DE102019204750A1

DE102019204750A1 - Mehrganggetriebe eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019204750A1
Application number: DE102019204750.5A
Authority: DE
Inventors: Tobias Schlittenbauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-04-03
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2020-10-08

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehrganggetriebe (14) eines Fahrzeugs, das durch mindestens eine elektrische Maschine (10) angetrieben ist. Das Mehrganggetriebe (14) umfasst eine Antriebswelle (12) und eine Zwischenwelle (20), ferner ein Kupplungselement (26), das aus einer Mittelposition (44) in eine erste Schaltrichtung (46) zur Aktivierung einer ersten Gangstufe (28) oder in eine zweite Schaltrichtung (48) zur Aktivierung einer zweiten Gangstufe (30) schaltbar ist. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Mehrganggetriebes (14) im Antriebsstrang eines Fahrzeugs oder eines Nutzfahrzeuges, das durch mindestens eine elektrische Maschine (10) angetrieben ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehrganggetriebe eines Fahrzeugs, das durch mindestens eine elektrische Maschine angetrieben ist. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Mehrganggetriebes im Antriebsstrang eines Fahrzeugs oder eines Nutzfahrzeugs.
Stand der Technik
DE 20 2011 104 279 A1 bezieht sich auf einen Kraftfahrzeugantriebsstrang. In dieser Lösung wird ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welcher eine elektrische Maschine zur Bereitstellung von Antriebsleistung umfasst. Ferner ist eine Getriebeanordnung vorgesehen, die eine Getriebeeingangswelle und eine erste und eine zweite Gangstufe aufweist, wobei die Getriebeeingangswelle mit der elektrischen Maschine verbunden ist. Ferner ist ein Differential vorgesehen, das mit einem Ausgang des Getriebes verbunden ist und eingerichtet ist, Antriebsleistung auf zwei Antriebswellen zu übertragen. Das Differential ist mit einem schrägverzahnten Triebrad verbunden, das mit einem schrägverzahnten Ritzel des Getriebeausgangs in Eingriff steht, wobei eine Druckkammeranordnung durch die Schrägverzahnung entstehende in axialer Richtung wirkende Kräfte aufnimmt.
DE 10 2016 212 221 A1 bezieht sich auf ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug sowie einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug. Das Getriebe ist für ein Kraftfahrzeug bestimmt. Das Getriebe weist eine Antriebswelle, eine achsparallel zur Antriebswelle angeordnete Abtriebswelle, des Weiteren vier Stirnradsätze sowie eine erstes, zweites, drittes, viertes, fünftes, sechstes und siebtes Schaltelement auf. Jeder der vier Stirnradsätze weist zwei miteinander kämmende Stirnräder auf. Von diesen ist ein Stirnrad koaxial zur Antriebswelle und das andere Stirnrad jeweils koaxial zur Abtriebswelle angeordnet. Durch selektives Schließen der Schaltelemente sind die Antriebswelle und die Abtriebswelle in Wirkverbindung bringbar, so dass zumindest sechs Vorwärtsgänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle schaltbar sind. Die mittels der Schaltelemente und der Stirnradsätze herstellbaren Wirkverbindungen zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle sind derart eingerichtet, dass in zwei der zumindest sechs Vorwärtsgänge genau drei der vier Stirnradsätze an der Gangbildung beteiligt sind. In vier anderen der zumindest sechs Vorwärtsgänge ist nur einer der vier Stirnradsätze an der Gangbildung beteiligt.
DE 10 2016 212 217 A1 bezieht sich auf ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug sowie einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug. Das Getriebe wird in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Das Getriebe weist eine Antriebswelle, eine achsparallel zur Antriebswelle angeordnete Abtriebswelle, vier Stirnradsätze sowie ein erstes, zweites, drittes, viertes, fünftes und sechstes Schaltelement auf. Jeder der vier Stirnradsätze weist zwei miteinander kämmende Stirnräder auf, wovon das eine Stirnrad koaxial zur Antriebswelle und das andere Stirnrad koaxial zur Abtriebswelle angeordnet ist. Durch selektives Schließen der Schaltelemente sind die Antriebs- und die Abtriebswelle in Wirkverbindung bringbar, derart, dass genau sechs Vorwärtsgänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle ausbildbar sind. Die mittels der Schaltelemente und der Stirnradsätze herstellbaren Wirkverbindungen zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle sind derart eingerichtet, dass im ersten und zweiten Vorwärtsgang genau drei der vier Stirnradsätze an der Gangbildung beteiligt sind. In den übrigen Vorwärtsgängen ist nur einer der Stirnradsätze an der Gangbildung beteiligt.
