WO2022057973A1 - Multi-ratio transmission with a differential that has two toothing regions; and drive unit - Google Patents

Multi-ratio transmission with a differential that has two toothing regions; and drive unit Download PDF

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WO2022057973A1
WO2022057973A1 PCT/DE2021/100704 DE2021100704W WO2022057973A1 WO 2022057973 A1 WO2022057973 A1 WO 2022057973A1 DE 2021100704 W DE2021100704 W DE 2021100704W WO 2022057973 A1 WO2022057973 A1 WO 2022057973A1
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WO
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transmission
ratchet wheel
shaft
wheel
transmission shaft
Prior art date
Application number
PCT/DE2021/100704
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ps Satyanarayana
Prajod Ayyappath
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
    • F16H3/089—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears all of the meshing gears being supported by a pair of parallel shafts, one being the input shaft and the other the output shaft, there being no countershaft involved
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/10—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts with one or more one-way clutches as an essential feature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/003—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
    • F16H2200/0034—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising two forward speeds

Definitions

  • the invention relates to a multi-gear transmission for a motor vehicle (preferably purely electrically or hybrid-driven), preferably designed as a rickshaw or three- or four-wheeled van, with a motor shaft (preferably a rotor shaft of an electric motor) mounted or attachable pinion, a permanent toothed engagement with the pinion and non-rotatably fixed to a transmission shaft, a primary gear forming a first transmission stage with first ratchet wheels arranged on the transmission shaft and a second transmission stage with forming second gears also arranged on the transmission shaft Ratchet wheel, the two ratchet wheels also being rotatably connected to the transmission shaft via a coupling unit and each ratchet wheel is directly and permanently in mesh with one of two toothed areas of an input wheel of a differential.
  • the shaft of the engine and the engine itself are therefore either to be regarded as part of the multi-speed gearbox or not as part of the multi-speed gearbox.
  • the invention relates to a drive unit for an electrically driven
  • DE 42 12 324 A1 discloses a drive device for a vehicle with an electric motor and a manual transmission for driving a city car. Further prior art is known from EP 2 305 501 A1 and EP 2 669 548 A1.
  • a generic transmission according to the preamble of claim is also known from DE 10 2018 207 109 A1.
  • each ratchet wheel can be directly and permanently in mesh with one of two toothed areas of exactly one and the same input wheel of a differential.
  • An even more favorable arrangement can be achieved by arranging the shaft of the motor parallel to the transmission shaft.
  • the shaft of the motor can be arranged in an axially nested manner relative to the transmission shaft.
  • the multi-speed transmission is designed as a two-speed transmission (with no more than two forward gears). As a result, the multi-speed transmission is made even more compact. As an alternative to this, it is in principle also advantageous to design the multi-speed transmission as a three-speed transmission (with no more than three forward gears). If the multi-speed transmission is designed in such a way that it permits/designs at least one reverse gear, its range of use is expanded in a simple manner.
  • a vibration damper is integrated in the input wheel, with a primary part of the vibration damper directly forming the two toothed areas located in meshing engagement with the ratchet wheels, and a secondary part of the vibration damper, which is accommodated in a vibration-damping manner relative to the primary part, directly forms a housing of the differential trains. This alleviates shock loading of the multi-speed transmission during operation, which in turn reduces wear.
  • the damping device is designed as an elastomer/rubber absorber.
  • a damping element made of elastomer is preferably arranged between the primary part and the secondary part, which dampens the primary part relative to the secondary part in the circumferential direction. More preferably, even several of these damping elements are distributed in the circumferential direction. This enables a space-saving design of the vibration damper.
  • a first toothed area of the input wheel that meshes with the first ratchet wheel has a larger pitch circle diameter than a second toothed area of the input wheel that meshes with the second ratchet wheel.
  • the two toothed areas of the input wheel are designed with helical teeth (oblique position of both toothed areas particularly preferably in opposite directions to one another (i.e. not in the same direction)).
  • the input gear is therefore preferably implemented with the toothed areas as a double crown gear.
  • a first coupling unit that is used between the transmission shaft/the primary wheel and the first shifting wheel is implemented as a freewheel.
  • the first coupling unit is designed in such a way that it locks when the transmission shaft/the primary wheel has a higher speed than the first ratchet wheel and opens when the first ratchet wheel has a higher speed than the Primary wheel / the transmission shaft. This makes switching between gears particularly easy to control.
  • a lockup clutch that can be switched independently of the first coupling unit is used between the primary wheel and the first ratchet wheel (in addition to the first coupling unit).
  • the bridging clutch is further preferably designed as a freewheel that acts in the opposite direction to the first coupling unit, so that its structure is also kept as simple as possible.
  • the lock-up clutch has an axially displaceable and non-rotatable ratchet wheel accommodated on the first ratchet wheel, the ratchet wheel having face teeth which interact with counter face teeth on the primary wheel.
  • the first coupling unit is designed as a sprag freewheel. This permits a particularly low-wear design of the first coupling unit.
  • a second coupling unit used between the transmission shaft and the second ratchet wheel is designed as a friction clutch, preferably as a multi-plate friction clutch.
  • the friction clutch allows you to change gears with as little interruption as possible. The result is a gear change that is as quick as possible.
  • an inner diameter and/or an outer diameter of a plurality of friction elements of the second coupling unit that can be brought into frictional contact are/is larger than a pitch circle diameter or an outer diameter of the second ratchet wheel.
  • the second coupling unit is arranged on a side of the second ratchet wheel that is axially remote from the first ratchet wheel.
  • the transmission shaft is rotatably mounted in a transmission housing via two roller bearings.
  • a particularly stable construction can be achieved if the first roller bearing is arranged on a section of the transmission shaft which projects out of the primary wheel on an axial side facing away from the second coupling unit.
  • the first roller bearing is therefore not arranged axially between the two coupling units, while it can also preferably be provided that the second roller bearing is provided exactly axially between the two coupling units. In this way, a stable and at the same time space-saving mounting of the transmission shaft can be achieved.
  • the second coupling unit has a first clutch component with a plurality of first friction elements and a second clutch component with a plurality of second friction elements.
  • the second coupling unit can be constructed in the manner of a dry or wet multi-plate clutch.
  • the first clutch component can be non-rotatably connected to the transmission shaft and the second clutch component can be non-rotatably connected to the second ratchet wheel.
  • the connection of the second clutch component to the second ratchet wheel can take place in particular via a clutch cover that is rotationally connected to friction elements/friction disks.
  • the second clutch component is then non-rotatably connected to the second ratchet wheel in that the sleeve section of the ratchet wheel is supported on the face side of the second clutch component and fastened to it.
  • the differential is preferably designed as a bevel gear differential, which further simplifies the structure.
  • the invention also relates to a drive unit for an electrically driven motor vehicle, with a multi-speed transmission according to at least one of the embodiments described above and a motor (preferably electric motor), the pinion being a one-piece material component of a shaft of the motor or on the shaft is attached.
  • a motor preferably electric motor
  • a multi-gear transmission preferably a two-gear transmission
  • a multi-speed gearbox By implementing the multi-speed gearbox, an input shaft that is separate from a gearbox shaft is omitted, which significantly simplifies the design. In addition, the overall installation space is significantly reduced.
  • FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of an electric motor and a multi-speed transmission according to the invention coupled to the electric motor drive unit having the preferred exemplary embodiment, the structure of the multi-speed transmission being visible in detail,
  • FIG. 2a to 2d several schematic views of the drive unit according to FIG. 1, wherein a first gear is implemented in FIG. 2a, a second gear in FIG. 2b, a recuperation state in FIG. 2c and a reverse gear in FIG. 2d,
  • FIG. 3 shows a longitudinal section of the multi-speed transmission used in FIG. 1 without an electric motor
  • FIG. 4 shows a perspective view of a primary wheel, as it is mounted on a transmission shaft of the multi-speed transmission in a rotationally fixed manner, wherein a counter-end toothing to be assigned to a bridging clutch and a first coupling unit in the form of a freewheel arranged radially inside it can be seen,
  • FIG. 5 shows a perspective view of a first shift wheel mounted on the transmission shaft of the multi-gear transmission
  • FIG. 6 shows a perspective representation of the first ratchet wheel according to FIG. 5 together with a ratchet wheel which is accommodated thereon in an axially displaceable manner in the assembled state, the first ratchet wheel and the ratchet wheel being sectioned in the longitudinal direction,
  • FIG. 7 shows a perspective view of a second ratchet wheel which is also mounted on the transmission shaft and is sectioned in the longitudinal direction.
  • FIG. 8 is a perspective view of a differential cut in the longitudinal direction, as is also used in the multi-speed transmission according to FIG. 1,
  • FIG. 9 shows a perspective representation of the differential according to FIG. 8 in a full view
  • 10 is a front view of the differential according to FIG. 9, whereby a vibration damper integrated in an input gear of the differential can be seen, 11 is a perspective view of the input gear of the differential viewed alone;
  • Figs. 12a and 12b perspective views of a housing of the differential from a front and a rear
  • FIGs. 13a and 13b perspective views of a hub element of the differential from a front and a rear
  • Fig. 15 is a perspective view of the multi-speed transmission of FIG. 2, and
  • FIG. 16 shows a perspective view of the drive unit from FIG. 1 .
  • the multi-speed transmission 1 shows a basic structure of a multi-speed transmission 1 according to the invention, designed according to a preferred exemplary embodiment.
  • the multi-speed transmission 1 is designed as a two-speed transmission and is therefore converted to shift two different forward gears.
  • the multi-speed transmission 1 can also be implemented as a three-speed transmission (with three forward gears or with two forward gears and one reverse gear).
  • the multi-speed transmission 1 is also implemented in other versions with more than three speeds.
  • the multi-gear transmission 1 is shown in FIG. 1 together with a motor 3 forming a drive unit 30 .
  • the drive unit 30 serves as a drive for a purely electrically driven vehicle/motor vehicle.
  • the vehicle is preferably realized as a three-wheeled or four-wheeled vehicle, for example as a three-wheeled rickshaw and/or as a van.
  • the drive unit 30 that can be seen in FIG. 1 and in FIG. 16 is consequently formed by the engine 3 and the multi-speed transmission 1 .
