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Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen Getriebeeinrichtung.
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Der
DE 102 05 768 A1 ist eine Kupplungseinrichtung zur Anordnung in einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe als bekannt zu entnehmen, umfassend wenigstens eine Lamellen-Kupplungsanordnung mit einem Innenlamellenträger, einem Außenlamellenträger und einem dazwischen angeordneten Lamellenpaket. Außerdem offenbart die
DE 10 2018 008 939 B3 eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen Getriebeeinrichtung zu schaffen, sodass ein besonders verschleißarmer Betrieb realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Getriebeeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Getriebeeinrichtung aufweist. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand eine Antriebsmaschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug über die Getriebeeinrichtung angetrieben werden kann. Hierfür weist beispielsweise die Antriebsmaschine eine Abtriebswelle auf, über welche die Antriebsmaschine Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. Beispielsweise können die von der Antriebsmaschine über die Abtriebswelle bereitgestellten oder bereitstellbaren Antriebsdrehmomente von der Abtriebswelle auf die Getriebeeinrichtung und über die Getriebeeinrichtung auf wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder des Kraftfahrzeugs übertragen werden, wodurch die Fahrzeugräder und dadurch das Kraftfahrzeug angetrieben werden können. Insbesondere sind die Fahrzeugräder Bestandteile einer auch als Achse bezeichneten Fahrzeugachse. Ganz insbesondere sind die Fahrzeugräder Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist, wobei die Kraftfahrzeugräder dann, wenn das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren wird, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an dem Boden abgestützt ist, direkt an dem Boden abrollen. Insbesondere ist denkbar, dass die Fahrzeugachse die Fahrzeugräder und die Getriebeeinrichtung und insbesondere auch die Antriebsmaschine umfasst. Beispielsweise ist die Antriebsmaschine eine elektrische Maschine, mittels welcher die Fahrzeugräder und somit das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden können. Somit handelt es sich beispielsweise bei der Achse um eine elektrische Achse, deren Fahrzeugräder mittels der elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden können. Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug oder aber als Elektrofahrzeug, insbesondere als batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), ausgebildet. Ganz vorzugsweise ist die elektrische Maschine eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere Hundert Volt beträgt.
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Die Getriebeeinrichtung weist wenigstens ein Lamellenschaltelement auf. Das Lamellenschaltelement ist eine Lamellenkupplung oder eine Lamellenbremse. Das Lamellenschaltelement weist einen um eine Drehachse insbesondere relativ zu einem Getriebegehäuse drehbaren Lamellenträger auf, welcher auch als erster Lamellenträger bezeichnet wird. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von dem Lamellenträger ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, der erste Lamellenträger zu verstehen. Beispielsweise ist das Lamellenschaltelement in dem Getriebegehäuse, das heißt in einem durch das Getriebegehäuse gebildeten, insbesondere begrenzten und ganz insbesondere direkt begrenzten, Aufnahmeraum des Getriebegehäuses angeordnet. Das Lamellenschaltelement weist beispielsweise einen zweiten Lamellenträger auf, welcher beispielsweise drehfest mit dem Getriebegehäuse verbunden ist, sodass um die Drehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem zweiten Lamellenträger und dem Getriebegehäuse unterbunden sind. Das Lamellenschaltelement weist außerdem Lamellen auf, welche auch als erste Lamellen bezeichnet werden. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von den Lamellen ist, so sind darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die ersten Lamellen zu verstehen. Die Lamellen sind Reiblamellen. Beispielsweise sind die Lamellen in axialer Richtung des Lamellenträgers und somit des Lamellenschaltelements und somit entlang der Drehachse aufeinanderfolgend angeordnet. Über die Lamellen kann wenigstens ein Drehmoment zwischen den Lamellenträgern übertragen werden, insbesondere derart, dass die Lamellenträger mittels der Lamellen drehfest miteinander verbindbar sind. Beispielsweise sind die Lamellen Bestandteile eines Lamellenpakets, welches die ersten Lamellen und beispielsweise zweite Lamellen aufweist. Beispielsweise sind die ersten Lamellen und die zweiten Lamellen in axialer Richtung des Lamellenträgers und somit des Lamellenschaltelements abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet, sodass beispielsweise das zuvor genannte Drehmoment über die ersten Lamellen und die zweiten Lamellen zwischen den Lamellenträgern übertragen werden kann, insbesondere derart, dass die Lamellenträger mittels der ersten Lamellen und der zweiten Lamellen drehfest miteinander verbindbar sind. Beispielsweise kann das Lamellenschaltelement zwischen einem Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umgeschaltet werden. In dem Koppelzustand sind die Lamellenträger mittels des Lamellenpakets, das heißt mittels der ersten Lamellen und mittels der zweiten Lamellen, drehfest miteinander verbunden, wodurch um die Drehachse verlaufende Relativdrehungen zwischen den Lamellenträgern unterbunden sind. Somit kann beispielsweise der erste Lamellenträger über das Lamellenpaket und den zweiten Lamellenträger drehfest mit dem Getriebegehäuse verbunden werden oder sein, insbesondere in dem Koppelzustand. In dem Entkoppelzustand lassen die ersten Lamellen und die zweiten Lamellen um die Drehachse verlaufende Relativdrehungen zwischen den Lamellenträgern zu, sodass sich die Lamellenträger in dem Entkoppelzustand um die Drehachse relativ zueinander drehen können. Somit kann sich in dem Entkoppelzustand der erste Lamellenträger um die Drehachse relativ zu dem Getriebegehäuse drehen.
