DE102020124375A1

DE102020124375A1 - Mehr-Gang-Getriebe mit einem zwei Verzahnungsbereiche aufweisenden Differential; sowie Antriebseinheit

Info

Publication number: DE102020124375A1
Application number: DE102020124375.8A
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: 2020-09-18
Filing date: 2020-09-18
Publication date: 2022-03-24
Also published as: WO2022057973A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mehr-Gang-Getriebe (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem an einer Welle (2) eines Motors (3) angebrachten oder anbringbaren Ritzel (4), einem permanent mit dem Ritzel (4) in Zahneingriff befindlichen, drehfest auf einer Getriebewelle (5) befestigten Primärrad (6), einem eine erste Übersetzungsstufe (7) mit ausbildenden, auf der Getriebewelle (5) angeordneten, ersten Schaltrad (8) und einem eine zweite Übersetzungsstufe (9) mit ausbildenden, ebenfalls auf der Getriebewelle (5) angeordneten, zweiten Schaltrad (10), wobei die beiden Schalträder (8, 10) jeweils über eine Koppeleinheit (11, 12) mit der Getriebewelle (5) drehverbindbar sind, und wobei jedes Schaltrad (8, 10) unmittelbar und permanent mit einem von zwei Verzahnungsbereichen (13, 14) eines Eingangsrads (15) eines Differentials (16) in Zahneingriff steht. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit (30) mit diesem Mehr-Gang-Getriebe (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehr-Gang-Getriebe für ein (vorzugsweise rein elektrisch oder hybridisch angetriebenes) Kraftfahrzeug, bevorzugt ein als Rikscha oder drei- oder vierrädriger Kleintransporter ausgebildetes Fahrzeug, mit einem an einer Welle eines Motors (vorzugsweise einer Rotorwelle eines Elektromotors) angebrachten oder anbringbaren Ritzel, einem permanent mit dem Ritzel in Zahneingriff befindlichen, drehfest auf einer Getriebewelle befestigten Primärrad, einem eine erste Übersetzungsstufe mit ausbildenden, auf der Getriebewelle angeordneten, ersten Schaltrad und einem eine zweite Übersetzungsstufe mit ausbildenden, ebenfalls auf der Getriebewelle angeordneten, zweiten Schaltrad, wobei die beiden Schalträder ferner jeweils über eine Koppeleinheit mit der Getriebewelle drehverbindbar sind. Die Welle des Motors und der Motor selbst sind folglich entweder als Bestandteil des Mehr-Gang-Getriebes oder nicht als Bestandteil des Mehr-Gang-Getriebes zu betrachten. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit diesem Mehr-Gang-Getriebe.
Gattungsgemäße Getriebe sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 42 12 324 A1 eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Elektromotor und einem Schaltgetriebe zum Antrieb eines Stadtautos. Weiterer Stand der Technik ist aus der EP 2 305 501 A1 und der EP 2 669 548 A1 bekannt.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen hat es sich herausgestellt, dass bisher umgesetzte Zwei-Gang-Getriebe häufig entweder einen relativ komplexen Aufbau aufweisen oder einen relativ großen Bauraumbedarf haben.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mehr-Gang-Getriebe zur Verfügung zu stellen, das im Aufbau weiter vereinfacht und bauraumsparender umgesetzt ist.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jedes Schaltrad unmittelbar und permanent mit einem von zwei Verzahnungsbereichen (genau) eines (/ ein und desselben) Eingangsrads eines Differentials in Zahneingriff steht.
Durch diese direkte Koppelung der beiden Schalträder mit dem Differential wird im Wesentlichen nur eine einzige Getriebewelle verwendet, dessen Schalträder unmittelbar das Differential antreiben. Dadurch wird der benötigte Bauraum signifikant verkleinert. Durch die Wechselwirkung der Getriebewelle (über das Primärrad) mit dem Ritzel werden die Schalträder und folglich auch die mit diesen zusammenwirkenden Koppeleinheiten zudem weniger stark beansprucht, was den Verschleiß dieser Bauteile deutlich reduziert.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn das Mehr-Gang-Getriebe als ein Zwei-Gang-Getriebe (mit nicht mehr als zwei Vorwärtsgängen) ausgebildet ist. Dadurch wird das Mehr-Gang-Getriebe noch kompakter ausgebildet. Alternativ hierzu ist es prinzipiell auch vorteilhaft, das Mehr-Gang-Getriebe als ein Drei-Gang-Getriebe (mit nicht mehr als drei Vorwärtsgängen) auszubilden.
