DE102016100709B4

DE102016100709B4 - Actuation of a 2-speed gearbox

Info

Publication number: DE102016100709B4
Application number: DE102016100709.9A
Authority: DE
Inventors: Daniel Knoblauch
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2016-01-18
Filing date: 2016-01-18
Publication date: 2023-06-29
Anticipated expiration: 2036-01-19
Also published as: DE102016100709A1

Abstract

Aktuierung (1) eines 2-Gang-Getriebes als Teil einer elektrisch antreibbaren Achse eines Kraftfahrzeugs, wobei die Aktuierung (1) eine Schiebemuffe (19) umfasst, die eine Nut (20) zur Aufnahme mindestens einer Laufrolle (21) aufweist, zum Verschieben der Schiebemuffe (19) in einer Axialrichtung aufgrund der Ausbildung der Nut (20), wobei die Laufrolle (21) an ein drehbares Zahnrad (12) angebunden ist, sowie in der Schiebemuffe (19) mindestens eine federbelastete Schaltmuffe (24) in Axialrichtung der Schiebemuffe (19) verschieblich gelagert ist, wobei die Schaltmuffe (24) in einer unter Federeinwirkung vorgeschobenen Schaltstellung drehfest mit einer Getriebewelle verbindbar ist.Actuation (1) of a 2-speed gearbox as part of an electrically drivable axle of a motor vehicle, the actuation (1) comprising a sliding sleeve (19) which has a groove (20) for receiving at least one roller (21) for sliding of the sliding sleeve (19) in an axial direction due to the formation of the groove (20), the roller (21) being connected to a rotatable gear wheel (12), and in the sliding sleeve (19) at least one spring-loaded shift sleeve (24) in the axial direction of the Sliding sleeve (19) is displaceably mounted, the shift sleeve (24) being non-rotatably connectable to a transmission shaft in a shift position advanced under the action of a spring.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aktuierung eines 2-Gang-Getriebes als Teil einer elektrisch antreibbaren Achse eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to an actuation of a 2-speed gearbox as part of an electrically drivable axle of a motor vehicle.

Aus der EP 1 801 442 A1 ist eine Aktuierung eines Kupplungsmechanismus eines Getriebes, das bei einem Kraftfahrzeug verwendet wird, beschrieben.From the EP 1 801 442 A1 an actuation of a clutch mechanism of a transmission used in a motor vehicle is described.

DE 10 2011 015 268 A1 und US 2010/ 0 000 835 A1 offenbaren weiteren Stand der Technik. DE 10 2011 015 268 A1 and US 2010/0 000 835 A1 disclose further prior art.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine besondere Aktuierung eines 2-Gang-Getriebes als Teil einer elektrisch antreibbaren Achse eines Kraftfahrzeugs anzugeben, wobei diese Aktuierung kompakt innerhalb des Getriebes anordbar ist und insbesondere relativ geringen axialen Bauraum benötigt.The object of the present invention is to specify a special actuation of a 2-speed transmission as part of an electrically drivable axle of a motor vehicle, this actuation being compactly arrangable within the transmission and, in particular, requiring relatively little axial space.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Aktuierung, die gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.The problem is solved by an actuation that is designed according to the features of patent claim 1 .

Die erfindungsgemäße Aktuierung umfasst eine Schiebemuffe, die eine Nut zur Aufnahme mindestens einer Laufrolle aufweist, zum Verschieben der Schiebemuffe in einer Axialrichtung aufgrund der Ausbildung der Nut. Hierbei ist die Laufrolle an ein drehbares Zahnrad angebunden. In der Schiebemuffe ist mindestens eine federbelastete Schaltmuffe in Axialrichtung der Schiebemuffe verschieblich gelagert. Hierbei ist die Schaltmuffe in einer unter Federeinwirkung vorgeschobenen Schaltstellung drehfest mit einer Getriebewelle verbindbar.The actuation according to the invention comprises a sliding sleeve, which has a groove for receiving at least one roller, for moving the sliding sleeve in an axial direction due to the formation of the groove. Here, the roller is connected to a rotatable gear wheel. At least one spring-loaded shift sleeve is mounted in the sliding sleeve so that it can be displaced in the axial direction of the sliding sleeve. In this case, the shift sleeve can be connected in a rotationally fixed manner to a transmission shaft in a shift position advanced under the action of a spring.

Vorzugsweise ist die Anordnung von Nut und mindestens einer Laufrolle als Kulissenführung ausgebildet. Diese weist somit Führungsabschnitte auf, die bei einer Relativbewegung von mindestens einer Laufrolle und Nut zu einem Verschieben der Schiebemuffe in einer Axialrichtung und entgegengesetzt führen. Vorzugsweise sind drei Laufrollen an das Zahnrad angebunden. Diese drei Laufrollen werden von der Nut aufgenommen. Insbesondere sind Drehachsen der Laufrollen, bezogen auf einen Vollkreis, jeweils unter einem Winkel von 120° zueinander angeordnet. Die Laufrollen sind somit gleichmäßig über den Vollkreis verteilt angeordnet.The arrangement of the groove and at least one roller is preferably designed as a link guide. This thus has guide sections which, in the event of a relative movement of at least one roller and groove, lead to a displacement of the sliding sleeve in an axial direction and in the opposite direction. Preferably, three rollers are attached to the gear. These three rollers are accommodated by the groove. In particular, the axes of rotation of the rollers are each arranged at an angle of 120° to one another, based on a full circle. The rollers are thus arranged evenly distributed over the full circle.

