DE102016206967A1

DE102016206967A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016206967A1
Application number: DE102016206967.5A
Authority: DE
Inventors: Martin Brehmer; Carl Schilling; Andreas Geiger; Thomas Riedisser; Kim Führer; Thorsten Müller
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2017-10-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, beinhaltend ein Schaltelement zum Herstellen einer wieder lösbaren Verbindung zwischen einem mehrgängigen Übersetzungsgetriebe und einer Welle, die mit einer Verbrennungskraftmaschine (VM) wirkverbunden ist, eine elektrische Maschine, eine Rotorwelle, die mit der elektrischen Maschine wirkverbunden ist, ein Vorübersetzungsgetriebe, das mit der Rotorwelle wirkverbunden ist und eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen des Schaltelements. Das Getriebe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung einen verschiebbaren Kolben zum Betätigen des Schaltelements und einen Kolbenraum aufweist, und dass das Getriebe einen Fluidkanal aufweist, über den Fluid in den Kolbenraum zum Verschieben des Kolbens zuführbar ist, wobei sich ein Abschnitt des Fluidkanals durch das Vorübersetzungsgetriebe hindurch erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, beinhaltend ein Schaltelement zum Herstellen einer wieder lösbaren Verbindung zwischen einem mehrgängigen Übersetzungsgetriebe und einer Welle, die mit einer Verbrennungskraftmaschine (VM) wirkverbunden ist, eine elektrische Maschine, eine Rotorwelle, die mit der elektrischen Maschine wirkverbunden ist, ein Vorübersetzungsgetriebe, das mit der Rotorwelle wirkverbunden ist und eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen des Schaltelements.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit dem Getriebe.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von unterschiedlich ausgebildeten Getrieben bekannt, die ein mehrgängiges Übersetzungsgetriebe aufweisen. Das mehrgängige Übersetzungsgetriebe ist mittels eines Schaltelements mit einer Welle drehfest verbindbar, die mit einer Verbrennungskraftmaschine wirkverbunden ist. Somit kann abhängig von der Schaltstellung des Schaltelements bestimmt werden, ob ein von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenes Drehmoment in das Getriebe eingeleitet wird oder nicht. Darüber hinaus sind Getriebe bekannt, die eine elektrische Maschine aufweisen, die mit dem mehrgängigen Übersetzungsgetriebe wirkverbunden ist, so dass das Getriebe einen Hybridantrieb ermöglicht. Dabei kann die elektrische Maschine über ein Vorübersetzungsgetriebe mit dem mehrgängigen Übersetzungsgetriebe wirkverbunden sein.
Ein derart ausgebildetes Getriebe ist beispielsweise aus der US 5,603,671 B bekannt.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Getrieben, die wie zuvor beschrieben ausgebildet sind, tritt das Problem auf, dass aufgrund der Vielzahl der verwendeten Bauteile innerhalb des Getriebes wenig Platz für das Anordnen einer Betätigungsvorrichtung zum Betätigen des Schaltelements vorhanden ist. Daher muss die Betätigungsvorrichtung in einem von dem Schaltelement entfernten Bereich des Getriebes angeordnet werden. Eine Betätigung des Schaltelements erfolgt durch einen Betätigungshebel der Betätigungsvorrichtung, der derart ausgebildet sein muss, dass er an einer Vielzahl im Getriebe vorhandenen Bauteile vorbei geführt werden muss, um das Schaltelement betätigen zu können. Dies lässt sich nur durch einen komplizierten Aufbau des Betätigungshebels realisieren.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Getriebe anzugeben, bei dem eine Betätigung des Schaltelements durch eine einfach ausgebildete Betätigungsvorrichtung erfolgt.
Die Aufgabe wird durch ein Getriebe der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Betätigungsvorrichtung einen verschiebbaren Kolben zum Betätigen des Schaltelements und einen Kolbenraum aufweist, und dass das Getriebe einen Fluidkanal aufweist, über den Fluid in den Kolbenraum zum Verschieben des Kolbens zuführbar ist, wobei sich ein Abschnitt des Fluidkanals durch das Vorübersetzungsgetriebe hindurch erstreckt.
