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Die Erfindung betrifft ein Zweiganggetriebe für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang mit dem Zweiganggetriebe sowie ein Verfahren zum Schalten des Zweiganggetriebes und/oder des Antriebsstrangs.
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Bei Elektrofahrzeugen werden bislang oftmals eingängige Triebstränge mit einem festen Übersetzungsverhältnis zwischen einem Elektromotor und den angetriebenen Rädern verwendet. Derartige eingängige Triebstränge können jedoch nur auf einen begrenzten Geschwindigkeitsbereich optimiert werden. So ist es üblich, derartige eingängige Triebstränge auf niedrige Geschwindigkeiten auszulegen, da die Elektrofahrzeuge schwerpunktmäßig im Stadtverkehr verwendet werden. aus der Zielrichtung der Auslegung folgt, dass die Maximalgeschwindigkeit mit Blick auf die Reichweite des Fahrzeugs oftmals beschränkt ist.
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Ansätze für Mehrganggetriebe sind beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2013 204 227 A1 bekannt. In dieser Druckschrift wird ein Mehrganggetriebe offenbart, wobei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse über ein Stirnradgetriebe realisiert werden. In der Druckschrift
WO 2011 000 346 A1 wird dagegen ein Mehrganggetriebe vorgeschlagen, welches auf Basis eines Planetengetriebes ausgelegt ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zweiganggetriebe für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches Vorteile hinsichtlich der Integrationsfähigkeit in dem Fahrzeug und/oder des Betriebsverhaltens zeigt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Zweiganggetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Zweiganggetriebe, welches für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Elektrofahrzeug mit einem Elektromotor als Traktionsmotor. Besonders bevorzugt wird das Fahrzeug ausschließlich elektrisch betrieben. Es kann vorgesehen sein, dass die elektrische Energie durch eine Batterie und/oder eine Brennstoffzelle bereitgestellt wird.
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Das Zweiganggetriebe ermöglicht es, ein Antriebsdrehmoment von einem Elektromotor des Fahrzeugs in zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen zu übertragen. Insbesondere ist das Zweiganggetriebe in einem Drehmomentpfad zwischen dem Elektromotor und einem Abtrieb des Fahrzeugs angeordnet.
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Das Zweiganggetriebe weist eine Eingangssonne auf, wobei die Eingangssonne mit einer Eingangswelle wirkverbunden, vorzugsweise drehfest verbunden ist. Die Eingangswelle ist mit dem Elektromotor gekoppelt und/oder koppelbar. Ferner weist das Zweiganggetriebe eine Ausgangssonne auf, wobei die Ausgangssonne mit einer Ausgangswelle verbunden ist. Die Ausgangswelle ist vorzugsweise mit einem Abtrieb und/oder einer Differentialeinrichtung verbunden und/oder verbindbar. Die Ausgangssonne und die Eingangssonne sind jeweils als umlaufend und/oder stirnverzahnte Zahnräder ausgebildet. Es ist vorgesehen, dass die Eingangssonne und die Ausgangssonne unterschiedliche Durchmesser, insbesondere unterschiedliche Teilkreisdurchmesser, aufweisen. Vorzugsweise sind die Eingangssonne und die Ausgangssonne koaxial zueinander angeordnet. Besonders bevorzugt definiert eine Rotationsachse der Eingangssonne und/oder der Ausgangssonne eine Hauptdrehachse des Zweiganggetriebes.
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Das Zweiganggetriebe weist einen Planetenträger sowie eine Mehrzahl von Stufenplanetenrädern auf. Insbesondere weist das Zweiganggetriebe mindestens zwei, bevorzugt genau drei, genau vier oder genau fünf der Stufenplanetenräder auf. Die Stufenplanetenräder sind auf dem Planetenträger auf einem gemeinsamen Teilkreis um die Hauptdrehachse drehbar gelagert angeordnet.