Das Getriebe ist insbesondere derart gestaltet, dass die Schaltmuffe konzentrisch zu einer Rotationsachse der Getriebewelle angeordnet ist. Hierbei durchsetzt insbesondere diese Getriebewelle die Schaltmuffe.In particular, the transmission is designed in such a way that the shift sleeve is arranged concentrically to an axis of rotation of the transmission shaft. Here, in particular, this transmission shaft passes through the shift sleeve.

Bei der Getriebewelle handelt es sich insbesondere um eine Sonnenradwelle. Diese Sonnenradwelle kann Bestandteil eines Planetengetriebes oder eines Planetensatzes des Getriebes sein.The transmission shaft is in particular a sun gear shaft. This sun wheel shaft can be part of a planetary gear or a planetary set of the gear.

Bevorzugt wirkt die Getriebewelle mit einer Freilaufkupplung zusammen.The transmission shaft preferably interacts with an overrunning clutch.

Die Schiebemuffe ist insbesondere derart gestaltet, dass sie eine Verzahnung aufweist, die als Außenverzahnung und/oder Innenverzahnung ausgebildet ist. Hierbei steht die jeweilige Verzahnung mit einer Verzahnung der Schaltmuffe in Eingriff.The sliding sleeve is designed in particular in such a way that it has a toothing that is designed as an external toothing and/or an internal toothing. Here, the respective toothing is in engagement with a toothing of the shift sleeve.

Die Schaltmuffe ist vorzugsweise radial außerhalb oder radial innerhalb der Schiebemuffe angeordnet.The shift sleeve is preferably arranged radially outside or radially inside the sliding sleeve.

Statt der einen Schaltmuffe kann durchaus auch eine weitere Schaltmuffe vorgesehen sein. Hierbei sind die beiden Schaltmuffen in der Schiebemuffe verschieblich gelagert, wobei die eine Schaltmuffe radial außerhalb der Schiebemuffe und die andere Schaltmuffe radial innerhalb der Schiebemuffe angeordnet ist. Der Vorteil der beiden Schaltmuffen ist darin zu sehen, dass unabhängig von der Drehstellung der jeweiligen Schaltmuffe zumindest eine Schaltmuffe sich beim Schalten in einer eingerückten Schaltstellung befindet.Instead of one shift sleeve, another shift sleeve can also be provided. The two shift sleeves are movably mounted in the sliding sleeve, one shift sleeve being arranged radially outside the sliding sleeve and the other shift sleeve being arranged radially inside the sliding sleeve. The advantage of the two shift sleeves can be seen in the fact that, regardless of the rotational position of the respective shift sleeve, at least one shift sleeve is in an engaged shift position when shifting.

Bezüglich der Getriebewelle wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn diese eine Verzahnung, insbesondere eine Axialverzahnung aufweist. Hierbei ist die jeweilige Schaltmuffe in deren Schaltstellung drehfest mit der Getriebewelle verbindbar bzw. verbunden. Der Abstand benachbarter Zähne der Axialverzahnung ist vorzugsweise wesentlich größer als das Maß eines Zahns der Schaltmuffe, in Drehrichtung bzw. in Radialrichtung der Schaltmuffe gesehen, insbesondere drei bis fünf Mal so groß. Unabhängig von der Drehstellung der Axialverzahnung ist somit ein präzises Schalten gewährleistet.With regard to the transmission shaft, it is considered to be particularly advantageous if it has teeth, in particular axial teeth. In this case, the respective shift sleeve can be connected or connected in a torque-proof manner to the transmission shaft in its shift position. The distance between adjacent teeth of the axial toothing is preferably significantly larger than the dimension of a tooth of the shift sleeve, viewed in the direction of rotation or in the radial direction of the shift sleeve, in particular three to five times as large. Precise shifting is thus guaranteed, regardless of the rotational position of the axial gearing.

Die Schaltmuffe stützt sich insbesondere in deren nicht geschalteten Stellung, unter Einwirkung der dieser Schaltmuffe zugeordneten Feder, an einem Anschlag der Schiebemuffe ab. Die Vorschubbewegung der Schaltmuffe ist damit durch den Anschlag begrenzt.The shift sleeve is supported, particularly in its non-shifted position, against a stop of the sliding sleeve under the action of the spring assigned to this shift sleeve. The feed movement of the shift sleeve is thus limited by the stop.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aktuierung eine erste drehfest mit dem drehbaren Zahnrad verbundene Kugelrampenscheibe, eine zweite drehfest gelagerte Kugelrampenscheibe zur Betätigung einer Kupplung sowie zwischen den Kugelrampenscheiben angeordnete, diese kontaktierende Wälzkörper aufweist. Durch Verdrehen der ersten Kugelrampenscheibe bezüglich der zweiten Kugelrampenscheibe lässt sich das Außenmaß der Anordnung der beiden Kugelrampenscheiben, bezogen auf deren Axialerstreckung verändern, mit der Folge, dass über diese Bewegung die Kupplung betätigt werden kann. Hierbei erfolgt insbesondere ein Offnen der Kupplung. Bei der Kupplung handelt es sich somit vorzugsweise um eine Normally-Closed-Kupplung.According to a preferred development of the invention, it is provided that the actuator has a first ball ramp disk non-rotatably connected to the rotatable gear wheel, a second non-rotatably mounted ball ramp disk for actuating a clutch and rolling elements arranged between the ball ramp disks and contacting them. By twisting the first ball ramps disk with respect to the second ball ramp disk, the outer dimensions of the arrangement of the two ball ramp disks can be changed in relation to their axial extent, with the result that the clutch can be actuated via this movement. In this case, in particular, the clutch is opened. The clutch is therefore preferably a normally closed clutch.

