DE102015120818A1

DE102015120818A1 - Getriebe für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015120818A1
Application number: DE102015120818.0A
Authority: DE
Inventors: Klaus Gausrab; Daniel Knoblauch
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2035-12-02
Also published as: DE102015120818B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (1) für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe (1) einen schaltbaren Planetensatz (2) sowie eine Freilaufkupplung (16) für einen Gang des Kraftfahrzeugs aufweist, und ein Schaltelement (23) zum Übertragen eines Moments im Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Bei einem derartigen Getriebe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Schaltelement (23) zwischen einem stationären Freilaufring (18) und einem planetensatzseitigen Freilaufring (17) angeordnet ist, sowie eine Ausgleichsvorrichtung (24) zum Synchronisieren von planetensatzseitigem Freilaufring (17) und stationärem Freilaufring (18) beim Schalten des Schaltelements (23) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe einen schaltbaren Planetensatz sowie eine Freilaufkupplung für einen Gang des Kraftfahrzeugs aufweist, und ein Schaltelement zum Übertragen eines Moments im Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
Insbesondere handelt es sich bei dem Getriebe um ein lastschaltbares 2-Gang-Getriebe. Hierbei ist die Freilaufkupplung insbesondere im ersten Gang des Kraftfahrzeugs wirksam.
Ein Getriebe der eingangs genannten Art ist aus der DE 10 2013 102 161 A1 bekannt. Bei diesem stellt die Freilaufkupplung eine einseitig wirkende Kupplung dar. Hierbei ist diese Kupplung vorzugsweise im ersten Gang des Kraftfahrzeugs wirksam. Wird eine andere Kupplung für den zweiten Gang des Kraftfahrzeugs geschlossen, erfolgt ein Überholen des Freilaufs und es wird demzufolge das Drehmoment, unter Umgehung der Freilaufkupplung, übertragen. Im Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs ist das Schaltelement aktiviert, das die Freilaufkupplung sperrt und damit ein Rekuperieren gestattet, somit ein Betreiben der Elektromaschine des Kraftfahrzeugs im Generatorbetrieb.
In der DE 10 2004 060 991 A1 ist ein Planetensatz mit einem Kupplungsbetätigungselement beschrieben. Hierbei umfasst das Kupplungsbetätigungselement eine Kulissenscheibe mit Nut, in der ein Pin geführt wird. Durch Verdrehen der Kulissenschaltung des Pins zueinander betätigt dieser zwei entgegengesetzt wirkende Kupplungen und es wird ein Umschalten des Planetensatzes ermöglicht.
In der GB 1 109 253 A ist ein 2-Gang-Getriebe mit schaltbarem Planetensatz beschrieben, bei dem im ersten Gang ein Freilauf Momente direkt von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle des Getriebes überträgt.
Aus der US 2 588 187 A ist ein Getriebe mit einem Planetensatz, einem Feststellelement sowie einer Freilauf-Reibbremse beschrieben. Dabei befinden sich Kupplungen zwischen dem Feststellelement und dem Planetenträger sowie zwischen dem Planetenträger und dem Hohlträger des Planetensatzes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Getriebe der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass mit diesem ein Rekuperieren möglich ist, wobei das Schalten des Getriebes in dessen Rekuperationszustand bei geringer Beanspruchung der den Schaltvorgang bewirkenden Teile sichergestellt ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Getriebe, das gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe ist vorgesehen, dass das Schaltelement zwischen einem stationären Freilaufring und einem planetensatzseitigen Freilaufring angeordnet ist. Ferner weist das Getriebe eine Ausgleichsvorrichtung zum Synchronisieren von planetensatzseitigem Freilaufring und stationärem Freilaufring beim Schalten des Schaltelements auf. Das Schaltelement ist somit zwischen den beiden Freilaufringen des Freilaufs wirksam. Die Ausgleichsvorrichtung stellt sicher, dass, beim Schalten mittels des Schaltelements, das zu schaltende Drehmoment nicht stoßartig vom planetensatzseitigen Freilaufring auf den stationären Freilaufring übertragen wird, sondern eine Synchronisation stattfindet.
Bevorzugt ist der planetensatzseitige Freilaufring ein Freilaufaußenring und der stationäre Freilaufring ein Freilaufinnenring.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das Getriebe ein lastschaltbares 2-Gang-Getriebe ist.
