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Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung nach Anspruch 1.
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In
US 2005/006967 A1 ist eine Getriebevorrichtung einer motorgetriebenen Achse beschrieben, mit einem Achsgehäuse und einem ein Schmiermittel enthaltenden Zwischengehäuse, in dem ein mit einem Differenzial gekoppeltes Untersetzungsgetriebe gelagert ist. Ein Elektromotor ist mit einer Welle, deren erstes Ende sich in das Gehäuse erstreckt, mit einem Eingangsritzel der Untersetzungseinheit verbunden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Getriebevorrichtung platzsparender und kostengünstiger auszuführen. Die Getriebevorrichtung soll flexibler aufgebaut werden und damit auch vielseitiger einsetzbar sein. Die Betätigung der Getriebevorrichtung soll verbessert werden.
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Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch eine Getriebevorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann die Getriebevorrichtung besser betätigt werden. Die Getriebevorrichtung kann platzsparender und kostengünstiger ausfallen. Die Getriebevorrichtung kann energiesparender betrieben werden.
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Die Getriebevorrichtung kann in einem Fahrzeug angeordnet sein. Das Fahrzeug kann wenigstens zwei Fahrzeugräder, insbesondere drei, bevorzugt vier Fahrzeugräder, aufweisen. Die Getriebevorrichtung kann in einem Antriebsstrang des Fahrzeugs angeordnet sein. Das Fahrzeug kann ein Elektrofahrzeug sein.
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Der Elektromotor kann ein Antriebsdrehmoment zur Fortbewegung des Fahrzeugs bereitstellen. Die Getriebevorrichtung kann das Antriebsdrehmoment übertragen. Der Elektromotor kann ein bürstenloser Gleichstrommotor sein.
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Die Getriebevorrichtung kann auch mehr als zwei Übersetzungsstufen aufweisen. Ein Antriebsdrehmoment zur Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs kann über die erste oder zweite Übersetzungsstufe übertragbar sein.
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Die erste Übersetzungsvorrichtung kann parallel wirksam zu der Reibkupplung angeordnet sein. Die erste Übersetzungsvorrichtung kann ein antriebsseitiges und/oder abtriebsseitiges Zahnrad aufweisen. Das antriebsseitige Zahnrad kann um die Eingangsdrehachse drehbar sein. Das antriebsseitige Zahnrad kann mit dem abtriebsseitigen Zahnrad verzahnt verbunden sein. Das antriebsseitige und abtriebsseitige Zahnrad können in verzahntem Dauereingriff miteinander stehen. Das abtriebsseitige Zahnrad kann mittelbar oder unmittelbar in verzahntem Dauereingriff mit dem Abtriebselement stehen.
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Die zweite Übersetzungsvorrichtung kann parallel wirksam zu der Freilaufkupplung angeordnet sein. Die zweite Übersetzungsvorrichtung kann ein antriebsseitiges und/oder abtriebsseitiges Zahnrad aufweisen. Das antriebsseitige Zahnrad kann um die Eingangsdrehachse drehbar sein. Das antriebsseitige Zahnrad kann mit dem abtriebsseitigen Zahnrad der zweiten Übersetzungsvorrichtung verzahnt verbunden sein. Das antriebsseitige und abtriebsseitige Zahnrad können in verzahntem Dauereingriff miteinander stehen. Das abtriebsseitige Zahnrad kann mittelbar oder unmittelbar in verzahntem Dauereingriff mit dem Abtriebselement stehen.
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Die Drehmomentübertragung zwischen dem Getriebeeingang und dem Abtriebselement kann entweder über die erste Übersetzungsvorrichtung oder die zweite Übersetzungsvorrichtung erfolgen. Bei einer Drehmomentübertragung über die erste Übersetzungsvorrichtung kann die Drehmomentübertragung über die Freilaufkupplung erfolgen. Dabei kann die Reibkupplung geöffnet sein. Bei einer Drehmomentübertragung über die zweite Übersetzungsvorrichtung kann die Drehmomentübertragung über die geschlossene Reibkupplung erfolgen.
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Das Abtriebselement kann als Differentialgetriebe ausgeführt sein. Das Differentialgetriebe kann ausgangsseitig an wenigstens zwei Fahrzeugräder einer Fahrzeugachse des Fahrzeugs drehmomentübertragbar angeschlossen sein. Das Differentialgetriebe kann eine Verteilung des Antriebsdrehmoments an die Fahrzeugräder bewirken.
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Eine von der Eingangsdrehachse verschiedene Rotordrehachse eines Rotors des Elektromotors kann achsparallel zu der Eingangsdrehachse angeordnet sein.
