DE102019003913A1

DE102019003913A1 - Getriebevorrichtung mit zumindest einer Kupplungseinheit, die einen Freilauf aufweist

Info

Publication number: DE102019003913A1
Application number: DE102019003913.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Bopp; Josep Maria Bou Romano; Martin Burgbacher; Johannes Krawiec; Patrick Welke
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2019-06-03
Filing date: 2019-06-03
Publication date: 2020-12-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung (10) mit einer Vorgelegewelle (24), mit zumindest einer weiteren Welle (26), die insbesondere als ein Stirnrad ausgebildet ist, mit zumindest einer Kupplungseinheit (28), die einen Freilauf (30) aufweist, welcher dazu vorgesehen ist, die zumindest eine weitere Welle (26) mit der Vorgelegewelle (24) in einer ersten Drehrichtung (32) drehfest zu verbinden, und welcher ein Innenteil (34), ein drehbar zu dem Innenteil (34) gelagertes Außenteil (36) und zumindest eine Sperrklinke (76, 84) aufweist, wobei die zumindest eine Kupplungseinheit (28) eine Klauenkupplung (40) aufweist, die dazu vorgesehen ist, die zumindest eine weitere Welle (26) mit der Vorgelegewelle (24) in einer der ersten Drehrichtung (32) entgegengesetzten zweiten Drehrichtung (42) drehfest zu verbinden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung.
Aus der DE 10 2009 048 297 A1 ist bereits eine Getriebevorrichtung mit zumindest einer Kupplungseinheit, die einen Freilauf aufweist, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer kompakten Bauweise bereitzustellen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Getriebevorrichtung mit einer Vorgelegewelle, mit zumindest einer weiteren Welle, die insbesondere als ein Stirnrad ausgebildet ist, mit zumindest einer Kupplungseinheit, die einen Freilauf aufweist, welcher dazu vorgesehen ist, die zumindest eine weitere Welle mit der Vorgelegewelle in einer ersten Drehrichtung drehfest zu verbinden, und welcher ein Innenteil, ein drehbar zu dem Innenteil gelagertes Außenteil, zumindest eine Sperrklinke und zumindest ein mit der Sperrklinke gekoppeltes Federelement aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Kupplungseinheit eine Klauenkupplung aufweist, die dazu vorgesehen ist, die zumindest eine weitere Welle mit der Vorgelegewelle in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung drehfest zu verbinden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft erreicht werden, dass ein Drehmoment sowohl in die erste Drehrichtung mittels des Freilaufs, als auch in die zweite Drehrichtung mittels der Klauenkupplung übertragen werden kann. Dadurch kann eine vorteilhaft kompakt integrierte Kupplungseinheit bereitgestellt werden. Dadurch ist eine vorteilhaft kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung möglich. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft wahlweise zwischen einer Freilauffunktion der zumindest einen Kupplungseinheit und einer Sperrfunktion der zumindest einen Kupplungseinheit gewählt werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann in einer lastschaltbaren Getriebevorrichtung vorteilhaft lediglich eine Lamellenkupplung verwendet werden. Dadurch kann mittels der formschlüssigen Kupplungseinheit Bauraum und Gewicht vorteilhaft eingespart werden. Mittels der formschlüssigen Kupplungseinheit können Schleppverluste vorteilhaft verringert werden. Der Freilauf ermöglicht oder verhindert eine Drehmomentübertragung vorteilhaft automatisch und selbsttätig. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine vorteilhaft einfach anzusteuernde Kupplungseinheit bereitgestellt werden, da lediglich die Klauenkupplung angesteuert werden muss. Vorzugsweise ist die Getriebevorrichtung als ein Mehrganggetriebe ausgebildet. Die Getriebevorrichtung ist insbesondere zu einer Bereitstellung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs vorgesehen. Vorzugsweise weist das Fahrzeug eine elektrische Maschine und/oder eine Brennkraftmaschine zu einem Antrieb des Fahrzeugs auf. Besonders bevorzugt umfasst das Fahrzeug die Getriebevorrichtung. Durch die Klauenkupplung kann vorteilhaft ein Rekuperieren und/oder ein Rückwärtsfahren ermöglicht werden, insbesondere bei dem Mehrgangtriebe und/oder bei Verwendung der elektrischen Maschine. Vorzugsweise ist die zumindest eine Kupplungseinheit zu einer Schaltung genau eines Ganges der Getriebevorrichtung vorgesehen. Vorzugsweise ist das Fahrzeug dazu vorgesehen, sich in der ersten Drehrichtung vorwärts zu bewegen. Vorzugsweise ist das Fahrzeug dazu vorgesehen, sich in der zweiten Drehrichtung rückwärts zu bewegen. Vorzugsweise erfolgt eine Drehmomentübertragung in der ersten Drehrichtung und der zweiten Drehrichtung mittels einer formschlüssigen Verbindung des Innenteils und des Außenteils des Freilaufs. Der Freilauf ist insbesondere dazu vorgesehen, bei einem Zugbetrieb der Getriebevorrichtung ein Drehmoment zu übertragen. Unter einem „Zugbetrieb“ soll insbesondere ein Betriebszustand bei einer Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs