DE102016002592A1

DE102016002592A1 - Modulare 1- oder 2-Gang-Getriebevorrichtung für ein Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102016002592A1
Application number: DE102016002592.1A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Pirhalla
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2017-09-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung (10) für ein Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug, vorzugsweise 1- oder 2-Gang-Getrietriebevorrichtung (10) und/oder mit modularem Aufbau, aufweisend eine Getriebekonstruktion (1) und einen elektrischen Fahrantrieb (2) zum Antreiben des Fahrzeugs, wobei die Getriebekonstruktion (1) als Getriebemodul ausgebildet ist und antriebsseitig vorzugsweise direkt mit dem Fahrantrieb (2) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug.
Elektrofahrzeuge mit ausschließlich elektrischem Fahrantrieb und zugehöriger Getriebekonstruktion sind im Stand der Technik in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Dabei werden für die unterschiedlichen Ausführungsformen üblicherweise spezielle, eigens konstruierte Getriebekonstruktionen eingesetzt, wodurch die Kombinationsmöglichkeit der verschiedenen Komponenten stark begrenzt ist und deren Stückzahlen relativ klein bleiben.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, mittels der Getriebekonstruktionen für Elektrofahrzeuge freier miteinander kombinierbar sind, so dass damit z. B. unterschiedliche Getriebevarianten darstellbar sind und/oder größere Stückzahlen realisierbar werden.
Diese Aufgabe kann mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst werden. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung können den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung entnommen werden.
Die Erfindung schafft eine Getriebevorrichtung für ein Fahrzeug, vorzugsweise ein Elektrofahrzeug, das zum Antrieb insbesondere nur elektrische Energie nutzt. Das Fahrzeug kann z. B. ein Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug sein, z. B. ein Lastkraftwagen oder ein Omnibus, aber auch jedweder andere Fahrzeugtyp.
Die Getriebevorrichtung ist vorzugsweise als 1- oder 2-Gang-Getrietriebevorrichtung ausgeführt und weist alternativ oder ergänzend einen modularen Aufbau auf.
Die Getriebevorrichtung umfasst eine Getriebekonstruktion und einen damit verbundenen elektrischen Fahrantrieb zum Antreiben des Fahrzeugs, z. B. einem Elektromotor.
Die Getriebevorrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Getriebekonstruktion als Getriebemodul ausgebildet ist und antriebsseitig, vorzugsweise direkt, mit dem Fahrantrieb verbunden ist, also z. B. ohne dazwischengeschaltetes Schaltelement und/oder Kupplung, etc.
Es ist möglich, dass die Getriebekonstruktion eine z. B. konstante Übersetzung aufweist.
Der Getriebekonstruktion kann z. B. eine zusätzliche Getriebekonstruktion mit Schaltelement nachgeschaltet sein, um vorzugsweise ein nicht-lastschaltbares 2-Gang-Getriebe zu schaffen.
Die zusätzliche Getriebekonstruktion mit Schaltelement kann als Getriebemodul ausgebildet sein.
Der Getriebekonstruktion kann z. B. eine Doppelkupplungseinrichtung nachgeschaltet sein, wobei der Doppelkupplungseinrichtung eine zusätzliche Getriebekonstruktion zweckmäßig ohne Schaltelement nachgeschaltet sein kann, um vorzugsweise ein lastschaltbares 2-Gang-Getriebe zu schaffen. Hierbei ist zweckmäßig die Doppelkupplungseinrichtung zwischen der Getriebekonstruktion und der zusätzlichen Getriebekonstruktion angeordnet.
Es ist ebenfalls möglich, dass der Getriebekonstruktion eine Doppelkupplungseinrichtung nachgeschaltet ist und der Doppelkupplungseinrichtung eine zusätzliche Getriebekonstruktion mit Schaltelement nachgeschaltet ist, um vorzugsweise ein lastschaltbares 2-Gang-Getriebe mit z. B. Entkopplungsfunktion der zusätzlichen Getriebekonstruktion zu schaffen. Hierbei ist zweckmäßig die Doppelkupplungseinrichtung zwischen der Getriebekonstruktion und der zusätzlichen Getriebekonstruktion angeordnet.
