man das Mehrfachzahnrad als eine kinematische Kette, so ist der Dämpfungsabschnitt seriell zwischen dem ersten Getrieberadabschnitt und dem Zwischenabschnitt angeordnet.

Ein Vorteil der Erfindung ist es, dass mit dem Mehrfachzahnrad eine Getriebekomponente vorgeschlagen wird, welche im Vergleich zum Stand der Technik ein geändertes Dämpfungsverhalten aufweist. Ferner wird durch das Mehrfachzahnrad ermöglicht, eine Lastaufteilung zwischen dem ersten Getrieberadabschnitt und dem zweiten Getrieberadabschnitt zu verbessern. Durch diese technische Wirkung wird auch die Tragfähigkeit beider Getrieberadabschnitte verbessert. Insbesondere weist das Mehrfachzahnrad den Vorteil auf, dass dieses schwingungsdämpfend und geräuschdämpfend ausgeführt ist. Insbesondere kann durch das Mehrfachzahnrad eine Körperschallübertragung verringert werden. Ferner ermöglicht es das Mehrfachzahnrad, eine Spielfreiheit in der Getriebeanordnung zu verbessern. Durch oder ergänzend zu der verbesserten Spielfreiheit werden Torsionsschwingungen in der Getriebeanordnung verringert.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Dämpfungsabschnitt als ein Kunststoffteil ausgebildet. Bei dem Kunststoff kann es sich insbesondere um Thermoplaste, Duroplaste oder Elastomere handeln. Besonders bevorzugt ist der Dämpfungsabschnitt aus einem polymeren Material und/oder aus Polymer ausgebildet. Alternativ oder ergänzend ist der Dämpfungsabschnitt aus einem glasfaserverstärkten Polyphthalamid (PPA) ausgebildet. Dieses Material wird auch als Hochleistungspolymer bezeichnet.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind der Zwischenabschnitt und der zweite Getrieberadabschnitt einteilig, insbesondere integral ausgebildet. Insbesondere werden der Zwischenabschnitt und der zweite Getrieberadabschnitt als ein gemeinsamer Materialabschnitt realisiert. Durch diese Weiterbildung wird ein besonders steifer Übergang zwischen dem Zwischenabschnitt und dem zweiten Getrieberadabschnitt gebildet. Dagegen ist der Übergang von dem Zwischenabschnitt zu dem ersten Getrieberadabschnitt über den Dämpfungsabschnitt elastisch und/oder nachgiebig ausgebildet.

Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung bilden der Dämpfungsabschnitt mit dem Zwischenabschnitt eine innere Schnittstelle. Zudem bildet der Dämpfungsabschnitt mit dem ersten Getrieberadabschnitt eine äußere Schnittstelle. Beide Schnittstellen sind so realisiert, dass diese in Umlaufrichtung um die Rotationsachse formschlüssig ausgebildet sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der erste Getrieberadabschnitt eine Innenverzahnung und der Dämpfungsabschnitt eine korrespondierend, insbesondere komplementär dazu ausgebildete Außenverzahnung aufweist. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der Dämpfungsabschnitt eine weitere Innenverzahnung und der Zwischenabschnitt eine weitere Außenverzahnung aufweist, welche korrespondierend, insbesondere komplementär zu der weiteren Innenverzahnung ausgebildet ist. Optional kann vorgesehen sein, dass der Dämpfungsabschnitt Seitenringsabschnitte aufweist, sodass die Verzahnung des ersten Getrieberadabschnitt bzw. des Zwischenabschnitts in Bezug auf eine axiale Richtung zu der Rotationsachse formschlüssig in dem Dämpfungsabschnitt gefangen sind.

Prinzipiell kann das Mehrfachzahnrad noch einen dritten, vierten oder weiteren Getrieberadabschnitt aufweisen. Es jedoch besonders bevorzugt, dass das Mehrfachzahnrad genau zwei Getrieberadabschnitt aufweist. Insbesondere ist das Mehrfachzahnrad als ein Doppelzahnrad und/oder als ein Tandemzahnrad ausgebildet.

Bei einer bevorzugten Realisierung ist das Mehrfachzahnrad als ein Doppelplanetenrad ausgebildet, wobei das Mehrfachzahnrad eine entlang der Rotationsachse verlaufende Durchgangsöffnung aufweist, welche zur Aufnahme einer Welle oder Achse geeignet und/oder ausgebildet ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung wird durch eine Getriebeanordnung gebildet, wie diese zuvor beschrieben wurde. Die Getriebeanordnung weist mindestens ein Mehrfachzahnrad auf, wie dieses zuvor beschrieben wurde. Optional kann die Getriebeanordnung auch mehrere derartige Mehrfachzahnräder aufweisen.

