-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für einen entkoppelbaren Antriebsstrang, wie er insbesondere bei Fahrzeugen mit einem Allrad-Antrieb verwendet wird. Entsprechende Allrad-Antriebsstränge und erfindungsgemäße Schaltvorrichtungen finden sich beispielsweise aber nicht ausschließlich in Arbeitsmaschinen, insbesondere in Landmaschinen wieder.
-
Es ist mithin bekannt, entkoppelbare Allrad-Antriebsstränge vorzusehen. Dabei werden einzelne Bereiche, beispielsweise eine Vorder- oder eine Hinterachse, selektiv vom Antriebsstrang entkoppelt, sobald eine für eine angetriebene Achse ausreichende Traktion bereitgestellt werden kann. In diesem Zusammenhang wird auf die
DE 10 2014 212 856 A1 der Anmelderin verwiesen. Diese offenbart eine Antriebsanordnung eines Kraftfahrzeugs, bei welcher ein Antrieb einer Vorderachse zu- und abschaltbar ist.
-
Auch ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Schaltvorrichtungen vorzusehen, welche drei Schaltstufen bereitstellen. In diesem Zusammenhang wird die
DE 10 006 024 216 A1 genannt. Diese offenbart eine Drei-Stufen-Differenzialeinheit und ein Verfahren zum Betreiben derselben. Dabei sind mindestens drei Eingriffsmodi für eine Gleitmanschette vorgesehen, welche wahlweise mit mindestens einem Differenzialgehäuse, einem Ritzelgehäuse und einem ersten beziehungsweise zweiten Seitenzahnrad in Eingriff steht. Je nach Eingriffsmodus der Gleitmanschette wird mindestens ein Element aus dem Differenzialgehäuse, dem Ritzelgehäuse, dem ersten und dem zweiten Seitenzahnrad eingerückt. Hierdurch sind die Betriebsmodi „offen“, „blockiert“ und „differenzial“ darstellbar. In dem Betriebsmodus „offen“ sind das erste und zweite Seitenzahnrad voneinander entkoppelt, das heißt, dass diese unabhängig voneinander rotieren können. In dem Betriebsmodus „blockiert“ sind das erste und zweite Seitenzahnrad miteinander gekoppelt, wodurch eine Relativbewegung zwischen diesen gestoppt wird. In dem dritten Betriebsmodus „differenzial“ können das erste und das zweite Seitenzahnrad mit unabhängigen, das heißt verschiedenen, Drehmomenten beaufschlagt werden.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung der eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen, mittels welcher ein Antriebsstrang ent-/ankoppelbar ist, und welche konstruktiv einen geringen Bauraumbedarf aufweist.
-
Die Aufgabe wird mit einer Schaltvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Dabei gehen Weiterbildungen und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen hervor. Des Weiteren wird ein Verfahren zum Betätigen einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung vorgeschlagen.
-
Dabei sind durch die Schaltvorrichtung ein erstes und ein zweites rotierbares Bauteil selektiv miteinander verbindbar. Die Schaltvorrichtung umfasst ein drittes rotierbares Bauteil und ein Schaltelement.
-
Bei dem ersten und dem zweiten rotierbaren Bauteil handelt es sich beispielsweise um Wellen eines Antriebsstrangs. Beispielhaft sind hier Antriebs-, Seiten- oder Radwellen zu nennen. Das dritte rotierbare Bauteil kann ferner in Form einer Schiebemuffe und das Schaltelement in Form einer Schaltklaue ausgeführt sein.
-
Unter dem selektiven Verbinden beziehungsweise selektiv miteinander in Wirkverbindung bringen von Bauteilen ist vorliegend zu verstehen, dass eine Verbindung, insbesondere zum Übertragen einer Drehbewegung beziehungsweise eines Drehmoments, zwischen diesen Bauteilen herstellbar und auch wieder lösbar beziehungsweise trennbar ist.
-
Das erste, zweite und dritte rotierbare Bauteil weisen gattungsgemäß eine Rotationsache auf, wobei vorliegend in vorteilhafter Weise die genannten rotierbaren Bauteile eine gemeinsame Rotationsachse aufweisen, zu welcher sie demnach koaxial angeordnet sind. Ferner weisen das erste und das zweite rotierbare Bauteil an einander zugewandten Bauteilenden radial umlaufend jeweils eine Innenverzahnung und eine Außenverzahnung auf.