Das erfindungsgemäße Getriebe weist den Vorteil auf, dass die Zuführung des Fluids in den Kolbenraum durch das Vorübersetzungsgetriebe hindurch erfolgt und somit die Betätigungsvorrichtung in einem dem Schaltelement nahen Bereich des Getriebes angeordnet werden kann. Dies bietet den Vorteil, dass kein kompliziert aufgebauter Betätigungshebel zum Betätigen des Schaltelements mehr vorgesehen werden muss, sondern das Schaltelement, insbesondere unmittelbar, von dem Kolben betätigt werden kann. Aufgrund der Nähe des Kolbens zum Schaltelement weist der Kolben keinen komplizierten Aufbau auf, was hinsichtlich dessen Herstellung von Vorteil ist. Insbesondere muss die Betätigungsvorrichtung kein Ausrücklager mit Ausrücklagerhebel aufweisen, damit eine Betätigung des Schaltelements erfolgen kann.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Getriebes besteht darin, dass im Gegensatz zu den aus den Stand der Technik bekannten Ausführungen nicht mehr die Notwendigkeit besteht, die Betätigungsvorrichtung in unmittelbarer Nähe von Getriebegehäusen vorzusehen. Dies ist in den aus dem Stand der Technik bekannten Getrieben notwendig, damit die Betätigungsvorrichtung über die in den Getriebegehäusen vorhandenen Fluidkanäle mit Fluid versorgt wird. Die Erstreckung des Fluidkanals durch das Vorübersetzungsgetriebe hindurch ermöglicht, dass die Betätigungsvorrichtung in einem Bereich angeordnet werden kann, der nicht unmittelbar an einem Getriebegehäuse anliegt. Dies bedeutet den Vorteil, dass im erfindungsgemäßen Getriebe das Anordnen der Betätigungsvorrichtung innerhalb eines Innenraums des Getriebes flexibel an die vorhandenen Raumgegebenheiten angepasst werden kann.
Das Vorsehen des Vorübersetzungsgetriebes bietet den Vorteil, dass der Rotor der elektrischen Maschine in einem konstanten Verhältnis schneller gedreht werden kann als die getriebeexterne, mit der Verbrennungskraftmaschine wirkverbundene Welle. So dreht bei einer Standübersetzung des Vorübersetzungsgetriebes von beispielsweise i_v = –2 der Rotor der elektrischen Maschine und damit die Rotorwelle um den Faktor 1,5 schneller als eine Eingangswelle des mehrgängigen Übersetzungsgetriebes und bei einem geschlossenen Schaltelement um den Faktor 1,5 schneller als die mit der Verbrennungskraftmaschine verbundene Welle. Dabei kann die nicht zum Getriebe gehörende Welle über einen Dämpfer mit der Verbrennungskraftmaschine wirkverbunden sein.
Das mehrgängige Übersetzungsgetriebe kann mehrere Radsätze, wie beispielsweise Planetenradsätze, aufweisen, über die unterschiedliche Gänge mit unterschiedlichen Übersetzungen realisiert werden können. Das mehrgängige Übersetzungsgetriebe kann mit einer Ausgangswelle des Getriebes wirkverbunden sein. Das von dem Getriebe über die Ausgangswelle abgegebene Drehmoment kann beispielsweise über ein Ausgleichgetriebe an Fahrzeugräder übertragen werden.
Als drehfeste Verbindung wird eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen verstanden, die derart ausgebildet ist, dass die beiden miteinander verbundenen Bauteile stets die gleiche Drehzahl aufweisen. Dies ist nicht der Fall, wenn beispielsweise zwischen den beiden miteinander verbundenen Bauteilen ein Schaltelement angeordnet ist, das sich im geöffneten Zustand befindet.
Im Sinne der Erfindung erstreckt sich der Abschnitt des Fluidkanals durch das Vorübersetzungsgetriebe hindurch, wenn das in den Abschnitt des Fluidkanals strömende Fluid an einer Seite in das Vorübersetzungsgetriebe eintritt und an einer anderen Seite des Vorübersetzungsgetriebes aus diesem austritt.
Die elektrische Maschine besteht zumindest aus einem ortsfesten Stator und einem drehbar gelagerten Rotor und ist in einem motorischen Betrieb dazu eingerichtet, elektrische Energie in mechanische Energie in Form von Drehzahl und Drehmoment zu wandeln, sowie in einem generatorischen Betrieb mechanische Energie in elektrische Energie in Form von Strom und Spannung zu wandeln. Der Rotor der elektrischen Maschine ist über eine drehfeste Verbindung ober über ein Übersetzungentriebe mit der Rotorwelle verbunden. Die elektrische Maschine kann in einem von dem Getriebegehäuse umschlossenen Innenraum angeordnet und mit dem Getriebegehäuse drehfest verbunden sein.
Im Sinne der Erfindung wird unter der Welle und der Rotorwelle nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten verstanden. Vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Bauteile drehfest miteinander verbinden.
