EP3821155A2 - Lastschaltbares mehrganggetriebe - Google Patents

Lastschaltbares mehrganggetriebe

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Publication number
EP3821155A2
EP3821155A2 EP19740335.5A EP19740335A EP3821155A2 EP 3821155 A2 EP3821155 A2 EP 3821155A2 EP 19740335 A EP19740335 A EP 19740335A EP 3821155 A2 EP3821155 A2 EP 3821155A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
brake
speed transmission
gear
power
power shiftable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19740335.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ianislav Krastev
Wael Mohamed
Tobias SCHLITTENBAUER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3821155A2 publication Critical patent/EP3821155A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16H2200/2079—Transmissions using gears with orbital motion using freewheel type mechanisms, e.g. freewheel clutches
    • F16H2200/2082—Transmissions using gears with orbital motion using freewheel type mechanisms, e.g. freewheel clutches one freewheel mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a power shiftable multi-speed transmission, which is arranged in the drive train of a vehicle, with at least one sun gear and at least one stepped planetary gear, furthermore at least one ring gear, an input shaft and an output shaft.
  • DE 10 2014 112 602 A1 relates to an electric drive for a vehicle with a torque vectoring unit.
  • the electric drive comprises a first electric machine that has a rotor and a gearbox, the gearbox being one that can be driven by the first electric machine
  • a torque vectoring unit which includes a second electric machine and a
  • Superposition gear has. This creates a differential torque between the two output shafts using the torque vectoring unit.
  • the axis of rotation of the rotor of the first electric machine runs parallel to the axis of a central axis of the superposition gear.
  • a power shiftable multi-speed transmission which is arranged in the drive train of a vehicle, with at least one sun gear, at least one stepped planet gear, at least one ring gear, an input shaft and an output shaft.
  • the invention powershiftable multi-speed transmission can be shifted via the at least one stepped planetary gear into a shifting state of first gear or into a shifting state of second gear and vice versa, a first ring gear being associated with a first brake and a second ring gear with a second brake.
  • there is a torque flow in a first gear shift state or in a second gear shift state there is a torque flow in a first gear shift state or in a second gear shift state. The moment can be transmitted in pushing and pulling directions and all switching between the states can be carried out as load switching.
  • the solution proposed according to the invention is characterized in particular by the fact that by using two brakes, which can either be actuated coupled to one another or can be actuated individually
  • Power shift in pull and push operation of the power shift multi-speed transmission proposed according to the invention can be achieved. In this way, thrust or recuperation interruptions can be avoided. Furthermore, no synchronization is required; simple actuation by means of only one actuator when switching the two brakes as a double brake is possible
  • Multi-speed transmission comprises a planet carrier, on which the at least two stepped planet gears are received, the
  • Planet carrier is connected directly to the output shaft.
  • this can comprise a second sun gear, which is connected to the output shaft and around which the stepped planet gears rotate.
  • the power shift multi-speed transmission proposed according to the invention comprises a first brake and a second brake. These can either be operated independently of one another via separate actuators, which allows greater freedom in the control of the power shiftable multi-speed transmission. Alternatively, there is the possibility of using the first brake and the second brake coupled together as a double brake. For example The first brake and the second brake can be coupled to one another via a shift sleeve. This is done with an actuator
  • Worm drive move within a bidirectional travel path and either actuates the first brake, with the second brake being released, or the second brake, with the first brake being released.
  • Output shaft there is a torque flow in overrun mode, for example when driving downhill, in which a battery of an electrically operated vehicle can be charged by converting kinetic energy into electrical energy.
  • the multi-speed transmission is in a second gear shift state and one
  • the power shiftable multi-speed transmission can be used
  • the power shiftable multi-speed transmission proposed according to the invention can be arranged, for example, in a drive axle of an electrically operated vehicle in an axially parallel arrangement with respect to a differential gear. Furthermore, there is also the possibility that the invention
  • the power shiftable multi-speed transmission can also be arranged in a coaxial arrangement
  • the electric machine of the electrically operated vehicle would be designed, in particular, as a hollow shaft machine, which entails space advantages for an E-axis component for electrically operated vehicles.
  • the solution proposed according to the invention advantageously enables a power shift of the powershiftable multi-speed transmission in the train mode and in the overrun mode by using two brakes.
  • the two brakes can either be operated independently of one another;
  • a parking lock function can be brought about simultaneously by blocking the transmission when both brakes are closed.
  • Multi-speed gearboxes can be used, for example, for components such as electrical
  • the bidirectional powershift gearbox proposed according to the invention can also be integrated into a differential gear, in addition there is the possibility of the powershift gearbox proposed according to the invention
  • Planetary gears have the highest power density among all types of gears, which is why the gear is light and very compact. Two gears enable the electrical machine used to operate more efficiently.