Das Schaltelement in der zusätzlichen Getriebekonstruktion ermöglicht es vorzugsweise, die zusätzliche Getriebekonstruktion vollständig zu entkoppeln, insbesondere, wenn gleichzeitig die damit verbundene Kupplung der Doppelkupplungseinrichtung geöffnet ist.
Die Doppelkupplungseinrichtung kann eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung umfassen.
Die erste Kupplung ist vorzugsweise im Normalfall geschlossen (Ausführungsform auch bekannt als ”normally closed”) und dient dazu, die Getriebekonstruktion mit einer Antriebswelle eines Achsgetriebes vorzugsweise direkt zu verbinden, also z. B. ohne dazwischengeschaltetes Schaltelement und/oder Kupplung, etc., da der 2. Gang, bei dem nur die Getriebekonstruktion im Kraftfluss ist, der Hauptfahrgang ist. Dadurch kann die erste Kupplung ohne Energieaufwand geschlossen gehalten werden können.
Die zweite Kupplung ist vorzugsweise im Normalfall geöffnet (Ausführungsform auch bekannt als ”normally open”), so dass sie im Hauptfahrgang nicht mit Energieaufwand geöffnet gehalten werden muss. Die Doppelkupplungseinrichtung kann z. B. als Scheiben- oder Lamellenkupplung ausgeführt sein, zweckmäßig nass- oder trockenlaufend. Es kann sich dabei auch um z. B. zwei einzelne Kupplungen handeln, die miteinander kombinierbar sind.
Es ist möglich, dass die zusätzliche Getriebekonstruktion mit Schaltelement als Getriebemodul ausgebildet ist, die Doppelkupplungseinrichtung als Kupplungsmodul ausgebildet ist, die zusätzliche Getriebekonstruktion zweckmäßig ohne Schaltelement als Getriebemodul ausgebildet ist und/oder die zusätzliche Getriebekonstruktion mit Schaltelement als Getriebemodul ausgebildet ist. Die einzelnen Module können zweckmäßig als voneinander separate, aneinander montierbare Einheiten ausgebildet sein.
Es ist möglich, dass die Getriebekonstruktion ein Planetengetriebe oder ein Stirnradgetriebe umfasst.
Es ist möglich, dass die zusätzliche Getriebekonstruktion, zweckmäßig mit oder ohne Schaltelement, ein Planetengetriebe oder ein Stirnradgetriebe umfasst.
Das Planetengetriebe kann vorzugsweise zwei Planetenradsätze aufweisen.
Die Getriebevorrichtung kann Reibkupplungs-frei ausgebildet sein, also ohne Reibkupplung auskommen. Alternativ oder ergänzend kann der Fahrantrieb zur Drehzahlsynchronisierung während eines Schaltvorgangs dienen.
Es ist möglich, dass die Getriebekonstruktion, die zusätzliche Getriebekonstruktion mit Schaltelement, die Doppelkupplungseinrichtung, die zusätzliche Getriebekonstruktion zweckmäßig ohne Schaltelement und/oder die zusätzliche Getriebekonstruktion mit Schaltelement in einem gemeinsamen Gehäuse oder in separaten, aneinander montierbaren Gehäusen untergebracht sind.
Die einzelnen Gehäuse können zweckmäßig aneinander montiert sind, z. B. mittels Schraub- oder Rastverbindungen oder irgend einer anderen geeigneten Befestigungsmaßnahme.
Die Getriebevorrichtung kann mit einem z. B. nachgeschalteten Achsgetriebe verbunden sein, das zweckmäßig der Kraftübertragung auf eine angetriebene Achse dient.
Mittels des modularen Aufbaus können mit im Wesentlichen gleichen Bauteileinheiten 1- oder 2-Gang-Getriebe geschaffen werden, zweckmäßig nicht-lastschaltbar, lastschaltbar oder lastschaltbar mit Entkopplung einer zusätzlichen Getriebekonstruktion. Die einzelnen Bauteileinheiten lassen sich zweckmäßig frei miteinander kombinieren, so dass damit unterschiedliche Getriebevarianten darstellbar sind und zudem eine Stückzahlerhöhung möglich wird.
