Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung für einen elektrisch betreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine durch ein erstes Schrägrollenlager und ein zweites Schrägrollenlager drehbar gelagerte Welle, wobei das erste Schrägrollenlager einen ersten mit der Welle drehfest verbundenen Innenring und einen ersten Außenring aufweist, zwischen denen in einem ersten Druckwinkel angestellte erste Rollenwälzkörper aufgenommen sind, welche auf einer Innenringlaufbahn des ersten Innenrings und einer Außenringlaufbahn des ersten Außenrings wälzen, und das zweite Schrägrollenlager einen zweiten mit der Welle drehfest verbundenen Innenring und einen zweiten Außenring aufweist, zwischen denen in einem zweiten Druckwinkel angestellte zweite Rollenwälzkörper aufgenommen sind, welche auf einer zweiten Innenringlaufbahn des zweiten Innenrings und einer zweiten Außenringlaufbahn des zweiten Außenrings wälzen, wobei das erste Schrägrollenlager und das zweite Schrägrollenlager axial voneinander beabstandet sind. Die Erfindung betrifft ferner einen elektrisch betreibbarer Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.

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. Zunehmend werden in derartigen automobilen Anwendungen auch Axialflussmaschinen als Antriebsaggregate eingesetzt.

Eine Axialflussmaschine bezeichnet eine dynamoelektrische Maschine, bei der der magnetische Fluss zwischen Rotor und Stator parallel zur Drehachse des Rotors verläuft. Häufig sind sowohl Stator als auch Rotor weitgehend scheibenförmig ausgebildet. Axialflussmaschinen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn der axial zur Verfügung stehende Bauraum in einem gegebenen Anwendungsfall begrenzt ist. Dies ist beispielsweise vielfach beiden eingangs beschriebenen elektrischen Antriebsystemen für Elektro- oder Hybridfahrzeuge der Fall. Neben der verkürzten axialen Baulänge liegt ein weiterer Vorteil der Axialflussmaschine in ihrer vergleichsweise hohen Drehmomentdichte. Ursächlich hierfür ist die im Vergleich zu Radialflussmaschinen größere Luftspaltfläche, die bei einem gegebenen Bauraum zur Verfügung steht. Ferner ist auch ein geringeres Eisenvolumen im Vergleich zu konventionellen Maschinen notwendig, was sich positiv auf den Wirkungsgrad der Maschine auswirkt.

In der Regel umfasst eine Axialflussmaschine mindestens einen Stator, der Wicklungen zur Erzeugung des axial ausgerichteten magnetischen Feldes aufweist. Mindestens ein Rotor ist beispielsweise mit Permanentmagneten bestückt, deren magnetisches Feld in Wechselwirkung mit dem magnetischen Feld der Statorwicklungen über einen Luftspalt ein Antriebsmoment erzeugt.

Insbesondere bei hybriden oder vollelektrischen Antriebskonzepten spielen die Geräuschentwicklung durch den Antrieb eine zunehmend wichtigere Rolle.

Systembedingt kann es im Betrieb einer derartigen elektrischen Maschine für einen hybriden oder vollelektrischen Antriebsstrang beispielsweise zu einer hohen elektromagnetischen Anregung kommen, welche auch zu akustischen Schwingungen in den Strukturbauteilen der elektrischen Maschine oder des Antriebsstrangs führen können. Dies kann dann auch im Fahrzeuginnenraum akustisch wahrnehmbar sein, was regelmäßig als störend empfunden wird. Dies ist umso bedeutender, da im elektrischen Betrieb eines entsprechenden Fahrzeugs, derartige Störgeräusche besonders auffallen und das ansonsten akustisch besonders ruhige Fahrerlebnis nachteilig beeinflussen.