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Die Freilaufkupplung kann ein um die Eingangsdrehachse drehbares erstes Freilaufbauteil und ein um die Eingangsdrehachse drehbares zweites Freilaufbauteil aufweisen, die bei einer jeweils zwischen dem ersten und zweiten Freilaufbauteil vorliegenden ersten Relativdrehrichtung über Koppelmittel drehmomentübertragbar miteinander verbunden und bei einer entgegengesetzten zweiten Relativdrehrichtung gegeneinander drehbar sind. Die Koppelmittel können Rollen, Kugeln oder Klemmkörper sein. Das erste und/oder zweite Freilaufbauteil kann als Hülse ausgeführt sein. Die Koppelmittel können radial innerhalb von einem Innenumfang der Hülse aufgenommen sein.
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Die Freilaufkupplung kann durch die Schaltvorrichtung zwischen einem Überbrückungszustand, bei dem das erste und zweite Freilaufbauteil auch bei der zweiten Relativdrehrichtung drehmomentübertragbar miteinander verbunden sind und einem Freigabezustand, bei dem das erste und zweite Freilaufbauteil bei der zweiten Relativdrehrichtung gegeneinander drehbar sind, umschaltbar sein. Das Schaltelement kann abhängig von der Bewegung entlang der Schaltachse zwischen dem Überbrückungszustand und dem Freigabezustand umschalten.
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Die Reibkupplung kann ein um die Eingangsdrehachse drehbares erstes Kupplungsbauteil und ein um die Eingangsdrehachse drehbares zweites Kupplungsbauteil aufweisen, die abhängig von einem durch die Kupplungsbetätigungsvorrichtung umschaltbaren Kupplungsbetätigungszustand über einen Reibbereich reibschlüssig miteinander drehmomentübertragbar verbindbar sind. Der Reibbereich kann Kupplungslamellen aufweisen, die abhängig von dem Kupplungsbetätigungszustand reibschlüssig miteinander verbindbar sind.
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Eine achsparallel zu der Eingangsdrehachse angeordnete Zwischenwelle kann wirksam zwischen der ersten und zweiten Übersetzungsvorrichtung und dem Abtriebselement angeordnet sein. Die Zwischenwelle kann eine Abtriebsverzahnung zur Drehmomentübertragung mit dem Abtriebselement aufweisen. Die Zwischenwelle kann ein abtriebsseitiges Zahnrad der ersten Übersetzungsstufe und ein abtriebsseitiges Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe drehfest aufnehmen. Die beiden abtriebsseitigen Zahnräder können axial versetzt zueinander angeordnet sein. Die Schaltvorrichtung kann axial zwischen den abtriebsseitigen Zahnrädern angeordnet sein.
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Eine abtriebsseitige Übersetzungsstufe kann wirksam zwischen der ersten und zweiten Übersetzungsstufe und dem Abtriebselement gebildet sein. Die abtriebsseitige Übersetzungsstufe kann eine Abtriebsverzahnung an der Zwischenwelle aufweisen. Die Abtriebsverzahnung kann mit einer Differentialverzahnung des Differentialgetriebes verzahnt verbunden sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Schaltvorrichtung ein entlang einer Schaltachse verschiebbares Schaltelement zur Überbrückung der Freilaufkupplung aufweist. Das Schaltelement kann eine Schaltstange und/oder eine Gabel umfassen. Die Gabel kann mit einem Ausrückelement verbunden sein. Das Ausrückelement kann eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Getriebeeingang und dem antriebsseitigen Zahnrad der ersten Übersetzungsvorrichtung und/oder dem antriebsseitigen Zahnrad der zweiten Übersetzungsvorrichtung umsetzen. Das Ausrückelement kann in Dauereingriff verzahnt mit dem Getriebeeingang verbunden sein. Das Ausrückelement kann axial zwischen der ersten und zweiten Übersetzungsvorrichtung angeordnet sein.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der die Kupplungsbetätigungsvorrichtung ein entlang einer Kupplungsbetätigungsachse verschiebbares Kupplungsbetätigungselement zur Betätigung der Reibkupplung aufweist. Das Kupplungsbetätigungselement kann über ein Betätigungslager auf den Reibbereich der Reibkupplung wirken.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltachse und die Kupplungsbetätigungsachse parallel zueinander angeordnet sind. Die Kupplungsbetätigungsachse kann mit der Eingangsdrehachse übereinstimmen.
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Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltachse und/oder die Kupplungsbetätigungsachse achsparallel zu der Eingangsdrehachse angeordnet ist. Die Schaltachse kann in Bezug auf die Eingangsdrehachse radial außerhalb von der Reibkupplung angeordnet sein.
