DE102014118448A1

DE102014118448A1 - Zweiganggetriebe für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102014118448A1
Application number: DE102014118448.3A
Authority: DE
Inventors: Jong Yun PARK
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-07-04
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2016-01-07
Also published as: JP2016017632A; US20160003351A1; CN105276105A; KR20160005209A

Abstract

Zweiganggetriebe für ein Fahrzeug, aufweisend eine Antriebswelle (10), die Leistung von einem Motor (M) aufnimmt, eine Planetengetriebeeinheit (20), die Leistung von der Antriebswelle (10) aufnimmt und diese an eine Abtriebswelle (50) überträgt, und eine Kupplungseinheit (30), die an der Planetengetriebeeinheit (20) installiert ist und ein Element bezüglich der Variation einer Drehzahl des Motors (M) festlegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweiganggetriebe für ein Fahrzeug, und insbesondere ein Zweiganggetriebe für ein Fahrzeug, das bei einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug anwendbar ist.
Ein herkömmliches Zweiganggetriebe für ein Elektrofahrzeug realisiert eine Hochgeschwindigkeitsstufe und eine Niedriggeschwindigkeitsstufe mittels einer Kupplung und eines Außenzahnrades. Die 1a und 1b zeigen Anordnungen eines herkömmlichen Zweiganggetriebes für ein Elektrofahrzeug.
Wie in den 1a und 1b gezeigt, weist das herkömmliche Zweiganggetriebe, das bei einem Elektrofahrzeug angewendet wird, eine Reibungskupplung, ein Außenzahnrad, eine Einwegkupplung und einen Sperrring auf, wobei die Reibungskupplung und die Einwegkupplung wahlweise betrieben werden, um Leistung über unterschiedliche Wege zu übertragen, wodurch eine Niedriggeschwindigkeitsstufe und eine Hochgeschwindigkeitsstufe des Zweiganggetriebes realisiert wird.
Währenddessen zeigt 2 eine Anordnung eines Zweiganggetriebes für ein Elektrofahrzeug unter Verwendung einer hohlen Antriebswelle.
Wie in 2 gezeigt, weist das Zweiganggetriebe für ein Elektrofahrzeug unter Verwendung einer hohlen Antriebswelle eine erste und eine zweite hohle Antriebswelle, eine Reibungskupplung, ein Außenzahnrad und einen Schaltmechanismus auf, wobei Leistung von der ersten hohlen Antriebswelle und der zweiten hohlen Antriebswelle entsprechend einem Betrieb des Schaltmechanismus wahlweise übertragen wird, wodurch das Zweiganggetriebe realisiert wird.
Wie oben beschrieben, benötigt das herkömmliche Zweiganggetriebe für ein Elektrofahrzeug wenigstens drei Außenzahnräder und die Einwegkupplung, den Sperrring, die erste und die zweite hohle Antriebswelle und dergleichen, um zwei Schaltstufen zu realisieren. Daher führt die Erhöhung der Anzahl von Bauteilen, die das herkömmliche Zweiganggetriebe für ein Elektrofahrzeug bilden, dementsprechend zu einer Erhöhung der Herstellungskosten und des Gewichtes.
Ferner erhöht sich, da sich die Anzahl von Bauteilen erhöht, die das herkömmliche Zweiganggetriebe für ein Elektrofahrzeug bilden, die Anzahl von Bauteilen, die gesteuert werden müssen, das Beschleunigungsvermögen, die Steigfähigkeit und die Höchstgeschwindigkeit werden verschlechtert, und es ist nachteilig, die Bauteile, die das Zweiganggetriebe für ein Fahrzeug bilden, in einem vorbestimmten Raum unterzubringen.
Mit der Erfindung wird ein Zweiganggetriebe für ein Fahrzeug geschaffen, das die Höchstgeschwindigkeit, das Beschleunigungsvermögen und die Steigfähigkeit eines Fahrzeuges im Vergleich zu dem Fahrzeug mit einem herkömmlichen Getriebemotor verbessert und auch die Anzahl von Bauteilen und dementsprechend die Herstellungskosten und das Gewicht minimiert, wenn es bei einem Elektrofahrzeug angewendet wird.
Gemäß der Erfindung weist ein Zweiganggetriebe für ein Fahrzeug eine Antriebswelle, die Leistung von einem Motor aufnimmt, eine Planetengetriebeeinheit, die Leistung von der Antriebswelle aufnimmt und diese an eine Abtriebswelle überträgt, und eine Kupplungseinheit auf, die an der Planetengetriebeeinheit installiert ist und ein Element betreffend die Variation einer Drehzahl des Motors festlegt.