Vorzugsweise ist eine Vorspannfeder vorgesehen, die dem Aufbringen einer Lagergrundlast auf ein Ausrücklager dient, um dessen Funktion bzw. Lebensdauer im ausgerückten Zustand der Kupplung, wenn die Kupplungsfederkraft nicht wirksam ist, sicherstellen zu können. Die eigentlichen Ausrückkräfte werden durch einen Anschlag zwischen der zweiten Kugelrampenscheibe und einer Lageraufnahme auf das Ausrücklager übertragen, und liegen deutlich über den Kräften der Vorspannfeder. A pretensioning spring is preferably provided, which serves to apply a basic bearing load to a release bearing in order to be able to ensure its function or service life in the disengaged state of the clutch when the clutch spring force is not effective. The actual release forces are transmitted to the release bearing by a stop between the second ball ramp disk and a bearing mount, and are significantly higher than the forces of the preload spring.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung mehrerer, in der Zeichnung wiedergegebener, bevorzugter Ausführungsbeispiele.Further features of the invention result from the subclaims, the attached drawing and the description of several preferred exemplary embodiments shown in the drawing.

Es zeigt:

1 einen Teilbereich eines Getriebes für den Bereich einer Kupplungs- und Schaltmuffenaktuierung, veranschaulicht in einem Längsschnitt, für ein erstes Ausführungsbeispiel in einem ersten Schaltzustand,
2 die Anordnung gemäß 1 in einem zweiten Schaltzustand,
3 die Anordnung gemäß der 1 und 2 in einem dritten Schaltzustand,
4 die Anordnung gemäß der 1 bis 3 in einem vierten Schaltzustand,
5 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer Darstellung gemäß 1, veranschaulicht für den ersten Schaltzustand,
6 ein drittes Ausführungsbeispiel in einer Darstellung gemäß 1, veranschaulicht für den ersten Schaltzustand,
7 für das Ausführungsbeispiel gemäß 6 eine Prinzipdarstellung des Zusammenwirkens der veranschaulichten beiden Schaltmuffen mit einem Kupplungskörper, gezeigt für den Zustand der einen eingerückten Schaltmuffe und der anderen Zahn auf Zahn stehenden Schaltmuffe,
8 die Anordnung gemäß 7 in einer anderen Relativdrehstellung von Schaltmuffen zu Kupplungskörper,
9 die Anordnung gemäß der 7 und 8 in einer anderen Relativdrehstellung der beiden Schaltmuffen und des Kupplungskörpers, bei eingerücktem Zustand beider Schaltmuffen.

It shows:

1 a partial area of a transmission for the area of a clutch and shift sleeve actuation, illustrated in a longitudinal section, for a first exemplary embodiment in a first switching state,
2 the arrangement according to 1 in a second switching state,
3 the arrangement according to the 1 and 2 in a third switching state,
4 the arrangement according to the 1 until 3 in a fourth switching state,
5 a second exemplary embodiment in a representation according to FIG 1 , illustrated for the first switching state,
6 a third exemplary embodiment in a representation according to FIG 1 , illustrated for the first switching state,
7 for the embodiment according to 6 a schematic representation of the interaction of the illustrated two shift sleeves with a clutch body, shown for the state of an engaged shift sleeve and the other shift sleeve tooth on tooth,
8th the arrangement according to 7 in a different relative rotational position of shift sleeves to clutch body,
9 the arrangement according to the 7 and 8th in another relative rotational position of the two shift sleeves and the clutch body, with both shift sleeves in the engaged state.

Für das erste Ausführungsbeispiel veranschaulicht 1 den Aufbau einer Aktuierung 1 eines 2-Gang-Getriebes als Teil einer ausschließlich elektrisch antreibbaren Achse eines Kraftfahrzeugs. Dieses Getriebe weist Stirnradstufen und einen Planetensatz auf, wobei bezüglich des Planetensatzes nur eine Sonnenradwelle 2 veranschaulicht ist. Diese ist über einen Freilauf 3 an ein Getriebegehäuse 4 bzw. gehäusefestes Lagerelement angebunden. Drehfest mit der Sonnenradwelle 2 ist ferner ein Kupplungskörper 5 verbunden, der auf seiner dem Freilauf 3 zugewandten, axial gerichteten Stirnseite eine Verzahnung 6 aufweist, die durch eine Vielzahl gleichmäßig über einen Vollkreis angeordneter Zähne 7 gebildet ist.Illustrated for the first embodiment 1 the structure of an actuator 1 of a 2-speed gearbox as part of an exclusively electrically driven axle of a motor vehicle. This transmission has spur gear stages and a planetary gear set, with respect to the planetary gear set only one sun gear shaft 2 is illustrated. This is connected via a freewheel 3 to a transmission housing 4 or bearing element fixed to the housing. Furthermore, a clutch body 5 is connected in a rotationally fixed manner to the sun gear shaft 2 and has a toothing 6 on its axially directed end face facing the freewheel 3 , which is formed by a large number of teeth 7 arranged uniformly over a full circle.

Die Drehachse der Sonnenradwelle 2 ist mit der Bezugsziffer 8 bezeichnet.The axis of rotation of the sun gear shaft 2 is denoted by the reference number 8 .

