DE102020117078A1

DE102020117078A1 - Zwei-Gang-Getriebe für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug; sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020117078A1
Application number: DE102020117078.5A
Authority: DE
Inventors: Ps Satyanarayana; Prajod Ayyappath
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2021-12-30
Also published as: WO2022002304A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zwei-Gang-Getriebe (1) für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug (30), mit einer einen Getriebeeingang bildenden ersten Welle (2), einer mit einem Abtrieb (3) gekoppelten oder koppelbaren zweiten Welle (4), sowie zwei sich in ihrer Übersetzung unterscheidenden, zwischen den beiden Wellen (2, 4) wirkend eingesetzten Zahnradstufen (5, 6), wobei eine erste Zahnradstufe (5) ein erstes Festrad (7), ein mit dem ersten Festrad (7) in Zahneingriff stehendes erstes Losrad (8) und eine zwischen dem ersten Losrad (8) und der das erste Losrad (8) aufnehmenden Welle (2) wirkend eingesetzte Freilaufeinrichtung (9) aufweist, und wobei eine zweite Zahnradstufe (6) ein zweites Festrad (10), ein mit dem zweiten Festrad (10) in Zahneingriff stehendes zweites Losrad (11) und eine zwischen dem zweiten Losrad (11) und der das zweite Losrad (11) aufnehmenden Welle (2) wirkend eingesetzte Reibkupplung (12) aufweist, und wobei ferner zum Umsetzen eines Rückwärtsgangs eine zur Überbrückung der Freilaufeinrichtung (9) ausgebildete und angeordnete Überbrückungskupplung (13) zwischen dem ersten Losrad (8) und der das erste Losrad (8) aufnehmenden Welle (2) wirkend eingesetzt ist, welche Überbrückungskupplung (13) durch eine extern ansteuerbare Betätigungseinrichtung (14) zwischen ihrer geschlossenen Stellung und ihrer geöffneten Stellung verstellbar ist. Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug (30) mit diesem Zwei-Gang-Getriebe (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Zwei-Gang-Getriebe für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, welches Kraftfahrzeug bevorzugt ein motorisiertes Zweirad, etwa ein Elektrofahrrad oder ein Motorroller, weiter bevorzugt ein motorisiertes Dreirad, wie eine Rikscha, oder nochmals weiter bevorzugt ein vierrädriges Kraftfahrzeug ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung das Kraftfahrzeug mit diesem Zwei-Gang-Getriebe.
Gattungsgemäße Zwei-Gang-Getriebe haben sich insbesondere in leichtgewichtigen, rein elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen mit vereinfachten Aufbauten als vorteilhaft erwiesen. Es besteht hierbei der Anspruch, dass das Zwei-Gang-Getriebe kompakt aufgebaut ist, um es platzsparend im Antriebsstrang unterzubringen. Auch sollte das Zwei-Gang-Getriebe für eine einfache Wartung vorbereitet sein, um in wenigen Schritten die mit der Zeit verschleißenden Bestandteile des Zwei-Gang-Getriebes rasch austauschen zu können. Zudem soll mit möglichst einfachen Mitteln ein Rückwärtsgang umgesetzt sein.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein kompaktes sowie einfach wartbares Zwei-Gang-Getriebe mit Rückwärtsgang zur Verfügung zu stellen.
Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist ein Zwei-Gang-Getriebe für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug beansprucht, das eine einen Getriebeeingang bildende erste Welle, eine mit einem Abtrieb gekoppelte oder koppelbare zweite Welle sowie zwei sich in ihrer Übersetzung unterscheidende, zwischen den beiden Wellen wirkend eingesetzte Zahnradstufen aufweist. Eine erste Zahnradstufe weist ferner ein erstes Festrad, ein mit dem ersten Festrad in Zahneingriff stehendes erstes Losrad und eine zwischen dem ersten Losrad und der das erste Losrad aufnehmenden Welle wirkend eingesetzte Freilaufeinrichtung auf. Eine zweite Zahnradstufe weist ferner ein zweites Festrad, ein mit dem zweiten Festrad in Zahneingriff stehendes zweites Losrad und eine zwischen dem zweiten Losrad und der das zweite Losrad aufnehmenden Welle wirkend eingesetzte Reibkupplung auf. Zum Umsetzen eines Rückwärtsgangs ist ferner eine zur Überbrückung der Freilaufeinrichtung ausgebildete und angeordnete Überbrückungskupplung zwischen dem ersten Losrad und der das erste Losrad aufnehmenden Welle wirkend eingesetzt, welche Überbrückungskupplung durch eine extern ansteuerbare Betätigungseinrichtung zwischen ihrer geschlossenen Stellung und ihrer geöffneten Stellung verstellbar ist.
Durch diese Ausgestaltung des Zwei-Gang-Getriebes werden die entsprechenden Mittel zum Umsetzen des Rückwärtsgangs möglichst platzsparend in die vorhandenen Bestandteile der ersten Zahnradstufe integriert. Eine kompakte Bauweise ist die Folge.
Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn das erste Losrad und / oder das zweite Losrad auf einer gemeinsamen Welle, vorzugsweise der ersten Welle, angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine möglichst kompakte Ausbildung der weiteren Bestandteile, insbesondere der zweiten Welle des Zwei-Gang-Getriebes.
