Die Erfindung betrifft ein Mehrganggetriebe gemäß dem ersten Patentanspruch, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Mehrganggetriebe. Ein Mehrganggetriebe gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Mehrganggetriebe ist aus der DE 10 2013 226 473 A1 bekannt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Antriebsstrangs für ein Elektrofahrzeug mit Batteriespeicher (BEV) beschrieben, wobei dieses Fahrzeug ausschließlich mittels eines Elektromotors antreibbar ist, dies ist nicht als eine Beschränkung der Erfindung auf eine solche Ausführungsform zu verstehen.

Bei einem solchen Elektrofahrzeug können Betriebszustände auftreten, bei welchen nicht mehr die nominell mögliche Antriebsleistung aus diesem Batteriespeicher bzw. von diesem Elektromotor abrufbar ist, in einem solchen Fall wird von einem degradiertem Antriebssystem gesprochen, insbesondere das vom Elektromotor bereitstellbare Antriebsdrehmoment ist bei einem solchen degradiertem Antriebssystem verringert. Insbesondere um bei einem degradiertem Antriebssystem ein ausreichendes Antriebsdrehmoment an den Antriebsrädern des Fahrzeugs bereitstellen zu können, kommen Mehrganggetriebe mit einer Vielzahl von schaltbaren Übersetzungsverhältnissen, sogenannten Gängen, in BEVs zum Einsatz. Die DE 10 2013 226 473 A1 schlägt ein Getriebe für ein Elektrofahrzeug mit 3 schaltbaren Gängen vor.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Mehrganggetriebe mit einer ausreichenden Anzahl an schaltbaren Übersetzungsverhältnissen (Gängen) und einem einfachen Aufbau anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Mehrganggetriebe gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Fahrzeug mit einem solchen Mehrganggetriebe, gemäß Patentanspruch 7, gelöst. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Unter einem Mehrganggetriebe ist im Sinne der Erfindung ein Geschwindigkeitswechselgetriebe zu verstehen, welches zum Übertragen von Antriebsleistung von einer Antriebsmaschine zu wenigstens einem oder mehreren antreibbaren Antriebsrädern eingerichtet ist. Dabei ist die Antriebsmaschine zum Bereitstellen einer Antriebsleistung zum Überwinden von Fahrwiderständen in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, eingerichtet.

Vorzugsweise weist ein solches Mehrganggetriebe wenigstens eine Getriebeeingangs-, eine Getriebeausgangswelle, ein Getriebegehäuse sowie ein Umlaufgetriebe mit einem Umlaufgetrieberadsatz auf. Vorzugsweise ist dieser Umlaufgetrieberadsatz zum Bereitstellen unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse zwischen der Getriebeeingangs- und der Getriebeausgangswelle eingerichtet. Vorzugsweise ist das Mehrganggetriebe zum Bereitstellen unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse in diskreten Stufen, sogenannten Gängen, eingerichtet. Vorzugsweise weist das Mehrganggetriebe genau 3 oder weniger schaltbare Übersetzungsverhältnisse auf. Weiter vorzugsweise weist das Mehrganggetriebe zwei Schaltelemente und zwei mit diesen schaltbare diskrete Übersetzungsverhältnisse auf und bevorzugt weist das Mehrganggetriebe drei Schaltelemente und drei mit diesen schaltbare diskrete Übersetzungsverhältnisse auf. Im Sinne der Erfindung ist unter einem solchen Umlaufgetriebe ein Zahnradgetriebe zu verstehen, welches wenigstens einen Umlaufgetrieberadsatz aufweist. Weiter ist und einem solchen Umlaufgetrieberadsatz ein Planetengetrieberadsatz oder ein Getrieberadsatz, welcher aus einem oder mehreren vollständigen oder reduzierten Planetengetrieberadsätzen zusammengesetzt ist. Vorzugsweise ist unter einem vollständigen Planetengetrieberadsatz ein Planetengetrieberadsatz mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad, einem Planetenradträger sowie wenigstens einem oder mehreren auf diesem Planetenradträgern gelagerten Planetenrädern zu verstehen und unter einem reduzierten Planetengetrieberadsatz ist im Sinne der Erfindung ein Planetengetrieberadsatz zu verstehen, der wenigstens eines der zuvor genannten Getriebeelemente (Sonnenrad, Hohlrad, Planetenradträger) oder mehrere dieser, nicht aufweist.