Ist das Mehr-Gang-Getriebe derart ausgebildet, dass es zumindest einen Rückwärtsgang zulässt / ausbildet, wird dessen Einsatzbereich auf einfache Weise erweitert.
Demnach hat es sich auch als vorteilhaft herausgestellt, wenn in dem Eingangsrad ein Schwingungsdämpfer integriert ist, wobei ein Primärteil des Schwingungsdämpfers unmittelbar die beiden mit den Schalträdern in Zahneingriff befindlichen Verzahnungsbereiche ausbildet und ein relativ zu dem Primärteil schwingungsgedämpft aufgenommenes Sekundärteil des Schwingungsdämpfers unmittelbar ein Gehäuse des Differentials ausbildet. Dadurch wird eine Stoßbelastung des Mehr-Gang-Getriebes im Betrieb gelindert, was wiederum den Verschleiß verringert.
In diesem Zusammenhang ist es zudem zweckmäßig, wenn die Dämpfungseinrichtung als ein Elastomer- / Gummitilger ausgeführt ist. Zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil ist demzufolge bevorzugt ein aus Elastomer bestehendes Dämpfungselement angeordnet, das das Primärteil relativ zu dem Sekundärteil in Umfangsrichtung federgedämpft abstützt. Weiter bevorzugt sind gar mehrere dieser Dämpfungselemente in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Dadurch wird eine bauraumsparende Ausführung des Schwingungsdämpfers ermöglicht.
Von Vorteil ist es auch, wenn ein mit dem ersten Schaltrad in Zahneingriff befindlicher erster Verzahnungsbereich des Eingangsrads einen größeren Teilkreisdurchmesser aufweist als ein mit dem zweiten Schaltrad in Zahneingriff befindlicher zweiter Verzahnungsbereich des Eingangsrads. Dadurch lässt sich ein Übersetzungsverhältnis geschickt wählen. Weiter bevorzugt ist es, wenn die beiden Verzahnungsbereiche des Eingangsrads schrägverzahnt (Schrägstellung beider Verzahnungsbereiche besonders bevorzugt gegensinnig zueinander (d.h. nicht in gleiche Richtung)) ausgebildet sind. Das Eingangsrad ist folglich mit den Verzahnungsbereichen bevorzugt als doppeltes Kronenrad umgesetzt.
Für eine einfache Schaltbarkeit des Mehr-Gang-Getriebes ist es weiterhin zuträglich, wenn eine zwischen der Getriebewelle / dem Primärrad und dem ersten Schaltrad wirkend eingesetzte erste Koppeleinheit als Freilauf umgesetzt ist.
In diesem Zusammenhang hat es sich zudem als zweckmäßig herausgestellt, wenn die erste Koppeleinheit derart ausgebildet ist, dass diese sperrt, wenn die Getriebewelle / das Primärrad eine höhere Drehzahl aufweist als das erste Schaltrad und öffnet, wenn das erste Schaltrad eine höhere Drehzahl aufweist als das Primärrad / die Getriebewelle. Dadurch lässt sich ein Umschalten zwischen den Gängen besonders einfach ansteuern.
Zum einfachen Ansteuern eines Rückwärtsgangs oder eines Rekuperationszustandes ist es auch von Vorteil, wenn zwischen dem Primärrad und dem ersten Schaltrad (zusätzlich zu der ersten Koppeleinheit) eine unabhängig von der ersten Koppeleinheit schaltbare Überbrückungskupplung wirkend eingesetzt ist.
Die Überbrückungskupplung ist weiter bevorzugt als gegensinnig zu der ersten Koppeleinheit wirkender Freilauf ausgebildet, sodass auch deren Aufbau möglichst einfach gehalten ist.
Als verschleißfeste Ausführung ist es auch zweckmäßig, wenn die Überbrückungskupplung ein axial verschiebbar sowie drehfest auf dem ersten Schaltrad aufgenommenes Sperrrad aufweist, wobei das Sperrrad eine Stirnverzahnung aufweist, die mit einer Gegenstirnverzahnung an dem Primärrad zusammenwirkt.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn die erste Koppeleinheit als ein Klemmkörperfreilauf ausgeführt ist. Dies lässt eine besonders verschleißarme Ausführung der ersten Koppeleinheit zu.