Die Planetengetriebeeinheit kann die Drehzahl des Motors reduzieren oder diese auf einer konstanten Geschwindigkeit beibehalten. Die Planetengetriebeeinheit kann ein Sonnenrad, ein Planetenrad, ein Hohlrad und einen Träger aufweisen, wobei das Sonnenrad mit der Antriebswelle verbunden ist, und der Träger mit der Abtriebswelle verbunden ist.
Das Zweiganggetriebe kann ferner ein Gehäuse aufweisen, wobei die Kupplungseinheit eine Klauenkupplung aufweisen kann, die an dem Hohlrad installiert ist. Die Kupplungseinheit kann eine Reibungskupplung aufweisen, die das Sonnenrad mit dem Träger wahlweise verbindet.
Das Zweiganggetriebe kann ferner eine Steuereinrichtung aufweisen, die ein Variationssignal der Drehzahl des Motors empfängt und ein Betriebssignal an die Kupplungseinheit überträgt.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1a und 1b Ansichten von Anordnungen eines herkömmlichen Zweiganggetriebes für ein Elektrofahrzeug;
2 eine Ansicht einer Anordnung eines anderen Typs eines herkömmlichen Zweiganggetriebes für ein Elektrofahrzeug;
3 eine Ansicht einer Anordnung eines Zweiganggetriebes für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung im ersten Gang;
4 eine Ansicht der Anordnung des Zweiganggetriebes für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung im zweiten Gang;
5a ein Diagramm zum Vergleich der Höchstgeschwindigkeit eines mit einem Zweiganggetriebe gemäß der Erfindung ausgestatteten Fahrzeuges und des mit einem herkömmlichen Getriebemotor ausgestatteten Fahrzeuges;
5b ein Diagramm zum Vergleich des Beschleunigungsvermögens eines mit einem Zweiganggetriebe gemäß der Erfindung ausgestatteten Fahrzeuges und des mit einem herkömmlichen Getriebemotor ausgestatteten Fahrzeuges; und
5c ein Diagramm zum Vergleich der Steigfähigkeit eines mit einem Zweiganggetriebe gemäß der Erfindung ausgestatteten Fahrzeuges und des mit einem herkömmlichen Getriebemotor ausgestatteten Fahrzeuges.
In den Figuren sind gleiche oder äquivalente Teil mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ allgemeine Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen, die Geländewagen (SUV) einschließen, Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, die eine Vielfalt von Booten und Schiffen einschließen, Luftfahrzeuge, und dergleichen, sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Steckdosen-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit Alternativkraftstoff (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl stammen) umfasst. Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehrere Antriebsquellen, zum Beispiel sowohl Benzinantrieb als auch Elektroantrieb aufweist.
Nachfolgend wird mit Bezug auf die Zeichnung ein Zweiganggetriebe für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Wie in 3 gezeigt, wird bei einem Zweiganggetriebe für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung ein herkömmlicher Getriebemotor eines Elektrofahrzeuges oder eines Hybridfahrzeuges ersetzt und eine Planetengetriebeeinheit 20 und ein Kupplungsabschnitt 30 verwendet, um die Motoreffizienz, die Höchstgeschwindigkeit, das Beschleunigungsvermögen, die Steigfähigkeit und dergleichen eines Fahrzeuges zu verbessern. Das Zweiganggetriebe für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist einen Motor M, eine Antriebswelle 10, eine Planetengetriebeeinheit 20 und eine Kupplungseinheit 30 auf.
Die Antriebswelle 10 ist mit dem Motor M verbunden und dient dazu, die Drehleistung des Motors M an die Planetengetriebeeinheit 20 zu übertragen, wenn der Motor M dreht. Der Motor M kann normal oder umgekehrt drehbar sein, und die Antriebswelle 10 überträgt die Leistung an die Planetengetriebeeinheit 20, während sie normal oder umgekehrt dreht. Die Planetengetriebeeinheit 20 ist mit der Antriebswelle 10 verbunden.
Die Planetengetriebeeinheit 20 dient dazu, die Leistung des Motors M über die Antriebswelle 10 aufzunehmen und an eine Abtriebswelle 50 zu übertragen, wobei die an die Abtriebswelle 50 übertragene Drehzahl in Abhängigkeit von einem Übersetzungsverhältnis zwischen den die Planetengetriebeeinheit 20 bildenden Zahnrädern variiert wird.