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Die Stufenplanetenräder sind vorzugsweise als Doppelplanetenräder ausgebildet und weisen jeweils einen ersten und einen zweiten Radabschnitt, insbesondere Zahnradabschnitt, auf. Der erste und der zweite Radabschnitt eines jeden Stufenplanetenrades sind zueinander koaxial angeordnet und miteinander drehfest verbunden. Die ersten Radabschnitte kämmen jeweils mit der Eingangssonne, die zweiten Radabschnitte kämmen jeweils mit der Ausgangssonne. Insbesondere stehen die ersten Radabschnitte mit der Eingangssonne in Eingriff und die zweiten Radabschnitte mit der Ausgangssonne in Eingriff.
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Das Zweiganggetriebe weist eine erste und eine zweite steuerbare Kopplungseinrichtung auf. Die Kopplungseinrichtung ist insbesondere ausgebildet, Komponenten des Zweiganggetriebes miteinander und/oder mit einem Gestell drehfest zu verbinden und/oder eine derartige Verbindung zu öffnen. Optional weist das Zweiganggetriebe eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Kopplungseinrichtungen auf. Die erste und zweite Kopplungseinrichtung ist ausgebildet und/oder angeordnet, das Zweiganggetriebe in zwei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle zu schalten.
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Es ist eine Überlegung der Erfindung, die Vorteile von Stirnradgetrieben und die Vorteile von Umlaufgetrieben für das erfindungsgemäße Zweiganggetriebe zusammenzuführen. Mit Blick auf das Umlaufgetriebe weist das Zweiganggetriebe eine koaxiale Bauweise auf, was eine platzsparende Ausführung ermöglicht. Darüber hinaus verfügt das Zweiganggetriebe aufgrund der Mehrzahl an Zahneingriffen zwischen den Radabschnitten und den Sonnen über eine hohe Leistungsdichte. Außerdem heben sich sämtliche Radialkräfte auf, da die Stufenplanetenräder auf einen Umfang um die Hauptdrehachse herum verteilt angeordnet sind. Das Zweiganggetriebe nimmt jedoch auch Vorteile von Stirnradgetrieben auf, weil zum einen eine freie oder nahezu freie Übersetzungswahl ermöglicht wird. Außerdem kann über die Verwendung der Stufenplanetenräder ein axialer Kraftausgleich erreicht werden, was sich vorteilig auf die axiale Lagerbelastung auswirkt. Vorzugsweise sind die Radabschnitte und/oder Sonnen mit Geradverzahnungen ausgestattet. Für den Fall, dass diese jedoch Schrägverzahnungen aufweisen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Verzahnung zwischen erstem Radabschnitt und Eingangssonne einerseits und zweitem Radabschnitt und Ausgangssonne andererseits derart orientiert sind, dass sich die axialen Kräfte aufheben oder zumindest weitgehend aufheben. Damit ermöglicht das erfindungsgemäße Zweiganggetriebe eine gute Integrationsfähigkeit sowie gute Betriebseigenschaften.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Kopplungseinrichtung als eine Kupplungseinrichtung ausgebildet, welche die Eingangswelle und/oder das erste Sonnenrad einerseits und den Planetenträger andererseits koppelt. Besonders bevorzugt ist die Kupplungseinrichtung als eine reibschlüssige Kupplungseinrichtung ausgebildet. Möglich sind auch Hybridkupplungseinrichtungen, welche eine reibschlüssige Vorsynchronisation und nachfolgende formschlüssige Kupplung ermöglichen. Die Ausführung der Kopplungseinrichtung als Kupplungseinrichtung zwischen Eingangswelle/Sonnenrad und Planetenträger ist platzsparend in das Zweiganggetriebe unterzubringen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die zweite Kupplungseinrichtung als eine Bremseinrichtung ausgebildet, welche den Planetenträger mit einem Gestell koppelt. Das Gestell kann beispielsweise als ein Gehäuse des Zweiganggetriebes ausgebildet sein oder mit diesem starr verbunden sein. In dieser Weiterbildung sind zwei verschiedene Betriebsmodi möglich, wobei bei einem ersten Betriebsmodus die Kupplungseinrichtung geöffnet und die Bremseinrichtung geschlossen ist und in einem zweiten Betriebsmodus die Kupplungseinrichtung geschlossen und die Bremseinrichtung geöffnet ist. In dem ersten Betriebszustand verläuft ein erster Pfad eines Antriebsdrehmoments von der Eingangswelle über das Eingangssonnenrad, die Stufenplanetenräder zu dem Ausgangssonnenrad. Der Planetenträger ist in dem Betriebszustand durch die Bremseinrichtung blockiert. In dem zweiten Betriebszustand läuft der Planetenträger gemeinsam mit den Stufenplanetenrädern um die Hauptachse in einem Block um, sodass die Eingangsdrehzahl der Eingangswelle gleich der Ausgangsdrehzahl der Ausgangswelle ist. Insbesondere ist das Zweiganggetriebe ohne Hohlrad ausgebildet.