  • Figure 2 shows the coupling of the first and second brakes on the power shift
  • FIG. 3 shows an embodiment variant of the power shiftable multi-speed transmission with a second sun gear proposed according to the invention
  • 4 shows an axially parallel arrangement of the embodiment variant of the powershiftable multi-speed transmission according to FIG. 1 to the drive axle of a vehicle and
  • Figure 5 shows the arrangement of the second embodiment of the power shift
  • Multi-speed transmission axially parallel to a drive axis of an electrically operated vehicle
  • the power shift multi-speed transmission 10 described below can be used both in drive trains of electrically operated vehicles and in partially electrified vehicles which are conventional
  • FIG. 1 shows a first embodiment variant of the power shift multi-speed transmission 10 proposed according to the invention.
  • the powershiftable multi-speed transmission 10 comprises one
  • a first step planet gear 16 and at least one further second step planet gear 22 rotate around the first sun gear 14.
  • the first step planet gear 16 comprises a first step 18 and a second step 20.
  • the situation is similar with the second step planet gear 22 shown in FIG. 1, which has a first step 24 and a further second step 26, the second step 26 having a smaller number of teeth may have as the first stage 24 of the second planetary gear.
  • the first stages 18 and 24 of the two planetary gears 16, 22 run on the one hand around the first sun gear 14 and on the other hand within a first ring gear 34 the respective second stages 20 and 26 of the two planetary gears 16 and 22 revolve.
  • a first brake 30 is assigned to the first ring gear 34
  • a further second brake 32 is assigned to the second ring gear 36.
  • the at least two stepped planet gears 16 and 22 are received on a planet carrier 38 which is connected to an output shaft 40 of the power shiftable multi-speed transmission 10.
  • Figure 2 shows the first embodiment of the
  • FIG. 1 shows a variant in which the first brake 30 and the second brake 32 are coupled to one another, for example via a shift sleeve 44, and actuation takes place as a double brake 42.
  • the power flow in the second gear of the powershiftable multi-speed transmission runs from the drive shaft 12 via the first sun gear 14 to the first Stepped planetary gear 16 and the second stepped planetary gear 22, or their second stages 20 and 26, from there, the output extends via the planet carrier 38 to the output shaft 40.
  • the first ring gear 34 is fixed by the brake 30.
  • a reverse gear takes place when the electric machine is reversed, starting from the output shaft 40 via the planet carrier 38 to the first stages 18, 24 of the planetary gears 16, 22 to the first sun gear 14. From there, the output takes place via the first sun gear 14 to the drive shaft 12. In reverse gear there is the same power flow as in first gear only with reverse
  • Figure 3 shows a second embodiment of the invention
  • the second sun gear 80 around which the second stages 20 and 26 of the two stage planet gears 16 and 22 revolve, is connected directly to the output shaft 40 of the powershiftable multi-speed transmission 10.
  • the second embodiment variant has the drive shaft 12 and the first sun gear 14.
  • the two ring gears 34, 36 are each assigned the first brake 30 with respect to the first ring gear 34 and the second brake 32 with respect to the second ring gear 36.
  • the two stepped planet gears 16 and 22 are received on the planet carrier 38.
  • the planet carrier 38 according to the further second embodiment variant of the powershiftable multi-speed transmission 10 is slightly modified with respect to the planet carrier 38 according to the first embodiment variant of the powershiftable multi-speed transmission 10, as shown in FIG.
  • first brake 30 and the second brake 32 are connected to one another via the shift sleeve 44.
  • the shift sleeve 44 is in turn by means of the actuator 48, the can be provided, for example, with a worm drive, move within the bidirectional travel path 46.
  • the actuator 48 By actuating the two brakes 30 and 32 as a double brake 42, an actuator is saved in comparison to a separate activation of the first brake and the second brake 32.
  • the two brakes 30, 32 are actuated as a double brake 42, either the first brake is closed, the second brake 32 being open, or the first brake 30 is open, while the second brake 32 is closed.
  • FIG. 4 shows the power shift multi-speed transmission 10 proposed according to the invention, which is equipped with a
  • Spur gear 70 drives differential gear 72 of a drive axle 68.
  • the powershiftable multi-speed transmission 10 shown in FIG. 4 is arranged in an axially parallel arrangement 66 with respect to the drive axle 68 of the vehicle.
  • the power shiftable multi-speed transmission 10 as shown in FIG. 4 is driven by the drive shaft 12 on which the first
  • Sun gear 14 is added. This combs with at least two
  • the two second stages 20 and 26 of the first stage planet gear 18 and the second stage planet gear 22 rotate within the second ring gear 36.
  • Stepped planet gears 16 and 22 are received on a planet carrier 38, which in turn is connected to the output shaft 40.
