-
Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug mit der Getriebeanordnung.
-
Zum Abbremsen eines Planetengetriebes als Voraussetzung zur Schaltung einer elektrischen Antriebsachse eines Fahrzeugs werden oftmals Lamellenbremsen eingesetzt, welche mittels eines hydraulischen Nehmerzylinders betätigt werden.
-
Beispielsweise beschreibt die Druckschrift
DE 10 2019 111 526 A1 eine Getriebeanordnung mit einer Lamellenbremsvorrichtung und mit einem Planetengetriebeabschnitt zur Umsetzung von Antriebsmomenten eines Elektromotors und/oder eines Verbrennungsmotors, wobei die Lamellenbremsvorrichtung zur Bremsung eines Organs des Planetengetriebeabschnitts angeordnet ist.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bauteile- und kostenreduzierte Getriebeanordnung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Fahrzeug mit der Getriebeanordnung gemäß dem Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere für einen Pkw oder für ein Nutzfahrzeug. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein mittels einer elektrischen Antriebseinrichtung oder mittels hybriden Antriebseinrichtungen angetriebenes Fahrzeug. Insbesondere weist das Fahrzeug eine elektrische Antriebsachse auf.
-
Die Getriebeanordnung umfasst einen Nehmerzylinder, welcher vorzugsweise hydraulisch betreibbar ist. Vorzugsweise umfasst der Nehmerzylinder ein Zylindergehäuse, dass optional aus Aluminiumdruckguss gebildet ist und somit kostengünstig herstellbar ist. Der Nehmerzylinder weist einen zum Beispiel ringförmigen Zylinderraum auf. Vorzugsweise ist der Zylinderraum in dem Zylindergehäuse integriert, insbesondere ausgeformt. Der Nehmerzylinder weist einen Zulauf auf, mittels dem ein Fluid, zum Beispiel ein Öl, in den Zylinderraum einleitbar ist.
-
Der Nehmerzylinder weist einen Kolben, vorzugsweise einen Ringkolben, auf welcher in dem Zylindergehäuse beweglich angeordnet ist. Der Kolben kann spanend oder durch Kaltumformung von Blech hergestellt werden. Er ist beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Insbesondere kann der Kolben bei Einleitung des Fluids und einer daraus resultierenden hydraulischen Druckbeaufschlagung abschnittsweise aus dem Zylindergehäuse ausrücken, wobei der Kolben von einer Ruhestellung in eine Bremsstellung überführt wird.
-
Die Getriebeanordnung weist ein Planetengetriebe auf, welches zur Übersetzung eines Drehmoments der elektrischen Antriebsachse, insbesondere zu einer Drehzahlanpassung, angeordnet und/oder ausgebildet ist. Das Planetengetriebe umfasst mehrere Komponenten, insbesondere ein Hohlrad, ein Sonnenrad und mindestens ein Planetenrad, wobei das Sonnenrad und das mindestens eine Planetenrad innerhalb des Hohlrads kämmen. Vorzugsweise sind der Zylinderraum, der Kolben und/oder das Planetengetriebe, konzentrisch zu einer Getriebeachse der Getriebeanordnung angeordnet, wobei die Getriebeachse durch die elektrische Antriebsachse gebildet sein kann.