-
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung weist das dritte rotierbare Bauteil an seinen Bauteilenden jeweils eine radial umlaufende Außenverzahnung auf. Je nach Schaltstellung sind dabei die Außenverzahnungen des dritten rotierbaren Bauteils mit den jeweiligen Innenverzahnungen des ersten und zweiten rotierbaren Bauteils in Eingriff bringbar. Das bedeutet, dass ein Eingriff der Verzahnungen herstellbar und wieder trennbar beziehungsweise lösbar ist.
-
Weiter sind das erste und das zweite rotierbare Bauteil zumindest partiell hohl ausgeführt. Dies gewährleistet, dass das dritte rotierbare Bauteil zumindest teilweise in dem ersten und/oder dem zweiten rotierbaren Bauteil positionierbar ist. Partiell bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das erste und/oder zweite rotierbare Bauteil nur zu einem Teil hohl ausgeführt sind. Insbesondere das erste rotierbare Bauteil kann dabei lediglich im Bereich der Innenverzahnung hohl ausgeführt sein, wohingegen das zweite rotierbare Bauteil in vorteilhafter Weise derart hohl ausgeführt ist, dass das dritte rotierbare Bauteil über einen Bereich der Innenverzahnung des zweiten rotierbaren Bauteils hinaus in das zweite rotierbare Bauteil einbringbar ist. In alternativen Ausführungen können das erste und zweite rotierbare Bauteil aber auch komplett hohl ausgeführt sein. Gleiches gilt für das dritte rotierbare Bauteil.
-
In einer Weiterbildung der Schaltvorrichtung weist das dritte rotierbare Bauteil eine radial umlaufende Ausnehmung, beispielsweise in Form einer Nut, auf. In die genannte Ausnehmung greifen Mitnahmemittel des Schaltelements ein, wodurch eine translatorische Bewegung des Schaltelements entlang der Rotationsachse auf das dritte rotierbare Bauteil übertragbar ist. Die Mitnahmemittel können dabei radial umlaufend oder radial partiell ausgebildet sein. Des Weiteren können die Mitnahmemittel des Schaltelements Gleitmittel, beispielsweise in Form einer Gleitlagerung, aufweisen.
-
Die translatorische Bewegung des Schaltelements kann durch eine Betätigungseinheit hervorgerufen werden, welche pneumatisch, hydraulisch, manuell durch einen Bediener, elektrisch oder in sonstiger geeigneter Weise betätigt werden kann. Die Übertragbarkeit der translatorischen Bewegung des Schaltelements auf das dritte rotierbare Bauteil beschreibt, dass das dritte rotierbare Bauteil aufgrund der Mitnahmemittel die gleiche translatorische Bewegung entlang der Rotationsachse vollzieht wie das Schaltelement.
-
In einer weiteren möglichen Ausführungsform weist das Schaltelement Arretiermittel auf. Die Arretiermittel sind dazu geeignet, das Schaltelement an einem Gehäuse rotatorisch zu arretieren. Unter einem Gehäuse ist vorliegend nicht ausschließlich ein Gehäuse im Sinne eines Maschinenbauteils zu verstehen, sondern vielmehr ein Bauteil, gegen welches eine Rotationsbewegung festgesetzt werden kann. Beispielsweise kann dies auch durch ein Arretieren des Schaltelements gegenüber eines Fahrzeugrahmens erfolgen. Dabei kann es sich bei den Arretiermitteln um form- und/oder kraftschlüssige Arretiermittel handeln. Hierbei sind ineinander eingreifende Konturen, exemplarisch Verzahnungen, für formschlüssige Arretiermittel zu nennen. Aber auch das Einrasten eines Bolzens in eine Vertiefung ist denkbar. Unter kraftschlüssigen Arretiermitteln sind beispielsweise Lamellenkupplungen oder Bremsen zu verstehen. Auch ist es denkbar, dass das Gehäuse und die Arretiermittel eine zueinander komplementäre Kontur aufweisen, beispielsweise in Form von einem Innen- und einem Außenkonus, wobei durch die translatorische Bewegung des Schaltelements Innenkonus und Außenkonus derart zueinander in Anlage kommen, dass eine Rotationsbewegung des dritten rotierbaren Bauteils unterbunden wird.
