Die vorliegende Erfindung betrifft ein nasslaufendes Kegelraddifferential, insbesondere für einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Ölförderung zwischen dem Differentialkorb des Kegelraddifferentials und einem weiteren Bauteil realisiert ist.

Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.

Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnraddifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2- Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibarer Antriebsstrang bezeichnet.

Aus der DE 10 2010 048 837 A1 ist eine derartige Antriebsvorrichtung mit wenigstens einem Elektromotor und mindestens einem mit einem Rotor des Elektromotors antreibbaren Planetendifferenzial bekannt, wobei das Planetendifferenzial wenigstens einen Planententräger, der mit einem Rotor des Elektromotors wirkverbunden ist, erste Planetenräder und zweite Planetenräder, die drehbar an dem Planetenträger gelagert sind, sowie ein erstes Sonnenrad und ein zweites Sonnenrad, von denen jedes jeweils mit einer Abtriebswelle des Planetendifferenzials wirkverbunden ist, aufweist. Dabei stehen die ersten Planetenräder mit dem ersten Sonnenrad im Zahneingriff und steht jedes der zweiten Planetenräder mit dem zweiten Sonnenrad sowie mit einem der ersten Planetenräder im Zahneingriff. Ferner sind die Sonnenräder koaxial einer Rotationsachse des Rotors angeordnet.

Aus der Druckschrift EP 1 472 475 B1 ist ferner ein Kegelraddifferential bekannt, wie es beispielsweise auch bei E-Achsen zum Einsatz kommen kann. Das Kegelraddifferential umfasst ein Differenzialgehäuse, das über einen mit dem Gehäuse fest verbundenen Zahnkranz angetrieben werden kann, sowie Ausgleichsräder, die in dem Differenzialgehäuse drehbar gelagert sind, und ergänzend zwei Planetenräder, die ebenfalls im Differenzialgehäuse drehbar gelagert sind, mit denen die Ausgleichsräder kämmen und auf diese Weise die Abtriebe des Kegelraddifferentials bilden.

Bei der Entwicklung der für E-Achsen vorgesehenen elektrischen Maschinen und Getrieben besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten zu steigern, so dass der hierzu notwendigen Kühlung insbesondere der elektrischen Maschinen und der Getriebe wachsende Bedeutung zukommt. Aufgrund der notwenigen Kühlleistungen haben sich in den meisten Konzepten Hydraulikflüssigkeiten, wie Kühlöle, zum Abtransport von Wärme aus den thermisch beaufschlagten Bereichen einer elektrischen Maschine und/oder einem Getriebe durchgesetzt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung ein verbessertes nasslaufendes Kegelraddifferential bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird in einem nasslaufenden Kegelraddifferential, insbesondere für einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Differentialkorb, der über einen Verbindungsbereich mit einem zweiten Differentialkorb drehfest verbunden ist, und die beiden miteinander verbundenen Differentialkörbe zwei zueinander fluchtende Abtriebszahnräder beherbergen, die beide mit zumindest einem Ausgleichszahnrad im Zahneingriff stehen, wobei die beiden miteinander verbundenen Differentialkörbe gemeinsam antreibbar sind, so dass sich diese um die Drehachse der zueinander fluchtenden Abtriebszahnräder drehen, dadurch gelöst, dass zumindest einer der beiden Differentialkörbe von einer beidseitig axial offenen und glockenförmigen Ölleitkappe umgriffen ist, die auf der dem Differentialkorb zugewandten inneren Mantelfläche von dieser ausgebildeten Kanäle aufweist, die Öl in axialer Richtung innerhalb der Ölleitkappe und damit in dem Zwischenraum zwischen der Ölleitkappe und dem entsprechenden Differentialkorb leiten kann.

Das Öl aus dem Zwischenraum der Ölleitkappe und dem Differentialkorb dringt an einer dafür vorgesehenen Stelle in das Innere des Differentialkorbes ein. Bis an diese Stelle oder Stellen leitet die Ölleitkappe das Öl ausgehend von bspw. einem Kegelrollenlager, welches den Differentialkorb zum Getriebegehäuse lagert.

Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass das Kegelraddifferential und deren beherbergte Zahnräder zuverlässig mit Öl versorgt wird beziehungsweise werden. Folglich kann eine verbesserte Schmierung beziehungsweise Kühlung des Kegelraddifferentials erfolgen, selbst wenn der der Differenzial korb nahezu geschlossen ist und keine großen Öffnungen am Differentialkorb aufweist, um diesen besonders formstabil auszubilden. Ferner wird das Kegelraddifferential gegen mechanische äußere Einflüsse und Verschmutzungen geschützt.

