DE102014016304B4

DE102014016304B4 - Lastschaltbares Getriebe für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102014016304B4
Application number: DE102014016304.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Danzer; Jörg Müller
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2034-11-07
Also published as: DE102014016304A1

Abstract

Lastschaltbares Getriebe (1) für ein Fahrzeug,
mit einer Eingangswelle (2), die mit mindestens einer Elektromaschine (3) verbunden ist,
mit einer Ausgangswelle (4), die mit einem Abtrieb (5) des Fahrzeugs verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Zwischenwelle (6), die mittels eines reibschlüssigen Schaltelements (E) mit der Eingangswelle (2) verbindbar ist, und
das Getriebe (1) drei Übersetzungsstufen (Ü1, Ü2, Ü3) umfasst,
wobei jede Übersetzungsstufe (Ü1, Ü2, Ü3) ein Festrad (F1, F2, F3), welches mit der Ausgangswelle (4) verbunden ist, und ein Losrad (L1, L2, L3) umfasst, und
wobei das Losrad (L1) der ersten Übersetzungsstufe (Ü1) und das Losrad (L2) der zweiten Übersetzungsstufe (Ü2) mittels eines ersten beidseitig wirkenden formschlüssigen Schaltelements (A, B) mit der Eingangswelle (E1) verbindbar sind, und
wobei das Losrad (L2) der zweiten Übersetzungsstufe (Ü2) und das Losrad (L3) der dritten Übersetzungsstufe (Ü3) mittels eines zweiten beidseitig wirkenden formschlüssigen Schaltelements (C, D) mit der Zwischenwelle (6) verbindbar sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein lastschaltbares Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung Verfahren zur Realisierung von Gängen des Getriebes gemäß den Ansprüchen 2 bis 5.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2013 204 227 A1 ist ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug mit zumindest einem elektrischen Antrieb und ein Verfahren zum Durchführen eines Lastwechsels bekannt.
Der Antriebsstrang ist über eine Antriebswelle mit zumindest einer ersten Übersetzungsstufe und einer zweiten Übersetzungsstufe koppelbar.
Zumindest eine Schalteinrichtung ist zum Schalten der Übersetzungsstufen vorgesehen. Die Schalteinrichtung umfasst zum Ausführen von Lastschaltungen zumindest ein formschlüssiges Schaltelement und zumindest ein reibschlüssiges Schaltelement, wobei jede der Übersetzungsstufen mit dem formschlüssigen Schaltelement schaltbar ist, und wobei zumindest eine der Übersetzungsstufen sowohl mit dem formschlüssigen Schaltelement als auch mit dem reibschlüssigen Schaltelement schaltbar ist.
In den hierzu beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Drehmomentübertragung beim ersten Gang des Zweiganggetriebes ausschließlich über das formschlüssige Schaltelement realisiert. Beim zweiten Gang wird die Drehmomentübertragung entweder ausschließlich über das formschlüssige Schaltelement oder ausschließlich über das reibschlüssige Schaltelement realisiert.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein lastschaltbares Getriebe bereitzustellen, welches drei Übersetzungsstufen mit einer geringen Anzahl von Schaltelementen und Schaltgabeln gewährleistet.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird durch ein lastschaltbares Getriebe nach Anspruch 1 und vier Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 5 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß ist eine Zwischenwelle mittels eines reibschlüssigen Schaltelements mit der Eingangswelle verbindbar.
Das Getriebe umfasst drei Übersetzungsstufen, wobei jede Übersetzungsstufe ein mit der Ausgangswelle verbundenes Festrad und ein Losrad umfasst.
Das Losrad der ersten Übersetzungsstufe und das Losrad der zweiten Übersetzungsstufe sind mittels eines ersten beidseitig wirkenden formschlüssigen Schaltelements mit der Eingangswelle verbindbar.