Von Vorteil ist es des Weiteren, wenn eine zwischen der Getriebewelle und dem zweiten Schaltrad wirkend eingesetzte zweite Koppeleinheit als Reibkupplung, vorzugsweise als Reiblamellenkupplung, ausgebildet ist. Durch die Reibkupplung lassen sich die Gänge möglichst unterbrechungsfrei umschalten. Ein möglichst schneller Gangwechsel ist die Folge.
Um die zweite Koppeleinheit möglichst verschleißarm auszubilden, ist es vorteilhaft, wenn ein Innendurchmesser und/oder ein Außendurchmesser mehrerer miteinander in Reibkontakt bringbarer Reibelemente der zweiten Koppeleinheit größer als ein Teilkreisdurchmesser oder ein Außendurchmesser des zweiten Schaltrades sind/ist.
Um eine möglichst stabile Ausbildung des Mehr-Gang-Getriebes zu erzielen, ist es auch von Vorteil, wenn die zweite Koppeleinheit auf einer dem ersten Schaltrad axial abgewandten Seite des zweiten Schaltrades angeordnet ist.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn (vorzugsweise ausschließlich) zwei die Getriebewelle lagernde Wälzlager vorhanden sind, wovon zumindest ein Wälzlager axial zwischen den Reibelementen der zweiten Koppeleinheit und einem Verzahnungsbereich des zweiten Schaltrades angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine möglichst stabile Abstützung der Getriebewelle.
Das Differenzial ist bevorzugt als ein Kegelrad-Differential ausgebildet, wodurch der Aufbau weiter vereinfacht wird.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Mehr-Gang-Getriebe nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen und einem Motor (vorzugsweise Elektromotor), wobei das Ritzel ein stoffeinteiliger Bestandteil einer Welle des Motors ist oder auf der Welle befestigt ist.
Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein Mehr-Gang-Getriebe, vorzugsweise ein Zwei-Gang-Getriebe, umgesetzt, das ein Doppelkronendifferential für eine elektrische Maschine / ein elektrisches Fahrzeug aufweist. Durch die Umsetzung des Mehr-Gang-Getriebes wird eine separat zu einer Getriebewelle vorhandene Eingangswelle weggelassen, was den Aufbau signifikant vereinfacht. Zudem wird der gesamte Bauraum deutlich verkleinert.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Längsschnittdarstellung einer einen Elektromotor und ein mit dem Elektromotor gekoppeltes, erfindungsgemäßes Mehr-Gang-Getriebe nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel aufweisenden Antriebseinheit, wobei der Aufbau des Mehr-Gang-Getriebes detailliert zu erkennen ist,
2a bis 2d mehrere schematische Ansichten der Antriebseinheit nach 1, wobei in 2a ein erster Gang, in 2b ein zweiter Gang, in 2c ein Rekuperationszustand und in 2d ein Rückwärtsgang umgesetzt ist,
3 eine Längsschnittdarstellung des in 1 eingesetzten Mehr-Gang-Getriebes ohne Elektromotor,
4 eine perspektivische Darstellung eines Primärrades, wie es auf einer Getriebewelle des Mehr-Gang-Getriebes drehfest angebracht ist, wobei eine einer Überbrückungskupplung zuzuordnende Gegenstirnverzahnung sowie eine radial innerhalb dieser angeordnete erste Koppeleinheit in Form eines Freilaufs zu erkennen sind,
5 eine perspektivische Darstellung eines auf der Getriebewelle des Mehr-Gang-Getriebes angebrachten ersten Schaltrades,
6 eine perspektivische Darstellung des ersten Schaltrades nach 5 zusammen mit einem auf diesem im montierten Zustand axial verschiebbar aufgenommenen Sperrrad, wobei das erste Schaltrad und das Sperrrad in Längsrichtung geschnitten sind,
7 eine perspektivische Darstellung eines ebenfalls auf der Getriebewelle aufgenommenen, in Längsrichtung geschnittenen, zweiten Schaltrades,
8 eine perspektivische Darstellung eines in Längsrichtung geschnittenen Differentials, wie es gemäß 1 ebenfalls in dem Mehr-Gang-Getriebe eingesetzt ist,
9 eine perspektivische Darstellung des Differentials nach 8 in einer Vollansicht,
10 eine Vorderansicht des Differentials nach 9, wodurch ein in einem Eingangsrad des Differentials integrierter Schwingungsdämpfer erkennbar ist,
11 eine perspektivische Ansicht des Eingangsrads des Differentials in alleiniger Betrachtung,
12a und 12b perspektivische Ansichten eines Gehäuses des Differentials von einer Vorderseite und einer Rückseite,
13a und 13b perspektivische Ansichten eines Nabenelementes des Differentials von einer Vorderseite und einer Rückseite,
14 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Differentials,
15 eine perspektivische Darstellung des Mehr-Gang-Getriebes nach 2, und
16 eine perspektivische Ansicht der Antriebseinheit aus 1.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Mit 1 ist ein prinzipieller Aufbau eines erfindungsgemäßen Mehr-Gang-Getriebes 1, ausgebildet nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, veranschaulicht. Das Mehr-Gang-Getriebe 1 ist in dieser Ausführung als ein Zwei-Gang-Getriebe ausgebildet und ist demnach zum Schalten zweier unterschiedlicher Vorwärtsgänge umgesetzt. In weiteren Ausführungen ist das Mehr-Gang-Getriebe 1 jedoch auch als Drei-Gang-Getriebe (mit drei Vorwärtsgängen oder mit zwei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang) realisierbar. Auch ist das Mehr-Gang-Getriebe 1 wiederum mit mehr als drei Gängen in weiteren Ausführungen umgesetzt.