Vorzugsweise ist die Freilaufkupplung im ersten Gang des Kraftfahrzeugs, somit dem üblicherweise als ersten Gang bezeichneten Gang des Kraftfahrzeugs, wirksam. Zum Schalten des zweiten Gangs ist eine andere Kupplung vorgesehen. Hierbei erfolgt das Einkuppeln des zweiten Gangs vorzugsweise mittels einer Membranfeder.
Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn im ersten Gang des Kraftfahrzeugs die Freilaufkupplung ein Sonnenrad des Planetensatzes blockiert und im zweiten Gang des Kraftfahrzeugs der Planetensatz geblockt umläuft.
Die Ausgleichsvorrichtung ist vorzugsweise derart gestaltet, dass sie einen Ausgleichsring aufweist, der mit einer Innenverzahnung und einer Außenverzahnung versehen ist, wobei die Innenverzahnung mit einer Außenverzahnung des stationären Freilaufrings zusammenwirkt und die Außenverzahnung des Ausgleichsrings mit einer Innenverzahnung des Schaltelements zusammenwirkt. Hierbei wird unter Innenverzahnung die jeweils radial innere Verzahnung und unter Außenverzahnung die jeweils radial äußere Verzahnung verstanden.
Die vorgeschriebene Gestaltung der Ausgleichsvorrichtung gewährleistet eine sowohl radial als auch axial kompakte Gestaltung des Getriebes. Bei im Wirkverbindung befindlichem Schaltelement wird somit das Drehmoment über den planetensatzseitigen Freilaufring auf das Schaltelement übertragen und von diesem auf die Ausgleichsvorrichtung und von dort zum stationären Freilaufring.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung betreffend das Schaltelement ist vorgesehen, dass dieses als Schiebemuffe ausgebildet ist. Die Schiebemuffe ist axial verschieblich und wirkt in einer ersten Schaltstellung drehfest ausschließlich mit dem Ausgleichsring zusammen, ferner in einer zweiten Schaltstellung drehfest mit dem Ausgleichsring und drehfest mit dem planetensatzseitigen Freilaufring im Bereich einer Außenverzahnung des planetensatzseitigen Freilaufrings zusammen. In der ersten Schaltstellung wird somit kein Drehmoment zwischen planetensatzseitigem Freilaufring und stationärem Freilaufring übertragen, während in der zweiten Schaltstellung die Drehmomentübertragung zwischen den beiden Freilaufringen erfolgt. In der zweiten Schaltstellung rotiert somit der planetensatzseitige Freilaufring nicht.
Gemäß einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der stationäre Freilaufring und der Ausgleichsring in Umfangsrichtung begrenzt zueinander verdrehbar sind. Hierbei sind Federmittel zum Vorspannen von stationärem Freilaufring und Ausgleichsring in deren Umfangsrichtung gegen zumindest einen gemeinsamen Anschlag vorgesehen. Diese Verdrehbarkeit von stationärem Freilaufring und Ausgleichsring unter Einwirkung der Federmittel erlaubt beim Schalten des Schaltelements zwecks Drehmomentübertragung eine Verdrehung von stationärem Freilaufring und Ausgleichsring entgegen der Kraft der Federmittel, sodass ein Teil des übertragbaren Drehmoments vom Federmittel aufgenommen wird.
Insbesondere bildet die Außenverzahnung des stationären Freilaufrings eine Mitnahmeverzahnung für die Innenverzahnung des Ausgleichsrings. Hierbei ist der stationäre Freilaufring zwischen benachbarten Zähnen dessen Außenverzahnung mit einer Freistellung versehen und es greift in diese Freistellung ein Zahn der Innenverzahnung des Ausgleichsrings ein, wobei sich die Freistellung über einen größeren Umfangswinkel erstreckt als der Umfangswinkel eines in die Freistellung eingreifenden Zahns der Innenverzahnung des Ausgleichsrings. Entsprechend dieser Freistellung ist eine relative Verdrehbarkeit von Ausgleichsring und stationärem Freilaufring möglich, somit um einen solchen Drehwinkel, bis der Ausgleichsring und der stationären Freilaufring in Umfangsrichtung formschlüssig über zugeordnete Zähne zusammenwirken. Auf einfache Art und Weise, bei einfacher konstruktiver Gestaltung, lassen sich die Federkräfte übertragen, wenn das Federmittel im Bereich eines Endes stationär gelagert ist und im Bereich dessen anderen Endes am Ausgleichsring angreift.
