DE102020200168B4 - Gearbox concept of a manual transmission for electrically powered commercial vehicles as well as agricultural and construction machinery - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung einer Antriebswelle (1) eines elektrischen Motors (30) mit einer Abtriebswelle (11), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Verbinden eines an der Antriebswelle (1) festverbundenen ersten Getrieberads (2) mit einem an einer Zwischenwelle (4) festverbundenen zweiten Getrieberad (5); Verbinden eines dritten (7) und eines vierten (8) Getrieberads, die an gegenüberliegenden Seiten des zweiten Getrieberads (5) angeordnet sind und an der Zwischenwelle (4) festverbunden sind, mit jeweils einem fünften (9) und einem sechsten (10) Getrieberad, die drehbar auf der Abtriebswelle (11) angeordnet sind; wobei die Abtriebswelle (11) abwechselnd mit dem fünften (9) und dem sechsten (10) Getrieberad festverbunden wird. Darüber hinaus beschreibt die vorliegende Erfindung eine Schaltvorrichtung, die das genannte Verfahren durchführen kann. The present invention relates to a method for connecting a drive shaft (1) of an electric motor (30) to an output shaft (11), the method comprising the following steps: connecting a first gear wheel (2) firmly connected to the drive shaft (1) to a an intermediate shaft (4) firmly connected second gear wheel (5); Connecting a third (7) and a fourth (8) gear wheel, which are arranged on opposite sides of the second gear wheel (5) and are permanently connected to the intermediate shaft (4), with a fifth (9) and a sixth (10) gear wheel which are rotatably arranged on the output shaft (11); wherein the output shaft (11) is alternately firmly connected to the fifth (9) and the sixth (10) gear wheel. In addition, the present invention describes a switching device which can carry out said method.
Description
TECHNISCHER BEREICHTECHNICAL PART
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Schaltgetriebe, insbesondere das technische Gebiet der Schaltgetriebe, die bei elektrischen Motoren verwendet werden.The present invention relates to the technical field of manual transmissions, in particular to the technical field of manual transmissions used in electric motors.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
In Nutzfahrzeugen sowie Land- und Baumaschinen mit Zentralantrieb werden (meist automatisiert) schaltbare Fahrgetriebe verwendet, die die Antriebsleistung eines Dieselmotors hin zum Differential einer oder mehrerer angetriebener Achsen führen. Durch die Wahl verschiedener Gänge lässt sich der Dieselmotor über einen großen Geschwindigkeitsbereich bei minimalem Kraftstoffverbrauch betreiben.In commercial vehicles as well as agricultural and construction machinery with central drive, shiftable drive gears are used (mostly automated), which lead the drive power of a diesel engine to the differential of one or more driven axles. By choosing different gears, the diesel engine can be operated over a wide speed range with minimal fuel consumption.
Im Zuge der Elektrifizierung von Antriebssträngen in Fahrzeugen werden vermehrt Elektromotoren mit Drehzahlen >10.000 U/min eingesetzt. Im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren können diese schnelllaufenden Elektromotoren über einen wesentlich größeren Drehzahlbereich mit einem guten Wirkungsgrad betrieben werden.In the course of the electrification of drive trains in vehicles, more and more electric motors with speeds> 10,000 rpm are used. In contrast to internal combustion engines, these high-speed electric motors can be operated over a much larger speed range with a high degree of efficiency.
Dies wiederum ermöglicht es beispielweise, ein konventionelles dieselbetriebenes LKW-Automatikschaltgetriebe mit 8-16 Gängen (z. B. ZF-AS Tronic) durch ein elektrisch angetriebenes Getriebe mit nur noch zwei Gängen und einer einfachen Klauenschaltung zu ersetzen.This in turn makes it possible, for example, to replace a conventional diesel-powered automatic truck transmission with 8-16 gears (e.g. ZF-AS Tronic) with an electrically driven transmission with only two gears and a simple dog clutch.
Die Synchronisation beim Gangwechsel erfolgt dabei aktiv durch den Elektromotor, so dass keine Synchronringe erforderlich sind. Der größere Gangsprung bei nur noch zwei Gängen erfordert jedoch eine optimale Anordnung von Zahnrädern und Kupplung im Antriebsstrang, um eine möglichst kompakte Bauweise zu realisieren.The synchronization when changing gears is actively carried out by the electric motor, so that no synchronizer rings are required. The larger gear step with only two gears, however, requires an optimal arrangement of gears and clutch in the drive train in order to achieve the most compact possible design.
