DE102019131713B4

DE102019131713B4 - Kompaktes Zweiganggetriebe für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019131713B4
Application number: DE102019131713.4A
Authority: DE
Inventors: Vivek Singh; Ps Satyanarayana; Kalyan Bhairi; Prajod Ayyappath
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2039-11-26
Also published as: DE102019131713A1

Abstract

Getriebe (3) für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, das gemeinsam mit einem Elektromotor (2) eine in einem Antriebsstrang integrierte Antriebseinheit (1) bildet, die als Getriebe (3) ein Planetengetriebe umfasst mit zugeordnetem Differential (6) und einer Getriebeschaltung (5), wobei das Getriebe (3) über zumindest eine Abtriebswelle mit Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines schnell schaltbaren Getriebes (3) die Getriebeschaltung (5) eine über einen Aktuator (10) aktivierbare Spindelwelle (11) einschließt, die unmittelbar mit einer Synchronisiereinrichtung (4) des modular als Zweiganggetriebe aufgebauten, zwei Planetenradsätze einschließenden Getriebes (3) zusammenwirkt, wobei die Spindelwelle (11) der Getriebeschaltung (5) unmittelbar mit einer Schaltgabel (20) der Synchronisiereinrichtung (4) verbunden ist, wobei die Schaltgabel (20) eine Axialbewegung einer Schiebemuffe (19) begrenzt sowie mittels eines Fixierstiftes (21) eine Rotation der Schiebemuffe (19) mit einer Synchronnabe (12) verhindert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein auch BEV (Battery Electric Vehicle) genanntes, elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, das gemeinsam mit einem Elektromotor eine in einem Antriebsstrang integrierte Antriebseinheit bildet, wobei das Getriebe zumindest einen Planetenradsatz, ein Differential sowie eine Getriebeschaltung umfasst und das Getriebe über zumindest eine Abtriebswelle mit Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verbunden ist
Elektrofahrzeugantriebe bestehen traditionell aus einem zentralen Elektromotorantrieb, einem einstufigen Getriebe und einem Differential. Diese Auslegung des elektrischen Antriebsstrangs wird entweder in vollelektrischen Fahrzeugen oder in Hybridfahrzeugen eingesetzt. Um eine Steigerung des Gesamtwirkungsgrades des elektrischen Antriebsstrangs zu verbessern ist es bekannt, den Elektromotor eines Elektro- oder Hybridsystems anstelle eines einstufigen Getriebes mit einem Zweiganggetriebe zu verbinden. Dazu werden zum Starten bzw. zum Entkuppeln Reibungskupplungen bzw. Einwegkupplungen eingesetzt.
Aus der DE 10 2012 220 562 A1 ist ein Fahrzeugantrieb bekannt, bei dem ein Elektromotor mit einem als Planetengetriebe ausgeführten Zweiganggetriebe kombiniert ist, das zwei als trockene Reibungskupplungen ausgeführte Schaltelemente einschließt, mit denen die Übersetzungsstufen schaltbar sind. Abtriebsseitig ist an das Planetengetriebe ein Untersetzungsgetriebe nachgeschaltet.
Die DE 195 44 837 A1 offenbart eine Getriebeschaltung zur manuellen Betätigung eines mehrgängigen Schaltgetriebes, bei der zur Übertragung von Schaltbewegungen eines Schalthebels zur Getriebeschaltung eine Bowdenzugvorrichtung vorgesehen ist. Diese ein übliches Schaltgestänge vermeidende Vorrichtung erfordert nachteilig eine schwierige Justierung der Komponenten und aufgrund von Dehnungen während des Betriebes erforderliche Nachstellarbeiten.
In der DE 10 2005 022 926 B3 ist eine Antriebseinheit für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug gezeigt und beschrieben, bestehend aus einem Elektromotor, einem Wechselgetriebe mit wenigstens zwei Gangstufen sowie einem Differential. Dabei besteht über eine Zwischenwelle eine Antriebsverbindung zwischen dem Elektromotor und dem Differential. Zur Betätigung bzw. Schaltung der zwei Gangstufen ist eine Aktuatoranordnung vorgesehen, die eine drehend antreibbare Schaltwalze aufweist. In Verbindung mit der Schaltwalze wird eine mit zwei Schaltkupplungen zusammenwirkende Schaltmuffe betätigt.