  • Stepped planet gear 22 revolve within the second ring gear 36, to which the second brake 32 is assigned, which in turn is also supported on the housing 28 of the power shiftable multi-speed transmission 10.
  • the output shaft 40 of the powershiftable multi-speed transmission 10 is connected to an input gear of the spur gear stage 70.
  • the differential gear 72 comprises a cage 74 from which an axle drive 76 extends to the drive axle 68 to the driven wheels of the vehicle, not shown here.
  • FIG. 5 shows the power shiftable multi-speed transmission 10 according to its second embodiment variant, in an axially parallel arrangement 66 to a drive axle 68 of a vehicle.
  • the powershiftable multi-speed transmission 10 shown in FIG. 5 is shown in FIG.
  • Axially parallel arrangement 66 arranged with respect to the drive axle 68 of a vehicle and drives the differential gear 72 via the spur gear stage 70.
  • the differential gear 72 includes the cage 74, from which the
  • Axle drive 76 extends. These drive driven wheels, not shown in FIG. 5, of a vehicle.
  • the powershiftable multi-speed transmission 10 shown in FIG. 5 is the second embodiment variant of the powershiftable multi-speed transmission 10 proposed according to the invention, as shown in FIG.
  • the second embodiment variant of the powershiftable multi-speed transmission 10 differs from its first embodiment variant in that the second sun gear 80 is provided, which acts directly on the output shaft 40, which in turn acts in this case as a drive shaft for the spur gear stage 70.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein lastschaltbares Mehrganggetriebe (10), welches im Triebstrang eines Fahrzeugs angeordnet ist, mit mindestens einem Sonnenrad (14, 80), mit mindestens einem Stufenplanetenrad (16, 22), mit mindestens einem Hohlrad (34, 36) und einer Antriebswelle (12) sowie einer Abtriebswelle (40). Das lastschaltbare Mehrganggetriebe (10) ist über das mindestens eine Stufenplanetenrad (16, 22) in einen Schaltzustand erster Gang oder in einen Schaltzustand zweiter Gang und umgekehrt schaltbar. Einem ersten Hohlrad (34) ist eine erste Bremse (30) und einem zweiten Hohlrad (36) ist eine zweite Bremse (32) zugeordnet. Abhängig von deren Betätigung liegt in den Schaltzuständen zumindest ein Momentenfluss im Zugbetrieb oder zumindest ein Momentenfluss im Schubbetrieb durch das lastschaltbare Mehrganggetriebe (10) vor.

Description

Beschreibung
Lastschaltbares Mehrqangcietriebe
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein lastschaltbares Mehrganggetriebe, welches im Triebstrang eines Fahrzeugs angeordnet ist, mit mindestens einem Sonnenrad und mindestens einem Stufenplanetenrad, ferner mindestens einem Hohlrad, einer Antriebswelle sowie einer Abtriebswelle.
Stand der Technik
DE 10 2014 112 602 Al bezieht sich auf einen elektrischen Antrieb für ein Fahrzeug mit einer Torque-Vectoring-Einheit. Der elektrische Antrieb umfasst eine erste Elektromaschine, die einen Rotor aufweist und ein Getriebe, wobei das Getriebe einen mittels der ersten Elektromaschine antreibbaren
Getriebeeingang und zwei Getriebeausgänge zum Antreiben von zwei einer Fahrzeugachse zugeordneten Abtriebswellen aufweist. Ferner ist eine Torque- Vectoring-Einheit vorgesehen, die eine zweite Elektromaschine und ein
Überlagerungsgetriebe aufweist. Dieses erzeugt ein Differenzmoment zwischen den beiden Abtriebswellen mittels der Torque-Vectoring-Einheit. Eine
Rotationsachse des Rotors der ersten Elektromaschine verläuft achsparallel zu einer Mittenachse des Überlagerungsgetriebes.
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein lastschaltbares Mehrganggetriebe vorgeschlagen, welches im Triebstrang eines Fahrzeugs angeordnet ist, mit mindestens einem Sonnenrad, mindestens einem Stufenplanetenrad, mindestens einem Hohlrad, einer Antriebswelle sowie einer Abtriebswelle. Das erfindungsgemäße lastschaltbare Mehrganggetriebe ist über das mindestens eine Stufenplanetenrad in einen Schaltzustand erster Gang oder in einen Schaltzustand zweiter Gang und umgekehrt schaltbar, wobei einem ersten Hohlrad eine erste Bremse und einem zweiten Hohlrad eine zweite Bremse zugeordnet sind. Abhängig von deren Betätigung in den einzelnen Schaltzuständen liegt ein Momentenfluss in einem Schaltzustand erster Gang oder in einem Schaltzustand zweiter Gang vor. Das Moment kann in Schub- und Zugrichtung übertragen werden und alle Schaltungen zwischen den Zuständen sind als Lastschaltungen ausführbar.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass durch den Einsatz zweier Bremsen, die entweder gekoppelt miteinander betätigbar sind oder einzeln betätigt werden können, eine
Lastschaltung im Zug- und Schubbetrieb des erfindungsgemäß vorgeschlagenen lastschaltbaren Mehrganggetriebes erreicht werden kann. Dadurch lassen sich insbesondere Schub- bzw. Rekuperationsunterbrechungen vermeiden. Ferner ist keine Synchronisierung erforderlich; es kann eine einfache Aktuierung mittels nur eines Aktuators bei Schaltung der beiden Bremsen als Doppelbremse
herbeigeführt werden.