Bei dem Fluid kann es sich um jedes gasförmige oder flüssige Medium handeln, mittels dem ein Verschieben des Kolbens der Betätigungsvorrichtung realisiert werden kann. So kann das Fluid beispielsweise Öl sein.
Bei einer besonderen Ausführung kann sich der Abschnitt des Fluidkanals, insbesondere ausschließlich, in axialer Richtung durch das Vorübersetzungsgetriebe hindurch erstrecken. Insbesondere kann sich der Abschnitt des Fluidkanals parallel zu einer Mittelachse des Getriebes durch das Vorübersetzungsgetriebe hindurch erstrecken. Darüber hinaus kann der Abschnitt des Fluidkanals in radialer Richtung versetzt zu der Mittelachse des Getriebes angeordnet sein.
Der Fluidkanal kann einen anderen Abschnitt des Fluidkanals aufweisen, der sich in radialer Richtung erstreckt. Der andere Abschnitt des Fluidkanals kann in axialer Richtung versetzt zu dem Vorübersetzungsgetriebe angeordnet sein. Insbesondere kann der andere Abschnitt des Fluidkanals derart angeordnet sein, dass dieser nicht durch das Vorübersetzungsgetriebe verläuft. Das Vorsehen von dem in axialer Richtung verlaufenden Abschnitt des Fluidkanals und dem in radialer Richtung verlaufenden Abschnitt des Fluidkanals bietet den Vorteil, dass eine fluidische Verbindung zwischen dem Kolbenraum der Betätigungsvorrichtung und einer Fluidquelle, unabhängig von der Lage der Fluidquelle, auf einfache Weise realisiert werden kann.
Der Abschnitt des Fluidkanals und der andere Abschnitt des Fluidkanals können sich in einer Umlenkeinrichtung erstrecken. Insbesondere können sich der Abschnitt des Fluidkanals und der andere Abschnitt des Fluidkanals in der Umlenkeinrichtung derart erstrecken, dass sie sich in der Umlenkeinrichtung schneiden. Dadurch erfolgt auf einfache Weise eine Umlenkung der Strömungsrichtung des in den Abschnitt des Fluidkanals strömenden Fluids. Da die Umlenkung der Strömungsrichtung innerhalb der Umlenkeinrichtung erfolgt, besteht keine Gefahr, dass das Fluid aus dem Fluidkanal in den Innenraum des Getriebes ausströmen kann. Die Umlenkeinrichtung kann in radialer Richtung oberhalb der Rotorwelle angeordnet sein. Dabei kann zwischen der Umlenkeinrichtung und der Rotorwelle ein Dichtelement, wie beispielsweise ein Rechteckring, angeordnet sein, um ein Austreten des Fluids in den Innenraum des Getriebes zu verhindern.
Bei einer besonderen Ausführung der Erfindung kann das Getriebe eine ortsfeste Stützachse aufweisen, die die Rotorwelle lagert. Darüber hinaus kann die Stützachse die mit der Verbrennungskraftmaschine wirkverbundene Welle lagern. Die Lagerung der Rotorwelle und/oder der Welle kann in radialer und/oder axialer Richtung erfolgen.
Als ortsfeste Stützachse wird ein Bauteil verstanden, das sich im Betrieb des Getriebes nicht dreht. Die Rotorwelle kann die Stützachse wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, umschließen. Zusätzlich kann die mit der Verbrennungskraftmaschine wirkverbundene Welle durch die Stützachse hindurch verlaufen, was bedeutet, dass die Eingangswelle an einem Ende der Stützachse in die Stützachse, insbesondere einen Hohlraum der Stützachse, eintritt und an einem anderen Ende aus der Stützachse heraustritt. Die Stützachse kann mit einem Getriebegehäuse drehfest verbindbar sein. Insbesondere kann die Stützachse mit dem Lagerschild des Getriebes drehfest verbunden sein, wobei das Lagerschild mit dem Getriebegehäuse drehfest verbunden sein kann.
Der Fluidkanal, insbesondere der andere Abschnitt des Fluidkanals, kann sich durch die Rotorwelle hindurch erstrecken. Zudem kann sich der Fluidkanal durch die Stützachse, insbesondere in radialer und axialer Richtung, erstrecken. Insbesondere kann sich der andere Abschnitt des Fluidkanals in radialer Richtung in der Stützachse erstrecken und in einem weiteren Abschnitt des Fluidkanals münden, der sich in axialer Richtung erstreckt. Zwischen der Stützachse und der Rotorwelle kann ein weiteres Dichtmittel, insbesondere ein Rechteckring, angeordnet sein, so dass auf einfache Weise ein Austreten von Fluid aus dem Fluidkanal in den Innenraum des Getriebes verhindert wird.