Die DE 10 2011 088 667 A1 zeigt eine elektromechanische Schaltvorrichtung, mit einem Elektromotor und einer Spindeleinrichtung mit einem um eine Spindelachse drehbar gelagerten Spindelelement, und einem als Schaltgabel oder als Schaltwippe ausgeführten Schaltorgan das mit dem Mutterelement kinematisch gekoppelt ist und nach Maßgabe der Position des Mutterelementes auf der Spindeleinrichtung eine entsprechende Schaltstellung einnimmt. Der Elektromotor und das Spindelement sind über ein Koppelungsgetriebe derart gekoppelt, dass die Motorachse und die Spindelachse zueinander quer ausgerichtet sind.
Die DE 10 2012 206 434 A1 zeigt eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einem Schaltgetriebe, wobei das Schaltgetriebe einen Schaltgetriebeeingang und einen Schaltgetriebeausgang aufweist und wobei das Schaltgetriebe über eine Schaltmechanik zwischen mindestens zwei Schaltzuständen schaltbar ist, mit einem Querdifferenzial, wobei das Querdifferenzial einen Querdifferenzialeingang und zwei Querdifferenzialausgänge aufweist, wobei der Querdifferenzialeingang mit dem Schaltgetriebeausgang wirkverbunden ist und wobei die Querdifferenzialausgänge jeweils mit einem Rad des Fahrzeugs wirkverbindbar und/oder wirkverbunden sind, und mit einem Stellmotor, wobei der Stellmotor ausgebildet ist, das Querdifferenzial mit einem Stellmoment zu beaufschlagen, sodass eine Drehmomentdifferenz zwischen den Querdifferenzialausgängen beeinflusst wird.
Die DE 10 2011 088 647 B4 zeigt eine elektromechanische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Elektromotor mit einem ersten Rotorelement das um eine erste Motorachse umläuft, einem zweiten Elektromotor mit einem zweiten Rotorelement das um eine zweite Motorachse umläuft, einer Brennkraftmaschine mit einem Abtriebsorgan, das um eine dritte Motorachse umläuft, und einem Achsdifferential, mit einem linken und einem rechten zu einer Differentialachse koaxialen Leistungsausgang, wobei sowohl der erste Elektromotor, als auch der zweite Elektromotor derart angeordnet sind, dass deren Motorachsen zueinander parallel ausgerichtet sind, und das Achsdifferential derart angeordnet ist, dass eine senkrechte Projektion der Differentialachse in eine durch die Motorachsen definierte Ebene zwischen jenen Motorachsen verläuft, wobei der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor über eine erste bzw. zweite Planetengetriebestufe an das Achsdifferential ankoppelbar sind, wobei die erste Planetengetriebestufe Bestandteil einer ersten Schaltgetriebeeinrichtung bildet, und die zweite Planetengetriebestufe Bestandteil einer zweiten Schaltgetriebeeinrichtung bildet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches, kostengünstiges Getriebe anzubieten, welches präzise und beschleunigt schaltbar ist und mit dem ein verbesserter Fahrkomfort bei hoher Getriebeeffizienz realisierbar ist.
Diese Aufgabenstellung wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Darstellung eines schnell schaltbaren Schaltgetriebes die Getriebeschaltung eine über einen Aktuator schaltbare Spindelwelle umfasst, die unmittelbar mit einer Synchronisiereinrichtung des modular als einwelliges Zweiganggetriebe aufgebauten, zwei Planetenradsätze einschließenden Planetengetriebes zusammenwirkt.
Die Erfindung gewährleistet, dass für weite Betriebsdrehzahlbereiche des Elektromotors ein der jeweiligen Fahrsituation des Kraftfahrzeugs entsprechendes bzw. daran angepasstes Übersetzungsverhältnis erreichbar ist. Beispielsweise ist mittels der Antriebseinheit der Erfindung ein höheres Antriebsmoment bzw. Raddrehmoment bei niedrigen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs realisierbar, um die Beschleunigung und / oder die Steigfähigkeit zu verbessern. Andererseits ist ein Betriebszustand erzielbar bei dem sich eine hohe Geschwindigkeit in Verbindung mit einem kleinen Drehmoment einstellt. Aufgrund des kupplungsfreien Systems stellt sich im Vergleich zu bisherigen Lösungen vorteilhaft ein höherer, auch Übertragungswirkungsgrad genannter Getriebewirkungsgrad ein. Der Elektromotor, das als zweigängiges Planetengetriebe ausgelegte Getriebe einschließlich der Synchronisiereinrichtung und der Getriebeschaltung sowie das Differential sind vorteilhaft kompakt zu einer Baueinheit zusammengefasst, wobei die Achsen des Elektromotors und des Getriebes zueinander axial versetzt angeordnet sind.