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In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Kupplungseinrichtung als eine reibschlüssige Kupplungseinrichtung ausgebildet und die Bremseinrichtung als eine formschlüssige Bremseinrichtung realisiert. In dieser Ausgestaltung ist es möglich, in einem Zugbetrieb einen Gangwechsel zugkraftunterbrechungsfrei durchzuführen, dagegen kann ein Gangwechsel im Schubbetrieb nur schubkraftunterbrechend erfolgen.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Bremseinrichtung ebenfalls als eine reibschlüssige Bremseinrichtung ausgebildet, sodass sowohl Zug- als auch Schubschaltungen ohne Zug- beziehungsweise Schubkraftunterbrechungen durchgeführt werden können. Somit kann ein Gangwechsel unabhängig vom Fahrzeugbetriebszustand stets komfortabel erfolgen. Insbesondere ist das Zweiganggetriebe als ein Lastschaltgetriebe, also als ein unter Last schaltbares Getriebe, ausgebildet.
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Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist das Zweiganggetriebe ein erstes Hohlrad auf, wobei das erste Hohlrad mit den ersten Radabschnitten kämmt. Insbesondere ist das erste Hohlrad koaxial zu der Hauptdrehachse angeordnet. Das erste Hohlrad ist drehbar in dem Gestell, insbesondere in dem Gehäuse des Zweiganggetriebes gelagert. Die erste Kopplungseinrichtung ist wie bei der vorhergehenden Ausgestaltung als die Kupplungseinrichtung, insbesondere als die reibschlüssige Kupplungseinrichtung ausgebildet. Die zweite Kopplungseinrichtung ist als eine Bremseinrichtung ausgebildet, welche das erste Hohlrad mit dem Gestell selektiv, insbesondere lösbar koppelt. Auch in dieser Ausgestaltung ist es möglich, beide Kopplungseinrichtungen als reibschlüssige Kopplungseinrichtungen auszuführen, sodass sowohl im Schubbetrieb als auch im Zugbetrieb jederzeit der Gang kraftunterbrechungsfrei gewechselt werden kann. Alternativ hierzu ist die Bremseinrichtung formschlüssig ausgeführt, welches zwar zu einer Verminderung der Schleppverluste führt, jedoch auch dazu führt, dass im Schubbetrieb kein schubkraftunterbrechungsfreier Gangwechsel erfolgen kann.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Zweiganggetriebe ein zweites Hohlrad auf, wobei das zweite Hohlrad mit den zweiten Radabschnitten kämmt. Das zweite Hohlrad ist vorzugsweise koaxial zu der Hauptdrehachse angeordnet. Das zweite Hohlrad ist drehbar in dem Gestell, insbesondere in dem Gehäuse des Zweiganggetriebes gelagert. Die erste Kopplungseinrichtung ist als eine Kupplungseinrichtung ausgebildet, die zweite Kopplungseinrichtung als eine Bremseinrichtung, welche das zweite Hohlrad mit einem Gestell selektiv koppelt. Analog zu der vorhergehenden Ausführungsform können die Kupplungseinrichtung und die Bremseinrichtung reibschlüssig ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann nur die Kupplungseinrichtung reibschlüssig und die Bremseinrichtung formschlüssig realisiert sein.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Zweiganggetriebe ein erstes und ein zweites Hohlrad auf, wobei das erste Hohlrad mit den ersten Radabschnitten und das zweite Hohlrad mit den zweiten Radabschnitten kämmt. Das erste und das zweite Hohlrad sind jeweils koaxial zu der Hauptdrehachse angeordnet. Das erste und das zweite Hohlrad sind drehbar in dem Gestell, insbesondere in dem Gehäuse des Zweiganggetriebes gelagert. Die erste Kopplungseinrichtung ist als eine erste Bremseinrichtung ausgebildet, die das erste Hohlrad mit einem oder dem Gestell selektiv koppelt. Die zweite Kopplungseinrichtung ist als eine zweite Bremseinrichtung ausgebildet, welche das zweite Hohlrad mit einem oder dem Gestell koppelt. In dieser Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die erste Bremseinrichtung und/oder die zweite Bremseinrichtung reibschlüssig ausgebildet ist bzw. sind. Insbesondere ist es möglich, dass eine der Bremseinrichtungen reibschlüssig und die andere Bremseinrichtung formschlüssig realisiert ist.