-
Es ist vorgesehen, dass der Kolben eine der Komponenten des Planetengetriebes in der Bremsstellung kontaktiert, um dieses abzubremsen und somit die Voraussetzung zum Entkuppeln des Planetengetriebes zu schaffen. Vorteilhaft ist, dass auf eine separate Bremseinrichtung zum Abbremsen des Planetengetriebes, zum Beispiel auf eine oftmals in herkömmlichen Getriebeanordnungen vorgesehene Lamellenbremse, verzichtet werden kann. Dadurch kann eine Anzahl an Bauteilen der Getriebeanordnung reduziert und somit Gewicht und Kosten eingespart werden. Außerdem wird Bauraum in einem Getriebegehäuse der Getriebeanordnung frei, sodass dieser für andere Anwendungen genutzt werden kann oder das Getriebegehäuse verkleinert werden kann.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Kolben einen Kontaktabschnitt auf, mit dem er die Komponente des Planetengetriebes in der Bremsstellung kontaktiert. Beispielsweise ist der Kontaktabschnitt an einem Teilbereich eines Innenumfangs des Kolbens angeordnet. Vorzugsweise ist der Kontaktabschnitt im Querschnitt konusförmig ausgebildet.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Komponente einen Anlageabschnitt auf. Vorzugsweise liegt der Kontaktabschnitt in der Bremsstellung des Kolbens an dem Anlageabschnitt an. Insbesondere ist der Anlageabschnitt im Querschnitt konusförmig ausgebildet, wobei er zu dem konusförmigen Querschnitt des Kontaktabschnitts korrespondiert. Insbesondere weisen der Kontaktabschnitt und der Anlageabschnitt einen sich entsprechenden winkligen Verlauf auf, wobei eine Winkelgröße des winkligen Verlaufs eine kritische Grenze der Selbstverstärkung nicht überschreiten darf, um ein Lösen des Kolbens von der Komponente bei der Rückführung des Kolbens von der Bremsstellung in die Ruhestellung zu gewährleisten.
-
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Komponente durch das Hohlrad des Planetengetriebes gebildet. Alternativ kann die Komponente durch das Sonnenrad oder das mindestens eine Planetenrad gebildet sein.
-
In einer möglichen konstruktiven Umsetzung der Erfindung weist das Getriebegehäuse der Getriebeanordnung auf seiner Innenseite zumindest abschnittsweise eine Innenverzahnung auf. Vorzugsweise ist der Nehmerzylinder in dem Getriebegehäuse stationär aufgenommen. An seinem Außenumfang weist der Kolben eine umlaufende Kolbenaußenverzahnung auf. Bevorzugt bildet die Kolbenaußenverzahnung eine Negativkontur für die Innenverzahnung des Getriebegehäuses. Vorzugsweise greift die Kolbenaußenverzahnung zur Drehmomentabstützung des Kolbens in die Innenverzahnung des Getriebegehäuses ein. Insbesondere ist der Kolben in der Bremsstellung gegen ein von der Komponente des Planetengetriebes eingeleitetes Drehmoment an dem Getriebegehäuse abgestützt.
-
In einer weiteren möglichen konstruktiven Umsetzung der Erfindung ist in dem Kontaktabschnitt des Kolbens ein Bremsbelag zur Verstärkung einer Reib- und/oder Bremswirkung angeordnet. Alternativ oder optional ergänzend kann ein weiterer Bremsbelag an dem Anlageabschnitt der Komponente angeordnet sein.
-
Eine bevorzugte Realisierung der Erfindung sieht vor, dass das Planetengetriebe als ein Nassläufergetriebe ausgebildet ist. Insbesondere ist das Planetengetriebe in einem Ölbad angeordnet. Vorzugsweise kann ein in der Bremsstellung erzeugter Bremsabrieb des Kolbens in dem Kontaktabschnitt und/oder der Komponente in dem Anlageabschnitt in dem Ölbad aufgefangen ausgefiltert werden kann.
-
Eine weitere bevorzugte Realisierung der Erfindung sieht vor, dass die Getriebeanordnung, insbesondere der Nehmerzylinder eine Rückstelleinrichtung aufweist, welche zur Rückstellung des Kolbens von der Bremsstellung in die Ruhestellung angeordnet und/oder ausgebildet ist. Optional erfolgt die Bewegung des Kolbens von der Ruhestellung in die Bremsstellung gegen eine Federkraft der Rückstelleinrichtung. Die Rückstellung des Kolbens erfolgt insbesondere dann und wird durch die Rückstelleinrichtung unterstützt, wenn der hydraulische Druck in dem Zylinderraum nachlässt. Beispielsweise ist die Rückstelleinrichtung als eine Federeinrichtung aus einer Stahllegierung, zum Beispiel als eine Tellerfeder, ausgebildet. Optional ist die Rückstelleinrichtung konzentrisch zu der Getriebeachse angeordnet. Vorzugsweise ist mindestens ein Sicherungsring vorgesehen, der die Rückstelleinrichtung gegen eine Bewegung sichert.