Die Getriebeschaltung des zwei Planetenradsätze umfassenden, als Zweiganggetriebe aufgebauten Getriebes schließt eine über einen Aktuator aktivierbare Spindelwelle ein, die unmittelbar mit einer Synchronisiereinrichtung zusammenwirkt. Damit sind beschleunigte, präzise und übergangslose bzw. sanfte Schaltvorgänge erreichbar, die den Fahrkomfort verbessern. Vorteilhaft ist damit gleichzeitig eine kompakte, gewichtsoptimierte Antriebseinheit für batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEV) darstellbar, die im Vergleich zu bisherigen Lösungen kostengünstiger herstellbar ist.
Durch die Verwendung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse kann der Elektromotor in einem höchst effizienten Bereich betrieben werden, wodurch sich Vorteile in Bezug auf die Reduzierung des Stromverbrauchs, der Beschleunigung, des Fahrkomforts und der Höchstgeschwindigkeit einstellen. Das erfindungsgemäße Konzept erleichtert weiterhin das Downsizing von Elektromotoren, um vorteilhaft ein reduziertes Gewicht, niedrige Kosten und einen geringeren Energieverbrauch zu realisieren. Weiterhin reduziert die Erfindung die Systemkomplexität und bietet damit eine verbesserte Gesamtleistung der Antriebseinheit.
Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht weiterhin bei Bedarf, die Schaltvorgänge des Getriebes automatisiert vorzunehmen, um weitere Vorteile in Bezug auf die Reduzierung des Stromverbrauchs und die Verbesserung des Fahrkomforts zu erreichen. Beispielsweise kann der Gangwechsel vom ersten in den zweiten Gang bei 70 km/h erfolgen. Außerdem könnte zum Beispiel ein mit dem Aktuator der Getriebeschaltung zusammenwirkendes Steuermodul erkennen, dass die Akkuladung des Kraftfahrzeugs für eine programmierte Navigationsroute nicht ausreicht, um so vorausschauend das Getriebe in einen Eco-Modus zu schalten.
Die erfindungsgemäße Getriebeschaltung schließt eine über einen Aktuator angetriebene Spindelwelle ein, die unmittelbar mit der Schaltgabel der Synchronisiereinrichtung verbunden ist, um die Schiebemuffe zur Schaltung des Getriebes axial zu verschieben. Ein zwischen der Schiebemuffe und der Schaltgabel eingesetzter Fixierstift unterbindet eine Rotation der Schaltmuffe und der Synchronnabe. Für den zur Schaltung der Synchronisiereinrichtung eingesetzten Aktuator ist vorteilhaft ein Elektromotor als Stellglied vorgesehen, der beispielsweise gleichachsig zu der drehbar gelagerten Spindelwelle in einem Gehäuse der Antriebseinheit positioniert ist. Bevorzugt ist bei dem als Axialantrieb ausgeführten Spindelwellentrieb deren Spindelwelle endseitig unmittelbar mit dem Rotor des Elektromotors verbunden, wobei ein Außengewinde der Spindelwelle mit einem Innengewinde der Schaltgabel verzahnt ist. Der axiale Hub, die Verstellung der Schaltgabel ergibt sich aus der Gewindesteigung und der Anzahl der Umdrehungen der Spindelwelle.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Synchronisiereinrichtung mit einem bekannten Aufbau vorgesehen, deren Schiebemuffe über eine Verzahnung mit einer Synchronnabe verbunden ist, die drehbar auf einer Hohlwelle von einem Sonnenrad des Planetengetriebes geführt ist. Der Synchronnabe ist beidseitig ein Synchronring zugeordnet, der jeweils über Konusflächen mit korrespondierenden Konusflächen eines Sicherungsrings in einer Wirkverbindung steht. Ein erster Sicherungsring ist drehfest mit einem Planetenträger des Planetengetriebes und der zweite Sicherungsring mit der einem Sonnenrad zugeordneten Hohlwelle drehfest verbunden. Ein das Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes ändernder Gangwechsel erfordert eine axiale Verschiebung der Schiebemuffe auf der Synchronnabe in Richtung eines Synchronrings. Dazu greift eine mit dem Aktuator mittelbar verbundene Schaltgabel formschlüssig in eine Ringnut der Schiebemuffe. Ein Gangwechsel ist nach einer Drehzahlangleichung und einer Endlage der Schiebemuffe abgeschlossen, in der Außenverzahnungen der Synchronnabe und des zugehörigen Synchronrings sowie des zugehörigen Sicherungsrings verzahnt in die Innenverzahnung der Schiebemuffe verrasten.
