DE102018131284A1

DE102018131284A1 - Getriebe mit axial parallel angeordneten Aktoren

Info

Publication number: DE102018131284A1
Application number: DE102018131284.9A
Authority: DE
Inventors: Dominik Hans; Martin Vornehm; Sebastian Helmer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2020-06-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (2), mit zumindest einer in dem Gehäuse (2) angeordneten Getriebewelle (3) und mit zumindest einem Aktor (4), der eine elektrisch antreibbare Aktorwelle (5) und einen Schwenkmechanismus (6) aufweist, die so miteinander gekoppelt sind, dass die Drehung der Aktorwelle (5) in eine Schwenkbewegung des Schwenkmechanismus (6) übertragen wird, wobei die Aktorwelle (5) und die Getriebewelle (3) im Wesentlichen axial parallel zueinander angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein (Hybrid-)Getriebe für ein (Hybrid-)Kraftfahrzeug, mit einem Getriebegehäuse, mit zumindest einer in dem Getriebegehäuse angeordneten Getriebewelle und mit zumindest einem Aktor, der eine elektrisch antreibbare Aktorwelle und einen Schwenkmechanismus aufweist, die so miteinander gekoppelt sind, dass die Drehung der Aktorwelle in eine Schwenkbewegung des Schwenkmechanismus übertragen wird.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Getriebe mit solchen Aktoren bekannt. Zum Beispiel offenbart die DE 10 2005 053 867 A1 eine Kraftfahrzeug-Getriebeeinrichtung mit einer ersten Getriebeeingangswelle, einer ersten Getriebeausgangswelle, einer zweiten Getriebeausgangswelle, mehreren Radsätzen zur Bildung von Gängen und mit einem Getriebeaktor, wobei die erste Getriebeeingangswelle und die erste Getriebeausgangswelle und die zweite Getriebeausgangswelle sich im Wesentlichen parallel zueinander und quer zu ihrer jeweiligen Längsrichtung jeweils beabstandet zueinander erstrecken und wobei dieser Getriebeaktor einen ersten Elektromotor aufweist, wobei dieser erste Elektromotor und/oder eine zentrale Schaltwelle des Getriebeaktors auf der Seite wenigstens einer ersten Ebene, in der die zentrale Längsachse der ersten Getriebeeingangswelle gelegen ist, angeordnet ist, auf der auch und die zentrale Längsachse der ersten Getriebeausgangswelle und die zentrale Längsachse der zweiten Getriebeausgangswelle angeordnet ist.
Auch offenbart ein anderes Dokument, etwa die DE 101 08 881 A1 , die DE 199 200 64 A1 , die DE 10 2005 028 122 A1 , die DE 10 2012 206 936 A1 , die EP 1 845 289 A3 oder die EP 1 965 102 A1 , Getriebe, bei denen der Aktor, wie eine elektromechanische Getriebeaktorik, seitlich oder an der Rückseite des Getriebes angeflanscht ist.
Zudem ist es möglich, hydraulische Betätigungen, zumindest die Zylinder und Kolben, an der Seite der Getriebeeingangswelle unterzubringen. Dies ist zum Beispiel aus der DE 10 2007 039 483 A1 oder der DE 10 2007 062 353 A1 bekannt.
Üblicherweise wird als die Getriebeaktorik, welche die Schiebemuffen der Synchronisierungen betätigt, nach dem Zusammenbau des Getriebes an dessen Außenseite befestigt. Dies benötigt jedoch zusätzlichen Bauraum. Bei hydraulisch betätigten Schaltgabeln ist es zwar möglich, den Betätigungszylinder im Getriebe zu integrieren, jedoch sind zusätzlich ein Hydraulikaggregat und eine hydraulische Steuerung außerhalb des Getriebes erforderlich.
Der Stand der Technik hat also immer den Nachteil, dass eine Aktorik, insbesondere eine elektromechanische Getriebeaktorik, viel Bauraum benötigt und in bisher bekannten Konstruktionen nicht im Getriebe integriert werden kann.