-
In einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Getriebeanordnung, insbesondere der Nehmerzylinder, eine Dichtungseinrichtung zur Abdichtung des Zylinderraums. Dadurch kann insbesondere ein ungewolltes Austreten des in den Zylinderraum eingeleiteten Fluids vermieden werden. Vorzugsweise ist die Dichtungseinrichtung an dem Kolben angeordnet und gemeinsam mit diesem von der Ruhestellung in die Bremsstellung und zurück beweglich. Beispielsweise ist die Dichtungseinrichtung aus einem ringförmigen Elastomer gebildet, wobei sieht zum Beispiel als ein als ein A- oder O-Ring, ausgebildet ist. Insbesondere weist der Kolben in einem Teilbereich des Außenumfangs eine umlaufende Nut, wobei die Dichtungseinrichtung in der Nut sitzt.
-
Eine weitere mögliche konstruktive Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Zylindergehäuse eine Gehäuseaußenverzahnung aufweist. Vorzugsweise bildet die Gehäuseaußenverzahnung eine Negativkontur zu der Innenverzahnung des Getriebegehäuses. Insbesondere entspricht die Gehäuseaußenverzahnung in ihrer Negativkontur der Kolbenaußenverzahnung. Zur stationären Anordnung und/oder Lagesicherung des Zylindergehäuses in dem Getriebegehäuse greift die Gehäuseverzahnung in die Innenverzahnung des Getriebegehäuses ein.
-
Die Getriebeanordnung kann mindestens ein weiteres bau- und funktionsgleiches Planetengetriebe und mindestens einen weiteren bau- und funktionsgleichen Nehmerzylinder zur weiteren Übersetzung des Drehmoments und zur Schaltung in mindestens einen weiteren Gang umfassen.
-
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Fahrzeug, insbesondere ein elektrisch oder hybrid angetriebener PKW oder Nutzfahrzeug, mit der Getriebeanordnung nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 eine axiale Schnittansicht eines Nehmerzylinders einer Getriebeanordnung für ein Fahrzeug und einer Komponente eines Planetengetriebes der Getriebeanordnung;
- 2 ein Kolben des Nehmerzylinders in einem axialen Querschnitt.
-
Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die 1 zeigt eine axiale Schnittansicht eines Nehmerzylinders 2 und einer Komponente 3 eines Planetengetriebes einer Getriebeanordnung 1 für ein Fahrzeug, insbesondere einen rein elektrisch oder hybrid angetriebenen Pkw oder Nutzfahrzeug. Das Fahrzeug weist eine elektrische Antriebsachse auf. Das Planetengetriebe ist dazu vorgesehen, ein Antriebsmoment der elektrischen Antriebsachse zu übersetzen. Das Planetengetriebe weist mehrere Komponenten 3 auf. Als Nassläufergetriebe wird das Planetengetriebe in einem Ölbad betrieben.
-
Der Nehmerzylinder 2 ist als ein Bremszylinder zum Abbremsen des Planetengetriebes ausgebildet, um die Übersetzung des Antriebsdrehmoments und ein Schalten in einen anderen Getriebegang zu ermöglichen. Der Nehmerzylinder 2 und das Planetengetriebe sind in einem Getriebegehäuse der Getriebeanordnung 1 aufgenommen.
-
Der Nehmerzylinder 2 weist ein Zylindergehäuse 4 aus Aludruckguss auf. In dem Zylindergehäuse 4 ist ein Zylinderraum 5 integriert, insbesondere ausgeformt. Der Zylinderraum 5 ist ringförmig ausgebildet und konzentrisch und/oder koaxial zu einer Getriebeachse 17 der Getriebeanordnung 1 angeordnet. Die Getriebeachse 17 ist durch die elektrische Antriebsachse des Fahrzeugs definiert. In den Zylinderraum 5 ist ein Fluid, zum Beispiel ein Öl, einleitbar.