In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen lastschaltbaren
Mehrganggetriebes umfasst dieses einen Planetenträger, an denen die mindestens zwei Stufenplanetenräder aufgenommen sind, wobei der
Planetenträger unmittelbar mit der Abtriebswelle verbunden ist.
Alternativ zu der oben dargestellten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen lastschaltbaren Mehrganggetriebes kann dieses ein zweites Sonnenrad umfassen, welches mit der Abtriebswelle verbunden ist, und um welche die Stufenplanetenräder umlaufen.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene lastschaltbare Mehrganggetriebe umfasst eine erste Bremse sowie eine zweite Bremse. Diese können entweder unabhängig voneinander über separate Aktoren betätigt werden, was eine größere Freiheit bei der Steuerung des lastschaltbaren Mehrganggetriebes ermöglicht. Alternativ besteht die Möglichkeit, die erste Bremse und die zweite Bremse miteinander gekoppelt als Doppelbremse einzusetzen. Beispielsweise können die erste Bremse und die zweite Bremse über eine Schaltmuffe miteinander gekoppelt sein. Diese wird über einen Aktuator mit einem
Schneckentrieb innerhalb eines bidirektionalen Verfahrweges verfahren und betätigt entweder die erste Bremse, wobei die zweite Bremse gelöst steht oder die zweite Bremse, wobei die erste Bremse gelöst steht.
In der Ausführungsvariante der beiden Bremsen als Doppelbremse ist lediglich ein Aktuator erforderlich.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung weiter folgend, liegt im
Schaltzustand erster Gang und einer Schließstellung der zweiten Bremse bei Lasteinleitung durch die Antriebswelle ein Momentenfluss im Zugbetrieb durch das lastschaltbare Mehrganggetriebe vor. Im Schaltzustand erster Gang und einer Schließstellung der zweiten Bremse bei Lasteinleitung durch die
Abtriebswelle, liegt ein Momentenfluss im Schubbetrieb vor, beispielsweise bei Bergabfahrt, bei der eine Batterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs durch Umwandlung kinetischer Energie in elektrische Energie aufgeladen werden kann.
In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen schaltbaren
Mehrganggetriebes ist in einem Schaltzustand zweiter Gang und einer
Schließstellung der ersten Bremse bei Lasteinleitung durch die Antriebswelle ein Momentenfluss im Zugbetrieb gegeben. Im Schaltzustand zweiter Gang und einer Schließstellung der ersten Bremse liegt bei Lasteinleitung durch die
Abtriebswelle der Momentenfluss im Schubbetrieb vor, beispielsweise über Bergabfahrt im Rekuperationsmodus eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs.
Darüber hinaus lässt sich bei dem lastschaltbaren Mehrganggetriebe ein
Schaltzustand Parksperre dadurch erreichen, dass sowohl die erste Bremse als auch die zweite Bremse in ihren Schließzustand überführt werden und dort verharren. Damit ist das gesamte lastschaltbare Mehrganggetriebe blockiert.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene lastschaltbare Mehrganggetriebe kann beispielsweise in einer Antriebsachse eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs in achsparallele Anordnung in Bezug auf ein Differentialgetriebe angeordnet sein. Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, das erfindungsgemäß
vorgeschlagene lastschaltbare Mehrganggetriebe nach Position senkrecht zu einer Antriebsachse eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs einzusetzen. Hierbei wäre ein Kegelradpaar erforderlich, welches die 90°-Umlenkung darstellt.
In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann das lastschaltbare Mehrganggetriebe auch in koaxialer Anordnung in eine
Antriebsachse eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs integriert sein. In diese Ausführungsvariante wäre die E-Maschine des elektrisch betriebenen Fahrzeugs insbesondere als Hohlwellenmaschine auszuführen, was Bauraumvorteile für eine E-Achsenkomponente für elektrisch betriebene Fahrzeuge mit sich bringt.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ermöglicht in vorteilhafter Weise durch den Einsatz von zwei Bremsen eine Lastschaltung des lastschaltbaren Mehrganggetriebes im Zugbetrieb sowie im Schubbetrieb. Insbesondere treten keine Schub-/Rekuperationsunterbrechungen während der Schaltvorgänge auf. Die beiden Bremsen können entweder jede für sich unabhängig voneinander betätigt werden; daneben besteht in einer vorteilhaften Ausführungsvariante auch die Möglichkeit, die beiden Bremsen beispielsweise über einer Schaltmuffe miteinander zu koppeln, so dass ein Aktuator bei dieser Ausführungsvariante eingespart werden kann. Darüber hinaus kann bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung in besonders einfacher Weise eine Parksperrenfunktion durch Blockierung des Getriebes bei Schließen beider Bremsen gleichzeitig herbeigeführt werden.