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug, wobei der Antriebsstrang einen Elektromotor aufweist. Der Elektromotor ist als ein Traktionsmotor für das Fahrzeug ausgebildet. Insbesondere ist der Elektromotor ausgebildet, ausreichend Antriebsdrehmoment zu erzeugen, sodass das Fahrzeug auf eine Geschwindigkeit von größer als 50 km/h beschleunigt werden kann. Ferner umfasst der Antriebsstrang das Zweiganggetriebe, wie es zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie eine Differentialeinrichtung. Die Differentialeinrichtung kann als eine Querdifferentialeinrichtung oder als eine Längsdifferentialeinrichtung ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist die Differentialeinrichtung als eine Querdifferentialeinrichtung ausgebildet, welche das Antriebsdrehmoment auf zwei Räder einer angetriebenen Achse verteilt. Im Speziellen ist es bevorzugt, dass die Differentialeinrichtung als ein Stirnradplanetendifferential realisiert ist. Der Elektromotor ist mit der Eingangswelle wirkverbunden, die Differentialeinrichtung ist mit der Ausgangswelle wirkverbunden. Besonders bevorzugt ist der Elektromotor beziehungsweise dessen Rotor mit der Eingangswelle drehfest verbunden und ein Eingang der Differentialeinrichtung mit der Ausgangswelle drehfest verbunden.
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Vorzugsweise ist der Elektromotor und/oder die Differentialeinrichtung koaxial zu dem Zweiganggetriebe angeordnet. Diese Anordnung kann besonders bauraumsparend in dem Fahrzeug integriert werden. Die Differentialeinrichtung ist bevorzugt als eine Stirnzahnradplanetendifferentialeinrichtung und/oder als ein Umlaufgetriebe ausgebildet.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten des Zweiganggetriebes und/oder des Antriebsstrangs, wie diese zuvor beschrieben wurden beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Es ist vorgesehen, dass in einem Gang des Zweiganggetriebes die erste Kopplungseinrichtung geschlossen und die zweite Kopplungseinrichtung geöffnet wird. In einem anderen Gang wird die erste Kopplungseinrichtung geöffnet und die zweite Kopplungseinrichtung geschlossen. Insbesondere unterscheiden sich die Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle von den Gängen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
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1 einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug mit einem Zweiganggetriebe in einer schematischen Darstellung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2a, b den Antriebsstrang der 1 in zwei unterschiedlichen Betriebsmodi;
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3 einen Antriebsstrang mit einem Zweiganggetriebe in einer alternativen Ausgestaltung als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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4 einen Antriebsstrang mit einem Zweiganggetriebe als eine weitere Alternative der Erfindung;
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5 eine dritte Alternative für einen Antriebsstrang mit einem Zweiganggetriebe als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Blockdarstellung einen Antriebsstrang 1 für ein Fahrzeug 2, wobei das Fahrzeug 2 nur schematisiert als Block dargestellt ist. Der Antriebsstrang 1 dient dazu, ein Antriebsdrehmoment auf zwei angetriebene Räder 3a, b einer angetriebenen Achse des Fahrzeugs 2 beziehungsweise des Antriebsstrangs 1 zu leiten.
