AT526663B1

AT526663B1 - Coupling element

Info

Publication number: AT526663B1
Application number: ATA50301/2023A
Authority: AT
Original assignee: Miba Sinter Austria Gmbh
Priority date: 2023-04-21
Filing date: 2023-04-21
Publication date: 2024-06-15
Also published as: AT526663A4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kupplungselement (4) zur Herstellung eines Kraftflusses zwischen zwei Vorrichtungen eines Antriebstranges (1), umfassend einen ringförmigen Grundkörper (17) mit einer inneren und einer äußeren Mantelfläche (18, 19), wobei an der inneren Mantelfläche (18) eine Innenverzahnung mit ersten Zähnen (20) angeordnet ist, die in der Axialrichtung (21) an einem distalen Endbereich keilflächig ausgebildete erste Dachschrägen (22) aufweisen, wobei an der äußeren Mantelfläche (19) und diese überragend Formschlusselemente (23) angeordnet sind. Auf mehreren der ersten Zähne (20) sind sich radial nach innen erstreckende zweite Zähne (24) angeordnet, die in der Axialrichtung (21) an einem distalen Endbereich keilflächig ausgebildete zweite Dachschrägen (25) aufweisen, die in der Axialrichtung (21) beabstandet zu ersten Dachschrägen (22) angeordnet sind, wobei die distalen Endbereiche der zweiten Zähne (24) in die gleiche Richtung weisen, wie die ersten distalen Endbereiche. Ein Teil von in einer Umfangsrichtung (33) nebeneinander angeordneten ersten Zähnen (20) ist in der Axialrichtung (21) kürzer als die restlichen ersten Zähne (20).The invention relates to a coupling element (4) for producing a force flow between two devices of a drive train (1), comprising an annular base body (17) with an inner and an outer surface (18, 19), wherein an internal toothing with first teeth (20) is arranged on the inner surface (18), which have first roof slopes (22) formed in a wedge-shaped manner in the axial direction (21) at a distal end region, wherein form-fitting elements (23) are arranged on the outer surface (19) and projecting beyond it. Second teeth (24) extending radially inwards are arranged on several of the first teeth (20), which have second roof slopes (25) formed in a wedge-shaped manner in the axial direction (21) at a distal end region, which are arranged at a distance from first roof slopes (22) in the axial direction (21), wherein the distal end regions of the second teeth (24) point in the same direction as the first distal end regions. A portion of first teeth (20) arranged next to one another in a circumferential direction (33) is shorter in the axial direction (21) than the remaining first teeth (20).

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Kupplungselement zur Herstellung eines Kraftflusses zwischen zwei Vorrichtungen eines Antriebstranges, umfassend einen ringförmigen Grundkörper mit einer inneren Mantelfläche und einer äußeren Mantelfläche, wobei an der inneren Mantelfläche eine Innenverzahnung mit ersten Zähnen angeordnet ist, und die ersten Zähne in der Axialrichtung an einem distalen Endbereich keilflächig ausgebildet sind und dazu erste Dachschrägen aufweisen, und wobei auf zumindest mehreren der ersten Zähne sich radial nach innen erstreckende zweite Zähne angeordnet sind, die in der Axialrichtung an einem distalen Endbereich keilflächig ausgebildet sind und dazu zweite Dachschrägen aufweisen, wobei die zweiten Dachschrägen in der Axialrichtung beabstandet zu ersten Dachschrägen angeordnet sind, wobei die distalen Endbereiche der zweiten Zähne in die gleiche Richtung weisen, wie die ersten distalen Endbereiche. [0001] The invention relates to a coupling element for producing a power flow between two devices of a drive train, comprising an annular base body with an inner circumferential surface and an outer circumferential surface, wherein an internal toothing with first teeth is arranged on the inner circumferential surface, and the first teeth are formed in the axial direction at a distal end region with a wedge-shaped surface and have first roof slopes for this purpose, and wherein second teeth extending radially inwards are arranged on at least several of the first teeth, which are formed in the axial direction with a wedge-shaped surface at a distal end region and have second roof slopes for this purpose, wherein the second roof slopes are arranged at a distance from the first roof slopes in the axial direction, wherein the distal end regions of the second teeth point in the same direction as the first distal end regions.

[0002] Weiter betrifft die Erfindung eine Drehmoment-Übertragungsvorrichtung, insbesondere ein Planetengetriebe, umfassend eine Welle, auf der ein Zahnrad angeordnet ist, sowie ein Kupplungselement zur Herstellung eines Kraftflusses zwischen der Drehmoment-UÜbertragungsvorrichtung und einem weiteren Element eines Antriebsstranges. [0002] The invention further relates to a torque transmission device, in particular a planetary gear, comprising a shaft on which a gear is arranged, and a coupling element for producing a power flow between the torque transmission device and another element of a drive train.

[0003] Zur Verringerung von Verlustleistungen ist es aus dem Stand der Technik für verschiedene Antriebskonzepte von Fahrzeugen bekannt, dass Aggregate des Antriebsstrangs, wie beispielsweise ein Allradantrieb oder eine Elektromotor eines Hybridantriebs, vom Antriebsstrang abgekoppelt werden. Das Zu- und Abschalten dieser Aggregate erfolgt in der Regel mit einer sogenannten Disconnect-Einheit. Für einen Allradantrieb beschreibt beispielsweise die WO 2014/ 166819 A2 ein Verfahren zur Steuerung eines zeitweise allradgetriebenen Kraftfahrzeugs durch eine Steuereinheit, wobei das Kraftfahrzeug umfasst eine Antriebseinheit, eine von der Antriebseinheit dauerhaft angetriebene primäre Antriebsachse, eine sekundäre Antriebsachse, einen Drehmomentübertragungsstrang zur Übertragung des Drehmoments der Antriebseinheit auf die sekundäre Antriebsachse, eine Disconnect-Kupplung zur An- und Abkopplung der sekundären Antriebsachse von der Antriebseinheit, wobei die Steuereinheit über eine erste Aktuierungseinheit die Disconnect-Kupplung betätigen kann. [0003] In order to reduce power losses, it is known from the prior art for various drive concepts of vehicles that units of the drive train, such as an all-wheel drive or an electric motor of a hybrid drive, are decoupled from the drive train. These units are usually switched on and off using a so-called disconnect unit. For an all-wheel drive, for example, WO 2014/166819 A2 describes a method for controlling a temporarily all-wheel drive motor vehicle using a control unit, wherein the motor vehicle comprises a drive unit, a primary drive axle permanently driven by the drive unit, a secondary drive axle, a torque transmission train for transmitting the torque of the drive unit to the secondary drive axle, a disconnect coupling for coupling and decoupling the secondary drive axle from the drive unit, wherein the control unit can actuate the disconnect coupling via a first actuation unit.

[0004] Disconnet-Einheiten wurden im Stand der Technik auch für sogenannte Parksperren beschrieben. Beispielsweise beschreibt die DE 10 2021 121 312 A1 eine Getriebesystemarchitektur in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, welche mit vier Kupplungen und einem Planetenradsatz bis zu drei Gänge sowie eine optionale Funktionalität von Parksperre und/ oder Abschaltung (DCU Disconnect Unit) abbildet. [0004] Disconnet units have also been described in the prior art for so-called parking locks. For example, DE 10 2021 121 312 A1 describes a transmission system architecture in a drive train of a motor vehicle, which uses four clutches and a planetary gear set to map up to three gears as well as an optional functionality of parking lock and/or shutdown (DCU Disconnect Unit).