verstanden werden, wobei ein Drehmoment von der elektrischen Maschine und/oder der Brennkraftmaschine an zumindest ein Rad des Fahrzeugs übertragen wird. Der Freilauf ist insbesondere dazu vorgesehen, bei einem Schubbetrieb der Getriebevorrichtung kein Drehmoment zu übertragen. Die Klauenkupplung ist insbesondere dazu vorgesehen, bei dem Schubbetrieb ein Drehmoment zu übertragen. Unter einem „Schubbetrieb“ soll insbesondere ein Betriebszustand bei der Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs verstanden werden, wobei ein Drehmoment von dem zumindest einen Rad des Fahrzeugs an die elektrische Maschine und/oder die Brennkraftmaschine übertragen wird. Bevorzugt ist die Klauenkupplung als Redundanz zu dem Freilauf vorgesehen. Vorzugsweise ist die zumindest eine weitere Welle koaxial zu der Vorgelegewelle angeordnet. Besonders bevorzugt ist die zumindest eine weitere Welle drehbar zu der Vorgelegewelle gelagert. Vorzugsweise ist das Innenteil des Freilaufs drehfest mit der Vorgelegewelle verbunden. Bevorzugt weist das Innenteil des Freilaufs eine Freilaufverzahnung auf. Die Freilaufverzahnung ist insbesondere asymmetrisch ausgebildet. Vorzugsweise ist das Außenteil des Freilaufs drehfest mit der zumindest einen weiteren Welle verbunden. Unter „drehfest verbunden“ soll insbesondere eine Verbindung verstanden werden, die über eine vollständige Umdrehung gemittelt einen Leistungsfluss mit einem unveränderten Drehmoment, einer unveränderten Drehrichtung und/oder einer unveränderten Drehzahl überträgt. Grundsätzlich kann das Innenteil des Freilaufs einstückig mit der zumindest einen weiteren Welle ausgebildet sein. Grundsätzlich kann das Außenteil des Freilaufs einstückig mit der Vorgelegewelle ausgebildet sein.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Sperrklinke in zumindest einer Sperrklinkenausnehmung des Außenteils des Freilaufs schwenkbar gelagert ist. Durch diese Ausgestaltung kann eine vorteilhaft kompakte Integration der zumindest einen Sperrklinke ermöglicht werden. Bevorzugt ist die Sperrklinkenausnehmung kederschienenförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist die zumindest eine Sperrklinke in einem definierten Winkelbereich schwenkbar gelagert. Vorzugsweise umfasst die zumindest eine Sperrklinke eine integrierte Zentrierung. Die Zentrierung bildet insbesondere eine Schwenkachse der zumindest einen Sperrklinke aus. Besonders bevorzugt weist die zumindest eine Sperrklinke einen Anschlag auf. Der Anschlag ist vorzugsweise als eine Schulter ausgebildet. Der Anschlag ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Auslenkung der zumindest einen Sperrklinke in die Freilaufverzahnung zu begrenzen. Dabei kann vorteilhaft für eine Montage der Getriebevorrichtung eine tiefste Position der zumindest einen Sperrklinke in der Freilaufverzahnung mittels des Anschlags bestimmt werden. Damit kann eine Montage des Innenteils und des Außenteils des Freilaufs vorteilhaft einfach realisiert werden. Besonders bevorzugt ist die zumindest eine Sperrklinke mittels des zumindest einen Federelements federvorgespannt. Das zumindest eine Federelement ist vorzugsweise als ein Federblech ausgebildet. Grundsätzlich kann das zumindest eine Federelement auch als eine Schraubfeder oder als eine andere, dem Fachmann als geeignet erscheinende Federausgestaltung ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das zumindest eine Federelement in zumindest einer Federelementausnehmung des Außenteils des Freilaufs gelagert. Vorzugsweise ist das zumindest eine Federelement in einem montierten Zustand in der zumindest einen Federelementausnehmung formschlüssig verrastet. Grundsätzlich könnte das zumindest eine Federelement auch kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Außenteil des Freilaufs verbunden sein. Das zumindest eine Federelement ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Kraft auf die zumindest eine Sperrklinke auszuüben, um die zumindest eine Sperrklinke permanent auf und/oder in die Freilaufverzahnung auszulenken. Dadurch kann vorteilhaft ein konstanter Kontakt der zumindest einen Sperrklinke mit der Freilaufverzahnung gewährleistet werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Klauenkupplung ein axial verschiebbares Klauenelement aufweist, das eine Innenverzahnung umfasst, die korrespondierend zu einer Außenverzahnung des Außenteils des Freilaufs ausgebildet ist. Durch diese Ausgestaltung kann eine vorteilhaft einfache Betätigung der Klauenkupplung realisiert werden. Dadurch kann eine vorteilhaft kompakte Bauweise ermöglicht werden. Das Klauenelement ist insbesondere dazu vorgesehen, bei einem Rückwärtszugbetrieb die Vorgelegewelle, insbesondere über das Außenteil des Freilaufs, mit der zumindest einen weiteren Welle drehfest für eine Drehmomentübertragung zu verbinden. Unter einem „Rückwärtszugbetrieb“ soll insbesondere ein Betriebszustand bei einer Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs verstanden werden, wobei ein Drehmoment von der elektrischen Maschine und/oder der