Es ist deswegen eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein möglichst einfach und kompakt aufgebautes Schaltgetriebe bereitzustellen, das als Schaltgetriebe in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug seinen Einsatz finden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a gearbox which is as simple and compact as possible and which can be used as a gearbox in an electrically driven motor vehicle.
KURZFASSUNGSHORT VERSION
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, dass die zwei Gängen Verbindung zwischen einer Antriebswelle eines elektrischen Motors und einer Abtriebswelle eine kompakte und effiziente Verbindung ermöglicht.The present invention is based on the idea that the two-speed connection between a drive shaft of an electric motor and an output shaft enables a compact and efficient connection.
In dieser Veröffentlichung wird der Begriff „festverbunden“ benutzt, um sowohl den Begriff „drehfest verbunden“ als auch den Begriff „einstückig verbunden“ zu beschreibenIn this publication, the term “firmly connected” is used to describe both the term “rotationally fixedly connected” and the term “integrally connected”
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verbindung einer Antriebswelle eines elektrischen Motors mit einer Abtriebswelle bereitgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Verbinden eines an der Antriebswelle festverbundenen ersten Getrieberads mit einem an einer Zwischenwelle festverbundenen zweiten Getrieberad; Verbinden eines dritten und eines vierten Getrieberads, die an gegenüberliegenden Seiten des zweiten Getrieberads angeordnet sind und an der Zwischenwelle festverbunden sind, mit jeweils einem fünften und einem sechsten Getrieberad, die drehbar auf der Abtriebswelle angeordnet sind, wobei die Abtriebswelle abwechselnd mit dem fünften und dem sechsten Getrieberad festverbunden wird.According to one embodiment of the present invention, a method for connecting a drive shaft of an electric motor to an output shaft is provided, the method comprising the following steps: connecting a first gear wheel fixedly connected to the drive shaft to a second gear wheel fixedly connected to an intermediate shaft; Connecting a third and a fourth gear wheel, which are arranged on opposite sides of the second gear wheel and are firmly connected to the intermediate shaft, with a fifth and a sixth gear wheel, which are rotatably arranged on the output shaft, the output shaft alternating with the fifth and the sixth gear is firmly connected.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Antriebsanordnung umfassend einen elektrischen Motor und ein Schaltgetriebe bereitgestellt, wobei das Schaltgetriebe Folgendes umfasst: eine erste Welle, die ein erstes Getrieberad umfasst, die mit dem elektrischen Motor direkt verbunden ist; eine Zwischenwelle, die ein zweites, ein drittes und ein viertes Getrieberad umfasst, die mit der Zwischenwelle festverbunden sind; wobei das zweite Getrieberad mit dem genannten ersten Getrieberad in Eingriff steht, wobei das dritte und das vierte Getrieberad an gegenüberliegenden Seiten des zweiten Getrieberads angeordnet sind; eine dritte Welle, die ein fünftes und ein sechstes Getrieberad umfasst, wobei das fünfte und das sechste Getrieberad drehbar auf der Abtriebswelle angeordnet sind, und wobei das fünfte und das sechste Getrieberad jeweils mit dem dritten und dem vierten Getrieberad in Eingriff stehen; eine Befestigungsvorrichtung, die zwischen dem fünften und dem sechsten Getrieberad entlang der dritten Welle angeordnet ist und an der dritten Welle festverbunden ist; wobei die Befestigungsvorrichtung konfiguriert ist, die dritte Welle abwechselnd mit dem fünften und dem sechsten Getrieberad drehfest zu verbinden.According to one embodiment of the present invention, there is provided a drive assembly comprising an electric motor and a gearbox, the gearbox comprising: a first shaft including a first gear wheel directly connected to the electric motor; an intermediate shaft comprising a second, a third and a fourth gear wheel which are fixedly connected to the intermediate shaft; the second gear being engaged with said first gear, the third and fourth gears being disposed on opposite sides of the second gear; a third shaft including fifth and sixth gears, the fifth and sixth gears being rotatably disposed on the output shaft, and the fifth and sixth gears meshing with the third and fourth gears, respectively; a fastening device which is arranged between the fifth and the sixth gear wheel along the third shaft and is fixedly connected to the third shaft; wherein the fastening device is configured to alternately non-rotatably connect the third shaft to the fifth and sixth gearwheels.