Die Aktuierung 1 weist ferner eine erste bezüglich der Drehachse 8 drehbare Kugelrampenscheibe 9, eine zweite drehfest im Getriebegehäuse 4 gelagerte Kugelrampenscheibe 10 sowie zwischen den Kugelrampenscheiben 9 und 10 angeordnete, diese kontaktierende Wälzkörper 11 auf. Hierbei sind die Kugelrampenscheiben 9, 10 mit Aufnahmen für die Wälzkörper 11 versehen. Im radial äußeren Bereich ist die Kugelrampenscheibe 9 fest mit einem Zahnrad 12 verbunden, das eine radial äußere Verzahnung 13 aufweist. Gelagert ist die Kugelrampenscheibe 9 und die Sonnenradwelle 2 in deren veranschaulichtem Endbereich über Nadellager 14 im Getriebegehäuse 4.The actuator 1 also has a first ball ramp disk 9 rotatable with respect to the axis of rotation 8 , a second ball ramp disk 10 mounted non-rotatably in the transmission housing 4 and rolling elements 11 arranged between the ball ramp disks 9 and 10 and contacting them. Here, the ball ramp discs 9, 10 are provided with receptacles for the rolling elements 11. In the radially outer area, the ball ramp disc 9 is firmly connected to a gear wheel 12 which has a radially outer toothing 13 . The ball ramp disk 9 and the sun gear shaft 2 are mounted in their illustrated end area via needle bearings 14 in the transmission housing 4.

Wird durch Einleitung eines Drehmoments über die Verzahnung 13 des Zahnrades 12 in die Kugelrampenscheibe 9 diese gedreht, führt dies aufgrund der Ausbildung der Kugelrampenscheiben 9 und 10 zu einer Veränderung der äußeren Abmessung der beiden Kugelrampenscheiben 9, 10, bezogen auf die Achsrichtung der Drehachse 8. Beim axialen Verschieben des Ausrücklagers 16 wird über dieses die nicht veranschaulichte Kupplung zum Schalten des Getriebes in einem Gang, insbesondere im zweiten Gang des Fahrzeugs, getrennt, somit ausgerückt.If the ball ramp disk 9 is rotated by introducing a torque via the toothing 13 of the gear wheel 12, this leads to a change in the outer dimensions of the two ball ramp disks 9, 10, based on the axis direction of the axis of rotation 8, due to the design of the ball ramp disks 9 and 10. When the release bearing 16 is axially displaced, the clutch (not shown) for shifting the transmission into one gear, in particular the second gear of the vehicle, is separated and thus disengaged.

Radial relativ weit innen weist das Getriebegehäuse 4 bzw. ein gehäusefestes Lagerelement eine Innenverzahnung 17 auf, die mit einer Außenverzahnung 18 einer Schiebemuffe 19 bzw. Führungsmuffe zusammenwirkt. Demzufolge ist die Schiebemuffe 19 drehfest, aber in Richtung der Drehachse 8 verschieblich im Getriebegehäuse 4 gelagert.Relatively far inward radially, the transmission housing 4 or a bearing element fixed to the housing has internal teeth 17 which interact with external teeth 18 of a sliding sleeve 19 or guide sleeve. Accordingly, the sliding sleeve 19 is rotatably mounted in the transmission housing 4 but is displaceable in the direction of the axis of rotation 8 .

Die Kugelrampenscheibe 10 steht über eine Vorspannfeder 15 in Wirkverbindung mit einem Ausrücklager 16. Die Vorspannfeder 15 dient dem Aufbringen einer Lagergrundlast auf das Ausrücklager 16. Die eigentlichen Ausrückkräfte werden durch einen Anschlag zwischen der Kugelrampenscheibe 10 und Lageraufnahme auf das Ausrücklager 16 übertragen.The ball ramp disk 10 is operatively connected to a release bearing 16 via a preload spring 15. The preload spring 15 is used to apply a basic bearing load to the release bearing 16. The actual release forces are transmitted to the release bearing 16 by a stop between the ball ramp disk 10 and the bearing mount.

Die Schiebemuffe 19 weist eine Nut 20 zur Aufnahme dreier Laufrollen 21 auf, zum Verschieben der Schiebemuffe 19 in Achsrichtung der Drehachse 8 aufgrund der Ausbildung der Nut 20. Die Anordnung von Nut 20 und Laufrollen 21 ist als Kulissenführung ausgebildet. Die Laufrollen 21 sind über eine Achse 22 an die Kugelrampenscheibe 9 und damit das Zahnrad 12 angebunden. Der veranschaulichte Doppelpfeil 23 verdeutlicht die entgegengesetzten Bewegungsrichtungen der Schiebemuffe 19 beim Abrollen der Laufrollen 21 in der Nut 20, beim Drehen des Zahnrades 12.The sliding sleeve 19 has a groove 20 for receiving three rollers 21 for moving the sliding sleeve 19 in the axial direction of the axis of rotation 8 due to the formation of the groove 20. The arrangement of the groove 20 and rollers 21 is designed as a link guide. The rollers 21 are connected to the ball ramp disk 9 and thus the gear wheel 12 via an axle 22 . The illustrated double arrow 23 illustrates the opposite directions of movement of the sliding sleeve 19 when rolling the rollers 21 in the groove 20, when turning the gear wheel 12.