  • the pinion 4 is preferably part of the multi-speed transmission 1 .
  • the pinion 4 is therefore manufactured separately from a shaft 2 of the motor 3 as a separate component.
  • the pinion 4 is also possible to mount the pinion 4 separately from the multi-speed gearbox 1 on the shaft 2 of the motor 3 and only at the end of the assembly process of the drive unit 30 together with the motor 3 on the part of the multi-speed Connect gear 1.
  • the pinion 4 is then implemented either as a one-piece material part of the shaft 2 or as a separately formed part and fastened to the shaft 2 .
  • the motor 3 is designed as an electric motor, as a result of which the shaft 2 is also referred to as a rotor shaft. In other versions, however, this motor 3 can also be designed in a different way, for example as an internal combustion engine.
  • the motor 3 is arranged with its shaft 2/rotor shaft radially offset and parallel to a transmission shaft 5 of the multi-speed transmission 1.
  • the shaft 2 covers/overhangs the transmission shaft 5 only in part.
  • the transmission shaft 5 is therefore designed to be significantly longer than a longitudinal section 41 of the shaft 2 protruding from a motor housing 29 of the motor 3 .
  • a primary wheel 6 is arranged/fixed on the transmission shaft 5, a primary wheel 6 is arranged/fixed.
  • the primary wheel 6 is permanently in mesh with the pinion 4 (io).
  • the transmission shaft 5 is rotatably supported via two (first and second) roller bearings 28a, 28b in a transmission housing, not shown here for the sake of clarity.
  • Another (third) roller bearing 28c is used to support the shaft 2 and is mounted on a side of the pinion 4 that faces away from the motor housing 29 axially (along the shaft 2).
  • this third roller bearing 28c can also be omitted if the pinion 4 is integrated into the shaft 2 of the motor 3, for example.
  • a needle bearing for the third roller bearing 28c can be used if the pinion 4 is integrated into the shaft 2 of the motor 3.
  • a first ratchet wheel 8 which is associated with a first transmission stage 7(h).
  • a second ratchet wheel 10 is in turn provided axially offset from the primary wheel 6 and the first ratchet wheel 8 and assigned to a second transmission stage 9 (i2).
  • the first ratchet wheel 8 is arranged axially closer to the primary wheel 6 than the second ratchet wheel 10.
  • a (third) toothed area 31 of the first ratchet wheel 8 is permanently in toothed engagement with a first toothed area 13 of an input wheel 15 of a differential 16 .
  • a (fourth) toothed area 32 of the second gear wheel 10 is in toothed engagement with a second toothed area 14 of the input wheel 15 .
  • the first toothed area 13 has a larger pitch circle diameter than the second toothed area 14. Consequently, the third toothed area 31 has a smaller pitch circle diameter than the fourth toothed area 32.
  • the differential 16 which is also a component of the multi-speed transmission 1 here, is implemented as a differential gear (stage) and is further coupled with its two outputs 33a, 33b in the usual way to drive axles/drive wheels of the motor vehicle.
  • the two ratchet wheels 8 , 10 are each rotatably mounted on an outside of the transmission shaft 5 .
  • Each ratchet wheel 8, 10 is assigned its own coupling unit 11, 12 in order to connect the respective ratchet wheel 8 or 10 in two different gears (forward gears) to the transmission shaft 5 in a rotationally fixed manner, thus enabling a torque transmission of torque between the engine 3 and the differential 16/ to allow the outputs 33a, 33b.
  • a first coupling unit 11 assigned to the first ratchet wheel 8 is, as also shown in FIGS. 3 and 4 can be seen in more detail as a freewheel, namely as a sprag freewheel.
  • the first coupling unit 11 is used to act between the primary wheel 6 and thus the transmission shaft 5 and the first ratchet wheel 8 .
  • 4 shows a plurality of clamping bodies 34 (here in the form of clamping rollers) of the first coupling unit 11 on the primary wheel 6; 5 clearly shows a clamping surface 35 of the first ratchet wheel 8 that interacts with the clamping bodies 34 .
  • the first coupling unit 11 is used and designed in such a way that it locks/reaches its closed position (rotational connection of the primary wheel 6 with the first ratchet wheel 8) when the primary wheel 6/the transmission shaft 5 has a higher speed than the first ratchet wheel 8 and opens / reaches its open position (rotational decoupling of the primary wheel 6 from the first ratchet wheel 8) when the first ratchet wheel 8 has a higher speed than the primary wheel 6 / the transmission shaft 5.
  • a second coupling unit 12 is operatively inserted between the transmission shaft 5 and the second ratchet wheel 10 .
  • the second coupling unit 12 is designed as a friction plate clutch.
  • the second coupling unit 12 thus has a first clutch component 36 with a plurality of first friction elements 25a (friction disks), which is non-rotatably connected to the transmission shaft 5, and a second clutch component 37 with a plurality of second friction elements 25b (friction disks), which is non-rotatably connected to the second ratchet wheel 10 is connected.
  • the clutch components 36, 37 are optionally either rotationally connected to one another by actuating the second coupling unit 12 (closed position of the second coupling unit 12; by frictional connection of the friction elements 25a, 25b) or rotationally decoupled from one another (open position of the second coupling unit 12; by spacing the friction elements 25a, 25b to each other).
  • the second ratchet wheel 10 has a substantially cylindrical sleeve section 38 which is supported on the end face of the second clutch component 37 and is fastened to it. It can also be seen in connection with FIG. 3 that that sleeve section 38 also serves as a receptacle for the (second) roller bearing 28b, in order in turn to mount the transmission shaft 5 indirectly in the transmission housing.
  • the first roller bearing 28a is arranged on a section of the transmission shaft 5 which projects out of the primary wheel 6 on an axial side facing away from the second coupling unit 12.
  • a bridging clutch 21 is also present for converting the states illustrated in FIGS. 2c and 2d in the form of a recuperation state (FIG. 2c) and a reverse gear (FIG. 2d).
  • the bridging clutch 21 is also designed as a freewheel in this embodiment.
  • the structure of this lock-up clutch 21 is in connection with Figs. 1, 3, 4, 6 and 15, 16 clearly visible.
  • the bridging clutch 21 is implemented as a freewheel that acts in the opposite direction to the first coupling unit 11 .
  • the lock-up clutch 21 has, on the one hand, the counter-end toothing 24 on the primary wheel 6, which can be seen in FIG.
  • the ratchet wheel 22 is non-rotatably but axially displaceably received on the first ratchet wheel 8 (here via serrations 39).
  • the lock-up clutch 21 also has an actuating element, which is not shown here for the sake of clarity.
  • the lockup clutch 21/ratchet wheel 22 is preferably spring biased toward its/their open position. If a recuperation state or a reverse gear according to Figs. 2c and 2d implemented, the ratchet wheel 22 is shifted in the direction of the primary wheel 6, so that the front toothing 23 and the counter front toothing 24 are in positive engagement with one another.
  • the front toothing 23 and the counter-front toothing 24 are matched to one another in such a way that when the first ratchet wheel 8 is driven at a higher speed than the primary wheel 6, the lock-up clutch 21 is closed and when the primary wheel 6 is driven at a higher speed than the first Ratchet wheel 8 comes to an opening of the lock-up clutch 21.
  • the input wheel 15 of the differential 16 has a vibration damper 17 which is designed as an elastomer absorber.
  • the input wheel 15 ( FIG. 11 ) has a plurality of support lugs 40 which protrude inwards in the radial direction and bear against damping elements 26 made of elastomer in the circumferential direction in order to form a primary part 18 .
  • the sides of the damping elements 26 facing away from the supporting lugs 40 in the circumferential direction in turn rest against a housing 20 / a secondary part 19 .
  • the primary part 18 and the secondary part 19 of the input wheel 15 are supported in a vibration-damped manner relative to one another in a limited torsional angle range.
  • an inner diameter and an outer diameter of the friction elements 25a, 25b of the second coupling unit 12 that can be brought into frictional contact with one another are larger than a pitch circle diameter and even than an outer diameter of the second ratchet wheel 10.
  • the second coupling unit 12 is particularly higher for transmission Torques configurable. This is favored by the fact that the second coupling unit 12 with the friction elements 25a, 25b is arranged on the transmission shaft 5 in an axially offset manner with respect to the switching wheels 8, 10.
  • the second coupling unit 12 is designed as a dry-running friction clutch.
  • the second coupling unit 12 is also alternatively implemented as a wet-running friction clutch, in particular wet-running multi-plate friction clutch.
  • an additional clutch which either provides an additional (third) forward gear or (e.g. when converting the engine 3 as an internal combustion engine) implements/shifts a reverse gear.
  • This further clutch is then more preferably arranged on the same through drive (on the transmission shaft 5) as the (first) clutch in the form of the second coupling unit 12.
  • the further connection is then more preferably via a third toothed area on the input gear 15.
  • Hub element a first rolling bearing b second rolling bearing c third rolling bearing motor housing

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a multi-ratio transmission (1) for a motor vehicle, having a pinion (4) which is attached or attachable to a shaft (2) of a motor (3), a primary gear (6), which is permanently in meshing engagement with the pinion (4) and is fastened on a transmission shaft (5) for conjoint rotation, a first movable gear (8), which is involved in forming a first transmission ratio stage (7) and which is arranged on the transmission shaft (5), and a second movable gear (10), which is involved in forming a second transmission ratio stage (9) and which is likewise arranged on the transmission shaft (5), wherein the two movable gears (8, 10) are each rotationally connectable to the transmission shaft (5) by means of a coupling unit (11, 12), and wherein each movable gear (8, 10) is directly and permanently in meshing engagement with one of two toothing regions (13, 14) of an input gear (15) of a differential (16). The invention furthermore relates to a drive unit (30) having said multi-ratio transmission (1).