Als vorteilhaft hat es sich zudem herausgestellt, wenn die Betätigungseinrichtung einen Hebel aufweist, welcher Hebel mittels einer Rampeneinheit mit einer eine axiale Stellung eines Kupplungsbestandteils der Überbrückungskupplung vorgebenden Schaltgabel gekoppelt ist. Dadurch ist die Betätigungseinrichtung für eine einfache Wartung weiter optimiert und kompakt in dem Zwei-Gang-Getriebe angeordnet.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin zweckmäßig, wenn die Betätigungseinrichtung einen manuell aktivierbaren Seilzug aufweist. Dies erlaubt wiederum eine möglichst einfache Überprüfbarkeit im Service-Fall sowie einen kompakten Aufbau der Betätigungseinrichtung.
Für einen weiter vereinfachten Aufbau der Betätigungseinrichtung ist es zweckmäßig, wenn der Seilzug zum Verschwenken des Hebels unmittelbar mit seinem Endbereich an dem Hebel angebunden ist.
Alternativ zu der manuellen Betätigung, vorzugsweise über den Seilzug, ist es auch zweckmäßig, wenn die Überbrückungskupplung vollständig elektrisch betätigt ist, wobei die Betätigungseinrichtung dann vorzugsweise über einen elektrischen Stellmotor verfügt, der über einen entsprechenden Koppelmechanismus den Kupplungsbestandteil der Überbrückungskupplung axial verschiebt.
Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn die Überbrückungskupplung als normal geöffnete Kupplung ausgebildet ist.
Für einen möglichst verschleißarmen Betrieb der Überbrückungskupplung hat es sich auch als zweckmäßig herausgestellt, wenn diese als formschlüssig wirkende Kupplung (etwa Klauenkupplung) umgesetzt ist.
Um die im Betrieb einem gewissen Verschleiß unterliegende Reibkupplung einfach warten zu können, hat es sich zudem als zweckmäßig herausgestellt, wenn mehrere miteinander verbindbare Reibelemente der Reibkupplung entlang der ersten Welle axial versetzt zu den beiden Losrädern, sprich auf einer gemeinsamen axialen Seite der beiden Losräder, angeordnet sind.
Zudem ist es von Vorteil, wenn ein mehrteiliges Gehäuse, ein erstes Teilgehäuse, von dem die Losräder (radial) umgeben sind, und ein an dem ersten Teilgehäuse befestigtes zweites Teilgehäuse, in dem die Reibkupplung angeordnet ist, aufweist. Dadurch braucht lediglich das zweite Teilgehäuse von dem ersten Teilgehäuse demontiert werden, um die Reibkupplung warten zu können.
Diesbezüglich ist es weiterhin zweckmäßig, wenn die beiden Wellen jeweils über zwei Wälzlager in dem ersten Teilgehäuse abgestützt sind. Die Reibkupplung befindet sich dann weiter bevorzugt auf einer gemeinsamen axialen Seite beider Wälzlager.
Das zweite Teilgehäuse bildet zweckmäßigerweise einen die Reibkupplung umschließenden Nassraum und ist gegenüber dem durch das erste Teilgehäuse umschlossenen Raum (vorzugsweise ebenfalls als Nassraum umgesetzt) abgedichtet. Dadurch ist die Reibkupplung nasslaufend umgesetzt, was eine höhere Leistungsdichte des Antriebsstranges erlaubt.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Zwei-Gang-Getriebe nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen und einem mit der ersten Welle verbundenen Elektromotor.
Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit ein elektrischer Antriebsstrang für ein elektrisch angetriebenes dreirädriges Fahrzeug, wie ein Dreiradtaxi / eine Rikscha, umgesetzt. Vorgeschlagen wird eine Kupplungsanordnung (Reibkupplung) mit separatem Kupplungsdeckel (zweites Teilgehäuse mit Deckel), das zusammen mit seinem Betätigungsmechanismus (Kupplungsbetätigungseinheit) von dem Zwei-Gang-Getriebe abgenommen werden kann, ohne den gesamten Antriebsstrang vom Kraftfahrzeug abnehmen zu müssen. Bevorzugt ist in dem zweiten Teilgehäuse ein unabhängiger Ölsumpf (Nassraum) vorhanden, der unabhängig von dem Nassraum des ersten Teilgehäuses ist und somit optimal zur Kühlung der Reibkupplung eingesetzt werden kann.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zwei-Gang-Getriebes nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bei ausgeblendetem Gehäuse, wobei die Schnittebene entlang einer als Eingangswelle dienenden ersten Welle verläuft, sodass ein Aufbau einer auf dieser ersten Welle mit aufgenommenen Reibkupplung, einer Freilaufeinrichtung und einer Überbrückungskupplung gut zu erkennen ist,
2 eine Längsschnittdarstellung einer Anordnung des erfindungsgemäßen Zwei-Gang-Getriebes mit einem an die erste Welle angeschlossenen Elektromotor, wobei die Schnittebene derart verläuft, dass neben der ersten Welle auch die zweite Welle und eine Differenzialgetriebeeinheit geschnitten dargestellt sind,
3 eine Längsschnittdarstellung der Anordnung der 2 mit detaillierterer Darstellung des Elektromotors,