[0005] Die DE 27 53 342 A1 beschreibt eine Synchronisiereinrichtung für eine schaltbare Zahnkupplung, insbesondere für Zahnradwechselgetriebe mit vorher angeordneter Hauptkupplung mit einem Synchronisierring, der auch während des Schaltvorganges sperrend wirkt über einander zugeordnete Sperrflächen zwischen Schaltmuffe und Synchronisierring und der innen eine kegelige Reibfläche aufweist, die auf einem Kegel wirkt, der mit einem schaltbaren losen Zahnrad fest verbunden ist, wobei die als Muffenträger dienende Nabe außen nur einige verzahnte Segmente aufweist und sich in dem freien Raum dazwischen mehrere aus der Schaltmuffe nach innen herausragende Zähne mit Sperrflächen und am Synchronisierring sich mehrere andere Zähne mit entsprechend zugeordneten Sperrflächen befinden, wobei letztere Zähne über den Außendurchmesser des Rotationskörpers des Synchronisierringes nicht hinausragen. [0005] DE 27 53 342 A1 describes a synchronizing device for a switchable gear clutch, in particular for gear change transmissions with a pre-arranged main clutch with a synchronizing ring which also has a locking effect during the switching process via mutually associated locking surfaces between the shift sleeve and synchronizing ring and which has a conical friction surface on the inside which acts on a cone which is firmly connected to a switchable loose gear, wherein the hub serving as a sleeve carrier has only a few toothed segments on the outside and in the free space between them there are several teeth with locking surfaces protruding inwards from the shift sleeve and on the synchronizing ring there are several other teeth with correspondingly associated locking surfaces, wherein the latter teeth do not protrude beyond the outer diameter of the rotating body of the synchronizing ring.

[0006] Aus der DE 10 2016 104 495 A1 ist eine Schiebemuffe einer Synchronisationsvorrichtung für ein Schaltgetriebe bekannt, mit einer Längsachse, einer Innenverzahnung, die in eine Außenverzahnung einer Nabe der Synchronisationsvorrichtung eingreift und eine Vielzahl von Schiebemuffenzähnen umfasst, wobei sich jeder Schiebemuffenzahn von einem axialen Zahnende zu einem entgegengesetzten axialen Zahnende erstreckt, und wobei die Schiebemuffe Sperrflächen zum Angreifen an einer Außenverzahnung eines Synchronrings der Synchronisationsvorrichtung aufweist, und wobei die Sperrflächen axial zwischen den Zahnenden angeordnet sowie von den beiden axialen Zahnenden axial beabstandet sind. [0006] From DE 10 2016 104 495 A1, a sliding sleeve of a synchronization device for a manual transmission is known, with a longitudinal axis, an internal toothing which engages in an external toothing of a hub of the synchronization device and comprises a plurality of sliding sleeve teeth, wherein each sliding sleeve tooth extends from one axial tooth end to an opposite axial tooth end, and wherein the sliding sleeve has locking surfaces for engaging an external toothing of a synchronizer ring of the synchronization device, and wherein the locking surfaces are arranged axially between the tooth ends and are axially spaced from the two axial tooth ends.

[0007] Die AT 525 052 A4 beschreibt eine drehmomentübertragende Kupplung umfassend ein erstes Kupplungselement, das einen ersten Grundkörper und eine erste Stirnfläche aufweist, ein zweites Kupplungselement, das einen zweiten Grundkörper aufweist, und ein drittes Kupplungselement, das einen dritten Grundkörper aufweist, wobei das erste und das zweite Kupplungselement für eine Geschlossenstellung zur Drehmomentübertragung formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbindbar sind und in einer Offenstellung diese formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung gelöst ist, und wobei das erste Kupplungselement mit dem dritten Kupplungselement formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbindbar ist, und das erste Kupplungselement nach einem pulvermetallurgischen Verfahren oder einem additiven Verfahren hergestellt ist, und zumindest einen Zentriervorsprung aufweist, der auf der ersten Stirnfläche angeordnet ist und sich in Richtung auf das dritte Kupplungselement erstreckt, um mit einer Zentrierausnehmung in einer Stirnfläche im dritten Kupplungselement formschlüssig und/oder kraftschlüssig zusammenzuwirken bzw. aufgenommen zu sein. [0007] AT 525 052 A4 describes a torque-transmitting coupling comprising a first coupling element, which has a first base body and a first end face, a second coupling element, which has a second base body, and a third coupling element, which has a third base body, wherein the first and the second coupling element can be connected to one another in a form-fitting and/or force-fitting manner for a closed position for torque transmission and in an open position this form-fitting and/or force-fitting connection is released, and wherein the first coupling element can be connected to the third coupling element in a form-fitting and/or force-fitting manner, and the first coupling element is manufactured according to a powder metallurgical process or an additive process, and has at least one centering projection, which is arranged on the first end face and extends in the direction of the third coupling element, in order to form-fitting and/or force-fitting manner with a centering recess in an end face in the third coupling element. to work together or to be absorbed in a force-fitting manner.

[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit mit geringem Platzbedarf zu schaffen, mit der ein Element bzw. eine Vorrichtung eines Antriebsstranges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, zu- und abgeschaltet werden kann. [0008] The present invention is based on the object of creating a possibility with a small space requirement with which an element or a device of a drive train, in particular of a motor vehicle, can be switched on and off.

[0009] Die Aufgabe der Erfindung wird mit dem eingangs genannten Kupplungselement gelöst, bei dem an der äußeren Mantelfläche und diese überragend Formschlusselemente angeordnet sind, und ein Teil von in einer Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten ersten Zähnen in der Axialrichtung kürzer ist als die restlichen ersten Zähne. [0009] The object of the invention is achieved with the coupling element mentioned at the outset, in which form-locking elements are arranged on the outer circumferential surface and projecting beyond it, and a part of first teeth arranged next to one another in a circumferential direction are shorter in the axial direction than the remaining first teeth.

[0010] Weiter wird die Aufgabe der Erfindung mit der eingangs genannten Drehmoment-Übertragungsvorrichtung gelöst, die ein erfindungsgemäßes Kupplungselement aufweist. [0010] Furthermore, the object of the invention is achieved with the torque transmission device mentioned at the outset, which has a coupling element according to the invention.

[0011] Von Vorteil ist dabei, dass mit der „Verzahnung auf der Verzahnung“ die Innenverzahnung des Kupplungselementes mehrere Aufgaben bei kleinem Raumerfordernis übernehmen kann. Neben dem geringen Platzbedarf können damit auch Kopplungsvorgänge beschleunigt werden, sodass beispielsweise eine Elektromotor oder eine Allradantrieb rasch zu- oder abgekoppelt werden kann. Die geringe Bauraumanforderung des Kupplungselementes und insbesondere der damit ausgerüsteten Drehmoment-UÜbertragungsvorrichtung erleichtert deren Einbau in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen. Insbesondere kann damit jedes der Räder eines Kraftfahrzeugs mit einer derartigen Baugruppe versehen werden. Eine weitere Verkürzung der erforderlichen axialen Bauraumlänge kann erreicht werden, wenn ein Teil von in einer Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten ersten Zähne in der Axialrichtung kürzer ist als die restlichen ersten Zähne. Es ist damit eine „Verschachtelung“ von Bauteilen realisierbar. [0011] The advantage here is that with the "toothing on the toothing" the internal toothing of the coupling element can take on several tasks in a small space requirement. In addition to the small space requirement, coupling processes can also be accelerated so that, for example, an electric motor or an all-wheel drive can be quickly coupled or uncoupled. The small installation space requirement of the coupling element and in particular of the torque transmission device equipped with it makes it easier to install them in the drive trains of motor vehicles. In particular, each of the wheels of a motor vehicle can be provided with such an assembly. A further shortening of the required axial installation space length can be achieved if some of the first teeth arranged next to one another in a circumferential direction are shorter in the axial direction than the remaining first teeth. This makes it possible to "nest" components.

[0012] Nach einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die ersten und zweiten Zähne der Innenverzahnung eine Länge in der Axialrichtung aufweisen, die kleiner ist als eine Gesamtbreite des Grundkörpers in der Axialrichtung. Es wird damit eine Möglichkeit geschaffen, um innerhalb des Kupplungselementes weitere Elemente anzuordnen. Beispielsweise kann damit eine Möglichkeit zur Abstützung eines Federelementes an dem Kupplungselement ohne wesentlichen zusätzlichen Platzbedarf zur Verfügung gestellt werden. [0012] According to a variant embodiment of the invention, it can be provided that the first and second teeth of the internal toothing have a length in the axial direction that is smaller than a total width of the base body in the axial direction. This creates a possibility to arrange further elements within the coupling element. For example, this can provide a possibility for supporting a spring element on the coupling element without requiring significant additional space.