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Der Lamellenträger (erster Lamellenträger) weist eine Verzahnung auf, welche auch als erste Verzahnung bezeichnet wird. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von der Verzahnung ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die erste Verzahnung zu verstehen. Die Verzahnung weist in um die Drehachse verlaufender Umfangsrichtung des Lamellenträgers abwechselnd aufeinanderfolgende Zähne und Zahnlücken auf. Dies bedeutet, dass die Zähne der Verzahnung in um die Drehachse verlaufender Umfangsrichtung des Lamellenträgers aufeinanderfolgend und voneinander beabstandet angeordnet sind, derart, dass in Umfangsrichtung des Lamellenträgers betrachtet zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung des Lamellenträgers benachbarten Zähnen der Verzahnung, insbesondere genau, eine der Zahnlücken angeordnet ist. Demzufolge ist in Umfangsrichtung des Lamellenträgers betrachtet zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung des Lamellenträgers benachbarten Zahnlücken, insbesondere genau, einer der Zähne der Verzahnung angeordnet. In die jeweilige Zahnlücke greift, insbesondere genau, eine jeweilige der Lamellen (erste Lamellen) ein, wodurch ein Drehmoment zwischen der jeweiligen Lamelle und dem Lamellenträger in um die Drehachse verlaufender Umfangsrichtung des Lamellenträgers übertragbar ist. Mit anderen Worten ist die jeweilige Lamelle dadurch, dass die jeweilige Lamelle in, insbesondere genau, eine der jeweiligen Zahnlücken eingreift, in Umfangsrichtung des Lamellenträgers an dem Lamellenträger abstützbar oder abgestützt. Ganz insbesondere sind die Lamellen dadurch, dass sie in die Zahnlücken der Verzahnung eingreifen, drehfest mit dem Lamellenträger verbunden. Dies erfolgt insbesondere derart, dass dadurch, dass die jeweilige Lamelle in die jeweilige Zahnlücke der Verzahnung des Lamellenträgers eingreift, die jeweilige Lamelle in eine um die Drehachse verlaufende, erste Drehrichtung an einem ersten der die jeweilige Zahnlücke in Umfangsrichtung des Lamellenträgers, insbesondere direkt, begrenzenden, in Umfangsrichtung des Lamellenträgers benachbarten Zähnen abstützbar oder abgestützt ist, und die jeweilige Lamelle ist in eine um die Drehachse verlaufene und der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung an einem zweiten der die jeweilige Zahnlücke in Umfangsrichtung des Lamellenträgers, insbesondere direkt, begrenzenden, in Umfangsrichtung des Lamellenträgers benachbarten Zähne abstützbar oder abgestützt. Der jeweilige, die jeweilige Zahnlücke in die erste Drehrichtung, insbesondere direkt, begrenzende Zahn weist eine erste Zahnflanke auf, und der jeweilige, die jeweilige Zahnlücke in die zweite Drehrichtung, insbesondere direkt, begrenzende, zweite Zahn weist eine jeweilige, zweite Zahnflanke auf, wobei die Zahnflanken der jeweiligen, die jeweiligen Zahnlücke in Umfangsrichtung des Lamellenträgers, insbesondere direkt, begrenzenden und in Umfangsrichtung des Lamellenträgers benachbarten Zähne in Umfangsrichtung des Lamellenträgers betrachtet einander zugewandt sind, mithin jeweils der jeweiligen Zahnlücke zugewandt sind. Dabei ist die jeweilige, in die jeweilige Zahnlücke eingreifende Lamelle in die erste Drehrichtung, insbesondere direkt, an der jeweiligen, ersten Zahnflanke und in die zweite Drehrichtung, insbesondere direkt, an der jeweiligen, zweiten Zahnflanke abstützbar oder abgestützt. Somit ist die jeweilige Zahnlücke in Umfangsrichtung des Lamellenträgers durch die jeweiligen, in Umfangsrichtung des Lamellenträgers einander zugewandten Zahnflanken der jeweiligen, in Umfangsrichtung des Lamellenträgers benachbarten Zähne der Verzahnung, insbesondere direkt, begrenzt.