Brennkraftmaschine an das zumindest eine Rad des Fahrzeugs übertragen wird. Bevorzugt ist das Klauenelement permanent drehfest mit der zumindest einen weiteren Welle verbunden. Vorzugsweise ist das Klauenelement permanent drehfest mit dem Innenteil des Freilaufs verbunden. Vorzugsweise ist das Klauenelement mit dem Außenteil des Freilaufs koppelbar. Vorzugsweise ist die Freilaufverzahnung radial innerhalb des Klauenelements angeordnet. Die Begriffe „axial“ und „radial“ sind insbesondere auf eine Rotationsachse der Vorgelegewelle bezogen, sodass der Ausdruck „axial“ insbesondere eine Richtung bezeichnet, die parallel oder koaxial zu der Rotationsachse verläuft. Ferner bezeichnet der Ausdruck „radial“ insbesondere eine Richtung, die senkrecht zu der Rotationsachse verläuft. Vorzugsweise weist das Klauenelement eine Außenverzahnung auf. Vorzugsweise weist die zumindest eine weitere Welle eine Innenverzahnung auf, die korrespondierend zu der Außenverzahnung des Klauenelements ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Innenverzahnung des Klauenelements eine Zähnezahl auf, die einem ganzzahligen Vielfachen einer Zähnezahl der Freilaufverzahnung entspricht. Vorzugsweise weist die Außenverzahnung des Außenteils des Freilaufs eine Zähnezahl auf, die einem ganzzahligen Vielfachen der Zähnezahl der Innenverzahnung des Klauenelements entspricht. Die Innenverzahnung des Klauenelements und die Außenverzahnung des Außenteils des Freilaufs sind insbesondere so zueinander ausgerichtet, dass bei einem Einlegen des Klauenelements immer eine Anordnung „Zahn auf Lücke“ und nie eine Anordnung „Zahn auf Zahn“ gegeben ist. Dadurch kann das Klauenelement während des Zugbetriebs, bei dem der Freilauf blockiert ist, vorteilhaft lastfrei eingelegt und ausgelegt werden. Vorzugsweise weist das Klauenelement eine Führungsnut auf. Vorzugsweise weist die Getriebevorrichtung zumindest eine Schaltgabel auf. Die Schaltgabel ist insbesondere dazu vorgesehen, zu einer axialen Betätigung des Klauenelements in die Führungsnut einzugreifen. Vorzugsweise weist die Innenverzahnung des Klauenelements und/oder die Außenverzahnung des Außenelements des Freilaufs eine Hinterlegung für die zweite Drehrichtung auf. Unter einer „Hinterlegung“ soll insbesondere eine zueinander korrespondierende Form der Innenverzahnung des Klauenelements und der Außenverzahnung des Außenteils des Freilaufs verstanden werden, wobei jeweils eine Flanke der Zähne der Innenverzahnung und jeweils eine Flanke der Zähne der Außenverzahnung des Außenteils des Freilaufs zu der Rotationsachse der Vorgelegewelle angewinkelt sind. Die Hinterlegung ist insbesondere dazu vorgesehen, unerwünschte Gangsprünge zu vermeiden. Grundsätzlich ist eine weitere Hinterlegung für die erste Drehrichtung nicht notwendig, da während des Zugbetriebs eine Drehmomentübertragung immer über den Freilauf erfolgt. Durch die Hinterlegung in lediglich die zweite Drehrichtung kann ein gesamtes radiales Umschlagspiel der zumindest einen Kupplungseinheit vorteilhaft reduziert werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass das Innenteil des Freilaufs, das Außenteil des Freilaufs und/oder das Klauenelement so ausgestaltet sind, dass interne Axialanschläge zu einer genauen Bestimmung von Endpositionen ohne zusätzliche Bauteile für eine Montage vorhanden sind.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Getriebevorrichtung in einer schematischen Darstellung,
2 die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung,
3 einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung,
4 einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung,
5 einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung,
6 einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit einem eingelegten Klauenelement in einer schematischen Schnittdarstellung,
7 einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit dem ausgelegten Klauenelement in einer schematischen Schnittdarstellung,
8a eine Abwicklung einer Außenverzahnung eines Außenteils eines Freilaufs und eine Innenverzahnung eines Klauenelements einer Klauenkupplung in einer schematischen Teilschnittdarstellung bei einem Zugbetrieb und
8b eine Abwicklung der Außenverzahnung des Außenteils des Freilaufs und der Innenverzahnung des Klauenelements der Klauenkupplung in einer schematischen Teilschnittdarstellung bei einem Schubbetrieb.

Die 1 zeigt eine Getriebevorrichtung 10 in einer schematischen Darstellung. Die Getriebevorrichtung 10 ist im vorliegenden Fall als ein Mehrganggetriebe, insbesondere als ein 2-Ganggetriebe, ausgebildet. Die Getriebevorrichtung 10 ist zu einem Einsatz in einem nicht näher dargestellten Fahrzeug vorgesehen. Das Fahrzeug umfasst die Getriebevorrichtung 10. Die Getriebevorrichtung 10 ist zu einer Bereitstellung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse für einen Antriebsstrang des Fahrzeugs vorgesehen. Das Fahrzeug weist eine elektrische Maschine 12 zu einem Antrieb des Fahrzeugs auf. Die elektrische Maschine 12 weist einen Stator 14 und einen Rotor 16 auf.