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Mehrganggetriebe vorgeschlagen für ein Fahrzeug, das durch mindestens eine elektrische Maschine angetrieben ist. Das Mehrganggetriebe umfasst eine Antriebswelle und eine Zwischenwelle sowie ein Kupplungselement. Das Kupplungselement ist aus einer Mittelposition in eine erste Schaltrichtung zur Aktivierung einer ersten Gangstufe oder in eine zweite Schaltrichtung zur Aktivierung einer zweiten Gangstufe schaltbar. In vorteilhafter Weise können mittels der vorgeschlagenen Lösung mit einer Kupplung, sei sie einteilig oder mehrteilig ausgebildet, zumindest zwei Gangstufen geschaltet werden.
In Weiterbildung der Erfindung gemäß der vorgeschlagenen Lösung ist das Mehrganggetriebe mit einem Kupplungselement versehen, welches in Form einer Klaue ausgeführt ist.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung weiter folgend ist das Kupplungselement des Mehrganggetriebes drehfest auf der Antriebswelle oder der Zwischenwelle des Mehrganggetriebes aufgenommen.
In vorteilhafter Weise ist das Mehrganggetriebe so ausgelegt, dass das Kupplungselement auf der Antriebswelle oder der Zwischenwelle in axialer Richtung verschiebbar ist. Durch die Funktion der Axialverschiebbarkeit ist in vorteilhafter Weise erreichbar, dass in ein und demselben Kupplungselement eine erste Gangstufe oder eine zweite Gangstufe durch eine einfache Transversalbewegung des Kupplungselementes realisiert werden können.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung weiter folgend sind an der Antriebswelle oder an der Zwischenwelle ein Festrad der ersten Gangstufe oder ein Festrad der zweiten Gangstufe aufgenommen. Des Weiteren können auf der Antriebswelle oder auf der Zwischenwelle ein Losrad der ersten Gangstufe oder ein Losrad der zweiten Gangstufe aufgenommen sein.
Ist beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mehrganggetriebe die erste Gangstufe aktiviert, so ist das Kupplungselement in die erste Schaltrichtung bewegt, wodurch das Festrad für die erste Gangstufe und das Losrad für die erste Gangstufe kraftschlüssig miteinander verbunden werden. Dadurch ist am erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mehrganggetriebe die erste Gangstufe, d. h. der erste Gang eingelegt.
Des Weiteren ist das Mehrganggetriebe derart beschaffen, dass bei Aktivierung der zweiten Gangstufe das Kupplungselement aus seiner Mittelposition in eine zweite Schaltrichtung bewegt ist, wodurch das Festrad für die zweite Gangstufe und das Losrad für die zweite Gangstufe kraftschlüssig miteinander verbunden werden. Bei aktivierter zweiter Gangstufe ist das erfindungsgemäß vorgeschlagene Mehrganggetriebe in den zweiten Gang geschaltet.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Mehrganggetriebe ist so beschaffen, dass dieses ein Teil eines Getriebe-/E-Maschinen-Moduls ist, welches in Parallelanordnung zu einer Hinterachse oder einer Vorderachse eines Fahrzeugs angeordnet sein kann.
