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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, einen Antriebsstrang mit dieser Kupplungseinrichtung sowie eine elektrische Achse.
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In Antriebsträngen ist es üblich, Kupplungen zu integrieren, um für Schaltvorgänge den Momentenfluss zu unterbrechen oder umzuleiten. Derartige Kupplungen werden üblicherweise geöffnet und geschlossen, wobei für das Öffnen bzw. Schließen entsprechende Kräfte in die Kupplungen eingeleitet werden müssen.
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Um diese Kräfte aus den Kupplung wieder auszuleiten, ist es üblich, Stützlager zu verwenden, wobei sich die Kupplungen oder Teilabschnitte davon über das Stützlager an einem Gehäuseabschnitt oder dergleichen abstützen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungseinrichtung vorzuschlagen, welche funktionssicher funktioniert und kostengünstig herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kupplungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie durch eine elektrische Achse mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Kupplungseinrichtung, welche für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs geeignet und/oder ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein Elektrofahrzeug oder als ein Hybridfahrzeug ausgebildet. Insbesondere ist die Kupplungseinrichtung ausgebildet, einen Momentenfluss von einem Elektromotor als Antriebsmotor zu angetriebenen Rädern des Fahrzeugs zu öffnen und/oder zu schließen. Insbesondere umfasst der Antriebsstrang einen Antriebsmotor, im Speziellen den Elektromotor, ein Schaltgetriebe und die Kupplungseinrichtung.
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Die Kupplungseinrichtung weist ein Kupplungsmodul auf, wobei das Kupplungsmodul als ein reibschlüssiges Kupplungsmodul, insbesondere als ein Lamellenkupplungsmodul, ausgebildet ist. Alternativ hierzu ist das Kupplungsmodul als ein formschlüssiges Kupplungsmodul, wie zum Beispiel eine Klauenkupplung, ausgebildet.
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Bei dem Kupplungsmodul kann es sich um ein Nass-Kupplungsmodul handeln, welches in einer Schmiermittelatmosphäre arbeitet. Alternativ kann es sich um ein Trocken-Kupplungsmodul handeln, welches in einer schmiermittelfreien Atmosphäre arbeitet.
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Das Kupplungsmodul weist mindestens oder genau einen getriebeseitigen Kupplungsabschnitt und mindestens oder genau einen motorseitigen Kupplungsabschnitt auf. In einem geschlossenen Betriebszustand des Kupplungsmoduls sind die Kupplungsabschnitte miteinander drehmomentübertragend verbunden. In einem geöffneten Betriebszustand des Kupplungsmoduls sind die Kupplungsabschnitte zueinander drehentkoppelt.
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Die Kupplungseinrichtung weist ein Betätigungsmodul zur Betätigung des Kupplungsmoduls auf, so dass das Kupplungsmodul den geschlossenen und den offenen Betriebszustand einnehmen kann und zwischen diesen Betriebszuständen wechseln kann. Das Betätigungsmodul kann zum Beispiel als ein hydraulisches Betätigungsmodul, ein pneumatisches Betätigungsmodul, ein mechanisches Betätigungsmodul oder ein elektromotorisches Betätigungsmodul ausgebildet sein.
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Die Kupplungseinrichtung umfasst eine Antriebswelle, wobei die Antriebswelle mit dem motorseitigen Kupplungsabschnitt drehfest verbunden ist. Insbesondere wird über die Verbindung ein Antriebsdrehmoment übertragen. Beispielsweise weist die Antriebswelle eine Verzahnung auf, auf die der motorseitige Kupplungsabschnitt drehfest aufgesteckt ist.
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Die Kupplungseinrichtung umfasst einen stationären Abschnitt, wobei der stationäre Abschnitt insbesondere stationär in Bezug auf ein Gehäuse der Kupplungseinrichtung oder des Antriebsstrangs angeordnet ist.
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Ferner weist die Kupplungseinrichtung eine Lagereinrichtung auf, wobei die Lagereinrichtung besonders bevorzugt als eine Wälzlagereinrichtung ausgebildet ist. Die Lagereinrichtung ist zwischen dem stationären Abschnitt und der Antriebswelle derart angeordnet, dass die Antriebswelle relativ zu dem stationären Abschnitt gelagert ist. Insbesondere ist ein Innenringabschnitt der Lagereinrichtung drehfest mit der Antriebswelle und ein Außenringabschnitt der Lagereinrichtung drehfest mit dem stationären Abschnitt verbunden. Vorzugsweise ist die Lagereinrichtung zwischen dem Antriebsmotor und dem Kupplungsmodul angeordnet.
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Die Kupplungseinrichtung bildet einen Kraftfluss zur Abstützung des motorseitigen Kupplungsabschnitts an dem stationären Abschnitt und/oder an dem Betätigungsmodul aus. Insbesondere wird über den Kraftfluss eine Betätigungskraft, die von dem Betätigungsmodul zum Betätigen des Kupplungsmoduls in das Kupplungsmodul eingeleitet wird, aus dem Kupplungsmodul, insbesondere aus dem motorseitigen Kupplungsabschnitt, ausgeleitet.