Description

M eh r-Ganq-Ge triebe mit einem zwei Verzahnunqsbereiche aufweisenden Differential; sowie Antriebseinheit M eh r-Ganq-Ge transmission with a differential having two Verzahnunqsbereichs; and drive unit
Die Erfindung betrifft ein Mehr-Gang-Getriebe für ein (vorzugsweise rein elektrisch o- der hybridisch angetriebenes) Kraftfahrzeug, bevorzugt ein als Rikscha oder drei- oder vierrädriger Kleintransporter ausgebildetes Fahrzeug, mit einem an einer Welle eines Motors (vorzugsweise einer Rotorwelle eines Elektromotors) angebrachten oder anbringbaren Ritzel, einem permanent mit dem Ritzel in Zahneingriff befindlichen, drehfest auf einer Getriebewelle befestigten Primärrad, einem eine erste Übersetzungsstufe mit ausbildenden, auf der Getriebewelle angeordneten, ersten Schaltrad und einem eine zweite Übersetzungsstufe mit ausbildenden, ebenfalls auf der Getriebewelle angeordneten, zweiten Schaltrad, wobei die beiden Schalträder ferner jeweils über eine Koppeleinheit mit der Getriebewelle drehverbindbar sind und jedes Schaltrad unmittelbar und permanent mit einem von zwei Verzahnungsbereichen eines Eingangs- rads eines Differentials in Zahneingriff steht. Die Welle des Motors und der Motor selbst sind folglich entweder als Bestandteil des Mehr-Gang-Getriebes oder nicht als Bestandteil des Mehr-Gang-Getriebes zu betrachten. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit diesem Mehr-Gang-Getriebe. The invention relates to a multi-gear transmission for a motor vehicle (preferably purely electrically or hybrid-driven), preferably designed as a rickshaw or three- or four-wheeled van, with a motor shaft (preferably a rotor shaft of an electric motor) mounted or attachable pinion, a permanent toothed engagement with the pinion and non-rotatably fixed to a transmission shaft, a primary gear forming a first transmission stage with first ratchet wheels arranged on the transmission shaft and a second transmission stage with forming second gears also arranged on the transmission shaft Ratchet wheel, the two ratchet wheels also being rotatably connected to the transmission shaft via a coupling unit and each ratchet wheel is directly and permanently in mesh with one of two toothed areas of an input wheel of a differential. The shaft of the engine and the engine itself are therefore either to be regarded as part of the multi-speed gearbox or not as part of the multi-speed gearbox. Furthermore, the invention relates to a drive unit for an electrically driven motor vehicle, with this multi-speed transmission.
Gattungsgemäße Getriebe sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 42 12 324 A1 eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Elektromotor und einem Schaltgetriebe zum Antrieb eines Stadtautos. Weiterer Stand der Technik ist aus der EP 2 305 501 A1 und der EP 2 669 548 A1 bekannt. Generic transmissions are already well known from the prior art. For example, DE 42 12 324 A1 discloses a drive device for a vehicle with an electric motor and a manual transmission for driving a city car. Further prior art is known from EP 2 305 501 A1 and EP 2 669 548 A1.
Ein gattungsgemäßes Getriebe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch ist ferner aus der DE 10 2018 207 109 A1 bekannt. A generic transmission according to the preamble of claim is also known from DE 10 2018 207 109 A1.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen hat es sich herausgestellt, dass bisher umgesetzte Zwei-Gang-Getriebe häufig entweder einen relativ komplexen Aufbau aufweisen oder einen relativ großen Bauraumbedarf haben. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mehr-Gang-Getriebe zur Verfügung zu stellen, das im Aufbau weiter vereinfacht und bauraumsparender umgesetzt ist. In the case of the designs known from the prior art, it has been found that previously implemented two-speed transmissions often either have a relatively complex structure or require a relatively large amount of space. It is therefore the object of the present invention to provide a multi-speed transmission which is further simplified in construction and implemented in a more space-saving manner.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein gattungsgemäßes Mehr-Gang-Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Anordnung der Schalträder axial zwischen den Koppeleinheiten wird eine bauraumsparende Anordnung vorgeschlagen. Jedes Schaltrad kann hierbei unmittelbar und permanent mit einem von zwei Verzahnungsbereichen genau ein und desselben Eingangsrads eines Differentials in Zahneingriff stehen. According to the invention, this is achieved by a generic multi-speed transmission with the features of claim 1 . By arranging the ratchet wheels axially between the coupling units, a space-saving arrangement is proposed. Each ratchet wheel can be directly and permanently in mesh with one of two toothed areas of exactly one and the same input wheel of a differential.
Durch eine direkte Koppelung der beiden Schalträder mit dem Differential wird im Wesentlichen nur eine einzige Getriebewelle verwendet, dessen Schalträder unmittelbar das Differential antreiben. Dadurch wird der benötigte Bauraum bereits verkleinert. Durch die Wechselwirkung der Getriebewelle (über das Primärrad) mit dem Ritzel werden die Schalträder und folglich auch die mit diesen zusammenwirkenden Koppeleinheiten zudem weniger stark beansprucht, was den Verschleiß dieser Bauteile deutlich reduziert. Due to a direct coupling of the two ratchet wheels to the differential, essentially only a single transmission shaft is used, the ratchet wheels of which directly drive the differential. As a result, the space required is already reduced. Due to the interaction of the transmission shaft (via the primary wheel) with the pinion, the ratchet wheels and consequently also the coupling units interacting with them are also less heavily stressed, which significantly reduces the wear on these components.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert. Further advantageous embodiments are claimed with the dependent claims and explained in more detail below.
Eine noch günstigere Anordnung kann durch eine parallele Anordnung der Welle des Motors zur Getriebewelle erreicht werden. Insbesondere kann die Welle des Motors dabei axial geschachtelt zur Getriebewelle angeordnet sein. An even more favorable arrangement can be achieved by arranging the shaft of the motor parallel to the transmission shaft. In particular, the shaft of the motor can be arranged in an axially nested manner relative to the transmission shaft.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn das Mehr-Gang-Getriebe als ein Zwei-Gang-Getriebe (mit nicht mehr als zwei Vorwärtsgängen) ausgebildet ist. Dadurch wird das Mehr-Gang-Getriebe noch kompakter ausgebildet. Alternativ hierzu ist es prinzipiell auch vorteilhaft, das Mehr-Gang-Getriebe als ein Drei-Gang-Getriebe (mit nicht mehr als drei Vorwärtsgängen) auszubilden. Ist das Mehr-Gang-Getriebe derart ausgebildet, dass es zumindest einen Rückwärtsgang zulässt / ausbildet, wird dessen Einsatzbereich auf einfache Weise erweitert. It has proven particularly advantageous if the multi-speed transmission is designed as a two-speed transmission (with no more than two forward gears). As a result, the multi-speed transmission is made even more compact. As an alternative to this, it is in principle also advantageous to design the multi-speed transmission as a three-speed transmission (with no more than three forward gears). If the multi-speed transmission is designed in such a way that it permits/designs at least one reverse gear, its range of use is expanded in a simple manner.
Demnach hat es sich auch als vorteilhaft herausgestellt, wenn in dem Eingangsrad ein Schwingungsdämpfer integriert ist, wobei ein Primärteil des Schwingungsdämpfers unmittelbar die beiden mit den Schalträdern in Zahneingriff befindlichen Verzahnungsbereiche ausbildet und ein relativ zu dem Primärteil schwingungsgedämpft aufgenommenes Sekundärteil des Schwingungsdämpfers unmittelbar ein Gehäuse des Differentials ausbildet. Dadurch wird eine Stoßbelastung des Mehr-Gang-Getriebes im Betrieb gelindert, was wiederum den Verschleiß verringert. Accordingly, it has also turned out to be advantageous if a vibration damper is integrated in the input wheel, with a primary part of the vibration damper directly forming the two toothed areas located in meshing engagement with the ratchet wheels, and a secondary part of the vibration damper, which is accommodated in a vibration-damping manner relative to the primary part, directly forms a housing of the differential trains. This alleviates shock loading of the multi-speed transmission during operation, which in turn reduces wear.
In diesem Zusammenhang ist es zudem zweckmäßig, wenn die Dämpfungseinrichtung als ein Elastomer- / Gummitilger ausgeführt ist. Zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil ist demzufolge bevorzugt ein aus Elastomer bestehendes Dämpfungselement angeordnet, das das Primärteil relativ zu dem Sekundärteil in Umfangsrichtung federgedämpft abstützt. Weiter bevorzugt sind gar mehrere dieser Dämpfungselemente in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Dadurch wird eine bauraumsparende Ausführung des Schwingungsdämpfers ermöglicht. In this context, it is also expedient if the damping device is designed as an elastomer/rubber absorber. Accordingly, a damping element made of elastomer is preferably arranged between the primary part and the secondary part, which dampens the primary part relative to the secondary part in the circumferential direction. More preferably, even several of these damping elements are distributed in the circumferential direction. This enables a space-saving design of the vibration damper.
Von Vorteil ist es auch, wenn ein mit dem ersten Schaltrad in Zahneingriff befindlicher erster Verzahnungsbereich des Eingangsrads einen größeren Teilkreisdurchmesser aufweist als ein mit dem zweiten Schaltrad in Zahneingriff befindlicher zweiter Verzahnungsbereich des Eingangsrads. Dadurch lässt sich ein Übersetzungsverhältnis geschickt wählen. Weiter bevorzugt ist es, wenn die beiden Verzahnungsbereiche des Eingangsrads schrägverzahnt (Schrägstellung beider Verzahnungsbereiche besonders bevorzugt gegensinnig zueinander (d.h. nicht in gleiche Richtung)) ausgebildet sind. Das Eingangsrad ist folglich mit den Verzahnungsbereichen bevorzugt als doppeltes Kronenrad umgesetzt. It is also advantageous if a first toothed area of the input wheel that meshes with the first ratchet wheel has a larger pitch circle diameter than a second toothed area of the input wheel that meshes with the second ratchet wheel. This allows a gear ratio to be cleverly selected. It is further preferred if the two toothed areas of the input wheel are designed with helical teeth (oblique position of both toothed areas particularly preferably in opposite directions to one another (i.e. not in the same direction)). The input gear is therefore preferably implemented with the toothed areas as a double crown gear.