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll ein Getriebe bereitgestellt werden, das eine elektromechanische Aktorik direkt im Getriebe integriert, ohne dass dafür Nachteile hinsichtlich Bauraum, Kosten oder Funktionalität in Kauf genommen werden müssen. Diese Aktorik soll Schaltungen oder auch Kupplungen und/oder Bremsen im Getriebe betätigen können.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Aktorwelle und die Getriebewelle im Wesentlichen axial parallel zueinander angeordnet sind. Im Wesentlichen parallel heißt, dass eine geringe Neigung der Aktorwellenachse zu der Getriebewellenachse, d.h. eine Neigung von bis zu 10°, vorliegen kann.
Dies hat den Vorteil, dass die Aktoren in dem Getriebegehäuse angeordnet werden können und so besonders bauraumsparend in dem vorhandenen Gehäuse untergebracht sind.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
Zudem ist es bevorzugt, wenn das Getriebe eine Zwischenwand besitzt, die ausgelegt ist, um das Getriebe von einer elektrischen Maschine zu trennen, wobei der Aktor in der Zwischenwand angeordnet ist. Der Aktor ist also in Axialrichtung zwischen der elektrischen Maschine und dem Getriebe angeordnet.
Ferner ist es von Vorteil, wenn der Aktor auf einer Motorseite des Getriebes angeordnet ist. Das heißt also, dass der Aktor auf der dem Motor/den Motoren, wie der elektrischen Maschine und/oder einer Verbrennungskraftmaschine, zugewandten (Axial-)Seite des Getriebes angeordnet ist. Der Aktor ist also auf einer Glockenseite/einer Seite eines Getriebeglockengehäuses angeordnet.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die Aktorwelle mit einer Übertragungswelle bzw. einer Übertragungsachse verbunden sind. Vorzugsweise sind die Aktorwelle und die Übertragungswelle formschlüssig miteinander verbunden. Beispielsweise können die Aktorwelle und die Übertragungswelle axial ineinander steckbar oder über eine Steckkupplung miteinander verbunden sein.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Aktorwelle (und/oder die Übertragungswelle) zumindest einseitig drehbar in dem Getriebegehäuse gelagert ist. Vorteilhaft ist es auch, wenn die steckbare Verbindung zwischen der Aktorwelle und der Übertragungswelle einen weiteren Lagerungspunkt der Übertragungswelle bildet.
Vorzugsweise ist auf der Aktorwelle (oder auf der Übertragungswelle) ein Übertragungselement ausgebildet, über das eine Schaltung, eine Synchronisierung und/oder eine Kupplung schwenkend betätigbar ist. Beispielsweise ist der Schwenkmechanismus koaxial zu dem zu betätigenden Element, wie der Schaltung, der Synchronisierung und/oder der Kupplung, angeordnet.
Das Übertragungselement kann in einer bevorzugten Ausführungsform als eine Verzahnung zwischen der Übertragungswelle (oder der Aktorwelle) und dem Schwenkmechanismus ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verzahnung des Schwenkmechanismus am Umfang nur partiell, d.h. als Winkelsegment, ausgebildet ist. Dadurch kann zusätzlich Bauraum eingespart werden.
Die Aktorwelle kann alternativ über ein Zugmittel, wie eine Kette oder einen Zahnriemen, eine Hebelmechanismus oder einen Exzentermechanismus mit dem Schwenkmechanismus verbunden sein.
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein (Hybrid-)Getriebe, bei dem ein Getriebeaktormechanismus so vorgesehen ist, dass die Aktorwellen axial parallel zu den Getriebewellen angeordnet sind. Erfindungsgemäß sind die Aktoren auf einer Seite, die einer Motorseite des Getriebes zugewandt ist (d.h. einer Seite der Getriebeglocke), angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Aktoren in einer Zwischenwand, die das Getriebe und eine elektrische Maschine trennt, angeordnet.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Getriebes in einer ersten Ausführungsform,
2 einen vergrößerten Ausschnitt der 1,
3 eine Längsschnittdarstellung des Getriebes in der ersten Ausführungsform,
4 eine Seitenansicht eines mit einer Aktorwelle gekoppelten Schwenkmechanismus des Getriebes in der ersten Ausführungsform, und
5 eine perspektivische Ansicht des mit der Aktorwelle gekoppelten Schwenkmechanismus des Getriebes in einer zweiten Ausführungsform.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden.
