Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnrad für ein Elektrofahrzeuggetriebe sowie ein Elektrofahrzeuggetriebe mit einem solchen Zahnrad und ein Elektrofahrzeug mit einem solchen Elektrofahrzeuggetriebe.

In modernen Fahrzeugen werden häufig Stirnradgetriebe verbaut. Diese haben Vor teile in der relativ einfachen Bauweise, da wenig bewegte Teile zum Einsatz kommen und die außenverzahnten Stirnräder vergleichsweise einfach herzustellen sind. Ein Nachteil liegt in der kleinen Übersetzung, die in einer Stufe realisierbar ist. Zudem ist ein Stirnradgetriebe größer und damit auch schwerer als beispielsweise ein Plane tengetriebe bei gleicher Übertragungsleistung. Um große Übersetzungen mit einem Stirnradpaar darzustellen, wird der Umfang wenigstens eines Zahnrades klein gehal ten, wohingegen der Umfang des zweiten Zahnrades groß gehalten wird. Der Über deckungsgrad, also die Anzahl der in Eingriff befindlichen Zähne, wird umso kleiner, je kleiner mindestens eines der in Eingriff befindlichen Zahnräder ist. Es muss daher dafür Sorge getragen werden, dass die einzelnen Zähne stets in Eingriff gelangen.

Zahnräder, die zur Übertragung von Drehbewegungen und Drehmomenten (Leis tungsübertragung) von einer Antriebswelle auf eine Abtriebswelle dienen, müssen formstabil gegenüber Kräften sein, die insbesondere bei der Leistungsübertragung auf ein Zahnrad wirken.

Um die Geräuschentwicklung zu reduzieren ist es bekannt, schrägverzahnte Zahnrä der zu verwenden. Die Zähne verlaufen dabei nicht mehr geradlinig in Achsrichtung, sondern in einem bestimmten Winkel schräg dazu. Dadurch setzt die Kraftübertra gung nicht abrupt auf der gesamten Zahnbreite ein, sondern steigt erst allmählich an. Zu Eingriffsbeginn ist nicht die gesamte Zahnbreite im Eingriff. Bei Eingriffsende fällt die Kraftübertragung nicht abrupt ab, sondern der Zahn gleitet allmählich aus dem Eingriff aus. Dieses besondere Ein- bzw. Ausgriffverhalten senkt die Geräuschent wicklung des Getriebes und erhöht die Belastbarkeit. Durch eine Schrägverzahnung sind zudem mehr Zähne gleichzeitig im Eingriff, wodurch sich schrägverzahnte Zahn räder besonders für höhere Drehzahlen eignen. Durch eine Schrägverzahnung wird jedoch eine erhöhte Axialkraft auf ein Zahnrad ausgeübt, die durch das Zahnrad und ein Zahnradlager gestützt werden muss.

Insbesondere beim Einsatz von elektrischen Antriebsmaschinen, die sehr hohe Dreh zahlen erreichen können, beispielsweise im Bereich von 20.000 Umdrehungen pro Minute, sind die Getriebe enormen Belastungen ausgesetzt. Es ist daher bekannt, größere Übersetzungen mit wenigstens zwei Zahnradpaaren darzustellen. Derartige Getriebe weisen jedoch relativ hohe Getriebeverluste auf. Ferner sind derartige Ge triebe für gewichtsrelevante Anwendungen, wie zum Beispiel den Rennsport, weniger geeignet, da die Darstellung mittels wenigstens zweier Zahnradpaare gewichtsinten siv ist.

Generell ist es wünschenswert, Getriebe leicht und mit geringen Verlusten im Ge triebe auszuführen, um das Gesamtgewicht eines Fahrzeugs gering zu halten und eine Antriebskraftübertragung im Antriebsstrang zu erhöhen. Eine Gewichtsreduzie rung geht meistens mit einer Einbuße in der Effizienz des Getriebes einher. Beson ders bei hoch belasteten Leichtbau -Getrieben ist es bekannt, dass sich alle an der Kraftübertragung beteiligten Teile elastisch verformen, wodurch Zahneingriffsstörun gen und erhöhte Getriebeverluste hervorgerufen werden können.

Vor diesem Hintergrund stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, ein ge wichtsoptimiertes Zahnrad mit möglichst geringen Verlusten für ein Elektrofahrzeug getriebe sowie ein Elektrofahrzeuggetriebe und ein Elektrofahrzeug bereitzustellen, die sich vorzugsweise auch zur Verwendung mit einer Schrägverzahnung eignen. Insbesondere sollen ein Elektrofahrzeuggetriebe und ein Elektrofahrzeug geschaffen werden, die sich aufgrund ihrer Eigenschaften hinsichtlich geringen Gewichts und ho her Stabilität auch bei sehr hohen Drehzahlen für den Einsatz im Elektro-Motorsport eignen.