Bei der Lagerung der Rotoren in derartigen elektrischen Maschinen kommen üblicherweise Wälzlageranordnungen zum Einsatz. Dabei werden beispielsweise Loslager üblicherweise auf der Rotorwelle aufgepresst, so dass diese einen Festsitz am Innenring des Wälzlagers aufweisen. Der Lageraußenring ist hierbei in der Regel zum Ausgleich von wärmeinduzierten Längenausdehnungen der Rotorwelle im Betrieb verschiebbar ausgeführt. Zur Herstellung vorteilhafter Laufverhältnisse zwischen Kugelsatz und Lagerlaufbahnen des Loslagers sowie zur akustischen Verbesserung, wird der Lageraußenring regelmäßig vorgespannt. Durch das vorgespannte Lager können ungewollte akustische Auffälligkeiten des entsprechenden Wälzlagers durch Ausbildung einer Spielfreiheit der sich gegeneinander bewegenden Lagerkomponenten vermieden werden.

Neben den genannten steigenden akustischen Anforderungen an die Wälzlageranordnungen innerhalb von elektrischen Antriebssträngen in Kraftfahrzeugen, besteht weiter ein wachsendes Bedürfnis die mechanischen Verlustleistungen, insbesondere auch bei der Lagerung von Wellen von elektrischen Maschinen oder Getrieben, zu reduzieren. Die reduzierte Verlustleistung in diesen elektrischen Maschinen und/oder Getrieben wirkt sich direkt proportional (positiv) auf den Stromverbrauch und letztendlich auf die erzielbare Reichweite elektrisch betriebener Kraftfahrzeuge aus.

Gleichzeitig zu den Anforderungen an die Reibungsverlustminimierung steigen jedoch auch aufgrund von erzielten Leistungsverdichtungen zunehmend die Motordrehmomente in den elektrischen Antriebssträngen, welche dann nachfolgend auch von den Getrieben übertragen müssen, stetig weiter an. Damit steigen auch die zu übertragenden Lasten der Wälzlager in derartigen elektrischen Antriebssträngen.

Üblicherweise werden für derartige elektrische Maschinen und/oder Getriebe Standardwälzlager in Fest-/Loslager-Anordnung eingesetzt. Bei diesen Lagern handelt es sich auf der Festlagerseite üblicherweise um Rillenkugellager oder 3- bzw. 4-Punktlager. Diese Lager sind zwar hinsichtlich der Reibungsverluste sehr effizient, haben jedoch gleichzeitig physikalisch bedingt (Punktkontakt) deutlich geringere Tragzahlen als Rollenlager. Um die benötigten Lasten übertragen zu können, müssen diese Wälzlager größer gebaut werden. Dies führt dazu, dass die elektrischen Maschinen und/oder Getriebe größer und schwerer werden und auch das Reibmoment wieder deutlich ansteigt.

Dem gegenüber können auch Wälzlager mit höheren Tragzahlen verwendet werden. Dies sind üblicherweise Kegelrollenlager in angestellter Anordnung. Diese Lager können, bedingt durch den Linienkontakt, deutlich höhere Lasten tragen und können kleiner und leichter ausgeführt werden. Dies hat positive Auswirkungen auf das Motorgewicht und/oder das Getriebegewicht und den benötigten Bauraum. Allerdings werden angestellte Kegelrollenlager paarweise mit relativ hoher Vorspannung verwendet. Dies führt dazu, dass die Verlustleistungen (durch die höhere Reibung) höher sind als bei der Fest-/Loslager-Anordnung.

Aus den Druckschriften DE 10 2016 214 353 A1 und DE 10 2016 214 355 A1 sind zwei Ausführungsformen von Schrägrollenlagern bekannt, welche im Wesentlichen aus einem inneren Lagerring mit einer an dessen äußerer Mantelfläche schräg zur Lagerrotationsachse angeordneten inneren Laufbahn und einen diese Laufbahn an ihrem kleinsten Durchmesser begrenzenden Bord, aus einem äußeren Lagerring mit einer an dessen innerer Mantelfläche ebenfalls schräg zur Lagerrotationsachse angeordneten äußeren Laufbahn und einem diese Laufbahn an ihrem größten Durchmesser begrenzenden Bord sowie aus einer Vielzahl zwischen den Lagerringen angeordneter und auf deren Laufbahnen abrollender Rollenwälzkörper bestehen, die in Umfangsrichtung durch einen Lagerkäfig in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden. Die äußere Mantelfläche des inneren Lagerrings und die innere Mantelfläche des äußeren Lagerrings sind dabei außerhalb der Laufbahnen gemäß DE 102016 214 353 A1 koaxial zylindrisch oder gemäß DE 102016 214 355 A1 gegensinnig schräg zur Lagerrotationsachse verlaufend ausgebildet und die Laufbahnen beider Lagerringe sind jeweils kegelförmig in diese Mantelflächen eingearbeitet, so dass die dabei entstehenden und die Laufbahnen jeweils einseitig begrenzenden Borde dadurch jeweils einteilig mit den Lagerringen ausgebildet sind.