Das Mehrganggetriebe kann in vorteilhafter Weise Teil eines E-Achsen-Moduls sein, welches eine in sich geschlossene Baueinheit darstellt und insbesondere als E-Achsen-Modul für eine Hinterachse eines mittels mindestens einer elektrischen Maschine angetriebenen Fahrzeugs sein kann.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Mehrganggetriebe kann so eingesetzt werden, dass dieses entweder ein Differentialgetriebe an einer Vorderachse und einer Hinterachse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs antreibt oder alternativ eine Torque-Vectoring-Einheit (TVE) antreiben kann.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Mehrganggetriebe kann auch mit einem im Fahrzeug vorhandenen Einganggetriebe gekoppelt werden, entweder an der Vorderachse oder an der Hinterachse des Fahrzeugs oder auch mit einem Schaltgetriebe einer konventionellen Verbrennungskraftmaschine kombiniert werden.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Mehrganggetriebes im Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens oder eines Nutzfahrzeugs, welches durch mindestens eine elektrische Maschine angetrieben ist.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Mehrganggetriebe erlaubt in Kombination mit einer elektrischen Maschine den Einsatz einer kleineren elektrischen Maschine zur Abdeckung der Antriebsanforderungen. Da das vorgeschlagene Mehrganggetriebe mindestens zwei Gänge umfasst, können die Bereiche höherer Wirkungsgrade, innerhalb derer die elektrische Maschine betrieben werden kann, besser ausgenutzt werden. Es besteht die Möglichkeit hinsichtlich der Auslegung der elektrischen Maschine eine kleine Baueinheit der elektrischen Maschine einzusetzen oder eine höhere Effizienz dahingehend anzustreben, dass eine größere Reichweite oder eine kleinere, günstigere Traktionsbatterie bei einem Elektrofahrzeug eingesetzt werden kann. Des Weiteren ist das erfindungsgemäß vorgeschlagene Mehrganggetriebe beim Einsatz von als Stirnradstufen ausgebildeten Gangstufen günstiger hinsichtlich der Herstellungskosten verglichen mit ansonsten alternativ eingesetzten Planetengetrieben.
Des Weiteren ist ein als Klauenkupplung ausgebildetes Kupplungselement robust und einfach aufgebaut, lässt sich günstig herstellen und kann, immer vorausgesetzt, die elektrische Maschine ist über eine hochdynamische Steuerung betrieben, auch ohne Synchronisierung geschaltet werden. Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mehrganggetriebe sind im Gegensatz zu Planetengetrieben bei den jeweils eingelegten Gangstufen lediglich zwei Zahneingriffe erforderlich, was einerseits einen hohen Wirkungsgrad begünstigt und andererseits das Noise-Vibration-Harshness-Verhalten (NVH), die Laufruhe und die Vibrationsfreiheit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mehrganggetriebes in vorteilhafter Weise günstig beeinflusst.
Wird das Mehrganggetriebe mit einem Kupplungselement ausgestattet, welches zweiteilig ausgeführt ist, so kann beispielsweise von der Mittelposition eines zweiteilig ausgebildeten Kupplungselementes jeweils ein Kupplungsteil in eine erste Schaltrichtung zur Aktivierung der ersten Gangstufe und in eine zweite Schaltrichtung zur Aktivierung einer zweiten Gangstufe bewegt werden. In diesem Falle wären beim Einsatz einer zweiteilig ausgebildeten Klauenkupplung am erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mehrganggetriebe eine Parksperrfunktion realisiert, da in dem oben beschriebenen Fall eine vollständige Blockierung des Mehrganggetriebes vorliegt.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Getriebelösung kommen im Vergleich zu Doppelkupplungsgetrieben einfache Schaltelemente zum Einsatz, bei denen es sich entweder um Klauenkupplungen oder Synchronisiereinheiten handelt, die aus konventionellen, per Hand geschalteten Getrieben bekannt und bewährt sind. Werden insbesondere Klauenkupplungen eingesetzt, so handelt es sich um rein formschlüssig wirkende Schaltelemente, die keinem Reibverschleiß unterliegen. Werden Synchronisiereinrichtungen als Alternative eingesetzt, kann durch die bereits vorhandenen Reibkonusse ein Ausgleich der Drehzahlen der miteinander zu koppelnden Elemente erreicht werden, wodurch sich eine höhere Toleranz ergibt in Bezug auf die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine.
Figurenliste
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigen:

1 den Aufbau des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mehrgetriebes 14,
2 eine Ausführungsvariante des Mehrganggetriebes 14, bei welcher das Kupplungselement 26 an einer Zwischenwelle 20 aufgenommen ist.
3 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mehrganggetriebes 14, bei der das Kupplungselement 26 an der Antriebswelle 12 der elektrischen Maschine 10 aufgenommen ist,
4 eine Ausführungsvariante des Mehrganggetriebes 14 als Teil eines Getriebe-/E-Maschinen-Moduls 60 in einer senkrecht zur Antriebsachse orientierten Einbaulage und
5 eine mehrteilig ausgebildete Klauenkupplung zur Realisierung einer Parksperrfunktion.