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Der Antriebsstrang 1 umfasst eine Traktionsmaschine, welche als ein Elektromotor 4 ausgebildet ist, ein Zweiganggetriebe 5 sowie eine Differentialeinrichtung 6. Der Elektromotor 4, das Zweiganggetriebe 5 und die Differentialeinrichtung 6 sind koaxial zu einer Hauptdrehachse H angeordnet.
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Der Elektromotor 4 weist einen Stator 7 und einen Rotor 8 auf, wobei der Rotor 8 mit einer Eingangswelle 9 des Zweiganggetriebes 5 drehfest verbunden ist. Eine Ausgangswelle 10 des Zweiganggetriebes 5 ist drehfest mit einem Eingang in die Differentialeinrichtung 6 verbunden. Eingangswelle 9 und Ausgangswelle 10 sind koaxial zu einer Hauptdrehachse H angeordnet. Im Betrieb wird von dem Elektromotor 4 ein Antriebsdrehmoment erzeugt, über das Zweiganggetriebe 5 zu der Differentialeinrichtung 6 geleitet und von diesem auf die zwei angetriebenen Räder 3a, b verteilt zu werden.
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Die Differentialeinrichtung 6 weist eine Eingangsplanetenstufe 11 auf, welche eine Differentialsonne 12, die drehfest mit der Ausgangswelle 10 verbunden ist, mehrere Differentialplanetenräder 13, welche mit der Differentialsonne 12 kämmen sowie ein feststehendes Differentialhohlrad 14 umfasst, welches ebenfalls mit den Differentialplanetenrädern 13 dreht. Die Differentialplanetenräder 13 sind drehbar auf einem Differentialplanetenträger 15 angeordnet, welcher koaxial zu den Differentialplanetenrädern 13 jeweils zwei koaxial zueinander angeordnete Verteilungsplanetenräder 16a, b trägt, die jeweils mit einer Ausgangssonne 17a, b und paarweise miteinander kämmen. Die Ausgangssonnen 17a, b sind mit den angetriebenen Rädern 3a, b wirkverbunden.
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Das Zweiganggetriebe 5 weist eine Eingangssonne 18 und eine Ausgangssonne 19 auf, wobei die Eingangssonne 18 drehfest mit der Eingangswelle 9 und die Ausgangssonne 19 drehfest mit der Ausgangswelle 10 verbunden ist. Die Eingangssonne 18 und die Ausgangssonne 19 sind koaxial zu der Hauptdrehachse H angeordnet. Ferner weist das Zweiganggetriebe 5 einen Planetenträger 20 auf, wobei der Planetenträger 20 mit der Eingangswelle 9 drehfest gekoppelt und/oder koppelbar ist. Der Planetenträger 20 trägt eine Mehrzahl von Stufenplanetenrädern 21, welche jeweils einen ersten und einen zweiten Radabschnitt 22a, b aufweisen. Die Radabschnitte 22a, b sind koaxial zu einer Drehachse des Planetenträgers 20 angeordnet und miteinander drehfest gekoppelt. Insbesondere sind die Stufenplanetenräder 21 als Doppelplanetenräder ausgebildet. Der erste Radabschnitt 22a kämmt mit der Eingangssonne 18, der zweite Radabschnitt 22b kämmt mit der Ausgangssonne 19.
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Zwischen der Eingangswelle 9 und dem Planetenträger 20 ist eine erste Kopplungseinrichtung 23 vorgesehen, welche als eine Kupplungseinrichtung 24 ausgebildet ist. Die Kupplungseinrichtung 24 ist als eine reibschlüssige Kupplungseinrichtung ausgebildet, welche koaxial zu der Hauptdrehachse H angeordnet ist. In der 1 sind zeichnerisch Lamellen der Kupplungseinrichtung 24 dargestellt, welche sich in einer Radialebene zu der Hauptdrehachse H erstrecken. Die Kupplungseinrichtung 24 ermöglicht es, die Eingangswelle 9 bzw. die Eingangssonne 18 drehfest mit dem Planetenträger 20 zu koppeln und zu entkoppeln.