Die obige Aufgabe wird gelöst durch ein Zahnrad für eine Gangstufe in einem Elek trofahrzeuggetriebe, mit

einem Zahnradsteg; und

einem Zahnring mit einer Außenverzahnung, wobei der Zahnring dazu ausge bildet ist, drehfest mit dem Zahnradsteg verbunden zu werden, wobei der Zahnradsteg durch einen ersten Teilsteg und einen zweiten Teilsteg gebil det ist, die zumindest abschnittsweise axial voneinander beabstandet sind und vom Zahnring aus radial nach innen verlaufen; und

der axiale Abstand der beiden Teilstege zueinander zumindest abschnitts weise größer ist als eine axiale Länge des Zahnrings.

Die obige Aufgabe wird ferner gelöst von einem Zahnring für ein vorstehend definier tes Zahnrad, mit einer Außenverzahnung, wobei ein Außendurchmesser des Zahn rings zu einem Wellendurchmesser einer Welle für das Zahnrad ein Verhältnis im Be reich von 6 bis 7,7 aufweist.

Die obige Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Elektrofahrzeuggetriebe für ein Elek trofahrzeug, mit einer Zahnradanordnung aus einem vorstehend definierten Zahnrad und einem Ritzel, das sich mit dem Zahnrad in Eingriff befindet, wobei

das Ritzel mit einer elektrischen Antriebsmaschine triebverbindbar ist; und ein Achsabstand zwischen einer Mitte des Ritzels und einer Mitte des Zahn rads im Bereich von 14,50 cm bis 20,00 cm, bevorzugt im Bereich von 17,00 cm bis 18,50 cm, und besonders bevorzugt im Bereich von 17,50 cm bis 18,00 cm liegt.

Die obige Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Elektrofahrzeug mit:

einem vorstehend definierten Elektrofahrzeuggetriebe;

einem Differential, wobei der Zahnring drehfest mit einem Gehäuse des Diffe rentials verbunden ist, um das Zahnrad zu bilden; und

einer elektrischen Antriebsmaschine, wobei ein Ritzel an einer Ausgangswelle der elektrischen Antriebsmaschine drehfest angeordnet ist und mit dem Zahnrad in Eingriff steht, um die Antriebsleistung der elektrischen Antriebsmaschine zu überset zen.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können der Zahnring, das Elektrofahrzeuggetriebe und das Elektrofahrzeug entsprechend den für das Zahnrad in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein.

Durch die Verwendung eines ersten und zweiten Teilstegs können die Kräfte, die bei einem Betrieb des Elektrofahrzeuggetriebes auf das Zahnrad wirken, vorteilhaft ver teilt werden. Einem Verformen des Zahnrads und/oder einem Wegknicken oder Kip pen des Zahnrings wird entgegengewirkt. Ferner können die beiden Teilstege mit ge ringerer Wandstärke ausgebildet sein, was das Gewicht des Zahnrads verringern kann. Durch einen axialen Abstand der beiden Teilstege zueinander, der zumindest abschnittsweise größer ist als eine axiale Länge des Zahnrings, kann eine auf das Zahnrad einwirkende Kraft aufgeteilt werden. Es wird eine breite Basis für das Zahn rad geschaffen. Einer auf das Zahnrad einwirkenden Kraft kann besser entgegenge wirkt werden.

Durch die Wahl eines Verhältnisses des Außendurchmessers des Zahnrings zu ei nem Wellendurchmesser einer Welle für das Zahnrad im Bereich von 6 bis 7,7 kann eine hohe Übersetzung mit dem Zahnrad erreicht werden. Ferner kann hierdurch ein optimaler Kompromiss zwischen Widerstandsfähigkeit einer Welle für das Zahnrad und Gewicht gefunden werden.

Durch die Wahl des Achsabstandes im Bereich von 14,5 cm bis 20,0 cm kann mittels der Zahnradanordnung mit nur einem Zahnradpaar eine hohe Übersetzung realisiert werden. Durch die Wahl des Achsabstandes im Bereich von 17,0 cm bis 18,5 cm kann ein Kompromiss zwischen einer Übersetzung der Gangstufe der Zahnradanord nung und der Stabilität der Getriebewellen und Lagerungen, die der Zahnradanord nung zugeordnet sind, gefunden werden. Mit steigendem Achsabstand ist die Lage rung erschwert. Damit sinken die Stabilität und insbesondere die Laufruhe eines Zahnradpaars. Durch die Wahl des Achsabstandes im Bereich von 17,5 cm bis 18,0 cm kann ein bevorzugter Kompromiss zwischen Stabilität der Zahnradanord nung und Übersetzung in der Gangstufe mittels der Zahnradanordnung gefunden werden.