4 eine perspektivische Darstellung der Anordnung aus Zwei-Gang-Getriebe und Elektromotor nach 3 in einer Vollansicht, wobei die Anordnung von der Seite des Elektromotors her dargestellt ist,
5 eine perspektivische Darstellung der Anordnung, ähnlich zu 4, wobei die Anordnung von der Seite eines die Reibkupplung aufnehmendes zweiten Teilgehäuses her dargestellt ist,
6 eine perspektivische Darstellung des Zwei-Gang-Getriebes ohne Elektromotor, wobei das Zwei-Gang-Getriebe, ähnlich zu 5, von der Seite des zweiten Teilgehäuses her dargestellt ist, und wobei eine auf die Überbrückungskupplung einwirkende Betätigungseinrichtung nun auch mit einem Endbereich eines Seilzuges gezeigt ist,
7 eine perspektivische Darstellung des Zwei-Gang-Getriebes von einer zum Anschluss an den Elektromotor vorgesehenen Seite,
8 eine Draufsicht auf das Zwei-Gang-Getriebe bei ausgeblendetem Gehäuse, sodass neben der Betätigungseinrichtung auch eine auf die Reibkupplung einwirkende Kupplungsbetätigungseinheit zu erkennen ist,
9 eine Längsschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Zwei-Gang-Getriebes, ähnlich zu 2, wobei ein in einem ersten Gang übertragener Kraftfluss mit eingezeichnet ist,
10 eine Längsschnittdarstellung des Zwei-Gang-Getriebes, ähnlich zu 9, wobei nun ein in einem zweiten Gang übertragener Kraftfluss eingezeichnet ist,
11 eine perspektivische Detaildarstellung der auf die Überbrückungskupplung einwirkenden Betätigungseinrichtung im Bereich eines mit dem Endbereich des Seilzugs verbundenen Hebels, einer durch diesen Hebel verschiebbaren Schaltstange sowie einer mit der Schaltstange drehfest verbundenen Schaltgabel, die weiter verstellend auf einen Kupplungsbestandteil der Überbrückungskupplung einwirkt,
12 eine weitere perspektivische Darstellung des Zwei-Gang-Getriebes im Bereich der Betätigungseinrichtung, wobei die Anordnung der Schaltgabel relativ zu den benachbarten Bauteilen näher zu erkennen ist,
13 eine Draufsicht auf das Zwei-Gang-Getriebe im Bereich der in seiner geöffneten Stellung angeordneten Überbrückungskupplung zum Veranschaulichen zweier Kupplungsbestandteile der Überbrückungskupplung und deren Wechselwirkung mit der Betätigungseinrichtung,
14 eine Vorderansicht der Betätigungseinrichtung zum Veranschaulichen der Position des Hebels in der mit 13 umgesetzten geöffneten Stellung der Überbrückungskupplung,
15 eine Draufsicht auf das Zwei-Gang-Getriebe, ähnlich zu 13, wobei die Überbrückungskupplung nun in ihre geschlossene Stellung verbracht ist,
16 eine Vorderansicht der Betätigungseinrichtung, ähnlich zu 14, zum Veranschaulichen der Position des Hebels in der mit 15 umgesetzten geschlossenen Stellung der Überbrückungskupplung,
17 eine Längsschnittdarstellung des Zwei-Gang-Getriebes im Bereich der Betätigungseinrichtung, wobei die Aufnahme der Schaltstange in dem Gehäuse gut zu erkennen ist,
18 eine perspektivische Darstellung der beiden Kupplungsbestandteile der Überbrückungskupplung,
19 eine perspektivische, teilweise explodierte Darstellung der die Betätigungseinrichtung mit aufweisenden ersten Welle samt Losrädern,
20 eine perspektivische Darstellung der Anordnung aus Zwei-Gang-Getriebe und Elektromotor, ähnlich zu 5, wobei das zweite Teilgehäuse abgenommen ist und folglich die Reibkupplung seitens ihrer Schnittstelle zu der Kupplungsbetätigungseinheit gut zu erkennen ist,
21 eine Längsschnittdarstellung des Zwei-Gang-Getriebes im Bereich der Schnittstelle zwischen Reibkupplung und Kupplungsbetätigungseinheit,
22 eine perspektivische Darstellung des Zwei-Gang-Getriebes, ähnlich zu 6, wobei das zweite Teilgehäuse bereits auf das erste Teilgehäuse aufgesetzt, jedoch noch nicht mit Schrauben an diesem befestigt ist, und wobei ein Deckel des zweiten Teilgehäuses abgenommen ist,
23 eine perspektivische, teilweise explodierte Darstellung des Zwei-Gang-Getriebes der 22,
24 eine weitere perspektivische Darstellung des teilweise explodierten Zwei-Gang-Getriebes bei abgenommenem zweiten Teilgehäuse, sowie
25 eine perspektivische Darstellung eines bevorzugten Einsatzbereiches des Zwei-Gang-Getriebes in einem elektrischen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie es seitens einer Rahmenstruktur zu erkennen ist.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Mit 25 ist zunächst ein bevorzugter Einsatzbereich eines erfindungsgemäßen Zwei-Gang-Getriebes 1 veranschaulicht. Jenes Zwei-Gang-Getriebe 1 ist in einem Antriebsstrang 33 eines rein elektrischen Kraftfahrzeuges 30 eingesetzt. Das Kraftfahrzeug 30 ist seitens einer Rahmenstruktur 32 angedeutet und bevorzugt als eine dreirädrige Rikscha umgesetzt. Das Kraftfahrzeug 30 ist in weiteren erfindungsgemäßen Ausführungen alternativ auch als zwei- oder vierrädriges Kraftfahrzeug 30 umgesetzt.