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Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltachse und/oder die Kupplungsbetätigungsachse senkrecht zu der Betätigungsachse angeordnet ist. Die Betätigungsachse kann senkrecht zu einer Aktorachse angeordnet sein. Die Aktorachse kann senkrecht zu der Eingangsdrehachse angeordnet sein. Eine Aktorwelle kann um die Aktorachse drehbar sein. Das Betätigungselement kann über die Aktorwelle betätigbar sein. Die Aktorwelle kann mit einem Aktor verbunden sein. Der Aktor kann elektrisch betrieben werden.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der das Betätigungselement eine erste Verzahnung zur Verbindung mit dem Schaltelement und eine zweite Verzahnung zur Verbindung mit dem Kupplungsbetätigungselement aufweist. Die erste und zweite Verzahnung können in Bezug auf die Betätigungsachse versetzt zueinander sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kupplungsbetätigungselement eine mit der zweiten Verzahnung verzahnt verbundene zweite Linearverzahnung zur Umsetzung einer Drehbewegung des Betätigungselements in eine lineare Bewegung des Kupplungsbetätigungselements entlang der Kupplungsbetätigungsachse und/oder das Schaltelement eine mit der ersten Verzahnung verzahnt verbundene erste Linearverzahnung zur Umsetzung einer Drehbewegung des Betätigungselements in eine lineare Bewegung des Schaltelements entlang der Schaltachse aufweist. Das Kupplungsbetätigungselement und das Schaltelement können auf einer gleichen Seite des Betätigungselements angeordnet sein. Auch können das Kupplungsbetätigungselement und das Schaltelement auf unterschiedlichen Seiten des Betätigungselements angeordnet sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Getriebevorrichtung ein Zugmittelgetriebe aufweist, das in Reihe wirksam zwischen dem Elektromotor und dem Getriebeeingang angeordnet ist. Das Zugmittelgetriebe kann ein Riemengetriebe mit einem Riemen als Zugmittel oder ein Kettengetriebe mit einer Kette als Zugmittel sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Zugmittelgetriebe getriebeeingangsseitig ein um die Eingangsdrehachse drehbares Antriebsrad aufweist. Das um die Eingangsdrehachse drehbare Antriebsrad kann achsparallel zu dem um die Rotordrehachse drehbaren Antriebsrad angeordnet sein. Die beiden Antriebsräder können über das Zugmittel drehmomentübertragbar miteinander verbunden sein.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
- 1: Ein Funktionsschaltbild einer Getriebevorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 2: Einen Querschnitt einer Getriebevorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 3: Eine Seitenansicht mit einem Teilquerschnitt einer Getriebevorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 4: Einen Querschnitt eines Ausschnitts einer Getriebevorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 5: Einen Querschnitt eines Ausschnitts einer Getriebevorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 6, 8, 10 und 12: Ein Funktionsschaltbild der Getriebevorrichtung aus 3 jeweils in einem Betätigungszustand.
- 7, 9, 11 und 13: Eine Ansicht der Getriebevorrichtung aus 3 jeweils in einem Betätigungszustand.
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1 zeigt ein Funktionsschaltbild einer Getriebevorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Getriebevorrichtung 10 ist in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs zur Drehmomentübertragung zwischen einem Elektromotor 12 und einem Abtriebselement 14, hier einem Differentialgetriebe 16, angeordnet. Die Getriebevorrichtung 10 umfasst einen um eine Eingangsdrehachse 18 drehbaren Getriebeeingang 20, der bevorzugt als Getriebeeingangswelle 22 ausgeführt ist. Ein Zugmittelgetriebe 24 ist in Reihe wirksam zwischen dem Elektromotor 12 und dem Getriebeeingang 20 angeordnet. Das Zugmittelgetriebe 24 ermöglicht eine eingangsseitige Übersetzungsstufe 26 zwischen dem Elektromotor 12 und der Getriebevorrichtung 10.
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Ein erstes Antriebsrad 28 des Zugmittelgetriebes 24 ist mit einem Rotor des Elektromotors 12 drehfest verbunden. Das Zugmittelgetriebe 24 weist ein zweites Antriebsrad 30 auf, das mit dem Getriebeeingang 20 drehfest verbunden ist. Das zweite Antriebsrad 30 ist um die Eingangsdrehachse 18 drehbar. Ein Zugmittel 32, beispielsweise ein Riemen, ist zur Drehmomentübertragung zwischen dem ersten und zweiten Antriebsrad 28, 30 angeordnet.
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Ein Rotor des Elektromotors 12 und das erste Antriebsrad 28 sind um eine achsparallel zu der Eingangsdrehachse 18 angeordnete Rotordrehachse 34 drehbar. Der Getriebeeingang 20 ist über eine erste Übersetzungsvorrichtung 36 und eine parallel zu der ersten Übersetzungsvorrichtung 36 angeordnete zweite Übersetzungsvorrichtung 38 drehmomentübertragbar mit dem Differentialgetriebe 16 verbunden. Die erste Übersetzungsvorrichtung 36 umfasst eine erste Übersetzungsstufe 40 wirksam zwischen dem Getriebeeingang 20 und dem Abtriebselement 14. Die zweite Übersetzungsvorrichtung 38 umfasst eine zweite Übersetzungsstufe 42 wirksam zwischen dem Getriebeeingang 20 und dem Abtriebselement 14. Die zweite Übersetzungsstufe 42 ist parallel wirksam zu der ersten Übersetzungsstufe 40 angeordnet.