Die Getriebevorrichtung 10 weist eine Eingangswelle 18 auf. Die Getriebevorrichtung 10 weist ein erstes Antriebszahnrad 20 und ein zweites Antriebszahnrad 22 auf. Das erste Antriebszahnrad 20 ist als ein Festrad ausgebildet. Das zweite Antriebszahnrad 22 ist als ein Festrad ausgebildet. Die Getriebevorrichtung 10 weist eine Vorgelegewelle 24 auf. Die Vorgelegewelle 24 weist eine Rotationsachse 110 auf. Die Getriebevorrichtung 10 weist eine weitere Welle 26 auf. Die weitere Welle 26 ist als ein Stirnrad ausgebildet. Die weitere Welle 26 ist koaxial zu der Vorgelegewelle 24 angeordnet. Die weitere Welle 26 ist auf der Vorgelegewelle 24 angeordnet. Die weitere Welle 26 ist drehbar zu der Vorgelegewelle 24 gelagert.
Die Getriebevorrichtung 10 weist eine Kupplungseinheit 28 auf. Die Kupplungseinheit 28 ist zu einer Schaltung genau eines Ganges der Getriebevorrichtung 10 vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist die Kupplungseinheit 28 zu einer Schaltung eines ersten Ganges der Getriebevorrichtung 10 vorgesehen. Die Kupplungseinheit 28 weist einen Freilauf 30 auf. Der Freilauf 30 ist dazu vorgesehen, die weitere Welle 26 mit der Vorgelegewelle 24 in einer ersten Drehrichtung 32 drehfest zu verbinden. Der Freilauf 30 weist ein Innenteil 34 und ein drehbar zu dem Innenteil 34 gelagertes Außenteil 36 auf. Das Innenteil 34 des Freilaufs 30 ist drehfest mit der Vorgelegewelle 24 verbunden. Das Innenteil 34 des Freilaufs 30 weist eine Freilaufverzahnung 38 auf. Die Freilaufverzahnung 38 ist asymmetrisch ausgebildet. Das Außenteil 36 des Freilaufs 30 ist drehfest mit der weiteren Welle 26 verbunden.
Die Kupplungseinheit 28 weist eine Klauenkupplung 40 auf. Die Klauenkupplung 40 ist dazu vorgesehen, die weitere Welle 26 mit der Vorgelegewelle 24 in einer der ersten Drehrichtung 32 entgegengesetzten zweiten Drehrichtung 42 drehfest zu verbinden. Die Klauenkupplung 40 weist ein axial verschiebbares Klauenelement 44 auf. Das Klauenelement 44 ist permanent drehfest mit der weiteren Welle 26 verbunden. Das Klauenelement 44 ist permanent drehfest mit dem Innenteil 34 des Freilaufs 30 verbunden. Das Klauenelement 44 weist eine Führungsnut 46 auf. Die Getriebevorrichtung 10 weist eine Schaltgabel 48 auf. Die Schaltgabel 48 ist dazu vorgesehen, zu einer axialen Betätigung des Klauenelements 44 in die Führungsnut 46 einzugreifen. Eine Drehmomentübertragung erfolgt in der ersten Drehrichtung 32 und der zweiten Drehrichtung 42 mittels einer formschlüssigen Verbindung des Innenteils 34 und des Außenteils 36 des Freilaufs 30.
Die Getriebevorrichtung 10 weist eine andere Welle 50 auf. Die andere Welle 50 ist koaxial zu der Vorgelegewelle 24 angeordnet. Die andere Welle 50 ist drehbar auf der Vorgelegewelle 24 angeordnet. Die andere Welle 50 ist als ein Stirnrad ausgebildet. Die Getriebevorrichtung 10 weist eine Lamellenkupplung 52 auf. Im vorliegenden Fall ist die Lamellenkupplung 52 zu einer Schaltung eines zweiten Ganges der Getriebevorrichtung 10 vorgesehen. Die Lamellenkupplung 52 weist mehrere Innenlamellen 54 und mehrere Außenlamellen 56 auf. Die Lamellenkupplung 52 ist dazu vorgesehen, die andere Welle 50 mit der Vorgelegewelle 24 über einen Reibschluss drehfest zu verbinden. Die Lamellenkupplung 52 weist eine Kugelrampe 58 auf. Die Kugelrampe 58 ist zu einer Betätigung der Lamellenkupplung 52 vorgesehen. Die Kugelrampe 58 weist zwei nicht näher dargestellte Zonen auf, wobei in einer ersten Zone keine axiale Betätigung der Lamellenkupplung 52 und in einer zweiten Zone eine axiale Betätigung der Lamellenkupplung 52 erfolgt. Die Kugelrampe 58 weist ein Schneckenrad 60 auf. Das Schneckenrad 60 ist dazu vorgesehen, eine Drehbewegung in eine axiale Bewegung der Kugelrampe 58 umzuwandeln. Die Kugelrampe 58 weist im vorliegenden Fall mehrere Kugeln 62 auf, von denen zwei Kugeln 62 in den Figuren sichtbar sind. Die Lamellenkupplung 52 weist ein Rückstellfederelement 64 auf.