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Um nun einen besonders verschleißarmen Betrieb realisieren, das heißt einen übermäßig schnellen und/oder einen übermäßigen Verschleiß der Getriebeeinrichtung vermeiden zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die in Umfangsrichtung des Lamellenträgers einander zugewandten Zahnflanken der benachbarten Zähne der Verzahnung in jeweiligen Zahnflankenebenen verlaufen, welche sich in der Drehachse schneiden. Mit anderen Worten, die jeweiligen, in Umfangsrichtung des Lamellenträgers einander zugewandten und die jeweilige Zahnlücke in Umfangsrichtung des Lamellenträgers, insbesondere direkt, begrenzenden Zahnflanken, mithin die jeweilige, erste Zahnflanke und die jeweilige, zweite Zahnflanke, bilden ein jeweiliges Zahnflankenpaar. Dabei verläuft die jeweilige, erste Zahnflanke des jeweiligen Zahnflankenpaares in einer jeweiligen, ersten Zahnflankenebene, und die jeweilige, zweite Zahnflanke des jeweiligen Zahnflankenpaares verläuft in einer jeweiligen, zweiten Zahnflankenebene. Die erste Zahnflankenebene und die zweite Zahnflankenebene des jeweiligen Zahnflankenpaares schneiden sich in einer Schnittgeraden, welche mit der Drehachse zusammenfällt oder die Drehachse ist. Dadurch kann ein übermäßiger und/oder übermäßig schneller Verschleiß der Getriebeeinrichtung vermieden werden. Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Üblicherweise graben sich die auch als Kupplungslamellen bezeichneten Lamellen, welche auch als Reiblamellen bezeichnet werden oder als Reiblamellen ausgebildet sind, in den Lamellenträger ein, sodass es insbesondere aufgrund von Relativbewegungen zu einem Verschleiß kommt. Dieser Verschleiß kann nun durch die Erfindung vermieden oder zumindest vorteilhaft geringgehalten werden. Hintergrund ist insbesondere, dass die Zahnflankenebenen üblicherweise einen solch großen Gesamtwinkel einschließen, dass sich die Zahnflankenebenen in einer Geraden schneiden, die in radialer Richtung des Lamellenträgers, dessen axiale Richtung mit der Drehachse zusammenfällt und senkrecht zur radialen Richtung verläuft, insbesondere nach außen hin von der Drehachse beabstandet ist. Die Zahnflanken sind Flanken oder Flächen, an denen eine Zentrierung der Lamellen sowie eine Kraftübertragung realisiert werden. Bei partiellen, insbesondere radialen, Relativbewegungen zwischen dem Lamellenträger und der jeweiligen Lamelle kommt es durch den herkömmlicherweise vorgesehenen, großen beziehungsweise flachen Gesamtwinkel an einer Berührfläche, an der sich die jeweilige Zahnflanke und die jeweilige Lamelle gegenseitig berühren, zu einem Anstieg einer Flächenpressung oder zu einem Verlust des Kontakts was wiederum an den restlichen tragenden Flanken zum weiteren Anstieg der Flächenpressung führt bei einer Relativbewegung und somit zu einem hohen Verschleiß beiträgt. Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass sich die Zahnflankenebenen in der Drehachse schneiden, so dass es trotz Relativbewegung in den Zahnflanken nicht zum großflächigen Kontaktverlust, nicht zum Anstieg der Flächenpressung und somit nicht zum übermäßiger Verschleiß kommt. Eine Zentrierung, insbesondere der Lamellen relativ zu dem Lamellenträger, erfolgt beispielsweise über extra dafür vorgesehene Zentrierelemente insbesondere mit einem geeigneten Zentrierwinkel, wobei die Zentrierelemente beispielsweise in um die Drehachse verlaufender Umfangsrichtung des Lamellenträgers gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die jeweiligen Zahnflankenebenen des jeweiligen Zahnflankenpaares einen auch als Lückenwinkel bezeichneten Winkel einschließen, dessen Hälfte ein jeweiliger Zahnflankenwinkel der jeweiligen Zahnflanke (32) ist, wobei sich der auch mit β bezeichnete Zahnflankenwinkel ergibt aus:
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Dabei ist β der Zahnflankenwinkel, LF ein Abstand zwischen den jeweiligen Zahnflanken an einem theoretischen Messkreisdurchmesser und dt der Messkreisdurchmesser.
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Der Zahnflankenwinkel wird auch mit β bezeichnet und ergibt sich aus folgender Formel:
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Somit ergibt der Zahnflankenwinkel β auch aus:
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Außerdem gilt:
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Mit U ist ein Kreisumfang eines theoretischen Messkreises mit dem theoretischen Messkreisdurchmesser bezeichnet, wobei insbesondere der Mittelpunkt des theoretischen Messkreises auf der Drehachse liegt.
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Um übermäßige Belastungen und somit einen übermäßigen Verschleiß vermeiden zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens oder genau drei der Zähne jeweils, insbesondere genau, eine Zentriereinrichtung aufweisen, mittels welcher die Lamellen, insbesondere relativ zu dem Lamellenträger, zentriert und somit ausgerichtet sind. Insbesondere ist die jeweilige Zentriereinrichtung das zuvor genannte, jeweilige Zentrierelement. Vorzugsweise sind die Zentriereinrichtungen in um die Drehachse verlaufender Umfangsrichtung des Lamellenträgers betrachtet gleichmäßig verteilt angeordnet, sodass die Zentriereinrichtungen in Umfangsrichtung des Lamellenträgers paarweise gleich voneinander beabstandet sind. Dadurch können die Lamellen relativ zu dem Lamellenträger präzise ausgerichtet und somit positioniert werden, sodass übermäßige Belastungen und somit ein übermäßiger Verschleiß vermieden werden kann. Beispielsweise ist die jeweilige Zentriereinrichtung als ein jeweiliger Nocken ausgebildet, welcher auch als Zentriernocken bezeichnet wird. Dadurch kann eine besonders präzise und verschleißarme Zentrierung, insbesondere der Lamellen relativ zu dem Lamellenträger, realisiert werden.