Zum Einlegen des ersten Gangs des Getriebes zur Realisierung eines hohen Drehmoments bei niedriger Drehzahl wird mittels des Aktuators und der Schaltgabel die Schiebemuffe in Richtung des ersten Synchronrings bis zu einer Endlage verschoben, bei der die Schiebemuffe gleichzeitig den am Planetenträger des Getriebes drehfixierten Sicherungsring verzahnt umschließt. Die Schaltung des zweiten Gangs, der eine hohe Geschwindigkeit bei geringem Drehmoment sicherstellt, erfolgt durch eine Verstellung der Schiebemuffe, entgegengesetzt zum ersten Gang, über die Schaltgabel in Richtung des zweiten Synchronrings. Bei eingelegtem zweitem Gang umschließt die Schiebemuffe verzahnt den Synchronring und einen mit einem Sonnenrad des Planetentriebs gekoppelten Sicherungsring. Die Zeitspanne, in der der Eingriff zwischen Synchronring und Sicherungsring beginnt, wobei die Drehzahl des Sicherungsrings bis zum Stillstand kontinuierlich abnimmt, ist nutzbar zur Erreichung einer übergangslosen bzw. nahtlosen Drehmomentübertragung während des Hochschaltens oder des Zurückschaltens. Das erfindungsgemäße Konzept schließt außerdem eine neutrale Schaltposition der Getriebeschaltung ein, bei der die Schaltgabel in einer Mittenposition der Synchronisiereinrichtung ohne Kontakt zu einem Synchronring positioniert ist. Diese auch als dritter Gang zu bezeichnende mittige Schaltposition ist insbesondere zur Erzielung einer gewissen höheren Geschwindigkeit und eines geringeren Drehmoments vorgesehen. Die erfindungsgemäße Getriebeschaltung in Verbindung mit der Synchronisiereinrichtung gewährleistet zur Erzielung eines verbesserten Fahrkomforts, dass alle Schaltpositionen sowohl präzise als auch sanft geschaltet werden.
Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, das Differential der Antriebseinheit als ein Stirnraddifferential bekannten Aufbaus auszubilden. Bevorzugt sind dazu innerhalb der Antriebseinheit die Rotationsachsen des Planetengetriebes und des Stirnraddifferential parallel versetzt zueinander angeordnet, wobei das Stirnraddifferential mit dem als Planetengetriebe ausgeführten Getriebe über außenverzahnte Hohlräder formschlüssig miteinander verbunden ist. Ein bevorzugter Aufbau sieht weiterhin vor, das Stirnraddifferential beidseitig mit einem Anschlussflansch zu versehen, an dem im eingebauten Zustand der Antriebseinheit jeweils eine auch Abtriebswelle genannte Halbwelle angekoppelt ist, welche die Antriebseinheit mit einem angetriebenen Rad des Kraftfahrzeugs verbindet.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von mehreren Figuren näher beschrieben und erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das abgebildete Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigt:

1: in einer Perspektive eine Antriebseinheit in einem Teilschnitt, die eine erfindungsgemäße Getriebeschaltung einschließt;
2: in einer Explosionsdarstellung ein Planetengetriebe mit zugehöriger erfindungsgemäßer Getriebeschaltung;
3: einen Ausschnitt der Antriebseinheit gemäß 1 bei eingelegtem 1. Gang der Getriebeschaltung;
4: die Antriebseinheit gemäß 3 bei eingelegtem 2.Gang der Getriebeschaltung; und
5: die Antriebseinheit gemäß 3, wobei die Getriebeschaltung in einer Neutralstellung gezeigt ist.