Die Getriebevorrichtung 10 umfasst eine Betätigungseinheit 66. Die Betätigungseinheit 66 ist zu einer Betätigung der Klauenkupplung 40 und der Lamellenkupplung 52 vorgesehen. Die Betätigungseinheit 66 weist einen elektromechanischen Aktor 68 auf. Die Betätigungseinheit 66 weist eine Schaltwalze 70 auf. Die Schaltgabel 48 ist mit der Betätigungseinheit 66 über die Schaltwalze 70 gekoppelt. Das Schneckenrad 60 ist mit der Betätigungseinheit 66 gekoppelt. Die Betätigung der Klauenkupplung 40 und der Lamellenkupplung 52 erfolgt mittels der Betätigungseinheit 66 sequentiell.
Die Getriebevorrichtung 10 weist eine Abtriebswelle 72 auf. Die Vorgelegewelle 24 ist über eine Abtriebsstirnradpaarung 74 der Getriebevorrichtung 10 mit der Abtriebswelle 72 gekoppelt. Die Abtriebswelle 72 kann mit einem nicht näher dargestellten Differential und/oder mit zumindest einem nicht näher dargestellten Rad des Fahrzeugs gekoppelt sein.
In dem ersten Gang ist der Freilauf 30 bei einem Zugbetrieb der Getriebevorrichtung 10 gesperrt, wobei der Freilauf 30 ein Drehmoment überträgt. In dem ersten Gang befindet sich das Klauenelement 44 in einem eingelegten Zustand. Das Klauenelement 44 ist grundsätzlich in dem ersten Gang eingelegt, um ein Drehmoment bei einem Schubbetrieb der Getriebevorrichtung 10 übertragen zu können. In dem ersten Gang ist der Freilauf 30 bei dem Schubbetrieb freilaufend. In dem ersten Gang ist der Freilauf 30 bei einem Rückwärtszugbetrieb freilaufend. In dem ersten Gang ist die Lamellenkupplung 52 vollständig geöffnet.
Bei einer Hochschaltung von dem ersten Gang in den zweiten Gang wird das Klauenelement 44 in einen ausgelegten Zustand versetzt. Anschließend wird die Lamellenkupplung 52 geschlossen, wobei die Lamellenkupplung 52 ein Drehmoment überträgt. Dabei wird der Freilauf 30 aufgrund einer Drehzahldifferenz überholt und ist freilaufend. In dem zweiten Gang ist der Freilauf 30 bei dem Zugbetrieb freilaufend, wobei die Lamellenkupplung 52 ein Drehmoment überträgt. In dem zweiten Gang befindet sich das Klauenelement 44 bei dem Zugbetrieb und bei dem Schubbetrieb in dem ausgelegten Zustand. Bei der Hochschaltung kann eine Drehmomentanpassung mittels der elektrischen Maschine 12 erfolgen. In dem zweiten Gang ist der Freilauf 30 bei dem Schubbetrieb freilaufend. In dem zweiten Gang ist die Lamellenkupplung 52 bei dem Schubbetrieb geschlossen.
Bei einer Rückschaltung von dem zweiten Gang in den ersten Gang wird die Lamellenkupplung 52 geöffnet, wobei die Lamellenkupplung 52 bei dem Zugbetrieb kein Drehmoment überträgt sobald der Freilauf 30 automatisch und selbsttätig sperrt. Die Lamellenkupplung 52 wird dabei in Schlupf gebracht. Bei der Rückschaltung kann eine Drehzahlanpassung mittels der elektrischen Maschine 12 erfolgen.
In einer Neutralstellung der Getriebevorrichtung 10 bei einer Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs befindet sich das Klauenelement 44 in dem ausgelegten Zustand, die elektrische Maschine 12 befindet sich in einem Stillstand und die Lamellenkupplung 52 ist vollständig geöffnet. In der Neutralstellung ist der Freilauf 30 bei der Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs freilaufend.