-
In Weiterbildung der Schaltvorrichtung weist das Schaltelement innenliegend Verzahungsmittel auf, welche jeweils mit einer Außenverzahnung des ersten und des zweiten rotierbaren Bauteils in Eingriff bringbar sind. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten rotierbaren Bauteil herstellbar. Des Weiteren ist je nach Schaltzustand auch eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten rotierbaren Bauteil mit dem Gehäuse herstellbar. Unter drehfest ist insbesondere zu verstehen, dass das erste rotierbare Bauteil und das zweite rotierbare Bauteil mit der gleichen Drehgeschwindigkeit in die gleiche Drehrichtung rotieren. Drehfest kann aber auch bedeuten, dass das erste und das zweite rotierbare Bauteil rotatorisch arretiert sind, insbesondere wenn die Arretiermittel des Schaltelements gleichzeitig eine Arretierung gegenüber dem Gehäuse herstellen. In diesem Fall vollziehen weder das erste rotierbare Bauteil, noch das zweite rotierbare Bauteil eine Drehbewegung.
-
Ein erster Schaltzustand der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Außenverzahnungen des dritten rotierbaren Bauteils mit den korrespondierenden Innenverzahnungen des ersten beziehungsweise des zweiten rotierbaren Bauteils in Eingriff stehen. In diesem Schaltzustand ist eine Drehbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten rotierbaren Bauteil übertragbar, das heißt entweder von dem ersten auf das zweite rotierbare Bauteil oder umgekehrt. Insbesondere beschreibt dieser Schaltzustand der Schaltvorrichtung einen Durchtrieb, beispielsweise von einem Motor zu einem Verteilergetriebe.
-
Hingegen zeichnet sich ein zweiter Schaltzustand dadurch aus, dass die Außenverzahungen des ersten und zweiten rotierbaren Bauteils mit den Verzahnungsmitteln des Schaltelements in Eingriff stehen. Weiter ist das Schaltelement in diesem Schaltzustand mithilfe der Arretiermittel des Schaltelements an dem Gehäuse rotatorisch arretiert. Dies hat zur Folge, dass sowohl das erste rotierbare Bauteil als auch das zweite rotierbare Bauteil miteinander drehfest verbunden und gleichzeitig gegenüber dem Gehäuse rotatorisch arretiert sind. Soweit in alternativen Ausführungen das Schaltelement ebenfalls rotierbar ausgeführt ist, ist dieses in dem zweiten Schaltzustand ebenfalls gegenüber dem Gehäuse rotatorisch arretiert. Eine Feststellbremse einer Arbeitsmaschine wirkt in der Regel auf die Hinterachse. Somit würde bei dem Fehlen einer mechanischen Anbindung zwischen Vorder- und Hinterachse die Vorderachse durch die Parkbremse nicht blockiert. Je nach Topographie und/oder Beladung beziehungsweise Vorliegen einer Anhängelast kann es jedoch erforderlich sein, dass sowohl die Vorderachse, als auch die Hinterachse mit einer Parkbremse beziehungsweise Parksperre festgesetzt beziehungsweise blockiert werden können, um ein Wegrutschen der Arbeitsmaschine zu verhindern. Der zweite Schaltzustand kann daher beispielsweise verwendet werden, um eine elektrisch angetriebene Vorderachse eines Allrad-Antriebstrangs einer Arbeitsmaschine zu blockieren, wodurch die Funktion einer Parkbremse abgebildet wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn zwischen Vorderachse und Hinterachse eines Allrad-Antriebsstrangs keine mechanische Verbindung besteht.
-
In einem dritten Schaltzustand der Schaltvorrichtung greifen die Außenverzahnungen des dritten rotierbaren Bauteils weder in die Innenverzahnung des ersten, noch in die des zweiten rotierbaren Bauteils ein. Gleichzeitig greifend die Arretiermittel des Schaltelements nicht in das Gehäuse ein. Dies hat zur Folge, dass das erste, das zweite und das dritte rotierbare Bauteil voneinander unabhängig rotierbar sind. Dieser Schaltzustand beschreibt einen sogenannten Disconnect-Schaltzustand. Hierbei sind beispielsweise Antrieb (elektrischer Motor) und Abtrieb (Räder der Vorderachse) rotatorisch voneinander getrennt. Hierdurch kann insbesondere das Antriebselement (elektrische Maschine) rotatorisch festgesetzt werden, um Schleppverluste zu vermeiden.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betätigen einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung vorgeschlagen. Dabei kann durch eine translatorische Bewegung des Schaltelements entlang der Rotationsachse zwischen dem ersten, dem zweiten und dem dritten Schaltzustand hin und her geschaltet werden. Insbesondere erfolgt ein Wechsel zwischen den Schaltzuständen sequenziell, das bedeutet, dass von dem ersten Schaltzustand in den zweiten und wieder zurück geschaltet werden kann, von dem zweiten Schaltzustand in den ersten oder in den dritten Schaltzustand geschaltet werden kann und von dem dritten Schaltzustand in den zweiten und wieder zurück in den dritten Schaltzustand geschaltet werden kann.