Bei dem Federmittel handelt es sich insbesondere um eine Zugfeder. Diese ist vorzugsweise als schraubenwendelförmige Feder ausgebildet.
Die axial verschiebbare Schiebemuffe ist insbesondere in Umfangsrichtung spielfrei in Ausgleichsrichtung gelagert. Im Gegensatz zur Lagerung des Ausgleichsrings in dem stationären Freilaufring ist die Schiebemuffe somit nicht in Umfangsrichtung relativ zum Ausgleichsring verdrehbar. Vielmehr ist die Schiebemuffe ausschließlich axial verschiebbar im Ausgleichsring gelagert.
Die Zähne von Innenverzahnung der Schiebemuffe und Außenverzahnung von planetensatzseitigem Freilaufring sind auf einander zugewandten Stirnseiten insbesondere derart gestaltet, dass beim Einfahren der Zähne der Schiebemuffe, beim Verstellen der Schiebemuffe, die Zähne der Schiebemuffe und die Zähne des planetensatzseitigen Freilaufrings sich unter einem flachen Winkel zu einer Radialebene kontaktieren. Diese Kontaktierung erfolgt insbesondere unter einem Winkel zwischen 30° und 60° zur Radialebene. Diese Gestaltung ermöglicht ein stoßfreies Einfahren der Schiebemuffe in den planetensatzseitigen Freilaufring unter Einwirkung des zwischen Schiebemuffe und planetensatzseitigen Freilaufring wirksamen Drehmoments.
Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Schiebemuffe eine Innenverzahnung aufweist, wobei die Zähne dieser Innenverzahnung, im Bereich deren jeweiligen, den Zähnen der Außenverzahnung des planetensatzseitigen Freilaufrings zugewandten Enden, schräge Stirnflächen sowie seitliche Hinterschnittflächen aufweisen und die Zähne des planetensatzseitigen Freilaufrings, im Bereich deren jeweiligen, den Zähnen der Innenverzahnung der Schiebemuffe zugeordneten Enden, axial gerichtete schräge Stirnflächen sowie seitliche Hinterschnittfläche aufweisen. Diese Gestaltung trägt besonders dazu bei, dass die Zähne der Schiebemuffe stoßfrei zwischen die Zähne des planetensatzseitigen Freilaufrings einfahren können, da sich die Zähne im Bereich der zugewandten schrägen Stirnflächen kontaktieren. Ist die Schiebemuffe vollständig verschoben und sind damit deren Zähne vollständig in Eingriff mit den Zähnen des planetensatzseitigen Freilaufrings, gewährleisten die Hinterschnittflächen der Zähne von Schiebemuffe und planetensatzseitigen Freilaufring, dass die Schiebemuffe in dieser Position verbleibt, somit nicht unbeabsichtigt radial aus dieser Eingriffsposition bewegt wird. Außerdem ist bei dieser Position ohne Verdrehspiel gewährleistet, dass Schubmomente nun spielfrei über die Schiebemuffe übertragen werden können.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung von zwei in der Zeichnung wiedergegebener, bevorzugter Ausführungsbeispiele, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Es zeigt:
1 für ein erstes Ausführungsbeispiel das Getriebe, veranschaulicht in einem Mittellängsschnitt,
2 einen Radialschnitt durch das Getriebe gemäß 1 im Bereich eines Freilaufaußenrings und eines Ausgleichsrings des Getriebes,
3 eine Ansicht von Ausgleichsring, Freilaufaußenring und Zähnen einer Schiebemuffe, von radial außen, abgewickelt gesehen, zur Verdeutlichung der Positionen der Zähne dieser Teile,
4 bis 6 die den Bauteilen der 1 teilweise und den Bauteilen der 2 und 3 vollständig entsprechenden Bauteile, veranschaulicht für den Zustand des Getriebes, bei offenem Freilauf,
7 bis 9 die in den 4 bis 6 veranschaulichten Bauteile für den Zustand des anfänglichen Schließens der Freilaufkupplung,