Die Aufgabe der Erfindung ist es die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden oder zumindest zu verringern und eine Wälzlageranordnung für einen elektrisch betreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, die eine geringe Reibung, eine hohe Tragzahl sowie einen akustisch unauffälligen Betrieb erlaubt. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung einen elektrisch betreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu realisieren, der besonders geringe Reibungsverluste und eine kompakte Bauform aufweist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wälzlageranordnung für einen elektrisch betreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine durch ein erstes Schrägrollenlager und ein zweites Schrägrollenlager drehbar gelagerte Welle, wobei das erste Schrägrollenlager einen ersten mit der Welle drehtest verbundenen Innenring und einen ersten Außenring aufweist, zwischen denen in einem ersten Druckwinkel angestellte erste Rollenwälzkörper aufgenommen sind, welche auf einer Innenringlaufbahn des ersten Innenrings und einer Außenringlaufbahn des ersten Außenrings wälzen, und das zweite Schrägrollenlager einen zweiten mit der Welle drehtest verbundenen Innenring und einen zweiten Außenring aufweist, zwischen denen in einem zweiten Druckwinkel angestellte zweite Rollenwälzkörper aufgenommen sind, welche auf einer zweiten Innenringlaufbahn des zweiten Innenrings und einer zweiten Außenringlaufbahn des zweiten Außenrings wälzen, wobei das erste Schrägrollenlager und das zweite Schrägrollenlager axial voneinander beabstandet sind, wobei der erste Innenring des ersten Schrägrollenlagers sowie der zweite Innenring des zweiten Schrägrollenlagers jeweils axial fixiert an der Welle angeordnet sind, und der erste Außenring des ersten Schrägrollenlagers axial gegenüber einer ersten Anbindungsstruktur der Wälzlageranordnung festgelegt ist, und der zweite Außenring gegenüber einer zweiten Anbindungsstruktur axial versetzbar ist, wobei der erste Innenring einen ersten Innenringbord, der erste Außenring einen ersten Außenringbord, der zweite Innenring einen zweiten Innenringbord und der zweite Außenring einen zweiten Außenringbord aufweist und das erste Schrägrollenlager und das zweite Schrägrollenlager axial im Wesentlichen nicht vorgespannt sind.

Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass die Wälzlageranordnung eine hohe Tragfähigkeit sowie Lebensdauer im Vergleich zu Kugellagerlösungen und eine geringe Reibung im Vergleich zu Kegelrollenlagerlösungen aufweist. Ein Grundgedanke der Erfindung ist, die Schrägrollenlager ohne oder nur mit geringer Vorspannung zu betreiben. Damit wirkt eine deutlich geringere Vorspannkraft auf die Lager und das Reibmoment sinkt deutlich. Gleichzeitig können diese Schrägrollenlager aber bedingt durch den Linienkontakt weiterhin hohe Lasten übertragen.

Die zusätzlichen Innenringborde an den Innenringen der Schrägrollenlager sorgen dafür, dass das interne axiale Spiel der Schrägrollenlager limitiert wird und ein starker Lebensdauerverlust der Schrägrollenlager hierdurch verhindert wird. Die Vorteile dieser Lagerung wie Tragfähigkeit und Reibung bleiben dabei jedoch erhalten.

Ein mögliches Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung ist in elektrisch betriebenen Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen zu finden, beispielsweise in elektrische Maschinen oder in dedizierten Hybridgetrieben, da die Einbausituation in den jeweiligen Gehäusen eine schwimmende oder leicht vorgespannte angestellte Anordnung der Schrägrollenlager erlaubt, ohne zusätzliche Zwangskräfte auf die Lagerung auszuüben.

Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.

Die erfindungsgemäße Wälzlageranordnung umfasst zwei axial voneinander beabstandete Schrägrollenlager. Um nun eine Welle drehbeweglich gegenüber den Anbindungsstrukturen zu lagern, besitzt jedes der Schrägrollenlager jeweils einen Innenring, einen Außenring und zwischen diesen Ringen wälzend angeordnete Rollenwälzköper. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt innerhalb des Schrägrollenlagers in der Regel hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Rollenwälzkörper im Innen- und Außenring bevorzugt auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen können, ist die Rollreibung derartiger Lager relativ gering.

Der Innenring kann insbesondere die Schrägrollenlager aufnehmende Welle mit dem Schrägrollenlager bzw. den Rollenwälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Welle mit der der Welle zugewandten Seite der Mantelfläche des Innenrings verbunden sein, wobei auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenringlaufbahn die Wälzkörper des Schrägrollenlagers wälzen. Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Innenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden. Der Innenring kann einen Innenringeinstich aufweisen. In einem Innenringeinstich kann insbesondere eine Abdeckscheibe, Dichtscheibe und/oder Dichtung insbesondere kraft- und/oder formschlüssig angeordnet sein. Bevorzugt ist der Innenringeinstich als eine umlaufende Nut in dem Innenring ausgebildet.

Der Außenring kann insbesondere die Anbindungsstruktur mit dem Schrägrollenlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Anbindungsstruktur mit der der Lagerung zugewandten Seite der Mantelfläche des Außenrings verbunden sein, wobei auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Außenringlaufbahn die Rollenwälzkörper des Schrägrollenlagers wälzen. Der Außenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Außenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.

Der Außenring kann einen Außenringeinstich aufweisen. In einem Außenringeinstich kann insbesondere eine Abdeckscheibe, Dichtscheibe und/oder Dichtung insbesondere kraft- und/oder formschlüssig angeordnet sein. Bevorzugt ist der Außenringeinstich als eine umlaufende Nut in dem Außenring ausgebildet.

Die Wälzkörper haben die Form einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Schrägrollenlagers ab und haben die Aufgabe, die auf das Schrägrollenlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen. Rollenförmige Wälzkörper können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der symmetrischen Pendelrollen, der asymmetrischen Pendelrollen, der Zylinderrollen, der Nadelrollen und/oder der Kegelrollen.

Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Innenringlaufbahn des Innenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht. Die Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben.

Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Außenringlaufbahn des Außenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.

Die Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn erlauben.

Wälzkörper können in einem Käfig oder durch Wälzkörperdistanzstücke geführt und voneinander beabstandet sein. Es ist grundsätzlich auch denkbar, ein käfigloses Wälzlager auszubilden, welches auch als vollrolliges Wälzlager bezeichnet wird. Bei vollrolligen Wälzlagern können sich benachbarte Wälzkörper kontaktieren.

Ein Wälzlager kann einen Käfig aufweisen, wobei der Käfig die Wälzkörper führt. Der Käfig so ausgebildet, dass die Wälzkörperkugeln und/oder die Wälzkörperrollen voneinander beabstandet werden, damit beispielsweise die Reibung und Wärmeentwicklung der Wälzkörper möglichst geringgehalten wird. Ferner hält der Käfig die Wälzkörperkugeln und/oder Wälzkörperrollen in einem festen Abstand beim Abwälzen zueinander, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung erzielt werden kann. Der Käfig kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein.