[0013] Gemäß einer Ausführungsvariante der Drehmoment-Übertragungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass in der Radialrichtung innerhalb des Kupplungselementes ein Synchronring und ein Schaltelement mit einer Schaltelement-Innenverzahnung und einer Schaltelement-AuBenverzahnung angeordnet sind. [0013] According to a variant embodiment of the torque transmission device, it can be provided that a synchronizer ring and a switching element with a switching element internal toothing and a switching element external toothing are arranged in the radial direction within the clutch element.

[0014] Entsprechend einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Formschlusselemente auf der äußeren Mantelfläche eine Verzahnung bilden, womit einerseits eine axiale Verschiebbarkeit des Kupplungselementes in der Drehmoment-Übertragungsvorrichtung und andererseits auch ein verbesserter Kraftfluss und damit einer verbesserte Drehmoment-UÜbertragung erreicht werden können. Dazu kann nach Ausführungsvarianten der Drehmoment-Übertragungsvorrichtung vorgesehen sein, dass das Kupplungselement in der Radialrichtung innerhalb eines weiteren ringförmigen Kupplungselementes und in der Axialrichtung verschiebbar angeordnet ist, wobei die Formschlusselemente auf der äußeren Mantelfläche des [0014] According to another embodiment of the invention, it can be provided that the form-locking elements form a toothing on the outer surface, whereby on the one hand an axial displaceability of the coupling element in the torque transmission device and on the other hand an improved power flow and thus an improved torque transmission can be achieved. For this purpose, according to embodiments of the torque transmission device, it can be provided that the coupling element is arranged displaceably in the radial direction within a further annular coupling element and in the axial direction, wherein the form-locking elements on the outer surface of the

Grundkörpers des Kupplungselementes in Formschlusselemente des weiteren Kupplungselementes eingreifen, und/oder dass die weiteren Formschlusselemente des weiteren Kupplungselementes als Innenverzahnung ausgebildet sind. base body of the coupling element engage in form-locking elements of the further coupling element, and/or that the further form-locking elements of the further coupling element are designed as internal teeth.

[0015] Entsprechend einer weiteren Ausführungsvariante der Drehmoment-Übertragungsvorrichtung kann der Synchronring auf dem Schaltelement angeordnet sein, wodurch einer weitere Reduzierung der Bauraumlänge der Baugruppe erreicht werden kann. [0015] According to a further embodiment of the torque transmission device, the synchronizer ring can be arranged on the switching element, whereby a further reduction in the installation space length of the assembly can be achieved.

[0016] Dabei kann zur Verbesserung des Kraftflusses und der Drehmoment-Übertragung nach einer Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass auf dem Synchronring eine erste konusförmige Reibfläche ausgebildet ist, dass weiter auf dem Schaltelement eine zweite konusförmige Reibfläche ausgebildet ist, und dass die erste und die zweite konusförmige Reibfläche aneinander anliegen. [0016] In order to improve the power flow and the torque transmission, according to one embodiment variant, a first conical friction surface is formed on the synchronizer ring, a second conical friction surface is formed on the switching element, and the first and second conical friction surfaces abut one another.

[0017] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. [0017] For a better understanding of the invention, it is explained in more detail with reference to the following figures.

[0018] Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung: [0019] Fig. 1 einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs; [0020] Fig. 2 eine Ausführungsvariante eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges; [0018] They show in a simplified, schematic representation: [0019] Fig. 1 a drive train of a motor vehicle; [0020] Fig. 2 an embodiment variant of a drive train of a motor vehicle;

[0021] Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsvariante einer Drehmoment-Übertragungsvorrichtung; [0021] Fig. 3 is a longitudinal section through an embodiment of a torque transmission device;

[0022] Fig. 4 eine Drehmoment-Übertragungsvorrichtung in Explosionsdarstellung. [0022] Fig. 4 shows a torque transmission device in exploded view.

[0023] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. [0023] To begin with, it should be noted that in the variously described embodiments, identical parts are provided with identical reference symbols or identical component designations, whereby the disclosures contained in the entire description can be transferred mutatis mutandis to identical parts with identical reference symbols or identical component designations. The position information chosen in the description, such as top, bottom, side, etc., also refers to the figure directly described and shown, and these position information must be transferred mutatis mutandis to the new position in the event of a position change.

[0024] Die Fig. 1 und 2 zeigen Ausführungsvarianten von Teilen von Antriebssträngen 1 eines Kraftfahrzeugs. [0024] Figures 1 and 2 show embodiments of parts of drive trains 1 of a motor vehicle.

[0025] Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Erfindung anstelle in einem Kraftfahrzeug beispielsweise auch einem Boot bzw. Schiff, etc., eingesetzt werden kann. [0025] It should be noted at this point that the invention can be used in a boat or ship, etc., instead of in a motor vehicle.

[0026] Fig. 1 zeigt schematisch einen Antriebsstrang 1 mit zwei Antrieben, insbesondere mit einem Verbrennungsmotor 2 und mit einem Elektromotor 3 (ein sogenannter Plug-In Hybrid). Der Elektromotor 3 wird mittels eines Kupplungselements 4 bedarfsweise zu- oder weggeschaltet. Der Antriebsstrang 1 kann aber anstelle des Verbrennungsmotors 2 oder zusätzlich dazu auch einen zweiten Elektromotor aufweisen. Neben den genannten Bestandteilen sind in Fig. 1 weiter ein Leistungselektronikmodul 5, ein Akkumulator 6 und ein Kraftstofftank 7, der bei Anordnung von zwei Elektromotoren auch entfallen kann, dargestellt. [0026] Fig. 1 shows a schematic diagram of a drive train 1 with two drives, in particular with an internal combustion engine 2 and with an electric motor 3 (a so-called plug-in hybrid). The electric motor 3 is switched on or off as required by means of a coupling element 4. The drive train 1 can, however, have a second electric motor instead of the internal combustion engine 2 or in addition to it. In addition to the components mentioned, Fig. 1 also shows a power electronics module 5, an accumulator 6 and a fuel tank 7, which can also be omitted if two electric motors are arranged.

[0027] Das Kupplungselement 4 dient insbesondere der Zu- oder Abschaltung des Elektromotors 3 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs. Dazu kann das Kupplungselement 4 in einer sogenannten Disconnect-Einheit angeordnet sein. [0027] The coupling element 4 serves in particular to switch the electric motor 3 on or off to drive the motor vehicle. For this purpose, the coupling element 4 can be arranged in a so-called disconnect unit.

[0028] Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante des Antriebsstrangs 1, bei der zur Ausbildung eines Allradantriebes jedem der Räder 8 ein zu- bzw. wegschaltbarerer Antrieb, insbesondere ein Elektromotor 3, mit einem Kupplungselement 4 zugeordnet ist. [0028] Fig. 2 shows a variant of the drive train 1, in which a drive that can be switched on or off, in particular an electric motor 3, with a clutch element 4 is assigned to each of the wheels 8 in order to form an all-wheel drive.

[0029] Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungen eines Antriebsstranges 1 nur beispielhaft zu verstehen sind, da aus dem Stand der Technik beispielsweise auch andere Hybrid-Antriebs-Konzepte für Kraftfahrzeuge bekannt sind. [0029] However, it should be noted that the embodiments of a drive train 1 shown in Fig. 1 and 2 are to be understood only as examples, since other hybrid drive concepts for motor vehicles are also known from the prior art.

[0030] Weiter kann das Kupplungselement 4 Teil einer sogenannten E-Achse eines Elektrofahr-[0030] Furthermore, the coupling element 4 can be part of a so-called E-axle of an electric vehicle.

zeugs sein. Die E-Achse kann wiederum den Elektromotor 3 und das Leistungselektronikmodul 5 aufweisen. The electric axle can in turn have the electric motor 3 and the power electronics module 5.

[0031] Das Kraftfahrzeug kann zwei dieser E-Achsen aufweisen, die über das Kupplungselement 4 miteinander verbindbar oder voneinander trennbar sind. [0031] The motor vehicle can have two of these electric axles, which can be connected to or separated from one another via the coupling element 4.