10 bis 12 die in den 4 bis 6 bzw. 7 bis 9 veranschaulichten Bauteile für den Zustand des fortgeschrittenen Schließens der Freilaufkupplung,
13 bis 15 die in den 4 bis 6 bzw. 7 bis 9 bzw. 10 bis 12 veranschaulichten Bauteile für den Zustand der geschlossenen Freilaufkupplung, bei noch vorhandenem Verdrehspiel in Schubrichtung,
16 bis 18 die in den 4 bis 6 bzw. 7 bis 9 bzw. 10 bis 12 bzw. 13 bis 15 veranschaulichten Bauteile für den Zustand der geschlossenen Freilaufkupplung, bei spielfrei übertragbaren Schubmomenten,
19 für ein zweites Ausführungsbeispiel das Getriebe, veranschaulicht in einem Mittellängsschnitt entsprechend der Darstellung der 1 betreffend das erste Ausführungsbeispiel,
20 ein Radialschnitt durch das Getriebe gemäß 19 im Bereich eines Freilaufinnenrings und eines Ausgleichsrings des Getriebes, in einer der Darstellungen der 2 entsprechenden Darstellung,
21 betreffend das zweite Ausführungsbeispiel eine Ansicht von Ausgleichsring, Freilaufinnenring und Zähnen einer Schiebemuffe, von radial außen, abgewickelt gesehen, zur Verdeutlichung der Position der Zähne dieser Teile, in einer der Darstellung der 3 entsprechenden Darstellung.
Figurenbeschreibung
In den 1 bis 3 ist ein Getriebe 1 für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, für denjenigen Bereich des Getriebes 1 veranschaulicht, der für das Verständnis der Erfindung relevant ist. Bei diesem Getriebe 1 handelt es sich ein lastschaltbares 2-Gang-Getriebe.
Das Getriebe 1 weist einen schaltbaren Planetensatz 2 auf. Eine Freilaufkupplung 16 ist für den ersten Gang des Kraftfahrzeugs vorgesehen und es dient eine als Lamellenkupplung ausgebildete Kupplung 3 dem Schalten des zweiten Gangs des Fahrzeugs.
Das Getriebe 1 weist ein Gehäuse 4 und den innerhalb des Gehäuses 4 angeordneten Planetensatz 2 auf. Eine Mittellängsachse des Getriebes 1, die eine Rotationsachse darstellt, ist mit der Bezugsziffer 5 bezeichnet. Der Planetensatz 2 weist ein Hohlrad 6, einen Planetenträger 7 sowie ein Sonnenrad 8 auf. Im Planetenträger 7 sind innere Planetenräder 9 drehbar gelagert, die mit dem Sonnenrad 8 kämmen, sowie nicht näher veranschaulichte äußere Planetenräder gelagert, die mit dem Hohlrad 6 kämmen. Das Hohlrad 6 ist in eine Glocke 10 integriert, die radial innen die Kupplung 3 aufnimmt, wobei diese Kupplung 3 zusätzlich radial außen im Planetenträger 7 gelagert ist. Bei geschlossener Kupplung 3 ist somit das Hohlrad 6 drehfest mit dem Planetenträger 7 verbunden und läuft infolge dessen mit derselben Drehzahl wie der Planetenträger 7 um die Mittellängsachse 5 um.
Das Sonnenrad 8 ist radial innen mit einer Hohlwelle 11 verbunden, wobei die Rotationsachse dieser Hohlwelle 11 der Mittellängsachse 5 entspricht. Wälzlager für die Lagerung der Hohlwelle 11 im Gehäuse 4, der Hohlwelle 11 in einer Antriebswelle 14 des Getriebes 1 sowie des Sonnenrads 8 im Planetenträger 7 sind mit der Bezugsziffer 12 bezeichnet. Ein weiteres Wälzlager 13 dient der axialen Lagerung des Planetenträgers 7 in der Glocke 10 und einer Abtriebswelle 15 des Getriebes 1.
Der Planetenträger 7 ist drehfest mit der als Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle 14 verbunden und es ist die Glocke 10 drehfest mit der als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle 15 verbunden. Die Drehachsen von Antriebswelle 14 und Abtriebswelle 15 entsprechen der Mittellängsachse 5.