Ein Wälzlager kann eine Dichtung aufweisen, um ein Austreten von Schmiermittel aus dem Wälzlager oder ein Eintreten von Schmutz oder Feuchtigkeit in das Wälzlager zu verhindern. Hierzu können die eingesetzten Dichtungen mit einer oder mehreren Dichtlippen versehen sein, die an einem Bauteil des Wälzlagers anliegen können. Diese sind derart ausgelegt, dass sie zum einen möglichst über die gesamte Lebensdauer das Lager abdichten, andererseits die Reibung durch die anliegende Dichtung nicht zu hoch ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass axial zwischen dem ersten Innenring und dem zweiten Innenring eine Abstandshülse (Zwischenring/Spacer) auf der Welle oder eine erhöhte Wellenschulter (erhöhter Wellenabschnitt) angeordnet ist, an welcher der erste Innenring und der zweite Innenring anliegen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Innenringe in einem festen Abstand zueinander angeordnet sind. Dies kann durch eine in der Welle befestigte Fixierschraube geschehen, welche die Innenringe von außen gegen die Abstandshülse/Zwischenring oder eine erhöhte Wellenschulter drückt, welche als axial abstützendes Element dient.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der erste Außenring in radialer Richtung spielbehaftet gegenüber der ersten Anbindungsstruktur und/oder der zweite Außenring in radialer Richtung spielbehaftet gegenüber der zweiten Anbindungsstruktur angeordnet ist. Es kann hierdurch erreicht werden, dass der Werkstoff der Anbindungsstruktur eine höhere thermische Ausdehnung besitzt als der Werkstoff der Außenringe.

Bei der Anbindungsstruktur kann es sich beispielsweise um ein Motor- oder Getriebegehäuse handeln. Auch kann es vorteilhaft sein, die erste Anbindungsstruktur und die zweite Anbindungsstruktur einstückig, insbesondere monolithisch, auszuformen. Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der erste Außenring axial an einem ersten Sicherungselement anliegt. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass im Betrieb eine sehr genaue axiale Führung der Getriebekomponenten wie z.B. Zahnräder etc. sichergestellt werden kann.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das erste Sicherungselement axial gegenüber der ersten Anbindungsstruktur fixiert ist. Hierbei kann das erste Sicherungselement beispielsweise als Sicherungsring oder dergleichen ausgebildet sein, der in die erste Anbindungsstruktur eingesetzt wird. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, dass das erste Sicherungselement einstückig, insbesondere monolithisch, mit der ersten Anbindungsstruktur ausgebildet ist.

Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der zweite Außenring axial spielbehaftet gegenüber einem zweiten Sicherungselement positioniert ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass ein geringfügig axial schwimmender Betrieb der Wälzlager denkbar wäre. Ein Verzicht auf die axiale Last bedeutet geringere Gesamtlast auf die Wälzlager, was mit geringen Reibungsverlusten verbunden sein kann.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das zweite Sicherungselement axial gegenüber der zweiten Anbindungsstruktur fixiert ist. Hierbei kann dann auch das zweite Sicherungselement beispielsweise als Sicherungsring oder dergleichen ausgebildet sein, der in die zweite Anbindungsstruktur eingesetzt wird. Grundsätzlich wäre es auch hier denkbar, dass das zweite Sicherungselement einstückig, insbesondere monolithisch, mit der zweiten Anbindungsstruktur ausgebildet ist.

Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die ersten Rollenwälzkörper und/oder die zweiten Rollenwälzkörper als Zylinderrollen oder als Kegelrollen ausgeführt sind. Der Vorteil, der sich hierdurch realisieren läßt ist, dass die Kegelrollen nahezu schlupffrei durch das kinematisch saubere Abrollen arbeiten und die Zylinderrollen einfacher in der Herstellung sind.

Ferner wäre es möglich, den ersten Innenringbord und/oder den zweiten Innenringbord einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem ersten Innenring oder dem zweiten Innenring auszuformen. Alternativ ist es natürlich auch denkbar, dass der erste Innenringbord und/oder der zweite Innenringbord jeweils als ein separates Bauteil ausgeführt und mit dem ersten Innenring oder dem zweiten Innenring verbunden ist.

Analog zum Innenring ist es auch möglich, den ersten Außenringbord und/oder den zweiten Außenringbord einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem ersten Außenring oder dem zweiten Außenring auszuformen. Alternativ ist es natürlich auch hier wieder denkbar, dass der erste Außenringbord und/oder der zweite Außenringbord jeweils als ein separates Bauteil ausgeführt und mit dem ersten Außenring oder dem zweiten Außenring verbunden ist.

Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass das erste Schrägrollenlager und das zweite Schrägrollenlager in einer O-Konfiguration angeordnet sind. Grundsätzlich wäre es auch möglich, das erste Schrägrollenlager und das zweite Schrägrollenlager in einer X-Konfiguration anzuordnen.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch einen elektrisch betreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine elektrische Maschine und eine mit der elektrischen Maschine gekoppelte Getriebeanordnung, wobei die elektrische Maschine einen Stator und einen relativ zum Stator drehbar angeordneten Rotor aufweist, wobei der Rotor und/oder eine Welle der Getriebeanordnung mittels einer Wälzlageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche gelagert sind/ist.

Ein elektrisch betreibbarer Antriebsstrang kann eine elektrische Maschine und eine mit der elektrischen Maschine gekoppelte Getriebeanordnung umfassen. Die Getriebeanordnung und die elektrische Maschine können auch eine bauliche Einheit bilden. Diese kann beispielsweise mittels eines Antriebsstranggehäuses gebildet sein, in welchem die Getriebeanordnung und die elektrische Maschine gemeinsam aufgenommen sind.

Die elektrische Maschine besitzt bevorzugt ein Motorgehäuse und/oder die Getriebeanordnung ein Getriebegehäuse, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung der Getriebeanordnung gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist.

Das Getriebegehäuse ist ein Gehäuse zur Aufnahme eines Getriebes. Es hat die Aufgabe, vorhandene Wellen jeweils über die Lager zu führen und den Rädern (eventuell Kurvenscheiben) bei allen Belastungen diejenigen Freiheitsgrade zu gewähren, derer sie bedürfen, ohne sie in der Dreh- und eventuell Bahnbewegung zu behindern, sowie Lagerkräfte und Abstützmomente aufzunehmen. Ein Getriebegehäuse kann ein- oder mehrschalig, das heißt, ungeteilt oder geteilt ausgebildet sein. Das Getriebegehäuse sollte insbesondere auch sowohl Geräusche und Vibrationen dämpfen als auch Hydraulikfluid sicher aufnehmen können. Das Getriebegehäuse ist bevorzugt aus einem metallischen Material, insbesondere bevorzugt aus Aluminium, Grauguss oder Stahlguss, insbesondere mittels einem Urform verfahren wie Gießen oder Druckguss geformt.

Das Motorgehäuse umhaust die elektrische Maschine. Ein Motorgehäuse kann darüber hinaus auch die Steuer- und Leistungselektronik aufnehmen. Das Motorgehäuse kann darüber hinaus auch Bestandteil eines Kühlsystems für die elektrische Maschine und derart ausgebildet sein, dass Hydraulikfluid über das Motorgehäuse der elektrischen Maschine zugeführt werden und/oder die Wärme über die Gehäuseflächen nach außen abgeführt werden kann. Darüber hinaus schützt das Motorgehäuse die elektrische Maschine sowie die ggf. vorhandene Elektronik vor äußeren Einflüssen. Ein Motorgehäuse kann insbesondere aus einem metallischen Material gebildet sein. Vorteilhafter Weise kann das Motorgehäuse aus einem metallischen Gussmaterial, wie zum Beispiel Aluminiumdruckguss, Magnesiumdruckguss, Grauguss oder Stahlguss geformt sein. Das Motorgehäuse kann bevorzugt mehrteilig ausgebildet sein. Die elektrische Maschine dient zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und sie umfasst in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich, insbesondere drehbar, angeordneten Teil.

Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.

Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.

Es zeigt:

Figur 1 eine Axialschnittdarstellung einer ersten Wälzlageranordnung für einen elektrisch betreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs,

Figur 2 eine Axialschnittdarstellung einer zweiten Wälzlageranordnung für einen elektrisch betreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, Figur 3 jeweils ein vollelektrisch und ein hybrid betreibbares Kraftfahrzeug in einer schematischen Blockschaltdarstellung.

Die Figur 1 zeigt eine Wälzlageranordnung 1 für einen elektrisch betreibbaren Antriebsstrang 2 eines Kraftfahrzeugs 3, umfassend eine durch ein erstes Schrägrollenlager 4 und ein zweites Schrägrollenlager 5 drehbar gelagerte Welle 6.