-
Weiter wird ein Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine vorgeschlagen, wobei der Antriebsstrang wenigstens eine elektrisch antreibbare Vorderachse umfasst, welche eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung aufweist. Dabei kann die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung zwischen einem Antriebselement (elektrische Maschine) und einem Differenzial der Vorderachse, oder auch in dem Differenzial der Vorderachse selbst angeordnet sein.
-
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutern. Es zeigen:
- 1: Eine schematische Darstellung einer Schaltvorrichtung in einem ersten Schaltzustand;
- 2: Eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung in einem zweiten Schaltzustand;
- 3: Eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung in einem dritten Schaltzustand;
- 4: Eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine mit einer elektrisch angetriebenen Vorderachse.
-
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1. Dabei sind ein erstes rotierbares Bauteil 2, ein zweites rotierbares Bauteil 3 und ein drittes rotierbares Bauteil 4 koaxial zu einer (gemeinsamen) Rotationsachse 5 angeordnet. Das erste rotierbare Bauteil 2 und das zweite rotierbare Bauteil 3 sind dabei jeweils vorliegend hohl ausgebildet. Dabei weisen das erste und das zweite rotierbare Bauteil 2, 3 jeweils einen größeren Innendurchmesser auf, als der Außendurchmesser des dritten rotierbaren Bauteils 4. Hierdurch ist das dritte rotierbare Bauteil 4 entlang der Rotationsachse 5 zumindest teilweise in das erste rotierbare Bauteil 2 und/oder das zweite rotierbare Bauteil 3 einbringbar.
-
An einander zugewandten Bauteilenden weisen das erste und das zweite rotierbare Bauteil 2, 3 jeweils eine Innenverzahnung 6.1, 6.2 und eine Außenverzahnung 7.1, 7.2 auf. Das dritte rotierbare Bauteil 4 weist ferner an beiden Bauteilenden jeweils eine Außenverzahnung 8.1, 8.2 auf.
-
In dem in 1 gezeigten Schaltzustand der Schaltvorrichtung 1 greift die Außenverzahnung 8.1 des dritten rotierbaren Bauteils 4 in die Innenverzahnung 6.1 des ersten rotierbaren Bauteils 2 ein, und die Außenverzahnung 8.2 des dritten rotierbaren Bauteils 4 greift in die Innenverzahnung 6.2 des zweiten rotierbaren Bauteils 3 ein.
-
Das dritte rotierbare Bauteil 4 weist eine Ausnehmung 9 in Form einer radial umlaufenden Nut auf. Dies bedeutet, dass im Bereich der Ausnehmung 9 der Durchmesser des dritten rotierbaren Bauteils 4 kleiner als der Durchmesser eines verbleibenden Bereichs des dritten rotierbaren Bauteils 4 ist. Der Abstand der Ausnehmung 9 zu der Außenverzahnung 8.1 des dritten rotierbaren Bauteils 4 ist dabei geringer als der Abstand der Ausnehmung 9 zu der Außenverzahnung 8.2 des dritten rotierbaren Bauteils 4. Es sind aber auch davon abweichende Ausführungen der Ausnehmung 9 denkbar.
-
In die Ausnehmung 9 greifen Mitnahmemittel 11 eines Schaltelements 10 ein. Das Schaltelement 10 ist entlang der Rotationsachse 5 translatorisch bewegbar, was durch den Richtungspfeil T angedeutet wird. Dabei kann das Schaltelement 10 insbesondere durch eine hier nicht gezeigte Betätigungseinheit translatorisch bewegt werden. Eine entsprechende translatorische Bewegung des Schaltelements 10 hat zur Folge, dass durch die Mitnahmemittel 11 des Schaltelements 10 die translatorische Bewegung von dem Schaltelement 10 auf das dritte rotierbare Bauteil 4 übertragen wird. Somit ist auch das dritte rotierbare Bauteil 4 translatorisch entlang der Rotationsache 5 bewegbar.