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Beispielsweise liegt der Lückenwinkel α in einem Bereich von einschließlich 0,5 bis einschließlich 5, insbesondere in einem Bereich von einschließlich 1 bis einschließlich 4. Ganz insbesondere liegt der Lückenwinkel vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich 2,5 bis 4. Ganz insbesondere liegt der Lückenwinkel in einem Bereich von einschließlich 3 bis einschließlich 4, insbesondere in einem Bereich von einschließlich 3 bis einschließlich 3,5. Dadurch kann ein übermäßiger Verschleiß besonders vorteilhaft vermieden werden.
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Um einen besonders verschleißarmen Betrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Lamellenträger an einer außenumfangsseitigen Mantelfläche eines Hohlrades eines Planetengetriebes vorgesehen und drehfest mit dem Hohlrad verbunden ist, wobei die außenumfangsseitige Mantelfläche des Hohlrades auch als radiale Außenumfangsfläche bezeichnet wird und beispielsweise in radialer Richtung des Lamellenträgers nach außen hin und somit von der Drehachse weg weist.
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Ganz insbesondere ist der Lamellenträger ein Innenlamellenträger, sodass vorzugsweise der zweite Lamellenträger ein Außenlamellenträger ist. Somit handelt es sich vorzugsweise bei den Lamellen, mithin bei den ersten Lamellen, um Innenlamellen, sodass beispielsweise die zweiten Lamellen Außenlamellen des Lamellenpakets sind.
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Um die Teileanzahl, das Gewicht und die Kosten besonders geringhalten sowie übermäßige Belastungen und somit einen übermäßigen Verschleiß vermeiden zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Hohlrad und der Lamellenträger durch ein einstückig ausgebildetes Doppelfunktionsbauteil gebildet sind. Dies bedeutet, dass der Lamellenträger und das insbesondere eine Innenverzahnung aufweisende Hohlrad einstückig miteinander ausgebildet, das heißt aus einem einzigen Stück gebildet sind. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt sind der Lamellenträger und das Hohlrad nicht als separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Bauteile ausgebildet, sondern vorzugsweise sind das Hohlrad und der Lamellenträger aus einem einzigen Stück gebildet, sodass das Doppelfunktionsbauteil ein einstückiger, mithin aus einem einzigen Stück gebildeter, Körper und somit ein Monoblock ist. Insbesondere ist die Innenverzahnung des Hohlrads an einer innenumfangsseitigen Mantelfläche des Hohlrads vorgesehen oder ausgebildet, wobei die innenumfangsseitige Mantelfläche des Hohlrads in radialer Richtung des Lamellenträgers nach innen hin und somit zu der Drehachse weist und somit von der Verzahnung des Lamellenträgers wegweist.
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Vorzugsweise umfasst die Getriebeeinrichtung das Planetengetriebe, welches beispielsweise wenigstens einen oder mehrere Planetenräder aufweist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das jeweilige Planetenrad in Eingriff mit der Innenverzahnung und somit mit dem Hohlrad steht. Insbesondere ist die Innenverzahnung eine Laufverzahnung, mit welcher das jeweilige Planetenrad in Eingriff steht. Beispielsweise ist die insbesondere als Außenverzahnung ausgebildete Verzahnung des Lamellenträgers eine Steckverzahnung.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Doppelfunktionsbauteil dünnwandig ausgebildet ist. Vorteil hierbei ist insbesondere, dass durch eine Verwendung eines dünnwandigen Doppelfunktionsbauteils das Hohlrad mit einem vergleichsweise großen Bauteildurchmesser ausgebildet sein kann, trotz eines in der Regel radial begrenzten Bauraums. So können in der Getriebeeinrichtung vergleichsweise hohe Übersetzungen i realisiert werden.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Lamellenschaltelement ein Bremsschaltelement ist, mittels welchem beispielsweise der Lamellenträger gegen das Getriebegehäuse gebremst, insbesondere drehfest mit dem Getriebegehäuse verbunden, werden kann. Dadurch kann ein besonders effizienter und verschleißarmer Betrieb realisiert werden.
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Um einen besonders verschleißarmen Betrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Lamellenträger als der genannte Innenlamellenträger ausgebildet ist, wobei die Lamellen die genannten Innenlamellen sind.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Außenlamellen insbesondere über den Außenlamellenträger drehfest mit dem Getriebegehäuse der Getriebeeinrichtung verbunden sind. Diesbezüglicher Vorteil ist insbesondere, dass dann, wenn das Lamellenschaltelement das genannte Bremsschaltelement ist, eine Schaltelementhälfte des Lamellenschaltelements insbesondere direkt mit dem Getriebegehäuse, insbesondere drehfest, verbunden sein kann, wodurch ein bauraum- und gewichtsgünstiger Aufbau realisiert und ein besonders verschleißarmer Betrieb gewährleistet werden kann. Grundsätzlich nachteilhaft dabei könnte sein, dass dann, wenn es während eines Betriebs der Getriebeeinrichtung zu von dem Lamellenschaltelement ausgehenden Geräuschen kommt, diese Geräusche nachteilhaft übertragen werden und zu Komforteinbußen führen können, wobei nun durch den vorteilhaften Winkel, das heißt dadurch, dass sich die jeweiligen Zahnflankenebenen des jeweiligen Zahnflankenpaares in der Drehachse schneiden, solche übermäßigen und zu Komforteinbußen führende Geräusche vermieden werden können. Somit können ein besonders bauraum- und gewichtsgünstiger Aufbau, ein besonders verschleißarmer Betrieb und gleichzeitig ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten der Getriebeeinrichtung gewährleistet werden.