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Eine Freilaufkupplung 44 ist in Reihe wirksam zwischen dem Getriebeeingang 20 und der ersten Übersetzungsvorrichtung 36 und eine Reibkupplung 46 ist in Reihe wirksam zwischen dem Getriebeeingang 20 und der zweiten Übersetzungsvorrichtung 38 angeordnet.
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Die Freilaufkupplung 44 umfasst ein erstes Freilaufbauteil 48, das um die Eingangsdrehachse 18 drehbar ist und mit der Getriebeeingangswelle 22 drehfest verbunden ist. Das erste Freilaufbauteil 48 ist über Koppelmittel 50 mit einem zweiten Freilaufbauteil 52 gekoppelt. Das zweite Freilaufbauteil 52 ist um die Eingangsdrehachse 18 drehbar und drehfest mit einem antriebsseitigen Zahnrad 54 der ersten Übersetzungsvorrichtung 36 verbunden. Das erste und zweite Freilaufbauteil 48, 52 sind bei einer jeweils zwischen dem ersten und zweiten Freilaufbauteil 48, 52 vorliegenden ersten Relativdrehrichtung über die Koppelmittel 50 drehmomentübertragbar miteinander verbunden und bei einer entgegengesetzten zweiten Relativdrehrichtung gegeneinander drehbar.
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Das antriebsseitige Zahnrad 54 der ersten Übersetzungsvorrichtung 36 ist mit einem abtriebsseitigen Zahnrad 56 der ersten Übersetzungsvorrichtung 36 zur Ausbildung der ersten Übersetzungsstufe 40 drehmomentübertragbar in Dauereingriff verzahnt verbunden.
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Die Getriebeeingangswelle 22 ist über die Reibkupplung 46 mit der zweiten Übersetzungsvorrichtung 38 abhängig von einem Kupplungsbetätigungszustand der Reibkupplung 46 drehmomentübertragbar verbunden. Die Reibkupplung 46 ist dabei in Reihe wirksam zwischen dem Getriebeeingang 20 und der zweiten Übersetzungsvorrichtung 38 angeordnet.
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Die Reibkupplung 46 ist in Reihe wirksam zwischen der Getriebeeingangswelle 22 und einem antriebsseitigen Zahnrad 58 der zweiten Übersetzungsvorrichtung 38 drehfest verbunden. Das antriebsseitige Zahnrad 58 ist um die Eingangsdrehachse 18 drehbar angeordnet. Das antriebsseitige Zahnrad 58 ist mit einem abtriebsseitigen Zahnrad 60 der zweiten Übersetzungsvorrichtung 38 zur Ausbildung der zweiten Übersetzungsstufe 42 drehmomentübertragbar in Dauereingriff verzahnt verbunden.
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Die abtriebsseitigen Zahnräder 56, 60 der ersten und zweiten Übersetzungsstufe 40, 42 sind drehfest miteinander und mit dem Differentialgetriebe 16 verzahnt in Dauereingriff verbunden. Die abtriebsseitigen Zahnräder 56, 60 sind auf einer achsparallel zu der Eingangsdrehachse 18 angeordneten Zwischenwelle 61 aufgenommen. Die Zwischenwelle 61 weist eine Abtriebsverzahnung 62 zur Drehmomentübertragung zwischen den abtriebsseitigen Zahnrädern 56, 60 und dem Differentialgetriebe 16 auf. Die Abtriebsverzahnung 62 ist in Dauereingriff verzahnt mit einer Differentialverzahnung 64 an einem Differentialgehäuse 66 des Differentialgetriebes 16 verbunden. Die Abtriebsverzahnung 62 bildet mit dem Differentialgetriebe 16 eine abtriebsseitige Übersetzungsstufe 68 wirksam zwischen der ersten und zweiten Übersetzungsstufe 40, 42 und dem Abtriebselement 14.
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Das Differentialgetriebe 16 ist ausgangsseitig an wenigstens zwei Fahrzeugräder einer Fahrzeugachse 70 des Fahrzeugs angeschlossen. Die Fahrzeugachse 70 kann achsparallel zu der Eingangsdrehachse 18 angeordnet sein.