[0032] Das Kupplungselement 4 ist bevorzugt Teil einer Drehmoment-Übertragungsvorrichtung 9. Eine Ausführungsvariante dieser Drehmoment-UÜbertragungsvorrichtung 9 ist in den Fig. 3 und 4 (ausschnittsweise) im Längsschnitt bzw. in Explosionsdarstellung gezeigt. [0032] The coupling element 4 is preferably part of a torque transmission device 9. A variant of this torque transmission device 9 is shown in Figs. 3 and 4 (in detail) in longitudinal section and in exploded view.

[0033] Die Drehmoment-Übertragungsvorrichtung 9 weist zumindest zwei Zahnräder 10 auf. Vorzugsweise sind diese Zahnräder 10 Teil eines ein- oder mehrstufigen Planeten-Getriebes 11 zumindest umfassend ein Sonnenrad 12, mehrere Planetenräder 13, die mit dem Sonnenrad 12 kämmen, und ein Hohlrad, das mit den Planetenrädern 13 kämmt, wie dies an sich bekannt ist. [0033] The torque transmission device 9 has at least two gears 10. Preferably, these gears 10 are part of a single- or multi-stage planetary gear 11 comprising at least one sun gear 12, several planet gears 13 that mesh with the sun gear 12, and a ring gear that meshes with the planet gears 13, as is known per se.

[0034] Weiter umfasst die Drehmoment-Übertragungsvorrichtung 9 eine in den Fig. 3 und 4 nicht weiter dargestellte Welle, auf der das Zahnrad 10, insbesondere das Sonnenrad 12, angeordnet ist. Das Sonnenrad 12 kann gegebenenfalls einstückig mit dieser Welle ausgebildet sein. [0034] The torque transmission device 9 further comprises a shaft (not shown in detail in Figures 3 and 4) on which the gear 10, in particular the sun gear 12, is arranged. The sun gear 12 can optionally be formed integrally with this shaft.

[0035] Die Drehmoment-Übertragungsvorrichtung 9 ist vorzugsweise in einem nicht dargestellten Gehäuse angeordnet, und kann beispielsweise über ein Lagerelement 14, beispielsweise ein Wälzlager oder ein Gleitlager, an dem Gehäuse gelagert sein. Das Hohlrad kann dabei auch als Innverzahnung am Gehäuse ausgebildet sein, in dem die Drehmoment-Übertragungsvorrichtung 9 angeordnet sein kann. [0035] The torque transmission device 9 is preferably arranged in a housing (not shown) and can be mounted on the housing, for example, via a bearing element 14, for example a roller bearing or a plain bearing. The ring gear can also be designed as an internal toothing on the housing, in which the torque transmission device 9 can be arranged.

[0036] Das Kupplungselement 4 dient der Herstellung des Kraftflusses zwischen der Drehmoment-UÜbertragungsvorrichtung 9 und einem weiteren Element eines Antriebsstranges 1, wie beispielsweise einer Ausgangswelle 15, die eine Außenverzahnung aufweisen kann bzw. auf der ein weiteres Zahnrad 16 angeordnet sein kann. Uber dieses weitere Zahnrad 16 kann in weiterer Folge, gegebenenfalls über Zwischenanordnung von weiteren Verzahnungselementen, wie z.B. Zahnrädern, das Drehmoment weiter übertragen werden, z.B. auf eines der Räder 8 eines Kraftfahrzeugs. [0036] The coupling element 4 serves to establish the flow of force between the torque transmission device 9 and another element of a drive train 1, such as an output shaft 15, which can have external teeth or on which a further gear 16 can be arranged. The torque can then be transmitted further via this further gear 16, if necessary via the intermediate arrangement of further toothed elements, such as gears, e.g. to one of the wheels 8 of a motor vehicle.

[0037] Das Kupplungselement 4 ist besser aus Fig. 4 ersichtlich. Das Kupplungselement 4 dient zur Herstellung eines Kraftflusses zwischen zwei Vorrichtungen des Antriebstranges 1, beispielsweise dem Planetengetriebe 11 und einem Rad 8 oder dem Elektromotor 3 und einer Antriebswelle. Der Kraftfluss verläuft dabei von außen nach innen. [0037] The coupling element 4 is better seen in Fig. 4. The coupling element 4 serves to produce a power flow between two devices of the drive train 1, for example the planetary gear 11 and a wheel 8 or the electric motor 3 and a drive shaft. The power flow runs from the outside to the inside.

[0038] Das Kupplungselement 4 besteht aus bzw. umfasst einen, bevorzugt (zumindest annähernd) zylinderförmig ausgebildeten, ringförmigen Grundkörper 17 mit einer inneren Mantelfläche 18 und einer äußeren Mantelfläche 19, wobei an der inneren Mantelfläche 18 eine Innenverzahnung mit ersten Zähnen 20 angeordnet ist, und die ersten Zähne 20 in der Axialrichtung 21 an einem distalen Endbereich keilflächig ausgebildete sind und dazu erste Dachschrägen 22 aufweisen, wobei an der äußeren Mantelfläche 19 und diese überragend Formschlusselemente 23 angeordnet sind, wobei auf zumindest mehreren der ersten Zähne 20 sich radial nach innen erstreckende zweite Zähne 24 angeordnet sind, die in der Axialrichtung 21 an einem distalen Endbereich keilflächig ausgebildet sind und dazu zweite Dachschrägen 25 aufweisen, wobei die zweiten Dachschrägen 25 beabstandet zu ersten Dachschrägen 22 angeordnet sind, wobei die distalen Endbereiche der zweiten Zähne 24 in die gleiche Richtung weisen, wie die ersten distalen Endbereiche der ersten Zähne 20. [0038] The coupling element 4 consists of or comprises a preferably (at least approximately) cylindrical, annular base body 17 with an inner surface 18 and an outer surface 19, wherein an internal toothing with first teeth 20 is arranged on the inner surface 18, and the first teeth 20 are wedge-shaped in the axial direction 21 at a distal end region and have first roof slopes 22 for this purpose, wherein form-locking elements 23 are arranged on the outer surface 19 and projecting beyond it, wherein second teeth 24 extending radially inwards are arranged on at least several of the first teeth 20, which are wedge-shaped in the axial direction 21 at a distal end region and have second roof slopes 25 for this purpose, wherein the second roof slopes 25 are arranged at a distance from the first roof slopes 22, wherein the distal end regions of the second teeth 24 point in the same direction as the first distal end areas of the first teeth 20.

[0039] Das Kupplungselement 10 kann mit einem pulvermetallurgischem Verfahren hergestellt werden. Derartige Verfahren an sich sind aus dem Stand der Technik bekannt, sodass zu weiteren Einzelheiten dazu auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen sel. [0039] The coupling element 10 can be manufactured using a powder metallurgy process. Such processes are known per se from the prior art, so that for further details reference is made to the relevant prior art.

[0040] Das Verfahren kann folgende Verfahrensschritte umfassen: [0040] The method may comprise the following method steps:

- Bereitstellung eines Pulvers oder einer Pulvermischung zur Herstellung des Kupplungselements 4 in einem Formhohlraum einer Form; - Providing a powder or a powder mixture for producing the coupling element 4 in a mold cavity of a mold;

- Pressen des Pulvers oder der Pulvermischung zu einem Kupplungselementkörper-Grünling in der Form; - Pressing the powder or powder mixture into a coupling element body green compact in the mold;

- gegebenenfalls Grünbearbeitung des Kupplungselementkörper-Grünlings; - if necessary, green machining of the coupling element body green body;

- Sintern des Kupplungselementkörper-Grünlings zum Kupplungselement 4; - sintering the coupling element body green compact to form the coupling element 4;

- gegebenenfalls Kalibrieren des gesinterten Kupplungselements 4; - if necessary, calibrating the sintered coupling element 4;

- gegebenenfalls materialabtragendes Nachbearbeiten des Kupplungselements 4; - gegebenenfalls Härten des Kupplungselements 4; - if necessary, post-machining of the coupling element 4 to remove material; - if necessary, hardening of the coupling element 4;

- gegebenenfalls Waschen und Verpacken. - washing and packaging if necessary.