1 bis 4 zeigen ein Getriebe 1 für ein Kraftfahrzeug. Das Getriebe 1 weist ein Getriebegehäuse 2 auf. In dem Getriebegehäuse 2 sind mehrere Getriebewellen 3 angeordnet. Das Getriebe 1 weist ferner mehrere Aktoren 4, die jeweils eine elektrisch antreibbare Aktorwelle 5 und einen Schwenkmechanismus 6 besitzen, auf. Dabei sind die Aktorwelle 5 und der Schwenkmechanismus 6 so miteinander gekoppelt sind, dass die Drehung der Aktorwelle 5 in eine Schwenkbewegung des Schwenkmechanismus 6 übertragen wird. Die Aktoren 4 fungieren als Getriebeaktoren. Die Aktorwellen 5 sind im Wesentlichen axial parallel zu den Getriebewellen 3 angeordnet.
Auf einer ersten Seite in Axialrichtung des Getriebes 1 ist eine elektrische Maschine 7 angeordnet. Die der elektrischen Maschine 7 zugewandte Axialseite wird im Folgenden als eine Motorseite bezeichnet. Die elektrische Maschine 7 ist in einem Motorgehäuse 8 angeordnet. Das Getriebe 1 ist in dem Getriebegehäuse 2 angeordnet. In einer Zwischenwand 9, die in Axialrichtung zwischen dem Getriebegehäuse 2 und dem Motorgehäuse 8 angeordnet ist, sind die Aktoren 4 aufgenommen. Das heißt, die Aktoren 4 sind in Axialrichtung zwischen dem Getriebe 3 und der elektrischen Maschine 7 angeordnet. In der Zwischenwand 9 befindet sich auch eine motorseitige Lagerung der Getriebewellen 3.
Die Aktorwelle 5 ist zur Übertragung eines Aktormoments auf den Schwenkmechanismus 6 mit einer Übertragungswelle 10 verbunden. Die Übertragungswelle 10 ist koaxial, oder leicht geneigt (d.h. < 10° geneigt), zu dem Aktor 4 und/oder der Aktorwelle 5 angeordnet. Die Aktorwelle 5 ist über eine Steckkupplung 11 mit der Übertragungswelle 10 verbunden. Die Steckkupplung 11 ist an einem aktorseitigen Ende der Übertragungswelle 10 angeordnet. Die Aktorwelle 5 greift in die Steckkupplung 11 ein. Die Übertragungswelle 10 wird also aktorseitig durch die Aktorwelle 5 gelagert. Die Übertragungswelle 10 ist an einem dem Aktor 4 gegenüberliegenden Ende in dem Getriebegehäuse 2 über eine Lagerungsgeometrie 12 gelagert. Die Lagerungsgeometrie 12 kann in einem Gleitlager oder in einem Wälzlager aufgenommen sein. Über die Lagerungsgeometrie 12 der Übertragungswelle 10 werden Radialkräfte in das Getriebegehäuse 2 abgeleitet. Die Übertragungswelle 10 ist in Axialrichtung schwimmend gelagert. Alternativ kann die Übertragungswelle 10 auch durch eine Fest-Los-Lagerung in dem Getriebegehäuse 2 gelagert sein, auch wenn dies nicht dargestellt ist. Alternativ kann die Übertragungswelle auch über eine Steckgeometrie mit der Aktorwelle gekoppelt sein. Beispielsweise sind dann eine Steckgeometrie am Innendurchmesser der als Hohlwelle ausgeführten Aktorwelle und eine Steckgeometrie am Außendurchmesser der Übertragungswelle ausgebildet.
Die Übertragungswelle 10 ist über eine Verzahnung 13 mit dem Schwenkmechanismus 6 gekoppelt. Dabei ist an der Übertragungswelle 10 ein Zahnrad 14 befestigt, das mit einer Gegenverzahnung 15, die an dem Schwenkmechanismus 6 befestigt ist, kämmt. Dadurch wird die Drehung des Aktors 4 in eine Schwenkbewegung des Schwenkmechanismus 6 übertragen.