Die Schiebemuffe 19 nimmt axial verschieblich, somit in Achsrichtung der Drehachse 8 verschieblich, eine Schaltmuffe 24 auf. Diese ist drehfest mit der Schiebemuffe 19 verbunden. Hierzu weist die Schaltmuffe 24 radial innen eine Verzahnung 25 auf, die mit der Außenverzahnung 18 der Schiebemuffe 19 kämmt. Stirnseitig, auf der der Verzahnung 6 des Kupplungskörpers 5 zugewandten Seite ist die Schaltmuffe 24 mit einer Verzahnung 26 versehen. Die einzelnen Zähne dieser Verzahnung 26 sind mit der Bezugsziffer 27 bezeichnet. Auf der der Verzahnung 26 abgewandten Seite der Schaltmuffe 24 wirkt auf diese mindestens eine Druckfeder 28, die sich an einem Anschlagring 29 abstützt, der in Achsrichtung der Drehachse 8 bezüglich der Schiebemuffe 19 festgelegt ist. Somit spannt die mindestens eine Druckfeder 28 die in der Schiebemuffe 19 verschiebbar gelagerte Schaltmuffe 24 in Richtung des Kupplungskörpers 5 vor. Hierbei ist an der Schiebemuffe 19 ein zusätzlicher Anschlag 30 vorgesehen, gegen den die Schaltmuffe 24 im relativ entspannten Zustand der Druckfedern 28 vorgespannt ist.The sliding sleeve 19 accommodates a shift sleeve 24 in an axially displaceable manner, thus displaceably in the axial direction of the axis of rotation 8 . This is connected to the sliding sleeve 19 in a torque-proof manner. For this purpose, the shift sleeve 24 has teeth 25 radially on the inside, which mesh with the outer teeth 18 of the sliding sleeve 19 . On the end face, on the side facing the toothing 6 of the clutch body 5 , the shift sleeve 24 is provided with a toothing 26 . The individual teeth of this toothing 26 are denoted by reference number 27 . At least one compression spring 28 acts on the side of the shift sleeve 24 facing away from the toothing 26 and is supported on a stop ring 29 which is fixed in the axial direction of the axis of rotation 8 with respect to the sliding sleeve 19 . The at least one compression spring 28 thus prestresses the shift sleeve 24 , which is movably mounted in the sliding sleeve 19 , in the direction of the clutch body 5 . Here, an additional stop 30 is provided on the sliding sleeve 19, against which the shift sleeve 24 is prestressed in the relatively relaxed state of the compression springs 28.

Die Schiebemuffe 19 und die Schaltmuffe 24 sind konzentrisch zur Drehachse 8 angeordnet.The sliding sleeve 19 and the shift sleeve 24 are arranged concentrically to the axis of rotation 8 .

Der Abstand benachbarter Zähne 7 der Verzahnung 6 ist wesentlich größer als das Maß eines Zahns 27 der Schaltmuffe 24 in deren Radialrichtung, insbesondere drei bis fünf Mal so groß.The distance between adjacent teeth 7 of the toothing 6 is significantly larger than the size of a tooth 27 of the shift sleeve 24 in the radial direction, in particular three to five times as large.

1 veranschaulicht folgenden Zustand der insoweit beschriebenen Schaltelemente des Getriebes: Eine zum Schalten des ersten Gangs vorgesehene Klauenkupplung ist ausgerückt, wobei die Verzahnung 6, die der Sonnenradwelle 2 zugeordnet ist, nicht in Eingriff steht mit der Verzahnung 26 der Schaltmuffe 24. Demzufolge kann sich die Sonnenradwelle 2 frei drehen. Die Kupplung, die zum Schalten des zweiten Gangs des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, befindet sich in deren eingerückten Stellung. Es handelt sich um eine Normally-Closed-Kupplung. Weil sich die beiden Kugelrampenscheiben 9, 10 in deren Stellung befinden, in der die Kugelrampenscheibe 10 nicht axial in Richtung des Ausrücklagers 16 verschoben ist, erfolgt keine axiale Verschiebung des Ausrücklagers 16 und damit keine Beaufschlagung der Kupplung im Sinne deren Ausrückung. Bei diesem in 1 dargestellten Zustand der Schaltelemente sind die Getriebefunktionen des zweiten Gangs des Kraftfahrzeugs bzw. eine Hill-Holder-Funktion, somit eine Berganfahrhilfe, verwirklicht. 1 illustrates the following state of the shifting elements of the transmission described so far: A dog clutch provided for shifting the first gear is disengaged, with the toothing 6, which is assigned to the sun gear shaft 2, not meshing with the toothing 26 of the shift sleeve 24. As a result, the sun gear shaft 2 rotate freely. The clutch, which is provided for shifting the second gear of the motor vehicle, is in its engaged position. It is a normally closed clutch. Because the two ball ramp disks 9, 10 are in the position in which the ball ramp disk 10 is not axially displaced in the direction of the release bearing 16, there is no axial displacement of the release bearing 16 and thus no loading of the clutch in terms of its disengagement. At this in 1 State of the switching elements shown are the transmission functions of the second gear of the motor vehicle or a hill-holder function, thus a hill start assist, realized.

In den 2 bis 6 sind Bauteile, die mit denen der Ausführungsform nach der 1 übereinstimmen, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.In the 2 until 6 are components with those of the embodiment according to the 1 match, denoted by the same reference numerals.

2 zeigt für diese Ausführungsform gemäß 1 den Zustand der Schaltelemente, wobei die Klauenkupplung für den ersten Gang ausgerückt und die Kupplung für den zweiten Gang ausgerückt ist. Es ist zu erkennen, dass, gemäß der Darstellung in 1, die Schaltmuffe 24 in ihrer Stellung verblieben ist, aber die Drehung des Zahnrades 12 und damit der Kugelrampenscheibe 9 dazu geführt hat, dass die Kugelrampenscheibe 10 eine axiale Verlagerung erfahren hat, mit der Konsequenz, dass auch das Ausrücklager 16 axial verlagert worden ist. Diese axiale Verlagerung des Ausrücklagers 16 bedingt das Ausrücken der Kupplung für den zweiten Gang. In diesem Zustand gemäß 2 sind die Getriebefunktionen des ersten Gangs, nur für Zugbetrieb, und des Neutralgangs, somit der Abkopplung der Elektromaschine, verwirklicht. 2 shows for this embodiment according to 1 the state of the shifting elements with the first speed jaw clutch disengaged and the second speed clutch disengaged. It can be seen that, as shown in 1 , the selector sleeve 24 has remained in its position, but the rotation of the gear wheel 12 and thus of the ball ramp disk 9 has led to the ball ramp disk 10 having undergone an axial displacement, with the consequence that the release bearing 16 has also been axially displaced. This axial displacement of the release bearing 16 causes disengagement of the second speed clutch. In this state according to 2 the transmission functions of the first gear, only for traction, and the neutral gear, thus decoupling the electric machine, are implemented.