Das bidirektionale lastschaltbare erfindungsgemäß vorgeschlagene
Mehrganggetriebe kann beispielsweise für Baueinheiten wie elektrische
Antriebsachsen, die im Triebstrang eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs zum Einsatz kommen, als Achsantrieb integriert werden. Einerseits besteht die Möglichkeit, das erfindungsgemäß vorgeschlagene lastschaltbare
Mehrganggetriebe in achsparallele Anordnung oder achsensenkrecht in Bezug auf die Antriebsachse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs anzuordnen. Bei der achsparallelen Anordnung kann eine Anbindung über eine Stirnradstufe erfolgen, bei der achssenkrechten Anordnung des erfindungsgemäß
vorgeschlagenen lastschaltbaren Mehrganggetriebes erfolgt eine Anbindung über eine eine 90°-Umlenkung ausgleichende Kegelradanordnung. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene bidirektional lastschaltbare Mehrganggetriebe kann auch in ein Differentialgetriebe integriert werden, daneben besteht die Möglichkeit, das erfindungsgemäß vorgeschlagene lastschaltbare
Mehrganggetriebe mit einer Torque-Vectoring-Einheit zu kombinieren.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt des erfindungsgemäß vorgeschlagenen lastschaltbaren Mehrganggetriebes ist darin zu erblicken, dass durch die Ausführung als Mehrganggetriebe kleinere Antriebseinheiten eingesetzt werden können, um die gestellten Antriebsanforderungen erfüllen zu können.
Planetengetriebe haben unter allen Getriebearten die höchste Leistungsdichte, daher ist das Getriebe leicht und sehr kompakt. Zwei Gänge ermöglichen einen effizienteren Betrieb der eingesetzten elektrischen Maschine.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen lastschaltbaren Mehrganggetriebes mit einer ersten und einer zweiten Bremse,
Figur 2 die Kopplung der ersten und zweiten Bremse am lastschaltbaren
Mehrganggetriebe mit deren Betätigung durch einen Aktuator,
Figur 3 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen lastschaltbaren Mehrganggetriebes mit einem zweiten Sonnenrad, Figur 4 eine achsparallele Anordnung der Ausführungsvariante des lastschaltbaren Mehrganggetriebes gemäß Figur 1 zur Antriebsachse eines Fahrzeugs und
Figur 5 die Anordnung der zweiten Ausführungsvariante des lastschaltbaren
Mehrganggetriebes achsparallel zu einer Antriebsachse eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, und
Ausführungsvarianten
Das nachfolgend beschriebene lastschaltbare Mehrganggetriebe 10 kann sowohl in Antriebssträngen von elektrisch betriebenen Fahrzeugen als auch in teilelektrifizierten Fahrzeugen eingesetzt werden, die eine konventionelle
Verbrennungskraftmaschine aufweisen und mit einem Schaltgetriebe ausgerüstet sind.
Der Darstellung gemäß Figur 1 ist eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen lastschaltbaren Mehrganggetriebes 10 zu entnehmen.
Das lastschaltbare Mehrganggetriebe 10 gemäß Figur 1 umfasst eine
Antriebswelle 12, auf der ein erstes Sonnenrad 14 aufgenommen ist. Um das erste Sonnenrad 14 laufen ein erstes Stufenplanetenrad 16 sowie mindestens ein weiteres zweites Stufenplanetenrad 22 um. Das erste Stufenplanetenrad 16 umfasst eine erste Stufe 18 sowie eine zweite Stufe 20. Analog verhält es sich mit dem in Figur 1 dargestellten zweiten Stufenplanetenrad 22, welches eine erste Stufe 24 und eine weitere zweite Stufe 26 aufweist, wobei die zweite Stufe 26 eine geringere Zähnezahl aufweisen kann als die erste Stufe 24 des zweiten Planetenstufenrades.