Die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind miteinander kombinierbar. Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart oder ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Figuren.
1 zeigt eine 1-Gang-Getriebevariante gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 zeigt eine nicht-lastschaltbare 2-Gang-Getriebevariante gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
3 zeigt eine lastschaltbare 2-Gang-Getriebevariante gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
4 zeigt eine lastschaltbare 2-Gang-Getriebevariante mit Entkopplungsmöglichkeit einer zusätzlichen Getriebekonstruktion.
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen stimmen teilweise überein, so dass ähnliche oder gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
1 zeigt eine Getriebevorrichtung 10 für ein Fahrzeug, insbesondere eine 1-Gang-Getriebevariante gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrzeug ist ein Elektrofahrzeug, das zweckmäßig ausschließlich elektrisch antreibbar ist.
Die Getriebevorrichtung 10 umfasst eine Getriebekonstruktion 1 und einen mit der Getriebekonstruktion 1 verbundenen elektrischen Fahrantrieb 2, z. B. einen Elektromotor, zum Antreiben des Fahrzeugs. Die Getriebevorrichtung 10 steht mit einem zweckmäßig nachgeschalteten Achsgetriebe D in Verbindung, wobei das Achsgetriebe D der Kraftübertragung auf eine angetriebene Achse dient.
Die Getriebekonstruktion 1 ist als Getriebemodul ausgebildet, das antriebsseitig direkt, also ohne Zwischenschaltung eines Schaltelements, einer Kupplung, etc., mit dem Fahrantrieb 2 verbunden ist und eine konstante Übersetzung ermöglicht. Abtriebsseitig ist die Getriebekonstruktion 1 mit dem Achsgetriebe D verbunden.
2 zeigt eine Getriebevorrichtung 10 für Fahrzeug, insbesondere eine nicht-lastschaltbare 2-Gang-Getriebevariante gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Die Getriebevorrichtung 10 umfasst eine Getriebekonstruktion 1, die mit dem elektrischen Fahrantrieb 2 zum Antreiben des Fahrzeugs verbunden ist. Die Getriebekonstruktionen 1 der 1 und 2 sind im Wesentlichen baugleich, wobei lediglich deren Gehäuse zweckmäßig unterschiedlich ausgebildet sein kann.
Der Getriebekonstruktion 1 ist eine zusätzliche Getriebekonstruktion 3 mit Schaltelement nachgeschaltet, um ein nicht-lastschaltbares 2-Gang-Getriebe zu ermöglichen. Die Schaltung erfolgt über das Schaltelement der zusätzlichen Getriebekonstruktion 3.
Der elektrische Fahrantrieb 2 kann auch zur Synchronisierung der Drehzahlen beim Schaltvorgang dienen.
Die Getriebekonstruktion 1 ist als Getriebemodul ausgebildet, während die zusätzliche Getriebekonstruktion 3 ebenfalls als Getriebemodul ausgebildet ist.
3 zeigt eine Getriebevorrichtung 10 für ein Fahrzeug, insbesondere ein lastschaltbares 2-Gang-Getriebe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Die in 2 gezeigte 2-Gang-Getriebevariante kann, wie in 3 gezeigt, um eine Lastschaltbarkeit erweitert werden.
Der Getriebekonstruktion 1 kann zu diesem Zweck eine als Kupplungsmodul ausgeführte Doppelkupplungseinrichtung 4 nachgeschaltet sein, wobei der Doppelkupplungseinrichtung 4 eine zusätzliche, als Getriebemodul ausgebildete Getriebekonstruktion 5 nachgeschaltet ist, um ein lastschaltbares 2-Gang-Getriebe zu schaffen.
Die Doppelkupplungseinrichtung 4 ist zwischen der Getriebekonstruktion 1 und der zusätzlichen Getriebekonstruktion 5 angeordnet und kann z. B. eine Scheiben- oder Lamellenkupplung sein, und alternativ oder ergänzend nass- oder trockenlaufend. Ebenfalls kann es sich hierbei auch um zwei einzelne Kupplungen handeln, die miteinander kombinierbar sind. Auch andere Bauarten für die Doppelkupplungseinrichtung 4 sind möglich.