[0041] Das Pulver bzw. die Pulvermischung kann beispielsweise ein Stahlpulver sein bzw. umfassen, wobei auch andere (vorlegierte) Pulver einsetzbar sind. Weiter kann das Pulver die üblichen Zusätze aufweisen, wie beispielsweise Schmiermittel, etc. [0041] The powder or powder mixture can be or comprise, for example, a steel powder, although other (pre-alloyed) powders can also be used. The powder can also contain the usual additives, such as lubricants, etc.

[0042] Das Sintern des Kupplungselementkörper-Grünlings kann ein- oder mehrstufig dem Stand der Technik entsprechend erfolgen. Die Temperatur beim Sintern kann beispielsweise zwischen 750 °C und 1350°C betragen. Der Kupplungselementkörper-Grünling kann zwischen 10 Minuten und 120 Minuten auf dieser Temperatur gehalten werden. [0042] The sintering of the coupling element body green compact can be carried out in one or more stages according to the state of the art. The temperature during sintering can be, for example, between 750 °C and 1350 °C. The coupling element body green compact can be kept at this temperature for between 10 minutes and 120 minutes.

[0043] Das Grünbearbeiten bzw. das materialabtragende Nachbearbeiten kann beispielsweise durch Schleifen, Läppen, Honen, etc. erfolgen. [0043] Green machining or material-removing post-processing can be carried out, for example, by grinding, lapping, honing, etc.

[0044] Das Kupplungselement 4 kann aber auch nach einem anderen Verfahren bzw. einer Kombination von Verfahren hergestellt sein, beispielsweise einem Gussverfahren oder mittels 3DDruck. [0044] However, the coupling element 4 can also be manufactured using another method or a combination of methods, for example a casting method or by means of 3D printing.

[0045] Die ersten Dachschrägen 22 der ersten Zähne 20 können in Bezug auf die innere Mantelfläche 18 geneigt verlaufend, vorzugsweise gegengleich, ausgeführt sein, sie können aber auch unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen. Insbesondere können sie einen Winkel mit der inneren Mantelfläche 18 einschließen, der zwischen 30 % und 175 % des Spitzenwinkels beträgt. Der Spitzenwinkel ist dabei jener Winkel, den zwei erste Dachschrägen 22 an der Spitze der ersten Zähne 20 miteinander einschließen. [0045] The first roof slopes 22 of the first teeth 20 can be designed to run at an angle relative to the inner surface 18, preferably in opposite directions, but they can also have different angles of inclination. In particular, they can enclose an angle with the inner surface 18 that is between 30% and 175% of the tip angle. The tip angle is the angle that two first roof slopes 22 enclose with each other at the tip of the first teeth 20.

[0046] Die zweiten Dachschrägen 25 der zweiten Zähne 24 können wie die ersten Dachschrägen 22 der ersten Zähen 20 ausgeführt sein. Insbesondere können sie die in Bezug auf die Axialrichtung 21 gleiche Neigung aufweisen. Die zweiten Dachschrägen 25 können auch einseitig, zweiseitig symmetrisch oder asymmetrisch ausgeführt sein. Der Neigungswinkel der zweiten Dachschrägen 25 kann auch unabhängig zum voranstehend genannten Neigungswinkel der ersten Dachschrägen 22 ausgeführt sein und kann daher auch separat definiert werden, insbesondere in Abhängigkeit der Ausführung der Drehmoment-UÜbertragungsvorrichtung 9 (einfache, zweifache, dreifach, bzw. generell mehrfache Synchronisierungsausführungen) und/oder der Aktuatorkraft. Insbesondere können die zweiten Dachschrägen 25 einen Winkel mit der inneren Mantelfläche 18 (d.h. in diesem Fall mit einer radial inneren Plateaufläche der ersten Zähne 20, auf denen die zweiten Zähne 24 angeordnet sind) einschließen, der zwischen 30 % und 175 % des Spitzenwinkels der zweiten Zähne 24 beträgt. Der Spitzenwinkel ist dabei jener Winkel, den zwei zweite Dachschrägen 25 an der Spitze der zweiten Zähne 24 miteinander einschließen. [0046] The second roof slopes 25 of the second teeth 24 can be designed like the first roof slopes 22 of the first teeth 20. In particular, they can have the same inclination with respect to the axial direction 21. The second roof slopes 25 can also be designed to be unilateral, bilaterally symmetrical or asymmetrical. The angle of inclination of the second roof slopes 25 can also be designed independently of the above-mentioned angle of inclination of the first roof slopes 22 and can therefore also be defined separately, in particular depending on the design of the torque transmission device 9 (single, double, triple or generally multiple synchronization designs) and/or the actuator force. In particular, the second roof slopes 25 can enclose an angle with the inner surface 18 (i.e. in this case with a radially inner plateau surface of the first teeth 20 on which the second teeth 24 are arranged) which is between 30% and 175% of the tip angle of the second teeth 24. The tip angle is the angle that two second roof slopes 25 enclose with each other at the tip of the second teeth 24.

[0047] Die in der Axialrichtung 21 zweiten distalen Enden der ersten Zähne 20 und/oder zweiten Zähne 24 können ohne Dachschrägen ausgeführt sein. Insbesondere können diese Enden eine erste bzw. zweite Stirnfläche 26, 27 aufweisen, die im rechten Winkel zur Axialrichtung 21 verlaufend ausgebildet ist, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist. Vorzugsweise sind die ersten Stirnflächen 26 der ersten Zähne 20 fluchtend mit den zweiten Stirnflächen 27 der zweiten Zähne 24 ausgebildet, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist. [0047] The second distal ends of the first teeth 20 and/or second teeth 24 in the axial direction 21 can be designed without sloping roofs. In particular, these ends can have a first or second end face 26, 27 which is designed to run at a right angle to the axial direction 21, as can be seen from Fig. 4. Preferably, the first end faces 26 of the first teeth 20 are designed to be flush with the second end faces 27 of the second teeth 24, as can be seen from Fig. 4.

[0048] Die zweiten Zähne 24 können eine radiale Höhe aufweisen, die zwischen 50 % und 300 %, insbesondere zwischen 75 % und 200 %, der radialen Höhe der ersten Zähne 20 beträgt. Insbesondere können die radialen Höhen der ersten und zweiten Zähen 20, 24 gleich groß sein. [0048] The second teeth 24 can have a radial height that is between 50% and 300%, in particular between 75% and 200%, of the radial height of the first teeth 20. In particular, the radial heights of the first and second teeth 20, 24 can be the same.

[0049] Die radiale Höhe der zweiten Zähne 24 wird dabei ab einer radial inneren Zahnoberfläche 28 (der voranstehend genannten Plateaufläche) der ersten Zähne 20, auf der die zweiten Zähne 24 angeordnet sind, gemessen. [0049] The radial height of the second teeth 24 is measured from a radially inner tooth surface 28 (the above-mentioned plateau surface) of the first teeth 20 on which the second teeth 24 are arranged.

[0050] Nach einer Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass die ersten und zweiten [0050] According to a variant embodiment, it can be provided that the first and second

Zähne 20, 24 der Innenverzahnung eine Länge in der Axialrichtung 21 aufweisen, die kleiner ist als eine Gesamtbreite 29 des Grundkörpers 17 des Kupplungselementes 4 in der Axialrichtung 21. Insbesondere können die ersten Zähne 20 eine Länge aufweisen, die zwischen 30 % und 97 %, insbesondere zwischen 50 % und 80 %, der Gesamtbreite 29 des Grundkörpers 17 beträgt. Teeth 20, 24 of the internal toothing have a length in the axial direction 21 which is smaller than a total width 29 of the base body 17 of the coupling element 4 in the axial direction 21. In particular, the first teeth 20 can have a length which is between 30% and 97%, in particular between 50% and 80%, of the total width 29 of the base body 17.