3 veranschaulicht für das Ausführungsbeispiel gemäß der 1 und 2 den Zustand der Schaltelemente bei eingerückter Klauenkupplung für den ersten Gang und ausgerückter Kupplung für den zweiten Gang. Im Unterschied zur 2 ist festzustellen, dass nun auch aufgrund der Kulissenführung die Schiebemuffe 19 in Achsrichtung der Drehachse 8 auf den Kupplungskörper 5 vorgeschoben worden ist, sodass die Verzahnungen 7 und 26 ineinandergreifen. Bei diesem Zustand gemäß 3 sind die Getriebefunktionen des ersten Gangs, und zwar für Zug- und Schubbetrieb verwirklicht. 3 illustrated for the embodiment according to FIG 1 and 2 the state of the shifting elements with the dog clutch engaged for the first gear and the clutch disengaged for the second gear. In contrast to 2 It can be seen that the sliding sleeve 19 has now also been advanced onto the coupling body 5 in the axial direction of the axis of rotation 8 due to the link guide, so that the teeth 7 and 26 mesh. According to this condition 3 are the transmission functions of the first gear, specifically for traction and overrun.

4 zeigt, betreffend das Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 3, den Zustand der Schaltelemente für die eingerückte Klauenkupplung für den ersten Gang sowie die eingerückte Kupplung für den zweiten Gang. Es ist, im Unterschied zu dem Zustand gemäß 3, nunmehr die Kugelrampenscheibe 10 wieder axial zurückgefahren, unter Einwirkung einer nicht veranschaulichten Feder. Die Schaltmuffe 24 rastiert nach wie vor mit dem Kupplungskörper 5, der mit der Sonnenradwelle 2 drehfest verbunden ist. Für diesen Zustand gemäß der 4 ist die Getriebefunktion der Parksperre verwirklicht. 4 shows, relating to the embodiment of the 1 until 3 , the state of the shifting elements for the engaged dog clutch for the first gear and the engaged clutch for the second gear. It is different from the state according to 3 , Now the ball ramp disc 10 retracted axially again, under the action of a spring, not shown. The shift sleeve 24 still engages with the clutch ment body 5, which is rotatably connected to the sun gear shaft 2. For this condition according to the 4 the gear function of the parking lock is realized.

Für das zweite Ausführungsbeispiel gemäß der 5 ist nur eine Darstellung veranschaulicht, die mit der der 1 des ersten Ausführungsbeispiels übereinstimmt. Die weiteren Zustände dieses zweiten Ausführungsbeispiels ergeben sich grundsätzlich entsprechend denjenigen der 2 bis 4 zum ersten Ausführungsbeispiel.For the second embodiment according to 5 is only a representation illustrated, with that of the 1 of the first embodiment. The other states of this second embodiment result in principle according to those of 2 until 4 to the first embodiment.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 5 erfolgt im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel die Lagerung der Schaltmuffe 24 nicht radial außerhalb der Schiebemuffe 19, sondern es ist die Schaltmuffe 24 radial innerhalb der Schiebemuffe 19 angeordnet. Demzufolge ist die Außenverzahnung 18 der Schiebemuffe 19 radial innen angeordnet und die Verzahnung 25 der Schaltmuffe 24 radial außen angeordnet. Die radiale Erstreckung des Kupplungskörpers 5 kann deutlich geringer bemessen werden, weil die Verzahnung 6 weiter radial innen mit der Verzahnung 26 zusammenwirkt. Die 5 zeigt den Zustand der Schaltelemente für die ausgerückte Klauenkupplung des ersten Gangs und die eingerückte Kupplung für den zweiten Gang. Es sind die Getriebefunktionen des zweiten Gangs und die Hill-Holder-Funktion verwirklicht.In the second embodiment according to 5 In contrast to the first exemplary embodiment, the shift sleeve 24 is not mounted radially outside the sliding sleeve 19 , but rather the shift sleeve 24 is arranged radially inside the sliding sleeve 19 . Accordingly, the outer toothing 18 of the sliding sleeve 19 is arranged radially on the inside and the toothing 25 of the shift sleeve 24 is arranged radially on the outside. The radial extension of the coupling body 5 can be dimensioned to be significantly smaller because the toothing 6 interacts further radially inward with the toothing 26 . The 5 12 shows the state of the shifting elements for the disengaged first-speed dog clutch and the engaged second-speed clutch. The transmission functions of the second gear and the hill holder function are implemented.

Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß der 6 unterscheidet sich von den beiden zuvor erörterten Ausführungsbeispielen dadurch, dass diese beiden erörterten Ausführungsbeispiele in dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 verwirklicht sind. Es ist somit sowohl eine äußere Schaltmuffe 24 als auch eine innere Schaltmuffe 24 vorgesehen, womit die diesen Schaltmuffen 24 zugeordneten Zähne 27 mit diesen zugeordneten Verzahnungen 6 des Kupplungskörpers 5 in entsprechender Schaltstellung zusammenwirken.The third embodiment according to 6 differs from the two previously discussed embodiments in that these two discussed embodiments in the embodiment according to 6 are realized. Thus, both an outer shifting sleeve 24 and an inner shifting sleeve 24 are provided, whereby the teeth 27 associated with these shifting sleeves 24 interact with these associated toothings 6 of the clutch body 5 in the corresponding shifting position.