Für eine einfache Schaltbarkeit des Mehr-Gang-Getriebes ist es weiterhin zuträglich, wenn eine zwischen der Getriebewelle / dem Primärrad und dem ersten Schaltrad wirkend eingesetzte erste Koppeleinheit als Freilauf umgesetzt ist. ln diesem Zusammenhang hat es sich zudem als zweckmäßig herausgestellt, wenn die erste Koppeleinheit derart ausgebildet ist, dass diese sperrt, wenn die Getriebewelle / das Primärrad eine höhere Drehzahl aufweist als das erste Schaltrad und öffnet, wenn das erste Schaltrad eine höhere Drehzahl aufweist als das Primärrad / die Getriebewelle. Dadurch lässt sich ein Umschalten zwischen den Gängen besonders einfach ansteuern. For easy shifting of the multi-speed transmission, it is also beneficial if a first coupling unit that is used between the transmission shaft/the primary wheel and the first shifting wheel is implemented as a freewheel. In this context, it has also proven to be useful if the first coupling unit is designed in such a way that it locks when the transmission shaft/the primary wheel has a higher speed than the first ratchet wheel and opens when the first ratchet wheel has a higher speed than the Primary wheel / the transmission shaft. This makes switching between gears particularly easy to control.
Zum einfachen Ansteuern eines Rückwärtsgangs oder eines Rekuperationszustandes ist es auch von Vorteil, wenn zwischen dem Primärrad und dem ersten Schaltrad (zusätzlich zu der ersten Koppeleinheit) eine unabhängig von der ersten Koppeleinheit schaltbare Überbrückungskupplung wirkend eingesetzt ist. For easy control of a reverse gear or a recuperation state, it is also advantageous if a lockup clutch that can be switched independently of the first coupling unit is used between the primary wheel and the first ratchet wheel (in addition to the first coupling unit).
Die Überbrückungskupplung ist weiter bevorzugt als gegensinnig zu der ersten Koppeleinheit wirkender Freilauf ausgebildet, sodass auch deren Aufbau möglichst einfach gehalten ist. The bridging clutch is further preferably designed as a freewheel that acts in the opposite direction to the first coupling unit, so that its structure is also kept as simple as possible.
Als verschleißfeste Ausführung ist es auch zweckmäßig, wenn die Überbrückungskupplung ein axial verschiebbar sowie drehfest auf dem ersten Schaltrad aufgenommenes Sperrrad aufweist, wobei das Sperrrad eine Stirnverzahnung aufweist, die mit einer Gegenstirnverzahnung an dem Primärrad zusammenwirkt. As a wear-resistant design, it is also expedient if the lock-up clutch has an axially displaceable and non-rotatable ratchet wheel accommodated on the first ratchet wheel, the ratchet wheel having face teeth which interact with counter face teeth on the primary wheel.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn die erste Koppeleinheit als ein Klemmkörperfreilauf ausgeführt ist. Dies lässt eine besonders verschleißarme Ausführung der ersten Koppeleinheit zu. In addition, it is advantageous if the first coupling unit is designed as a sprag freewheel. This permits a particularly low-wear design of the first coupling unit.
Von Vorteil ist es des Weiteren, wenn eine zwischen der Getriebewelle und dem zweiten Schaltrad wirkend eingesetzte zweite Koppeleinheit als Reibkupplung, vorzugsweise als Reiblamellenkupplung, ausgebildet ist. Durch die Reibkupplung lassen sich die Gänge möglichst unterbrechungsfrei umschalten. Ein möglichst schneller Gangwechsel ist die Folge. Furthermore, it is advantageous if a second coupling unit used between the transmission shaft and the second ratchet wheel is designed as a friction clutch, preferably as a multi-plate friction clutch. The friction clutch allows you to change gears with as little interruption as possible. The result is a gear change that is as quick as possible.
Um die zweite Koppeleinheit möglichst verschleißarm auszubilden, ist es vorteilhaft, wenn ein Innendurchmesser und/oder ein Außendurchmesser mehrerer miteinander in Reibkontakt bringbarer Reibelemente der zweiten Koppeleinheit größer als ein Teilkreisdurchmesser oder ein Außendurchmesser des zweiten Schaltrades sind/ist. In order to design the second coupling unit to be as wear-resistant as possible, it is advantageous if an inner diameter and/or an outer diameter of a plurality of friction elements of the second coupling unit that can be brought into frictional contact are/is larger than a pitch circle diameter or an outer diameter of the second ratchet wheel.
Um eine möglichst stabile Ausbildung des Mehr-Gang-Getriebes zu erzielen, ist es auch von Vorteil, wenn die zweite Koppeleinheit auf einer dem ersten Schaltrad axial abgewandten Seite des zweiten Schaltrades angeordnet ist. In order to achieve the most stable possible formation of the multi-speed transmission, it is also advantageous if the second coupling unit is arranged on a side of the second ratchet wheel that is axially remote from the first ratchet wheel.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn (vorzugsweise ausschließlich) zwei die Getriebewelle lagernde Wälzlager vorhanden sind, wovon zumindest ein Wälzlager axial zwischen den Reibelementen der zweiten Koppeleinheit und einem Verzahnungsbereich des zweiten Schaltrades angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine möglichst stabile Abstützung der Getriebewelle. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Getriebewelle über zwei Wälzlager drehbar in einem Getriebegehäuse gelagert ist. Furthermore, it is advantageous if (preferably exclusively) two roller bearings supporting the transmission shaft are present, of which at least one roller bearing is arranged axially between the friction elements of the second coupling unit and a toothed area of the second ratchet wheel. This results in the most stable possible support for the transmission shaft. In particular, it is provided that the transmission shaft is rotatably mounted in a transmission housing via two roller bearings.
Eine besonders stabile Konstruktion kann erreicht werden, wenn das erste Wälzlager auf einem Abschnitt der Getriebewelle angeordnet ist, der zu einer der zweiten Koppeleinheit abgewandten axialen Seite aus dem Primärrad hinausragt. Das erste Wälzlager ist dabei also gerade nicht axial zwischen den beiden Koppeleinheiten angeordnet, während es weiterhin vorzugsweise vorgesehen sein kann, dass das zweite Wälzlager gerade axial zwischen den beiden Koppeleinheiten bereitgestellt ist. Auf diese Weise kann eine stabile und gleichzeitig bauraumsparende Lagerung der Getriebewelle erreicht werden. A particularly stable construction can be achieved if the first roller bearing is arranged on a section of the transmission shaft which projects out of the primary wheel on an axial side facing away from the second coupling unit. The first roller bearing is therefore not arranged axially between the two coupling units, while it can also preferably be provided that the second roller bearing is provided exactly axially between the two coupling units. In this way, a stable and at the same time space-saving mounting of the transmission shaft can be achieved.
Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das zweite Schaltrad einen im Wesentlichen zylindrischen Hülsenabschnitt aufweist und als Aufnahme des zweiten Wälzlagers dient, um so die Getriebewelle indirekt in dem Getriebegehäuse zu lagern. Hierdurch kann weiterer axialer Bauraum gespart werden, während vorteilhafterweise ein radial freier Bereich zur Bereitstellung des zweiten Wälzlagers gewählt wird. Provision can advantageously be made for the second ratchet wheel to have an essentially cylindrical sleeve section and to serve as a receptacle for the second roller bearing, in order to indirectly support the transmission shaft in the transmission housing. As a result, further axial installation space can be saved, while advantageously a radially free area is selected for providing the second roller bearing.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die zweite Koppeleinheit einen ersten Kupplungsbestandteil mit mehreren ersten Reibelementen und einen zweiten Kupplungsbestandteil mit mehreren zweiten Reibelementen aufweist. Insbesondere kann die zweite Koppeleinheit so in der Art einer trockenen oder nassen Lamellenkupplung aufgebaut sein. Der erste Kupplungsbestandteil kann dabei drehtest mit der Getriebewelle verbunden und der zweite Kupplungsbestandteil drehtest mit dem zweiten Schaltrad verbunden sein. Die Verbindung des zweiten Kupplungsbestandteils mit dem zweiten Schaltrad kann dabei insbesondere über ein drehtest mit Reibelemen- ten/Reiblamellen verbundenen Kupplungsdeckel erfolgen. Der zweite Kupplungsbestandteile ist dann drehtest mit dem zweiten Schaltrad verbunden, indem der Hülsenabschnitt des Schaltrads stirnseitig an dem zweiten Kupplungsbestandteil abgestützt und an diesem befestigt ist. In a further development it can be provided that the second coupling unit has a first clutch component with a plurality of first friction elements and a second clutch component with a plurality of second friction elements. Especially the second coupling unit can be constructed in the manner of a dry or wet multi-plate clutch. The first clutch component can be non-rotatably connected to the transmission shaft and the second clutch component can be non-rotatably connected to the second ratchet wheel. The connection of the second clutch component to the second ratchet wheel can take place in particular via a clutch cover that is rotationally connected to friction elements/friction disks. The second clutch component is then non-rotatably connected to the second ratchet wheel in that the sleeve section of the ratchet wheel is supported on the face side of the second clutch component and fastened to it.
Das Differenzial ist bevorzugt als ein Kegelrad-Differential ausgebildet, wodurch der Aufbau weiter vereinfacht wird. The differential is preferably designed as a bevel gear differential, which further simplifies the structure.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Mehr-Gang-Getriebe nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen und einem Motor (vorzugsweise Elektromotor), wobei das Ritzel ein stoffeinteiliger Bestandteil einer Welle des Motors ist oder auf der Welle befestigt ist. The invention also relates to a drive unit for an electrically driven motor vehicle, with a multi-speed transmission according to at least one of the embodiments described above and a motor (preferably electric motor), the pinion being a one-piece material component of a shaft of the motor or on the shaft is attached.
Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein Mehr-Gang-Getriebe, vorzugsweise ein Zwei-Gang-Getriebe, umgesetzt, das ein Doppelkronendifferential für eine elektrische Maschine / ein elektrisches Fahrzeug aufweist. Durch die Umsetzung des Mehr-Gang-Getriebes wird eine separat zu einer Getriebewelle vorhandene Eingangswelle weggelassen, was den Aufbau signifikant vereinfacht. Zudem wird der gesamte Bauraum deutlich verkleinert. In other words, a multi-gear transmission, preferably a two-gear transmission, is implemented according to the invention, which has a double crown differential for an electric machine/an electric vehicle. By implementing the multi-speed gearbox, an input shaft that is separate from a gearbox shaft is omitted, which significantly simplifies the design. In addition, the overall installation space is significantly reduced.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. The invention will now be explained in more detail below with reference to figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung einer einen Elektromotor und ein mit dem Elektromotor gekoppeltes, erfindungsgemäßes Mehr-Gang-Getriebe nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel aufweisenden Antriebseinheit, wobei der Aufbau des Mehr-Gang-Getriebes detailliert zu erkennen ist, 1 shows a longitudinal sectional view of an electric motor and a multi-speed transmission according to the invention coupled to the electric motor drive unit having the preferred exemplary embodiment, the structure of the multi-speed transmission being visible in detail,
Fign. 2a bis 2d mehrere schematische Ansichten der Antriebseinheit nach Fig. 1 , wobei in Fig. 2a ein erster Gang, in Fig. 2b ein zweiter Gang, in Fig. 2c ein Re- kuperationszustand und in Fig. 2d ein Rückwärtsgang umgesetzt ist, Figs. 2a to 2d several schematic views of the drive unit according to FIG. 1, wherein a first gear is implemented in FIG. 2a, a second gear in FIG. 2b, a recuperation state in FIG. 2c and a reverse gear in FIG. 2d,
Fig. 3 eine Längsschnittdarstellung des in Fig. 1 eingesetzten Mehr-Gang-Getrie- bes ohne Elektromotor, 3 shows a longitudinal section of the multi-speed transmission used in FIG. 1 without an electric motor,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Primärrades, wie es auf einer Getriebewelle des Mehr-Gang-Getriebes drehfest angebracht ist, wobei eine einer Überbrückungskupplung zuzuordnende Gegenstirnverzahnung sowie eine radial innerhalb dieser angeordnete erste Koppeleinheit in Form eines Freilaufs zu erkennen sind, 4 shows a perspective view of a primary wheel, as it is mounted on a transmission shaft of the multi-speed transmission in a rotationally fixed manner, wherein a counter-end toothing to be assigned to a bridging clutch and a first coupling unit in the form of a freewheel arranged radially inside it can be seen,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines auf der Getriebewelle des Mehr- Gang-Getriebes angebrachten ersten Schaltrades, 5 shows a perspective view of a first shift wheel mounted on the transmission shaft of the multi-gear transmission,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des ersten Schaltrades nach Fig. 5 zusammen mit einem auf diesem im montierten Zustand axial verschiebbar aufgenommenen Sperrrad, wobei das erste Schaltrad und das Sperrrad in Längsrichtung geschnitten sind, 6 shows a perspective representation of the first ratchet wheel according to FIG. 5 together with a ratchet wheel which is accommodated thereon in an axially displaceable manner in the assembled state, the first ratchet wheel and the ratchet wheel being sectioned in the longitudinal direction,
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines ebenfalls auf der Getriebewelle aufgenommenen, in Längsrichtung geschnittenen, zweiten Schaltrades, 7 shows a perspective view of a second ratchet wheel which is also mounted on the transmission shaft and is sectioned in the longitudinal direction.
Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines in Längsrichtung geschnittenen Differentials, wie es gemäß Fig. 1 ebenfalls in dem Mehr-Gang-Getriebe eingesetzt ist, 8 is a perspective view of a differential cut in the longitudinal direction, as is also used in the multi-speed transmission according to FIG. 1,
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung des Differentials nach Fig. 8 in einer Vollansicht, FIG. 9 shows a perspective representation of the differential according to FIG. 8 in a full view,
Fig. 10 eine Vorderansicht des Differentials nach Fig. 9, wodurch ein in einem Eingangsrad des Differentials integrierter Schwingungsdämpfer erkennbar ist, Fig. 11 eine perspektivische Ansicht des Eingangsrads des Differentials in alleiniger Betrachtung, 10 is a front view of the differential according to FIG. 9, whereby a vibration damper integrated in an input gear of the differential can be seen, 11 is a perspective view of the input gear of the differential viewed alone;
Fign. 12a und 12b perspektivische Ansichten eines Gehäuses des Differentials von einer Vorderseite und einer Rückseite, Figs. 12a and 12b perspective views of a housing of the differential from a front and a rear,
Fign. 13a und 13b perspektivische Ansichten eines Nabenelementes des Differentials von einer Vorderseite und einer Rückseite, Figs. 13a and 13b perspective views of a hub element of the differential from a front and a rear,
Fig. 14 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Differentials, 14 is an exploded perspective view of the differential;
Fig. 15 eine perspektivische Darstellung des Mehr-Gang-Getriebes nach Fig. 2, und Fig. 15 is a perspective view of the multi-speed transmission of FIG. 2, and
Fig. 16 eine perspektivische Ansicht der Antriebseinheit aus Fig. 1 . FIG. 16 shows a perspective view of the drive unit from FIG. 1 .
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. The figures are only of a schematic nature and serve exclusively for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numbers.
Mit Fig. 1 ist ein prinzipieller Aufbau eines erfindungsgemäßen Mehr-Gang-Getriebes 1 , ausgebildet nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, veranschaulicht. Das Mehr-Gang-Getriebe 1 ist in dieser Ausführung als ein Zwei-Gang-Getriebe ausgebildet und ist demnach zum Schalten zweier unterschiedlicher Vorwärtsgänge umgesetzt. In weiteren Ausführungen ist das Mehr-Gang-Getriebe 1 jedoch auch als Drei- Gang-Getriebe (mit drei Vorwärtsgängen oder mit zwei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang) realisierbar. Auch ist das Mehr-Gang-Getriebe 1 wiederum mit mehr als drei Gängen in weiteren Ausführungen umgesetzt. 1 shows a basic structure of a multi-speed transmission 1 according to the invention, designed according to a preferred exemplary embodiment. In this embodiment, the multi-speed transmission 1 is designed as a two-speed transmission and is therefore converted to shift two different forward gears. In further embodiments, however, the multi-speed transmission 1 can also be implemented as a three-speed transmission (with three forward gears or with two forward gears and one reverse gear). The multi-speed transmission 1 is also implemented in other versions with more than three speeds.
Das Mehr-Gang-Getriebe 1 ist in Fig. 1 zusammen mit einem Motor 3, unter Ausbildung einer Antriebseinheit 30, dargestellt. Die Antriebseinheit 30 dient in einem bevorzugten Einsatz als Antrieb eines rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugs / Kraftfahrzeugs. Das Fahrzeug ist bevorzugt als dreirädriges oder vierrädriges Fahrzeug, bspw. als dreirädrige Rikscha und/oder als ein Kleintransporter realisiert. Die in Fig. 1 und in Fig. 16 erkennbare Antriebseinheit 30 wird folglich durch den Motor 3 und das Mehr-Gang-Getriebe 1 gebildet. Diesbezüglich sei auch darauf hingewiesen, dass das Ritzel 4 bevorzugt Bestandteil des Mehr-Gang-Getriebes 1 ist. Das Ritzel 4 ist demnach als separater Bestandteil separat von einer Welle 2 des Motors 3 gefertigt. Gemäß alternativen Ausführungen ist es jedoch auch möglich, das Ritzel 4 separat zu dem Mehr-Gang-Getriebe 1 an der Welle 2 des Motors 3 zu montieren und erst zum Schluss des Montagevorgangs der Antriebseinheit 30 zusammen mit dem Motor 3 seitens des Mehr-Gang-Getriebes 1 anzubinden. Das Ritzel 4 ist dann entweder als stoffeinteiliger Bestandteil der Welle 2 oder als ein separat ausgeformter und auf der Welle 2 befestigter Bestandteil umgesetzt. Auch ist es in weiter bevorzugten Ausführungen möglich, den Motor 3 zusammen mit dem Ritzel 4 als Bestandteil des Mehr-Gang-Getriebes 1 zu sehen. The multi-gear transmission 1 is shown in FIG. 1 together with a motor 3 forming a drive unit 30 . In a preferred application, the drive unit 30 serves as a drive for a purely electrically driven vehicle/motor vehicle. The vehicle is preferably realized as a three-wheeled or four-wheeled vehicle, for example as a three-wheeled rickshaw and/or as a van. The drive unit 30 that can be seen in FIG. 1 and in FIG. 16 is consequently formed by the engine 3 and the multi-speed transmission 1 . In this regard, it should also be pointed out that the pinion 4 is preferably part of the multi-speed transmission 1 . The pinion 4 is therefore manufactured separately from a shaft 2 of the motor 3 as a separate component. According to alternative embodiments, however, it is also possible to mount the pinion 4 separately from the multi-speed gearbox 1 on the shaft 2 of the motor 3 and only at the end of the assembly process of the drive unit 30 together with the motor 3 on the part of the multi-speed Connect gear 1. The pinion 4 is then implemented either as a one-piece material part of the shaft 2 or as a separately formed part and fastened to the shaft 2 . In further preferred embodiments it is also possible to see the motor 3 together with the pinion 4 as part of the multi-speed transmission 1 .
Der Motor 3 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als ein Elektromotor ausgebildet, wodurch die Welle 2 auch als Rotorwelle bezeichnet ist. In weiteren Ausführungen ist dieser Motor 3 jedoch auch auf andere Weise, etwa als Verbrennungsmotor, ausbildbar. In the exemplary embodiment shown, the motor 3 is designed as an electric motor, as a result of which the shaft 2 is also referred to as a rotor shaft. In other versions, however, this motor 3 can also be designed in a different way, for example as an internal combustion engine.
Mit Fig. 1 ist weiterhin erkennbar, dass der Motor 3 mit seiner Welle 2 / Rotorwelle radial versetzt und parallel zu einer Getriebewelle 5 des Mehr-Gang-Getriebes 1 angeordnet ist. Die Welle 2 überdeckt / überragt die Getriebewelle 5 lediglich zu einem Teil. Die Getriebewelle 5 ist daher deutlich länger als ein aus einem Motorgehäuse 29 des Motors 3 hinausragender Längsabschnitt 41 der Welle 2 ausgebildet. 1 also shows that the motor 3 is arranged with its shaft 2/rotor shaft radially offset and parallel to a transmission shaft 5 of the multi-speed transmission 1. The shaft 2 covers/overhangs the transmission shaft 5 only in part. The transmission shaft 5 is therefore designed to be significantly longer than a longitudinal section 41 of the shaft 2 protruding from a motor housing 29 of the motor 3 .