Der Fluidkanal kann über den Lagerschild mit einer außerhalb des Getriebes befindlichen Fluidquelle fluidisch verbunden sein. Somit muss zur Betätigung des Schaltelements Fluid aus der Fluidquelle über den Lagerschild, den sich in der Stützachse in axialer Richtung erstreckenden weiteren Abschnitt des Fluidkanals, den sich in der Stützachse und der Umlenkeinrichtung erstreckenden in radialer Richtung verlaufenden anderen Abschnitt des Fluidkanals und den sich in axialer Richtung durch das Vorübersetzungsgetriebe hindurch erstreckenden Abschnitt des Fluidkanals in den Kolbenraum zugeführt werden. Der Fluidkanal kann jeweils als Aussparung und/oder Bohrung in den zuvor genannten Bauteilen realisiert sein.
Das Getriebe kann das mehrgängige Übersetzungsgetriebe aufweisen. Dabei kann das Getriebe ein Hybridgetriebe, in dem unter anderem das Vorübersetzungsgetriebe, die elektrische Maschine, das Schaltelement und die Betätigungsvorrichtung angeordnet sind und ein Hauptgetriebe aufweisen, in dem unter anderem das mehrgängige Übersetzungsgetriebe angeordnet ist. In diesem Fall ist das Hybridgetriebe als modulare Einheit ausgebildet, die wieder lösbar mit dem Hauptgetriebe verbunden werden kann. Alternativ kann das Getriebe als eine einzige Baueinheit ausgebildet sein, in der unter anderem das Vorübersetzungsgetriebe, die elektrische Maschine, das Schaltelement, die Betätigungsvorrichtung und das mehrgängige Übersetzungsgetriebe angeordnet sind.
Bei einer ganz besonderen Ausführung der Erfindung kann das Vorübersetzungsgetriebe ein Planetenradsatz sein. Dies bietet den Vorteil, dass das konstante Verhältnis, um das sich der Rotor schneller dreht als die mit der Verbrennungskraftmaschine wirkverbundene Welle, auf einfache Weise realisieren lässt.
Ein Sonnenrad des Planetenradsatzes kann mit der Stützachse drehfest verbunden sein. Da die Stützachse ortsfest angeordnet ist, bedeutet dies, dass sich im Betrieb des Getriebes das Sonnenrad nicht dreht. Ein Hohlrad des Planetenradsatzes kann mit der Rotorwelle drehfest verbunden sein. Darüber hinaus kann ein Steg des Planetenradsatzes mit dem Schaltelement und/oder dem mehrgängigen Übersetzungsgetriebe drehfest verbunden sein. Insbesondere kann der Steg des Planetenradsatzes mit einer Eingangswelle des mehrgängigen Übersetzungsgetriebes drehfest verbunden sein. Die Planetenräder des Planetenradsatzes können auf dem Steg gelagert sein. Insbesondere kann der Steg mehrere Planetenbolzen aufweisen, auf denen die Planetenräder drehbar gelagert sind.
Der Steg kann die Betätigungsvorrichtung und/oder das Schaltelement wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, umschließen, wodurch ein kompaktes Getriebe realisiert werden kann. Dies bedeutet, dass eine Normalebene zur Mittelachse des Getriebes existiert, in der einerseits der Steg und andererseits die Betätigungsvorrichtung und/oder das Schaltelement angeordnet sind. Der in axialer Richtung verlaufende Abschnitt des Fluidkanals kann sich durch den Steg, insbesondere durch den Planetenbolzen des Stegs und/oder durch Schmiedetürmchen des Stegs, hindurch erstrecken.
Das Hohlrad kann mittels einer Steckverzahnung mit der Rotorwelle drehfest verbunden sein. Darüber hinaus kann der Steg mit dem Schaltelement und/oder der Eingangswelle des mehrgängigen Übersetzungsgetriebes mittels einer Steckverzahnung drehfest verbunden sein. Bei einer Steckverzahnung handelt es sich um eine Welle-Nabe-Verbindung, wobei das Drehmoment durch Zahnflanken übertragen wird.
Steckverzahnungen zeichnen sich durch eine einfache Herstellung der Verbindung aus. Darüber hinaus können Welle und Nabe, insbesondere im unbelasteten Zustand, axial zueinander verschoben werden.