-
Das Schaltelement 10 weist ferner Verzahnungsmittel 12.1, 12.2 auf. Dabei sind die Verzahnungsmittel 12.1, 12.2 innenliegend, das heißt in Richtung des ersten beziehungsweise zweiten rotierbaren Bauteils 2, 3 angeordnet. Die Verzahnungsmittel 12.1, 12.2 können dabei so positioniert werden, dass diese in die Außenverzahnung 7.1, 7.2 eingreifen. In dem in 1 gezeigten Schaltzustand ist dies jedoch nicht der Fall. Ferner weist das Schaltelement 10 außenliegend, das heißt auf seiner dem ersten und zweiten rotierbaren Bauteil 2, 3 abgewandten Seite, Arretiermittel 13 auf. Diese Arretiermittel 13 können dabei, genauso wie die Verzahnungsmittel 12.1, 12.2 in Form einer Verzahnung ausgeführt sein. In dem in 1 gezeigten Schaltzustand greifen die Arretiermittel 13 jedoch nicht in ein Gehäuse 14 ein.
-
In dem vorliegenden Schaltzustand der Schaltvorrichtung befindet sich die Innenverzahnung 6.1 in Eingriff mit der Außenverzahnung 8.1. Weiter ist die Außenverzahnung 8.2 in Eingriff mit der Innenverzahnung 6.2. Da weder die Verzahnungsmittel 12.1, 12.2 mit der Außenverzahnung 7.1, 7.2, noch die Arretiermittel 13 mit dem Gehäuse 14 in Eingriff stehen, sind das erste, zweite und dritte rotierbare Bauteil 2, 3, 4 um die gemeinsame Rotationsachse 5 rotierbar angeordnet. Dies bedeutet, dass eine Rotationsbewegung von dem ersten rotierbaren Bauteil 2 über das dritte rotierbare Bauteil 4 auf das zweite rotierbare Bauteil 3 übertragbar ist. In gleicher Weise kann auch umgekehrt eine Rotationsbewegung von dem zweiten rotierbaren Bauteil 3 über das dritte rotierbare Bauteil 4 auf das erste rotierbare Bauteil 2 übertragen werden. Es liegt eine drehfeste Verbindung zwischen ersten, zweiten und dritten rotierbaren Bauteil 2, 3, 4 vor.
-
2 zeigt einen zweiten Schaltzustand der in 1 beschriebenen erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1. Dabei wurde das Schaltelement 10 derart translatorisch in Richtung des zweiten rotierbaren Bauteils 3 bewegt, dass die Verzahnungsmittel 12.1 mit der Außenverzahnung 7.1 in Eingriff stehen, die Verzahnungsmittel 12.2 mit der Außenverzahnung 7.2 in Eingriff stehen und letztendlich die Arretiermittel 13 des Schaltelements 10 in das Gehäuse 14 beziehungsweise entsprechende Arretiermittel 14.1 des Gehäuses 14 eingreifen. Da das Gehäuse 14 vorliegend drehfest mit einem Fahrzeugrahmen, einer Karosserie oder einem sonstigen nicht drehbaren Bauteil verbunden ist, ist auch das Schaltelement 10 rotatorisch gegenüber dem Gehäuse 14 fixiert und somit sind, da die Verzahnungsmittel 12.1, 12.2 mit den Außenverzahnungen 7.1, 7.2 in Eingriff stehen, auch das erste und das zweite rotierbare Bauteil 2, 3 rotatorisch arretiert.
-
Die Innenverzahnung 6.1 steht aufgrund der Ausrückung des dritten rotierbaren Bauteils 4 nicht mehr in Eingriff mit der Außenverzahnung 8.1, ferner steht die Innenverzahnung 6.2 nicht mehr in Eingriff mit der Außenverzahnung 8.2. Somit ist das dritte rotierbare Bauteil 4 grundsätzlich rotatorisch frei bewegbar in der Schaltvorrichtung 1 angeordnet, wobei weder durch das erste rotierbare Bauteil 2, noch durch das zweite rotierbare Bauteil 3 eine Drehbewegung auf das dritte rotierbare Bauteil 4 übertragen wird.