Der vorliegende Umlaufgetrieberadsatz weist vorzugsweise folgende Umlaufgetriebeelemente auf, ein Sonnenrad, ein erstes Hohlrad und ein zweites Hohlrad, wenigstens ein erstes Planetenrad, welches vorzugsweise sowohl mit dem ersten Sonnenrad und dem mit dem ersten Hohlrad in Eingriff steht und ein zweites Planetenrad, welches vorzugsweise mit dem zweiten Hohlrad in Eingriff steht, und einen Planetenradträger, auf welchem vorzugsweise das wenigstens eine erste und das wenigstens eine zweite Planetenrad drehbar gelagert sind. Vorzugsweise stehen das erste und das zweite Planetenrad in Eingriff miteinander. Weiter vorzugsweise weist der Umlaufgetrieberadsatz eine Vielzahl erster und vorzugsweise eine Vielzahl zweiter Planetenräder auf.

Vorzugsweise ist der Umlaufgetrieberadsatz, bezogen auf die Drehmomentübertragung zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle angeordnet und weiter vorzugsweise sind Stirnradstufen zur kinematischen Verbindung vorgesehen, so dass mittels des Umlaufgetrieberadsatzes Antriebsleistung von der Antriebsmaschine kommend von der Getriebeeingangswelle über den Umlaufgetrieberadsatz auf die Getriebeausgangswelle übertragbar ist. Weiter vorzugsweise sind die Getriebeeingangswelle und die Getriebeausgangswelle achsparallel zueinander angeordnet und bevorzugt radial beabstandet zueinander. In einer weiter bevorzugt Ausführungsform sind die Getriebeeingangs- und Getriebeausgangswelle koaxial zueinander angeordnet.

Im Sinne der Erfindung ist unter dem in Eingriff stehen zu verstehen, dass sich 2 Zahnräder zur Leistungsübertragung kontaktieren, insbesondere kämmen zwei Zahnräder zur Leistungsübertragung miteinander wenn diese miteinander in Eingriff stehen.

Vorzugsweise weist das Umlaufgetriebe eine Vielzahl von Schaltelementen auf, wobei ein derartiges Schaltelement zum selektiv drehfesten Verbinden eines der zuvor genannten Umlaufgetriebeelemente mit einem weiteren dieser Umlaufgetriebeelemente oder mit dem Getriebegehäuse eingerichtet ist. Insbesondere durch dieses selektiv drehfesten Verbinden sind mit dem Umlaufgetriebe unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle darstellbar und somit ist das Umlaufgetriebe mittels der Schaltelemente in unterschiedliche Gänge schaltbar.

Vorzugsweise ist der Umlaufgetrieberadsatz derart aufgebaut, dass dieses wenigstens eine zweite Planetenrad mit diesem wenigstens einem ersten Planetenrad in Eingriff steht und dass vorzugsweise das zweite Hohlrad mit einem ersten Schaltelement (aus dieser Vielzahl von Schaltelementen) mit dem Getriebegehäuse selektiv drehfest verbindbar ist und weiter vorzugsweise ist das Sonnenrad mit einem zweiten dieser Schaltelemente (aus dieser Vielzahl von Schaltelementen) mit dem Getriebegehäuse selektiv drehfest verbindbar.

Vorzugsweise ist ein solches Schaltelement als Bremse, Kupplung oder Synchronisierung ausgebildet, wobei diese Schaltelemente allgemein zum selektiv drehfesten Ausbilden einer reibschlüssigen, einer formschlüssigen oder einer reib-/ formschlüssigen Verbindung eingerichtet sind.

Insbesondere ein derartiger Aufbau des Umlaufgetrieberadsatzes ermöglicht einen kompakten Aufbau sowie einen guten Wirkungsgrad bei der Übertragung der Antriebsleistung.