Durch ein drehfestes Verbinden einer Ausgangswelle der elektrischen Antriebsma schine mit dem Ritzel und ein drehfestes Verbinden eines Differentials mit dem Zahnrad kann ein Antriebsstrang für das Elektrofahrzeug relativ einfach mit wenigen Teilen aufgebaut sein. Ferner führt dieser Aufbau zu einem gewichtsoptimierten An triebsstrang, da auf weitere Zahnräder verzichtet werden kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Teilsteg durch wenigstens einen Ab schnitt eines ersten Gehäuseteils und der zweite Teilsteg durch wenigstens einen Abschnitt eines zweiten Gehäuseteils eines Gehäuses für ein Getriebebauteil gebil det. Hierdurch kann dem ersten und zweiten Gehäuseteil eine zweite Funktion zuge ordnet werden. Bauteile im Getriebe können eingespart werden. Der Zusammenbau des Getriebes ist vereinfacht. Zudem ist das Getriebe aufgrund der geringeren An zahl an benötigten Bauteilen kosteneffizient und gewichtsoptimiert darstellbar.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Gehäuse des Getriebebauteils ei nen radialen Bereich zwischen Getriebebauteil und Zahnring, um einen Zahnrad durchmesser zu ermöglichen, der größer ist als eine radiale Länge des Getriebebau teils. Hierdurch können Zahnräder mit großen Durchmessern dargestellt werden, ins besondere mit Durchmessern, die größer sind als eine radiale Ausdehnung des Ge triebebauteils. Mit einem derartigen Zahnrad lassen sich besonders hohe Überset zungen darstellen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Verhältnis der radialen Länge des Gehäuses des Getriebebauteils zur radialen Länge des Getriebebauteils größer als 2, bevorzugt größer als 2,5, und besonders bevorzugt größer als 3. Hierdurch können Zahnräder mit großen Durchmessern dargestellt werden. Ferner können kleine Getriebebauteile verwendet werden. Es ist möglich , das Zahnrad und das Ge triebebauteil entsprechend den Anforderungen unabhängig voneinander zu dimensi onieren. Das Gewicht eines Elektrofahrzeuggetriebes mit einem solchen Zahnrad und Getriebebauteil kann weiter verringert werden. Ferner können die Getriebever luste geringgehalten werden, da eine Dimensionierung des Getriebebauteils und des Zahnrads entsprechend den Anforderungen an die Bauteile und nicht entsprechend einer Kombinierbarkeit der Bauteile gewählt werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Getriebebauteil ein Diffe rential, wobei das Gehäuse des Differentials vorzugsweise aus wenigstens abschnittsweise symmetrischen Gehäuseteilen gebildet ist. Durch die Verwendung des Zahnrads mit einem Differential eignet sich das Zahnrad besonders als Abtriebs zahnrad. Es ist keine weitere Zahnradstufe nötig, um eine von dem Zahnrad über setzte Abtriebsleistung an eine Abtriebsachse zu übertragen. Das Elektrofahrzeugge triebe mit einem solchen Zahnrad baut kompakt. Durch die wenigstens abschnitts weise symmetrischen Gehäuseteile ist der Betrieb in beide Drehrichtungen unter glei chen Belastungen möglich. Das ist insbesondere bei Elektrofahrzeuggetrieben vor teilhaft, in denen teilweise Rekuperation betrieben wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Zahnring formschlüssig, reibschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Zahnradsteg verbunden, vorzugsweise durch ein Verkleben, ein Verschrauben, ein Einpressen und/oder ein Verschweißen des Zahn rings mit dem Zahnradsteg. Hierdurch wird eine Verbindung zwischen Zahnring und Zahnradsteg auf möglichst großem Umfang erreicht, was die Belastung, insbeson dere auf die Verbindung, erheblich reduziert. Das Zahnrad wird widerstandfähiger und ein Elektrofahrzeuggetriebe mit einem solchen Zahnrad wird zuverlässiger.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der erste und/oder der zweite Teilsteg ein Verstärkungsmittel auf, vorzugsweise in Form eines an dem Teilsteg angeordneten Stützgitters mit einem Wabenmuster und/oder Waffelmuster, um bei einem Betrieb des Elektrofahrzeuggetriebes auf das Zahnrad einwirkenden Axialkräften entgegen zuwirken. Hierdurch kann der erste und/oder zweite Teilsteg im Gewicht optimiert sein. Insbesondere kann eine geringe Wandstärke für die Teilstege vorgesehen sein und ein gewichtsoptimiertes Verstärkungsmittel Anwendung finden. Es ist denkbar, das Verstärkungsmittel aus einem anderen Material herzustellen, das insbesondere Anforderungen an Leichtbau und Stabilität genügt, und in einem Laminier- (CF) Druck-, Schweiß- und/oder Klebeverfahren an dem Teilsteg anzubringen. Es ist zu dem auch denkbar, das Verstärkungsmittel integral mit wenigstens einem der Teilstege auszubilden, beispielsweise durch Massivumformen, Gießen und/oder zer spanendes Bearbeiten des Teilstegs.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Außenverzahnung einen Modul im Be reich von 1 ,0 mm bis 1 ,8 mm, bevorzugt im Bereich von 1 ,0 mm bis 1 ,53 mm, und besonders bevorzugt von 1 ,51 mm auf. Ergänzend oder alternativ weist die Außenverzahnung eine Schrägverzahnung mit einem Schrägverzahnungswinkel ß (beta) im Bereich von 5° bis 45°, bevorzugt im Bereich von 15° bis 35°, und beson ders bevorzugt im Bereich von 20° bis 30 ° auf. Ergänzend oder alternativ weist der Zahnring einen Außendurchmesser im Bereich von 26 cm bis 34 cm, insbesondere im Bereich von 28 cm bis 32 cm, und besonders bevorzugt von 31 ,48 cm auf. Ergän zend oder alternativ weist die Außenverzahnung eine Zahnhöhe im Bereich von 1 ,0 mm bis 2,5 mm, insbesondere im Bereich von 1 ,2 mm bis 2,0 mm, und besonders bevorzugt von 1 ,5 mm auf. Ergänzend oder alternativ ist der Zahnring aus Metall, ins besondere aus einsatzgehärtetem Stahl, ausgebildet. Durch die Wahl eines Moduls im Bereich von 1 ,0 mm bis 1 ,8 mm können die Rollverluste auf den Zahnradzähnen und damit die Getriebeverluste geringgehalten werden. Durch eine Wahl des Moduls im Bereich von 1 ,0 mm bis 1 ,53 mm kann ein bevorzugter Bereich gefunden