-
In dem in 2 gezeigten Schaltzustand sind somit das erste rotierbare Bauteil 2 und das zweite rotierbare Bauteil 3 rotatorisch arretiert, wie es beispielsweise bei dem Einlegen einer Parksperre vorgesehen wird.
-
In 3 ist ein dritter Schaltzustand der in 1 beschriebenen Schaltvorrichtung 1 dargestellt. Dabei hat das Schaltelement 10 eine weitere translatorische Bewegung in Richtung des zweiten rotierbaren Bauteils 3 erfahren. Dies hat zur Folge, dass weder die Außenverzahnung 7.1 mit den Verzahnungsmitteln 12.1, noch die Außenverzahnung 7.2 mit den Verzahnungsmitteln 12.2, noch die Arretiermittel 13 mit dem Gehäuse 14 beziehungsweise den Arretiermitteln 14.1 in Eingriff stehen. Ebenfalls befindet sich die Außenverzahnung 8.1 weder mit der Innenverzahnung 6.1, noch die Außenverzahnung 8.2 mit der Innenverzahnung 6.2 in Eingriff. Somit sind das erste rotierbare Bauteil 2, das zweite rotierbare Bauteil 3 und das dritte rotierbare Bauteil 4 gegeneinander verdrehbar. Es besteht daher keine drehfeste Verbindung zwischen den rotierbaren Bauteilen 2, 3, 4.
-
4 zeigt in einer schematischen Darstellung einen beispielhaften Antriebsstrang 15 einer Arbeitsmaschine mit einer elektrisch angetriebenen Vorderachse 16. Der Antriebsstrang 15 weist dabei eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1 auf.
-
Eine Verbrennungskraftmaschine 17 erzeugt eine Drehbewegung beziehungsweise ein Drehmoment, welche/welches über eine Abtriebswelle 18.1 einer ersten elektrischen Maschine 19 zugeführt wird. Diese erste elektrische Maschine 19 ist insbesondere generatorisch betreibbar, das heißt, dass das durch die Verbrennungskraftmaschine 17 eingeleitete Drehmoment beziehungsweise die eingeleitete Drehbewegung zumindest teilweise in elektrische Energie umgewandelt wird. Weiter ist die erste elektrische Maschine 19 über eine Abtriebswelle 18.2 mit einem Getriebe 20 mechanisch (wirk-)verbunden. Bei den Abtriebswellen 18.1, 18.2 kann es sich um zwei verschiedene Abtriebswellen oder um ein einziges Bauteil handeln. Soweit es sich dabei um ein einziges Bauteil handelt, ist die erste elektrische Maschine 19 auf eben dieser einzigen Abtriebswelle angeordnet.
-
Über das Getriebe 20 ist ein Drehmoment beziehungsweise eine Drehzahl entsprechend der Anforderung des Antriebsstrangs 15 übersetzbar und über eine Verteilerwelle 21 einer hier nicht weiter gezeigten Hinterachskonfiguration zuführbar.
-
Die erste elektrische Maschine 19 ist elektrisch leitend mit einer zweiten elektrischen Maschine 22 verbunden, was durch die gepunktete Linie dargestellt wird. Insbesondere ist die zweite elektrische Maschine 22 motorisch betreibbar, das bedeutet, dass durch die mittels der generatorisch betriebenen ersten elektrischen Maschine 19 erzeugte Energie die zweite elektrische Maschine 22 motorisch betrieben wird. Ferner kann ein Energiespeicher, beispielsweise in Form einer Batterie beziehungsweise eines Akkumulators vorgesehen werden, welcher hier jedoch nicht gezeigt ist. Dieser kann im generatorischen Betrieb von der ersten elektrischen Maschine 19 gespeist werden und später oder gleichzeitig elektrische Energie für den motorischen Betrieb der zweiten elektrischen Maschine 22 bereitstellen. Ferner nicht gezeigt ist eine Steuereinheit, welche den motorischen und generatorischen Betrieb steuert. Diese könnte gleichzeitig die Steuerung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 übernehmen oder als separates Bauteil ausgeführt sein.