Auf der Getriebewelle 5 ist ein Primärrad 6 fest angeordnet / befestigt. Das Primärrad 6 befindet sich permanent mit dem Ritzel 4 in Zahneingriff (io). Die Getriebewelle 5 wird über zwei (erste und zweite) Wälzlager 28a, 28b drehbar in einem hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Getriebegehäuse gelagert. On the transmission shaft 5, a primary wheel 6 is arranged/fixed. The primary wheel 6 is permanently in mesh with the pinion 4 (io). The transmission shaft 5 is rotatably supported via two (first and second) roller bearings 28a, 28b in a transmission housing, not shown here for the sake of clarity.
Ein weiteres (drittes) Wälzlager 28c ist zur Lagerung der Welle 2 eingesetzt und auf einer dem Motorgehäuse 29 axial (entlang der Welle 2) abgewandten Seite des Ritzels 4 angebracht. Dieses dritte Wälzlager 28c kann jedoch auch weggelassen werden, wenn das Ritzel 4 etwa in die Welle 2 des Motors 3 integriert ist. Anstelle eines Rollenlagers oder eines Kugellagers kann bei Bedarf auch ein Nadellager für das dritte Wälzlager 28c verwendet werden, wenn das Ritzel 4 in die Welle 2 des Motors 3 integriert ist. Another (third) roller bearing 28c is used to support the shaft 2 and is mounted on a side of the pinion 4 that faces away from the motor housing 29 axially (along the shaft 2). However, this third roller bearing 28c can also be omitted if the pinion 4 is integrated into the shaft 2 of the motor 3, for example. instead of one Roller bearing or a ball bearing, if necessary, a needle bearing for the third roller bearing 28c can be used if the pinion 4 is integrated into the shaft 2 of the motor 3.
Axial (entlang der Getriebewelle 5) versetzt zu dem Primärrad 6 ist ein erstes Schaltrad 8 vorgesehen, das einer ersten Übersetzungsstufe 7 (h) zugeordnet ist. Ein zweites Schaltrad 10 ist wiederum axial versetzt zu dem Primärrad 6 und dem ersten Schaltrad 8 vorgesehen und einer zweiten Übersetzungsstufe 9 (i2) zugeordnet. Das erste Schaltrad 8 ist axial näher an dem Primärrad 6 angeordnet als das zweite Schaltrad 10. Provided axially (along the transmission shaft 5) offset to the primary wheel 6 is a first ratchet wheel 8, which is associated with a first transmission stage 7(h). A second ratchet wheel 10 is in turn provided axially offset from the primary wheel 6 and the first ratchet wheel 8 and assigned to a second transmission stage 9 (i2). The first ratchet wheel 8 is arranged axially closer to the primary wheel 6 than the second ratchet wheel 10.
Wie auch mit Fig. 3 und Fig. 15 gut zu erkennen, befindet sich ein (dritter) Verzahnungsbereich 31 des ersten Schaltrades 8 permanent mit einem ersten Verzahnungsbereich 13 eines Eingangsrads 15 eines Differentials 16 in Zahneingriff. Ein (vierter) Verzahnungsbereich 32 des zweiten Zahnrades 10 befindet sich mit einem zweiten Verzahnungsbereich 14 des Eingangsrads 15 in Zahneingriff. Es ist zu erkennen, dass der erste Verzahnungsbereich 13 einen größeren Teilkreisdurchmesser aufweist als der zweite Verzahnungsbereich 14. Folglich weist der dritte Verzahnungsbereich 31 einen kleineren Teilkreisdurchmesser auf als der vierte Verzahnungsbereich 32. As can also be seen clearly in FIGS. 3 and 15 , a (third) toothed area 31 of the first ratchet wheel 8 is permanently in toothed engagement with a first toothed area 13 of an input wheel 15 of a differential 16 . A (fourth) toothed area 32 of the second gear wheel 10 is in toothed engagement with a second toothed area 14 of the input wheel 15 . It can be seen that the first toothed area 13 has a larger pitch circle diameter than the second toothed area 14. Consequently, the third toothed area 31 has a smaller pitch circle diameter than the fourth toothed area 32.
Das Differential 16, das hier ebenfalls ein Bestandteil des Mehr-Gang-Getriebes 1 ist, ist als Differentialgetriebe(-stufe) umgesetzt und mit seinen beiden Ausgängen 33a, 33b auf übliche Weise mit Antriebsachsen / Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges weiter gekoppelt. The differential 16, which is also a component of the multi-speed transmission 1 here, is implemented as a differential gear (stage) and is further coupled with its two outputs 33a, 33b in the usual way to drive axles/drive wheels of the motor vehicle.
Die beiden Schalträder 8, 10 sind jeweils drehbar auf einer Außenseite der Getriebewelle 5 gelagert. Jedem Schaltrad 8, 10 ist eine eigene Koppeleinheit 11 , 12 zugeordnet, um das jeweilige Schaltrad 8 oder 10 in zwei unterschiedlichen Gängen (Vorwärtsgängen) mit der Getriebewelle 5 drehfest zu verbinden und somit eine Drehmomentenübertragung von Drehmoment zwischen dem Motor 3 und dem Differential 16 / den Ausgängen 33a, 33b zu ermöglichen. Eine dem ersten Schaltrad 8 zugeordnete erste Koppeleinheit 11 ist, wie auch in den Fign. 3 und 4 näher zu erkennen, als ein Freilauf, nämlich als ein Klemmkörperfreilauf, realisiert. Die erste Koppeleinheit 11 ist wirkend zwischen dem Primärrad 6 und somit der Getriebewelle 5 und dem ersten Schaltrad 8 eingesetzt. In Fig. 4 sind mehrere Klemmkörper 34 (hier in Form von Klemmrollen) der ersten Koppeleinheit 11 an dem Primärrad 6 zu erkennen; in Fig. 5 ist eine mit den Klemmkörpern 34 zusammenwirkende Klemmfläche 35 des ersten Schaltrades 8 gut zu erkennen. The two ratchet wheels 8 , 10 are each rotatably mounted on an outside of the transmission shaft 5 . Each ratchet wheel 8, 10 is assigned its own coupling unit 11, 12 in order to connect the respective ratchet wheel 8 or 10 in two different gears (forward gears) to the transmission shaft 5 in a rotationally fixed manner, thus enabling a torque transmission of torque between the engine 3 and the differential 16/ to allow the outputs 33a, 33b. A first coupling unit 11 assigned to the first ratchet wheel 8 is, as also shown in FIGS. 3 and 4 can be seen in more detail as a freewheel, namely as a sprag freewheel. The first coupling unit 11 is used to act between the primary wheel 6 and thus the transmission shaft 5 and the first ratchet wheel 8 . 4 shows a plurality of clamping bodies 34 (here in the form of clamping rollers) of the first coupling unit 11 on the primary wheel 6; 5 clearly shows a clamping surface 35 of the first ratchet wheel 8 that interacts with the clamping bodies 34 .
Die erste Koppeleinheit 11 ist derart eingesetzt und ausgebildet, dass sie sperrt / in ihre geschlossene Stellung gelangt (drehfestes Verbinden des Primärrades 6 mit dem ersten Schaltrad 8), wenn das Primärrad 6 / die Getriebewelle 5 eine höhere Drehzahl aufweist als das erste Schaltrad 8 und öffnet / in ihre geöffnete Stellung gelangt (Drehentkoppeln des Primärrades 6 von dem ersten Schaltrad 8), wenn das erste Schaltrad 8 eine höhere Drehzahl aufweist als das Primärrad 6 / die Getriebewelle 5. The first coupling unit 11 is used and designed in such a way that it locks/reaches its closed position (rotational connection of the primary wheel 6 with the first ratchet wheel 8) when the primary wheel 6/the transmission shaft 5 has a higher speed than the first ratchet wheel 8 and opens / reaches its open position (rotational decoupling of the primary wheel 6 from the first ratchet wheel 8) when the first ratchet wheel 8 has a higher speed than the primary wheel 6 / the transmission shaft 5.
Eine zweite Koppeleinheit 12 ist zwischen der Getriebewelle 5 und dem zweiten Schaltrad 10 wirkend eingesetzt. Die zweite Koppeleinheit 12 ist als eine Reiblamellenkupplung ausgebildet. Die zweite Koppeleinheit 12 weist somit einen ersten Kupplungsbestandteil 36 mit mehreren ersten Reibelementen 25a (Reiblamellen) auf, der drehfest mit der Getriebewelle 5 verbunden ist, und einen zweiten Kupplungsbestandteil 37 mit mehreren zweiten Reibelementen 25b (Reiblamellen) auf, der drehfest mit dem zweiten Schaltrad 10 verbunden ist. Die Kupplungsbestandteile 36, 37 sind durch Betätigen der zweiten Koppeleinheit 12 wahlweise entweder miteinander drehverbunden (geschlossene Stellung der zweiten Koppeleinheit 12; durch reibkraftschlüssiges Verbinden der Reibelemente 25a, 25b) oder voneinander drehentkoppelt (geöffnete Stellung der zweiten Koppeleinheit 12; durch Beabstanden der Reibelemente 25a, 25b zueinander). A second coupling unit 12 is operatively inserted between the transmission shaft 5 and the second ratchet wheel 10 . The second coupling unit 12 is designed as a friction plate clutch. The second coupling unit 12 thus has a first clutch component 36 with a plurality of first friction elements 25a (friction disks), which is non-rotatably connected to the transmission shaft 5, and a second clutch component 37 with a plurality of second friction elements 25b (friction disks), which is non-rotatably connected to the second ratchet wheel 10 is connected. The clutch components 36, 37 are optionally either rotationally connected to one another by actuating the second coupling unit 12 (closed position of the second coupling unit 12; by frictional connection of the friction elements 25a, 25b) or rotationally decoupled from one another (open position of the second coupling unit 12; by spacing the friction elements 25a, 25b to each other).