Das Zwei-Gang-Getriebe 1 ist im Drehmomentübertragungsfluss zwischen einem Elektromotor 26 des Antriebsstrangs 33 und mit hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Rädern des Kraftfahrzeuges 30 eingesetzt. Wie ebenfalls in 25 zu erkennen, ist die aus dem Zwei-Gang-Getriebe 1 und dem Elektromotor 26 zusammengesetzte Anordnung an der Rahmenstruktur 32 aufgehängt.
Das Zwei-Gang-Getriebe 1 ist zunächst in Verbindung mit den 4 bis 7 von außen genauer zu erkennen. Hierbei fällt auf, dass eine eine Eingangswelle / einen Getriebeeingang bildende erste Welle 2 des Zwei-Gang-Getriebes 1 aus einem Gehäuse 22 des Zwei-Gang-Getriebes 1 hinausragt und unmittelbar mit dem Elektromotor 26, d.h. einer Rotorwelle / einem Rotor des Elektromotors 26 permanent drehfest verbunden ist.
Nachfolgend wird nun der nähere Aufbau des Zwei-Gang-Getriebes 1 beschrieben. Dieser ist mit den 1 bis 3 und 8 bis 10 detailliert dargestellt. Es wird zudem darauf hingewiesen, dass sich die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben axial / axiale Richtung, radial / radiale Richtung und Umfangsrichtung auf die erste Welle 2 beziehen. Unter axial ist folglich eine Richtung entlang / parallel zur ersten Welle 2, unter radial eine Richtung senkrecht zur ersten Welle 2 und unter Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer konzentrisch um die erste Welle 2 herum verlaufenden Kreislinie zu verstehen.
Die erste Welle 2 ist über zwei verschiedene Zahnradstufen 5, 6, zum Umsetzen zweier unterschiedlicher Gänge, mit einer zweiten Welle 4, die parallel zu der ersten Welle 2 angeordnet ist, koppelbar. Die erste Welle 2 nimmt je Zahnradstufe 5, 6 ein Losrad 8, 11 auf. Jedes Losrad 8, 11 ist wahlweise mit der ersten Welle 2 drehfest koppelbar oder von dieser rotatorisch entkoppelbar. Mit jedem Losrad 8, 11 steht ein auf der zweiten Welle 4 fixiertes Festrad 7, 10 derselben Zahnradstufen 5, 6 in Zahneingriff. Das erste Losrad 8 bildet mit dem mit ihm in Zahneingriff befindlichen ersten Festrad 7 die erste Zahnradstufe 5; das zweite Losrad 11 bildet mit dem mit ihm in Zahneingriff befindlichen zweiten Festrad 10 die zweite Zahnradstufe 6.
Das (erste) Losrad 8 der ersten Zahnradstufe 5 ist mittels einer Freilaufeinrichtung 9 (/ Freilaufkupplung) mit der ersten Welle 2 drehfest koppelbar. Somit ist das erste Losrad 8 in Abhängigkeit einer Relativdrehrichtung der ersten Welle 2 zu der zweiten Welle 4 mit der ersten Welle 2 drehfest verbunden (Sperrzustand der Freilaufeinrichtung 9) oder rotatorisch von dieser entkoppelt (Entsperrzustand der Freilaufeinrichtung 9). In einer ersten Drehrichtung der ersten Welle 2 relativ zu der zweiten Welle 4 ist folglich die erste Welle 2 über die Freilaufeinrichtung 9 (Sperrzustand) drehfest mit dem ersten Losrad 8 verbunden, in einer entgegengesetzten zweiten Drehrichtung der ersten Welle 2 relativ zu der zweiten Welle 4 hingegen ist die Freilaufeinrichtung 9 (Entsperrzustand) geöffnet und somit die erste Welle 2 von dem ersten Losrad 8 rotatorisch entkoppelt. Die Freilaufeinrichtung 9 befindet sich axial zwischen einem Außenverzahnungsbereich des ersten Losrades 8 und dem zweiten Losrad 11.
Die Freilaufeinrichtung 9 ist als ein Klemmkörperfreilauf umgesetzt. Mehrere in Umfangsrichtung verteilte Klemmkörper 51 sind radial zwischen einem auf der ersten Welle 2 befestigten Antriebsflansch 46 und einem an dem ersten Losrad 8 befestigten, nachfolgend als zweiter Kupplungsbestandteil 18b bezeichneten Ringelement wirkend eingesetzt.