FigurenlisteFigure list
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile und / oder auf ähnliche Teile und / oder auf entsprechende Teile des Systems beziehen. Zu den Figuren:
-
1 zeigt ein Getriebeschema eines Schaltgetriebes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2 zeigt eine dreidimensionale Darstellung des Schaltgetriebes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
3 zeigt eine dreidimensionale schematische Schnittdarstellung des Schaltgetriebes, das entlang der Abtriebswelle geschnitten ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
1 shows a transmission diagram of a manual transmission according to an embodiment of the present invention; -
2 shows a three-dimensional representation of the manual transmission according to an embodiment of the present invention; -
3 shows a three-dimensional schematic sectional illustration of the gearbox, which is cut along the output shaft, according to an embodiment of the present invention.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, wie sie in den beigefügten Figuren gezeigt sind. Nichtsdestotrotz ist die vorliegende Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsformen beschränkt, die in der folgenden detaillierten Beschreibung beschrieben und in den Figuren gezeigt sind, sondern die beschriebenen Ausführungsformen veranschaulichen lediglich einige Aspekte der vorliegenden Erfindung, deren Schutzbereich durch die Ansprüche definiert ist.In the following, the present invention will be described with reference to specific embodiments as shown in the accompanying figures. Nevertheless, the present invention is not limited to the particular embodiments described in the following detailed description and shown in the figures, but the described embodiments merely illustrate some aspects of the present invention, the scope of which is defined by the claims.
Weitere Änderungen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann klar. Die vorliegende Beschreibung umfasst somit alle Änderungen und / oder Variationen der vorliegenden Erfindung, deren Schutzbereich durch die Ansprüche definiert ist.Other changes and variations of the present invention will be apparent to those skilled in the art. The present description thus includes all changes and / or variations of the present invention, the scope of which is defined by the claims.
Auch wenn die Vorteile dieser Erfindung in Bezug auf eine Anwendung bei einem elektrischen Antrieb beschrieben werden, ist es für den Fachmann klar, dass ähnliche Vorteile auch bei einer anderen Art von Antrieb erreicht werden können.Even if the advantages of this invention are described in relation to an application in an electric drive, it is clear to the person skilled in the art that similar advantages can also be achieved with a different type of drive.
Das Schaltgetriebe
Darüber hinaus umfasst das Schaltgetriebe
Insbesondere wird in dieser Veröffentlichung der Begriff „festverbunden“ benutzt um sowohl „drehfest verbunden“ als auch „einstückig verbunden“ zu beschreibenIn particular, the term “firmly connected” is used in this publication to describe both “non-rotatably connected” and “integrally connected”
Das dritte Getrieberad
Ferner umfasst das Schaltgetriebe
Darüber hinaus ist eine Befestigungsvorrichtung
Die Antriebswelle
Die Abtriebswelle
Das Schaltgetriebe
Das erste Getrieberad
Die mit der Zwischenwelle
Das fünfte und das sechste Getrieberad
Die Abtriebswelle
Die Befestigungsvorrichtung
Je nach Gangwahl wird eines der beiden Losräder
An einem distalen Abschnitt der Abtriebswelle
Die Antriebswelle
Die Abtriebswelle
Es ist nicht erforderlich, dass die Drehzahlsensoren
Wie in
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann klar, dass es möglich ist, verschiedene Modifikationen, Variationen und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung im Lichte der oben beschriebenen Lehre und innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche zu realisieren, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.While the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that it is possible to implement various modifications, variations, and improvements of the present invention in light of the above-described teaching and within the scope of the appended claims without departing from the scope of the invention.
Darüber hinaus wurden die Bereiche, auf denen Fachleute kundig sein dürften, hier nicht beschrieben, um die beschriebene Erfindung nicht unnötig zu verschleiern.In addition, in order not to unnecessarily obscure the invention described, the areas that would be skilled in the art have not been described here.
Dementsprechend soll die Erfindung nicht durch die spezifischen veranschaulichenden Ausführungsformen beschränkt sein, sondern durch den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche.Accordingly, it is intended that the invention not be limited by the specific illustrative embodiments, but rather by the scope of the appended claims.
Claims (9)
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- 2021-01-11 CN CN202110030354.0A patent/CN113108028A/en active Pending
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