Die nachfolgende Beschreibung der Figuren eines Ausführungsbeispiels der Erfindung soll dem besseren Verständnis der Erfindung dienen. Dabei sind gleiche Bauteile mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels hinsichtlich seines Aufbaus und der Anordnung einzelner Bauteile abgebildet, wobei in der 1 nicht alle Bauteile der Antriebseinheit 1 dargestellt sind. Die insbesondere für einen Antriebsstrang (nicht gezeigt) von einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug bestimmte Antriebseinheit 1 umfasst einen Elektromotor 2, dessen Rotorwelle unmittelbar mit einem als Planetengetriebe aufgebauten Getriebe 3 verbunden ist. Auf der von dem Elektromotor 2 abgewandten Seite des Getriebes 3 befindet sich eine Synchronisiereinrichtung 4 sowie eine zugehörige Getriebeschaltung 5. Axial versetzt zu dem Getriebe 3 ist ein als Stirnraddifferential ausgebildetes Differential 6 platziert. Eine formschlüssige Antriebsverbindung zwischen dem Differential 6 und dem Getriebe 3 wird über außenverzahnte Hohlräder 7, 8 hergestellt. Zur Schaffung einer kompakten Antriebseinheit 1 ist das Getriebe 3 einschließlich der Synchronisiereinrichtung 4 und der Getriebeschaltung 5 sowie des Differentials 6 in einem Gehäuse 9 integriert. Die Getriebeschaltung 5 schließt zur Schaltung des Getriebes 3 einen als Elektromotor ausgeführten, auch als Stellglied zu bezeichnenden Aktuator 10 ein, der an dem Gehäuse 9 angeflanscht ist. Eine Rotorwelle des Aktuators 10 ist unmittelbar mit einer drehbar gelagerten Spindelwelle 11 verbunden, die über ein Außengewinde mit einem Innengewinde einer Schaltgabel 20 verzahnt ist. Durch eine von dem Aktuator 10 ausgelöste Verdrehung der Spindelwelle 11 kann eine Betätigung der Getriebeschaltung 5 und folglich eine Schaltung des Getriebes 3 erfolgen, die im Zusammenhang mit den 3 bis 5 näher beschrieben ist. Das Differenzial 6 ist beidseitig mit einem Anschlussflansch 26, 27 versehen, der jeweils für eine als Halbwelle ausgeführte Abtriebswelle (nicht gezeigt) bestimmt ist, die eine Verbindung zwischen der Antriebseinheit 1 und einem angetriebenen Rad des Kraftfahrzeugs herstellt.
Die 2 zeigt in einer Explosionsdarstellung wesentliche Bauteile der Antriebseinheit 1, insbesondere Einzelteile des Getriebes 3, der Synchronisiereinrichtung 4 sowie der Getriebeschaltung 5. Das als Planetengetriebe aufgebaute, zwei Planetenradsätze einschließende Getriebe 3 bekannten Aufbaus weist neben einem Planetenträger 13 zwei Sonnenräder 14, 15 auf, von denen das Sonnenrad 14 über eine sich axial durch das gesamte Getriebe 3 ersteckende Vollwelle 18 mit dem Elektromotor 2 in Verbindung steht. Beide Sonnenräder 14, 15 stehen mit Planetenrädern 16 in einem Zahneingriff, welche auf in dem Planetenträger 13 drehstarr positionierten Planetenradbolzen (nicht gezeigt) drehbar angeordnet sind. Die Planetenräder 16 sind in zwei sich unterscheidende Planetenradsätze aufgeteilt und dabei gruppenweise im Durchmesser sowie hinsichtlich der Verzahnungsart abweichend voneinander ausgebildet. Weiterhin unterscheidet sich auch die axiale Position der Planetenräder 16 voneinander. Auf der von den Planetenradsätzen abgewandten Seite des Planetenträgers 13 sind