Die Kupplungseinheit 30 ist an der Planentengetriebeeinheit 20 installiert und dient dazu, das die Variation der Drehzahl des Motors M betreffende Zahnrad festzulegen, wobei durch Verbinden oder Trennen einer Mehrzahl der die Planetengetriebeeinheit 20 bildenden Zahnräder ein Übersetzungsverhältnis gesteuert wird.
Die Planetengetriebeeinheit 20 weist ein Hohlrad 26, ein Planetenrad 24, ein Sonnenrad 22 und einen Träger 28 auf. Eine Mittelachse des Sonnenrades 22 ist an der Antriebswelle 10 fixiert und wird in derselben Richtung wie die des Motors M gedreht.
Eine Mehrzahl von Planetenrädern 24 sind jeweils im Außeneingriff mit dem Sonnenrad 22 installiert und in einem konstanten Winkel im Abstand voneinander derart angeordnet, dass sie einen konzentrischen Kreis beschreiben und bilden. Eine Außenumfangsfläche jedes Planetenrades 24 steht mit einer Innenumfangsfläche des Hohlrades 26 im Eingriff, und die Mittelachsen der Planetenräder 24 sind mit dem Träger 28 verbunden.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebswelle 10 mit dem Sonnenrad 22 verbunden, die Abtriebswelle 50 ist mit dem Träger 28 verbunden, und der Träger 28 überträgt Leistung über ein an der Antriebswelle 10 installiertes Antriebsrad G an die Abtriebswelle 50.
Die Kupplungseinheit 30 dient dazu, die Elemente bezüglich der Drehzahl des Motors M festzulegen, wie oben beschrieben ist, wobei sie das Sonnenrad 22, das Planetenräder 24, das Hohlrad 26 und den Träger 28, welche die Planetengetriebeeinheit 20 bilden, verbindet oder trennt, wodurch die Drehzahl des Motors M variiert werden kann.
Die Kupplungseinheit 30 kann eine Reibungskupplung 34 und eine Klauenkupplung 32 aufweisen. Die Reibungskupplung 34 dient dazu, das Sonnenrad 22 mit dem Träger 28 wahlweise zu verbinden. Die Klauenkupplung 32 ist an dem Hohlrad 26 installiert, wobei eine Muffe 32a der Klauenkupplung 32 ein Gehäuse 40 mit dem Hohlrad 26 wahlweise verbindet und dadurch die Bewegung des Hohlrades 26 steuert.
Das heißt, wenn sich die Muffe 32a der Klauenkupplung 32 bewegt, um das Gehäuse 40 mit dem Hohlrad 26 zu verbinden, ist das Hohlrad 26 an dem Gehäuse 40 derart fixiert, dass es daran begrenzt ist, und wenn sich die Muffe 32a der Klauenkupplung 32 bewegt, um das Gehäuse 40 von dem Hohlrad 26 zu trennen, ist das Hohlrad 26 von dem Gehäuse 40 frei drehbar.
In dem Falle, in dem die Muffe 32a der Klauenkupplung 32 das Hohlrad 26 mit dem Gehäuse 40 verbindet, wird das Hohlrad 26 in seinem fixierten Zustand gehalten, und gleichzeitig trennt die Reibungskupplung 34 das Sonnenrad 22 von dem Träger 28, und wenn die Muffe 32a der Klauenkupplung 32 das Hohlrad 26 von dem Gehäuse 40 trennt, verbindet die Reibungskupplung 34 das Sonnenrad 22 mit dem Träger 28.
Dieses Verbinden und Trennen der Klauenkupplung 32 und der Reibungskupplung 34 kann von einer Steuereinrichtung 100 gesteuert werden, die ein Übertragungssignal in Bezug auf die Drehzahl des Motors M empfängt.
Mit Bezug auf 3 wird der Vorgang des Schaltens in einen ersten Gang in dem Zweiganggetriebe für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Wie in 3 gezeigt, ist, wenn die Muffe 32a der Klauenkupplung 32 das Hohlrad 26 mit dem Gehäuse 40 verbindet, das Hohlrad 26 fixiert. Zu diesem Zeitpunkt trennt die Reibungskupplung 34 das Sonnenrad 22 von dem Träger 28.
Das Sonnenrad 22 überträgt Leistung von dem Motor M über den Träger 28 an die Abtriebswelle 50, während das Hohlrad 26 fixiert ist, wobei sich das Sonnenrad 22 und der Träger 28 in derselben Richtung drehen und gleichzeitig die Drehzahl des Motors M durch den Träger 28 reduziert wird und an die Abtriebswelle 50 übertragen werden kann. Währenddessen fährt, wenn der Motor M umgekehrt dreht, das Fahrzeug rückwärts.