Ausführungsformen der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
1 zeigt den Aufbau eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mehrganggetriebes 14, welches durch eine elektrische Maschine 10 angetrieben ist.
Die elektrische Maschine 10 treibt eine Antriebswelle 12 an, die Teil des Mehrganggetriebes 14 ist. In der Darstellung gemäß 1 sind auf der Antriebswelle 12 ein Festrad 16 für eine erste Gangstufe 28 sowie ein Festrad 18 für eine zweite Gangstufe 30 aufgenommen. Das Mehrganggetriebe 14 umfasst darüber hinaus eine Zwischenwelle 20. An der Zwischenwelle 20 sind ein Losrad 22 für eine erste Gangstufe 28 sowie ein Losrad 24 für eine zweite Gangstufe 30 aufgenommen. In der in 1 dargestellten Ausführungsvariante des Mehrganggetriebes 14 befindet sich eine Zwischenwelle 20, ein drehfest angeordnetes Kupplungselement 26, welches jedoch ausgehend von seiner Mittelposition 44 in axiale Richtung bewegbar ist und zwar in eine erste Schaltrichtung 46 zur Aktivierung der ersten Gangstufe 28 sowie entgegengesetzt dazu in eine zweite Schaltrichtung 48 zur Aktivierung einer zweiten Gangstufe 30.
Das im Mehrganggetriebe 14 aufgenommene Kupplungselement 26 ist vorzugsweise als Klauenkupplung beschaffen, die einteilig oder zweiteilig ausgebildet sind.
Auf der Zwischenwelle 20 des Mehrganggetriebes 14 gemäß der Darstellung in 1 sind neben den Losrädern 22, 24 für die erste Gangstufe 28 oder die zweite Gangstufe 30 ein Ritzel 32 aufgenommen. Das Ritzel 32 (Final Drive, FD) dient als Abtrieb des Mehrganggetriebes 14.
In der Darstellung gemäß 1 ist das Ritzel 32 „Final Drive“ mit einer Stirnverzahnung versehen, die mit einem Zahnrad 34 eines Differentialgetriebes 36 kämmt. Das Differentialgetriebe 36 umfasst einen Differentialkäfig 38, von dem ausgehend sich seitlich eine erste Abtriebswelle 40 bzw. eine zweite Abtriebswelle 42 erstrecken, die die in 1 nicht dargestellten Räder eines Fahrzeuges antreiben.
Die Abtriebswelle 40 bzw. die zweite Abtriebswelle 42 bilden eine Hinterachse 70 oder auch eine Vorderachse 72 an einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug aus.
Wie im Zusammenhang mit 1 bereits erläutert, befindet sich in dieser Darstellung das Kupplungselement 26 in der Mittelposition 44. Über hier nicht dargestellte Aktuatoren, beispielsweise elektrisch-mechanische Aktuatoren oder Schaltwalzen lässt sich das Kupplungselement 26, welches drehfest auf der Zwischenwelle 20 des Mehrganggetriebes 14 aufgenommen ist, entweder in die erste Schaltrichtung 46 oder in die zweite Schaltrichtung 48 bewegen.
Im Leerlauf des Mehrganggetriebes 14 lädt die elektrische Maschine 10 die Antriebswelle 12 mit den beiden drehfest angeordneten Festrädern 16 für die erste Gangstufe 28 und 18 für die zweite Gangstufe 30. Das als Klauenkupplung ausgebildete Kupplungselement 26 befindet sich im Leerlauf des Mehrganggetriebes 14 in der Mittelposition 44. Die Mittelposition 44 liegt mittig zwischen den Losrädern 22 bzw. 24 für die erste Gangstufe 28 oder die zweite Gangstufe 30. Die beiden letztgenannten sind frei in Bezug auf die Antriebswelle 12, die durch die elektrische Maschine 10 angetrieben ist.