Das Mehr-Gang-Getriebe 1 ist in 1 zusammen mit einem Motor 3, unter Ausbildung einer Antriebseinheit 30, dargestellt. Die Antriebseinheit 30 dient in einem bevorzugten Einsatz als Antrieb eines rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugs / Kraftfahrzeugs. Das Fahrzeug ist bevorzugt als dreirädriges oder vierrädriges Fahrzeug, bspw. als dreirädrige Rikscha und/oder als ein Kleintransporter realisiert.
Die in 1 und in 16 erkennbare Antriebseinheit 30 wird folglich durch den Motor 3 und das Mehr-Gang-Getriebe 1 gebildet. Diesbezüglich sei auch darauf hingewiesen, dass das Ritzel 4 bevorzugt Bestandteil des Mehr-Gang-Getriebes 1 ist. Das Ritzel 4 ist demnach als separater Bestandteil separat von einer Welle 2 des Motors 3 gefertigt. Gemäß alternativen Ausführungen ist es jedoch auch möglich, das Ritzel 4 separat zu dem Mehr-Gang-Getriebe 1 an der Welle 2 des Motors 3 zu montieren und erst zum Schluss des Montagevorgangs der Antriebseinheit 30 zusammen mit dem Motor 3 seitens des Mehr-Gang-Getriebes 1 anzubinden. Das Ritzel 4 ist dann entweder als stoffeinteiliger Bestandteil der Welle 2 oder als ein separat ausgeformter und auf der Welle 2 befestigter Bestandteil umgesetzt. Auch ist es in weiter bevorzugten Ausführungen möglich, den Motor 3 zusammen mit dem Ritzel 4 als Bestandteil des Mehr-Gang-Getriebes 1 zu sehen.
Der Motor 3 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als ein Elektromotor ausgebildet, wodurch die Welle 2 auch als Rotorwelle bezeichnet ist. In weiteren Ausführungen ist dieser Motor 3 jedoch auch auf andere Weise, etwa als Verbrennungsmotor, ausbildbar.
Mit 1 ist weiterhin erkennbar, dass der Motor 3 mit seiner Welle 2 / Rotorwelle radial versetzt und parallel zu einer Getriebewelle 5 des Mehr-Gang-Getriebes 1 angeordnet ist. Die Welle 2 überdeckt / überragt die Getriebewelle 5 lediglich zu einem Teil. Die Getriebewelle 5 ist daher deutlich länger als ein aus einem Motorgehäuse 29 des Motors 3 hinausragender Längsabschnitt 41 der Welle 2 ausgebildet.
Auf der Getriebewelle 5 ist ein Primärrad 6 fest angeordnet / befestigt. Das Primärrad 6 befindet sich permanent mit dem Ritzel 4 in Zahneingriff (i₀). Die Getriebewelle 5 wird über zwei (erste und zweite) Wälzlager 28a, 28b drehbar in einem hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Getriebegehäuse gelagert.