Zur Verbindung des zweiten Losrades 11 mit der ersten Welle 2 ist eine Reibkupplung 12 in Form einer Reiblamellenkupplung vorgesehen. Die Reibkupplung 12 ist zu einer axialen Seite beider Losrädern 8, 11 hin versetzt angeordnet. Die Reibkupplung 12 ist folglich als eine unabhängig von der Relativdrehrichtung der ersten Welle 2 zur zweiten Welle 4 schaltbar / betätigbar.
Die Reibkupplung 12 weist einen ersten Kupplungsbestandteil 34a auf, der drehfest mit der ersten Welle 2 verbunden ist. Des Weiteren weist die Reibkupplung 12 einen zweiten Kupplungsbestandteil 34b auf, der drehfest mit dem zweiten Losrad 11 verbunden ist. Jeder Kupplungsbestandteil 34a, 34b weist mehrere Reibelemente 21a oder 21b auf, die in axialer Richtung wechselweise zueinander angeordnet sind.
In einer geschlossenen Stellung der Reibkupplung 12, in der die Reibelemente 21a, 21 b reibkraftschlüssig miteinander verbunden sind, ist folglich die erste Welle 2 drehfest mit dem zweiten Losrad 11 verbunden. In einer geöffneten Stellung der Reibkupplung 12 ist die erste Welle 2 frei relativ zu dem zweiten Losrad 11 verdrehbar.
Erfindungsgemäß ist nun zwischen dem ersten Losrad 8 und der ersten Welle 2 eine zusätzliche Überbrückungskupplung 13 eingesetzt, um wahlweise einen Rückwärtsgang zu schalten. Die Überbrückungskupplung 13 mit der sie verstellenden Betätigungseinrichtung 14 ist in Verbindung mit den 11 bis 19 detailliert dargestellt.
Die Überbrückungskupplung 13 ist als formschlüssige Kupplung / Formschlusskupplung in Form einer stirnverzahnten Klauenkupplung realisiert. Zwei in 18 dargestellte, miteinander verbindbare Kupplungsbestandteile 18a, 18b der Überbrückungskupplung 13 weisen jeweils eine (axiale) Stirnverzahnung 35a, 35b auf. Die Stirnverzahnungen 35a, 35b liegen sich axial gegenüber und sind in Abhängigkeit einer relativen axialen Position des axial verschiebbaren ersten Kupplungsbestandteils 18a zu dem zweiten Kupplungsbestandteil 18b miteinander in Eingriff bringbar.
Die Überbrückungskupplung 13 ist als eine normal geöffnete Kupplung realisiert und somit im üblichen Betriebszustand des Kraftfahrzeuges 30 geöffnet. Zum Betätigen, d.h. zum Verstellen der Überbrückungskupplung 13 von ihrer geöffneten Stellung in ihre geschlossene Stellung ist die Betätigungseinrichtung 14 entsprechend mit dem ersten Kupplungsbestandteils 18a wirkverbunden. Der Aufbau der Betätigungseinrichtung 14 ist mit den 11 und 12 näher zu erkennen.
Die Betätigungseinrichtung 14 ist in dieser Ausführung manuell betätigt, nämlich als manuelle Seilzugbetätigung realisiert, in weiteren Ausführung jedoch auch vollautomatisch, vorzugsweise elektrisch, betätigt ausgebildet.
Die Betätigungseinrichtung 14 weist einen Hebel 16 auf, der relativ zum Gehäuse 22 verschwenkbar gelagert ist. Der Hebel 16 ist mit einem ersten Ende 36a mit einem Endbereich 20 des Seilzugs 15 verbunden und somit durch den Seilzug 15 bewegbar. Mit einem zweiten Ende 36b ist der Hebel 16 direkt verschwenkbar auf einer gehäusefest aufgenommenen Schaltstange 29 gelagert. Der Hebel 16 ist sowohl relativ zu der Schaltstange 29 verschwenkbar als auch entlang dieser verschiebbar.
Zwischen dem Hebel 16 und der Schaltstange 29 ist eine Rampeneinheit 17 vorhanden, die derart ausgebildet ist, dass ein Verschwenken des Hebels 16 zu einer axialen Verschiebung der Schaltstange 29 führt. Die im Wesentlichen parallel zu der ersten Welle 2 ausgerichtete Schaltstange 29 ist weiterhin mit einer Schaltgabel 19 verbunden. Die Schaltgabel 19 ist verschiebefest auf der Schaltstange 29 befestigt. Hierzu dient eine die Schaltgabel 19 auf der Schaltstange 29 festlegende Madenschraube 47.
Die Rampeneinheit 17 weist zwei Nockensegmente 37a, 37b auf, die jeweils eine Rampe 38a, 38b aufweisen. Ein erstes Nockensegment 37a ist am Hebel 16 befestigt; ein mit dem ersten Nockensegment 37a in Kontakt befindliches, nämlich an dieses axial angedrücktes, zweites Nockensegment 37b ist an der Schaltstange 29 befestigt. Die miteinander in Wirkverbindung stehenden Rampen 38a, 38b gleiten derart bei einem Verdrehen des Hebels 16 aus der Position der 13 und 14 in die Position der 15 und 16 ab, das die Schaltstange 29 axial verschoben wird und die Überbrückungskupplung 13 geschlossen wird.