-
Das Zylindergehäuse 4 weist eine Gehäuseaußenverzahnung 6 auf, die eine Negativkontur zu einer Innenverzahnung des Getriebegehäuses bildet. Mit der Gehäuseaußenverzahnung 6 greift das Zylindergehäuse 4 in die Innenverzahnung ein und ist dadurch in dem Getriebegehäuse formschlüssig lagegesichert.
-
Der Nehmerzylinder 2 weist einen Kolben 7 auf, welcher als ein Ringkolben ausgebildet ist. Der Kolben 7 ist spanend aus einem Aluminiumblech gebildet. Alternativ kann der Kolben 7 durch Kaltumformung hergestellt sein. Er ist beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Insbesondere kann der Der Kolben 7 ist, insbesondere durch hydraulische Druckbeaufschlagung mittels des Fluids, beweglich in dem Zylinderraum 5 angeordnet, wobei er von einer Ruhestellung in eine Bremsstellung ausrücken kann. In der Ruhestellung ist der Kolben 7 vollständig in dem Zylinderraum 5 angeordnet. In der Bremsstellung ist der Kolben 7 zumindest teilweise aus dem Zylinderraum 5 ausgerückt und kontaktiert eine der Komponenten des Planetengetriebes, um diese und somit das Planetengetriebe abzubremsen.
-
Die Komponenten des Planetengetriebes sind durch einen Hohlrad 8, ein Sonnenrad und durch mindestens ein Planetenrad gebildet. Bei der in der 1 gezeigten Komponente handelt es sich um das Hohlrad 8, welches von dem Kolben 7 in der Bremsstellung kontaktiert und abgebremst wird. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Kolben 7 auch das mindestens eine Planetenrad oder das Sonnenrad kontaktieren, wenn er die Bremsstellung einnimmt.
-
Der Kolben 7 weist einen Kontaktabschnitt 9 auf, welcher in einem in eine Ausrückrichtung angeordneten Teilbereich des Kolbens 7 angeordnet ist. Mit dem Kontaktabschnitt 9 kontaktiert der Kolben 7 das Hohlrad 8 in einem Anlageabschnitt 10, um eine durch Reibschluss erzeugte Bremskraft zum Abbremsen des Planetengeriebes zu erzeugen.
-
Der Kontaktabschnitt 9 und der Anlageabschnitt 10 sind in korrespondierende Weise im Querschnitt konusförmig ausgebildet. Insbesondere ist der Kolben 7 zumindest abschnittsweise als ein Konuskolben ausgebildet. In dem Kontaktabschnitt 9 ist ein Bremsbelag 12 angeordnet, welcher den Reibschluss mit dem Anlageabschnitt 10 in der Bremsstellung des Kolben 7 verstärken kann. Der Bremsbelag 12 kann alternativ oder optional ergänzend in dem Anlageabschnitt 10 angeordnet sein.
-
Durch den Kontakt des Kolben 7 und des Hohlrads 8 des Planetengetriebes kann dieses sicher durch direkten Reibschluss abgebremst und somit die Voraussetzungen für eine Übersetzung des Drehmoments der elektrischen Antriebsachse geschaffen werden. Die Integration einer separaten Bremseinrichtung, zum Beispiel einer Lamellenbremse zum Abbremsen eines der Komponenten des Planetengetriebes, ist nicht notwendig. Durch den Verzicht auf die separate Bremseinrichtung kann in dem Getriebegehäuse Bauraum eingespart werden. Dieser Bauraum kann zur Integration anderer Bauteile genutzt werden oder zur Verkleinerung des Getriebegehäuses führen. Vorteilhaft ist, dass dadurch eine Bauteileanzahl der Getriebeanordnung 1 und deren Gewicht reduziert werden kann. Dies kann zu einer ne Kosteneinsparung führen und einen wirtschaftlichen Betrieb der Getriebeanordnung 1 gewährleisten.