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Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Getriebeeinrichtung für eine Ausbildung von, insbesondere voneinander unterschiedlichen, Übersetzungsstufen für die zuvor genannte, elektrische Maschine der elektrischen Achse vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Getriebeeinrichtung die zuvor genannten, insbesondere voneinander unterschiedlichen, Übersetzungsstufen aufweist, über welche das Kraftfahrzeug von der auch als elektrische Antriebsmaschine bezeichneten, elektrischen Maschine der elektrischen Achse des Kraftfahrzeugs, insbesondere rein elektrisch, antreibbar ist. Dadurch kann ein besonders verschleißarmer Betrieb gewährleistet werden.
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Außerdem kann ein insbesondere vertikaler Bauraum der elektrischen Achse in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden. Beispielsweise beträgt eine Anzahl der Übersetzungsstufen zwei oder drei, wobei die Übersetzungsstufen auch als Gänge bezeichnet werden. Beispielsweise werden nur zwei bis drei Übersetzungsstufen beziehungsweise Gänge verwendet, wodurch eine hohe Untersetzung und ein hoher Radius oder Durchmesser des Hohlrades vorgesehen sein können. Vor diesem Hintergrund können durch die Erfindung dennoch ein verschleißarmer Betrieb und ein geringer Bauraumbedarf dargestellt werden.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist und eine Getriebeeinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht einer Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug;
- 2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Getriebeeinrichtung;
- 3 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht eines als Innenlamellenträger ausgebildeten Lamellenträgers eines Lamellenschaltelements der Schalteinrichtung;
- 4 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht des Lamellenschaltelements; und
- 5 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht einer als Innenlamelle ausgebildeten Lamelle des Lamellenschaltelements.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Perspektivansicht eine Getriebeeinrichtung 10 für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Getriebeeinrichtung 10 aufweist. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs aufeinanderfolgend angeordnete Fahrzeugachsen auf, welche auch einfach als Achsen bezeichnet werden. Beispielsweise weist die jeweilige Fahrzeugachse wenigstens oder genau zwei jeweilige, auch als Fahrzeugräder bezeichnete Räder auf, wobei die Fahrzeugräder der jeweiligen Fahrzeugachse auf in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Die Fahrzeugräder des Kraftfahrzeugs sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Beispielsweise ist die Getriebeeinrichtung 10 Bestandteil insbesondere genau einer der Fahrzeugachsen. Die die Getriebeeinrichtung 10 aufweisende Fahrzeugachse umfasst beispielsweise auch eine elektrische Antriebsmaschine, welche auch als elektrische Maschine bezeichnet wird. Über die Getriebeeinrichtung 10 sind die Fahrzeugräder der die Getriebeeinrichtung 10 und die elektrische Maschine aufweisenden Fahrzeugachse, insbesondere rein, elektrisch antreibbar, wodurch das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch antreibbar ist. Die die Getriebeeinrichtung 10 und die elektrische Antriebsmaschine aufweisende Fahrzeugachse wird auch als elektrische Achse oder elektrische Antriebsachse bezeichnet.
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In Zusammenschau mit 2 und 3 ist erkennbar, dass die Getriebeeinrichtung 10 wenigstens ein Lamellenschaltelement 12 aufweist, welches beispielsweise in einem in 2 besonders schematisch dargestellten Getriebegehäuse 14 der Getriebeeinrichtung 10 angeordnet ist. Das Lamellenschaltelement 12 weist einen ersten Lamellenträger 16 auf, welcher um eine Drehachse 18 relativ zu dem Getriebegehäuse 14, welches einfach auch als Gehäuse bezeichnet wird, drehbar ist. Der Lamellenträger 16 ist ein Innenlamellenträger des Lamellenschaltelements 12. Das Lamellenschaltelement 12 weist außerdem beispielsweise einen Außenlamellenträger auf, welcher in den Fig. nicht dargestellt ist. Beispielsweise ist der Außenlamellenträger drehfest mit dem Getriebegehäuse 14 verbunden, sodass um die Drehachse 18 erfolgende Relativdrehungen zwischen dem Außenlamellenträger und dem Getriebegehäuse 14 unterbunden sind. Der Außenlamellenträger wird auch als zweiter Lamellenträger bezeichnet. Es ist denkbar, dass das Getriebegehäuse 14 und der Außenlamellenträger separat voneinander ausgebildete und drehfest miteinander verbundene Bauteile sind, oder aber das Getriebegehäuse 14 und der Außenlamellenträger sind einstückig miteinander ausgebildet, das heißt aus einem einzigen Stück gebildet. Des Weiteren weist das Lamellenschaltelement 12 ein Lamellenpaket auf, über welches ein Drehmoment zwischen den Lamellenträgern übertragbar ist, insbesondere derart, dass der