Das Losrad der zweiten Übersetzungsstufe und das Losrad der dritten Übersetzungsstufe sind mittels eines zweiten beidseitig wirkenden formschlüssigen Schaltelements mit der Zwischenwelle verbindbar.
Zur Realisierung von drei Übersetzungsstufen des lastschaltbaren Getriebes sind somit ein reibschlüssiges Schaltelement sowie zwei beidseitig wirkende formschlüssige Schaltelemente, die jeweils mit einer Schaltgabel verbunden sind, erforderlich.
Zur Realisierung der ersten und der zweiten Übersetzungsstufe ist nur das erste beidseitig wirkende formschlüssige Schaltelement geschlossen.
Zur Realisierung der dritten Übersetzungsstufe sind das reibschlüssige Schaltelement und das zweite beidseitig wirkende Schaltelement geschlossen.
Zudem besteht die Möglichkeit, die zweite Übersetzungsstufe durch Schließen des reibschlüssigen Schaltelements und des zweiten beidseitig wirkenden formschlüssigen Schaltelements zu realisieren.
Zeichnung
In der Figur ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen lastschaltbaren Getriebes 1 dargestellt.
Das Getriebe 1 umfasst eine Eingangswelle 2, die mit einer Elektromaschine 3 verbunden ist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, mehrere Elektromaschinen 3 an die Eingangswelle 2 anzubinden.
Weiterhin umfasst das Getriebe 1 eine Ausgangswelle 4, die mit einem Abtrieb 5 eines nicht dargestellten Fahrzeugs verbunden ist.
Die Eingangswelle 2 ist mittels eines reibschlüssigen Schaltelements E mit einer Zwischenwelle 6 verbindbar. Das reibschlüssige Schaltelement E ist beispielsweise eine Lamellenkupplung.
In der gezeigten Ausführungsform ist ein Ende der Eingangswelle 2 mit der Elektromaschine 3 verbunden und an dem gegenüberliegenden Ende ist das reibschlüssige Schaltelement E angeordnet.
Eine erste Übersetzungsstufe Ü1 umfasst ein Festrad F1, welches mit der Ausgangswelle 4 verbunden ist, und ein mit dem Festrad F1 kämmendes Losrad L1.
Eine zweite Übersetzungsstufe Ü2 umfasst ein Festrad F2, welches mit der Ausgangswelle 4 verbunden ist, und ein mit dem Festrad F2 kämmendes Losrad L2.
Eine dritte Übersetzungsstufe Ü3 umfasst ein Festrad F3, welches mit der Ausgangswelle 4 verbunden ist, und ein mit dem Festrad F3 kämmendes Losrad L3.
Das Losrad L1 der ersten Übersetzungsstufe Ü1 und das Losrad L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 sind mittels eines ersten beidseitig wirkenden formschlüssigen Schaltelements A, B, beispielsweise eine reibsynchronisierte formschlüssige Kupplung, mit der Eingangswelle 2 verbindbar.
Das Losrad L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 und das Losrad L3 der dritten Übersetzungsstufe Ü3 sind mittels eines zweiten beidseitig wirkenden formschlüssigen Schaltelements C, D, beispielsweise eine reibsynchronisierte formschlüssige Kupplung, mit der Zwischenwelle 6 verbindbar.
Die Reihenfolge der Übersetzungen von einem hohen Übersetzungsverhältnis zu einem niedrigen Übersetzungsverhältnis ist Ü1, Ü2 und Ü3.
Je nach Drehrichtung der Elektromaschine 3 sind die Übersetzungsstufen Ü1, Ü2 und Ü3 als Vorwärts- oder Rückwärtsgänge realisierbar.
Zur Realisierung eines ersten Ganges ist das Losrad L1 der ersten Übersetzungsstufe Ü1 mittels des ersten in Richtung des Losrades L1 der ersten Übersetzungsstufe Ü1 wirkenden formschlüssigen Schaltelements A mit der Eingangswelle 2 verbunden. Der Drehmomentpfad für den ersten Gang verläuft von der Elektromaschine 3 über die Eingangswelle 2, die erste Übersetzungsstufe Ü1, die Ausgangswelle 4 zum Abtrieb 5.