Insbesondere ist es mittels einer derartigen Anordnung der Schaltelemente ermöglicht, dass diese ein relativ geringes Drehmoment im geschlossenen Zustand (Drehmoment ist übertragbar) übertragen und so ist ein kompakter Aufbau dieser ermöglicht. Vorzugsweise ist das Mehrganggetriebe für den Quereinbau in ein Kraftfahrzeug vorgesehen und weiter vorzugsweise für den Längseinbau.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Hohlrad mit einem dritten dieser Schaltelemente (aus dieser Vielzahl von Schaltelementen) mit dem zweiten Hohlrad selektiv drehfest verbindbar. Ist dieses dritte Schaltelement geschlossen, so ist ein Abwälzen des ersten und zweiten Planetenrades gegenüber dem ersten und zweiten Hohlrad verhindert und eine Leistungsübertragung von der Getriebeeingangswelle auf die Getriebeausgangswelle findet ohne Wälzleistungsverluste im Umlaufgetriebe statt und damit mit einem hohen Wirkungsgrad. Insbesondere mittels einer derartigen Ausgestaltung des Umlaufgetriebes ist eine für den Kraftfahrzeugbau geeignete Abstufung der einzelnen Übersetzungsverhältnisse erreichbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Mehrganggetriebes ist diesem Antriebsleistung von einer Antriebsmaschine über die Getriebeeingangswelle zuführbar und weiter ist diese Antriebsleistung in Richtung zur Getriebeausgangswelle über das Umlaufgetriebe übertragbar. Von der Getriebeausgangswelle ist diese Antriebsleistung, vorzugsweise an einen sich an das Mehrganggetriebe anschließenden Antriebsstrang, abgebbar. Bei der Übertragung (Richtung von der Antriebsmaschine zu dem/den antreibbaren Rädern) ist die Antriebsleistung dem ersten Hohlrad, als erstem der Umlaufgetriebeelemente, zuführbar. Vom Umlaufgetrieberadsatz ist die Antriebsleistung vom Planetenradträger, als letztem der Umlaufgetriebeelemente, der Getriebeausgangswelle zuführbar. Dabei bezieht sich erstem und letzten auf die Leistungsübertragung von der Getriebeeingangswelle zu Getriebeausgangswelle. Insbesondere ermöglicht ein derartiger Aufbau des Mehrganggetriebes einen kompakten Aufbau sowie einen guten Wirkungsgrad bei der Übertragung der Antriebsleistung.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Getriebeeingangswelle und dem ersten Hohlrad, bezogen auf die Drehmomentübertragung, ein erstes Stirnradgetriebe angeordnet. Insbesondere mittels diesem ersten Stirnradgetriebe ist dem ersten Hohlrad Antriebsleistung von der Getriebeeingangswelle zuführbar und vorzugsweise unmittelbar zuführbar. Insbesondere mittels eines solchen ersten Stirnradgetriebes ist die von einer Antriebsmaschine bereitstellbare Drehzahl, beziehungsweise das Drehmoment, an die Lastanforderung, welche aus Fahrwiderständen resultiert, anpassbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Getriebeausgangswelle und dem Planetenradträger, bezogen auf die Drehmomentübertragung, ein zweites Stirnradgetriebe angeordnet. Insbesondere mittels diesem zweiten Stirnradgetriebe ist der Getriebeausgangswelle Antriebsleistung zuführbar und vorzugsweise unmittelbar zuführbar. Insbesondere mittels eines solchen zweiten Stirnradgetriebes ist die von einer Antriebsmaschine bereitstellbare Drehzahl, beziehungsweise das Drehmoment, an die Lastanforderung, welche aus Fahrwiderständen resultieren, anpassbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Mehrstufengetriebe ein erstes und ein zweites Stirnradgetriebe auf. Mit diesem oder diesen Stirnradgetrieben ist eine Drehzahlanpassung einer Antriebsmaschine (Antriebsmaschine von welcher Antriebsleistung an die Getriebeeingangswelle abgebbar ist) ermöglicht, insbesondere im Fall einer Hochdrehzahlantriebsmaschine (Antriebsdrehzahl bis über 10000 1 /min), die Drehzahl die von der Getriebeausgangswelle abgebbar ist, mittels einer oder mittels zweier Stirnradstufen zu verringern.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Umlaufgetriebe genau drei Schaltelemente auf, vorzugsweise weist das Umlaufgetriebe dieses erste, dieses zweite und dieses dritte Schaltelement auf. Weiter vorzugsweise ist dieses Umlaufgetriebe mittels diesen drei Schaltelement in genau drei unterschiedliche Übersetzungsstufen schaltbar. Vorzugsweise ist zum Bilden eines Übersetzungsverhältnisses mindestens eines der Schaltelement geschlossen (Drehmoment übertragbar) und vorzugsweise sind die beiden anderen Schaltelemente geöffnet (kein Drehmoment übertragbar). Zum Verändern des Übersetzungsverhältnisses wird vorzugsweise das eine geschlossene Schaltelement geöffnet und weiter vorzugsweise eines der beiden anderen geöffneten Schaltelemente geschlossen. Insbesondere mittels einer solchen Ausgestaltung des Mehrstufengetriebes ist eine ausreichende Anzahl von unterschiedlichen Gängen, bei einem gleichzeitig geringen Bauraumbedarf, darstellbar.