Innenlamellenträger mittels des Lamellenpakets drehfest mit dem Außenlamellenträger und beispielsweise über den Außenlamellenträger drehfest mit dem Getriebegehäuse 14 verbindbar ist. Das Lamellenpaket weist in axialer Richtung des Lamellenschaltelements 12 und somit entlang der Drehachse 18 aufeinanderfolgende Lamellen auf, welche als Reiblamellen ausgebildet sind. Erste der Lamellen sind Außenlamellen, wobei in um die Drehachse 18 verlaufender Umfangsrichtung des Lamellenträgers 16 und somit des Lamellenschaltelements 12 insgesamt ein Drehmoment zwischen den Außenlamellen und dem Getriebegehäuse 14 beziehungsweise den Außenlamellen und dem Außenlamellenträger übertragbar ist. Insbesondere sind die Außenlamellen drehfest mit dem Außenlamellenträger beziehungsweise mit dem Getriebegehäuse 14 verbunden. Zweite der Lamellen sind Innenlamellen, wobei zwischen der jeweiligen Innenlamelle und dem Innenlamellenträger ein in Umfangsrichtung des Innenlamellenträgers verlaufendes Drehmoment übertragbar ist. Somit sind die Innenlamellen in um die Drehachse 18 verlaufender Umfangsrichtung des Innenlamellenträgers an dem Innenlamellenträger abstützbar oder abgestützt, insbesondere derart, dass die Innenlamellen drehfest mit dem Innenlamellenträger (Lamellenträger 16) verbunden sind. Von den Innenlamellen ist beispielsweise in 2 eine mit 20 bezeichnete Innenlamelle teilweise dargestellt. Die vorigen und folgenden Ausführungen zur Innenlamelle 20 können ohne Weiteres auch auf die anderen Innenlamellen übertragen werden und umgekehrt. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Außenlamellen und die Innenlamellen in axialer Richtung des Lamellenträgers 16 und somit des Lamellenschaltelements 12 insgesamt abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei die axiale Richtung des Lamellenträgers 16 und somit des Lamellenschaltelements 12 insgesamt mit der Drehachse 18 zusammenfällt. Die zuvor genannte Umfangsrichtung des Lamellenträgers 16 und somit des Lamellenschaltelements 12 insgesamt verläuft um die Drehachse 18 herum und ist in 3 durch einen Doppelpfeil 22 veranschaulicht. Aus 1 bis 3 ist erkennbar, dass der Lamellenträger 16 eine vorliegend als Außenverzahnung ausgebildete Verzahnung 24 aufweist, welche in Umfangsrichtung des Lamellenträgers 16 und somit des Lamellenschaltelements 12 insgesamt abwechselnd aufeinanderfolgende Zähne 26 und Zahnlücken 28 aufweist. Aus 2 ist erkennbar, dass die jeweilige Zahnlücke 28 in Umfangsrichtung des Lamellenträgers 16, insbesondere direkt, durch in Umfangsrichtung des Lamellenträgers 16 benachbarte Zähne 26 begrenzt ist, wobei die jeweiligen, die jeweilige Zahnlücke 28 in Umfangsrichtung des Lamellenträgers 16, insbesondere direkt, begrenzenden, in Umfangsrichtung des Lamellenträgers 16 benachbarten Zähne 26 ein jeweiliges Zahnpaar bilden. In 2 ist beispielhaft eines der Zahnpaare erkennbar und mit m30 bezeichnet, wobei die Zähne 26 des Zahnpaares 30 die in 2 erkennbare Zahnlücke 28 in Umfangsrichtung des Lamellenträgers 16, insbesondere direkt, beidseitig begrenzen und in Umfangsrichtung des Lamellenträgers 16 benachbart zueinander sind. Dies bedeutet, dass in Umfangsrichtung des Lamellenträgers 16 zwischen den Zähnen 26 des jeweiligen Zahnpaares 30 kein anderer Zahn 26 angeordnet ist. Am Beispiel der in 2 gezeigten Innenlamelle 20 ist erkennbar, dass die jeweilige Innenlamelle 20 in die jeweilige Zahnlücke 28 eingreift, wodurch das zuvor genannte Drehmoment zwischen der jeweiligen Innenlamelle 20 und dem Lamellenträger16 in Umfangsrichtung des Lamellenträgers 16 übertragbar ist, mithin die jeweilige Innenlamelle 20 in Umfangsrichtung des Lamellenträgers 16, insbesondere direkt, an den jeweiligen, benachbarten Zähnen 26 des jeweiligen Zahnpaares 30 und somit an dem Lamellenträger 16 abstützbar oder abgestützt ist.
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Aus 2 ist erkennbar, dass die Zähne 26 des jeweiligen Zahnpaares 30 jeweilige, in Umfangsrichtung des Lamellenträgers 16 einander zugewandte Zahnflanken 32 aufweisen, durch welche die jeweilige Zahnlücke 28 in Umfangsrichtung des Lamellenträgers 16 beidseitig und insbesondere direkt begrenzt ist. Dabei ist die jeweilige Zahnlücke 28 in eine um die Drehachse 18 verlaufende, erste Drehrichtung durch eine erste der Zahnflanken 32 der Zähne 26 des jeweiligen Zahnpaares 30, insbesondere direkt, begrenzt, und die jeweilige Zahnlücke 28 ist in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, um die Drehachse 18 verlaufende, zweite Drehrichtung, insbesondere direkt, durch eine zweite der Zahnflanken 32 der Zähne 26 des jeweiligen Zahnpaares 30 begrenzt. Dabei ist die jeweilige Innenlamelle 20 in die erste Drehrichtung, insbesondere direkt, an der ersten Zahnflanke 32 abstützbar oder abgestützt, und die jeweilige Innenlamelle 20 ist in die zweite Drehrichtung, insbesondere direkt, an der jeweiligen, zweiten Zahnflanke 32 abstützbar oder abgestützt.