Zur Realisierung eines zweiten Ganges ist das Losrad L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 mittels des ersten in Richtung des Losrades L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 wirkenden formschlüssigen Schaltelements B mit der Eingangswelle 2 verbunden. Der Drehmomentpfad für den zweiten Gang verläuft von der Elektromaschine 3 über die Eingangswelle 2, die zweite Übersetzungsstufe Ü2, die Ausgangswelle 4 zum Abtrieb 5.
Weiterhin kann der zweite Gang wie folgt realisiert werden: das Losrad L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 wird mittels des zweiten in Richtung des Losrades L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 wirkenden formschlüssigen Schaltelements C mit der Zwischenwelle 6 verbunden. Die Zwischenwelle 6 wird mittels des reibschlüssigen Schaltelements E mit der Eingangswelle 2 verbunden. Der Drehmomentpfad für diesen zweiten Gang verläuft von der Elektromaschine 3 über die Eingangswelle 2, die Zwischenwelle 6, die zweite Übersetzungsstufe Ü2, die Ausgangswelle 4 zum Abtrieb 5.
Zur Realisierung eines dritten Ganges wird das Losrad L3 der dritten Übersetzungsstufe Ü3 mittels des zweiten in Richtung des Losrades L3 der dritten Übersetzungsstufe Ü3 wirkenden formschlüssigen Schaltelements D mit der Zwischenwelle 6 verbunden. Die Zwischenwelle 6 wird mittels des reibschlüssigen Schaltelements E mit der Eingangswelle 2 verbunden. Der Drehmomentpfad für den dritten Gang verläuft von der Elektromaschine 3 über die Eingangswelle 2, die Zwischenwelle 6, die dritte Übersetzungsstufe Ü3, die Ausgangswelle 4 zum Abtrieb 5.
Eine Rekuperation kann in allen drei Übersetzungsstufen Ü1, Ü2 und Ü3 erfolgen.
Zur Realisierung einer Zug-Lastschaltung vom ersten Gang zum zweiten Gang wird das Losrad L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 mittels des zweiten in Richtung des Losrades L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 wirkenden formschlüssigen Schaltelement C mit der Zwischenwelle 6 verbunden.
Danach wird die Zwischenwelle 6 mittels des reibschlüssigen Schaltelements E mit der Eingangswelle 2 reibschlüssig verbunden.
Der Pfad zur Drehmomentübergabe verläuft von der Elektromaschine 3 über die Eingangswelle 2, die Zwischenwelle 6, die zweite Übersetzungsstufe, die Ausgangswelle 4 zum Abtrieb 5.
Danach wird das in Richtung des Losrades L1 der ersten Übersetzungsstufe Ü1 wirkende formschlüssige Schaltelement A geöffnet.
Das reibschlüssige Schaltelement E wird geöffnet, das zweite in Richtung des Losrades L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 wirkende formschlüssige Schaltelement C wird geöffnet, und das Losrad L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 wird mit dem ersten in Richtung des Losrades L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 wirkenden formschlüssigen Schaltelement B verbunden.
Anschließend erfolgt eine Drehzahlsynchronisierung.
Weiterhin kann eine Zug-Lastschaltung vom ersten Gang zum zweiten Gang durch Verbinden der Zwischenwelle 6 mittels des reibschlüssigen Schaltelements E mit der Eingangswelle 2 realisiert werden. Das Losrad L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 wird mittels des zweiten in Richtung des Losrades L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 wirkenden formschlüssigen Schaltelements C mit der Zwischenwelle 6 verbunden.
Der Pfad zur Drehmomentübergabe verläuft von der Elektromaschine 3 über die Eingangswelle 2, die Zwischenwelle 6, die zweite Übersetzungsstufe Ü2, die Ausgangswelle 4 zum Abtrieb 5.