6 zeigt den Zustand der Schaltelemente für die ausgerückten Klauenkupplungen des ersten Gangs und die eingerückte Kupplung für den zweiten Gang, somit die Getriebefunktion des zweiten Gangs und die Hill-Holder-Funktion. Hierbei sind, zur besseren Unterscheidung, die eine Schaltmuffe mit der Bezugsziffer 24 und die andere Schaltmuffe mit der Bezugsziffer 24' bezeichnet, und konsequenterweise die mit der Schaltmuffe 24 zusammenwirkende Druckfeder mit 28 und die mit der Schaltmuffe 24' zusammenwirkende Druckfeder mit 28' bezeichnet, ferner die Zähne der Schaltmuffe 24 mit der Bezugsziffer 27 und die Zähne der Schaltmuffe 24' mit der Bezugsziffer 27' bezeichnet. 6 12 shows the state of the shifting elements for the disengaged dog clutches for the first gear and the engaged clutch for the second gear, hence the transmission function for the second gear and the hill holder function. Here, for better differentiation, one shift sleeve is denoted by the reference number 24 and the other shift sleeve by the reference number 24', and consequently the compression spring that interacts with the shift sleeve 24 is denoted by 28 and the compression spring that interacts with the shift sleeve 24' is denoted by 28'. furthermore, the teeth of the shift sleeve 24 are denoted by the reference number 27 and the teeth of the shift sleeve 24' are denoted by the reference number 27'.

Die anderen Schaltelementzustände bzw. Getriebefunktionen entsprechen denjenigen der 2 bis 4 des ersten Ausführungsbeispiels.The other switching element states or transmission functions correspond to those of 2 until 4 of the first embodiment.

In den 7 bis 9 sind in Prinzipdarstellungen betreffend das dritte Ausführungsbeispiel gemäß der 6 unterschiedliche Schaltzustände zwischen den beiden Verzahnungen 26 der Schaltmuffen 24 und den Verzahnungen 6 des Kupplungskörpers 5 veranschaulicht. In the 7 until 9 are in schematic representations relating to the third embodiment according to the 6 different switching states between the two teeth 26 of the shift sleeves 24 and the teeth 6 of the clutch body 5 illustrates.

7 zeigt bei eingerückter Klauenkupplung für den ersten Gang, somit in Richtung des Kupplungskörpers 5 vorgeschobener Schiebemuffe 19 (vergleichbar dem Zustand gemäß 4 zum ersten Ausführungsbeispiel) eine vorgeschobene Schaltmuffe 24 mit deren Zähnen 27, die in die Räume zwischen benachbarten Zähnen 7 des Kupplungskörpers 5 einfahren sind, während die Zähne 27' der anderen Schaltmuffe 24' daran gehindert sind, weil sie gegen die Zähne 7 gelangen. 7 shows the engaged dog clutch for the first gear, thus in the direction of the clutch body 5 advanced sliding sleeve 19 (comparable to the state according to 4 to the first embodiment) an advanced shift sleeve 24 with its teeth 27 entering the spaces between adjacent teeth 7 of the clutch body 5, while the teeth 27' of the other shift sleeve 24' are prevented from doing so because they come against the teeth 7.

8 zeigt den Zustand bei einer ausgehend von 7 weitergehenden Relativdrehung von Schaltmuffen 24, 24' zum Kupplungskörper 5. Hier ergibt sich, dass die Zähne 27' immer noch die Zähne 7 kontaktieren und somit daran gehindert sind, vollständig in den Raum zwischen den Zähnen 7 einzufahren, wie dies bezüglich der Zähne 27 der Schaltmuffe 24 der Fall ist. 9 zeigt eine gegenüber der Darstellung der 8 weitere Drehposition. Nunmehr sind die Schaltmuffen 24, 24' so weit bezüglich des Kupplungskörpers 5 weitergedreht, dass jetzt auch die Zähne 27' der Schaltmuffe 24' vollends in den Bereich zwischen den Zähnen 7 des Kupplungskörpers 5 eingefahren sind. Beim weiteren Relativverdrehen gelangen die Zähne 27 in Anlage an die Zähne 7, womit die Kraftübertragung zwischen der Schaltmuffe 24 und den Zähnen 7, somit dem Kupplungskörper 5 erfolgt. 8th shows the status of a starting from 7 further relative rotation of shift sleeves 24, 24' to the clutch body 5. The result here is that the teeth 27' still contact the teeth 7 and are thus prevented from completely entering the space between the teeth 7, as is the case with the teeth 27 of Shift sleeve 24 is the case. 9 shows a compared to the representation of 8th further turning position. The shift sleeves 24 , 24 ′ are now rotated farther with respect to the clutch body 5 that the teeth 27 ′ of the shift sleeve 24 ′ are now also fully retracted into the area between the teeth 7 of the clutch body 5 . With further relative rotation, the teeth 27 come into contact with the teeth 7, whereby the power transmission between the shift sleeve 24 and the teeth 7, and thus the clutch body 5, takes place.

Alternativ ist eine Drehausgangsstellung möglich, in der nur die Zähne 27' der Schaltmuffe 24' in den Bereich zwischen den Zähnen 7 eingreifen und dies für die Zähne 27 der Schaltmuffe 24 noch nicht möglich ist, weil diese Zähne 27 stirnseitig die Zähne 7 kontaktieren. In diesem Fall ergibt sich derselbe Bewegungsablauf wie zu den 7 bis 9 beschrieben, allerdings ist/sind in diesem Fall die Schaltmuffe 24 mit 24', die Zähne 27 mit 27', die Schaltmuffe 24' mit 24 und die Zähne 27' mit 27 zu bezeichnen.Alternatively, a rotational starting position is possible in which only the teeth 27 ′ of the shift sleeve 24 ′ engage in the area between the teeth 7 and this is not yet possible for the teeth 27 of the shift sleeve 24 because these teeth 27 contact the teeth 7 on the front side. In this case, the same sequence of movements results as for the 7 until 9 described, however, in this case the shift sleeve 24 is/are designated 24', the teeth 27 are designated 27', the shift sleeve 24' are designated 24 and the teeth 27' are designated 27.