werden, der erlaubt, mittels der Zahnradzähne ausreichend Leistung zu übertragen, ohne da bei hohe Getriebeverluste in Kauf nehmen zu müssen. Durch die Wahl eines Moduls von 1 ,51 mm kann ein bevorzugter Kompromiss zwischen Fertigbarkeit des Zahn rads, Übertragung von ausreichend Antriebskraft/Drehmoment und Reduktion der Getriebeverluste gefunden werden. Durch die Wahl einer Schrägverzahnung mit ei nem Schrägverzahnungswinkel ß (beta) im Bereich von 5° bis 45° kann eine Lauf ruhe verbessert und eine Geräuschentwicklung verringert werden, da jedes Zahn paar mit einem kontinuierlichen Übergang in und aus dem Eingriff läuft und somit die Übertragung des Drehmoments gleichmäßiger verläuft. Durch die Wahl einer Schräg verzahnung mit einem Schrägverzahnungswinkel ß (beta) im Bereich von 15° bis 35° kann ein bevorzugter Bereich gefunden werden, der erlaubt, eine Laufruhe und ge ringe Geräuschentwicklung zu erreichen, ohne dabei hohe Axialkräfte in Kauf neh men zu müssen, die durch entsprechende Lager und Zahnradgeometrien abgestützt werden müssen. Durch die Wahl einer Schrägverzahnung mit einem Schrägverzah nungswinkel ß (beta) im Bereich von 20° bis 30 ° kann ein bevorzugter Kompromiss zwischen Dimensionierung der Lager und des Zahnrads und einer ausreichenden Laufruhe gefunden werden. Durch die Wahl eines Zahnraddurchmessers im oben genannten Bereich lassen sich mit dem Zahnrad besonders hohe Übersetzungen darstellen. Durch die Wahl der Zahnhöhe des Zahnrads im Bereich von 1 ,0 mm bis 2,5 mm kann ein ausreichender Zahneingriff erreicht werden. Durch die Wahl der Zahnhöhe im Bereich von 1 ,2 mm bis 2,0 mm kann ein Kompromiss zwischen Fertig barkeit des Zahnrads und ausreichendem Zahnreingriff gefunden werden. Durch die Wahl einer Zahnhöhe von 1 ,5 mm kann das Zahnrad einen ausreichenden Zahnein griff bei effizienter Fertigbarkeit aufweisen. Zudem sind die Abrollverluste der Zähne des Zahnrads und damit des Elektrofahrzeuggetriebes gering. Durch das Ausbilden des Zahnrings aus Metall, vorzugsweise einsatzgehärtetem Stahl, kann die Wider standsfähigkeit des Zahnrings erhöht werden. Ferner ist die Herstellung des Zahn rings mit effizienten kleinen Modulen in der Verzahnung deutlich vereinfacht, da bei spielsweise härtebedingte Verzüge etc. durch das Vorsehen eines Zahnrings verrin gert sein können.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Außenverzahnung eine Stirn radverzahnung oder eine Kegelverzahnung auf. Ergänzend oder alternativ ist die Au ßenverzahnung vorzugsweise in Form einer Evolventenverzahnung und besonders bevorzugt mit einer Profi Iverschiebung ausgebildet. Durch das Vorsehen einer Kegel verzahnung oder einer Stirnradverzahnung kann eine Anordnung einer elektrischen Antriebsmaschine entsprechend dem bereitgestellten Bauraum erfolgen. Ferner ist die Fertigung des Zahnrads kosteneffizient und technisch einfach möglich. Durch das Vorsehen einer Evolventenverzahnung, vorzugsweise mit einer Profilverschiebung, kann das Abrollverhalten der Zähne des Zahnrads verbessert werden. Die Verluste im Elektrofahrzeuggetriebe können weiter verringert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der erste Teilsteg in radialer Rich tung einen von dem zweiten Teilsteg verschiedenen Verlauf auf. Ergänzend oder al ternativ weist der erste Teilsteg eine von dem zweiten Teilsteg verschiedene Wand stärke auf. Hierdurch können die Stärke und der Verlauf an die Anforderungen an das Zahnrad angepasst sein. Insbesondere kann dadurch das Gewicht weiter redu ziert werden. Die bevorzugte Drehrichtung kann hierbei in Betracht gezogen werden, um einen optimalen Kompromiss zwischen Widerstandsfähigkeit des Zahnrads und Gewicht zu finden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Elektrofahrzeuggetriebe eine einzige Gangstufe auf, die mittels der Zahnradanordnung eingerichtet ist. Hierdurch kann das Elektrofahrzeuggetriebe einfach, mit wenigen Teilen, aufgebaut sein. Fer ner führt dieser Aufbau zu einem gewichtsoptimierten Elektrofahrzeuggetriebe, da auf weitere Zahnräder verzichtet werden kann. Die Anzahl der Zahneingriffe kann verringert werden, wodurch Getriebeverluste vermindert werden. Durch die Verwen dung einer einzigen Gangstufe werden die Zahneingriffe und damit die Zahnverluste im gesamten Getriebe verringert. Insgesamt werden bei ähnlicher akustischer Akzep tanz die Gesamtverluste im Getriebe drastisch reduziert. Das Getriebe kann schma ler, günstiger und effizienter gefertigt werden. Der Gesamtwirkungsgrad kann sehr hoch werden, insbesondere über 99 %.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Zahnradanordnung dazu ausge bildet, eine Übersetzung im Bereich von größer als 5,5, bevorzugt größer als 8, und besonders bevorzugt gleich 8,9 zu bilden. Durch die Wahl einer Übersetzung der Zahnradanordnung von größer als 5,5 kann ein hohes Übersetzungsverhältnis mit nur einem Zahnradpaar realisiert werden. Durch eine Übersetzung von größer als 8,0 kann eine Drehmoment- bzw. Drehzahlübersetzung in einem weiten Bereich mit nur einer Zahnradanordnung dargestellt werden. Beispielsweise kann eine hohe Über setzung des Drehmoments einer drehmomentstarken elektrischen Antriebsmaschine erreicht werden. Ferner kann eine hohe Untersetzung der Drehzahl einer elektri schen Antriebsmaschine erfolgen. Eine hohe Untersetzung ist insbesondere vorteil haft für Rennwagen, die auf Höchstgeschwindigkeit und Leichtbau ausgelegt sind. Rennwagen werden bevorzugt mit leichten elektrischen Antriebsmaschinen ausge stattet, die hohe Drehzahlen erreichen. Eine Übersetzung von 8,9 stellt einen Kom promiss zwischen einem zügigen Anfahren und einer erreichbaren Höchstgeschwin digkeit in Abhängigkeit von der Drehzahl der elektrischen Antriebsmaschine dar. Fer ner ergibt sich aus einem Übersetzungsverhältnis von 8,9 ein vorteilhaftes Verhältnis von Gewicht und Übersetzung.