Da das Innere des Kegelraddifferentials mit Öl versorgt wird, ist das Kegelraddifferential ein nasslaufendes Kegelraddifferential, welches im Betrieb das Öl innerhalb der Differentialkörbe derart verwirbelt, dass die Ausgleichs- und Abtriebszahnräder während des Betriebs ausreichend geschmiert werden.

So wird erfindungsgemäß ein Kegelraddifferential vorgeschlagen, welches für den Einsatz in einem Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Kegelraddifferential kann zum einen als ein Längsdifferenzial ausgebildet sein, mit dem ein Antriebsdrehmoment auf zwei Achsen des Fahrzeugs verteilt werden kann oder als ein Querdifferenzial beziehungsweise Achsdifferenzial ausgebildet sein, wobei ein Antriebsdrehmoment auf zwei Abtriebswellen der ein und derselben Achse verteilt wird. Das erfindungsgemäße Kegelraddifferential kann insbesondere bei einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommen. Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine und eine Getriebeanordnung. Die Getriebeanordnung umfasst das erfindungsgemäße Kegelraddifferential.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es auch möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung der Getriebeanordnung gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird auch als E-Achse oder als elektrisch betreibbarer Achsantriebsstrang bezeichnet.

Die Getriebeanordnung des elektrischen Achsantriebsstrangs ist insbesondere mit der elektrischen Maschine koppelbar, welche zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich um ein Hauptantriebsdrehmoment, sodass das Kraftfahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment der elektrischen Maschine angetrieben wird.

Der zumindest eine Differentialkorb des Kegelraddifferentials ist vorteilhafterweise glockenförmig ausgebildet. Es können beide Differentialkörbe die gleiche Glockenform aufweisen, wobei beide Differentialkörbe auch identisch sein können. Die vorteilhafte Wirkung dieser glockenförmigen Gestalt ist darin begründet, dass der Differentialkorb hierdurch eine besonders gute strukturelle Stabilität aufweist, wodurch auch die Fluidführung durch die Kanäle in Kombination mit der auf den Differentialkorb aufgesetzten glockenförmigen Ölleitkappe besonders kontrolliert erfolgen kann. Die Ölleitkappe ist vorteilhafterweise in seiner glockenförmigen Gestalt konkruent zum glockenförmigen Differentialkorb ausgebildet, wobei die Ölleitkappe an seinen beiden axialen Enden eine zentrale Öffnung hat, mit der zum Einen die Ölleitkappe auf den Differentialkorb aufgesteckt werden kann und andererseits der Differentialkorb von der Ölleitkappe nicht axial abgeschlossen wird. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist von einem Ende der Ölleitkappe über dort von der Ölleitkappe ausgebildete Kanalöffnungen eintretendes Öl mit Hilfe der Kanäle in den von der Ölleitkappe umgriffenen Differentialkorb hinein leitbar.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass der Differentialkorb, welcher die Ölleitkappe trägt, ebenfalls sich in axialer Richtung erstreckende Kanäle an seiner Außenumfangsfläche aufweist, deren jeweils Kanalöffnungen dem Kegelrollenlager zugewandt sind.

Eine weitere Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der zumindest eine Differentialkorb an dem einem Ende über ein Kegelrollenlager drehbar gegenüber einer Anschlussstruktur des Getriebegehäuses gelagert ist, wobei im drehenden Betrieb des Kegelraddifferentials durch die Rotation des Kegelrollenlagers erzeugte Förderwirkung das Öl in axialer Richtung in die Kanalöffnungen der Ölleitkappe eingetragen wird.

Es ist vorteilhaft, dass die Kanalöffnungen (von der Ölleitkappe und/oder des Differentialkorbes) umfangsseitig auf dem Teilkreisdurchmesser liegen. Insbesondere kann dieser Teilkreisdurchmesser mit dem Teilkreisdurchmesser der Kegelrollen des Kegelrollenlagers positioniert sein, wodurch eine besonders gute Ölzuleitung vom Lager in die Ölleitkappe erreicht werden kann.

Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Ölleitkappe an einem Verbindungsbereich mit dem von der Ölleitkappe umgriffenen Differentialkorb mit dem Differentialkorb drehfest verbunden ist. Somit entsteht keine Relativdrehzahl zwischen dem Differentialkorb und der vom ihm getragenen Ölleitkappe.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Verbindungsbereich auch die drehfeste Verbindung der beiden Differentialkörbe zueinander umfasst. Die drehfeste Verbindung der beiden Differentialkörbe miteinander ist insofern vorteilhaft, dass von der Ausbildung der Verbindung die innerhalb des Kegelraddifferentials angeordneten Zahnräder vormontiert werden können und anschließend die beiden Differentialkörbe miteinander drehfest verbunden werden.