Ein weiteres (drittes) Wälzlager 28c ist zur Lagerung der Welle 2 eingesetzt und auf einer dem Motorgehäuse 29 axial (entlang der Welle 2) abgewandten Seite des Ritzels 4 angebracht. Dieses dritte Wälzlager 28c kann jedoch auch weggelassen werden, wenn das Ritzel 4 etwa in die Welle 2 des Motors 3 integriert ist. Anstelle eines Rollenlagers oder eines Kugellagers kann bei Bedarf auch ein Nadellager für das dritte Wälzlager 28c verwendet werden, wenn das Ritzel 4 in die Welle 2 des Motors 3 integriert ist.
Axial (entlang der Getriebewelle 5) versetzt zu dem Primärrad 6 ist ein erstes Schaltrad 8 vorgesehen, das einer ersten Übersetzungsstufe 7 (i₁) zugeordnet ist. Ein zweites Schaltrad 10 ist wiederum axial versetzt zu dem Primärrad 6 und dem ersten Schaltrad 8 vorgesehen und einer zweiten Übersetzungsstufe 9 (i₂) zugeordnet. Das erste Schaltrad 8 ist axial näher an dem Primärrad 6 angeordnet als das zweite Schaltrad 10.
Wie auch mit 3 und 15 gut zu erkennen, befindet sich ein (dritter) Verzahnungsbereich 31 des ersten Schaltrades 8 permanent mit einem ersten Verzahnungsbereich 13 eines Eingangsrads 15 eines Differentials 16 in Zahneingriff. Ein (vierter) Verzahnungsbereich 32 des zweiten Zahnrades 10 befindet sich mit einem zweiten Verzahnungsbereich 14 des Eingangsrads 15 in Zahneingriff. Es ist zu erkennen, dass der erste Verzahnungsbereich 13 einen größeren Teilkreisdurchmesser aufweist als der zweite Verzahnungsbereich 14. Folglich weist der dritte Verzahnungsbereich 31 einen kleineren Teilkreisdurchmesser auf als der vierte Verzahnungsbereich 32.
Das Differential 16, das hier ebenfalls ein Bestandteil des Mehr-Gang-Getriebes 1 ist, ist als Differentialgetriebe(-stufe) umgesetzt und mit seinen beiden Ausgängen 33a, 33b auf übliche Weise mit Antriebsachsen / Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges weiter gekoppelt.
Die beiden Schalträder 8, 10 sind jeweils drehbar auf einer Außenseite der Getriebewelle 5 gelagert. Jedem Schaltrad 8, 10 ist eine eigene Koppeleinheit 11, 12 zugeordnet, um das jeweilige Schaltrad 8 oder 10 in zwei unterschiedlichen Gängen (Vorwärtsgängen) mit der Getriebewelle 5 drehfest zu verbinden und somit eine Drehmomentenübertragung von Drehmoment zwischen dem Motor 3 und dem Differential 16 / den Ausgängen 33a, 33b zu ermöglichen.
Eine dem ersten Schaltrad 8 zugeordnete erste Koppeleinheit 11 ist, wie auch in den 3 und 4 näher zu erkennen, als ein Freilauf, nämlich als ein Klemmkörperfreilauf, realisiert. Die erste Koppeleinheit 11 ist wirkend zwischen dem Primärrad 6 und somit der Getriebewelle 5 und dem ersten Schaltrad 8 eingesetzt. In 4 sind mehrere Klemmkörper 34 (hier in Form von Klemmrollen) der ersten Koppeleinheit 11 an dem Primärrad 6 zu erkennen; in 5 ist eine mit den Klemmkörpern 34 zusammenwirkende Klemmfläche 35 des ersten Schaltrades 8 gut zu erkennen.
Die erste Koppeleinheit 11 ist derart eingesetzt und ausgebildet, dass sie sperrt / in ihre geschlossene Stellung gelangt (drehfestes Verbinden des Primärrades 6 mit dem ersten Schaltrad 8), wenn das Primärrad 6 / die Getriebewelle 5 eine höhere Drehzahl aufweist als das erste Schaltrad 8 und öffnet / in ihre geöffnete Stellung gelangt (Drehentkoppeln des Primärrades 6 von dem ersten Schaltrad 8), wenn das erste Schaltrad 8 eine höhere Drehzahl aufweist als das Primärrad 6 / die Getriebewelle 5.