Wird das Kupplungselement 26 nun durch eine entsprechende Aktuierung, beispielsweise elektrisch-mechanisch oder mittels einer Schaltwalze in die erste Schaltrichtung 46 bewegt, wird eine Kupplungsverbindung über das Kupplungselement 26 zwischen diesem und dem Losrad 22 für die erste Gangstufe 28 geschlossen. In diesem Zustand ist das Losrad 22 für die erste Gangstufe 28 drehfest zur Zwischenwelle 20. Damit ist die erste Gangstufe 28 aktiviert, so dass ein Antrieb des Fahrzeugs über das an der Zwischenwelle 20 aufgenommene Ritzel 32 „Final Drive“ sowie das Zahnrad 34 des Differentialgetriebes 36, welches auf die erste und zweite Abtriebswelle 40, 42 wirkt, erfolgen kann. In analoger Weise bewirkt eine Verschiebung des Kupplungselementes 26, ausgebildet als eine einteilige oder eine zweiteilige Klauenkupplung in Richtung der zweiten Schaltrichtung 48 - ausgehend von der Mittelposition 44 - eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Losrad 24 für die zweite Gangstufe 30. Hinsichtlich der Übersetzungsverhältnisse der ersten Gangstufe 28 und der zweiten Gangstufe 30 in Bezug auf das obenstehend im Zusammenhang mit 1 beschriebene Mehrganggetriebe 14 ergibt sich folgendes:
In der ersten Gangstufe 28 des Mehrganggetriebes 14 liegt eine erste Übersetzung von i_1 ≙ 1. Gang, 1. Stufe * i_FD vor.
Das Übersetzungsverhältnis i_1 ist demnach gegeben durch nachfolgende Beziehung: $i_1 ≙ z_22 /z_16 * z_34 /z_32$
i_1 ≙ 1. Gang 1.Stufe / Übersetzung erster Gang erste Stufe; i_FD ≙ Übersetzung Final Drive-Stufe
z_x ≙ eine Zahnradnummer x, so dass sich ergibt: Übersetzung i_1 erste Gangstufe; z_22 ≙ Zähnezahl Losrad 22, z_16 ≙ Zähnezahl Festrad 16, z_32 ≙ Zähnezahl Zahnrad 32; z_34 ≙ Zähnezahl Zahnrad 34 Differential
In Bezug auf die zweite Gangstufe 30 ist das nachfolgende Übersetzungsverhältnis gegeben: $i_2 ≙ i_2. Gang,1. Stufe * i_FD ≙ z_24 / z_18 * z_34 / z_32$
mit
i_2. Gang. 1.Stufe ≙ Übersetzung zweiter Gang erste Stufe;
i_FD Übersetzung Final Drive-Stufe und z_x Zähnezahl Zahnrad, x
In Bezug auf die Gangstufe 2 sind obige Zähnezahl gegeben durch z_24 ≙ Zähnezahl Losrad 24 für zweite Gangstufe 30, z_18 ≙ Zähnezahl Festrad 18 für zweite Gangstufe 30, z_34 ≙ Zahnrad 34 Differential, z_32 ≙ Zähnezahl Ritzel 32 „Final Drive“. Die Spreizung des Mehrganggetriebes 14 gemäß 1 ist gegeben durch: s ≙ i_1/i_2
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mehrganggetriebe 14 gemäß 1 ist hervorzuheben, dass das als Klauenkupplung ausgebildete Kupplungselement 26, sei es als ein- oder zweiteilige Klauenkupplung ausgelegt, mit oder ohne Synchronisierung ausgebildet werden kann. Für den Fall, dass es sich bei der elektrischen Maschine 10 um eine hochdynamisch geregelte elektrische Maschine 10 handelt, kann die Synchronisierung ersetzt werden, nämlich durch die hochdynamische Regelung der elektrischen Maschine 10.
In den nachstehend dargestellten und noch zu beschreibenden 2 und 3 sind jeweils Konfigurationen des durch die elektrische Maschine 10 und das Mehrganggetriebe 14 gegebenen Getriebe-/E-Maschinen-Moduls 60, die in Parallelanordnung 54 ausgebildet sind, dargestellt. Unter Parallelanordnung 54 ist zu verstehen, dass das Mehrganggetriebe 14 samt elektrischer Maschine 10, die das Getriebe-/E-Maschinen-Modul 60 bilden, in Parallelanordnung 54 zu einer in den 2 und 3 nicht dargestellten Vorder- bzw. Hinterachse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs eingebaut ist.