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2 zeigt einen Querschnitt einer Getriebevorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Getriebevorrichtung 10 ist in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs zur Drehmomentübertragung zwischen dem Elektromotor und dem Abtriebselement 14, hier dem Differentialgetriebe 16, angeordnet. Die Getriebevorrichtung 10 umfasst den um die Eingangsdrehachse 18 drehbaren Getriebeeingang 20, der bevorzugt als Getriebeeingangswelle 22 ausgeführt ist. Ein Zugmittelgetriebe 24 ist in Reihe wirksam zwischen dem Elektromotor und dem Getriebeeingang 20 angeordnet. Das Zugmittelgetriebe 24 ermöglicht eine eingangsseitige Übersetzungsstufe 26 zwischen dem Elektromotor 12 und der Getriebevorrichtung 10. Das um die Eingangsdrehachse 18 drehbare zweite Antriebsrad 30 ist mit dem Getriebeeingang 20 drehfest verbunden.
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Der Getriebeeingang 20 ist über die erste Übersetzungsvorrichtung 36 und die parallel zu der ersten Übersetzungsvorrichtung 36 angeordnete zweite Übersetzungsvorrichtung 38 drehmomentübertragbar mit dem Differentialgetriebe 16 verbunden. Die erste Übersetzungsvorrichtung 36 umfasst die erste Übersetzungsstufe 40 wirksam zwischen dem Getriebeeingang 20 und dem Abtriebselement 14. Die zweite Übersetzungsvorrichtung 38 umfasst die zweite Übersetzungsstufe 42 wirksam zwischen dem Getriebeeingang 20 und dem Abtriebselement 14. Die zweite Übersetzungsstufe 42 ist parallel wirksam zu der ersten Übersetzungsstufe 40 angeordnet.
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Die Freilaufkupplung 44 ist in Reihe wirksam zwischen dem Getriebeeingang 20 und der ersten Übersetzungsvorrichtung 36 und die Reibkupplung 46 ist in Reihe wirksam zwischen dem Getriebeeingang 20 und der zweiten Übersetzungsvorrichtung 38 angeordnet.
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Die Freilaufkupplung 44 umfasst das erste Freilaufbauteil 48, das um die Eingangsdrehachse 18 drehbar ist und mit der Getriebeeingangswelle 22 drehfest verbunden ist. Das erste Freilaufbauteil 48 ist als Aufnahmehülse 72 ausgeführt, an deren Innenumfang Koppelmittel 50 wirksam zwischen dem ersten Freilaufbauteil 48 und dem zweiten Freilaufbauteil 52 angeordnet sind. Axial überlappend zu den Koppelmittel 50 ist die Verzahnung zwischen der Getriebeeingangswelle 22 und dem antriebsseitigen Zahnrad 54 der ersten Übersetzungsvorrichtung 36 angeordnet.
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Das zweite Freilaufbauteil 52 ist um die Eingangsdrehachse 18 drehbar und drehfest mit dem antriebsseitigen Zahnrad 54 der ersten Übersetzungsvorrichtung 36 drehfest verbunden. Das erste und zweite Freilaufbauteil 48, 52 sind bei einer jeweils zwischen dem ersten und zweiten Freilaufbauteil 48, 52 vorliegenden ersten Relativdrehrichtung über die Koppelmittel 50 drehmomentübertragbar miteinander verbunden und bei einer entgegengesetzten zweiten Relativdrehrichtung gegeneinander drehbar.
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Das antriebsseitige Zahnrad 54 der ersten Übersetzungsvorrichtung 36 ist mit dem abtriebsseitigen Zahnrad 56 der ersten Übersetzungsvorrichtung 36 zur Ausbildung der ersten Übersetzungsstufe 40 drehmomentübertragbar in Dauereingriff verzahnt verbunden.
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Die Freilaufkupplung 44 ist durch eine Schaltvorrichtung 74 zwischen einem Überbrückungszustand, bei dem das erste und zweite Freilaufbauteil 48, 52 auch bei der zweiten Relativdrehrichtung drehmomentübertragbar miteinander verbunden sind und einem Freigabezustand, bei dem das erste und zweite Freilaufbauteil 48, 52 bei der zweiten Relativdrehrichtung gegeneinander drehbar sind, umschaltbar. Die Umschaltung der Freilaufkupplung 44 wird durch ein axial verschiebbares Schaltelement 76 der Schaltvorrichtung 74 bewirkt.
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Ist der Überbrückungszustand eingenommen, kann beispielsweise ein Rückwärtsgang umgesetzt werden, bei dem die Drehrichtung des Rotors umgedreht ist und das Fahrzeug eine Rückwärtsbewegung ausführt.