Zusätzlich ist eine Rückstellfeder 40 vorhanden, die zwischen dem Gehäuse 22 und der Schaltgabel 19 eingespannt ist, um die Schaltstange 29 in eine der geöffneten Stellung der Überbrückungskupplung 13 entsprechende Position hin vorzuspannen. Bei einem Entlasten des Seilzuges 15 gelangt die Überbrückungskupplung 13 folglich wieder selbsttätig zurück in ihre geöffnete Stellung.
Die beiden Stellungen der Überbrückungskupplung 13 sind mit den 13 bis 16 gut zu erkennen. In den 13 und 14 befindet sich durch Anordnung des Hebels 16 in einer ersten Stellung / Position die Überbrückungskupplung 13 in ihrer geöffneten Stellung, wohingegen die Überbrückungskupplung 13 bei Verschwenken des Hebels 16 in eine zweite Stellung / Position gemäß den 15 und 16 in die geschlossene Stellung verbracht wird. In der geschlossenen Stellung der Überbrückungskupplung 13 ist der axial feste zweite Kupplungsbestandteil 18b durch den formschlüssigen Eingriff der Verzahnungen 35a, 35b miteinander mit dem ersten Kupplungsbestandteil 18a und folglich mit der ersten Welle 2 drehverbunden.
Die Schaltgabel 19 greift in eine in 18 gut zu erkennende Nut 39 des ersten Kupplungsbestandteils 18a der Überbrückungskupplung 13 ein. Dadurch ist die Schaltgabel 19 unabhängig von der Drehstellung des ersten Kupplungsbestandteils 18a stets mit diesem verschiebefest gekoppelt.
Mit den 20 und 21 ist schließlich noch besonders gut eine Kupplungsbetätigungseinheit 28 zur Betätigung der Reibkupplung 12 ersichtlich. Die elektrische Kupplungsbetätigungseinheit 28 ist auf der den Losrädern 8, 11 axial abgewandten Seite der Reibkupplung 12 an diese angebunden.
Das Zwei-Gang-Getriebe 1, wie auch mit den 22 bis 24 zu erkennen, weist weiterhin ein Gehäuse 22 auf, das mehrteilig umgesetzt ist. Das Gehäuse 22 dient zum Lagern der unterschiedlichen Wellen 2, 4 sowie der Differenzialgetriebeeinheit 27, die mit dem Abtrieb 3 verbunden ist bzw. an ihrem Ausgang den Abtrieb 3 unmittelbar mit ausbildet.
Wie etwa in Verbindung mit den 22 und 23 gut zu erkennen, ist die Reibkupplung 12 samt ihrer Kupplungsbetätigungseinheit 28 in einem (zweiten) Teilgehäuse 24 des Gehäuses 22 untergebracht, d. h. axial eingeschoben. Dieses topfförmige zweite Teilgehäuse 24 ist mittels mehrerer Schrauben 41 an einem ersten Teilgehäuse 23 des Gehäuses 22 befestigt. Das zweite Teilgehäuse 24 weist auch einen plattenartigen Deckel 31 auf, der die Zugänglichkeit zur Kupplungsbetätigungseinheit 28 erleichtert.
Das erste Teilgehäuse 23 ist wiederum aus zwei Teilschalen 42a, 42b zusammengesetzt, die zusammen die Wellen 2, 4 sowie das Differenzialgetriebe 27 aufnehmen bzw. lagern.
Das erste Teilgehäuse 23 dient folglich zum Umschließen eines die in Zahneingriff befindlichen Zahnradstufen 5, 6 des Zwei-Gang-Getriebes 1 aufnehmenden Nassraums. Das zweite Teilgehäuse 24 umschließt einen weiteren Nassraum, in dem die Reibkupplung 12 untergebracht ist. Der weitere, durch das zweite Teilgehäuse 24 umschlossene Nassraum ist gegenüber dem durch das erste Teilgehäuse 23 umschlossene Nassraum abgedichtet.
Auch sei zurückkommend auf 1 auch darauf hingewiesen, dass die erste Welle 2 durch zwei axial beabstandet zueinander angeordnete Wälzlager 25a, 25b in dem Gehäuse 22, nämlich dem ersten Teilgehäuse 23, gelagert ist. Die Reibkupplung 12 ist gezielt axial versetzt zu beiden Wälzlagern 25a, 25b angeordnet. Ein erstes Wälzlager 25a ist zu einer der Reibkupplung 12 abgewandten axialen Seite des ersten Losrades 8 angeordnet, wohingegen das zweite Wälzlager 25b axial zwischen der Reibkupplung 12 und dem Außenverzahnungsbereich des zweiten Losrades 11 angeordnet ist.
Auf ähnliche Weise ist die zweite Welle 4 mittels zweier weiterer Wälzlager 25c, 25d ebenfalls in dem ersten Teilgehäuse 23 gelagert.
Die zweite Welle 4 ist auf typische Weise mit einer Festverzahnung 43 mit einem Eingangsrad 44 des Differenzialgetriebes 27 weiterverbunden. Die Ausgangswellen 45a, 45b des Differenzialgetriebes 27 bilden den Abtrieb 3 und sind mit dem jeweiligen Rad des Kraftfahrzeuges 30 drehfest weiterverbunden.