Mit Bezug auf 4 wird der Vorgang des Schaltens in einen zweiten Gang in dem Zweiganggetriebe für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Wie in 4 gezeigt, trennt die Muffe 32a der Klauenkupplung 32 das Hohlrad 26 von dem Gehäuse 40. Zu diesem Zeitpunkt verbindet die Reibungskupplung 34 das Sonnenrad 22 mit dem Träger 28.
Während das Sonnenrad 22 mit dem Träger 28 verbunden ist, werden diese zusammen mit dem Hohlrad 26 in derselben Richtung gedreht, so dass das Sonnenrad 22, der Träger 28 und das Hohlrad 26 mit derselben Geschwindigkeit gedreht werden. Dementsprechend wird die Drehzahl des Motors M über den Träger 28 mit derselben Geschwindigkeit an die Abtriebswelle 50 übertragen.
Mit Bezug auf die 5a, 5b und 5c, welche die Höchstgeschwindigkeit, das Beschleunigungsvermögen bzw. die Steigfähigkeit im Vergleich eines mit einem Zweiganggetriebe gemäß der Erfindung ausgestatteten Fahrzeuges und des mit einem herkömmlichen Getriebemotor ausgestatteten Fahrzeuges zeigen, wird die Höchstgeschwindigkeit des mit dem Zweiganggetriebe gemäß der Erfindung ausgestatten Fahrzeuges auf 193km/h verbessert, während die Höchstgeschwindigkeit des mit dem herkömmlichen Getriebemotor ausgestatteten Fahrzeuges etwa 159km/h ist, und das Beschleunigungsvermögen und die Steigfähigkeit des mit dem Zweiganggetriebe gemäß der Erfindung ausgestatten Fahrzeuges im sowohl beladenen Zustand als auch unbeladenen Zustand werden ebenfalls verbessert.
Die Erfindung hat die folgenden vorteilhaften Wirkungen. Erstens wird die Effizienz des Motors verbessert. Zweitens werden die Höchstgeschwindigkeit, das Beschleunigungsvermögen und die Steigfähigkeit eines Elektrofahrzeuges im Vergleich zu dem Fahrzeug mit einem Getriebemotor verbessert. Drittens wird die Anzahl von Bauteilen des Zweiganggetriebes für ein Fahrzeug minimiert. Viertens wird die Anzahl von Steuerungselementen reduziert, und die Steuerung ist einfach. Fünftens werden die Herstellungskosten und das Gewicht reduziert. Sechstens werden, da während des Fahrens in den zwei Gängen keine Kupplung eingerückt wird, kein Hydraulikdruck und keine Leistung eines Motors verwendet, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird.

Claims

Zweiganggetriebe für ein Fahrzeug, aufweisend: eine Antriebswelle (10), die Leistung von einem Motor (M) aufnimmt; eine Planetengetriebeeinheit (20), die Leistung von der Antriebswelle (10) aufnimmt und diese an eine Abtriebswelle (50) überträgt; und eine Kupplungseinheit (30), die an der Planetengetriebeeinheit (20) installiert ist und ein Element bezüglich der Variation einer Drehzahl des Motors (M) festlegt.
Zweiganggetriebe nach Anspruch 1, wobei die Planetengetriebeeinheit (20) die Drehzahl des Motors (M) reduziert oder diese bei einer konstanten Geschwindigkeit hält.
Zweiganggetriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Planetengetriebeeinheit (20) ein Sonnenrad (22), ein Planetenrad (24), ein Hohlrad (26) und einen Träger (28) aufweist, das Sonnenrad (22) mit der Antriebswelle (10) verbunden ist, und der Träger (28) mit der Abtriebswelle (50) verbunden ist.
Zweiganggetriebe nach Anspruch 3, ferner aufweisend ein Gehäuse (40), wobei die Kupplungseinheit (30) eine Klauenkupplung (32) aufweist, die an dem Hohlrad (26) installiert ist.
Zweiganggetriebe nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Kupplungseinheit (30) eine Reibungskupplung (34) aufweist, die das Sonnenrad (22) mit dem Träger (28) wahlweise verbindet.
Zweiganggetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend eine Steuereinrichtung (100), die ein Variationssignal der Drehzahl des Motors (M) empfängt und ein Betriebssignal an die Kupplungseinheit (30) überträgt.