Zu Verbindung in den Verbindungsbereich hinein, weist der Differentialkorb einen sich koaxial zur Drehachse des Differentialkorbes erstreckenden, zylinderringartigen Anbindungsabschnitt auf. in einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ölleitkappe als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet. So lassen sich einfach und folglich wirtschaftlich die ölleitenden Strukturen der Kanäle und Kanalöffnungen herstellen.

In einer Ausgestaltung weiten sich die Kanalöffnungen die Kanäle in Umfangsrichtung trichterförmig auf. So kann effizient Öl in die Kanäle eingefangen werden, wenn sich die Ölleitkappe im Betrieb dreht.

In einer Ausführung der Erfindung sind die Kanäle der Ölleitkappe rinnenartig ausgebildet und bilden somit zwei sich axial erstreckende und sich umfangsseitig gegenüberliegende Wandungen, wobei die Kanäle auch eine zur Drehachse weisende Innenmantelfläche zum Leiten des Öls aufweisen. Durch die Zentrifugalkraft, welche im Betrieb auf das Öl einwirkt, wird das Öl an der Innenmantelfläche platziert, gleitet aufgrund der glockenförmigen Ausbildung zum durchmessergrößeren Ende der Ölleitkappe und wird durch die rinnenartig ausgebildeten Kanäle zügiger und genauer zu den Eintrittsstellen des Differentialkorbes, durch die das Öl zu den Zahnrädern gelangt, gefördert.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Kanäle von der Außenmantelfläche des von der Ölleitkappe umgriffenen Differentialkorbes begrenzt sind.

Schließlich kann die Aufgabe durch einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine elektrische Maschine und dem mit der elektrischen Maschine gekoppelten erfindungsgemäßen Kegelraddifferential gelöst sein. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.

Es zeigt:

Figur 1 einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang in einer schematischen Axialschnittdarstellung,

Figur 2 ein Antriebsrad mit deinem Differentialkorb in einer freigestellten perspektivischen Ansicht,

Figur 3 einen freigestellten Differentialkorb in einer perspektivischen Darstellung, und

Figur 4 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang in einer schematischen Blockschaltansicht.

Die Figur 1 zeigt ein nasslaufendes Kegelraddifferential 1 innerhalb eines elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs 20 eines Kraftfahrzeugs 21 , wie es auch in der Figur 4 skizziert ist.

Das Kegelraddifferential 1 verfügt über ein Antriebsrad 2 und einen ersten und einen zweiten Differentialkorb 3 und 30, wobei der Differentialkorb 3 über einen Verbindungsbereich 4 (gepunktete Linie) mit dem Antriebsrad 2 und mit dem Differentialkorb 30 drehfest verbunden ist. Innerhalb des Kegelraddifferentials 1 sind die bekannten und in Zahneingriff stehenden Ausgleichsräder 33 (in diesem Ausführungsbeispiel sichtbar genau eins) und Abtriebsräder 6a, 6b angeordnet.

Der Differentialkorb 3 ist an einem dem Antriebsrad 2 abgewandten Ende 7 über ein Kegelrollenlager 8 drehbar gegenüber einer Anschlussstruktur 9 des Getriebegehäuses 14 gelagert. Außen auf dem Differentialkorb 3 sitzt die Ölleitkappe 34 auf und ist drehfest mit dem Differentialkorb 3 verbunden. Zwischen der Ölleitkappe 34 und dem Differentialkorb 3 ist ein Zwischenraum, welche Öl in axialer Richtung leiten kann. Dreht sich das Kegelraddifferential 1 im Betrieb, so wird das Öl durch die bei Rotation des Kegelrollenlagers 8 erzeugte Förderwirkung in axialer Richtung ausgehend vom Kegelrollenlager 8 durch den verbliebenen Zwischenraum zwischen den Differentialkorb 3 und der Ölleitkappe 34 hindurch gefördert, was durch die gestrichelten Pfeile angedeutet ist. Der ölleitende Zwischenraum zwischen der Ölleitkappe 34 und dem Differentialkorb 3 ist durch Kanäle 11 und Kanalöffnungen 12 ausgestaltet, was in den folgenden Figuren besser sichtbar ist.

Die Abbildungen der Figuren 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Ölleitkappe 34.