[0051] Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die ersten Zähne 20, d.h. deren erste Dachschrägen 22, vorzugsweise an einer ersten Stirnfläche 30 des Grundkörpers 17 des Kupplungselementes 4 beginnend angeordnet bzw. ausgebildet sind, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist. Sie können aber auch beabstandet zu dieser ersten Stirnfläche 30 des Grundkörpers 17 ausgebildet sein. Weiter können die ersten und zweiten Zähne 20, 24 in einem Abstand zu einer zweiten Stirnfläche 31 des Grundkörpers 17 des Kupplungselement 4 angeordnet bzw. ausgebildet sein, wie dies ebenfalls aus Fig. 4 ersichtlich ist. [0051] It should be mentioned at this point that the first teeth 20, i.e. their first roof slopes 22, are preferably arranged or formed starting at a first end face 30 of the base body 17 of the coupling element 4, as can be seen from Fig. 4. However, they can also be formed at a distance from this first end face 30 of the base body 17. Furthermore, the first and second teeth 20, 24 can be arranged or formed at a distance from a second end face 31 of the base body 17 of the coupling element 4, as can also be seen from Fig. 4.

[0052] Im Bereich der bzw. die ersten Dachschrägen 22 können der ersten Zähne 20 der Innenverzahnung (Schiebeverzahnung) mit einer Hinterschneidung/Hinterschneidungen ausgeführt sein, insbesondere wenn im eingekoppelten Zustand keine permanente Kraft auf das Kupplungselement 4 wirkt. [0052] In the area of the first roof slope(s) 22, the first teeth 20 of the internal toothing (sliding toothing) can be designed with an undercut(s), in particular if no permanent force acts on the coupling element 4 in the coupled state.

[0053] Ein Teil von in einer Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten ersten Zähnen 20 ist in der Axialrichtung 21 kürzer ausgeführt als die restlichen ersten Zähne 20. Es wird damit zwischen diesen kürzeren ersten Zähnen 20 und der zweiten Stirnfläche 31 des Grundkörpers 17 des Kupplungselementes 4 ein Freiraum 32 geschaffen. Diese kürzeren ersten Zähne 20 weisen insbesondere auch keine zweiten Zähne 24 auf. Diese kürzeren ersten Zähne 20 können eine Länge in der Axialrichtung 21 aufweisen, die zwischen 10 % und 40 % der Länge in der Axialrichtung der restlichen ersten Zähne 20 beträgt. In einer Umfangsrichtung 33 des Kupplungselementes 4 verteilt können mehrere dieser Freiräume 32 angeordnet bzw. ausgebildet sein, insbesondere gleichmäßig verteilt über den Umfang des Kupplungselementes 4. [0053] A portion of the first teeth 20 arranged next to one another in a circumferential direction is designed to be shorter in the axial direction 21 than the remaining first teeth 20. This creates a free space 32 between these shorter first teeth 20 and the second end face 31 of the base body 17 of the coupling element 4. In particular, these shorter first teeth 20 also have no second teeth 24. These shorter first teeth 20 can have a length in the axial direction 21 that is between 10% and 40% of the length in the axial direction of the remaining first teeth 20. Several of these free spaces 32 can be arranged or formed distributed in a circumferential direction 33 of the coupling element 4, in particular evenly distributed over the circumference of the coupling element 4.

[0054] Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, können die Formschlusselemente 23 auf der äußeren Mantelfläche 19 des Grundkörpers 17 des Kupplungselementes 4 eine Verzahnung bilden. Dabei können sich Zähne 34 dieser Außenverzahnung des Grundkörpers 17 über die gesamte Gesamtbreite 29 des Grundkörpers 17 oder nur einen Teilbereich dieser Gesamtbreite 29 erstrecken. Diese Zähne 34 weisen insbesondere keine Dachschrägen auf. Zudem sind sie vorzugsweise über ihre gesamte Länge in der Axialrichtung 21 gerade/geradlinig verlaufend zur Axialrichtung 21 ausgebildet bzw. angeordnet. Die Außenverzahnung des Kupplungselement 4 ist also (ebenso wie die Innenverzahnung) bevorzugt eine Geradverzahnung, um damit eine Verschiebbarkeit des Kupplungselementes 4 in der Drehmoment-UÜbertragungsvorrichtung 9 in der Axialrichtung 21 zu ermöglichen. [0054] As can be seen from Fig. 3, the form-locking elements 23 can form a toothing on the outer surface 19 of the base body 17 of the coupling element 4. Teeth 34 of this external toothing of the base body 17 can extend over the entire width 29 of the base body 17 or only a portion of this total width 29. These teeth 34 in particular do not have any sloped roofs. In addition, they are preferably designed or arranged to be straight/running in a straight line to the axial direction 21 over their entire length in the axial direction 21. The external toothing of the coupling element 4 is therefore (just like the internal toothing) preferably a straight toothing in order to enable the coupling element 4 to be displaceable in the torque transmission device 9 in the axial direction 21.

[0055] Nach einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Zahn 34 der Außenverzahnung des Kupplungselements 4 in der Umfangsrichtung 33 breiter ausgeführt ist als die restlichen Zähne 34 der Außenverzahnung. Insbesondere können in der Umfangsrichtung 33 des Kupplungselementes 4 verteilt mehrere dieser breiteren Zähne 34 angeordnet bzw. ausgebildet sein, insbesondere gleichmäßig verteilt über den Umfang des Kupplungselementes 4. [0055] According to a further embodiment, it can be provided that at least one tooth 34 of the external toothing of the coupling element 4 is wider in the circumferential direction 33 than the remaining teeth 34 of the external toothing. In particular, several of these wider teeth 34 can be arranged or formed distributed in the circumferential direction 33 of the coupling element 4, in particular evenly distributed over the circumference of the coupling element 4.

[0056] Die Ausbildung der Formschlusselemente 23 als Zähne 34 ist die bevorzugte Ausführungsvariante. Die Formschlusselemente 23 können aber auch anders ausgeführt bzw. ausgebildet sein, wobei auch in diesem Fall das Kupplungselement 4 bevorzugt in der DrehmomentÜbertragungsvorrichtung 9 in der Axialrichtung 21 verschiebbar ist. [0056] The preferred embodiment variant is the design of the form-locking elements 23 as teeth 34. However, the form-locking elements 23 can also be designed or constructed differently, in which case the coupling element 4 is preferably displaceable in the torque transmission device 9 in the axial direction 21.

[0057] Das Kupplungselement 4 wirkt in der Drehmoment-Übertragungsvorrichtung 9 mit einem weiteren Kupplungselement 35 zusammen. [0057] The coupling element 4 cooperates with another coupling element 35 in the torque transmission device 9.

[0058] Das weitere Kupplungselement 35 ist bevorzugt ebenfalls ringförmig ausgebildet und weist bevorzugt eine Innenverzahnung 36 auf, die komplementär zur Außenverzahnung des Kupplungselementes 4 ist. Damit wird der Eingriff der Zähne 34 der Außenverzahnung in die Zahnlücken der Innenverzahnung des weiteren Kupplungselementes 35 möglich. Das Kupplungselement 4 ist damit in der Axialrichtung 21 verschiebbar und in einer Radialrichtung 37 in-[0058] The further coupling element 35 is preferably also ring-shaped and preferably has an internal toothing 36 which is complementary to the external toothing of the coupling element 4. This enables the teeth 34 of the external toothing to engage in the tooth gaps of the internal toothing of the further coupling element 35. The coupling element 4 is thus displaceable in the axial direction 21 and in a radial direction 37.

nerhalb des weiteren Kupplungselementes 35 anordenbar, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. can be arranged within the further coupling element 35, as can be seen from Fig. 3.

[0059] Für den Fall, dass die Formschlusselemente 23 des Kupplungselementes 4 anders ausgebildet sind, weist auch das weitere Kupplungselement 35 an der inneren Mantelfläche dazu entsprechend komplementär ausgebildete Formschlusselemente auf. [0059] In the event that the form-locking elements 23 of the coupling element 4 are designed differently, the further coupling element 35 also has correspondingly complementary form-locking elements on the inner circumferential surface.

[0060] Weiter kann das weitere Kupplungselement 35 an einer äußeren Mantelfläche 38 eine Außenverzahnung 39 bzw. äußere Formschlusselemente aufweisen. Damit kann eine sogenannte Parksperre zur Verfügung gestellt werden. In diese Außenverzahnung 39 (auch als Parksperrenverzahnung bezeichenbar) kann eine Parksperren Klinke eingreifen. [0060] Furthermore, the further coupling element 35 can have an external toothing 39 or external form-locking elements on an outer surface 38. This can provide a so-called parking lock. A parking lock pawl can engage in this external toothing 39 (also referred to as parking lock toothing).