Danach wird das in Richtung des Losrades L1 der ersten Übersetzungsstufe Ü1 wirkende formschlüssige Schaltelement A geöffnet.
Anschließend erfolgt eine Drehzahlsynchronisierung.
Zur Realisierung einer Zug-Lastschaltung vom ersten Gang zum dritten Gang wird die Zwischenwelle 6 mittels des reibschlüssigen Schaltelements E mit der Eingangswelle 2 verbunden. Das Losrad L3 der dritten Übersetzungsstufe Ü3 wird mittels des zweiten in Richtung des Losrades L3 der dritten Übersetzungsstufe Ü3 wirkenden formschlüssigen Schaltelements D mit der Zwischenwelle 6 verbunden.
Der Pfad zur Drehmomentübergabe verläuft von der Elektromaschine 3 über die Eingangswelle 2, die Zwischenwelle 6, die dritte Übersetzungsstufe Ü3, die Ausgangswelle 4 zum Abtrieb 5.
Danach wird das in Richtung des Losrades L1 der ersten Übersetzungsstufe Ü1 wirkende formschlüssige Schaltelement A geöffnet.
Anschließend erfolgt eine Drehzahlsynchronisierung.
Zur Realisierung einer Zug-Lastschaltung vom zweiten Gang zum dritten Gang wird die Zwischenwelle 6 mittels des reibschlüssigen Schaltelements E mit der Eingangswelle 2 verbunden. Das Losrad L3 der dritten Übersetzungsstufe Ü3 wird mittels des zweiten in Richtung des Losrades L3 der dritten Übersetzungsstufe Ü3 wirkenden formschlüssigen Schaltelements D mit der Zwischenwelle 6 verbunden.
Der Pfad zur Drehmomentübergabe verläuft von der Elektromaschine 2 über die Eingangswelle 2, die Zwischenwelle 6, die dritte Übersetzungsstufe Ü3, die Ausgangswelle 4 zum Abtrieb 5.
Danach wird das in Richtung des Losrades L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 wirkende formschlüssige Schaltelement B geöffnet.
Anschließend erfolgt eine Drehzahlsynchronisierung.
Weiterhin kann zur Realisierung einer Zug-Lastschaltung vom zweiten Gang zum dritten Gang das Losrad L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 mittels des ersten in Richtung des Losrades L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 wirkenden formschlüssigen Schaltelements B mit der Eingangswelle 2 verbunden werden.
Anschließend wird das Losrad L3 der dritten Übersetzungsstufe Ü3 mittels des zweiten in Richtung des Losrades L3 der dritten Übersetzungsstufe Ü3 wirkenden formschlüssigen Schaltelements D mit der Zwischenwelle 6 verbunden.
Danach wird die Zwischenwelle 6 mittels des reibschlüssigen Schaltelements E mit der Eingangswelle 2 verbunden.
Der Pfad zur Drehmomentübergabe verläuft von der Elektromaschine 2 über die Eingangswelle 2, die Zwischenwelle 6, die dritte Übersetzungsstufe Ü3, die Ausgangswelle 4 zum Abtrieb 5.
Danach wird das in Richtung des Losrades L2 der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 wirkende formschlüssige Schaltelement B geöffnet.
Anschließend erfolgt eine Drehzahlsynchronisierung.