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Die Getriebeeingangswelle 22 ist über wenigstens zwei Lagerelemente 78 gelagert und über die Reibkupplung 46 mit der zweiten Übersetzungsvorrichtung 38 abhängig von einem Kupplungsbetätigungszustand der Reibkupplung 46 drehmomentübertragbar verbunden. Die Reibkupplung 46 ist dabei in Reihe wirksam zwischen dem Getriebeeingang 20 und der zweiten Übersetzungsvorrichtung 38 angeordnet. Ein um die Eingangsdrehachse 18 drehbares erstes Kupplungsbauteil 80 der Reibkupplung 46 ist abhängig von dem Kupplungsbetätigungszustand über einen Reibbereich 82 mit mehreren Kupplungslamellen 84 reibschlüssig mit einem um die Eingangsdrehachse 18 drehbaren zweiten Kupplungsbauteil 86 der Reibkupplung 46 drehmomentübertragbar verbunden.
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Der Kupplungsbetätigungszustand wird durch eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung 88 verändert. Die Kupplungsbetätigungsvorrichtung 88 umfasst ein axial verschiebbares Kupplungsbetätigungselement 90. Bei einer ersten Betätigungsstellung des Kupplungsbetätigungselements 90 ist die Reibkupplung 46 geschlossen und bei einer zweiten Betätigungsstellung des Kupplungsbetätigungselements 90 ist die Reibkupplung 46 geöffnet.
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Das zweite Kupplungsbauteil 86 ist mit dem antriebsseitigen Zahnrad 58 der zweiten Übersetzungsvorrichtung 38 drehfest verbunden. Das antriebsseitige Zahnrad 58 ist um die Eingangsdrehachse 18 drehbar angeordnet. Das antriebsseitige Zahnrad 58 ist mit dem abtriebsseitigen Zahnrad 60 der zweiten Übersetzungsvorrichtung 38 zur Ausbildung der zweiten Übersetzungsstufe 42 drehmomentübertragbar in Dauereingriff verzahnt verbunden.
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Die abtriebsseitigen Zahnräder 56, 60 der ersten und zweiten Übersetzungsstufe 40, 42 sind drehfest miteinander und mit dem Differentialgetriebe 16 verzahnt in Dauereingriff verbunden. Die abtriebsseitigen Zahnräder 56, 60 sind auf der achsparallel zu der Eingangsdrehachse 18 angeordneten Zwischenwelle 61 aufgenommen. Die Zwischenwelle 61 weist die Abtriebsverzahnung 62 zur Drehmomentübertragung zwischen den abtriebsseitigen Zahnrädern 56, 60 und dem Differentialgetriebe 16 auf.
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Die Abtriebsverzahnung 62 ist in Dauereingriff verzahnt mit der Differentialverzahnung 64 an dem Differentialgehäuse 66 des Differentialgetriebes 16 verbunden. Die Abtriebsverzahnung 62 bildet mit dem Differentialgetriebe 16 die abtriebsseitige Übersetzungsstufe 68 wirksam zwischen der ersten und zweiten Übersetzungsstufe 40, 42 und dem Abtriebselement 14.
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3 zeigt eine Seitenansicht mit einem Teilquerschnitt einer Getriebevorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Getriebevorrichtung 10 ist in einer Seitenansicht dargestellt. Die Reibkupplung 46, die Freilaufkupplung 44, die Lagerelemente 78 und die antriebsseitigen Zahnräder 54, 58 sind in einer Querschnittsansicht gezeigt.
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Die Schaltvorrichtung 74 der Freilaufkupplung 44 umfasst ein entlang einer Schaltachse 92 verschiebbares Schaltelement 76 zur Überbrückung der Freilaufkupplung 44. Das Schaltelement 76 umfasst eine entlang der Schaltachse 92 verschiebbare Schaltstange 96, die mit einer Gabel 98 verbunden ist. Die Gabel 98 ist mit einem Ausrückelement 100 verbunden, das abhängig von der Betätigung der Schaltvorrichtung 74 eine verzahnte Verbindung zwischen dem Getriebeeingang 20 und dem zweiten Freilaufbauteil 52 bewirkt. Bei einer Bewegung der Schaltstange 96 entlang der Schaltachse 92 in eine erste Schaltrichtung 102 erfolgt eine Bewegung des Ausrückelements 100 zur formschlüssigen Verbindung zwischen dem Getriebeeingang 20 und dem antriebsseitigen Zahnrad 54 der ersten Übersetzungsvorrichtung 36. Bei einer entgegengesetzten Bewegung der Schaltstange 96 in eine zweite Schaltrichtung 104 wird die Freilaufkupplung 44 durch die Schaltvorrichtung 74 freigegeben.
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Die Schaltstange 96 weist beidseitig von der Gabel 98 ein Federelement 106 auf. Die Betätigung der Schaltstange 96 erfolgt durch Drehbewegung eines Betätigungselements 108, hier einer Betätigungswelle 110, das um eine Betätigungsachse 112 drehbar ist. Das Schaltelement 76 ist über eine erste Verzahnung 114 formschlüssig mit einer ersten Linearverzahnung 116 an dem Betätigungselement 108 verbunden. Dadurch kann eine Drehbewegung des Betätigungselements 108 in eine lineare Bewegung des Schaltelements 76 entlang der Schaltachse 92 umgesetzt werden.