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Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung wird die Betätigungskraft in den stationären Abschnitt geleitet. Bei einer Alternative oder Weiterbildung der Erfindung wird die Betätigungskraft in das Betätigungsmodul geleitet. Dies kann über den stationären Abschnitt oder unter Auslassung und/oder Umgehung des stationären Abschnitts erfolgen.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der motorseitige Kupplungsabschnitt in axialer Richtung über die Antriebswelle abgestützt ist und dass der Kraftfluss über die Lagereinrichtung läuft. Somit wird die Betätigungskraft, die von dem Betätigungsmodul zum Betätigen des Kupplungsmoduls in das Kupplungsmodul eingeleitet werden über den motorseitigen Kupplungsabschnitt und die Antriebswelle geleitet und über die Lagereinrichtung in den stationären Abschnitt und/oder an das Betätigungsmodul ausgeleitet. Bei der Betätigungskraft kann es sich um Druckkräfte oder um Zugkräfte handeln, insbesondere in Abhängigkeit der Einbausituation.
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Insbesondere wird der Kraftfluss als ein geschlossener Kraftfluss von dem Betätigungsmodul über das Kupplungsmodul, insbesondere den motorseitigen Kupplungsabschnitt, die Antriebswelle und die Lagereinrichtung zu dem Betätigungsmodul gebildet. Insbesondere ist der Kraftfluss formschlüssig ausgebildet.
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Bei über Einrücklager betätigten sogenannten „normally open“ Kupplungen müssen die Einrücklagerkräfte abgestützt werden. Üblicherweise wird das durch ein Deckellager mit einem am Gehäuse verbundenen Teil realisiert oder über ein Stützlager gegenüber einer Getriebeeingangswelle. An der Welle eines Verbrennungsmotors sollen Kräfte in dieser Größenordnung nicht abgestützt werden. Dieses zusätzliche Deckel- oder Stützlager verursacht Kosten.
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Zunehmend werden die Verbrennungsmotoren durch E-Maschinen als Antriebseinheit abgelöst. Um auch hier den Wirkungsgrad der E-Maschine besser zu nutzen und gleichzeitig eine hohe Anfahrperformance bei gleichzeitiger entsprechend erforderlicher Endgeschwindigkeit darzustellen, macht der Einsatz von mehrgängigen, vorzugsweise 2-Gang Getrieben als Schaltgetriebe, Sinn. Diese 2 Gangstufen können z.B. mit einer Doppelkupplung als das Kupplungsmodul ohne Zugkraftunterbrechung geschaltet werden, wobei die Doppelkupplung aus Reibungskupplungen und/oder formschlüssigen Kupplungen wie zum Beispiel Klauenkupplungen bestehen kann.
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Es ist sinnvoll diese Kupplungen von außen über Einrücklager zu betätigen, sofern man eine Leckage-behaftete Betätigungshydraulik vermeiden will. Das Betätigungssystem kann ein CSC (Kupplung-Zentral-Ausrücklager) ansteuern oder auch mechanische Hebel. Auf jeden Fall sind die Betätigungskräfte, die auf die Kupplung, insbesondere das Kupplungsmodul, einwirken, abzustützen.
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Im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren können insbesondere die Lager des Rotors (der E-Maschine als Elektromotor) als Lagereinrichtung z.B. über eine Fest-/Loslageranordnung, über eine Stützlageranordnung oder über Schrägkugellager so gestaltet werden, dass diese axiale Kräfte aufnehmen können. Dieser Vorteil soll erfindungsgemäß genutzt werden, das übliche Deckel- und oder Stützlager einzusparen.
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Alternativ oder ergänzend ausgedrückt wird die Lagereinrichtung verwendet, um das Deckel-und/oder Stützlager einzusparen.
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Die Kupplungseinrichtung ist in einem Antriebsstrang zwischen einer Antriebsmaschine, insbesondere einem Motor oder dem Elektromotor, und einer Getriebeeinheit, insbesondere dem Schaltgetriebe, angeordnet, wobei bevorzugt die axiale Kraftabstützung über eine Nabe erfolgt, die eine drehfeste Verbindung, vorzugsweise eine formschlüssige Verbindung wie bspw. eine Verzahnung beinhaltet, die zu Übertragung des Drehmoments der Antriebsmaschine dient. Die axiale Kraftabstützung des angetriebenen Bauteils bzw. der damit verbundenen Bauteile erfolgt bevorzugt über die Antriebswelle der Antriebsmaschine gegen einen Axialanschlag. Dieser kann z.B. durch die Welle direkt, einen Absatz und/oder axial fixiertes Bauelement auf der Antriebswelle, wie ein Sicherungsring oder ein Lager ausgebildet sein. (siehe 2, 3, 4) Kupplung kann sein trocken oder nass, Reibungskupplung oder formschlüssige Kupplung wie Klauenkupplung, Einfach-Kupplung oder Doppelkupplung. Der Kraftfluss kann direkt über das Lager erfolgen. Dann ist noch eine Drehmomentenabstützung am CSC bevorzugt erforderlich (siehe 2).