Weiter ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, mit einem Mehrganggetriebe der zuvor beschriebenen Bauart vorgesehen und weiter vorzugsweise weist dieses Fahrzeug als Antriebsmaschine einen Elektromotor auf, welcher zur Drehmomentübertragung, insbesondere also zur Übertragung einer Elektromotorantriebsleistung, mit der Getriebeeingangswelle koppelbar ist oder bevorzugt mit dieser gekoppelt ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dieses Fahrzeug ausschließlich durch diesen Elektromotor oder durch mehrere Elektromotoren als einziger Antriebsquelle zum Überwinden der Fahrwiderstände antreibbar. Insbesondere ist das Fahrzeug also als sogenanntes BEV (Batterie electric vehicle) ausgebildet. Insbesondere bei einem solchen BEV ist aufgrund einer Degradation des Antriebsystems der vorgeschlagene Antrieb besonders vorteilhaft einsetzbar, insbesondere um eine ausreichende Zugkraft des Fahrzeugs bereitstellen zu können.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Fahrzeug ein Mehrganggetriebe mit genau drei Schaltelementen und damit mit genau drei schaltbaren Gängen auf und weiter ist dieses Fahrzeug ausschließlich durch einen oder mehrere Elektromotoren als einziger Antriebsquelle antreibbar. Anders gewendet ist das Fahrzeug ist also als BEV, mit einem als Dreiganggetriebe ausgebildeten Mehrganggetriebe der zuvor beschrieben Bauart, ausgebildet.

Besonders vorteilhaft ist das angegebene Mehrganggetriebe bei Elektromotoren mit einer hohen Nenndrehzahl anwendbar, dabei ist in diesem Sinn unter eine hohen Nenndrehzahl eine Drehzahl des Elektromotors von mehr als 10000 1 /min und bevorzugt von mehr als 14000 1 /min und besonders bevorzugt von 17000 1/min oder mehr zu verstehen.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand der teilweise schematisierten Figuren näher erläutert, dabei zeigt:

Fig.1 : einen schematisierten Schnitt eines Mehrganggetriebes,

Fig.2: einen schematisierten Antriebsstrang mit einem solchen

Mehrganggetriebe.

Dem Mehrganggetriebe ist über die Getriebeeingangswelle 1 Antriebsleistung von einer Antriebsmaschine (nicht dargestellt) zum Überwinden von Fahrwiderständen des Kraftfahrzeugs, in dessen Antriebsstrang dieses Mehrganggetriebe eingesetzt wird, eingerichtet. Diese Antriebsleistung wird durch ein erstes Stirnradgetriebe mit einem ersten 13 und einem zweiten 14 Stirnrad auf das erste Hohlrad 4 des Umlaufgetriebes 3 übertragen.