Das Vorübersetzungsgetriebe kann derart angeordnet sein, dass sich die Umlenkeinrichtung und die Betätigungsvorrichtung bezogen auf das Vorübersetzungsgetriebe gegenüberliegen. Insbesondere können sich die Umlenkeinrichtung und die Betätigungsvorrichtung bezogen auf eine Normalebene zur Mittelachse des Getriebes gegenüberliegen, die das Hohlrad, ein Planetenrad, den Steg, insbesondere den Planetenbolzen und die Sonne aufweist. Dabei kann die Umlenkeinrichtung in axialer Richtung näher zur Verbrennungskraftmaschine angeordnet sein kann als das Vorübersetzungsgetriebe. Insbesondere kann die Umlenkeinrichtung zwischen einem Lagerschild des Getriebes und dem Vorübersetzungsgetriebe angeordnet sein. Darüber hinaus können sich die Umlenkeinrichtung und der Steg mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit drehen. Die Rotationsgeschwindigkeit der Rotorwelle kann sich von der Rotationsgeschwindigkeit der Umlenkeinrichtung unterscheiden.
Bei einer besonderen Ausführung der Erfindung kann wenigstens ein Teil des Vorübersetzungsgetriebes in axialer Richtung zu der Verbrennungskraftmaschine näher angeordnet sein als das Schaltelement. Insbesondere kann eine Normalebene zur Mittelachse des Getriebes, in der das Hohlrad, das Planetenrad, der Steg, insbesondere der Planetenbolzen und das Sonnenrad angeordnet sind, in axialer Richtung näher zu der Verbrennungskraftmaschine angeordnet sein als das Schaltelement. Das Schaltelement kann in axialer Richtung zwischen dem Vorübersetzungsgetriebe, insbesondere der zuvor genannten Normalebene, und dem mehrgängigen Übersetzungsgetriebe angeordnet sein. Dies bedeutet, dass das Vorübersetzungsgetriebe, insbesondere die zuvor genannte Normalebene, von der mit dem mehrgängigen Übersetzungsgetriebe wirkverbundenen Ausgangswelle in axialer Richtung weiter entfernt angeordnet ist als das Schaltelement.
Darüber hinaus kann das Vorübersetzungsgetriebe der Rotorwelle triebtechnisch nachgeschaltet sein und/oder dem mehrgängigen Übersetzungsgetriebe triebtechnisch vorgeschaltet sein. Dies bedeutet, dass im Zugkraftbetrieb der elektrischen Maschine das von der elektrischen Maschine bereitgestellte Drehmoment über das Vorübersetzungsgetriebe auf das mehrgängige Übersetzungsgetriebe übertragen wird.
Die Rotorwelle kann das Schaltelement und/oder das Vorübersetzungsgetriebe wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, umschließen. Die bedeutet, dass eine Normalebene zur Mittelachse des Getriebes existiert, in der einerseits die Rotorwelle und andererseits das Schaltelement und/oder das Vorübersetzungsgetriebe angeordnet sind. Im Ergebnis lässt sich durch eine derartige Ausbildung der Rotorwelle ein kompaktes Getriebe realisieren.
Die Betätigungsvorrichtung, insbesondere der Kolben, führt zum Betätigen des Schaltelements, insbesondere ausschließlich, eine translatorische Bewegung durch. Dies erfolgt dann, wenn Fluid in den Kolbenraum zugeführt wird. Zudem ist die Betätigungsvorrichtung, insbesondere der Kolben, derart ausgebildet und angeordnet, dass sie sich im Betrieb des Getriebes um die Mittelachse des Getriebes drehen kann. Im Ergebnis lässt sich die Betätigung des Schaltelements durch eine einfach ausgebildete Betätigungsvorrichtung realisieren.
Natürlich sind auch Ausführungen möglich, die mehrere Fluidkanäle aufweisen. Die Fluidkanäle können jeweils einen einzigen oder mehrere Abschnitte des Fluidkanals aufweisen. Gleichermaßen können die Fluidkanäle jeweils einen einzigen anderen Abschnitt des Fluidkanals oder mehrere andere Abschnitte des Fluidkanals aufweisen. Die Fluidkanäle können darüber hinaus jeweils einen einzigen oder mehrere weitere Abschnitte des Fluidkanals aufweisen.
Ganz besonders vorteilhaft ist, wenn in der Stützachse ein einziger weiterer Abschnitt des Fluidkanals vorhanden ist, von dem sich ein einziger anderer Abschnitt des Fluidkanals oder mehrere andere Abschnitte des Fluidkanals erstrecken. Darüber hinaus kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Umlenkeinrichtung derart ausgebildet ist, dass wenigstens ein anderer Abschnitt des Fluidkanals mit mehreren in Umfangsrichtung des Planetenradsatzes zueinander beabstandet angeordneten, in axialer Richtung verlaufenden Abschnitten des Fluidkanals fluidisch verbunden ist. Dadurch kann auf besonders einfache Weise Fluid über mehrere Abschnitte des Fluidkanals in den Kolbenraum zugeführt werden. Somit lässt sich eine Ausführung realisieren, bei der mehrere Planetenbolzen einen Abschnitt des Fluidkanals aufweisen.