[0061] Mit der Parksperre kann das Getriebe blockiert werden. [0061] The parking lock can be used to block the transmission.

[0062] Es gibt auch andere Möglichkeiten eine Parksperre zur Verfügung zu stellen, beispielsweise mit einer Schiebeverzahnung oder einem oder mehreren eingreifenden Stifte(n), etc. [0062] There are also other ways to provide a parking lock, for example with a sliding gear or one or more engaging pins, etc.

[0063] Nach einer weiteren Ausführungsvariante kann das weitere Kupplungselement 35 an der äußeren Mantelfläche 39 eine ringförmige Ausnehmung 40 für die Aufnahme des voranstehend genannten Lagerelements 14 aufweisen. Diese Ausnehmung 40 kann als einfache Abstufung des weiteren Kupplungselementes 35 ausgeführt sein, wie dies insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist. [0063] According to a further embodiment, the further coupling element 35 can have an annular recess 40 on the outer surface 39 for receiving the above-mentioned bearing element 14. This recess 40 can be designed as a simple step of the further coupling element 35, as can be seen in particular from Fig. 3.

[0064] In der bevorzugten Ausführungsvariante der Drehmoment-Übertragungsvorrichtung 9 sind in der Radialrichtung 37 innerhalb des Kupplungselementes 4 ein Synchronring 41 und ein Schaltelement 42 mit einer Schaltelement-Innenverzahnung 43 und einer Schaltelement-Außenverzahnung 44 angeordnet. [0064] In the preferred embodiment of the torque transmission device 9, a synchronizer ring 41 and a switching element 42 with a switching element internal toothing 43 and a switching element external toothing 44 are arranged in the radial direction 37 within the clutch element 4.

[0065] Der Synchronring 41 weist an einer äußeren Mantelfläche 45 eine Synchronring-Außenverzahnung 46 auf, wie dies an sich von Synchronringen von herkömmlichen Schalt-Getrieben bekannt ist. Die Zähne dieser Synchronring-Außenverzahnung 46 weisen an ihren distalen Enden in Richtung auf die zweiten Dachschrägen 25 der zweiten Zähne 24 des Kupplungselementes 4 weisende Dachschrägen auf, die mit den zweiten Dachschrägen 25 des Kupplungselementes 4 zur Angleichung der Drehgeschwindigkeit beim Herstellen der Drehmomentübertragung auf ein weiteres Bauteil, wie dies voranstehend beschrieben wurde, zusammenwirken. Die Synchronring-Außenverzahnung 46 muss in der Umfangsrichtung 33 nicht notwendigerweise durchgehend ausgebildet sein. [0065] The synchronizer ring 41 has a synchronizer ring external toothing 46 on an outer surface 45, as is known per se from synchronizer rings of conventional manual transmissions. The teeth of this synchronizer ring external toothing 46 have roof slopes at their distal ends pointing towards the second roof slopes 25 of the second teeth 24 of the clutch element 4, which cooperate with the second roof slopes 25 of the clutch element 4 to adjust the rotational speed when establishing the torque transmission to another component, as described above. The synchronizer ring external toothing 46 does not necessarily have to be continuous in the circumferential direction 33.

[0066] Weiter weist der Synchronring 41 vorzugsweise einen oder mehrere Ringstegabschnitte 47 auf. Diese Ringstegabschnitte 47 sind im zusammengebauten Zustand der DrehmomentUÜbertragungsvorrichtung 9 dieser Ausführungsvariante in den Freiräumen 32 der Innenverzahnung des Kupplungselementes 4 aufgenommen. Damit kann eine Verschiebbarkeit des Kupplungselementes 4 in der Axialrichtung 21 begrenzt werden, da die Ringstegabschnitte 47 zur Anlage an die voranstehend genannten kürzeren ersten Zähne 20 der Innenverzahnung des Kupplungselementes 4 zur Anlage gelangen können. [0066] Furthermore, the synchronizer ring 41 preferably has one or more ring web sections 47. In the assembled state of the torque transmission device 9 of this embodiment, these ring web sections 47 are accommodated in the free spaces 32 of the internal toothing of the coupling element 4. This makes it possible to limit the displaceability of the coupling element 4 in the axial direction 21, since the ring web sections 47 can come to rest on the above-mentioned shorter first teeth 20 of the internal toothing of the coupling element 4.

[0067] Die Schaltelement-Innenverzahnung 43 des Schaltelements 42 dient der drehfesten Verbindung des Schaltelements 42 mit der Ausgangswelle 15, die eine entsprechende Außenverzahnung aufweisen kann, die mit der Schaltelement-Innenverzahnung 43 zusammenwirkt. [0067] The switching element internal toothing 43 of the switching element 42 serves for the rotationally fixed connection of the switching element 42 to the output shaft 15, which can have a corresponding external toothing that interacts with the switching element internal toothing 43.

[0068] Die Schaltelement-Außenverzahnung 44 weist hingegen Zähne 48 auf, die ebenfalls mit Dachschrägen 49 an den distalen Enden ausgebildet sind, die in die gleiche Richtung wie die Dachschrägen der Zähne des Synchronrings 41 ausgerichtet sind, jedoch für die Herstellung des Kraftflusses mit den ersten Dachschrägen 22 der ersten Zähne 20 des Kupplungselementes 4 zusammenwirken. Es ist damit möglich, dass nach der Angleichung der Drehgeschwindigkeiten das Kupplungselement 4 über den Synchronring 41 auf das Schaltelement 42 aufgleitet, indem die entsprechenden Verzahnungen über die jeweiligen Dachschrägen ineinandergleiten. [0068] The switching element external toothing 44, on the other hand, has teeth 48 which are also formed with roof slopes 49 at the distal ends, which are aligned in the same direction as the roof slopes of the teeth of the synchronizer ring 41, but which cooperate with the first roof slopes 22 of the first teeth 20 of the clutch element 4 to produce the power flow. It is thus possible for the clutch element 4 to slide onto the switching element 42 via the synchronizer ring 41 after the rotational speeds have been adjusted, as the corresponding toothings slide into one another over the respective roof slopes.

[0069] Gemäß einer bevorzugten und aus Fig. 3 ersichtlichen Ausführungsvariante ist der Synchronring 41 auf dem Schaltelement 42 angeordnet. Dazu kann das Schaltelement 42 eine Abstufung 50 aufweisen. Diese Abstufung 50 kann, wie dies ebenfalls aus Fig. 3 ersichtlich ist, mit einer Konusfläche 51 ausgebildet sein, die mit einer entsprechenden inneren Konusfläche 52 des [0069] According to a preferred embodiment variant, which can be seen in Fig. 3, the synchronizer ring 41 is arranged on the switching element 42. For this purpose, the switching element 42 can have a step 50. This step 50 can, as can also be seen in Fig. 3, be designed with a conical surface 51 which is aligned with a corresponding inner conical surface 52 of the

Synchronrings 41 zusammenwirkt. Zumindest eine dieser Konusflächen 51, 52 kann mit einer reibungserhöhenden Struktur oder Beschichtung ausgebildet sein. Gegebenenfalls kann zwischen diesen Konusflächen 51, 52 ein Doppelkonusring angeordnet sein, dessen konusförmigen Flächen an den Konusflächen 51, 52 anliegen. synchronizer ring 41. At least one of these conical surfaces 51, 52 can be designed with a friction-increasing structure or coating. If necessary, a double conical ring can be arranged between these conical surfaces 51, 52, the conical surfaces of which rest against the conical surfaces 51, 52.