Das erste Hohlrad 4 gehört zum Umlaufgetrieberadsatz des Umlaufgetriebes 3, weiter weist dieser Umlaufgetrieberadsatz das Sonnenrad 5, den Planetenradträger 6, das erste Planetenrad 7 und das zweite Planetenrad 8, welche drehbar auf dem Planetenradträger 6 gelagert sind und das zweite Hohlrad 9 auf. Aufgrund der Darstellung ist nur ein erstes Planetenrad 7 und ein zweites Planetenrad 8 dargestellt, jedoch weist der Umlaufgetrieberadsatz eine Vielzahl dieser Planetenräder 7, 8 auf. Zur Leistungsübertragung steht das erste Hohlrad 4 mit dem ersten Planetenrad 7 in Eingriff, weiter steht das erste Planetenrad 7 mit dem zweiten Planetenrad 8 in Eingriff. Damit diese beiden Planetenräder 7, 8 miteinander in Eingriff stehen können ist das erste Planetenrad 7 gegenüber dem zweiten Planetenrad 8 in Umfangsrichtung versetzt, um dies darzustellen ist das erste Planetenrad 7 strichliert dargestellt. Das zweite Planetenrad 8 steht zur Leistungsübertragung in Eingriff mit dem zweiten Hohlrad 9. Weiter stet das erste Planetenrad 7 mit dem Sonnenrad 5 in Eingriff.

Um unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der Getriebeeingangswelle 1 und der Getriebeausgangswelle 2 darstellen zu können, weist das Mehrganggetriebe das erste Schaltelement 10, das zweite Schaltelement 1 1 sowie das dritte Schaltelement 12 auf. Mit dem ersten Schaltelement 10 ist das zweite Hohlrad 9 selektiv drehfest mit dem Getriebegehäuse 0 verbindbar. Mit dem zweiten Schaltelement 1 1 ist das Sonnenrad 5 selektiv drehfest mit dem Getriebegehäuse 0 verbindbar. Mit dem dritten Schaltelement 12 ist das erste Hohlrad 4 und damit das erste Stirnrad 13 des ersten Stirnradgetriebes selektiv drehfest mit dem zweiten Hohlrad 9 verbindbar.

Über den Planetenradträger 6 und ein zweites Stirnradgetriebe mit einem ersten Stirnrad 15 und einem zweiten Stirnrad 16 ist der Getriebeausgangswelle 2 die von der Antriebsmaschine bereitgestellte Antriebsleistung zuführbar.

Das erste Hohlrad 4 ist in der dargestellten Ausführungsform wenigstens abschnittsweise als ein Zahnradringen ausgeführt, welcher die Hohlrad Verzahnung für das erste Hohlrad 4 aufweist und eine Außenverzahnung für das erste Stirnrad 13 des ersten Stirnrad Getriebes. Insbesondere mittels einer solchen Ausgestaltung ist ein geringer Bauraumbedarf in axialer Richtung erreichbar.

In Figur 2 ist ein schematisierter Antriebsstrang mit einem Mehrganggetriebe 18 der zuvor beschriebenen Bauart dargestellt. Dem Mehrganggetriebe 18 ist über die Getriebeeingangswelle 1 von den Elektromotor 17 Antriebsleistung zum Überwinden von Fahrwiderständen zuführbar.

Das Mehrganggetriebe 18 gibt je nach Schaltzustand mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis diese Antriebsleistung von der Getriebeeingangswelle 1 über die Getriebeausgangswelle 2 ab. Weiter weist der Antriebsstrang eine antreibbare Fahrzeugachse 19 auf, welche mit der Getriebeausgangswelle 2 drehfest verbunden ist. An der antreibbaren Fahrzeugachse 19 sind die antreibbaren Räder 20 angeordnet, mit welchen die von der Getriebeausgangswelle 2 abgegebene Antriebsleistung auf die Fahrbahnoberfläche (nicht dargestellt) übertragbar ist.

Bezugszeichenliste:

1 Getriebeeingangswelle

2 Getriebeausgangswelle

3 Umlaufgetriebe

4 Erstes Hohlrad

5 Sonnenrad

6 Planetenradträger

7 Erstes Planetenrad

8 Zweites Planeten rad

9 Zweites Hohlrad

10 Erstes Schaltelement

1 1 Zweites Schaltelement

12 Drittes Schaltelement

13 Erstes Stirnrad des ersten Stirnradgetriebes

14 Zweites Stirnrad des ersten Stirnradgetriebes

15 Erstes Stirnrad des zweiten Stirnradgetriebes

16 Zweites Stirnrad des zweiten Stirnradgetriebes

17 Elektromotor

18 Mehrganggetriebe

19 Antreibbare Fahrzeugachse

20 Antreibbares Rad