Die Kupplung 3 dient als Schaltelement für den zweiten Gang des Fahrzeugs. Als Schaltelement für den ersten Gang des Fahrzeugs dient eine Freilaufkupplung 16, die somit nur in einer Drehrichtung wirksam ist. Für diese Freilaufkupplung 16 sind im Wesentlichen ein Freilaufinnenring 17, ein Freilaufaußenring 18 und eines von mehreren Bauelementen 19 zum Übertragen eines Moments zwischen Freilaufinnenring 17 und Freilaufaußenring 18 veranschaulicht. Der Freilaufinnenring 17 ist in der Hohlwelle 11 für das Sonnenrad 8 gelagert und drehfest sowie axial festgelegt mit dieser verbunden. Der Freilaufaußenring 18 ist fest mit dem Gehäuse 4 verbunden, insbesondere mittels Schrauben 20 mit diesem verschraubt.
Betätigt wird die Kupplung 3, bei der es sich um eine Normally-Closed-Kupplung handelt, über eine Membranfeder 21 mit Zungen, wobei die Membranfeder 21 durch axiale Verschiebung eines Ausrücklagers 22 in deren Öffnungsstellung überführbar ist. Zum Öffnen der Kupplung 3 wird das Ausrücklager 22 vom Planetensatz 2 weg verschoben.
Im ersten Gang des Fahrzeugs ist die Kupplung 3 geöffnet und es befindet sich die Freilaufkupplung 16 in deren Sperrstellung, womit das Sonnenrad 8 feststeht. Der Momentenfluss erfolgt somit von der Antriebswelle 14 über den Planetenträger 7 und die nicht bezifferten äußeren Planetenräder zum Hohlrad 6 und von dort über die Glocke 10 zur Abtriebswelle 15. Im zweiten Gang hingegen ist die Kupplung 3 geschlossen und es ist der Freilauf überholt worden, mit der Konsequenz, dass der Planetensatz 2 geblockt umläuft.
Mit dem insoweit beschriebenen Getriebe ist keine Rekuperation möglich, somit eine Einleitung eines Drehmoments über die Abtriebswelle 15 als Eingang zur Elektromaschine zwecks deren Betrieb als Generator. Um dies bewerkstelligen zu können, ist das Getriebe 1 mit weiteren Komponenten versehen, die nachstehend erläutert werden:
So ist ein als Schiebemuffe 23 ausgebildetes Schaltelement zum Übertragen eines Moments im Schubbetrieb vorgesehen, wobei dieses Schaltelement 23 zwischen dem stationären Freilaufaußenring 18 und dem planetensatzseitigen Freilaufinnenring 17 wirksam ist. Ferner ist eine Ausgleichsvorrichtung 24 vorgesehen, die einen Ausgleichsring 25 aufweist, wobei die Ausgleichsvorrichtung 24 dem Synchronisieren von Freilaufinnenring 17 und Freilaufaußenring 18 beim Schalten des Schaltelements 23 dient.
Der Ausgleichsring 25 ist mit einer Außenverzahnung 26 und einer Innenverzahnung 27 versehen. Die Innenverzahnung 27 wirkt mit einer Außenverzahnung 28 des Freilaufaußenrings 18 und die Außenverzahnung 26 des Ausgleichsrings 25 mit einer Innenverzahnung 29 der Schiebemuffe 23 zusammen. Die Schiebemuffe 23 ist axial verschiebbar, und in 1 in der einen Endstellung mit durchgezogener Linie und in der anderen Endstellung mit punktierter Linie veranschaulicht. In der genannten, ersten Schaltstellung wirkt die Schiebemuffe 23 drehfest ausschließlich mit dem Ausgleichsring 25 zusammen und in der anderen, zweiten Schaltstellung wirkt die Schiebemuffe 23 drehfest mit dem Ausgleichsring 25 und drehfest mit dem Freilaufinnenring 17 im Bereich einer Außenverzahnung 30 des Freilaufinnenrings 17 zusammen.
Wie insbesondere der Darstellung der 2 zu entnehmen ist, sind der Freilaufaußenring 18 und der Ausgleichsring 25 in Umfangsrichtung begrenzt zueinander verdrehbar. Hierbei dient ein als Zugfeder 31 ausgebildetes Federmittel dem Vorspannen von Freilaufaußenring 18 und Ausgleichsring 25 in deren Umfangsrichtung gegen Anschläge, die durch das Zusammenwirken der Innenverzahnung 27 des Ausgleichsrings und der Außenverzahnung 28 des Freilaufaußenrings gebildet sind.