Es ist besonders bevorzugt, dass in der Getriebeanordnung ein Momentenweg über den ersten Getrieberadabschnitt, den Dämpfungsabschnitt, den Zwischenabschnitt zu dem zweiten Getrieberadabschnitt oder in Gegenrichtung geführt ist. Insbesondere ist der Momentenweg als ein Leistungspfad ausgebildet. Für den Fall, dass die Getriebeanordnung als eine Getriebeanordnung zum Antrieb eines Fahrzeugs ausgebildet ist, wird über den Momentenweg ein Traktionsmoment, insbesondere ein Haupttraktionsmoment des Fahrzeugs geleitet. Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist die Getriebeanordnung als ein Übersetzungsgetriebe und/oder Reduziergetriebe ausgebildet.

Bei einer ersten möglichen Ausführungsform ist die Getriebeanordnung in einem elektrischen Antrieb für ein Fahrzeug ausgebildet. Der elektrische Antrieb kann beispielsweise als eine elektrische Achse oder als ein Radnabenantrieb ausgebildet sein. Insbesondere ist ein Eingang der Getriebeanordnung mit einem Elektromotor als Traktionsmotor wirkverbunden, so dass die Getriebeanordnung eine hohe Drehzahl des Elektromotors in eine niedrige Drehzahl an dem Ausgang der Getriebeanordnung übersetzt.

Bei einer zweiten möglichen Ausführungsform ist die Getriebeanordnung in einer Anlassereinheit für einen Verbrennungsmotor angeordnet. Gerade bei dieser Anwendung ist der Dämpfungsabschnitt besonders vorteilhaft, da Schaltgeräusche beim Einkoppeln des Anlassers durch den Dämpfungsabschnitt verringert werden.

Eine mögliche konstruktive Ausgestaltung der Getriebeanordnung sieht vor, dass diese als ein Planetentrieb ausgebildet ist. Die Getriebeanordnung weist ein Eingangssonnenrad, einen Planetenträger, eine Mehrzahl der Mehrfachzahnräder als Planetenräder, wobei die Mehrfachzahnräder auf dem Planetenträger drehbar gelagert sind, auf. Der erste Getrieberadabschnitt der Mehrfachzahnräder kämmt mit dem Eingangssonnenrad. Ferner weist die Getriebeanordnung ein Hohlrad auf, welches stationär angeordnet ist. Der zweite Getrieberadabschnitt der Mehrfachzahnräder kämmt mit dem Hohlrad. Der Planetenträger ist mit einer Ausgangswelle drehfest verbunden. Damit bildet das Eingangssonnenrad einen Eingang in die Getriebeanordnung und die Ausgangswelle einen Ausgang aus der Getriebeanordnung. Der Teilkreisdurchmesser des ersten Getrieberadabschnitts ist größer als der Teilkreisdurchmesser des zweiten Getrieberadabschnitts, so dass durch die Getriebeanordnung das Reduziergetriebe gebildet ist. Das Eingangssonnenrad und die Ausgangswelle sind koaxial zueinander angeordnet. Damit ist die Getriebeanordnung besonders geeignet zum Einsatz in einer elektrischen Achse für ein Fahrzeug. Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Getriebeanordnung als ein Ausführungsbeispiel der Findung;

Figur 2 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines Mehrfachzahnrads in der Figur 1 ;

Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung des Mehrfachzahnrad in der Figur 2.

Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Blockdarstellung eine Getriebeanordnung 1 als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Getriebeanordnung 1 kann beispielsweise in einer elektrischen Achse eingesetzt werden, um eine Drehzahlreduzierung umzusetzen. Beispielsweise ist die Getriebeanordnung 1 vorzugsweise unmittelbar mit einem Elektromotor als Traktionsmotor wirkverbunden. Alternativ hierzu kann die Getriebeanordnung 1 in einer Anlassereinheit verwendet werden, um die Drehzahl von einem Elektromotor zu reduzieren.