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Das Zweiganggetriebe 5 weist eine zweite Kopplungseinrichtung 25 auf, welche als eine Bremseinrichtung 26 ausgebildet ist. Ein Eingang der Bremseinrichtung 26 wird durch den Planetenträger 20 gebildet, welcher gegenüber einem Gestell 27 des Zweiganggetriebes 5 beziehungsweise des Antriebsstrangs 1 festgehalten werden kann. Die Bremseinrichtung 26 kann als eine reibschlüssige oder als eine formschlüssige Bremseinrichtung 26 ausgebildet sein.
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Nicht dargestellt ist eine Steuereinrichtung, welche programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch ausgebildet ist, die erste Kopplungseinrichtung 23 und die zweite Kopplungseinrichtung 25 anzusteuern.
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In der 2a ist ein erster Betriebsmodus und/oder ein erster Gang des Antriebsstrangs 1 und/oder des Zweiganggetriebes 5 dargestellt. In dem ersten Betriebsmodus ist die erste Kopplungseinrichtung 23, insbesondere die Kupplungseinrichtung 24, geöffnet. Die zweite Kopplungseinrichtung 25, insbesondere die Bremseinrichtung 26, ist geschlossen. Ein Pfad, insbesondere ein Leistungspfad oder ein Momentenpfad, verläuft von dem Elektromotor 4 über die Eingangswelle 9, die Eingangssonne 18, den ersten Radabschnitt 22a der Stufenplanetenräder 21, den zweiten Radabschnitt 22b, der Ausgangssonne 19, der Ausgangswelle 10 in die Differenzialeinrichtung 6. Das Übersetzungsverhältnis des ersten Gangs ist dabei durch das Übersetzungsverhältnis des Zweiganggetriebes 5 als Produkt des Übersetzungsverhältnisses der Eingangssonne 18 und des ersten Radabschnitts iA und dem Übersetzungsverhältnis der Ausgangssonne 19 und des zweiten Radabschnitts 22b iB gegeben.
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In der 2b ist ein zweiter Betriebsmodus und/oder ein zweiter Gang des Antriebsstrangs 1 und/oder des Zweiganggetriebes 5 dargestellt. In dem zweiten Betriebsmodus ist die erste Kopplungseinrichtung 23, insbesondere die Kupplungseinrichtung 24, geschlossen und die zweite Kopplungseinrichtung 25, insbesondere die Bremseinrichtung 26, geöffnet. In den zweiten Betriebsmodus läuft der Planetenträger 20 mit den Stufenplanetenrädern 21 als ein Block um die Hauptdrehachse H, sodass sich für das Zweiganggetriebe 5 ein Übersetzungsverhältnis von i = 1 ergibt. Der Pfad, insbesondere Leistungspfad oder Momentenpfad, verläuft von dem Elektromotor 4 über die Eingangswelle 9, den umlaufenden Block zu der Ausgangswelle 10 und dann in die Differenzialeinrichtung 6.
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Die zwei Betriebsmodi/Gänge sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst:
| | erste Kopplungseinrichtung 23 | Zweite Kopplungseinrichtung 25 |
| Erster Gang | Geöffnet | Geschlossen |
| Zweiter Gang | Geschlossen | Geöffnet |
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Für den Fall, dass die erste Kopplungseinrichtung 23 die wie hier gezeigt als eine reibschlüssige Kopplungseinrichtung 24 ausgebildet ist, und auch die zweite Kopplungseinrichtung 25, als eine reibschlüssige Bremseinrichtung 26 ausgebildet ist, erlaubt das Zweiganggetriebe 5, dass sowohl Zug- als auch Schubschaltungen ohne Zug- bzw. Schubkraftunterbrechung durchgeführt werden können. Somit kann der Gangwechsel unabhängig vom Fahrzeugbetriebszustand stets komfortabel erfolgen. Allerdings treten in beiden Kopplungseinrichtungen 23, 25 die für Reibelemente üblichen Schleppverluste auf. Aus diesem Grund stellt eine formschlüssige Ausbildung der zweiten Kopplungseinrichtung 25, insbesondere der Bremseinrichtung 26 hinsichtlich der Getriebeverluste eine attraktive Variante dar, da hier die Schleppverluste minimiert werden können. Allerdings sind dann lediglich die Zugschaltungen zugkraftunterbrechungsfrei durchführbar. Im Schubbetrieb kann der Gangwechsel ausschließlich schubkraftunterbrechend erfolgen. Unabhängig davon, wie die Kopplungselementeinrichtungen 23, 25 ausgeführt sind, kann in dem für Elektrofahrzeuge üblichen Betriebsmodi – Rekuperation, elektrische Vorwärtsfahrt und elektrische Rückwärtsfahrt – in beiden Gängen gefahren werden.