In der 2 ist eine schematische Schnittdarstellung in einer Schnittebene senkrecht zu der Rotationsachse 110 der Vorgelegewelle 24 gezeigt. Der Freilauf 30 weist eine erste Sperrklinke 76 und ein mit der ersten Sperrklinke 76 gekoppeltes erstes Federelement 78 auf. Die erste Sperrklinke 76 ist in einer ersten Sperrklinkenausnehmung 80 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 schwenkbar gelagert. Die erste Sperrklinke 76 ist mittels des ersten Federelements 78 federvorgespannt. Das erste Federelement 78 ist im vorliegenden Fall als ein Federblech ausgebildet. Das erste Federelement 78 ist in einer ersten Federelementausnehmung 82 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 gelagert. Das erste Federelement 78 ist in einem montierten Zustand in der ersten Federelementausnehmung 82 formschlüssig verrastet. Das erste Federelement 78 ist dazu vorgesehen, eine Kraft auf die erste Sperrklinke 76 auszuüben, um die erste Sperrklinke 76 permanent auf und/oder in die Freilaufverzahnung 38 auszulenken. Der Freilauf 30 weist eine zweite Sperrklinke 84 und ein mit der zweiten Sperrklinke 84 gekoppeltes zweites Federelement 86 auf. Die zweite Sperrklinke 84 ist identisch zu der ersten Sperrklinke 76 ausgebildet. Das zweite Federelement 86 ist identisch zu dem ersten Federelement 78 ausgebildet. Die zweite Sperrklinke 84 ist in einer zweiten Sperrklinkenausnehmung 88 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 schwenkbar gelagert. Die zweite Sperrklinkenausnehmung 88 ist identisch zu der ersten Sperrklinkenausnehmung 80 ausgebildet. Die zweite Sperrklinke 84 ist mittels des zweiten Federelements 86 federvorgespannt. Das zweite Federelement 86 ist im vorliegenden Fall als ein Federblech ausgebildet. Das zweite Federelement 86 ist in einer zweiten Federelementausnehmung 90 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 gelagert. Das zweite Federelement 86 ist in einem montierten Zustand in der zweiten Federelementausnehmung 90 formschlüssig verrastet. Das zweite Federelement 86 ist dazu vorgesehen, eine Kraft auf die zweite Sperrklinke 84 auszuüben, um die zweite Sperrklinke 84 permanent auf und/oder in die Freilaufverzahnung 38 auszulenken.
Die 3 zeigt einen Ausschnitt der Getriebevorrichtung 10 aus einer schematischen Schnittdarstellung in einer Schnittebene senkrecht zu der Rotationsachse 110 der Vorgelegewelle 24. In der 3 ist der erste Gang bei dem Zugbetrieb geschaltet. Das Fahrzeug ist dazu vorgesehen, sich in der ersten Drehrichtung 32 vorwärts zu bewegen. Der Freilauf 30 ist dazu vorgesehen, bei dem Zugbetrieb der Getriebevorrichtung 10 ein Drehmoment zu übertragen. Das Klauenelement 44 befindet sich in 3 in dem eingelegten Zustand. Grundsätzlich könnte sich das Klauenelement 44 auch in dem ausgelegten Zustand befinden.
Die erste Sperrklinkenausnehmung 80 ist kederschienenförmig ausgebildet. Die erste Sperrklinke 76 ist in einem definierten Winkelbereich schwenkbar gelagert. Die erste Sperrklinke 76 umfasst eine integrierte Zentrierung 92. Die Zentrierung 92 bildet eine Schwenkachse der ersten Sperrklinke 76 aus. Die erste Sperrklinke 76 weist einen ersten Anschlag 94 auf. Der erste Anschlag 94 ist als eine Schulter ausgebildet. Der erste Anschlag 94 ist dazu vorgesehen, eine Auslenkung der ersten Sperrklinke 76 in die Freilaufverzahnung 38 zu begrenzen.
Das Klauenelement 44 umfasst eine Innenverzahnung 96. Die Innenverzahnung 96 ist korrespondierend zu einer Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 ausgebildet. Die Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 weist eine Zähnezahl auf, die einem ganzzahligen Vielfachen einer Zähnezahl der Freilaufverzahnung 38 entspricht. Die Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 weist eine Zähnezahl auf, die einem ganzzahligen Vielfachen der Zähnezahl der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 entspricht. Die Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und die Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 sind so zueinander ausgerichtet, dass bei einem Einlegen des Klauenelements 44 immer eine Anordnung „Zahn auf Lücke“ und nie eine Anordnung „Zahn auf Zahn“ gegeben ist.
Das Klauenelement 44 weist eine Außenverzahnung 100 auf. Die weitere Welle 26 weist eine Innenverzahnung 102 auf, die korrespondierend zu der Außenverzahnung 100 des Klauenelements 44 ausgebildet ist.
Die 4 zeigt einen Ausschnitt der Getriebevorrichtung 10 aus einer schematischen Schnittdarstellung in einer Schnittebene senkrecht zu der Rotationsachse 110 der Vorgelegewelle 24. Die Schnittebene aus der 4 entspricht der Schnittebene aus der 3. In der 4 ist die Neutralstellung abgebildet, wobei sich das Außenteil 36 des Freilaufs 30 in der ersten Drehrichtung 32 dreht. Die elektrische Maschine 12 ist in der Neutralstellung im Stillstand, wobei sich die weitere Welle 26 und das Innenteil 34 des Freilaufs 30 ebenfalls im Stillstand befinden. Das Klauenelement 44 befindet sich in der Neutralstellung in dem ausgelegten Zustand.
Die 5 zeigt einen Ausschnitt der Getriebevorrichtung 10 aus einer schematischen Schnittdarstellung in einer Schnittebene senkrecht zu der Rotationsachse 110 der Vorgelegewelle 24. Die Schnittebene aus 5 entspricht der Schnittebene aus den 3 und 4. In der 5 ist der erste Gang bei dem Rückwärtszugbetrieb geschaltet. Das Fahrzeug ist dazu vorgesehen, sich in der zweiten Drehrichtung 42 rückwärts zu bewegen. Die Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 kontaktiert bei dem Rückwärtszugbetrieb die Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44. Der Freilauf 30 ist dazu vorgesehen, bei dem Rückwärtszugbetrieb der Getriebevorrichtung 10 kein Drehmoment zu übertragen. Die Klauenkupplung 40 ist dazu vorgesehen, bei dem Rückwärtszugbetrieb ein Drehmoment zu übertragen. Das Klauenelement 44 ist dazu vorgesehen, bei dem Rückwärtszugbetrieb die Vorgelegewelle 24 über das Außenteil 36 des Freilaufs 30 mit der weiteren Welle 26 drehfest für eine Drehmomentübertragung zu verbinden.