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Das Betätigungselement 108 ist über einen Verzahnungsbogen 118 mit einem Schneckengewinde 120 einer Aktorwelle 122 verbunden, die durch einen Aktor drehbar ist.
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Die Kupplungsbetätigungsvorrichtung 88 umfasst ein entlang einer Kupplungsbetätigungsachse 124 verschiebbares Kupplungsbetätigungselement 90, insbesondere eine Betätigungsstange 128, die über eine zweite Verzahnung 130 formschlüssig mit einer zweiten Linearverzahnung 132 an dem Betätigungselement 108 verbunden ist. Dadurch kann eine Drehbewegung des Betätigungselements 108 eine lineare Bewegung des Kupplungsbetätigungselements 90 entlang der Kupplungsbetätigungsachse 124 bewirken. Die Betätigungsstange 128 kann über ein Betätigungslager 134 auf den Reibbereich 82 der Reibkupplung 46 wirken.
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Die Kupplungsbetätigungsvorrichtung 88 und die Schaltvorrichtung 74 sind durch das um die Betätigungsachse 112 drehbare gemeinsame Betätigungselement 108 betätigbar.
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Die Schaltachse 92 und die Kupplungsbetätigungsachse 124 sind parallel zueinander angeordnet. Die Schaltachse 92 ist achsparallel zu der Eingangsdrehachse 18 angeordnet. Die Kupplungsbetätigungsachse 124 entspricht der Eingangsdrehachse 18. Die Schaltachse 92 und die Kupplungsbetätigungsachse 124 sind senkrecht zu der Betätigungsachse 112 angeordnet.
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4 zeigt einen Querschnitt eines Ausschnitts einer Getriebevorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Getriebevorrichtung 10 umfasst den Aktor 136 mit der um eine Aktorachse 138 drehbaren Aktorwelle 122, die über den Verzahnungsbogen 118 das Betätigungselement betätigt. Die Aktorwelle 122 ist über Lagerelemente 139 in einem Getriebegehäuse 140 gelagert.
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5 zeigt einen Querschnitt eines Ausschnitts einer Getriebevorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Getriebevorrichtung 10 umfasst das um die Betätigungsachse 112 drehbare Betätigungselement 108, das über Lagerelemente 139 in dem Getriebegehäuse 140 gelagert ist. Die Aktorwelle 122 ist über den Verzahnungsbogen 118 mit dem Betätigungselement 108 verbunden.
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6, 8, 10 und 12 zeigt ein Funktionsschaltbild der Getriebevorrichtung aus 3 jeweils in einem Betätigungszustand. Die Getriebevorrichtung 10 in 6 ist in einem Betätigungszustand, bei dem der erste Gang geschaltet ist und damit das Antriebsdrehmoment des Elektromotors 12 über die Freilaufkupplung 44 und die erste Übersetzungsstufe 40 übertragen wird. Bei der Freilaufkupplung 44 liegt damit die erste Relativdrehrichtung zwischen dem ersten und zweiten Freilaufbauteil 48, 52 vor.
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Die Schaltvorrichtung 74 ist in einem Freigabezustand und die Reibkupplung 46 ist geöffnet.
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In 7 ist die zugehörige Betätigungsstellung abgebildet. Das Betätigungselement 108 ist durch die Aktorwelle 122 ausgelenkt und das Schaltelement 76 bewirkt bei der Schaltvorrichtung 74 den Freigabezustand und das Kupplungsbetätigungselement 90 öffnet die Reibkupplung 46.
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Die Getriebevorrichtung 10 in 8 ist in einem Betätigungszustand, bei dem der zweite Gang geschaltet ist und damit das Antriebsdrehmoment des Elektromotors 12 über die Reibkupplung 46 und die zweite Übersetzungsstufe 42 übertragen wird. Bei der Freilaufkupplung 44 liegt die zweite Relativdrehrichtung zwischen dem ersten und zweiten Freilaufbauteil 48, 52 vor, womit eine Drehmomentübertragung darüber unterbrochen ist.
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Die Schaltvorrichtung 74 ist in einem Freigabezustand und die Reibkupplung 46 ist geschlossen.
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In 9 ist die zugehörige Betätigungsstellung abgebildet. Das Betätigungselement 108 ist durch die Aktorwelle 122 in eine zu der Drehrichtung aus 7 entgegengesetzte Drehrichtung ausgelenkt und das Schaltelement 76 bewirkt bei der Schaltvorrichtung 74 den Freigabezustand und das Kupplungsbetätigungselement 90 schließt die Reibkupplung 46 zur Drehmomentübertragung.