Die Außenverzahnung 28 des Freilaufaußenrings 18 stellt somit eine Mitnahmeverzahnung für die Innenverzahnung 27 des Ausgleichsrings 25 dar. Hierbei ist der Freilaufaußenring 18 zwischen benachbarten Zähnen 32 dessen Außenverzahnung 28 mit einer Freistellung 33 versehen. Diese erstreckt sich über einen größeren Umfangswinkel als der Umfangswinkel des in die Freistellung 33 eingreifenden Zahns 34 der Innenverzahnung 27 des Ausgleichsrings 25.
Die Zugfeder 31 ist im Bereich eines Endes 35 im Gehäuse 4 und im Bereich dessen anderen Endes 36 im Ausgleichsring 35 gelagert. Demzufolge hat die Zugfeder 31 das Bestreben, den Ausgleichsring 25 in die in 2 veranschaulichte Ausgangsposition zu ziehen, in der sich die jeweiligen Zahnpaare, die durch die Zähne 32 und 34 gebildet sind, kontaktieren. Die Zugfeder 31 ist als schraubenwendelförmige Feder ausgebildet.
Die axial verschiebbare Schiebemuffe 36 ist in Umfangsrichtung spielfrei im Ausgleichsring 25 gelagert.
Wie der Darstellung der 3 zu entnehmen ist, greifen Zähne 37 der Innenverzahnung 29 der Schiebemuffe 23 zwischen Zähne 38 der Außenverzahnung 26 des Ausgleichsrings 25 ein. Hierbei sind die Zähne 37 und Zähne 39 der Außenverzahnung 30 des Freilaufinnenrings 17 auf einander zugewandten Stirnseiten derart gestaltet, dass beim Einfahren der Zähne 37 beim Verstellen der Schiebemuffe 23 in den Zwischenraum zwischen Zähnen 39 des Freilaufinnenrings 17 sich die Zähne 37 und 39 unter einem flachen Winkel zu einer Radialebene, die senkrecht zur Blattebene geht, kontaktieren, insbesondere unter einem Winkel zwischen 30° und 60° zur Radialebene. Die Zähne 37 und 39 weisen auf deren jeweils zugewandten Seite axial gerichtete, somit in Richtung der Mittellängsachse 5 gerichtete schräge Stirnflächen 40 sowie seitlich Hinterschnittflächen 41 auf.
Die 4 bis 18 veranschaulichen die Wirkungsweise der insoweit beschriebenen Einrichtung zum Übertragen des Moments im Schubbetrieb anhand jeweils dreier Figuren für den jeweiligen Zustand.
Die 4 bis 6 zeigen den Zustand, in dem der Freilauf offen ist, somit keine Momente im Schubbetrieb übertragen werden können. Hierbei hält die die Funktion der Rückzugsfeder aufweisende Zugfeder 31 den Ausgleichsring 25 in definierter Anlage der Mitnahmeverzahnung-Innenverzahnung 27 des Ausgleichsrings 25 zur Außenverzahnung 28 des Freilaufaußenrings 18, somit gegenüber dem Freilaufaußenring 18.
In dem in den 7 bis 9 veranschaulichten Zustand wird der Schließvorgang der Freilaufkupplung eingeleitet, wobei die Schiebemuffe 23 geringfügig in Richtung des Freilaufinnenrings 17 bewegt wird und hierbei die Zähne 37 geringfügig vorgeschoben werden, in eine Stellung, in der die zugewandten Kanten der Stirnflächen 40 der Zähne 37 und 39 in der gemeinsamen Radialebene angeordnet sind.
Die 10 bis 12 zeigen den Zustand beim weiteren Verschieben der Schiebemuffe 23 in Richtung des Planetensatzes 2. Die über die Stirnflächen 40 der Zähne 37 und 39 eingeleiteten Kräfte bzw. Momente führen zu einer Relativverdrehung von Ausgleichsring 25 und Freilaufaußenring 18 entgegen dem Rückstellmoment der Zugfeder 31.
Die 13 bis 15 zeigen die geschlossene Freilaufkupplung 16 mit Verdrehspiel 42 in Schubrichtung. Es befindet sich die Schiebemuffe 23 in deren Endstellung, bei Kontakt der Zähne 37, 39 im Bereich deren Hinterschnittflächen 41.