Die Getriebeanordnung 1 weist ein Eingangssonnenrad 2 auf, welches wahlweise unmittelbar oder mittelbar mit dem Elektromotor wirkverbunden ist. Besonders bevorzugt ist das Eingangssonnenrad 2 drehfest mit einer Rotorwelle des Elektromotors verbunden. Die Getriebeanordnung 1 ist als ein Planetentrieb ausgebildet und weist neben dem Eingangssonnenrad 2 einen Planetenträger 3 auf, auf dem eine Mehrzahl von Mehrfachzahnräder 4 als Planetenräder drehbar angeordnet sind. Jede der Mehrfachzahnräder 4 kann um eine eigene Rotationsachse R rotiert werden. Die Rotationsachse R sind in einem Teilkreisdurchmesser um eine Hauptachse H der Getriebeanordnung 1 vorzugsweise regelmäßig in Umlaufrichtung verteilt angeordnet. Der Planetenträger 3 ist mit einer Ausgangswelle 5 drehfest verbunden. Das Eingangssonnenrad 2 und die Ausgangswelle 5 sind koaxial zu der Hauptachse H angeordnet.

Jedes der Mehrfachzahnräder 4 weist einen ersten Getrieberadabschnitt 6 und einen zweiten Getrieberadabschnitt 7 auf. Der erste und der zweite Getrieberadabschnitt 6, 7 sind jeweils als Zahnradabschnitte ausgebildet. Der erste Getrieberadabschnitt 6 kämmt mit dem Eingangssonnenrad 2. Die Getriebeanordnung 1 weist ein Hohlrad 8 auf, welches stationär angeordnet ist. Das Hohlrad 8 kämmt mit den zweiten Getrieberadabschnitt 7 der Mehrfachzahnräder 4. Der erste Getrieberadabschnitt 6 und der zweite Getrieberadabschnitt 7 sind über einen Zwischenabschnitt 9 miteinander drehfest verbunden. Das Mehrfachzahnrad 4 weist eine Durchgangsbohrung oder zumindest eine Sacklochbohrung auf, wobei in der Bohrung ein Bolzen 10 aufgenommen ist, welcher an dem Planetenträger 3 festgelegt ist. Zur genauen Beschreibung des Mehrfachzahnrads 4 wird auf die Figuren 2 und 3 verwiesen.

Die Figur 2 zeigt eine dreidimensionale Explosionsdarstellung des Mehrfachzahnrads 4 aus der Getriebeanordnung 1 der vorhergehenden Figur. Aus der Darstellung ist zu entnehmen, dass der erste Getrieberadabschnitt 6 als ein Stirnzahnradabschnitt mit einer umlaufenden Verzahnung, in diesem Beispiel einer umlaufenden Schrägverzahnung ausgebildet ist. Der erste Getrieberadabschnitt 6 weist eine Aufnahmeöffnung 1 1 auf, wobei an der radialen Innenseite des ersten Getrieberadabschnitts 6 eine Innenverzahnung ausgebildet ist. Der erste Getrieberadabschnitt 6 ist aus einem metallischen Werkstoff hergestellt.

Das Mehrfachzahnrad 4 weist einen Dämpfungsabschnitt 12 auf, wobei der Dämpfungsabschnitt 12 in der Aufnahmeöffnung 1 1 angeordnet ist. Insbesondere sind der Dämpfungsabschnitt 12 und der erste Getrieberadabschnitt 6 koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet. Der Dämpfungsabschnitt 12 weist eine Ringform auf, wobei auf der radialen Außenseite eine Außenverzahnung angeordnet ist, welche komplementär zu der Innenverzahnung des ersten Getrieberadabschnitts 6 ausgebildet ist, so dass die Außenverzahnung des Dämpfungsabschnitts 12 und die Innenverzahnung des ersten Getrieberadabschnitts 6 eine äußere Schnittstelle bilden, welche zu einer formschlüssigen Kopplung zwischen dem Dämpfungsabschnitt 12 und dem ersten Getrieberadabschnitt 6 führt. Der erste Dämpfungsabschnitt 12 ist aus einem Hochleistungspolymer ausgebildet.

Der zweite Getrieberadabschnitt 7 ist ebenfalls als ein Stirnzahnradabschnitt mit einer umlaufenden Verzahnung, in diesem Fall einer umlaufenden Schrägverzahnung, ausgebildet. Der zweite Getrieberadabschnitt 7 ist einstückig mit dem Zwischenabschnitt 9 ausgebildet. Der Zwischenabschnitt 9 ist insbesondere als ein Nabenabschnitt ausgebildet.