Aus der Zusammenschau der Figuren 1 bis 3 ist ersichtlich, dass der erste glockenförmig und beidseitig axial offene Ölleitkappe 34 in axialer Richtung sich durch ihn erstreckende Kanäle 11 aufweist, wobei jeder Kanal 11 eine sich trichterförmig aufweitende Kanalöffnung 12 hat, welche dem Kegelrollenlager 8 zugewandt ist. Die Kanalöffnungen 12 sind in etwa auf dem Teilkreisdurchmesser wie der der Kegelrollen 13 des Kegelrollenlagers 8 positioniert. Die Kanäle 11 münden differentialkorbseitig in Öffnungen des Differentialkorbes 3, damit das Öl in das Innere des Kegelraddifferentials 1 gelangen kann. Daher ist das Kegelraddifferential 1 ein nasslaufendes Kegelraddifferential.

Die Ölleitkappe 34 greift in Aufnahmen 5 des Differentialkorbes 3 ein, welche vorteilhafterweise in einer weiteren Ausführung dergestalt sind, dass das Öl von außerhalb des Differentialkorbes 3 durch diese Aufnahmen 5 in das Innere des Differentialkorbes 3 und somit in das Innere des Kegelraddifferentials 1 geleitet wird. Die Aufnahmen 5 können alternativ alleinig zur Befestigung des Ölleitkappe 34 auf dem Differentialkorb 3 dienen, wobei zur Einleitung des Öls anderweitige Öffnungen zur erfindungsgemäßen Einleitung des Öls durch die Ölleitkappe 34 am Differentialkorb 3 vorgesehen sein können.

Die Abbildung der Figur 2 zeigt den Blick auf die Ölleitkappe 34, welche auf dem Differentialkorb 3 aufsitzt. Ebenso gut sichtbar sind die Kanalöffnungen 12, welche sich am Umfang verteilt anordnen und ein aus dem Kegelrollenlager 8 austretendes Öl in die sich an die Kanalöffnungen 12 anschließenden Kanäle 11 einleiten können.

Die Abbildung der Figur 3 offenbart den Blick in das Innere der Ölleitkappe 34 - aus der Perspektive des Differentialkorbes 3. Gut erkennbar sind die sich in axialer Richtung erstreckenden Kanäle 11 , welche über den Umfang regelmäßig gemustert verteilt angeordnet sind. Der hier nicht dargestellt Differentialkorb 3 besitzt an der Stelle, auf die das Bezugszeichen 11 zeigt, die zur Aufnahme der Ölleitkappe 34 nötigen Aufnahmen 5, welche in selber Zahl und Ordnung wie die Kanäle 11 vorliegen.

Auch zeigt die Abbildung der Figur 3 die stirnseitige Ringfläche der Ölleitkappe 34, welche in den Verbindungsbereich 4 eintritt, um eine definierte axial Anlage der Ölleitkappe 34 zum Differentialkorb 3 sicherzustellen.

Der Differentialkorb 3 besitzt einen sich koaxial zur Drehachse 15 des Differentialkorbes 3 erstreckenden, zylinderringartigen Anbindungsabschnitt 16 zur drehfesten Verbindung des Innenrings 17 des Kegelrollenlagers 8, so dass das Kegelrollenlager 8 und der Differentialkorb 3 eine bauliche Einheit bilden können.

Das Kegelraddifferential 1 ist in einem Getriebegehäuse 14 aufgenommen, dass öldicht gegenüber seiner Umgebung abgedichtet ist, so dass das Öl durch das Getriebegehäuse 14 bzw. das Kegelraddifferential 1 geführt werden kann.

Das gezeigte Kegelraddifferential 1 besitzt ferner einen zweiten Differentialkorb 30, der an einem dem Antriebsrad 2 abgewandten Ende 31 über ein zweites Kegelrollenlager 32 drehbar gegenüber der Anschlussstruktur 9 des Getriebegehäuses 14 gelagert ist.

Die Figur 4 zeigt einen bevorzugten Anwendungsfall des nasslaufenden Kegelraddifferentials 1 in einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang 20 eines Kraftfahrzeugs 21 , umfassend eine elektrische Maschine 22 und das mit der elektrischen Maschine 22 gekoppelte Kegelraddifferential 1 . Bezuqszeichenliste

1 Kegelraddifferential

2 Antriebsrad

3 Differentialkorb

4 Verbindungsbereich

5 Aufnahme

6a, 6b Abtriebszahnrad

7 Ende

8 Kegelrollenlager

9 Anschlussstruktur

10 Öl

11 Kanäle

12 Kanalöffnung

13 Kegelrollen

14 Getriebegehäuse

15 Drehachse

16 Anbindungsabschnitt

17 Innenring

18 Außenring

20 Achsantriebsstrang

21 Kraftfahrzeug

22 elektrische Maschine

30 Differentialkorb

31 Ende

32 Kegelrollenlager

33 Ausgleichszahnrad

34 Ölleitkappe