die Einzelteile der Synchronisiereinrichtung 4 gezeigt, die weitestgehend auf einer einstückig mit dem Sonnenrad 15 verbundenen Hohlwelle 17 platziert sind. Eine auf der Hohlwelle 17 drehbare Synchronnabe 12 greift mittels einer Außenverzahnung in eine Innenverzahnung einer Schiebemuffe 19, die mittels einer Schaltgabel 20 in Verbindung mit der Spindelwelle 11 und dem Aktuator 10 axial in zwei Richtungen (gezeigt durch Doppelpfeil) verstellbar ist, wobei ein Außengewinde der Spindelwelle 11 in ein Innengewinde der Schaltgabel 20 verrastet. Zur Verdrehsicherung der Synchronnabe 12 und der Schiebemuffe 19 ist ein die Schaltgabel 20 mit der Schiebemuffe 19 verbindender Fixierstift 21 vorgesehen. Der Synchronnabe 12 sind beidseitig jeweils ein Synchronring 22, 23 und ein Sicherungsring 24, 25 zugeordnet, wobei ein Innenkonus der Synchronringe 22, 23 mit einem Innenkonus der Sicherungsringe 24, 25 korrespondiert. Nach abgeschlossener Synchronisation bzw. einer Schaltung des Getriebes 3 ist die Synchronnabe 12 gemeinsam mit einem Synchronring 22, 23 und einem Sicherungsring 24, 25 über übereinstimmende Außenverzahnungen mit einer Innenverzahnung der Schiebemuffe 19 verzahnt.
In den 3 bis 5 ist die Getriebeschaltung 5 in unterschiedlichen Schaltpositionen abgebildet. Gemäß 1 ist der erste Gang des als Planetengetriebe ausgeführten Getriebes 3 eingelegt. Dazu wird die Schiebemuffe 19 mittels des Aktuators 10 und der Schaltgabel 20 in Richtung des Synchronrings 22 (Pfeilrichtung gezeigt) verschoben, wobei dessen Innenverzahnung in die Außenverzahnung des Synchronrings 22 sowie des am Planetenträger 13 befestigten Sicherungsrings 24 eingreift. Damit wird eine Synchronisierung des Planetenträgers 13 mit der Drehzahl der Synchronnabe 12 erreicht, da die Schiebemuffe 19 durch Fixierstifte 21 gehalten ist, wodurch die Drehung des Planetenträgers 13 eingeschränkt ist und sich die niedrigere Übersetzung aus den Verbundplaneten bildenden Planetenrädern 16 ergibt.
Die 4 zeigt die Getriebeschaltung 5 bei eingelegtem zweitem Gang, der eine höhere Geschwindigkeit bei reduziertem Drehmoment sicherstellt. Dazu ist die Schiebemuffe 19 entgegengesetzt zum ersten Gang über die Schaltgabel 20 in Richtung des zweiten Synchronrings 23 verstellt. Nach erfolgter Schaltung ist die Schiebemuffe 19 mit dem Synchronring 23 und einem Sicherungsring 25 verzahnt, der drehstarr über die Hohlwelle 17 mit dem Sonnenrad 15 des Planetengetriebes gekoppelt ist. Während das Sonnenrad 15 mit der Drehzahl der Synchronnabe 12 synchronisiert, wird die Drehzahl des Sonnenrades 15 reduziert, wodurch sich über die Verbundplaneten bildenden Planetenräder 16 eine höhere Übersetzung einstellt.
In der 5 ist eine neutrale, auch als dritter Gang zu bezeichnende Schaltposition der Getriebeschaltung 5 gezeigt, bei der die Schaltgabel 20 sowie die Schaltmuffe 19 in einer Mittenposition der Synchronisiereinrichtung 4 positioniert sind. Damit stellt sich kein reibschlüssiger Kontakt zwischen der Schaltmuffe 19 und den Synchronringen 22, 23 sowie den Sicherungsringen 24, 25 ein. Diese Schaltposition kann zur Erzielung einer höheren Geschwindigkeit in Verbindung mit einem geringeren Drehmoment vorgesehen werden.