In Abhängigkeit von einem Schwenkwinkel des Schwenkmechanismus 6 ist die Gegenverzahnung 15 nur partiell über den Umfang, d.h. nicht um 360° umlaufend, ausgebildet. Dies ist insbesondere in 4 zu erkennen. Dadurch ist es möglich, den Durchmesser der Gegenverzahnung 15 größer zu wählen, da sie nicht in den Bereich eine Engstelle 16 zwischen den Getriebewellen hineinschwenkt (vergleiche 4).
Radial innerhalb der elektrischen Maschine 7 ist eine Trennkupplung 17 angeordnet. Die Trennkupplung 17 kann eine Antriebsmaschine, wie eine Verbrennungskraftmaschine, an den Antriebsstrang ankoppeln oder abkoppeln. Dazu ist ein Bestandteil der Trennkupplung 17 mit einer Kurbelwellenverschraubung 18 unter Zwischenschaltung eines Schwungrads 19 verbunden. In dem Getriebegehäuse 2 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf ein Differential 20 angeordnet.
In dem Getriebe 1, das insbesondere für ein Hybridfahrzeug eingesetzt ist, sind paarweise angeordnete Gangschaltkupplungen vorhanden, die jeweils über einen Schwenkmechanismus 6 betätigt werden. Um die Schwenkmechanismen 6 zu aktuieren sind parallel zu den Getriebewellen 3 Elektromotoren als die Aktoren 4 angeordnet. Dabei ist ein radialer Abstand der Drehachse der Aktoren 4 zu den jeweiligen Getriebewellen 3 so groß, dass die Achse außerhalb der Laufverzahnung läuft. Ein Aktorgehäuse 21 des Aktors 4 liegt jedoch noch innerhalb von Wickelknöpfen 22 der elektrischen Maschine. Die Achsen können auch gering, d.h. kleiner als 10°, von der Parallelität abweichen.
5 zeigt eine zweite Ausführungsform des Getriebes 1. In der zweiten Ausführungsform ist die Aktorwelle 5 über ein Zugmittel 23 mit dem Schwenkmechanismus 6 verbunden. Die Drehung der Aktorwelle 5 (oder der damit verbundenen Übertragungswelle 10) wird also über das Zugmittel 23 an den Schwenkmechanismus 6 übertragen.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2: Getriebegehäuse
3: Getriebewelle
4: Aktor
5: Aktorwelle
6: Schwenkmechanismus
7: elektrische Maschine
8: Motorgehäuse
9: Zwischenwand
10: Übertragungswelle
11: Steckkupplung
12: Lagerungsgeometrie
13: Verzahnung
14: Zahnrad
15: Gegenverzahnung
16: Engstelle
17: Trennkupplung
18: Kurbelwellenverschraubung
19: Schwungrad
20: Differential
21: Aktorgehäuse
22: Wickelknöpfe
23: Zugmittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005053867 A1 [0002]
DE 10108881 A1 [0003]
DE 19920064 A1 [0003]
DE 102005028122 A1 [0003]
DE 102012206936 A1 [0003]
EP 1845289 A3 [0003]
EP 1965102 A1 [0003]
DE 102007039483 A1 [0004]
DE 102007062353 A1 [0004]

Claims

Getriebe (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Getriebegehäuse (2), mit zumindest einer in dem Getriebegehäuse (2) angeordneten Getriebewelle (3) und mit zumindest einem Aktor (4), der eine elektrisch antreibbare Aktorwelle (5) und einen Schwenkmechanismus (6) aufweist, die so miteinander gekoppelt sind, dass die Drehung der Aktorwelle (5) in eine Schwenkbewegung des Schwenkmechanismus (6) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorwelle (5) und die Getriebewelle (3) im Wesentlichen axial parallel zueinander angeordnet sind.
Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1) eine Zwischenwand (9) besitzt, die ausgelegt ist, um das Getriebe (1) von einer elektrischen Maschine (7) zu trennen, wobei der Aktor (4) in der Zwischenwand (9) angeordnet ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (4) auf einer Motorseite des Getriebes (1) angeordnet ist.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorwelle (5) mit dem Schwenkmechanismus (6) über eine Verzahnung (13), ein Zugmittel (23), einen Hebelmechanismus und/oder einen Exzentermechanismus gekoppelt ist.