Der Dämpfungsabschnitt 12 weist eine Kopplungsöffnung 13 auf, wobei der Zwischenabschnitt 13 in die Kopplungsöffnung 13 eingeführt ist. Insbesondere weist der Zwischenabschnitt 9 eine weitere Außenverzahnung und die radiale Innenseite des Dämpfungsabschnitts 12 eine weitere Innenverzahnung auf, wobei die weitere Außenverzahnung und die weitere Innenverzahnung gemeinsam eine innere Schnittstelle bilden. Die innere Schnittstelle bildet eine formschlüssige Verbindung in Umlaufrichtung zwischen dem Zwischenabschnitt 9 und dem Dämpfungsabschnitt 12. Die weitere Innenverzahnung ist komplementär zu der weiteren Außenverzahnung ausgebildet. Die innere Schnittstelle und die äußere Schnittstelle sind konzentrisch zu dem ersten Getrieberadabschnitt 6 angeordnet.

Die Figur 3 zeigt das Mehrfachzahnrad 4 in einer schematischen Schnittdarstellung in einem zusammengebauten Zustand. Es ist zu erkennen, dass die Verzahnungen des ersten und des zweiten Getrieberadabschnitt 6, 7 axial versetzt zueinander angeordnet sind. Die innere Schnittstelle und die äußere Schnittstelle sind an der gleichen axialen Position wie die Verzahnung des ersten Getrieberadabschnitts 6 angeordnet. In der Darstellung ist auch zu erkennen, dass der Dämpfungsabschnitt 12 Seitenstege 14 a, b aufweist, welche die Innenverzahnung des ersten Getrieberadabschnitts 6 und die Außenverzahnung des Zwischenabschnitts 9 seitlich umgreifen, so dass die Baugruppe umfassend den ersten Getrieberadabschnitt 6, den Dämpfungsabschnitt 12 und den Zwischenabschnitt 9 in axialer Richtung formschlüssig gesichert ist. Insbesondere ist in der Figur 3 zu erkennen, dass der Zwischenabschnitt 9 einstückig mit dem zweiten Getrieberadabschnitt 7 ausgebildet ist.

In der Zusammenschau der Figuren 2, 3 ist zu erkennen, dass der Dämpfungsabschnitt 12 als ein Ring, insbesondere als ein Dämpfungsring ausgebildet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die axiale Breite des Dämpfungsabschnitts 12 gleich groß oder sogar kleiner als die axiale Breite des ersten Getrieberadabschnitts 6 gewählt. Der zweite Getrieberadabschnitt 7 und der Zwischenabschnitt 9 bilden ein einteiliges Bauteil mit einer gemeinsamen Durchgangsöffnung zur Aufnahme des Bolzens 10. Somit weisen der zweite Getrieberadabschnitt 7 und der Zwischenabschnitt 9 einen gemeinsamen, freien Innendurchmesser auf. Auf der radialen Außenseite sind dagegen die Verzahnung des zweiten Getrieberadabschnitts 7 und die weitere Außenverzahnung des Zwischenabschnitts 9 axial nebeneinander und/oder benachbart angeordnet.

In der Getriebeanordnung 1 ist vorgesehen, dass ein Momentenweg von dem ersten Getrieberadabschnitt 6 über den Dämpfungsabschnitt 12 zu dem Zwischenabschnitt 9 und dann weiter zu dem zweiten Getrieberadabschnitt 7 verläuft. In dem speziellen, in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel beginnt der Momentenweg bei dem eingangs Sonnenrad 2 und endet an der Ausgangswelle 5.

Die Vorteile des Mehrfachzahnrads 4 sind insbesondere, dass dieses die Getriebeanordnung 1 schwingungsdämpfend und geräuschdämpfend ausführt, so dass insbesondere Körperschall vermindert wird. Weiterhin werden Torsionsschwingungen reduziert und die Spielfreiheit wird erhöht. Bezugszeichenliste

1 Getriebeanordnung

2 Eingangssonnenrad

3 Planetenträger

4 Mehrfachzahnrad

5 Ausgangswelle

6 erster Getrieberadabschnitt

7 zweiter Getrieberadabschnitt

8 Hohlrad

9 Zwischenabschnitt

10 Bolzen

1 1 Aufnahmeöffnung

12 Dämpfungsabschnitt

13 Kopplungsöffnung

14a,b Seitenstege

R Rotationsachse

H Hauptachse