Eine zweite Koppeleinheit 12 ist zwischen der Getriebewelle 5 und dem zweiten Schaltrad 10 wirkend eingesetzt. Die zweite Koppeleinheit 12 ist als eine Reiblamellenkupplung ausgebildet. Die zweite Koppeleinheit 12 weist somit einen ersten Kupplungsbestandteil 36 mit mehreren ersten Reibelementen 25a (Reiblamellen) auf, der drehfest mit der Getriebewelle 5 verbunden ist, und einen zweiten Kupplungsbestandteil 37 mit mehreren zweiten Reibelementen 25b (Reiblamellen) auf, der drehfest mit dem zweiten Schaltrad 10 verbunden ist. Die Kupplungsbestandteile 36, 37 sind durch Betätigen der zweiten Koppeleinheit 12 wahlweise entweder miteinander drehverbunden (geschlossene Stellung der zweiten Koppeleinheit 12; durch reibkraftschlüssiges Verbinden der Reibelemente 25a, 25b) oder voneinander drehentkoppelt (geöffnete Stellung der zweiten Koppeleinheit 12; durch Beabstanden der Reibelemente 25a, 25b zueinander).
Hinsichtlich der näheren Ausbildung des zweiten Schaltrades 10 sei auch auf die 7 verwiesen. Demnach weist das zweite Schaltrad 10 einen im Wesentlichen zylindrischen Hülsenabschnitt 38 auf, der stirnseitig an dem zweiten Kupplungsbestandteil 37 abgestützt ist und an diesem befestigt ist.
In Verbindung mit 3 ist zudem zu erkennen, dass jener Hülsenabschnitt 38 zugleich als Aufnahme des (zweiten) Wälzlagers 28b dient, um wiederum die Getriebewelle 5 indirekt in dem Getriebegehäuse zu lagern. Neben dem zweiten Wälzlager 28b ist das erste Wälzlager 28a auf einem Abschnitt der Getriebewelle 5 angeordnet, der zu einer der zweiten Koppeleinheit 12 abgewandten axialen Seite aus dem Primärrad 6 hinausragt.
Somit wird deutlich, dass bei einem Schließen der als Reibkupplung realisierten zweiten Koppeleinheit 12 das erste Schaltrad 8 schneller angetrieben wird als die Getriebewelle 5 / das Primärrad 6 und somit die erste Koppeleinheit 11 selbsttätig öffnet. Bei einem erneuten Öffnen der zweiten Koppeleinheit 12 gelangt dann wiederum die erste Koppeleinheit 11 selbsttätig in ihre geschlossene Stellung. Somit sind die beiden in 2a und 2b erkennbaren ersten und zweiten Gänge realisierbar.
Zum Umsetzen der in 2c und 2d umgesetzten Zustände in Form eines Rekuperationszustandes (2c) und eines Rückwärtsganges (2d) ist weiterhin eine Überbrückungskupplung 21 vorhanden. Die Überbrückungskupplung 21 ist in dieser Ausführung ebenfalls als Freilauf ausgebildet. Der Aufbau dieser Überbrückungskupplung 21 ist in Verbindung mit den 1, 3, 4, 6 und 15, 16 gut zu erkennen.
Die Überbrückungskupplung 21 ist als ein gegensinnig zu der ersten Koppeleinheit 11 wirkender Freilauf realisiert. Die Überbrückungskupplung 21 weist einerseits die nach 4 erkennbare Gegenstirnverzahnung 24 an dem Primärrad 6, andererseits ein Sperrrad 22 mit einer komplementär zu der Gegenstirnverzahnung 24 ausgebildeten Stirnverzahnung 23, auf. Das Sperrrad 22 ist (hier über eine Kerbverzahnung 39) drehfest jedoch axial verschiebbar auf dem ersten Schaltrad 8 aufgenommen.
Für die Herstellung als besonders vorteilhaft herausgestellt hat es sich, wenn die Gegenstirnverzahnung 24 und weiter bevorzugt auch die Stirnverzahnung 23 kaltgeschmiedet oder spanend hergestellt ist / sind.
Zurückkommend auf 5 wird deutlich, dass die Kerbverzahnung 39 axial zwischen dem (dritten) Verzahnungsbereich 31 und der Klemmfläche 35 ausgebildet ist.