Wenn die in der 5 gezeigten zweiten Drehrichtungen 42 jeweils durch die erste Drehrichtung 32 ersetzt werden, ist in der 5 der Schubbetrieb in dem ersten Gang bei einer Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs gezeigt. Die Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 kontaktiert bei dem Schubbetrieb die Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44. Der Freilauf 30 ist dazu vorgesehen, bei dem Schubbetrieb der Getriebevorrichtung 10 kein Drehmoment zu übertragen. Die Klauenkupplung 40 ist dazu vorgesehen, bei dem Schubbetrieb ein Drehmoment zu übertragen. Das Klauenelement 44 ist dazu vorgesehen, bei dem Schubbetrieb die Vorgelegewelle 24 über das Außenteil 36 des Freilaufs 30 mit der weiteren Welle 26 drehfest für eine Drehmomentübertragung zu verbinden. Die Klauenkupplung 40 ist als Redundanz zu dem Freilauf 30 vorgesehen.
In der 6 ist ein Ausschnitt der Getriebevorrichtung 10 in einer schematischen Schnittdarstellung gezeigt, wobei eine Schnittebene auf der Rotationsachse 110 der Vorgelegewelle 24 liegt. Das Klauenelement 44 befindet sich in der Darstellung von der 6 in dem eingelegten Zustand. Das Klauenelement 44 ist permanent drehfest über die weitere Welle 26 mit dem Innenteil 34 des Freilaufs 30 verbunden. Das Klauenelement 44 ist mit dem Außenteil 36 des Freilaufs 30 koppelbar. Die Freilaufverzahnung 38 ist radial innerhalb des Klauenelements 44 angeordnet. Das Außenteil 36 des Freilaufs 30 weist eine weitere Außenverzahnung 104 auf. Die weitere Außenverzahnung 104 ist als ein Axialanschlag für das Klauenelement 44 vorgesehen. Die weitere Außenverzahnung 104 ist axial in einer Flucht mit der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 angeordnet. In dem eingelegten Zustand des Klauenelements 44 bilden die Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und die Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 einen Formschluss aus.
In der 7 ist ein Ausschnitt der Getriebevorrichtung 10 in einer schematischen Schnittdarstellung gezeigt, wobei eine Schnittebene auf der Rotationsachse 110 der Vorgelegewelle 24 liegt. Die Schnittebene aus der 7 entspricht der Schnittebene aus der 6. Das Klauenelement 44 befindet sich in der Darstellung von 6 in dem ausgelegten Zustand. Zähne 124 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 weisen jeweils eine Schräge 106 mit einem Winkel auf. Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 weisen jeweils eine Schräge 108 in demselben Winkel auf. Dadurch wird vorteilhaft eine Zentrierfunktion zwischen der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 und der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 für ein Schalten des Klauenelements 44 bereitgestellt. In dem ausgelegten Zustand des Klauenelements 44 bilden die Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und die Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 keinen Formschluss aus.
In der 8a ist eine Abwicklung der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 und der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 der Klauenkupplung 40 in einer schematischen Teilschnittdarstellung bei dem Zugbetrieb in 3 gezeigt. Die Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und die Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 weisen eine Hinterlegung 128 für die zweite Drehrichtung 42 auf. Die Hinterlegung 128 ist dazu vorgesehen, unerwünschte Gangsprünge zu vermeiden. Grundsätzlich ist eine weitere Hinterlegung für die erste Drehrichtung 32 nicht notwendig, da während des Zugbetriebs eine Drehmomentübertragung immer über den Freilauf 30 erfolgt. Jeweils eine Flanke 112 der Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und jeweils eine Flanke 114 der Zähne 124 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 sind zu der Rotationsachse 110 der Vorgelegewelle 24 angewinkelt. Jeweils eine weitere Flanke 116 der Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und jeweils eine weitere Flanke 118 der Zähne 124 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 sind zu der Rotationsachse 110 der Vorgelegewelle 24 parallel ausgerichtet. Die Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und die Zähne 124 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 bilden bei dem Zugbetrieb jeweils zwischen den Flanken 112 der Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und den Flanken 114 der Zähne 124 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 einen ersten Abstand 120 zueinander aus. Die Flanken 112 der Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und die Flanken 114 der Zähne 124 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 kontaktieren sich bei dem Zugbetrieb nicht. Dadurch kann das Klauenelement 44 vorteilhaft einfach eingelegt und ausgelegt werden. Die Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und die Zähne 124 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 bilden bei dem Zugbetrieb jeweils zwischen den weiteren Flanken 116 der Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und den weiteren Flanken 118 der Zähne 124 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 einen zweiten Abstand 122 zueinander aus. Die weiteren Flanken 116 der Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und die weiteren Flanken 118 der Zähne 124 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 kontaktieren sich bei dem Zugbetrieb nicht. Der erste Abstand 120 und der zweite Abstand 122 sind bei dem Zugbetrieb gleich groß. Durch den zweiten Abstand 122 kann ein vorteilhaft einfaches und betriebssicheres Einlegen und Auslegen des Klauenelements 44 sichergestellt werden.