[0070] Für eine Vorspannung des Kupplungselements 4 und des Synchronrings 41 in der Axialrichtung 21 in Richtung auf das Schaltelement 42 können Wellenfedern bzw. Wellenfederringe 53, 54 vorgesehen sein, die zwischen dem Kupplungselement 4 bzw. dem Synchronring 41 einerseits und einem Planetenträger 55 des Planetengetriebes 11 andererseits angeordnet sein können. Dazu kann der Synchronring 41 mit einer Abstufung ausgebildet sein, auf der der Wellenfederring 54 aufgenommen ist. Ebenso kann das Kupplungselement 4 eine derartige Abstufung für die Aufnahme des Wellenfederringes 53 aufweisen, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. [0070] For pre-tensioning the clutch element 4 and the synchronizer ring 41 in the axial direction 21 in the direction of the switching element 42, wave springs or wave spring rings 53, 54 can be provided, which can be arranged between the clutch element 4 or the synchronizer ring 41 on the one hand and a planet carrier 55 of the planetary gear 11 on the other. For this purpose, the synchronizer ring 41 can be designed with a step on which the wave spring ring 54 is received. The clutch element 4 can also have such a step for receiving the wave spring ring 53, as can be seen from Fig. 3.

[0071] Auch das Schaltelement 42 kann gegebenenfalls vorgespannt sein, z.B. über eine Wellenfeder bzw. einen Wellenfederring, allerdings in Richtung auf das Kupplungselement 4. Der Wellenfederring kann dazu zwischen dem Schaltelement 42 und dem Zahnrad 16 der Ausgangswelle 15 angeordnet sein. [0071] The switching element 42 can also be pre-tensioned if necessary, e.g. via a wave spring or a wave spring ring, but in the direction of the clutch element 4. The wave spring ring can be arranged between the switching element 42 and the gear 16 of the output shaft 15.

[0072] Durch die beschriebene Ausführung des Kupplungselementes 4 ist nicht nur die Herstellung einer Drehmomentübertragung wie beschrieben möglich. Es kann damit alternativ oder zusätzlich auch eine Parksperre für Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge mit ausschließlichem elektromotorischem Antrieb bereitgestellt werden. [0072] The described design of the coupling element 4 not only makes it possible to produce a torque transmission as described. Alternatively or additionally, it can also be used to provide a parking lock for hybrid vehicles or electric vehicles with an exclusively electric motor drive.

[0073] Die Betätigung des Kupplungselementes 4 bzw. der Drehmoment-Übertragungsvorrichtung 9 kann mechanisch, hydraulisch, elektromagnetisch, pneumatisch oder manuell erfolgen. Aktuatoren für die Betätigung können dem Stand der Technik entsprechend ausgebildet sein, auf den in diesem Zusammenhang verwiesen wird. [0073] The clutch element 4 or the torque transmission device 9 can be actuated mechanically, hydraulically, electromagnetically, pneumatically or manually. Actuators for the actuation can be designed in accordance with the state of the art, to which reference is made in this context.

[0074] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Kupplungselements 4 bzw. der Drehmoment-UÜbertragungsvorrichtung 9 diese nicht notwendigerweise maßstäblich dargestellt sind. [0074] For the sake of clarity, it should finally be pointed out that for a better understanding of the structure of the coupling element 4 or the torque transmission device 9, these are not necessarily shown to scale.

BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE SYMBOLS

1 Antriebsstrang 30 Stirnfläche 2 Verbrennungsmotor 31 Stirnfläche 3 Elektromotor 32 Freiraum 4 Kupplungselement 33 Umfangsrichtung 5 Leistungselektronikmodul 34 Zahn 6 Akkumulator 35 Kupplungselement 7 Kraftstofftank 36 Innenverzahnung 8 Rad 37 Radialrichtung 9 Drehmoment-Übertragungs- 38 Mantelfläche vorrichtung 39 Außenverzahnung 10 Zahnrad 40 Ausnehmung 11 Planetengetriebe 41 Synchronring 12 Sonnenrad 42 Schaltelement 13 Planetenrad 43 Schaltelement-Innenverzah14 Lagerelement nung 15 Ausgangswelle 44 Schaltelement-Außenverzah16 Zahnrad nung 17 Grundkörper 45 Mantelfläche 18 Mantelfläche 46 Synchronring-Außenverzah19 Mantelfläche nung 20 Zahn 47 Ringstegabschnitt 21 Axialrichtung 48 Zahn 22 Dachschräge 49 Dachschräge 23 Formschlusselement 50 Abstufung 24 Zahn 51 Konusfläche 25 Dachschräge 52 Konusfläche 26 Stirnfläche 53 Wellenfederring 27 Stirnfläche 54 Wellenfederring 28 Zahnoberfläche 55 Planetenträger 1 Drive train 30 Front face 2 Combustion engine 31 Front face 3 Electric motor 32 Free space 4 Coupling element 33 Circumferential direction 5 Power electronics module 34 Tooth 6 Accumulator 35 Coupling element 7 Fuel tank 36 Internal toothing 8 Wheel 37 Radial direction 9 Torque transmission device 38 Shell surface 39 External toothing 10 Gear 40 Recess 11 Planetary gear 41 Synchronizer ring 12 Sun gear 42 Switching element 13 Planetary gear 43 Switching element internal toothing 14 Bearing element 15 Output shaft 44 Switching element external toothing 16 Gear 17 Base body 45 Shell surface 18 Shell surface 46 Synchronizer ring external toothing 19 Shell surface 20 Tooth 47 Ring web section 21 Axial direction 48 Tooth 22 Roof slope 49 Roof slope 23 Form-locking element 50 Graduation 24 Tooth 51 Conical surface 25 Roof slope 52 Conical surface 26 Front surface 53 Wave spring ring 27 Front surface 54 Wave spring ring 28 Tooth surface 55 Planet carrier

29 Gesamtbreite 29 total width

Claims

Patent claims

1. Coupling element (4) for producing a power flow between two devices of a drive train (1), comprising an annular base body (17) with an inner surface (18) and an outer surface (19), wherein an internal toothing with first teeth (20) is arranged on the inner surface (18), and the first teeth (20) are formed in the axial direction (21) with a wedge-shaped surface at a distal end region and have first roof slopes (22) for this purpose, wherein second teeth (24) extending radially inwards are arranged on at least several of the first teeth (20), which are formed in the axial direction (21) with a wedge-shaped surface at a distal end region and have second roof slopes (25) for this purpose, wherein the second roof slopes (25) are arranged in the axial direction (21) at a distance from the first roof slopes (22), wherein the distal end regions of the second teeth (24) point in the same direction as the first distal end regions, characterized in that form-locking elements (23) are arranged on the outer circumferential surface (19) and projecting beyond it, and that a part of first teeth (20) arranged next to one another in a circumferential direction (33) is shorter in the axial direction (21) than the remaining first teeth (20).

2, coupling element (4) according to claim 1, characterized in that the first and second teeth (20, 24) of the internal toothing have a length in the axial direction (21) which is smaller than a total width (29) of the base body (17) in the axial direction (21).

3. Coupling element (4) according to claim 1 or 2, characterized in that the form-fitting elements form a toothing on the outer circumferential surface (19).

4. Torque transmission device (9), in particular planetary gear (11), comprising a shaft on which a gear (16) is arranged, and a coupling element (4) for producing a force flow between the torque transmission device (9) and a further element of a drive train (1), characterized in that the coupling element (4) is formed according to one of claims 1 to 3.

5. Torque transmission device (9) according to claim 4, characterized in that the coupling element (4) is arranged displaceably in the radial direction (37) within a further annular coupling element (35) and in the axial direction, wherein the form-locking elements on the outer circumferential surface (19) of the base body (17) of the coupling element (4) engage in form-locking elements of the further coupling element (35).

6. Torque transmission device (9) according to claim 5, characterized in that the further form-locking elements of the further coupling element (35) are designed as internal teeth (36).

7. Torque transmission device (9) according to one of claims 4 to 6, characterized in that a synchronizer ring (41) and a switching element (42) with a switching element internal toothing (43) and a switching element external toothing (44) are arranged in the radial direction (37) within the coupling element (4).

8. Torque transmission device (9) according to claim 7, characterized in that the synchronizer ring (41) is arranged on the switching element (42).

9. Torque transmission device (9) according to claim 8, characterized in that a first conical surface (51) is formed on the switching element (42), that a second conical surface (52) is further formed on the synchronizer ring (41), and that the first and the second conical surface (51, 52) abut one another.

Here 3 sheets of drawings