Die Lastschaltbarkeit wird insbesondere dadurch erzielt, dass der Kraftfluss von der Abtriebswelle der Getriebekonstruktion 1 über eine erste Kupplung zur Antriebswelle der zusätzlichen Getriebekonstruktion 5 leitbar ist und über eine zweite Kupplung zur Antriebswelle des Achsgetriebes D, welche ebenfalls mit der Abtriebswelle der zusätzlichen Getriebekonstruktion 5 verbunden ist.
Die Doppelkupplungseinrichtung 4 ist zweckmäßig so ausgelegt, dass im Normalfall die Kupplung geschlossen ist (auch bekannt als „normally closed”; n. c.), die die Getriebekonstruktion 1 mit der Antriebswelle des Achsgetriebes D vorzugsweise direkt verbindet, da der 2. Gang, bei dem nur die Getriebekonstruktion 1 im Kraftfluss ist, der Hauptfahrgang sein soll. Dadurch soll diese Kupplung ohne Energieaufwand geschlossen werden können.
Die andere Kupplung soll entsprechend im Normalfall geöffnet sein (auch bekannt als „normally open”; n. o.), so dass sie im Hauptfahrbetrieb nicht mit Energieaufwand geöffnet gehalten werden muss.
4 zeigt eine Getriebevorrichtung 10 für ein Fahrzeug, insbesondere ein lastschaltbares 2-Gang-Getriebe mit Entkopplung einer zusätzlichen Getriebekonstruktion 6 mit Schaltelement.
Die in 4 gezeigte Ausführungsform ist im Wesentlichen identisch zu der in 3 gezeigten Ausführungsform, jedoch um das Schaltelement in der zusätzlichen Getriebekonstruktion 6 erweitert. Die Getriebekonstruktion 6 mit Schaltelement ist als Getriebemodul ausgeführt.
Das Schaltelement in der zusätzlichen Getriebekonstruktion 6 ermöglicht es, die zusätzliche Getriebekonstruktion 6 vollständig zu entkoppeln, wenn gleichzeitig die damit verbundene Kupplung der Doppelkupplungseinrichtung 4 geöffnet ist. Dadurch ergeben sich zwei Zustände: Bei Kopplung der Abtriebswellen sowohl der Getriebekonstruktion 1 als auch der zusätzlichen Getriebekonstruktion 6 mit der Antriebswelle des Achsgetriebes D ist derselbe Zustand wie in 3 herstellbar.
Bei Entkopplung der Abtriebswelle sowohl der Getriebekonstruktion 1 als auch der zusätzlichen Getriebekonstruktion 6 bei beibehaltener Kopplung der Antriebswelle der Getriebekonstruktion 1 mit der Antriebswelle des Achsgetriebes D ist die zusätzliche Getriebekonstruktion 6 vollständig aus dem Kraftfluss entnehmbar. Voraussetzung dafür ist insbesondere eine geöffnete Kupplung der Doppelkupplungseinrichtung 4, die mit der Antriebswelle der zusätzlichen Getriebekonstruktion 6 verbunden ist.
Die einzelnen Bauteilkonstruktionen 1, 3, 4, 5 und/oder 6 können zweckmäßig in separaten, aneinander montierbaren Gehäusen angeordnet sein, oder aber in einem gemeinsamen Gehäuse.
Aus den 1 bis 4 wird ersichtlich, dass mit im Wesentlichen baugleichen, frei miteinander kombinierbaren Modulen 1, 3, 4, 5 und/oder 6 unterschiedliche Getriebevarianten darstellbar sind.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Darüber hinaus beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Merkmalen und Ansprüchen.