In der 8b ist eine Abwicklung der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 und der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 der Klauenkupplung 40 in einer schematischen Teilschnittdarstellung bei dem Schubbetrieb in der ersten Drehrichtung 32 und dem Rückwärtszugbetrieb aus 5 in der zweiten Drehrichtung 42 gezeigt. Die Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und die Zähne 124 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 bilden bei dem Schubbetrieb jeweils zwischen den Flanken 112 der Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und den Flanken 114 der Zähne 126 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 keinen ersten Abstand zueinander aus. Die Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und die Zähne 124 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 kontaktieren sich bei dem Schubbetrieb jeweils an den Flanken 112 der Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und den Flanken 114 der Zähne 124 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30. Die Flanken 112 der Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und die Flanken 114 der Zähne 124 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 kontaktieren sich bei dem Schubbetrieb und im Rückwärtszugbetrieb. Die Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und die Zähne 124 der Au-ßenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 bilden bei dem Schubbetrieb jeweils zwischen den weiteren Flanken 116 der Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und den weiteren Flanken 118 der Zähne 124 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 einen zweiten Abstand 122 zueinander aus. Die Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und die Zähne 124 der Au-ßenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 sind in jedem Betriebszustand an den weiteren Flanken 116 der Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und den weiteren Flanken 118 der Zähne 124 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 kontaktfrei. Die weiteren Flanken 116 der Zähne 126 der Innenverzahnung 96 des Klauenelements 44 und die weiteren Flanken 118 der Zähne 124 der Außenverzahnung 98 des Außenteils 36 des Freilaufs 30 kontaktieren sich bei dem Zugbetrieb, bei dem Schubbetrieb und bei dem Rückwärtszugbetrieb nicht.
Bezugszeichenliste

10: Getriebevorrichtung
12: elektrische Maschine
14: Stator
16: Rotor
18: Eingangswelle
20: Antriebszahnrad
22: Antriebszahnrad
24: Vorgelegewelle
26: Welle
28: Kupplungseinheit
30: Freilauf
32: Drehrichtung
34: Innenteil
36: Außenteil
38: Freilaufverzahnung
40: Klauenkupplung
42: Drehrichtung
44: Klauenelement
46: Führungsnut
48: Schaltgabel
50: Welle
52: Lamellenkupplung
54: Innenlamelle
56: Außenlamelle
58: Kugelrampe
60: Schneckenrad
62: Kugel
64: Rückstellfederelement
66: Betätigungseinheit
68: Aktor
70: Schaltwalze
72: Abtriebswelle
74: Abtriebsstirnradpaarung
76: Sperrklinke
78: Federelement
80: Sperrklinkenausnehmung
82: Federelementausnehmung
84: Sperrklinke
86: Federelement
88: Sperrklinkenausnehmung
90: Federelementausnehmung
92: Zentrierung
94: Anschlag
96: Innenverzahnung
98: Außenverzahnung
100: Außenverzahnung
102: Innenverzahnung
104: Außenverzahnung
106: Schräge
108: Schräge
110: Rotationsachse
112: Flanke
114: Flanke
116: Flanke
118: Flanke
120: Abstand
122: Abstand
124: Zahn
126: Zahn
128: Hinterlegung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009048297 A1 [0002]

Claims

Getriebevorrichtung mit einer Vorgelegewelle (24), mit zumindest einer weiteren Welle (26), die insbesondere als ein Stirnrad ausgebildet ist, mit zumindest einer Kupplungseinheit (28), die einen Freilauf (30) aufweist, welcher dazu vorgesehen ist, die zumindest eine weitere Welle (26) mit der Vorgelegewelle (24) in einer ersten Drehrichtung (32) drehfest zu verbinden, und welcher ein Innenteil (34), ein drehbar zu dem Innenteil (34) gelagertes Außenteil (36) und zumindest eine Sperrklinke (76, 84) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kupplungseinheit (28) eine Klauenkupplung (40) aufweist, die dazu vorgesehen ist, die zumindest eine weitere Welle (26) mit der Vorgelegewelle (24) in einer der ersten Drehrichtung (32) entgegengesetzten zweiten Drehrichtung (42) drehfest zu verbinden.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein mit der Sperrklinke (76, 84) gekoppeltes Federelement (78, 86) vorgesehen ist.
Getriebevorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sperrklinke (76, 84) in zumindest einer Sperrklinkenausnehmung (80, 88) des Außenteils (36) des Freilaufs (30) angeordnet und schwenkbar gelagert ist.
Getriebevorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenkupplung (40) ein axial verschiebbares Klauenelement (44) aufweist, das eine Innenverzahnung (96) umfasst, die korrespondierend zu einer Außenverzahnung (98) des Außenteils (36) des Freilaufs (30) ausgebildet ist.