Wie aus 2 ersichtlich ist, ist in dieser Ausführungsvariante das Mehrganggetriebe 14 derart ausgebildet, dass sich auf der Antriebswelle 12 analog zur Darstellung in 1 das Festrad 16 für die erste Gangstufe 28 sowie das Festrad 18 für die zweite Gangstufe 30 befinden, die drehfest auf der Antriebswelle 12, die durch die elektrische Maschine 10 angetrieben ist, befestigt sind. Diese kämmen jeweils mit Losrädern 22, 24 für die erste Gangstufe 28 beziehungsweise für die zweite Gangstufe 30, die in Bezug auf die Zwischenwelle 20 frei rotieren. An der Zwischenwelle 20 ist analog zur Darstellung gemäß 1 das Ritzel 32 „Final Drive“ (FD) drehfest aufgenommen. In der in 2 dargestellten Ausführungsvariante des Mehrganggetriebes 14 ist das Kupplungselement 26, bei dem es sich bevorzugt um eine Klauenkupplung handelt, sei sie ein- oder zweiteilig ausgebildet, drehfest auf der Zwischenwelle 20 angeordnet, was durch eine Einbauposition 50 Zwischenwelle angedeutet ist. Die in 2 dargestellte Variante entspricht im Wesentlichen dem Aufbau des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mehrganggetriebes 14, wie bereits im Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde. Das in 2 an der Zwischenwelle aufgenommene Kupplungselement 26 befindet sich in der Mittelposition 44, und kann von dieser ausgehend entweder in die erste Schaltrichtung 46 zur Aktivierung der ersten Gangstufe 28 oder in die zweite Schaltrichtung 48 zur Aktivierung der zweiten Gangstufe 30 axial bewegt werden. Zur axialen Betätigung dienen beispielsweise pneumatischhydraulische Aktuatoren oder Schaltwalzen oder dergleichen.
Während in der Darstellung gemäß 2 das Kupplungselement auf der Zwischenwelle 20 angeordnet ist, befindet sich in der Ausführungsvariante des Mehrganggetriebes 14 in Parallelanordnung 54 das Kupplungselement 26 nicht auf der Zwischenwelle 20, sondern ist drehfest auf der Antriebswelle 12 aufgenommen. Aus 3 ergibt sich, dass hier im Vergleich zur Ausführungsvariante des Mehrganggetriebes14 gemäß 2 die Position des Kupplungselementes 26 ausgebildet aus ein- oder zweiteiliger Klauenkupplung, vertauscht ist. Das Kupplungselement 26 befindet sich nunmehr drehfest, jedoch axial verschiebbar auf der Antriebswelle 12, die durch die elektrische Maschine 10 angetrieben ist. Im Unterschied zur Ausführungsvariante gemäß 2 sind in der Ausführungsvariante gemäß 3 das Festrad 16 für die erste Gangstufe 28 sowie das Festrad 18 für die zweite Gangstufe 30 drehfest auf der Zwischenwelle 20 aufgenommen. Demgegenüber sind die beiden Losräder, nämlich das Losrad 22 für die erste Gangstufe 28 sowie das Losrad 24 für die zweite Gangstufe 30 drehbar auf der Antriebswelle 12 aufgenommen. Über das, ausgehend von seiner Mittelposition 44, in die erste Schaltrichtung 46 oder die zweite Schaltrichtung 48 verstellbare Kupplungselement 26 kann entweder die erste Gangstufe 28 oder die zweite Gangstufe 30 mit den obenstehend definierten Übersetzungen i_1 oder i_2 aktiviert werden.