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird somit ein Zwei-Gang-Getriebe 1 umgesetzt, das permanent in Zahneingriff stehende Zahnradstufen 5, 6 sowie ein Rückwärtsgang-Betätigungssystem (Betätigungseinrichtung 14) aufweist. Ein hülsenförmiger Ring (zweiter Kupplungsbestandteil 18b) mit glatter Oberfläche sowie einer Stirnverzahnung (zweite Stirnverzahnung 35b) ist auf dem ersten Losrad 8 angebracht.
Der Elektromotor 26 ist vorzugsweise als ein bürstenloser Gleichstrommotor umgesetzt.
Während sich die Eingangswelle (erste Welle 2) in eine bestimmte Drehrichtung dreht, sperrt der an der ersten Welle 2 befestigte Antriebsflansch 46 über die Freilaufeinrichtung 9 mit dem ersten Losrad 8 und ermöglicht somit eine Drehmomentübertragung in einem ersten Gang.
Während diesen ersten Ganges ist die Mehrscheibenkupplung (Reibkupplung 12) geöffnet und durch ihre Kupplungsbetätigungseinheit 28 in der geöffneten Stellung abgestützt. Die Reibkupplung 12 ist auf typische Weise als eine Nabenkupplung mit Reibelementen 21a, 21b / Reibplatten / Reiblamellen realisiert und im ringförmigen Aufbau umgesetzt. Die Eingangswelle wird durch zwei Wälzlager 25a, 25b abgestützt. Ein separater Kupplungsdeckel (zweites Teilgehäuse 24) kann zusammen mit der Kupplungsbetätigungseinheit 28 vom Fahrzeug abgenommen werden.
Während des Einlegens eines Rückwärtsgangs dreht sich der Elektromotor 26 in eine entgegengesetzte Richtung, sodass die Freilaufeinrichtung 9 in ihre geöffnete Stellung verbracht wird und somit über die Freilaufeinrichtung 9 kein Drehmoment von der ersten Welle 2 auf die zweite Welle 4 übertragen werden kann. Es ist daher ein Paar an Verzahnungselementen (erster und zweiter Kupplungsbestandteil 18a, 18b) vorgesehen, die über eine Schaltgabel 19 relativ zueinander verstellbar sind und radial außerhalb der ersten Welle 2 angeordnet sind. Hierfür weist einer der beiden Kupplungsbestandteile 18a eine Nut 39 auf, die ringförmig umläuft und in die die Schaltgabel 19 eingreift.
Die zweite Hülse in Form des zweiten Kupplungsbestandteils 18b ist ebenfalls stirnverzahnt und mittels eines Presssitzes auf dem ersten Losrad 8 fixiert. Über eine manuelle Betätigung sowie über eine Rampeneinheit 17 kann die Schaltstange 29 / die Betätigungseinrichtung 14 entgegen der Vorspannkraft der Rückstellfeder 40 bewegt werden. Alternativ zu der manuellen Betätigung mittels eines Seilzuges 15 ist es prinzipiell auch möglich, die Betätigungseinrichtung 14 elektrisch zu betätigen und folglich bspw. als eine Magnetaktuierung umzusetzen. Stets wird hierdurch die Freilaufeinrichtung 9 überbrückt, um den Rückwärtsgang zu ermöglichen und ein Drehmoment von der ersten Welle 2 über das erste Losrad 8 auf das erste Festrad 7 und somit auf die zweite Welle 4 zu übertragen.
Die Schaltgabel 19 wird bevorzugt mittels einer Madenschraube 47 an der Schaltstange 29 befestigt.
Des Weiteren weist die Betätigungseinrichtung 14 einen Hebelarm (Hebel 16) und zwei identische Nockensegmente 37a, 37b auf. Ein (erstes) Nockensegment 37a ist an dem Hebelarm 16 fixiert, vorzugsweise angeschweißt. Ein anderes (zweites) Nockensegment 37b ist mittels eines Presssitzes auf der Schaltstange 29 fixiert. Alternativ hierzu ist es mit weiteren Ausführungen auch vorteilhaft, wenn das erste Nockensegment 37a als stoffeinteiliger Bestandteil des Hebelarms ausgebildet ist. Der Hebelarm ist zusammen mit dem ersten Nockensegment 37a verdrehbar auf der Schaltstange 29 aufgenommen. Die Rückstellfeder 40 ist auf der Schaltstange 29 aufgebracht und geführt.
Bei der Montage wird zunächst die Schaltgabel 19 zusammen mit den Nockensegmenten 37a, 37b von außerhalb des Gehäuses 22 in dieses hineingeschoben. Die Rückstellfeder 40 wird zugleich auf der Schaltstange 29 angeordnet. Die Schaltgabel 19 wird dann derart angebracht, dass sie in der entsprechenden Nut 39 des bewegbaren Kupplungsbestandteils 18a in Eingriff gelangt. Während dieses Prozesses wird die Rückstellfeder 40 durch die Schaltgabel 19 vorgespannt. Ein Halteelement 48, das gehäusefest angeordnet ist, greift mit einem Stift 49 in eine Ringnut 50 der Schaltstange 29 ein und hält diese schließlich somit in der vorgespannten Stellung gemäß 17.