Von besonderem Vorteil ist ein Hybridantrieb mit dem zuvor beschriebenen Getriebe, mit der Verbrennungskraftmaschine und mit der mit der Verbrennungskraftmaschine wirkverbundenen Welle. Darüber hinaus ist ein Kraftfahrzeug vorteilhaft, dass das erfindungsgemäße Getriebe oder den Hybridantrieb aufweist. Das Getriebe kann als Automatikgetriebe ausgeführt sein.
In der Figur ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und nachfolgend beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Getriebes.
Das in 1 dargestellte Getriebe 1 weist ein mehrgängiges Übersetzungsgetriebe 2 und ein Schaltelement 3 auf, mittels dem das mehrgängige Übersetzungsgetriebe 2 mit einer Welle 4 drehfest verbindbar ist. Die Welle 4 ist mit einer Verbrennungskraftmaschine VM wirkverbunden. Darüber hinaus weist das Getriebe 1 eine elektrische Maschine EM, eine Rotorwelle 5, die mit einem Rotor 6 der elektrischen Maschine EM drehfest verbunden ist, und ein Vorübersetzungsgetriebe 7 auf. Das Vorübersetzungsgetriebe 7 ist mit der Rotorwelle 5 und dem mehrgängigen Übersetzungsgetriebe 2 wirkverbunden. Außerdem weist das Getriebe 1 eine Betätigungsvorrichtung 8 zum Betätigen des Schaltelements 3 auf.
Die Betätigungsvorrichtung 8 weist einen verschiebbaren Kolben 9 zum Betätigen des Schaltelements 3 und einen Kolbenraum 10 auf. Das Getriebe 1 weist einen Fluidkanal 11 auf, über den Fluid von einer in der Figur nicht dargestellten Fluidquelle in den Kolbenraum 10 zum Verschieben des Kolbens 9 zugeführt wird. Der Kolbenraum 10 wird ausschließlich durch den Kolben 9 und ein Kolbenraumbegrenzungselement 19 begrenzt. Dies bedeutet, dass keine weiteren Bauteile vorhanden sind, die den Kolbenraum 10 begrenzen. Zwischen dem Kolben 9 und dem Kolbenraumbegrenzungselement 19 können Dichtungen, wie beispielsweise O-Ringe, vorhanden sein, die einen Austritt von Fluid aus dem Kolbenraum 10 verhindern.
Die Betätigungsvorrichtung 8 weist darüber hinaus eine Feder 20 auf, die mit dem Kolben 9 wirkverbunden ist. Bei einer Betätigung des Schaltelements 3 infolge einer Verschiebung des Kolbens 9 in axialer Richtung wird die Feder 20 gespannt. Die Feder 20 drückt den Kolben in seine Ausgangsposition zurück, sobald das Schaltelement 3 nicht mehr betätigt werden soll und/oder sobald das in den Kolbenraum 10 befindliche Fluid aus diesem abgeführt wird.
Der Fluidkanal 11 weist einen Abschnitt 12 des Fluidkanals 11 auf, der sich durch das Vorübersetzungsgetriebe 7 hindurch erstreckt. Der Abschnitt 12 des Fluidkanals 11 verläuft in axialer Richtung parallel zu einer Mittelachse M des Getriebes 1 und ist in radialer Richtung von der Mittelachse M versetzt angeordnet. Der Abschnitt 12 des Fluidkanals 11 schneidet sich in einer Umlenkeinrichtung 14 mit einem anderen Abschnitt 13 des Fluidkanals 11, wobei der andere Abschnitt 13 des Fluidkanals 11 in radialer Richtung verläuft. Dies bedeutet, dass in der Umlenkeinrichtung 14 eine Umlenkung des in dem Abschnitt 12 des Fluidkanals 11 und dem anderen Abschnitt 13 des Fluidkanals 11 strömenden Fluids aus einer axialen Richtung in eine radiale Richtung oder umgekehrt erfolgt. Die Umlenkeinrichtung 14 liegt in axialer Richtung zur Verbrennungskraftmaschine VM näher als das Vorübersetzungsgetriebe 7 und das Schaltelement 3.