Wie aus der Darstellung gemäß Figur 1 weiter hervorgeht, laufen die ersten Stufen 18 bzw. 24 der beiden Stufenplanetenräder 16, 22 einerseits um das erste Sonnenrad 14 und andererseits innerhalb eines ersten Hohlrades 34. Analog verhält es sich mit einem zweiten Hohlrad 36, innerhalb dessen die jeweils zweiten Stufen 20 bzw. 26 der beiden Stufenplanetenräder 16 bzw. 22 umlaufen. Dem ersten Hohlrad 34 ist eine erste Bremse 30 zugeordnet, während dem zweiten Hohlrad 36 eine weitere zweite Bremse 32 zugeordnet ist. Wie aus Figur 1 des Weiteren hervorgeht, sind die mindestens zwei Stufenplanetenräder 16 bzw. 22 auf einem Planetenträger 38 aufgenommen, der mit einer Abtriebswelle 40 des lastschaltbaren Mehrganggetriebes 10 verbunden ist.
Figur 2 zeigt die in Figur 1 dargestellte erste Ausführungsvariante des
lastschaltbaren Mehrganggetriebes 10 mit zwei Bremsen 30 bzw. 32. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante sind die beiden Bremsen 30 bzw. 32 unabhängig voneinander betätigbar, d.h. benötigen jeweils einen Aktuator zur Betätigung. Demgegenüber ist in Figur 2 eine Variante dargestellt, dass die erste Bremse 30 und die zweite Bremse 32 beispielsweise über eine Schaltmuffe 44 miteinander gekoppelt sind und eine Aktuierung als Doppelbremse 42 erfolgt.
Dies bedeutet, dass lediglich ein Aktuator 48, beispielsweise mit einem
Schneckentrieb, erforderlich ist, um die Schaltmuffe 44 gemäß eines
bidirektionalen Verfahrweges 46 - wie in Figur 2 angedeutet - zu verfahren. Über die Doppelbremse 42 gemäß Figur 2 wird entweder die erste Bremse 30 geschlossen, wobei die zweite Bremse 32 offensteht oder die zweite Bremse 32 geschlossen, wobei die erste Bremse 30 offensteht. Vorteil hier ist das
Erfordernis lediglich eines Aktuators 48.
Im ersten Gang des lastschaltbaren Mehrganggetriebes 10 gemäß den ersten Ausführungen desselben, verläuft der Kraftfluss ausgehend von der
Antriebswelle 12 an das erste Sonnenrad 14. Über dieses werden die beiden Stufenplanetenräder 16, 22 durch die Verzahnungen der ersten Stufe 18 und der zweiten Stufe 26 angetrieben. Über den Planetenträger 38 erfolgt der Abtrieb auf die Abtriebswelle 40. Im ersten Gang sind die zweite Bremse 32 geschlossen und das zweite Hohlrad 36 blockiert. Dadurch wälzen die Verzahnungen der zweiten Stufe 20 des ersten Stufenplanetenrades 16 und die der zweiten Stufe 26 des zweiten Stufenplanetenrades 22 an der Verzahnung des stillstehenden zweiten Hohlrades 36 ab.
Der Kraftfluss im zweiten Gang des lastschaltbaren Mehrganggetriebes gemäß der Ausführungsvariante, die in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, verläuft ausgehend von der Antriebswelle 12 über das erste Sonnenrad 14 an das erste Stufenplanetenrad 16 und das zweite Stufenplanetenrad 22, bzw. deren zweite Stufen 20 bzw. 26, Von dort verläuft der Abtrieb über den Planetenträger 38 an die Abtriebswelle 40. Dabei ist das erste Hohlrad 34 durch die Bremse 30 festgesetzt.
Ein Rückwärtsgang erfolgt bei umgekehrtem Antrieb der E-Maschine ausgehend von der Abtriebswelle 40 über den Planetenträger 38 an die ersten Stufen 18, 24 der Stufenplanetenräder 16, 22 an das erste Sonnenrad 14. Von dort erfolgt der Abtrieb über das erste Sonnenrad 14 an die Antriebswelle 12. Im Rückwärtsgang liegt der gleiche Kraftfluss vor, wie im ersten Gang nur mit umgekehrter
Drehrichtung der E-Maschine. In diesem Falle ist die erste Bremse 30 geöffnet, während die zweite Bremse 32 ihre Schließstellung 52 annimmt.
Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäß
vorgeschlagenen lastschaltbaren Mehrganggetriebes 10.