Hinsichtlich der näheren Ausbildung des zweiten Schaltrades 10 sei auch auf die Fig. 7 verwiesen. Demnach weist das zweite Schaltrad 10 einen im Wesentlichen zylindrischen Hülsenabschnitt 38 auf, der stirnseitig an dem zweiten Kupplungsbestandteil 37 abgestützt ist und an diesem befestigt ist. In Verbindung mit Fig. 3 ist zudem zu erkennen, dass jener Hülsenabschnitt 38 zugleich als Aufnahme des (zweiten) Wälzlagers 28b dient, um wiederum die Getriebewelle 5 indirekt in dem Getriebegehäuse zu lagern. Neben dem zweiten Wälzlager 28b ist das erste Wälzlager 28a auf einem Abschnitt der Getriebewelle 5 angeordnet, der zu einer der zweiten Koppeleinheit 12 abgewandten axialen Seite aus dem Primärrad 6 hinausragt. With regard to the more detailed design of the second ratchet wheel 10, reference is also made to FIG. Accordingly, the second ratchet wheel 10 has a substantially cylindrical sleeve section 38 which is supported on the end face of the second clutch component 37 and is fastened to it. It can also be seen in connection with FIG. 3 that that sleeve section 38 also serves as a receptacle for the (second) roller bearing 28b, in order in turn to mount the transmission shaft 5 indirectly in the transmission housing. In addition to the second roller bearing 28b, the first roller bearing 28a is arranged on a section of the transmission shaft 5 which projects out of the primary wheel 6 on an axial side facing away from the second coupling unit 12.
Somit wird deutlich, dass bei einem Schließen der als Reibkupplung realisierten zweiten Koppeleinheit 12 das erste Schaltrad 8 schneller angetrieben wird als die Getriebewelle 5 / das Primärrad 6 und somit die erste Koppeleinheit 11 selbsttätig öffnet. Bei einem erneuten Öffnen der zweiten Koppeleinheit 12 gelangt dann wiederum die erste Koppeleinheit 11 selbsttätig in ihre geschlossene Stellung. Somit sind die beiden in Fig. 2a und 2b erkennbaren ersten und zweiten Gänge realisierbar. It is thus clear that when the second coupling unit 12 implemented as a friction clutch is closed, the first ratchet wheel 8 is driven faster than the transmission shaft 5/the primary wheel 6 and the first coupling unit 11 thus opens automatically. When the second coupling unit 12 opens again, the first coupling unit 11 then automatically moves into its closed position. The two first and second gears, which can be seen in FIGS. 2a and 2b, can thus be realized.
Zum Umsetzen der in Fig. 2c und 2d umgesetzten Zustände in Form eines Rekupera- tionszustandes (Fig. 2c) und eines Rückwärtsganges (Fig. 2d) ist weiterhin eine Überbrückungskupplung 21 vorhanden. Die Überbrückungskupplung 21 ist in dieser Ausführung ebenfalls als Freilauf ausgebildet. Der Aufbau dieser Überbrückungskupplung 21 ist in Verbindung mit den Fign. 1 , 3, 4, 6 und 15, 16 gut zu erkennen. A bridging clutch 21 is also present for converting the states illustrated in FIGS. 2c and 2d in the form of a recuperation state (FIG. 2c) and a reverse gear (FIG. 2d). The bridging clutch 21 is also designed as a freewheel in this embodiment. The structure of this lock-up clutch 21 is in connection with Figs. 1, 3, 4, 6 and 15, 16 clearly visible.
Die Überbrückungskupplung 21 ist als ein gegensinnig zu der ersten Koppeleinheit 11 wirkender Freilauf realisiert. Die Überbrückungskupplung 21 weist einerseits die nach Fig. 4 erkennbare Gegenstirnverzahnung 24 an dem Primärrad 6, andererseits ein Sperrrad 22 mit einer komplementär zu der Gegenstirnverzahnung 24 ausgebildeten Stirnverzahnung 23, auf. Das Sperrrad 22 ist (hier über eine Kerbverzahnung 39) drehfest jedoch axial verschiebbar auf dem ersten Schaltrad 8 aufgenommen. The bridging clutch 21 is implemented as a freewheel that acts in the opposite direction to the first coupling unit 11 . The lock-up clutch 21 has, on the one hand, the counter-end toothing 24 on the primary wheel 6, which can be seen in FIG. The ratchet wheel 22 is non-rotatably but axially displaceably received on the first ratchet wheel 8 (here via serrations 39).
Für die Herstellung als besonders vorteilhaft herausgestellt hat es sich, wenn die Ge- genstirnverzahnung 24 und weiter bevorzugt auch die Stirnverzahnung 23 kaltgeschmiedet oder spanend hergestellt ist / sind. It has turned out to be particularly advantageous for production if the counter-face toothing 24 and more preferably also the face toothing 23 is/are cold-forged or produced by cutting.
Zurückkommend auf Fig. 5 wird deutlich, dass die Kerbverzahnung 39 axial zwischen dem (dritten) Verzahnungsbereich 31 und der Klemmfläche 35 ausgebildet ist. Die Überbrückungskupplung 21 weist zudem ein Betätigungselement auf, das hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt ist. Die Überbrückungskupplung 21 / das Sperrrad 22 ist bevorzugt in ihre / seine geöffnete Stellung hin federvorgespannt. Ist ein Rekuperationszustand oder ein Rückwärtsgang nach den Fign. 2c und 2d umgesetzt, ist das Sperrrad 22 in Richtung des Primärrads 6 verschoben, sodass sich die Stirnverzahnung 23 und die Gegenstirnverzahnung 24 in formschlüssigem Eingriff miteinander befinden. Die Stirnverzahnung 23 und die Gegenstirnverzahnung 24 sind derart aufeinander abgestimmt, dass es bei einem Antreiben des ersten Schaltrades 8 mit einer höheren Drehzahl als das Primärrad 6 zu einem Schließen der Überbrückungskupplung 21 kommt und bei einem Antreiben des Primärrads 6 mit einer höheren Drehzahl als das erste Schaltrad 8 zu einem Öffnen der Überbrückungskupplung 21 kommt. Coming back to FIG. 5 , it becomes clear that the serration 39 is formed axially between the (third) serration area 31 and the clamping surface 35 . The lock-up clutch 21 also has an actuating element, which is not shown here for the sake of clarity. The lockup clutch 21/ratchet wheel 22 is preferably spring biased toward its/their open position. If a recuperation state or a reverse gear according to Figs. 2c and 2d implemented, the ratchet wheel 22 is shifted in the direction of the primary wheel 6, so that the front toothing 23 and the counter front toothing 24 are in positive engagement with one another. The front toothing 23 and the counter-front toothing 24 are matched to one another in such a way that when the first ratchet wheel 8 is driven at a higher speed than the primary wheel 6, the lock-up clutch 21 is closed and when the primary wheel 6 is driven at a higher speed than the first Ratchet wheel 8 comes to an opening of the lock-up clutch 21.
Mit den Fign. 8 bis 14 ist zudem erkennbar, dass das Eingangsrad 15 des Differentials 16 einen Schwingungsdämpfer 17 aufweist, der als Elastomertilger ausgeführt ist. Das Eingangsrad 15 (Fig. 11 ) weist zu diesem Zwecke zur Ausbildung eines Primärteils 18 mehrere in radialer Richtung nach innen vorspringende Stütznasen 40 aus, die in Umfangsrichtung an aus Elastomer hergestellten Dämpfungselementen 26 anliegen. Die Dämpfungselemente 26 liegen mit ihrer den Stütznasen 40 in Umfangsrichtung abgewandten Seiten wiederum an einem Gehäuse 20 / einem Sekundärteil 19 an. Dadurch sind Primärteil 18 und Sekundärteil 19 des Eingangsrads 15 relativ zueinander in einem begrenzten Verdrehwinkelbereich schwingungsgedämpft abgestützt. With the Figs. 8 to 14 it can also be seen that the input wheel 15 of the differential 16 has a vibration damper 17 which is designed as an elastomer absorber. For this purpose, the input wheel 15 ( FIG. 11 ) has a plurality of support lugs 40 which protrude inwards in the radial direction and bear against damping elements 26 made of elastomer in the circumferential direction in order to form a primary part 18 . The sides of the damping elements 26 facing away from the supporting lugs 40 in the circumferential direction in turn rest against a housing 20 / a secondary part 19 . As a result, the primary part 18 and the secondary part 19 of the input wheel 15 are supported in a vibration-damped manner relative to one another in a limited torsional angle range.
Alternativ können gemäß weiterer Ausführungen auch andere Federdämpfer mit Bellville-Unterlegscheibe (/ Tellerfederscheibe) anstelle eines Elastomertilgers zur progressiven Dämpfung verwendet werden. Alternatively, according to further explanations, other spring dampers with Bellville washers (/plate spring washers) can also be used instead of an elastomer absorber for progressive damping.
Hinsichtlich der umgesetzten Durchmesserverhältnisse sei zudem darauf hingewiesen, dass ein Innendurchmesser und ein Außendurchmesser der miteinander in Reibkontakt bringbaren Reibelemente 25a, 25b der zweiten Koppeleinheit 12 größer als ein Teilkreisdurchmesser und gar als ein Außendurchmesser des zweiten Schaltrads 10 sind. Dadurch ist die zweite Koppeleinheit 12 zum Übertragen besonders hoher Drehmomente auslegbar. Dies wird dadurch begünstigt, dass die zweite Koppeleinheit 12 mit den Reibelementen 25a, 25b axial versetzt zu den Schalträdern 8, 10 auf der Getriebewelle 5 angeordnet ist. Des Weiteren ist die zweite Koppeleinheit 12 als trocken-laufende Reibkupplung ausgebildet. In weiteren Ausführungen ist die zweite Koppeleinheit 12 auch alternativ nass-laufende Reibkupplung, insbesondere nass laufende Reiblamellenkupplung, umgesetzt. Zudem sei darauf hingewiesen, dass es bei Umsetzen des Mehr-Gang-Getriebes 1 als Drei-Gang-Getriebe weiterhin vorteilhaft ist, eine weitere Kupplung vorzusehen, die entweder einen weiteren (dritten) Vorwärtsgang oder (etwa bei Umsetzen des Motors 3 als Verbrennungsmotor) einen Rückwärtsgang realisiert / schaltet. Diese weitere Kupplung ist dann weiter bevorzugt an demselben Durchtrieb (auf Getriebewelle 5) angeordnet wie die (erste) Kupplung in Form der zweiten Koppeleinheit 12. Die weitere Anbindung erfolgt dann weiter bevorzugt über einen dritten Verzahnungsbereich am Eingangsrad 15. With regard to the implemented diameter ratios, it should also be noted that an inner diameter and an outer diameter of the friction elements 25a, 25b of the second coupling unit 12 that can be brought into frictional contact with one another are larger than a pitch circle diameter and even than an outer diameter of the second ratchet wheel 10. As a result, the second coupling unit 12 is particularly higher for transmission Torques configurable. This is favored by the fact that the second coupling unit 12 with the friction elements 25a, 25b is arranged on the transmission shaft 5 in an axially offset manner with respect to the switching wheels 8, 10. Furthermore, the second coupling unit 12 is designed as a dry-running friction clutch. In further embodiments, the second coupling unit 12 is also alternatively implemented as a wet-running friction clutch, in particular wet-running multi-plate friction clutch. In addition, it should be pointed out that when converting the multi-speed transmission 1 as a three-speed transmission, it is still advantageous to provide an additional clutch, which either provides an additional (third) forward gear or (e.g. when converting the engine 3 as an internal combustion engine) implements/shifts a reverse gear. This further clutch is then more preferably arranged on the same through drive (on the transmission shaft 5) as the (first) clutch in the form of the second coupling unit 12. The further connection is then more preferably via a third toothed area on the input gear 15.