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In 3 ist die erste Drehrichtung durch einen Pfeil 33 veranschaulicht, die zweite Drehrichtung ist durch einen Pfeil 34 veranschaulicht. Die jeweiligen, in Umfangsrichtung des Lamellenträgers 16 einander zugewandten Zahnflanken 32 der jeweiligen Zähne 26 des jeweiligen Zahnpaares 30 bilden ein jeweiliges Zahnflankenpaar 36. Dabei ist aus 3 erkennbar, dass die jeweilige, erste Zahnflanke 32 des jeweiligen Zahnflankenpaares 36 in einer gedachten, ersten Zahnflankenebene E1 verläuft, und die jeweilige zweite Zahnflanke 32 des jeweiligen Zahnflankenpaares 36 verläuft in einer jeweiligen, gedachten, zweiten Zahnflankenebene E2.
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Um nun einen besonders verschleißarmen Betrieb der Getriebeeinrichtung 10 realisieren zu können, ist es vorgesehen, dass sich die jeweiligen Zahnflankenebenen E1 und E2 des jeweiligen Zahnflankenpaares 36 in der Drehachse 18, das heißt in einer mit der Drehachse 18 zusammenfallenden Schnittgeraden, schneiden. Mit anderen Worten sind die jeweiligen Zahnflanken 32 und somit die jeweiligen Zahnflankenebenen E1 und E2 des jeweiligen Zahnflankenpaares 36 zu der Drehachse 18 und somit zu einem auf der Drehachse 18 liegenden Mittelpunkt ausgerichtet, derart, dass sich die Zahnflankenebenen E1 und E2 des jeweiligen Zahnflankenpaares 36 in der Drehachse 18 schneiden.
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Aus 4 ist erkennbar, dass die Zahnflankenebenen E1 und E2 des jeweiligen Zahnflankenpaares 36 einen einfach auch als Winkel bezeichneten Lückenwinkel α einschließen, dessen Hälfte ein jeweiliger Zahnflankenwinkel β der jeweiligen Zahnflanke 32 des jeweiligen Zahnflankenpaares 36 ist. Die jeweilige Innenlamelle 20 weist beispielsweise einen jeweiligen, mit der jeweiligen Zahnlücke 28 korrespondierenden und in die jeweilige Zahnlücke 28 eingreifenden, auch als Lamellennoppen bezeichneten Eingriffszahn 38 auf, welcher beispielsweise eine in Umfangsrichtung der ersten Zahnflanke 32 des jeweiligen Zahnflankenpaares 36 zugewandte, erste Eingriffszahnflanke 40 und eine jeweilige, in Umfangsrichtung des Lamellenträgers 16 der jeweiligen, zweiten Zahnflanke 32 des jeweiligen Zahnflankenpaares 36 zugewandte, zweite Eingriffszahnflanke 42 aufweist. Die Eingriffszahnflanke 40 verläuft beispielsweise in einer ersten Eingriffszahnflankenebene, und die jeweilige Eingriffszahnflanke 42 verläuft beispielsweise in einer jeweiligen, zweiten Eingriffszahnflankenebene. Beispielsweise verläuft die jeweilige, erste Eingriffszahnflankenebene parallel zur jeweiligen, ersten Zahnflankenebene E1, und beispielsweise verläuft die jeweilige, zweite Eingriffszahnflankenebene parallel zur jeweiligen, zweiten Zahnflankenebene E2. Beispielsweise schließen die jeweiligen Eingriffszahnflankenebenen des jeweiligen Eingriffszahns 38 einen Gesamtwinkel ein, welcher beispielsweise dem Lückenwinkel α entspricht. In 4 ist ein theoretischer Messkreis, dessen Mittelpunkt beispielsweise der zuvor genannte Mittelpunkt ist und somit beispielsweise auf der Drehachse 18 liegt, mit 44 bezeichnet, wobei der auch als theoretischer Messkreisdurchmesser bezeichnete Durchmesser des theoretischen Messkreises 44 mit dt bezeichnet ist.