In den 7 bis 9 verdeutlichen die Pfeile 31 die auf die Schiebemuffe 19 und den Kupplungskörper 5 einwirkenden Schaltkräfte.In the 7 until 9 the arrows 31 illustrate the shifting forces acting on the sliding sleeve 19 and the clutch body 5 .

In Verbindung mit der Anwendung des Freilaufs für Zuglasten sollten die Zugflanken der Kupplungskörperverzahnung, z.B. mittels Flankenwinkel, als Abweisrampen ausgeführt werden, um ein Verspannen bzw. Verklemmen von Freilauf und Klauenschaltung zu verhindern und den Lastpfad in Zugrichtung allein über den Freilauf sicherstellen zu können.In connection with the use of the freewheel for tensile loads, the tension flanks of the clutch body toothing should be designed as deflection ramps, e.g. by means of a flank angle, in order to prevent tensioning or jamming of the freewheel and dog shift and to be able to ensure the load path in the direction of tension via the freewheel alone.

BezugszeichenlisteReference List

11: Aktuierungupdate
22: Sonnenradwellesun gear shaft
33: Freilauffreewheel
44: Getriebegehäusegear case
55: Kupplungskörperclutch body
66: Verzahnunggearing
77: ZahnTooth
88th: Drehachseaxis of rotation
99: Kugelrampenscheibeball ramp disc
1010: Kugelrampenscheibeball ramp disc
1111: Wälzkörperrolling elements
1212: Zahnradgear
1313: Verzahnunggearing
1414: Nadellagerneedle bearing
1515: Vorspannfederbias spring
1616: Ausrücklagerrelease bearing
1717: Innenverzahnunginternal teeth
1818: Außenverzahnungexternal teeth
1919: Schiebemuffesliding sleeve
2020: Nutgroove
2121: Laufrolleroller
2222: Achseaxis
2323: Doppelpfeildouble arrow
24, 24'24, 24': Schaltmuffeshift sleeve
2525: Verzahnunggearing
2626: Verzahnunggearing
27, 27'27, 27': ZahnTooth
28, 28'28, 28': Druckfedercompression spring
2929: Anschlagringstop ring
3030: Anschlagattack
3131: PfeilArrow

Claims

Actuation (1) of a 2-speed gearbox as part of an electrically drivable axle of a motor vehicle, the actuation (1) comprising a sliding sleeve (19) which has a groove (20) for receiving at least one roller (21) for sliding of the sliding sleeve (19) in an axial direction due to the formation of the groove (20), the roller (21) being connected to a rotatable gear wheel (12), and in the sliding sleeve (19) at least one spring-loaded shift sleeve (24) in the axial direction of the Sliding sleeve (19) is displaceably mounted, the shift sleeve (24) being non-rotatably connectable to a transmission shaft in a shift position advanced under the action of a spring.

update after claim 1 , wherein the arrangement of the groove (20) and at least one roller (21) is designed as a link guide.

update after claim 1 or 2 wherein three rollers (21) are connected to the gear wheel (12), the three rollers (21) being received by the groove (20).

update after claim 3 , wherein the axes of rotation of the rollers (21), based on a full circle, are each arranged at an angle of 120 ° to each other.

Actuation after one of Claims 1 until 4 , wherein the shift sleeve (24) is arranged concentrically to an axis of rotation (8) of the transmission shaft.

Actuation after one of Claims 1 until 5 , wherein the gear shaft is a sun gear shaft (2) of a planetary gear, in particular a planetary gear set of the gear.

Actuation after one of Claims 1 until 6 , whereby the transmission shaft interacts with an overrunning clutch.

Actuation after one of Claims 1 until 7 , wherein the sliding sleeve (19) has teeth which are designed as external teeth (18) and/or internal teeth (17), the respective teeth being in engagement with teeth (25) of the shift sleeve (24).

Actuation after one of Claims 1 until 8th , wherein the shift sleeve (24) is arranged radially outside or radially inside the sliding sleeve (19).

Actuation after one of Claims 1 until 8th , wherein two shift sleeves (24, 24') are displaceably mounted in the sliding sleeve (19), one shift sleeve (24) being arranged radially outside the sliding sleeve (19) and the other shifting sleeve (24') being arranged radially inside the sliding sleeve (19). is.

Actuation after one of Claims 6 until 10 , wherein the transmission shaft has teeth (6), in particular axial teeth, the respective shift sleeve (24) being non-rotatably connectable or connected to the teeth of the transmission shaft in its shift position.

update after claim 11 , wherein a distance between adjacent teeth (7) of the axial toothing is significantly larger than the size of a tooth (27) of the shift sleeve (24), in particular three to five times as large.

Actuation after one of Claims 1 until 12 , effective teeth (7, 27) having deflecting flanks between the clutch body (5) and the shift sleeve (24) in order to prevent the clutch body (5) and shift sleeve (24) from twisting or jamming when the freewheel (3) is used for tensile loads .

Actuation after one of Claims 1 until 13 , the shift sleeve (24) being supported in its non-shifted position, under the action of the compression spring (28) associated with this shift sleeve (24), on a stop (30) of the sliding sleeve (19).

Actuation after one of Claims 1 until 14 , wherein this a first ball ramp disc (9) non-rotatably connected to the rotatable gear wheel (12), a second ball ramp disc (10) non-rotatably mounted for actuating a clutch, and rolling elements (11 ) having.

update after claim 15 , wherein the second ball ramp disk (10) is operatively connected to the clutch via a prestressing spring (15) for a release bearing (16).