Das Vorübersetzungsgetriebe 7 ist als Planetenradsatz ausgebildet. Ein Sonnenrad 16 des Planetenradsatzes ist mit der Stützachse 15 drehfest verbunden. Ein Hohlrad des Planetenradsatzes 17 ist mit der Rotorwelle 5 drehfest verbunden. Der Steg 18 des Planetenradsatzes ist an einem Ende mit dem Schaltelement 3 drehfest verbunden. Ein Planetenrad 24 ist an dem von dem Schaltelement 3 entfernten Ende des Stegs 18 an diesem gelagert. Insbesondere ist das Planetenrad 24 an einem Planetenbolzen des Stegs 18 gelagert. Darüber hinaus ist der Steg 18 mit einer Eingangswelle 22 des mehrgängigen Übersetzungsgetriebes 2 drehfest verbunden. Der Steg 18 umschließt vollständig das Schaltelement 3 und die Betätigungsvorrichtung 8.
Der Abschnitt 12 des Fluidkanals 11 erstreckt sich durch den Steg 18, insbesondere den Planetenbolzen des Stegs, hindurch. Dabei weist der Abschnitt 12 des Fluidkanals 11 an der zum Kolbenraum 10 weisenden Seite und an der zur Umlenkeinrichtung 14 weisenden Seite jeweils einen vergrößerten Strömungskanalquerschnitt auf. Das Kolbenbegrenzungselement 19 weist eine Öffnung auf, über die das in dem Abschnitt 12 des Fluidkanals 11 strömende Fluid in den Kolbenraum 10 eintreten kann. Dabei ist eine Öffnungsmittelachse der Öffnung in radialer Richtung versetzt zu einer Mittelachse des Abschnitts 12 des Fluidkanals 11 angeordnet.
Der andere Abschnitt 13 des Fluidkanals 11 weist drei in radialer Richtung verlaufende Fluidkanalbereiche 130, 131, 132 auf. So verläuft ein erster Fluidkanalbereich 130 innerhalb der Umlenkeinrichtung 14. Ein zweiter Fluidkanalbereich 131 erstreckt sich durch die Rotorwelle 5 hindurch. Ein dritter Fluidkanalbereich 132 erstreckt sich in einer Stützachse 15 und mündet in einem in axialer Richtung verlaufenden weiteren Abschnitt 21 des Fluidkanals 11 des Fluidkanals 11. Der weitere Abschnitt 21 des Fluidkanals 11 verläuft ebenfalls in der Stützachse 15 und ist mit einer in der 1 nicht dargestellten Fluidquelle fluidisch verbunden. Der erste bis dritte Fluidkanalbereich 130, 131, 132 sind in axialer Richtung versetzt zueinander angeordnet.
Die Stützachse 15 ist ortsfest angeordnet und dient zum Lagern der Rotorwelle 5 und der Welle 4. Die Lagerung der Rotorwelle 5 und der Welle 4 erfolgt in radialer und axialer Richtung. Die Rotorwelle 5 umschließt einen Teil des Vorübersetzungsgetriebes 7, der Betätigungsvorrichtung 8 und des Schaltelements 3.
Das Schaltelement 3 weist eine Vielzahl von ersten Lamellen auf, die an ihrem in radialer Richtung gesehenen äußeren Ende mit dem Steg 18 drehfest verbunden sind. Außerdem weist das Schaltelement 3 eine Vielzahl von zweiten Lamellen auf, die an ihrem in radialer Richtung gesehenen inneren Ende mit der Welle 4 drehfest verbunden sind. Dies bedeutet, dass bei einem geschlossenen Schaltelement 3 das an der Welle 4 anliegende Drehmoment über den Steg 18 auf die Eingangswelle 22 übertragen wird.
Die elektrische Maschine EM ist in einem durch ein Getriebegehäuse 23 umschlossenen Innenraum angeordnet und mit dem Getriebegehäuse 23 drehfest verbunden. Darüber hinaus ist das Getriebe als eine einzige Baueinheit ausgeführt, bei der das Vorübersetzungsgetriebe 7, das Schaltelement 3, die Betätigungsvorrichtung 8 und das mehrgängige Übersetzungsgetriebe 2 innerhalb des Getriebegehäuses 23 angeordnet sind.