Bei der in Figur 3 dargestellten weiteren, zweiten Ausführungsvariante des lastschaltbaren Mehrganggetriebes 10 findet ein zweites Sonnenrad 80
Verwendung. Das zweite Sonnenrad 80, um welches die zweiten Stufen 20 bzw. 26 der beiden Stufenplanetenräder 16 bzw. 22 umlaufen, ist direkt mit der Abtriebswelle 40 des lastschaltbaren Mehrganggetriebes 10 verbunden. Analog zur ersten Ausführungsvariante des lastschaltbaren Mehrganggetriebes 10 weist die zweite Ausführungsvariante die Antriebswelle 12 sowie das erste Sonnenrad 14 auf. Ferner sind analog zur Darstellung gemäß Figur 1 den beiden Hohlrädern 34, 36 jeweils die erste Bremse 30 in Bezug auf das erste Hohlrad 34 bzw. die zweite Bremse 32 in Bezug auf das zweite Hohlrad 36 zugeordnet. Die beiden Stufenplanetenräder 16 bzw. 22 sind auf dem Planetenträger 38 aufgenommen. Der Planetenträger 38 gemäß der weiteren zweiten Ausführungsvariante des lastschaltbaren Mehrganggetriebes 10 ist leicht modifiziert in Bezug auf den Planetenträger 38 gemäß der ersten Ausführungsvariante des lastschaltbaren Mehrganggetriebes 10, wie in Figur 2 dargestellt.
In der Darstellung gemäß Figur 3 ist darüber hinaus angedeutet, dass die erste Bremse 30 und die zweite Bremse 32 über die Schaltmuffe 44 miteinander verbunden sind. Die Schaltmuffe 44 wiederum wird mittels des Aktuators 48, der beispielsweise mit einem Schneckentrieb versehen sein kann, innerhalb des bidirektionalen Verfahrweges 46 verfahren. Durch die Aktuierung der beiden Bremsen 30 bzw. 32 als Doppelbremse 42, wird im Vergleich zu einer getrennten Ansteuerung der ersten Bremse und der zweiten Bremse 32 ein Aktuator eingespart. Bei der Aktuierung der beiden Bremsen 30, 32 als Doppelbremse 42, wird entweder die erste Bremse geschlossen, wobei die zweite Bremse 32 offensteht, oder die erste Bremse 30 steht offen, während die zweite Bremse 32 geschlossen ist.
Der Darstellung gemäß Figur 4 ist das erfindungsgemäß vorgeschlagene lastschaltbare Mehrganggetriebe 10 zu entnehmen, welches mit einer
Stirnradstufe 70 Differentialgetriebe 72 einer Antriebsachse 68 antreibt.
Das in Figur 4 dargestellte lastschaltbare Mehrganggetriebe 10 ist in einer achsparallelen Anordnung 66 in Bezug auf die Antriebsachse 68 des Fahrzeugs angeordnet. Der Antrieb des lastschaltbaren Mehrganggetriebes 10 gemäß der Darstellung in Figur 4 erfolgt über die Antriebswelle 12, auf der das erste
Sonnenrad 14 aufgenommen ist. Dieses kämmt mit mindestens zwei
Stufenplanetenrädern 16 bzw. 22, die jeweils eine erste Stufe 18, 24 sowie eine zweite Stufe 20, 26 aufweisen. Die mindestens zwei Stufenplanetenräder 16 bzw. 22 wiederum kämmen mit dem ersten Hohlrad 34, dem wiederum die erste Bremse 30 zugeordnet ist, die sich an dem Gehäuse 28 des lastschaltbaren Mehrganggetriebes 10 abstützt. Die beiden zweiten Stufen 20 bzw. 26 des ersten Stufenplanetenrades 18 sowie des zweiten Stufenplanetenrades 22 laufen innerhalb des zweiten Hohlrades 36 um. Die mindestens zwei
Stufenplanetenräder 16 bzw. 22 sind an einem Planetenträger 38 aufgenommen, der wiederum mit der Abtriebswelle 40 verbunden ist. Den beiden zweiten Stufen 20 bzw. 26 des ersten Stufenplanetenrades 16 sowie des zweiten
Stufenplanetenrades 22 laufen innerhalb des zweiten Hohlrades 36 um, dem die zweite Bremse 32 zugeordnet ist, die sich ihrerseits ebenfalls am Gehäuse 28 des lastschaltbaren Mehrganggetriebes 10 abstützt. Die Abtriebswelle 40 des lastschaltbaren Mehrganggetriebes 10 steht mit einem Eingangszahnrad der Stirnradstufe 70 in Verbindung. Das Differentialgetriebe 72 umfasst einen Käfig 74 von dem sich aus ein Achsabtrieb 76 zu der Antriebsachse 68 zu den hier nicht dargestellten angetriebenen Rädern des Fahrzeugs erstreckt.
Figur 5 zeigt das lastschaltbare Mehrganggetriebe 10 gemäß seiner zweiten Ausführungsvariante, in achsparallele Anordnung 66 zu einer Antriebsachse 68 eines Fahrzeugs.
Das in Figur 5 dargestellte lastschaltbare Mehrganggetriebe 10 ist in
achsparallele Anordnung 66 bezogen auf die Antriebsachse 68 eines Fahrzeugs angeordnet und treibt über die Stirnradstufe 70 das Differentialgetriebe 72 an. Das Differentialgetriebe 72 umfasst den Käfig 74, von dem aus sich der
Achsabtrieb 76 erstreckt. Diese treiben in Figur 5 nicht dargestellte angetriebene Räder eines Fahrzeugs an.