Die 16 bis 18 zeigen die geschlossene Freilaufkupplung mit der spielfreien Übertragung der Schubmomente. Bei Belastung in Schubrichtung dreht der Ausgleichsring 25 in die Ausgangsstellung zurück und überträgt das Drehmoment über die zwischen dem Ausgleichsring 25 und dem Freilaufaußenring 18 wirksame Verzahnung zum Freilaufaußenring 18.
Zum Öffnen der Freilaufkupplung ist es nur erforderlich, die Schiebemuffe 23 in deren Ausgangsstellung zurückzuschieben.
Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß der 19 bis 21 stellt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß der 1 bis 18 dar. Übereinstimmende Teile beider Ausführungsbeispiele sind der Einfachheit halber mit denselben Bezugsziffern bezeichnet worden.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel grundsätzlich dadurch, dass der Freilaufinnenring 17 stationär ist und der Freilaufaußenring 18 planetenseitig angeordnet ist. Demzufolge ist der Freilaufinnenring 17 über Schrauben 20 fest mit dem Gehäuse 4 verbunden, wobei der Freilaufinnenring 17 zusätzlich Gehäusefunktion besitzt, somit einen Teilbereich des Gehäuses darstellt. Der Freilaufaußenring 18 hingegen ist in Wirkstellung mit der Schiebemuffe 23 bringbar, die mit dem Ausgleichsring 25 zusammen wirkt, der bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel mit dem Freilaufinnenring 17 zusammen wirkt. Insofern wird auf die zu den 19 bis 21 vorgenommenen Bezifferungen verwiesen.
Der Planetensatz 2 weist bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel keine inneren und äußeren Planetenräder auf, sondern im Planetenträge 7 gelagerte Planetenräder 43, die mit dem Hohlrad 6 und dem Sonnenrad 8 kämen. Hierbei ist der Planetenträger 7 mit einem Außenlamellenträger der Kupplung 3 und das Hohlrad 6 mit einem Innenlamellenträger der Kupplung verbunden. Die dem Betätigen der Kupplung 3 dienende Feder ist als Membranfeder 29 mit Zungen ausgebildet. Bei der Kupplung 3 handelt es sich gleichfalls um eine Normally-Closed Kupplung. Geöffnet wird die Kupplung durch Drücken des Ausrücklagers 22, somit Bewegen des Ausrücklagers 22 in Richtung des Planetensatzes 2. Mit der Bezugsziffer 44 sind Wälzlager bezeichnet, über die der Freilaufaußenring 18 im stationären Freilaufinnenring 17 gelagert ist.
Die Funktionsweise des zu den 19 bis 21 beschriebenen Ausführungsbeispiels entspricht grundsätzlich derjenigen des ersten Ausführungsbeispieles, wie sie insbesondere anhand der Darstellung der 4 bis 18 erläutert ist, mit dem Unterschied, dass bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Freilaufaußenring 18 in Wirkverbindung mit der Schiebemuffe 23 bringbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013102161 A1 [0003]
DE 102004060991 A1 [0004]
GB 1109253 A [0005]
US 2588187 A [0006]

Claims

Getriebe (1) für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe (1) einen schaltbaren Planetensatz (2) sowie eine Freilaufkupplung (16) für einen Gang des Kraftfahrzeugs aufweist, und ein Schaltelement (23) zum Übertragen eines Moments im Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (23) zwischen einem stationären Freilaufring (18 bzw. 17) und einem planetensatzseitigen Freilaufring (17 bzw. 18) angeordnet ist, sowie eine Ausgleichsvorrichtung (24) zum Synchronisieren von planetensatzseitigem Freilaufring (17 bzw. 18) und stationärem Freilaufring (18 bzw. 17) beim Schalten des Schaltelements (23) vorgesehen ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dass der planetensatzseitige Freilaufring ein Freilaufaußenring (18) ist und der stationäre Freilaufring ein Freilaufinnenring (17) ist.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der planetensatzseitige Freilaufring (17 bzw. 18) drehfest mit einem Sonnenrad (8) des Planetensatzes (2) verbunden ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsvorrichtung (24) einen Ausgleichsring (25) aufweist, der mit einer Innenverzahnung (27) und einer Außenverzahnung (26) versehen ist, wobei die Innenverzahnung (27) mit einer Außenverzahnung (28) des stationären Freilaufrings (18 bzw. 17) zusammenwirkt und die Außenverzahnung (26) des Ausgleichsrings (25) mit einer Innenverzahnung (29) des Schaltelements (23) zusammenwirkt.
Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (23) als Schiebemuffe ausgebildet ist, wobei die Schiebemuffe (23) axial verschiebbar ist und in einer ersten Schaltstellung drehfest ausschließlich mit dem Ausgleichsring (25) zusammenwirkt, und in einer zweiten Schaltstellung drehfest mit dem Ausgleichsring (25) und drehfest mit dem planetensatzseitigen Freilaufring (17 bzw. 18) im Bereich einer Außenverzahnung (30) des planetensatzseitigen Freilaufrings (17 bzw. 18) zusammenwirkt.
Getriebe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der stationäre Freilaufring (18 bzw. 17) und der Ausgleichsring (25) in Umfangsrichtung begrenzt zueinander verdrehbar sind, wobei Federmittel (31) zum Vorspannen von stationären Freilaufring (18 bzw. 17) und Ausgleichsring (25) in deren Umfangsrichtung gegen zumindest einen gemeinsamen Anschlag (32, 34) vorgesehen sind.
Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenverzahnung (28) des stationären Freilaufrings (18 bzw. 17) eine Mitnahmeverzahnung für die Innenverzahnung (27) des Ausgleichsrings (25) bildet, wobei der stationäre Freilaufring (18 bzw. 17) zwischen benachbarten Zähnen (32) dessen Außenverzahnung (28) mit einer Freistellung (33) versehen ist und in diese Freistellung (33) ein Zahn (34) der Innenverzahnung (27) des Ausgleichsrings (25) eingreift, wobei sich die Freistellung (33) über einen größeren Umfangswinkel erstreckt als der Umfangswinkel eines in die Freistellung (33) eingreifenden Zahns der Innenverzahnung (27) des Ausgleichsrings.
Getriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federmittel (31) im Bereich eines Endes (35) stationär gelagert ist und im Bereich dessen anderen Endes (36) am Ausgleichsring (25) angreift.
Getriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federmittel (31) als Zugfeder, insbesondere als schraubenwendelförmige Feder ausgebildet ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die axial verschiebbare Schiebemuffe (23) in Umfangsrichtung spielfrei im Ausgleichsring (25) gelagert ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (37) der Innenverzahnung (29) der Schiebemuffe (23) und die Zähne (39) der Außenverzahnung (30) des planetensatzseitigen Freilaufrings (17 bzw. 18) auf einander zugewandten Stirnseiten derart gestaltet sind, dass, bei einem Einfahren der Zähne (37) der Schiebemuffe (23) beim Verstellen der Schiebemuffe (23), die Zähne (37) der Schiebemuffe (23) und die Zähne (39) des Freilaufrings (17) sich unter einem flachen Winkel zu einer Radialebene kontaktieren, insbesondere unter einem Winkel zwischen 30° und 60° zur Radialebene kontaktieren.
Getriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (23) eine Innenverzahnung (29) aufweist, wobei die Zähne (37) dieser Innenverzahnung (29) im Bereich deren jeweiligen, den Zähnen (39) der Außenverzahnung (30) des planetensatzseitigen Freilaufrings (17 bzw. 18) zugewandten Enden axial gerichtete schräge Stirnflächen (40) sowie seitlich Hinterschnittflächen (41) aufweisen und die Zähne (37) des planetensatzseitigen Freilaufrings (17 bzw. 18) im Bereich deren jeweiligen, den Zähnen (37) der Innenverzahnung (29) der Schiebemuffe (23) zugewandten Enden axial gerichtete schräge Stirnflächen (40) sowie seitlich Hinterschnittflächen (41) aufweisen.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es ein lastschaltbares 2-Gang-Getriebe ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplung (16) im ersten Gang des Kraftfahrzeugs wirksam ist.
Getriebe nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einkuppeln des zweiten Gangs eine Membranfeder (21) vorgesehen ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Gang des Kraftfahrzeugs die Freilaufkupplung (16) ein Sonnenrad (8) des Planetensatzes (2) blockiert und im zweiten Gang des Kraftfahrzeugs der Planetensatz (2) geblockt umläuft.