Das erfindungsgemäße Zahnrad kann auch vorteilhaft für die Einrichtung einer Gang stufe in anderen Anwendungsbereichen verwendet werden. Insbesondere ist eine Anwendung im Schienenverkehr (Züge, Straßenbahnen usw.), in der Windkraft (Ge triebe für Windkraftanlagen), in der Rüstung (Panzer, Großgeräte etc.) und für Was serfahrzeuge (Sportboote, Frachtschiffe, etc.) denkbar. Auch in diesen Anwendungs bereichen können die Vorteile des erfindungsgemäßen Zahnrads genutzt werden.

Der Modul m ist das Verhältnis zwischen dem Teilkreisdurchmesser des Zahnrads und der Zähnezahl des Zahnrads. Der Teilkreisdurchmesser ist der Durchmesser eines unsichtbaren Zylinders, der durch die Mitte der Zähne verläuft. Der Teilkreis ist als Kreis definiert, dessen Mittelpunkt auf der Zahnradachse liegt, die durch den Wälzpunkt der Zahnradzähne verläuft. Dieser Wälzpunkt befindet sich zwischen dem Fuß des Zahnradzahns (Fußkreisdurchmesser) und dem Kopf des Zahnradzahns (Kopfkreisdurchmesser). Der Modul ist also ein Maß für den Abstand zweier benach barter Zahnradzähne. Der Zahnraddurchmesser bzw. Außendurchmesser ist vorlie gend insbesondere als Kopfkreisdurchmesser zu verstehen.

Zahnräder können mit einer Profilverschiebung ausgelegt und gefertigt werden. Da bei wird die Gestalt der Zähne verändert, ohne die zugrundeliegende Basiskurve zu verändern. Bei einem Zahnrad mit Profilverschiebung wird gegenüber einem Zahnrad ohne Profil Verschiebung ein anderer Teil derselben Kurve als Zahnflanke genutzt.