Zum Betätigen des Schaltelements 3 strömt das Fluid aus der nicht dargestellten Fluidquelle über das nicht dargestellte Lagerschild in den weiteren Abschnitt 21 des Fluidkanals 11, den anderen Abschnitt 13 des Fluidkanals 11 und den Abschnitt 12 des Fluidkanals 11 in den Kolbenraum 10 ein. Das in den Kolbenraum 10 eingeströmte Fluid übt eine Kraft auf den Kolben 9 aus, so dass sich dieser in axialer Richtung in eine Richtung weg von der Verbrennungskraftmaschine VM bewegt. Infolge der Bewegung des Kolbens 9 bewegt sich auch die mit dem Kolben 9 unmittelbar in Kontakt stehende Lamelle des Schaltelements 3 in axialer Richtung, wodurch das Schaltelement 3 geschlossen wird. Infolge der Bewegung des Kolbens 9 wird zudem die Feder 20 gespannt.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2: mehrgängiges Übersetzungsgetriebe
3: Schaltelement
4: Welle
5: Rotorwelle
6: Rotor
7: Vorübersetzungsgetriebe
8: Betätigungsvorrichtung
9: Kolben
10: Kolbenraum
11: Fluidkanal
12: Abschnitt des Fluidkanals
13: anderer Abschnitt des Fluidkanals
14: Umlenkeinrichtung
15: Stützachse
16: Sonnenrad
17: Hohlrad
18: Steg
19: Kolbenraumbegrenzungselement
20: Feder
21: weiterer Abschnitt des Fluidkanals
22: Eingangswelle
23: Getriebegehäuse
24: Planetenrad
130: erster Fluidkanalbereich
131: zweiter Fluidkanalbereich
132: dritter Fluidkanalbereich
M: Mittelachse
EM: elektrische Maschine
VM: Verbrennungskraftmaschine

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5603671 B [0004]

Claims

Getriebe (1) für ein Kraftfahrzeug, beinhaltend ein Schaltelement (3) zum Herstellen einer wieder lösbaren drehfesten Verbindung zwischen einem mehrgängigen Übersetzungsgetriebe (2) und einer Welle (4), die mit einer Verbrennungskraftmaschine (VM) wirkverbunden ist, eine elektrische Maschine (EM), eine Rotorwelle (5), die mit der elektrischen Maschine (EM) wirkverbunden ist, ein Vorübersetzungsgetriebe (7), das mit der Rotorwelle (5) wirkverbunden ist und eine Betätigungsvorrichtung (8) zum Betätigen des Schaltelements (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (8) einen verschiebbaren Kolben (9) zum Betätigen des Schaltelements (3) und einen Kolbenraum (10) aufweist, und dass das Getriebe (1) einen Fluidkanal (11) aufweist, über den Fluid in den Kolbenraum (10) zum Verschieben des Kolbens (9) zuführbar ist, wobei sich ein Abschnitt (12) des Fluidkanals(11) durch das Vorübersetzungsgetriebe (7) hindurch erstreckt.
Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abschnitt des Fluidkanals (11) in axialer Richtung durch das Vorübersetzungsgetriebe (7) hindurch erstreckt und/oder in radialer Richtung versetzt zu einer Mittelachse (M) des Getriebes (1) angeordnet ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein anderer Abschnitt (13) des Fluidkanals (11) in radialer Richtung, insbesondere durch die Rotorwelle (5) hindurch, erstreckt.
Getriebe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der in axialer Richtung verlaufende Abschnitt (12) des Fluidkanals (11) und der in radialer Richtung verlaufende weitere Abschnitt (13) des Fluidkanals (11) in einer Umlenkeinrichtung (14) schneiden.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine ortsfeste Stützachse (15), die die Rotorwelle (5) lagert.
Getriebe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Fluidkanal (11) durch die Stützachse (15) erstreckt.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorübersetzungsgetriebe (7) ein Planetenradsatz ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 7 unter Rückbezug auf Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sonnenrad (16) des Planetenradsatzes mit der Stützachse (15) drehfest verbunden ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlrad (17) des Planetenradsatzes mit der Rotorwelle (5) drehfest verbunden ist.
Getriebe (1) nach einem Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg (18) des Planetenradsatzes mit dem Schaltelement (3) drehfest verbunden ist.
Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abschnitt (12) des Fluidkanals (11) durch den Steg (18) hindurch erstreckt und/oder dass der Steg (18) die Betätigungsvorrichtung (8) und/oder das Schaltelement (3) wenigstens teilweise umschließt.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Vorübersetzungsgetriebes (7) in axialer Richtung zu einer Verbrennungskraftmaschine (VM) näher angeordnet ist als das Schaltelement (3).
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorübersetzungsgetriebe (7) der Rotorwelle (5) triebtechnisch nachgeschaltet ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch ein mehrgängiges Übersetzungsgetriebe (2), das mit dem Vorübersetzungsgetriebe (7) wirkverbunden ist.
Kraftfahrzeug mit einem Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14.