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In der
3 ist eine Variante dargestellt, wobei das 2-Gang-Getriebe
5 zusätzlich ein erstes Hohlrad
28 aufweist, welches in dem Gestell
27 drehbar gelagert ist. Die zweite Kopplungseinrichtung
25, insbesondere die Bremseinrichtung
26, ist in Abweichung zu dem ersten Ausführungsbeispiel der vorhergehenden Figuren zum Bremsen des Hohlrads
28 relativ zu dem Gestell
25 ausgebildet. Das Schaltverfahren sowie die zwei Betriebsmodi sind genauso wie in den vorhergehenden Figuren:
| | erste Kopplungseinrichtung 23 | Zweite Kopplungseinrichtung 25 |
| Erster Gang | Geöffnet | Geschlossen |
| Zweiter Gang | Geschlossen | Geöffnet |
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Die
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei ein Hohlrad
29 nicht wie das erste Hohlrad
28 in der
3 mit dem ersten Radabschnitt
22a, sondern mit dem zweiten Radabschnitt
22b kämmt. Das Schaltverfahren sowie die zwei Betriebsmodi sind genauso wie in den vorhergehenden Figuren:
| | erste Kopplungseinrichtung 23 | Zweite Kopplungseinrichtung 25 |
| Erster Gang | Geöffnet | Geschlossen |
| Zweiter Gang | Geschlossen | Geöffnet |
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In der
5 ist eine weitere Ausgestaltung gezeigt, wobei die zwei Kopplungseinrichtungen
23,
25 jeweils als Bremseinrichtungen
26 und
30 ausgebildet sind. Ferner weist das Zweiganggetriebe
5 zwei Hohlräder
28 und
30 auf, welche jeweils mit einem der Radabschnitte
22a, b kämmen. Auch in dieser Ausgestaltung kann das Schaltschema identisch wie bei den vorhergehenden Figuren eingesetzt werden.
| | erste Kopplungseinrichtung 23 | Zweite Kopplungseinrichtung 25 |
| Erster Gang | Geöffnet | Geschlossen |
| Zweiter Gang | Geschlossen | Geöffnet |
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Fahrzeug
- 3a, b
- Räder
- 4
- Elektromotor
- 5
- Zweiganggetriebe
- 6
- Differentialeinrichtung
- 7
- Stator
- 8
- Rotor
- 9
- Eingangswelle
- 10
- Ausgangswelle
- 11
- Eingangsplanetenstufe
- 12
- Differentialsonne
- 13
- Differentialplanetenräder
- 14
- Differentialhohlrad
- 15
- Differentialplanetenträger
- 16a, b
- Verteilungsplanetenräder
- 17a, b
- Ausgangssonnen
- 18
- Eingangssonne
- 19
- Ausgangssonne
- 20
- Planetenträger
- 21
- Stufenplanetenräder
- 22a, b
- Radabschnitte
- 23
- Kopplungseinrichtung
- 24
- Kupplungseinrichtung
- 25
- Kopplungseinrichtung
- 26
- Bremseinrichtung
- 27
- Gestell
- 28
- erste Hohlrad
- 29
- zweites Hohlrad
- 30
- Bremseinrichtung
- H
- Hauptdrehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013204227 A1 [0003]
- WO 2011000346 A1 [0003]