Bei dem in Figur 5 dargestellten lastschaltbaren Mehrganggetriebe 10 handelt es sich um die zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen lastschaltbaren Mehrganggetriebes 10, wie sie in Figur 3 dargestellt ist. Die zweite Ausführungsvariante des lastschaltbaren Mehrganggetriebes 10 unterscheidet sich von dessen erster Ausführungsvariante dadurch, dass das zweite Sonnenrad 80 vorgesehen ist, welches direkt auf die Abtriebswelle 40 wirkt, die ihrerseits in diesem Falle als Antriebswelle für die Stirnradstufe 70 wirkt.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Ansprüche
1. Lastschaltbares Mehrganggetriebe (10), welches im Triebstrang eines Fahrzeugs angeordnet ist, mit mindestens einem Sonnenrad (14, 80), mit mindestens einem Stufenplanetenrad (16, 22), mit mindestens einem Hohlrad (34, 36) und einer Antriebswelle (12) sowie einer Abtriebswelle (40), dadurch gekennzeichnet, dass das lastschaltbare
Mehrganggetriebe (10) über das mindestens eine Stufenplanetenrad (16, 22) in einen Schaltzustand erster Gang oder in einen Schaltzustand zweiter Gang und umgekehrt schaltbar ist, wobei einem ersten Hohlrad (34) eine erste Bremse (30) und einem zweiten Hohlrad (36) eine zweite Bremse (32) zugeordnet sind, abhängig von deren Betätigung in den Schaltzuständen zumindest ein Momentenfluss im Zugbetrieb oder zumindest ein Momentenfluss im Schubbetrieb durch das lastschaltbare Mehrganggetriebe (10) vorliegt.
2. Lastschaltbares Mehrganggetriebe (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Planetenträger (38) zwei Stufenplanetenräder (16, 22) aufnimmt und mit der Abtriebswelle (40) verbunden ist.
3. Lastschaltbares Mehrganggetriebe (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein zweites Sonnenrad (80) aufweist, welches mit der Abtriebswelle (40) verbunden ist, um das die
Stufenplanetenräder (16, 22) umlaufen.
4. Lastschaltbares Mehrganggetriebe (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bremse (30) und die zweite Bremse (32) voneinander getrennt unabhängig betätigt sind.
5. Lastschaltbares Mehrganggetriebe (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bremse (30) und die zweite Bremse (32) miteinander gekoppelt als Doppelbremse (42) aktuiert sind.
6. Lastschaltbares Mehrganggetriebe (10) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bremse (30) und die zweite Bremse (32) über eine Schaltmuffe (44) gekoppelt sind, die über einen Aktuator (48) mit Schneckentrieb innerhalb eines bidirektionalen Verfahrwegs (46) verfahren wird und entweder die erste Bremse (30) oder die zweite Bremse (32) betätigt.
7. Lastschaltbares Mehrganggetriebe (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schaltzustand erster Gang und einer
Schließstellung der zweiten Bremse (32) bei Lasteinleitung durch die Antriebswelle (12) der Momentenfluss im Zugbetrieb vorliegt.
8. Lastschaltbares Mehrganggetriebe (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schaltzustand erster Gang und einer
Schließstellung der zweiten Bremse (32) bei Lasteinleitung durch die Abtriebswelle (40) der Momentenfluss im Schubbetrieb vorliegt.
9. Lastschaltbares Mehrganggetriebe (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schaltzustand zweiter Gang und einer Schließstellung der ersten Bremse (30) bei Lasteinleitung durch die Antriebswelle (12) der Momentenfluss im Zugbetrieb vorliegt.
10. Lastschaltbares Mehrganggetriebe (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schaltzustand zweiter Gang und einer Schließstellung der ersten Bremse (30) bei Lasteinleitung durch
Abtriebswelle (40) der Momentenfluss im Schubbetrieb vorliegt.
11. Lastschaltbares Mehrganggetriebe (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schaltzustand Parksperre sich die erste Bremse (30) und die zweite Bremse (32) im Schließzustand befinden.
12. Lastschaltbares Mehrganggetriebe (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in eine Antriebsachse (68) eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs in achsparalleler Anordnung (66) zu einem Differentialgetriebe (72) angeordnet ist.
13. Lastschaltbares Mehrganggetriebe (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in einer Position senkrecht zu einer Antriebsachse (68) eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs angeordnet ist.
14. Lastschaltbares Mehrganggetriebe (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in koaxialer Anordnung in eine
Antriebsachse (68) eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs integriert ist, dessen E-Maschine als Hohlwellen-E-Maschine ausgeführt ist.
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