Das erste Schrägrollenlager 4 weist einen ersten mit der Welle 6 drehfest verbundenen Innenring 7 und einen ersten Außenring 8 auf, zwischen denen in einem ersten Druckwinkel 9 angestellte erste Rollenwälzkörper 10 aufgenommen sind, welche auf einer Innenringlaufbahn 11 des ersten Innenrings 7 und einer Außenringlaufbahn 12 des ersten Außenrings 8 wälzen.

Das zweite Schrägrollenlager 5 weist analog hierzu einen zweiten mit der Welle 6 drehfest verbundenen Innenring 13 und einen zweiten Außenring 14 auf, zwischen denen in einem zweiten Druckwinkel 15 angestellte zweite Rollenwälzkörper 16 aufgenommen sind, welche auf einer zweiten Innenringlaufbahn 17 des zweiten Innenrings 13 und einer zweiten Außenringlaufbahn 18 des zweiten Außenrings 14 wälzen.

Die ersten Rollenwälzkörper 10 und die zweiten Rollenwälzkörper 16 sind als Zylinderrollen oder als Kegelrollen ausgeführt sind. Wie sich aus der Figur 1 gut erkennen lässt, sind die beiden Schrägrollenlager 4,5 im Wesentlichen identisch aufgebaut, jedoch um 180° verdreht zueinander und axial voneinander beabstandet auf der Welle 6 angeordnet.

Der erste Innenring 7 des ersten Schrägrollenlagers 4 sowie der zweite Innenring 13 des zweiten Schrägrollenlagers 5 sind jeweils axial fixiert an der Welle 6 angeordnet. Auch der erste Außenring 8 des ersten Schrägrollenlagers 4 ist axial gegenüber einer ersten Anbindungsstruktur 19 der Wälzlageranordnung 1 festgelegt. Die Fixierung dieser Ringe wird in der Figur 1 auch durch die nicht bezeichneten Kreise in den jeweiligen Ringen symbolisiert. Man erkennt, dass somit das erste Schrägrollenlager 4 als ein Festlager und das zweite Schrägrollenlager 5 als ein Loslager ausgebildet sind. Dabei ist zweite Außenring 14 gegenüber einer zweiten Anbindungsstruktur 20 axial versetzbar.

Der erste Außenring 8 liegt axial an einem ersten Sicherungselement 26 an und ist so einseitig axial festgelegt. Das erste Sicherungselement 26 ist axial gegenüber der ersten Anbindungsstruktur 19 fixiert. Die Innenringe 7,14 können beispielsweise mittels einer Presspassung axial gesichert auf der Welle 6 fixiert sein. Axial zwischen dem ersten Innenring 7 und dem zweiten Innenring 13 ist eine Abstandshülse 25 auf der Welle 6 angeordnet, an welcher der erste Innenring 7 und der zweite Innenring 13 anliegen.

Die Abstandshülse 25 ist in der gezeigten Ausführungsform ein Zwischenring oder Spacer auf der Welle 6. Es wäre natürlich auch möglich die Abstandshülse 25 einstückig mit der Welle 6 auszubilden, so dass eine radial erhöhte Wellenschulter gebildet ist, an welcher die Innenringe 7,13 anliegen. Die Innenringe 7,13 sind in einem festen Abstand zueinander angeordnet. Dies kann beispielsweise durch eine an der Welle 6 befestigte Fixierschraube geschehen, welche die Innenringe 7,13 von außen gegen die Abstandshülse 25 oder eine erhöhte Wellenschulter drückt, welche als axial abstützendes Element dient.

Das erste Schrägrollenlager 4 und das zweite Schrägrollenlager 5 sind axial im Wesentlichen nicht vorgespannt.

Ferner kann man der Figur 1 gut entnehmen, dass der erste Innenring 7 einen ersten Innenringbord 21 , der erste Außenring 8 einen ersten Außenringbord 22, der zweite Innenring 13 einen zweiten Innenringbord 23 und der zweite Außenring 14 einen zweiten Außenringbord 24 aufweist. Dabei laufen die ersten Rollenwälzkörper 10 nicht an dem ersten Innenringbord 21 an, was durch die Geometrie des ersten Schrägrollenlagers 4 begründet ist.