Bezugszeichenliste

1: Zwei-Gang-Getriebe
2: erste Welle
3: Abtrieb
4: zweite Welle
5: erste Zahnradstufe
6: zweite Zahnradstufe
7: erstes Festrad
8: erstes Losrad
9: Freilaufeinrichtung
10: zweites Festrad
11: zweites Losrad
12: Reibkupplung
13: Überbrückungskupplung
14: Betätigungseinrichtung
15: Seilzug
16: Hebel
17: Rampeneinheit
18a: erster Kupplungsbestandteil
18b: zweiter Kupplungsbestandteil
19: Schaltgabel
20: Endbereich
21a: erstes Reibelement
21b: zweites Reibelement
22: Gehäuse
23: erstes Teilgehäuse
24: zweites Teilgehäuse
25a: erstes Wälzlager
25b: zweites Wälzlager
25c: drittes Wälzlager
25d: viertes Wälzlager
26: Elektromotor
27: Differenzialgetriebeeinheit
28: Kupplungsbetätigungseinheit
29: Schaltstange
30: Kraftfahrzeug
31: Deckel
32: Rahmenstruktur
33: Antriebsstrang
34a: erster Kupplungsbestandteil
34b: zweiter Kupplungsbestandteil
35a: erste Stirnverzahnung
35b: zweite Stirnverzahnung
36a: erstes Ende
36b: zweites Ende
37a: erstes Nockensegment
37b: zweites Nockensegment
38a: erste Rampe
38b: zweite Rampe
39: Nut
40: Rückstellfeder
41: Schraube
42a: erste Teilschale
42b: zweite Teilschale
43: Festverzahnung
44: Eingangsrad
45a: erste Ausgangswelle
45b: zweite Ausgangswelle
46: Antriebsflansch
47: Madenschraube
48: Halteelement
49: Stift
50: Ringnut
51: Klemmkörper

Claims

Zwei-Gang-Getriebe (1) für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug (30), mit einer einen Getriebeeingang bildenden ersten Welle (2), einer mit einem Abtrieb (3) gekoppelten oder koppelbaren zweiten Welle (4), sowie zwei sich in ihrer Übersetzung unterscheidenden, zwischen den beiden Wellen (2, 4) wirkend eingesetzten Zahnradstufen (5, 6), wobei eine erste Zahnradstufe (5) ein erstes Festrad (7), ein mit dem ersten Festrad (7) in Zahneingriff stehendes erstes Losrad (8) und eine zwischen dem ersten Losrad (8) und der das erste Losrad (8) aufnehmenden Welle (2) wirkend eingesetzte Freilaufeinrichtung (9) aufweist, und wobei eine zweite Zahnradstufe (6) ein zweites Festrad (10), ein mit dem zweiten Festrad (10) in Zahneingriff stehendes zweites Losrad (11) und eine zwischen dem zweiten Losrad (11) und der das zweite Losrad (11) aufnehmenden Welle (2) wirkend eingesetzte Reibkupplung (12) aufweist, und wobei ferner zum Umsetzen eines Rückwärtsgangs eine zur Überbrückung der Freilaufeinrichtung (9) ausgebildete und angeordnete Überbrückungskupplung (13) zwischen dem ersten Losrad (8) und der das erste Losrad (8) aufnehmenden Welle (2) wirkend eingesetzt ist, welche Überbrückungskupplung (13) durch eine extern ansteuerbare Betätigungseinrichtung (14) zwischen ihrer geschlossenen Stellung und ihrer geöffneten Stellung verstellbar ist.
Zwei-Gang-Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Losrad (8) und das zweite Losrad (11) auf der ersten Welle (2) angeordnet sind.
Zwei-Gang-Getriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (14) einen Hebel (16) aufweist, welcher Hebel (16) mittels einer Rampeneinheit (17) mit einer eine axiale Stellung eines Kupplungsbestandteils (18a) der Überbrückungskupplung (13) vorgebenden Schaltgabei (19) gekoppelt ist.
Zwei-Gang-Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (14) einen manuell aktivierbaren Seilzug (15) aufweist.
Zwei-Gang-Getriebe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Seilzug (15) zum Verschwenken des Hebels (16) mit einem Endbereich (20) an dem Hebel (16) angebunden ist.
Zwei-Gang-Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überbrückungskupplung (13) vollständig elektrisch betätigt ist.
Zwei-Gang-Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere miteinander verbindbare Reibelemente (21a, 21b) der Reibkupplung (12) entlang der Welle (2) axial versetzt zu den beiden Losrädern (8, 11) angeordnet sind.
Zwei-Gang-Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein mehrteiliges Gehäuse (22) ein erstes Teilgehäuse (23), von dem die Losräder (8, 11) umgeben sind, und ein an dem ersten Teilgehäuse (23) befestigtes zweites Teilgehäuse (24), in dem die Reibkupplung (12) angeordnet ist, aufweist.
Zwei-Gang-Getriebe (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wellen (2, 4) jeweils über zwei Wälzlager (25a, 25b; 25c, 25d) in dem ersten Teilgehäuse (23) abgestützt sind.
Kraftfahrzeug (30) mit einem Zwei-Gang-Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und einem mit der ersten Welle (2) verbundenen Elektromotor (26).