Bei profilverschobenen Zahnrädern (oft auch als„korrigierte Zahnräder“ bezeichnet) ändern sich der Kopfkreisdurchmesser und der Fußkreisdurchmesser um 2 ^* x ^* m.

Rekuperation ist eine Rückgewinnung von Energie bei einem Bremsvorgang. Eine Rekuperationsbremse, auch Nutzbremse genannt, arbeitet wie jede elektrodynami sche Bremse verschleißfrei. Die Bremswirkung kommt zustande, indem die Fahrmo toren als elektrische Generatoren betrieben werden. Die elektrische Energie kann im Fahrzeug beispielsweise in einem Akkumulator oder Hochleistungskondensator vor gehalten werden.

Ein Wabenmuster und/oder Waffelmuster wird vorzugsweise durch wenigstens eine Gruppe von Aussparungen gebildet, wobei die Gruppe von Aussparungen durch eine sich wiederholende Grundform gebildet ist. Vorzugsweise sind dabei zwei Grundfor men einer Gruppe aufeinander abbildbar. Die Aussparungen können durchgängig und/oder Vertiefungen in einer Scheibe sein.

CF ist vorliegend als Kohlenstofffaser oder Carbonfaser (verkürzt Kohlefaser, Carbon oder Karbon) zu verstehen. Kohlenstofffasern können in eine Stoff-Matrix eingebettet sein. Die Matrix dient zur Verbindung der Fasern sowie zum Füllen der Zwischen räume. Dadurch entsteht ein robuster und leichter Werkstoff, der insbesondere im Motorsport Verwendung findet. Meist wird als Matrix Epoxidharz gewählt. Es sind aber auch andere Duroplaste oder auch Thermoplaste als Matrixwerkstoff möglich. Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs mit einem Elektrofahrzeuggetriebe mit einem Zahnrad gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zahnrads in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zahnrads in einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zahnrads in einer dritten Ausführungsform;

Fig. 5 eine schematische Draufsicht eines Zahnrings eines erfindungsgemä ßen Zahnrads;

Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung eines Zahnrings eines erfindungs gemäßen Zahnrads; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zahnrads in einer vierten Ausführungsform.

In Fig. 1 ist schematisch ein Elektrofahrzeug 10 mit Antriebsrädern 12, einer mit den Antriebsrädern 12 in Wirkverbindung stehenden Antriebswelle 14 und einem An triebsstrang 16 gezeigt. Die Figur entspricht dabei einer Draufsicht. Die relevanten Komponenten sind vergrößert und nicht maßstabsgetreu dargestellt. Der Antriebs strang 16 weist ein Elektrofahrzeuggetriebe 18 mit einem Zahnradpaar mit einem Zahnrad 20 gemäß der vorliegenden Anmeldung, eine elektrische Antriebsma schine 22 und ein Getriebebauteil 24 auf. Im dargestellten Beispiel ist das Getriebe bauteil 24 ein Differential. Die elektrische Antriebsmaschine 22 steht in Wirkverbindung mit einem Ritzel 26, das drehfest an einer Ausgangswelle 28 der elektrischen Antriebsmaschine angeordnet ist. Das Ritzel 26 steht in Eingriff mit dem Zahnrad 20, das durch einen Zahnring 30, der an dem Getriebebauteil 24 angeord net ist, gebildet wird. Der Zahnring 30 ist dabei drehfest mit einem Gehäuse des Ge triebebauteils 24 verbunden. Durch das Getriebebauteil 24, das ein Differential um fasst, kann eine Antriebskraft an die Antriebsräder 12 weitergeleitet werden. Das Rit zel 26, das Zahnrad 20 und das Getriebebauteil 24 können dabei in einem Getrie begehäuse 32 aufgenommen sein.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Zahnrads 20 gemäß der vorliegen den Anmeldung in einer ersten Ausführungsform. Das Zahnrad 20 weist einen Zahn ring 30 auf, der in diesem Beispiel mittels einer Schraube 34 an einem Gehäuse 36 drehfest angeordnet ist. Das Gehäuse 36 weist ein erstes Gehäuseteil und ein zwei tes Gehäuseteil auf und ist an der Antriebswelle 14 angeordnet. Das erste Gehäuse teil dient als ein erster Teilsteg 38 und das zweite Gehäuseteil dient als zweiter Teilsteg 40 des Zahnrads 20. In diesem Beispiel ist das Zahnrad 20 als Stirnrad aus gebildet. Der Zahnring 30 weist also eine Außen Verzahnung 42 in Form einer Stirn radverzahnung auf. Das Getriebebauteil 24, das ein Differential umfasst, ist in einem dafür vorgesehenen Raum 44 im Gehäuse 36 aufgenommen. Aus Gründen der Übersicht wurde auf die Darstellung eines Getriebegehäuses und von Lagern ver zichtet. Das Gehäuse 36 weist neben dem Raum 44 für das Getriebebauteil 24 einen weiteren radial nach außen verlaufenden Abschnitt auf, um den Außendurchmesser des Zahnrads 20 unabhängig, insbesondere größer als eine radiale Ausdehnung des Getriebebauteils wählen zu können. In diesem Beispiel ist das erste Gehäuseteil bzw. der erste Teilsteg 38 symmetrisch zu dem zweiten Gehäuseteil bzw. zu dem zweiten Teilsteg 40 aufgebaut. Ist das Getriebebauteil ein Differential, wird das erste Gehäuseteil auch als Differentialkorb und das zweite Gehäuseteil auch als Differenti aldeckel bezeichnet.