Die Überbrückungskupplung 21 weist zudem ein Betätigungselement auf, das hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt ist. Die Überbrückungskupplung 21 / das Sperrrad 22 ist bevorzugt in ihre / seine geöffnete Stellung hin federvorgespannt. Ist ein Rekuperationszustand oder ein Rückwärtsgang nach den 2c und 2d umgesetzt, ist das Sperrrad 22 in Richtung des Primärrads 6 verschoben, sodass sich die Stirnverzahnung 23 und die Gegenstirnverzahnung 24 in formschlüssigem Eingriff miteinander befinden. Die Stirnverzahnung 23 und die Gegenstirnverzahnung 24 sind derart aufeinander abgestimmt, dass es bei einem Antreiben des ersten Schaltrades 8 mit einer höheren Drehzahl als das Primärrad 6 zu einem Schließen der Überbrückungskupplung 21 kommt und bei einem Antreiben des Primärrads 6 mit einer höheren Drehzahl als das erste Schaltrad 8 zu einem Öffnen der Überbrückungskupplung 21 kommt.
Mit den 8 bis 14 ist zudem erkennbar, dass das Eingangsrad 15 des Differentials 16 einen Schwingungsdämpfer 17 aufweist, der als Elastomertilger ausgeführt ist. Das Eingangsrad 15 (11) weist zu diesem Zwecke zur Ausbildung eines Primärteils 18 mehrere in radialer Richtung nach innen vorspringende Stütznasen 40 aus, die in Umfangsrichtung an aus Elastomer hergestellten Dämpfungselementen 26 anliegen. Die Dämpfungselemente 26 liegen mit ihrer den Stütznasen 40 in Umfangsrichtung abgewandten Seiten wiederum an einem Gehäuse 20 / einem Sekundärteil 19 an. Dadurch sind Primärteil 18 und Sekundärteil 19 des Eingangsrads 15 relativ zueinander in einem begrenzten Verdrehwinkelbereich schwingungsgedämpft abgestützt.
Alternativ können gemäß weiterer Ausführungen auch andere Federdämpfer mit Bellville-Unterlegscheibe (/ Tellerfederscheibe) anstelle eines Elastomertilgers zur progressiven Dämpfung verwendet werden.
Hinsichtlich der umgesetzten Durchmesserverhältnisse sei zudem darauf hingewiesen, dass ein Innendurchmesser und ein Außendurchmesser der miteinander in Reibkontakt bringbaren Reibelemente 25a, 25b der zweiten Koppeleinheit 12 größer als ein Teilkreisdurchmesser und gar als ein Außendurchmesser des zweiten Schaltrads 10 sind. Dadurch ist die zweite Koppeleinheit 12 zum Übertragen besonders hoher Drehmomente auslegbar. Dies wird dadurch begünstigt, dass die zweite Koppeleinheit 12 mit den Reibelementen 25a, 25b axial versetzt zu den Schalträdern 8, 10 auf der Getriebewelle 5 angeordnet ist.
Des Weiteren ist die zweite Koppeleinheit 12 als trocken-laufende Reibkupplung ausgebildet. In weiteren Ausführungen ist die zweite Koppeleinheit 12 auch alternativ nass-laufende Reibkupplung, insbesondere nass laufende Reiblamellenkupplung, umgesetzt.
Zudem sei darauf hingewiesen, dass es bei Umsetzen des Mehr-Gang-Getriebes 1 als Drei-Gang-Getriebe weiterhin vorteilhaft ist, eine weitere Kupplung vorzusehen, die entweder einen weiteren (dritten) Vorwärtsgang oder (etwa bei Umsetzen des Motors 3 als Verbrennungsmotor) einen Rückwärtsgang realisiert / schaltet. Diese weitere Kupplung ist dann weiter bevorzugt an demselben Durchtrieb (auf Getriebewelle 5) angeordnet wie die (erste) Kupplung in Form der zweiten Koppeleinheit 12. Die weitere Anbindung erfolgt dann weiter bevorzugt über einen dritten Verzahnungsbereich am Eingangsrad 15.