-
Partikel eines Bremsabriebs, die in der Bremsstellung des Kolbens 7 aus dem Kontaktabschnitt 9 und/oder dem Anlageabschnitt 10 frei werden, können in vorteilhafter Weise durch das Ölbad aufgefangen und ausgefiltert werden. Somit können diese Partikel nicht in die Umgebung des Fahrzeugs gelangen, wo sie gesundheitsbelastende Auswirkungen haben können.
-
Der Kolben 7 weist an seinem Außenumfang eine umlaufende Kolbenaußenverzahnung 11 auf. Die Kolbenaußenverzahnung 11 ist auch aus der 2 zu entnehmen, welche einen axialen Querschnitt des Kolbens 7 zeigt. Die Kolbenaußenverzahnung 11 weist eine zu der Innenverzahnung des Getriebegehäuses korrespondierende Negativkontur auf und entspricht insbesondere der Gehäuseaußenverzahnung 6 des Zylindergehäuses 4.
-
In der Bremsstellung kontaktiert der Kolben 7 das rotierende Hohlrad 8, sodass ein Drehmoment um die Getriebeachse 17 in den Kolben 7 eingeleitet werden. Zur Drehmomentabstützung greift der Kolben 7 mit der Kolbenaußenverzahnung 11 in die Innenverzahnung des Getriebegehäuses formschlüssig ein, sodass infolge das Drehmoment auf das Getriebegehäuse abgeleitet werden kann.
-
Der Nehmerzylinder 2 weist eine Dichtungseinrichtung 13 auf, welche dazu angeordnet und/oder ausgebildet ist, den Zylinderraum 5 abzudichten und somit zu verhindern, dass das in dem Zylinderraum 5 eingeleitete Fluid bei der Bewegung des Kolbens 7 entweicht. Die Dichtungseinrichtung 13 ist an dem Kolben 7 angeordnet und gemeinsam mit diesem in dem Zylinderraum 5 von der Ruhestellung in die Bremsstellung bewegbar. Die Dichtungseinrichtung 13 ist aus einem Elastomerring gebildet und als ein A-Ring realisiert. In einem entgegen der Ausrückrichtung angeordneten Teilbereich des Kolben 7 weist dieser eine umlaufende Nut 14 auf, wobei die Dichtungseinrichtung 13 in der Nut 14 sitzt und/oder darin form- und/oder kraftschlüssig aufgenommen ist.
-
Der Nehmerzylinder 2 weist eine Rückstelleinrichtung 15 auf, welche dazu angeordnet und/oder ausgebildet ist, den in der Bremsstellung angeordneten Kolben 7 in die Ruhestellung zurückzustellen. Die Rückstellung erfolgt insbesondere dann, wenn der hydraulische Druck in dem Zylinderraum 5 nachlässt. Die Rückstelleinrichtung 15 ist als eine konzentrisch zu der Getriebeachse 17 angeordnete Tellerfeder aus einer Stahllegierung ausgebildet. Das Ausrücken des Kolbens 7 von der Ruhestellung in die Bremsstellung erfolgt entgegen einer Federkraft der Tellerfeder, wobei die Rückstellung mittels der Federkraft erfolgt.
-
Der Nehmerzylinder 2 umfasst einen Sicherungsring 16. Der Sicherungsring 16 ist in dem Zylindergehäuse 4 form- und/oder kraftschlüssig festgelegt und benachbart zu der Rückstelleinrichtung 15 angeordnet. Diese ist mittels des Sicherungsrings 16 gegen eine auf die Getriebeachse 17 bezogene axiale Bewegung in eine Ausrückrichtung des Kolbens 7 lagegesichert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Getriebeanordnung
- 2
- Nehmerzylinder
- 3
- Komponente
- 4
- Zylindergehäuse
- 5
- Zylinderraum
- 6
- Gehäuseaußenverzahnung
- 7
- Kolben
- 8
- Hohlrad
- 9
- Kontaktabschnitt
- 10
- Anlageabschnitt
- 11
- Kolbenaußenverzahnung
- 12
- Bremsbelag
- 13
- Dichtungseinrichtung
- 14
- Nut
- 15
- Rückstelleinrichtung
- 16
- Sicherungsring
- 17
- Getriebeachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102019111526 A1 [0003]