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Mit LF ist ein beispielsweise auch als Flankenabstand bezeichneter und beispielsweise gerade, das heißt entlang einer gedachten Geraden, verlaufender Abstand zwischen den jeweiligen, einander zugewandten Zahnflanken 32 des jeweiligen Zahnflankenpaares 36 an dem theoretischen Messkreisdurchmesser dt, das heißt an dem theoretischen Messkreis 44 bezeichnet. Dies bedeutet, dass der Abstand LF an einem ersten Punkt beginnt und an einem zweiten Punkt endet und von dem ersten Punkt zu dem zweiten Punkt beispielsweise gerade, das heißt entlang der zuvor genannten Geraden, verläuft, wobei der erste Punkt auf dem theoretischen Messkreisdurchmesser dt, das heißt auf dem theoretischen Messkreis 44, und auf der ersten Zahnflanke 32 des jeweiligen Zahnflankenpaares 36 liegt und wobei der zweite Punkt auf dem theoretischen Messkreisdurchmesser dt, das heißt auf dem theoretischen Messkreis 44, und auf der zweiten Zahnflanke 32 des jeweiligen Zahnflankenpaares 36 liegt. Der Lückenwinkel α ergibt sich dabei aus:
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Der jeweilige Zahnflankenwinkel β ergibt sich dabei aus:
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Aus
5 ist erkennbar, dass die jeweilige Innenlamelle 20 und dabei insbesondere der jeweilige Eingriffszahn 38 den Zahnflankenwinkel β übernimmt, sodass die Hälfte des Gesamtwinkels dem Zahnflankenwinkel β entspricht. Ein insbesondere gerade verlaufender Abstand zwischen der jeweiligen, ersten Eingriffszahnflanke 40 und der jeweiligen, zweiten Eingriffszahnflanke 42 an dem Messkreisdurchmesser dt ist in
5 mit AB bezeichnet und ergibt sich beispielsweise aus dem Abstand LF minus einem beispielsweise vorgebbaren oder vorgegebenen Umschlagspiel US. Somit gilt beispielsweise:
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Dabei ist in 5 die jeweilige, erste Eingriffszahnflankenebene, in welcher die jeweilige, erste Eingriffszahnflanke 40 verläuft, mit EF1 bezeichnet und die jeweilige, zweite Eingriffszahnflankenebene, in welcher sich die jeweilige, zweite Eingriffszahnflanke 42 erstreckt, ist mit EF2 bezeichnet. Aus 1 ist erkennbar, dass die Getriebeeinrichtung 10 ein Planetengetriebe 46 aufweist, welches ein Hohlrad 48 mit einer Innenverzahnung 50 aufweist. Dabei umfasst das Planetengetriebe 46 Planetenräder, von denen in 1 ein mit 52 bezeichnetes Planetenrad erkennbar ist. Wie in 1 durch einen Pfeil 54 veranschaulicht ist, ist das jeweilige Planetenrad 52 drehbar an einem auch als Steg bezeichneten Planetenträger des Planetengetriebes 46 gehalten, wobei beispielsweise der Planetenträger um die Drehachse 18 relativ zu dem Getriebegehäuse 14 drehbar ist. Ferner ist es denkbar, dass das Planetengetriebe 46 ein Sonnenrad aufweist, welches beispielsweise um die Drehachse 18 relativ zu dem Getriebegehäuse 14 drehbar ist. Beispielsweise kämmt das jeweilige Planetenrad 52, insbesondere gleichzeitig, einerseits mit dem Sonnenrad und andererseits mit dem Hohlrad 48 insbesondere über dessen Verzahnung 50. Während, wie aus 2 erkennbar ist, die Verzahnung 24 in radialer Richtung des Lamellenträgers 16 und somit des Lamellenschaltelements 12 insgesamt, dessen radiale Richtung senkrecht zu der mit der Drehachse 18 zusammenfallenden axialen Richtung des Lamellenträgers 16 und somit des Lamellenschaltelements 12 insgesamt verläuft, nach außen und somit von der Drehachse 18 weg weist, weist die Innenverzahnung 50 in radialer Richtung des Lamellenschaltelements 12 und somit des Lamellenträgers 16 nach innen und somit zur Drehachse 18. Der als Innenlamellenträger ausgebildete Lamellenträger 16 ist dabei an einer außenumfangsseitigen Mantelfläche 56 des Hohlrads 48 vorgesehen und drehfest mit dem Hohlrad 48 verbunden. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Hohlrad 48 und der als Außenlamellenträger ausgebildete Lamellenträger 16 durch ein einstückig ausgebildetes Doppelfunktionsbauteil 58 gebildet und somit einstückig miteinander ausgebildet, das heißt aus einem einzigen Stück gebildet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Getriebeeinrichtung
- 12
- Lamellenschaltelement
- 14
- Getriebegehäuse
- 16
- Lamellenträger
- 18
- Drehachse
- 20
- Innenlamelle
- 22
- Doppelpfeil
- 24
- Verzahnung
- 26
- Zahn
- 28
- Zahnlücke
- 30
- Zahnpaar
- 32
- Zahnflanke
- 33
- Pfeil
- 34
- Pfeil
- 36
- Zahnflankenpaar
- 38
- Eingriffszahn
- 40
- erste Eingriffszahnflanke
- 42
- zweite Eingriffszahnflanke
- 44
- theoretischer Messkreis
- 46
- Planetengetriebe
- 48
- Hohlrad
- 50
- Innenverzahnung
- 52
- Planetenrad
- 54
- Pfeil
- 56
- außenumfangsseitige Mantelfläche
- 58
- Doppelfunktionsbauteil
- E1
- erste Zahnflankenebene
- E2
- zweite Zahnflankenebene
- LF
- Abstand
- AB
- Abstand
- EF1
- erste Eingriffszahnflankenebene
- EF2
- zweite Eingriffszahnflankenebene
- US
- Umschlagspiel
- dt
- Messkreisdurchmesser
- α
- Lückenwinkel
- β
- Zahnflankenwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10205768 A1 [0002]
- DE 102018008939 B3 [0002]