Neben den zuvor beschriebenen Zug-Hoch-Lastschaltungen können mittels des erfindungsgemäßen Getriebes 1 entsprechende Zug-Rück-Lastschaltungen realisiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2: Eingangswelle
3: Elektromaschine
4: Ausgangswelle
5: Abtrieb
6: Zwischenwelle
A: Schaltelement
B: Schaltelement
C: Schaltelement
D: Schaltelement
E: Schaltelement
F1: Festrad
F2: Festrad
F3: Festrad
L1: Losrad
L2: Losrad
L3: Losrad
Ü1: Übersetzungsstufe
Ü2: Übersetzungsstufe
Ü3: Übersetzungsstufe

Claims

Lastschaltbares Getriebe (1) für ein Fahrzeug, mit einer Eingangswelle (2), die mit mindestens einer Elektromaschine (3) verbunden ist, mit einer Ausgangswelle (4), die mit einem Abtrieb (5) des Fahrzeugs verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischenwelle (6), die mittels eines reibschlüssigen Schaltelements (E) mit der Eingangswelle (2) verbindbar ist, und das Getriebe (1) drei Übersetzungsstufen (Ü1, Ü2, Ü3) umfasst, wobei jede Übersetzungsstufe (Ü1, Ü2, Ü3) ein Festrad (F1, F2, F3), welches mit der Ausgangswelle (4) verbunden ist, und ein Losrad (L1, L2, L3) umfasst, und wobei das Losrad (L1) der ersten Übersetzungsstufe (Ü1) und das Losrad (L2) der zweiten Übersetzungsstufe (Ü2) mittels eines ersten beidseitig wirkenden formschlüssigen Schaltelements (A, B) mit der Eingangswelle (E1) verbindbar sind, und wobei das Losrad (L2) der zweiten Übersetzungsstufe (Ü2) und das Losrad (L3) der dritten Übersetzungsstufe (Ü3) mittels eines zweiten beidseitig wirkenden formschlüssigen Schaltelements (C, D) mit der Zwischenwelle (6) verbindbar sind.
Verfahren zur Realisierung eines ersten Gangs bei einem Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Losrad (L1) der ersten Übersetzungsstufe (Ü1) mittels des ersten in Richtung des Losrades (L1) der ersten Übersetzungsstufe (Ü1) wirkenden formschlüssigen Schaltelements (A) mit der Eingangswelle (2) verbunden wird, und der Drehmomentpfad von der Elektromaschine (3) über die Eingangswelle (2), die erste Übersetzungsstufe (Ü1), die Ausgangswelle (4) zu dem Abtrieb (5) verläuft.
Verfahren zur Realisierung eines zweiten Gangs bei einem Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Losrad (L2) der zweiten Übersetzungsstufe (Ü2) mittels des ersten in Richtung des Losrades (L2) der zweiten Übersetzungsstufe (Ü2) wirkenden formschlüssigen Schaltelements (B) mit der Eingangswelle (2) verbunden wird, und der Drehmomentpfad von der Elektromaschine (3) über die Eingangswelle (2), die zweite Übersetzungsstufe (Ü2), die Ausgangswelle (4) zu dem Abtrieb (5) verläuft.
Verfahren zur Realisierung eines zweiten Gangs bei einem Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Losrad (L2) der zweiten Übersetzungsstufe (Ü2) mittels des zweiten in Richtung des Losrades (L2) wirkenden formschlüssigen Schaltelements (C) mit der Zwischenwelle (6) verbunden wird, und die Zwischenwelle (6) mittels des reibschlüssigen Schaltelements (E) mit der Eingangswelle (2) verbunden wird, und der Drehmomentpfad von der Elektromaschine (3) über die Eingangswelle (2), die Zwischenwelle (6), die zweite Übersetzungsstufe (Ü2), die Ausgangswelle (4) zu dem Abtrieb (5) verläuft.
Verfahren zur Realisierung eines dritten Gangs bei einem Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Losrad (L3) der dritten Übersetzungsstufe (Ü3) mittels des zweiten in Richtung des Losrades (L3) der dritten Übersetzungsstufe (Ü3) wirkenden formschlüssigen Schaltelements (D) mit der Zwischenwelle (6) verbunden wird, und die Zwischenwelle (6) mittels des reibschlüssigen Schaltelements (E) mit der Eingangswelle (2) verbunden wird, und der Drehmomentpfad von der Elektromaschine (3) über die Eingangswelle (2), die Zwischenwelle (6), die dritte Übersetzungsstufe (Ü3), die Ausgangswelle (4) zu dem Abtrieb (5) verläuft.