Bezugszeichenliste

1: Mehr-Gang-Getriebe
2: Welle
3: Motor
4: Ritzel
5: Getriebewelle
6: Primärrad
7: erste Übersetzungsstufe
8: erstes Schaltrad
9: zweite Übersetzungsstufe
10: zweites Schaltrad
11: erste Koppeleinheit
12: zweite Koppeleinheit
13: erster Verzahnungsbereich
14: zweiter Verzahnungsbereich
15: Eingangsrad
16: Differential
17: Schwingungsdämpfer
18: Primärteil
19: Sekundärteil
20: Gehäuse
21: Überbrückungskupplung
22: Sperrrad
23: Stirnverzahnung
24: Gegenstirnverzahnung
25a: erstes Reibelement
25b: zweites Reibelement
26: Dämpfungselement
27: Nabenelement
28a: erstes Wälzlager
28b: zweites Wälzlager
28c: drittes Wälzlager
29: Motorgehäuse
30: Antriebseinheit
31: dritter Verzahnungsbereich
32: vierter Verzahnungsbereich
33a: erster Ausgang
33b: zweiter Ausgang
34: Klemmkörper
35: Klemmfläche
36: erster Kupplungsbestandteil
37: zweiter Kupplungsbestandteil
38: Hülsenabschnitt
39: Kerbverzahnung
40: Stütznase
41: Längsabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4212324 A1 [0002]
EP 2305501 A1 [0002]
EP 2669548 A1 [0002]

Claims

Mehr-Gang-Getriebe (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem an einer Welle (2) eines Motors (3) angebrachten oder anbringbaren Ritzel (4), einem permanent mit dem Ritzel (4) in Zahneingriff befindlichen, drehfest auf einer Getriebewelle (5) befestigten Primärrad (6), einem eine erste Übersetzungsstufe (7) mit ausbildenden, auf der Getriebewelle (5) angeordneten, ersten Schaltrad (8) und einem eine zweite Übersetzungsstufe (9) mit ausbildenden, ebenfalls auf der Getriebewelle (5) angeordneten, zweiten Schaltrad (10), wobei die beiden Schalträder (8, 10) jeweils über eine Koppeleinheit (11, 12) mit der Getriebewelle (5) drehverbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Schaltrad (8, 10) unmittelbar und permanent mit einem von zwei Verzahnungsbereichen (13, 14) eines Eingangsrads (15) eines Differentials (16) in Zahneingriff steht.
Mehr-Gang-Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Eingangsrad (15) ein Schwingungsdämpfer (17) integriert ist, wobei ein Primärteil (18) des Schwingungsdämpfers (17) unmittelbar die beiden mit den Schalträdern (8, 10) in Zahneingriff befindlichen Verzahnungsbereiche (13, 14) ausbildet und ein relativ zu dem Primärteil (18) schwingungsgedämpft aufgenommenes Sekundärteil (19) des Schwingungsdämpfers (17) unmittelbar ein Gehäuse (20) des Differentials (16) ausbildet.
Mehr-Gang-Getriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem ersten Schaltrad (8) in Zahneingriff befindlicher erster Verzahnungsbereich (13) des Eingangsrads (15) einen größeren Teilkreisdurchmesser aufweist als ein mit dem zweiten Schaltrad (10) in Zahneingriff befindlicher zweiter Verzahnungsbereich (14) des Eingangsrads (15).
Mehr-Gang-Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen der Getriebewelle (5) und dem ersten Schaltrad (8) wirkend eingesetzte erste Koppeleinheit (11) als Freilauf umgesetzt ist.
Mehr-Gang-Getriebe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Primärrad (6) und dem ersten Schaltrad (8) eine unabhängig von der ersten Koppeleinheit (11) schaltbare Überbrückungskupplung (21) wirkend eingesetzt ist.
Mehr-Gang-Getriebe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überbrückungskupplung (21) als gegensinnig zu der ersten Koppeleinheit (11) wirkender Freilauf ausgebildet ist.
Mehr-Gang-Getriebe (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überbrückungskupplung (21) ein axial verschiebbar sowie drehfest auf dem ersten Schaltrad (8) aufgenommenes Sperrrad (22) aufweist, wobei das Sperrrad (22) eine Stirnverzahnung (23) aufweist, die mit einer Gegenstirnverzahnung (24) an dem Primärrad (6) zusammenwirkt.
Mehr-Gang-Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen der Getriebewelle (5) und dem zweiten Schaltrad (10) wirkend eingesetzte zweite Koppeleinheit (12) als Reibkupplung ausgebildet ist.
Mehr-Gang-Getriebe (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innendurchmesser und/oder ein Außendurchmesser mehrerer miteinander in Reibkontakt bringbarer Reibelemente (25a, 25b) der zweiten Koppeleinheit (12) größer als ein Teilkreisdurchmesser oder ein Außendurchmesser des zweiten Schaltrads (10) sind/ist.
Mehr-Gang-Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Differential (16) als ein Kegelrad-Differential ausgebildet ist.
Antriebseinheit (30) für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einem Mehr-Gang-Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einem Motor (3), wobei das Ritzel (4) ein stoffeinteiliger Bestandteil einer Welle (2) des Motors (3) ist oder auf der Welle (2) befestigt ist.