Bezugszeichenliste

1: Getriebekonstruktion, insbesondere Getriebemodul
2: Elektrischer Fahrantrieb, insbesondere Elektromotor
3: Zusätzliche Getriebekonstruktion mit Schaltelement, insbesondere Getriebemodul
4: Doppelkupplungseinrichtung, insbesondere Kupplungsmodul
5: Zusätzliche Getriebekonstruktion ohne Schaltelement, insbesondere Getriebemodul
6: Zusätzliche Getriebekonstruktion mit Schaltelement, insbesondere Getriebemodul
10: Getriebevorrichtung
D: Achsgetriebe
n. o.: Kupplung „normally open”
n. c.: Kupplung „normally closed”

Claims

Getriebevorrichtung (10) für ein Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug, vorzugsweise 1- oder 2-Gang-Getriebevorrichtung (10) und/oder mit modularem Aufbau, aufweisend eine Getriebekonstruktion (1) und einen elektrischen Fahrantrieb (2) zum Antreiben des Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebekonstruktion (1) als Getriebemodul ausgebildet ist und antriebsseitig vorzugsweise direkt mit dem Fahrantrieb (2) verbunden ist.
Getriebevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebekonstruktion (1) eine zusätzliche Getriebekonstruktion (3) mit Schaltelement nachgeschaltet ist, um vorzugsweise ein nicht-lastschaltbares 2-Gang-Getriebe zu schaffen.
Getriebevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebekonstruktion (1) eine Doppelkupplungseinrichtung (4) nachgeschaltet ist und der Doppelkupplungseinrichtung (4) eine zusätzliche Getriebekonstruktion (5) nachgeschaltet ist, um vorzugsweise ein lastschaltbares 2-Gang-Getriebe zu schaffen.
Getriebevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebekonstruktion (1) eine Doppelkupplungseinrichtung (4) nachgeschaltet ist und der Doppelkupplungseinrichtung (4) eine zusätzliche Getriebekonstruktion (6) mit Schaltelement nachgeschaltet ist, um vorzugsweise ein lastschaltbares 2-Gang-Getriebe mit Entkopplungsfunktion der zusätzlichen Getriebekonstruktion (6) zu schaffen.
Getriebevorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement ermöglicht, die zusätzliche Getriebekonstruktion (6) zu entkoppeln, wenn die damit verbundene Kupplung der Doppelkupplungseinrichtung (4) geöffnet ist.
Getriebevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelkupplungseinrichtung (4) eine erste Kupplung umfasst, wobei die erste Kupplung im Normalfall geschlossen ist (n. c.) und die Getriebekonstruktion (1) mit einer Antriebswelle eines Achsgetriebes (D) insbesondere direkt verbindet, und eine zweite Kupplung umfasst, wobei die zweite Kupplung im Normalfall geöffnet ist (n. o.).
Getriebevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Getriebekonstruktion (3) mit Schaltelement als Getriebemodul ausgebildet ist, die Doppelkupplungseinrichtung (4) als Kupplungsmodul ausgebildet ist, die zusätzliche Getriebekonstruktion (5) als Getriebemodul ausgebildet ist und/oder die zusätzliche Getriebekonstruktion (6) mit Schaltelement als Getriebemodul ausgebildet ist.
Getriebevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebekonstruktion (1) eine konstante Übersetzung aufweist.
Getriebevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebekonstruktion (1), die zusätzliche Getriebekonstruktion (3) mit Schaltelement, die zusätzliche Getriebekonstruktion (5) und/oder die zusätzliche Getriebekonstruktion (6) mit Schaltelement ein Planetengetriebe oder ein Stirnradgetriebe umfasst.
Getriebevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebevorrichtung (10) Reibkupplungs-frei ausgebildet ist und/oder der Fahrantrieb zur Drehzahlsynchronisierung während eines Schaltvorgangs dient.
Getriebevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebekonstruktion (1), die zusätzliche Getriebekonstruktion (3) mit Schaltelement, die Doppelkupplungseinrichtung (4), die zusätzliche Getriebekonstruktion (5) und/oder die zusätzliche Getriebekonstruktion (6) mit Schaltelement in einem gemeinsamen Gehäuse oder in separaten, aneinander montierbaren Gehäusen untergebracht sind.
Getriebevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebevorrichtung (10) mit einem zweckmäßig nachgeschalteten Achsgetriebe (D) verbunden ist, wobei das Achsgetriebe (D) der Kraftübertragung auf eine angetriebene Achse dient.
Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug, mit einer Getriebevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.