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Die Getriebevorrichtung 10 in 10 ist in einem Betätigungszustand, bei dem ein Rückwärtsgang geschaltet ist. Der Rotor des Elektromotors 12 dreht dabei in eine entgegengesetzte Drehrichtung. Die Antriebsleistung des Elektromotors 12 wird über die Freilaufkupplung 44 und die erste Übersetzungsstufe 40 übertragen. Bei der Freilaufkupplung 44 würde die zweite Relativdrehrichtung zwischen dem ersten und zweiten Freilaufbauteil 48, 52 vorliegen. Allerdings ist die Schaltvorrichtung 74 in einem Überbrückungszustand, durch den eine Drehmomentübertragung ausgehend von dem Getriebeeingang 20 auf das antriebsseitige Zahnrad 54 der ersten Übersetzungsvorrichtung 36 erfolgt. Die Reibkupplung 46 ist geöffnet.
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In 11 ist die zugehörige Betätigungsstellung abgebildet. Das Betätigungselement 108 ist durch die Aktorwelle 122 ausgelenkt und das Schaltelement 76 bewirkt bei der Schaltvorrichtung 74 den Überbrückungszustand und das Kupplungsbetätigungselement 90 öffnet die Reibkupplung 46.
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Die Getriebevorrichtung 10 in 12 ist in einem Betätigungszustand, bei dem ein Schubbetrieb geschaltet ist und damit eine Bewegungsenergie des Fahrzeugs über den Elektromotor 12 als Generator in elektrische Energie gewandelt wird. Die Drehbewegungsenergie wird über die zweite Übersetzungsstufe 42 und die Reibkupplung 46 übertragen. Bei der Freilaufkupplung 44 liegt damit die zweite Relativdrehrichtung zwischen dem ersten und zweiten Freilaufbauteil 48, 52 vor.
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Die Schaltvorrichtung 74 ist in einem Freigabezustand und die Reibkupplung 46 ist geschlossen.
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In 13 ist die zugehörige Betätigungsstellung abgebildet. Das Betätigungselement 108 ist durch die Aktorwelle 122 ausgelenkt und das Schaltelement 76 bewirkt bei der Schaltvorrichtung 74 den Freigabezustand und das Kupplungsbetätigungselement 90 schließt die Reibkupplung 46.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Getriebevorrichtung
- 12
- Elektromotor
- 14
- Abtriebselement
- 16
- Differentialgetriebe
- 18
- Eingangsdrehachse
- 20
- Getriebeeingang
- 22
- Getriebeeingangswelle
- 24
- Zugmittelgetriebe
- 26
- eingangsseitige Übersetzungsstufe
- 28
- erstes Antriebsrad
- 30
- zweites Antriebsrad
- 32
- Zugmittel
- 34
- Rotordrehachse
- 36
- erste Übersetzungsvorrichtung
- 38
- zweite Übersetzungsvorrichtung
- 40
- erste Übersetzungsstufe
- 42
- zweite Übersetzungsstufe
- 44
- Freilaufkupplung
- 46
- Reibkupplung
- 48
- erstes Freilaufbauteil
- 50
- Koppelmittel
- 52
- zweites Freilaufbauteil
- 54
- antriebsseitigen Zahnrad
- 56
- abtriebsseitiges Zahnrad
- 58
- antriebsseitiges Zahnrad
- 60
- abtriebsseitiges Zahnrad
- 61
- Zwischenwelle
- 62
- Abtriebsverzahnung
- 64
- Differentialverzahnung
- 66
- Differentialgehäuse
- 68
- abtriebsseitige Übersetzungsstufe
- 70
- Fahrzeugrad
- 72
- Aufnahmehülse
- 74
- Schaltvorrichtung
- 76
- Schaltelement
- 78
- Lagerelement
- 80
- erstes Kupplungsbauteil
- 82
- Reibbereich
- 84
- Kupplungslamelle
- 86
- zweiten Kupplungsbauteil
- 88
- Kupplungsbetätigungsvorrichtung
- 90
- Kupplungsbetätigungselement
- 92
- Schaltachse
- 96
- Schaltstange
- 98
- Gabel
- 100
- Ausrückelement
- 102
- erste Schaltrichtung
- 104
- zweite Schaltrichtung
- 106
- Federelement
- 108
- Betätigungselement
- 110
- Betätigungswelle
- 112
- Betätigungsachse
- 114
- erste Verzahnung
- 116
- erste Linearverzahnung
- 118
- Verzahnungsbogen
- 120
- Schneckengewinde
- 122
- Aktorwelle
- 124
- Kupplungsbetätigungsachse
- 128
- Betätigungsstange
- 130
- zweite Verzahnung
- 132
- zweite Linearverzahnung
- 134
- Betätigungslager
- 136
- Aktor
- 138
- Aktorachse
- 139
- Lagerelement
- 140
- Getriebegehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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