Bezuqszeichenliste Reference character list
Mehr-Gang-Getriebe multi-speed gearbox
Welle wave
Motor engine
Ritzel pinion
Getriebewelle gear shaft
Primärrad erste Übersetzungsstufe erstes Schaltrad zweite Übersetzungsstufe zweites Schaltrad erste Koppeleinheit zweite Koppeleinheit erster Verzahnungsbereich zweiter Verzahnungsbereich Primary wheel first transmission stage first ratchet wheel second transmission stage second ratchet wheel first coupling unit second coupling unit first toothed area second toothed area
Eingangsrad input wheel
Differential differential
Schwingungsdämpfer vibration damper
Primärteil primary part
Sekundärteil abutment
Gehäuse housing
Überbrückungskupplung lock-up clutch
Sperrrad ratchet wheel
Stirnverzahnung spur gearing
Gegenstirnverzahnung a erstes Reibelement b zweites Reibelement Counter-end toothing a first friction element b second friction element
Dämpfungselement damping element
Nabenelement a erstes Wälzlager b zweites Wälzlager c drittes Wälzlager MotorgehäuseHub element a first rolling bearing b second rolling bearing c third rolling bearing motor housing
Antriebseinheit dritter Verzahnungsbereich vierter Verzahnungsbereicha erster Ausgang b zweiter AusgangDrive unit third gear area fourth gear areaa first output b second output
Klemmkörper clamping body
Klemmfläche erster Kupplungsbestandteil zweiter KupplungsbestandteilClamping surface of the first coupling component of the second coupling component
Hülsenabschnittsleeve section
Kerbverzahnung serration
Stütznase support nose
Längsabschnitt longitudinal section

Claims

Patentansprüche Mehr-Gang-Getriebe (1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit einem an einer Welle (2) eines Motors (3) angebrachten oder anbringbaren Ritzel (4), einem permanent mit dem Ritzel (4) in Zahneingriff befindlichen, drehfest auf einer Getriebewelle (5) befestigten Primärrad (6), einem eine erste Übersetzungsstufe (7) mit ausbildenden, auf der Getriebewelle (5) angeordneten, ersten Schaltrad (8) und einem eine zweite Übersetzungsstufe (9) mit ausbildenden, ebenfalls auf der Getriebewelle (5) angeordneten, zweiten Schaltrad (10), wobei die beiden Schalträder (8, 10) jeweils über eine Koppeleinheit (11 , 12) mit der Getriebewelle (5) drehverbindbar sind und jedes Schaltrad (8, 10) unmittelbar und permanent mit einem von zwei Verzahnungsbereichen (13, 14) eines Eingangsrads (15) eines Differentials (16) in Zahneingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schalträder (8, 10) axial zwischen den Koppeleinheiten (11 ,12) angeordnet sind. Mehr-Gang-Getriebe (1 ) nach einem der Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) und die Getriebewelle (5) parallel zueinander angeordnet sind. Mehr-Gang-Getriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen der Getriebewelle (5) und dem ersten Schaltrad (8) wirkend eingesetzte erste Koppeleinheit (11 ) als Freilauf umgesetzt ist, zwischen dem Primärrad (6) und dem ersten Schaltrad (8) eine unabhängig von der ersten Koppeleinheit (11 ) schaltbare Überbrückungskupplung (21 ) eingesetzt ist, die Überbrückungskupplung (21 ) als ein gegensinnig zu der ersten Koppeleinheit (11 ) wirkender Freilauf realisiert ist, ein Sperrrad (22) mit einer, zu einer Gegenstirnverzahnung (24) an dem Primärrad (6) komplementären Stirnverzahnung (23) aufweist, und das Sperrrad (22) drehfest, vorzugsweise über eine Kerbverzahnung (39) axial verschiebbar auf dem ersten Schaltrad (8) aufgenommen ist. Mehr-Gang-Getriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schalträder (8,10) jeweils drehbar auf einer Außenseite der Getriebewelle (5) gelagert sind. Mehr-Gang-Getriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebewelle (5) wird über zwei Wälzlager (28a, 28b) drehbar in einem Getriebegehäuse gelagert ist. Mehr-Gang-Getriebe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltrad (10) einen im Wesentlichen zylindrischen Hülsenabschnitt (38) aufweist und als Aufnahme des zweiten Wälzlagers (28b) dient, um die Getriebewelle 5 indirekt in dem Getriebegehäuse zu lagern. Mehr-Gang-Getriebe (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Koppeleinheit (12) einen ersten Kupplungsbestandteil (36) mit mehreren ersten Reibelementen (25a) und einen zweiten Kupplungsbestandteil (37) mit mehreren zweiten Reibelementen (25b) aufweist, wobei der erste Kupplungsbestandteil (36) drehfest mit der Getriebewelle (5) verbunden ist und der zweite Kupplungsbestandteil (37) drehfest mit dem zweiten Schaltrad (10) verbunden ist, wobei der zweite Kupplungsbestandteile (37) drehfest mit dem zweiten Schaltrad (10) verbunden ist, indem der Hülsenabschnitt (38) des Schaltrads (10) stirnseitig an dem zweiten Kupplungsbestandteil (37) abgestützt und an diesem befestigt ist. Mehr-Gang-Getriebe (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wälzlager (28a) auf einem Abschnitt der Getriebewelle (5) angeordnet ist, der zu einer der zweiten Koppeleinheit (12) abgewandten axialen Seite aus dem Primärrad (6) hinausragt. Antriebseinheit (30) für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einem Mehr-Gang-Getriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und einem Motor (3), wobei das Ritzel (4) ein stoffeinteiliger Bestandteil einer Welle (2) des Motors (3) ist oder auf der Welle (2) befestigt ist. Multi-gear transmission (1) for a motor vehicle, with a pinion (4) attached or attachable to a shaft (2) of a motor (3), a pinion (4) permanently in toothed engagement, non-rotatably on a transmission shaft (5) fastened primary wheel (6), a first gear wheel (8) forming a first transmission stage (7) arranged on the transmission shaft (5) and a first ratchet wheel (8) forming a second transmission stage (9) also arranged on the transmission shaft (5) arranged, second ratchet wheel (10), wherein the two ratchet wheels (8, 10) can each be connected in rotation to the transmission shaft (5) via a coupling unit (11, 12) and each ratchet wheel (8, 10) is directly and permanently connected to one of two toothed areas (13, 14) of an input wheel (15) of a differential (16) is in toothed engagement, characterized in that the two ratchet wheels (8, 10) are arranged axially between the coupling units (11, 12). Multi-speed transmission (1) according to any one of claim 1, characterized in that the shaft (2) and the transmission shaft (5) are arranged parallel to each other. Multi-gear transmission (1) according to one of claims 1 or 2, characterized in that between the transmission shaft (5) and the first ratchet (8) used acting first coupling unit (11) is implemented as a freewheel, between the primary wheel ( 6) and the first ratchet wheel (8), a bridging clutch (21) that can be switched independently of the first coupling unit (11) is used, the bridging clutch (21) is implemented as a freewheel that acts in the opposite direction to the first coupling unit (11), a ratchet wheel (22 ) with spur gearing (23) complementary to a counter spur gearing (24) on the primary wheel (6), and the ratchet wheel (22) is held on the first ratchet wheel (8) in a rotationally fixed manner, preferably via serrations (39) so that it can be moved axially. Multi-gear transmission (1) according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the two switching wheels (8, 10) are each rotatably mounted on an outside of the transmission shaft (5). Multi-gear transmission (1) according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the transmission shaft (5) is rotatably mounted in a transmission housing via two roller bearings (28a, 28b). Multi-speed gearbox (1) according to Claim 5, characterized in that the second ratchet wheel (10) has an essentially cylindrical sleeve section (38) and serves as a receptacle for the second roller bearing (28b) to indirectly rotate the gearbox shaft 5 in the gearbox housing to store. Multi-speed transmission (1) according to Claim 6, characterized in that the second coupling unit (12) has a first clutch component (36) with a plurality of first friction elements (25a) and a second clutch component (37) with a plurality of second friction elements (25b). , wherein the first clutch component (36) is non-rotatably connected to the transmission shaft (5) and the second clutch component (37) is non-rotatably connected to the second ratchet wheel (10), wherein the second clutch component (37) is non-rotatably connected to the second ratchet wheel (10) is connected in that the sleeve section (38) of the ratchet wheel (10) is supported on the end face of the second clutch component (37) and is fastened thereto. Multi-gear transmission (1) according to Claim 5, characterized in that the first roller bearing (28a) is arranged on a section of the transmission shaft (5) which extends from the primary wheel (6th ) protrudes. Drive unit (30) for an electrically driven motor vehicle, with a multi-speed transmission (1) according to one of claims 1 to 9 and a motor (3), wherein the pinion (4) is a one-piece material component of a shaft (2) of the motor (3) or is fixed to the shaft (2).
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