Bezugszeichenliste

1: Antriebseinheit
2: Elektromotor
3: Getriebe
4: Synchronisiereinrichtung
5: Getriebeschaltung
6: Differential
7: Hohlrad
8: Hohlrad
9: Gehäuse
10: Aktuator
11: Spindelwelle
12: Synchronnabe
13: Planetenträger
14: Sonnenrad
15: Sonnenrad
16: Planetenrad
17: Hohlwelle
18: Vollwelle
19: Schiebemuffe
20: Schaltgabel
21: Fixierstift
22: Synchronring
23: Synchronring
24: Sicherungsring
25: Sicherungsring
26: Anschlussflansch
27: Anschlussflansch

Claims

Getriebe (3) für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, das gemeinsam mit einem Elektromotor (2) eine in einem Antriebsstrang integrierte Antriebseinheit (1) bildet, die als Getriebe (3) ein Planetengetriebe umfasst mit zugeordnetem Differential (6) und einer Getriebeschaltung (5), wobei das Getriebe (3) über zumindest eine Abtriebswelle mit Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines schnell schaltbaren Getriebes (3) die Getriebeschaltung (5) eine über einen Aktuator (10) aktivierbare Spindelwelle (11) einschließt, die unmittelbar mit einer Synchronisiereinrichtung (4) des modular als Zweiganggetriebe aufgebauten, zwei Planetenradsätze einschließenden Getriebes (3) zusammenwirkt, wobei die Spindelwelle (11) der Getriebeschaltung (5) unmittelbar mit einer Schaltgabel (20) der Synchronisiereinrichtung (4) verbunden ist, wobei die Schaltgabel (20) eine Axialbewegung einer Schiebemuffe (19) begrenzt sowie mittels eines Fixierstiftes (21) eine Rotation der Schiebemuffe (19) mit einer Synchronnabe (12) verhindert.
Getriebe (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisiereinrichtung (4) die Schiebemuffe (19) aufweist, die über eine Innenverzahnung mit der auf einer Hohlwelle (17) des Sonnenrades (15) drehbar geführten Synchronnabe (12) verbunden ist, der beidseitig ein Synchronring (22, 23) zugeordnet ist, wobei jeder Synchronring (22, 23) über korrespondierende Konusflächen mit einem Sicherungsring (24, 25) in einer Wirkverbindung steht, der drehfest einem Planetenträger (13) oder der Hohlwelle (17) zugeordnet ist.
Getriebe (3) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Schaltung der Synchronisiereinrichtung (4) eingesetzte Aktuator (10) als ein elektrisch betätigtes Stellglied ausgeführt ist.
Getriebe (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der unmittelbar mit der Spindelwelle (11) verbundene Aktuator (10) gleichachsig zu der Spindelwelle (11) in einem Gehäuse (9) der Antriebseinheit (1) eingesetzt ist und ein Außengewinde der Spindelwelle (11) in ein Innengewinde der Schaltgabel (20) eingreift.
Getriebe (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einlegen in den ersten Gang des Getriebes (3) die Schiebemuffe (19) mittels der Schaltgabel (20) in Richtung des Synchronrings (22) und bis zu einer Überdeckung des am Planetenträger (13) fixierten Sicherungsrings (24) verschiebbar ist, wobei alle Bauteile formschlüssig miteinander verzahnt sind.
Getriebe (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einlegen in den zweiten Gang des Getriebes (3) die Schaltgabel (20) die Schiebemuffe (19) in Richtung des Synchronrings (23) bis zur Überdeckung eines mit einem Sonnenrad (15) des Getriebes (3) drehfixierten Sicherungsrings (25) verschiebbar ist, wobei alle Bauteile formschlüssig miteinander verzahnt sind.
Getriebe (3) nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einer neutralen Schaltposition des Getriebes (3) die Schaltgabel (20) in einer Mittenposition der Synchronisiereinrichtung (4) ohne unmittelbaren Kontakt zu einem der Synchronringe (22, 23) positioniert ist.
Getriebe (3) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Differential (6) ein Stirnraddifferential vorgesehen ist, dessen Rotationsachse parallel versetzt zu einer Rotationsachse des Getriebes (3) positioniert ist und das Differential (6) mit dem Getriebe (3) über außenverzahnte Hohlräder (7, 8) formschlüssig verbunden ist.
Getriebe (3) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differential (6) beidseitig einen Anschlussflansch (26, 27) aufweist, der jeweils für eine Antriebswelle bestimmt ist, welche die Antriebseinheit (1) mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs verbindet.