Es versteht sich, dass auch eine asymmetrische Ausführung vorgesehen sein kann, je nach Anforderung an Bauraumbedarf und Geometrie des Antriebsstrangs 16. Die Außenverzahnung 42 kann in Form einer Schrägverzahnung ausgebildet sein. Hier bei werden beim Betrieb auf das Zahnrad 20 hohe Kräfte in Axialrichtung ausgeübt. Der symmetrische Aufbau des ersten und zweiten Gehäuseteils führt dabei zu einer gleichbleibenden Widerstandsfähigkeit des Zahnrads 20 unabhängig von der Dreh richtung.

Ferner kann auch vorgesehen sein, den radialen Verlauf des ersten Teilstegs 38 und/oder des zweiten Teilstegs 40 entsprechend einer bevorzugten Drehrichtung des Zahnrads 20 anzupassen, um die entstehenden Axialkräfte besser abstützen zu kön nen. Dabei kann ein gewichtsoptimierter Zahnradsteg in Form des ersten und zwei ten Teilstegs 38, 40 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Wandstärke variiert werden, vorzugsweise verringert werden, wenn eine geringere axiale Kraft zu erwar ten ist. Es kann auch vorgesehen sein, für wenigstens einen der beiden

Teilstege 38, 40 einen in radialer Richtung im Wesentlichen geraden Verlauf vorzu sehen. Beispielsweise um für eine Drehrichtung, in der das Elektrofahrzeug 10 be schleunigt wird, der resultierenden Axialkraft einen möglichst langen Teilsteg 38, 40 in Form eines Gehäuseteils entgegenzusetzen, um der Axialkraft besser entgegen wirken zu können.

In Fig. 2 ist der erste Teilsteg 38 an einem radial äußeren Ende benachbart zu dem zweiten Teilsteg 40 angeordnet, wobei der Zahnring 30 versetzt dazu an das Ge häuse 36 angeschraubt ist. Es versteht sich, dass der Zahnring auch an das Ge häuse 36 angeschweißt, angeklebt und/oder mit diesem verpresst sein kann , gene rell ist jeder Kraft-, Reib- und/oder Formschluss denkbar, um den Zahnring 30 dreh fest mit dem Gehäuse zu verbinden.

Im Folgenden soll auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsformen eingegangen werden, gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche Merkmale und werden nicht erneut erläutert.

In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Zahnrads 20 gemäß der vorliegen den Anmeldung in einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Hierbei ist der Zahn ring 30 zwischen dem ersten Teilsteg 38 (erster Gehäuseteil) und dem zweiten Teilsteg 40 (zweiter Gehäuseteil) angeordnet. Der Zahnring 30 kann an seinen bei den axialen Enden von dem ersten Teilsteg 38 und dem zweiten Teilsteg 40 gestützt werden. Vorzugsweise kann hierbei die Schraube 34 kleiner dimensioniert werden, da beim Betrieb des Elektrofahrzeuggetriebes 18 weniger Kräfte über die Schraube 34 geleitet werden. Der Zahnring 30 liegt teilweise auf den ersten und zweiten Teilsteg 38, 40 auf. Vorzugsweise wird ein Großteil der Kraft direkt in den ersten Teilsteg 38 und/oder den zweiten Teilsteg 40 geleitet. Analog zur Schraube kann auch der Press-, Klemm-, Kleb- und/oder Schweißverbund zwischen Zahn ring 30 und Gehäuse 36 kleiner dimensioniert werden. Vorzugsweise kann hierdurch weiter Gewicht eingespart werden.

Bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 2 und 3 ist eine Außenverzah nung 42 in Form einer Stirnradverzahnung vorgesehen. Eine elektrische Antriebsma schine 22 ist dabei im Wesentlichen parallel zur Antriebswelle 14 angeordnet. Die Anordnung gemäß den Figuren 2 und 3 entspricht der schematischen Darstellung in der Fig. 1 .

In Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zahnrads 20 in einer dritten Ausführungsform gezeigt. Hierbei weist der Zahnring 30 des Zahn rads 20 eine Außenverzahnung 42 in Form einer Kegelverzahnung auf. Hierdurch kann die elektrische Antriebsmaschine 22 im Wesentlichen senkrecht zur Antriebs welle 14 angeordnet werden. Es versteht sich, dass auch bei dieser Ausführungsform der Zahnring 30 neben dem Gehäuse 36 wie in Fig. 4 gezeigt oder analog zu der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform zwischen den beiden Teilstegen 38, 40 angeord net werden kann.

In Fig. 5 ist eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Zahnrings 30 gezeigt. Der Zahnring 30 weist in diesem Beispiel eine Außenverzahnung 42 in Form einer Stirnradverzahnung auf. Zwischen einer Zahnringinnenseite 46 und der Außen verzahnung 42 befindet sich ein Befestigungsabschnitt 48, um den Zahnring 30 mit dem Gehäuse 36 zu verbinden. Hierfür sind in diesem Beispiel Bohrungen 50 vorge sehen, um ein Anschrauben des Zahnrings 30 zu ermöglichen. Der Befestigungsab schnitt 48 kann aber auch eine Kleb-, Press-, Klemm- und/oder Schweißoberfläche zum Befestigen des Zahnrings 30 an dem Gehäuse 36 aufweisen.

In Fig. 6 ist eine Schnittdarstellung des Zahnrings 30 gemäß der Fig. 5 gezeigt. Die Schnittkante verläuft dabei durch die Mitten zweier radial gegenüberliegenden Boh rungen 50. Der in den Figuren 5 und 6 gezeigte Zahnring 30 weist eine schrägverzahnte Stirnradverzahnung auf. Es versteht sich, dass der Zahnring 30 auch eine Kegelverzahnung aufweisen kann. Vorzugsweise weist die Verzahnung ei nen Modul von 1 ,53 mm auf, wobei der Schrägverzahnungswinkel ß 25° beträgt. Der Außendurchmesser des Zahnrings 30 beträgt 31 ,48 cm. Die Höhe der Außenverzah nung beträgt 1 ,5 mm. Der Zahnring 30 ist dabei für ein Zahnrad vorgesehen, das an einer nicht gezeigten Welle mit einem Durchmesser im Bereich von 4,5 cm bis 5 cm angeordnet werden kann.

Der Zahnring 30 ist aus einsatzgehärtetem Stahl ausgebildet, wobei durch das Vor sehen eines Zahnrings 30, der an ein Gehäuse 36 angebracht wird, der Härtungspro zess vorteilhaft ausgeführt werden kann. Ein Zahnring weist eine geringere radiale Distanz als ein Zahnrad auf, sodass ein Verziehen bei einem Härtungsprozess gerin ger ist als bei einem Zahnrad.

In Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zahnrads 20 in einer vierten Ausführungsform gezeigt. Das Zahnrad entspricht dabei im Wesentli chen dem in Fig. 3 gezeigten Zahnrad 20. Im dargestellten Beispiel ist der erste Teilsteg 38 mittels eines Verstärkungsmittels 53 in Form einer Scheibe, die ein Waf felmuster und/oder Wabenmuster aufweist, verstärkt. Es versteht sich, dass das Ver stärkungsmittel auch auf dem zweiten Teilsteg 40 oder auf beiden Teilstegen 38, 40 angeordnet werden kann. Diese Scheibe kann auf wenigstens einen der

Teilstege 38, 40 aufgeklebt sein, damit verschweißt sein oder integral mit einem der Teilstege 38, 40 ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, eine derartige Scheibe in ei nen Teilsteg 38, 40 einzuprägen oder aufzudrucken.

Generell ist jede bekannte Fertigungsmöglichkeit denkbar, um ein gewichtsoptimier tes Verstärkungsmittel, insbesondere in Form einer Scheibe mit einem entsprechen den Muster, bereitzu stellen.

In den dargestellten Beispielen kann zudem vorgesehen sein, wenigstens teilweise Aussparungen in wenigstens einem der Teilstege 38, 40 vorzusehen, um bei einer Gewichtsreduzierung eine ausreichende Steifigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit zu er halten. Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend be schrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungs formen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer ge nauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentan sprüche.

In den Patentansprüchen schließen die Wörter„umfassen“ und„mit“ nicht das Vor handensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der Undefinierte Artikel„ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Die bloße Nennung eini ger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht eben falls vorteilhaft verwendet werden kann. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.

Bezuaszeichen

10 Elektrofahrzeug

12 Antriebsräder

14 Antriebswelle

16 Antriebsstrang

18 Elektrofahrzeuggetriebe

0 Zahnrad

2 elektrische Antriebsmaschine

24 Getriebebauteil

26 Ritzel

28 Ausgangswelle der elektrischen Antriebsmaschine

30 Zahnring

32 Getriebegehäuse

34 Schraube

36 Gehäuse

38 erster Teilsteg

40 zweiter Teilsteg

42 Außenverzahnung

44 Raum für Getriebebauteil

46 Zahnringinnenseite

48 Befestigungsabschnitt

50 Bohrung

52 Verstärkungsmittel

D axialer Abstand