Der Darstellung gemäß 4 ist eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mehrganggetriebes 14 als Teil eines E-Achsen-Moduls 58 zu entnehmen. Im Unterschied zu den in 2 und 3 dargestellten Anordnungen, bei denen das Getriebe-/E-Maschinen-Modul 60 in Parallelanordnung 54 in Bezug auf eine Vorderachse 70 oder eine Hinterachse 72 beschrieben wurde, ist das Getriebe-/E-Maschinen-Modul 60 die elektrische Maschine 10 und das Mehrganggetriebe 14 umfassend, in einem 90°-Versatz 62 in Bezug auf die Hinterachse 70 beziehungsweise die Vorderachse 72 angeordnet, so dass sich eine mit Bezugszeichen 56 bezeichnete senkrechte Einbaulage des Getriebe-/E-Achsen-Moduls 60 ergibt. Diese in 4 dargestellte Ausführungsvariante treibt analog zu den vorstehenden Ausführungsvarianten des Mehrganggetriebes 14 die elektrische Maschine 10 über die Antriebswelle 12, die auf dieser drehfest angeordneten Festräder 16 beziehungsweise 18 für die erste Gangstufe 28 oder für die zweite Gangstufe 30 an. An der Zwischenwelle 20 sind analog zur Ausführungsvariante des Mehrganggetriebes 14 gemäß 1 das Losrad 22 für die erste Gangstufe 28 sowie das Losrad 24 für die zweite Gangstufe 30 drehbar aufgenommen. Je nach Aktivierung des Kupplungselementes 26, sei es ausgeführt als ein- oder mehrteilige Klauenkuppplung, können bei entsprechender Auslenkung des Kupplungselementes 26 in die erste Schaltrichtung 46 bzw. die zweite Schaltrichtung 48 die erste Gangstufe 28 oder die zweite Gangstufe 30 aktiviert werden.
Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsvarianten und des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mehrganggetriebes 14 ist in der Ausführungsvariante in senkrechter Einbaulage 56 an der Zwischenwelle 20 ein Kegelrad 66 aufgenommen, welches im Rahmen einer Kegelradverzahnung 64 mit einem Kegelrad 68 des Differentialgetriebes 36 kämmt. Die Kegelradverzahnung 64 ergibt sich aus dem 90°-Versatz 62, um den in der senkrechten Einbaulage 56 des Getriebe-/E-Maschinen-Moduls 60 dieses in Bezug auf die Hinterachse 70 beziehungsweise die Vorderachse 72 eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs orientiert ist.
Wenngleich das Mehrganggetriebe 14 angetrieben durch die elektrische Maschine 10, ein Getriebe-/E-Maschinen-Modul 60 bildend, in Parallelanordnung 54 beziehungsweise in senkrechter Einbaulage 56 in Bezug auf die Hinterachse 70 und die Vorderachse 72 angeordnet werden kann, so besteht des Weiteren die Möglichkeit eines koaxialen Einbaus. In dieser Ausführungsvariante, d. h. bei koaxialem Einbau des Mehrganggetriebes 14, findet ein Hohlwellenmotor Verwendung. Ein derartig als Koaxialanordnung beschaffenes E-Achsen-Modul 58 kann an der Hinterachse 70 beziehungsweise der Vorderachse 72 eines Fahrzeugs oder eines Nutzfahrzeugs eingesetzt werden. Wenngleich in der vorstehenden Ausführungsvariante das Mehrganggetriebe 14 abtriebsseitig mit dem Differentialgetriebe 36 kämmt, so ist auch der Antrieb einer Torque-Vectoring-Einheit (TVE) denkbar anstelle des in den vorstehenden Figuren dargestellten Differentialgetriebes 36.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene, die erste Gangstufe 28 und die zweite Gangstufe 30 verwirklichende Mehrganggetriebe 14 kann mit einem elektrischen Eingangantrieb kombiniert werden, der an der jeweils anderen Fahrzeugachse vorgesehen ist. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, das erfindungsgemäß vorgeschlagene Mehrganggetriebe 14 an Verbrennungskraftmaschinen mit konventionellen Schaltgetrieben einzusetzen.