-
In dem ersten Schaltzustand der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 ist eine Drehbewegung von dem ersten rotierbaren Bauteil 2 auf das zweite rotierbare Bauteil 3 übertragbar. Vorliegend bedeutet dies, dass eine Drehbewegung beziehungsweise ein Drehmoment von der motorisch betriebenen zweiten elektrischen Maschine 22 auf das erste rotierbare Bauteil 2 und somit weiter auf das zweite rotierbare Bauteil 3 übertragen wird. Somit wird eine Drehbewegung beziehungsweise ein Drehmoment in ein Differenzial 23 beziehungsweise Verteilergetriebe der Vorderachse 16 eingeleitet. Dieses treibt weiter entsprechende Seitenwellen 24.1, 24.2 an, welche mit einem Radgetriebe 25.1, 25.2 verbunden sein können. Die Radgetriebe 25.1, 25. 2 können eine weitere Übersetzung der Drehbewegung beziehungsweise des Drehmoments bewirken und leiten letztendlich über Radwellen 26.1, 26.2 die Drehbewegung beziehungsweise das Drehmoment auf Räder 27.1, 27.2 der Vorderachse 16.
-
In alternativen Ausführungen kann die erste elektrische Maschine 19 auch direkt an die Verbrennungskraftmaschine 17 und/oder an das Getriebe 20 angeflanscht beziehungsweise in dieses integriert sein. Dementsprechend entfallen die Abtriebswellen 18.1, 18.2. Weiter sind Ausführungen denkbar, bei denen die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1 in das Differenzial 23 integriert ist. Darüber hinaus können die Radgetriebe 25.1, 25.2 direkt in die Räder 27.1, 27.2 integriert sein, wodurch die Radwellen 26.1, 26.2 entfallen könnten. Weiter ist es denkbar eine Vorderachse 16 vorzusehen, welche keine Radgetriebe 25.1, 25.2 aufweist.
-
In einem zweiten Schaltzustand ist die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1 entsprechend der vorherigen Ausführungen gesperrt. Insbesondere wird dies im Fahrzeugstillstand vorgenommen, um eine Parksperre der Vorderachse 16 zu erreichen. Da Betriebsbremsen von Arbeitsmaschinen in der Regel auf die Hinterachse wirken und in dem vorliegenden Antriebsstrang 15 keine mechanische Verbindung zwischen der Vorderachse 16 und einer nicht gezeigten Hinterachse vorliegt, ist es erforderlich, auch die Vorderachse 16 sperren zu können, um ein Wegrollen des Fahrzeugs beziehungsweise der Arbeitsmaschine effektiv zu verhindern.
-
In dem dritten Schaltzustand, welcher beispielsweise während der Fahrt auf einer Straße gewählt wird, erfolgt eine Entkopplung der Vorderachse 16 von der zweiten elektrischen Maschine 22. Zur Steigerung des Wirkungsgrades des Antriebsstrangs 15 kann somit die zweite elektrische Maschine 22 entkoppelt beziehungsweise festgesetzt werden, wenn diese für den Fahrbetrieb nicht benötigt wird.
-
Es sind weitere Ausführungen der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 denkbar, insbesondere solche, bei welchen eine Änderung des Schaltzustands auch während der Fahrt möglich ist, insbesondere um zwischen einem entkoppelten (Disconnect) Zustand in einen Durchtrieb-Zustand zu wechseln.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schaltvorrichtung
- 2
- Erstes rotierbares Bauteil
- 3
- Zweites rotierbares Bauteil
- 4
- Drittes rotierbares Bauteil
- 5
- Rotationsachse
- 6.1
- Innenverzahnung erstes rotierbares Bauteil
- 6.2
- Innenverzahnung zweites rotierbares Bauteil
- 7.1
- Außenverzahnung erstes rotierbares Bauteil
- 7.2
- Außenverzahnung zweites rotierbares Bauteil
- 8.1, 8.2
- Außenverzahnung drittes rotierbares Bauteil
- 9
- Ausnehmung
- 10
- Schaltelement
- 11
- Mitnahmemittel
- 12.1, 12.2
- Verzahnungsmittel
- 13
- Arretiermittel
- 14
- Gehäuse
- 14.1
- Arretiermittel
- 15
- Antriebsstrang
- 16
- Vorderachse
- 17
- Verbrennungskraftmaschine
- 18.1, 18.2
- Abtriebswelle
- 19
- Erste elektrische Maschine
- 20
- Getriebe
- 21
- Verteilerwelle
- 22
- Zweite elektrische Maschine
- 23
- Differenzial
- 24.1, 24.2
- Seitenwelle
- 25.1, 25.2
- Radgetriebe
- 26.1, 26.2
- Radwelle
- 27.1, 27.2
- Rad
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102014212856 A1 [0002]
- DE 10006024216 A1 [0003]