Abhängig von den Betriebstemperaturen und der initial eingebrachten Vorspannung auf dem Sicherungselement 26, drückt sich der als Kegelrolle ausgebildete Rollenwälzkörper 10 durch den Kegeleffekt an den Außenringbord 22, was durch den schwarz gefüllten Pfeil angedeutet ist. Bei bestimmten (eher lastarmen) Fällen kann es zu dem Kontakt mit dem Innenringbord 21 kommen. Dies verschlechtert die Effizienz der Schrägrollenlager 4,5 nicht signifikant, kann sich aber andererseits positiv auf das Verhindern des Rollenschränkens auswirken.

Der erste Außenring 8 ist in radialer Richtung spielbehaftet gegenüber der ersten Anbindungsstruktur 19 und der zweite Außenring 14 ist in radialer Richtung spielbehaftet gegenüber der zweiten Anbindungsstruktur 20 angeordnet, was sich gut anhand der dargestellten ringförmigen Spalte zwischen dem Außenringen 8,14 und den Anbindungsstrukturen 19,20 nachvollziehen lässt.

Der zweite Außenring 14 ist axial spielbehaftet gegenüber einem zweiten Sicherungselement 27 positioniert, wobei das zweite Sicherungselement 27 selbst axial gegenüber der zweiten Anbindungsstruktur 20 fixiert ist.

In dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind das erste Schrägrollenlager 4 und das zweite Schrägrollenlager 5 in einer O-Konfiguration angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind das erste Schrägrollenlager 4 und das zweite Schrägrollenlager 5 in einer X-Konfiguration gezeigt. In dieser Ausführungsform der Figur 2 ist die Abstandshülse 25 monolithisch mit der Anbindungsstruktur 19 ausgebildet, wobei sich die Außenringe 8, 14 an der Abstandshülse 25 axial abstützen. Die Innenringe 7,13 liegen axial an den Sicherungselementen 26 bzw. 27 an.

Die Figur 3 zeigt zwei Ausführungsformen eines elektrisch betreibbaren Antriebsstrangs 2 eines Kraftfahrzeugs 3, umfassend jeweils eine elektrische Maschine 28 und eine mit der elektrischen Maschine 28 gekoppelte Getriebeanordnung 29, wobei die elektrische Maschine 28 einen Stator 30 und einen relativ zum Stator 30 drehbar angeordneten Rotor 31 aufweist. Hierbei ist der Rotor 31 und/oder eine Welle der Getriebeanordnung 29 mittels einer Wälzlageranordnung 1 wie sie in der Figur 1 oder der Figur 2 gezeigt ist, gelagert.

Die in dieser Anmeldung benutzten Begriffe „radial“, „axial“, „tangential“ und „Umfangsrichtung“ beziehen sich immer auf die Rotationsachse der Welle 6. Die Begriffe „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „oberhalb“ und „unterhalb“ dienen hier nur dazu, um zu verdeutlichen, welche Bereiche der Abbildungen gerade im Text beschrieben werden. Die spätere Ausführung der Erfindung kann auch anders angeordnet werden. Die Erfindung ist ferner nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.

Bezuqszeichenliste

1 Wälzlageranordnung

2 Antriebsstrang

3 Kraftfahrzeug

4 Schrägrollenlager

5 Schrägrollenlager

6 Welle

7 Innenring

8 Außenring

9 Druckwinkel

10 Rollenwälzkörper

11 Innenringlaufbahn

12 Außenringlaufbahn

13 Innenring

14 Außenring

15 Druckwinkel

16 Rollenwälzkörper

17 Innenringlaufbahn

18 Außenringlaufbahn

19 Anbindungsstruktur

20 Anbindungsstruktur

21 Innenringbord

22 Außenringbord

23 Innenringbord

24 Außenringbord

25 Abstandshülse

26 Sicherungselement

27 Sicherungselement

28 elektrische Maschine

29 Getriebeanordnung

30 Stator

31 Rotor