Wird das Kupplungselement 26 als eine Klauenkupplung ausgebildet, so kann dieses entweder auf der Zwischenwelle 20 oder auf der Antriebswelle 12 angeordnet werden, wie vorstehend beschrieben. Wird das bevorzugt als Klauenkupplung ausgebildete Kupplungselement 26 zwei- oder mehrteilig ausgebildet, so besteht die Möglichkeit, beide Losräder 22, 24 für die erste Gangstufe 28 beziehungsweise die zweite Gangstufe 30 gleichzeitig zu blockieren. Dies bedeutet, dass ausgehend von der Mittelposition 44 eine erste Schaltgabel 78 in die erste Schaltrichtung 46 und eine zweite Schaltgabel 80 in die zweite Schaltrichtung 48 bewegt wird. In diesem Zustand ist das Mehrganggetriebe 14 blockiert, so dass eine Parksperrfunktion realisiert ist, wie in 5 dargestellt ist. An der ersten Schaltgabel 78 ist die erste Schaltmuffe 74, an der zweiten Schaltgabel 80 die zweite Schaltmuffe 76 ausgeführt. Werden beide Schaltgabeln 78, 80 - wie in 5 angedeutet - gleichzeitig gegengleich zueinander, d. h. in die erste Schaltrichtung 46 bzw. die zweite Schaltrichtung 48 bewegt, sind die beiden Losräder 22, 24 blockiert, wodurch das gesamte Mehrganggetriebe 14 blockiert ist, d. h. in diesem die Parksperrfunktion realisiert ist.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202011104279 A1 [0002]
DE 102016212221 A1 [0003]
DE 102016212217 A1 [0004]

Claims

Mehrganggetriebe (14) eines Fahrzeugs, das durch mindestens eine elektrische Maschine (10) angetrieben ist, wobei das Mehrganggetriebe (14) eine Antriebswelle (12) und eine Zwischenwelle (20) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrganggetriebe (14) ein Kupplungselement (26) aufweist, welches aus seiner Mittelposition (44) in eine erste Schaltrichtung (46) zur Aktivierung einer ersten Gangstufe (28) oder in eine zweite Schaltrichtung (48) zur Aktivierung einer zweiten Gangstufe (30) schaltbar ist.
Mehrganggetriebe (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (26) in Form einer Klaue ausgeführt ist.
Mehrganggetriebe (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (26) drehfest auf der Antriebswelle (12) oder der Zwischenwelle (20) aufgenommen ist.
Mehrganggetriebe (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (26) auf der Antriebswelle (12) oder der Zwischenwelle (20) axial verschiebbar ist.
Mehrganggetriebe (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Antriebswelle (12) oder der Zwischenwelle (20) ein Festrad (16) der ersten Gangstufe (28) oder ein Festrad (18) der zweiten Gangstufe (30) aufgenommen sind.
Mehrganggetriebe (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Antriebswelle (12) oder der Zwischenwelle (20) ein Losrad (22) der ersten Gangstufe (28) oder ein Losrad (24) der zweiten Gangstufe (30) aufgenommen sind.
Mehrganggetriebe (14) gemäß den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei aktivierter erster Gangstufe (28) das Kupplungselement (26) in die erste Schaltrichtung (46) bewegt ist und das Festrad (16) für die erste Gangstufe (28) und das Losrad (22) für die erste Gangstufe (28) kraftschlüssig verbindet.
Mehrganggetriebe (14) gemäß den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei aktivierter zweiter Gangstufe (30) das Kupplungselement (26) in die zweite Schaltrichtung (48) bewegt ist und das Festrad (18) für die zweite Gangstufe (30) und das Losrad (24) für die zweite Gangstufe (30) kraftschlüssig verbindet.
Mehrganggetriebe (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrganggetriebe (14) Teil eines Getriebe-/E-Maschinen-Moduls (60) ist, welches in Parallelanordnung (54) zu einer Hinterachse (70) oder einer Vorderachse (72) eines Fahrzeugs angeordnet ist.
Mehrganggetriebe (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrganggetriebe (14) Teil eines E-Achsen-Moduls (58) ist.
Mehrganggetriebe (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein Differentialgetriebe (36) oder eine Torque-Vectoring-Einheit (TVE) an einer Vorderachse (72) oder einer Hinterachse (70) des Fahrzeugs antreibt.
Mehrganggetriebe (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit einem Ein-Gang-Getriebe an einer Vorderachse (72) oder einer Hinterachse (70) oder mit einem Schaltgetriebe einer Verbrennungskraftmaschine kombiniert ist.
Mehrganggetriebe (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Synchronisiereinrichtung eines konventionellen Handschaltgetriebes enthält.
Verwendung des Mehrganggetriebes (14) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 im Antriebsstrang eines Fahrzeugs oder eines Nutzfahrzeugs, das durch mindestens eine elektrische Maschine (10) angetrieben ist.