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist die Lagereinrichtung als eine Festlagerung ausgebildet. In dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass die Druck- und/oder Zugkräfte zwischen Antriebswelle und stationären Abschnitt übertragbar sind. Die Lagereinrichtung ist ausgebildet, Axialkräfte zu übertragen. Es kann sich dabei um ein Kugellager, insbesondere ein Rillenkugellager oder ein Vierpunktlager handeln. Alternativ hierzu ist die Lagereinrichtung als ein Rollenlager, insbesondere als ein Kegelrollenlager, ausgebildet. Die Lagereinrichtung kann einreihig oder auch mehrreihig ausgebildet sein.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der motorseitige Kupplungsabschnitt in axialer Richtung, zum Beispiel in Bezug auf die Antriebswelle, ausschließlich oder zumindest weitgehend über die Lagereinrichtung abgestützt ist. Weitgehend bedeutet insbesondere, dass ein Anteil von mindestens 60 %, vorzugsweise mindestens 80 %, insbesondere mindestens 90 % der eingeleiteten Betätigungskraft über die Lagereinrichtung ausgeleitet wird.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist das Kupplungsmodul als eine Doppelkupplung ausgebildet, so dass die Kupplungseinrichtung zwei der motorseitigen Kupplungsabschnitte und zwei der getriebeseitigen Kupplungsabschnitte aufweist. Beide motorseitigen Kupplungsabschnitte sind mit der Antriebswelle drehfest verbunden.
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Der mindestens eine motorseitige Kupplungsabschnitt ist mit der Antriebswelle vorzugsweise formschlüssig verbunden, so dass die Betätigungskräfte über den Formschluss von dem motorseitigen Kupplungsabschnitt über die Antriebswelle zu der Lagereinrichtung geleitet werden können. Die Formschlussverbindung kann beispielsweise über einen Ring, insbesondere einen Sicherungsring auf der Antriebswelle, über eine Schulter oder einen anderen integrierten Anschlag auf der Antriebswelle umgesetzt werden. Der motorseitige Kupplungsabschnitt weist einen dazu geeigneten Formschlusspartner auf.
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Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist das Betätigungsmodul auf der Seite des motorseitigen Kupplungsabschnitts angeordnet. Alternativ oder ergänzend ist das Betätigungsmodul zwischen dem motorseitigen Kupplungsabschnitt und dem Antriebsmotor positioniert. Insbesondere wirkt das Betätigungsmodul in eine Richtung, welche von dem Antriebsmotor und/oder von der Lagereinrichtung in axialer Richtung weg weist. In dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Lagereinrichtung Zugkräfte von dem motorseitigen Kupplungsabschnitt, welche auf die Lagereinrichtung wirken, in Richtung des Kupplungsmoduls abstützen.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es Betätigungsmodul auf der Seite des getriebeseitigen Kupplungsabschnitts angeordnet. Alternativ oder ergänzend ist das Betätigungsmodul zwischen dem Kupplungsmodul und einem nachgeschalteten Schaltgetriebe, insbesondere Übersetzungsgetriebe positioniert. Insbesondere wirkt das Betätigungsmodul in eine Richtung, welche zu dem Antriebsmotor und/oder zu der Lagereinrichtung in axialer Richtung hin weist. In dieser Ausgestaltung vorgesehen, dass die Lagereinrichtung Druckkräfte von dem motorseitigen Kupplungsabschnitt, welche auf die Lagereinrichtung wirken, in Richtung des Antriebsmotors abstützen.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist das Kupplungsmodul energielos offen ausgelegt. Das Kupplungsmodul ist „normally open“, wie es im Fachjargon heißt. Bei Wegnahme der Betätigungsenergie öffnet sich das Kupplungsmodul selbsttätig, um im Fehlerfall den Momentenfluss zu unterbrechen.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist der motorseitige Kupplungsabschnitt mit der Antriebswelle zur Übertragung der Betätigungskraft in axialer Richtung verbunden. Die Verbindung ist bevorzugt formschlüssig ausgebildet. Alternativ oder ergänzend kann die Verbindung stoffschlüssig, reibschlüssig und/oder kraftschlüssig ausgebildet sein. Der motorseitige Kupplungsabschnitt kann unmittelbar mit der Antriebswelle verbunden sein, alternativ hierzu sind Zwischenkomponenten vorgesehen, wie z.B. ein Kupplungsträger.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für das Fahrzeug, wobei der Antriebsstrang den Elektromotor als Antriebsmotor und die zuvor beschriebene Kupplungseinrichtung aufweist, wobei die Antriebswelle mit dem Elektromotor wirkverbunden ist. Optional ergänzend weist der Antriebsstrang ein Schaltgetriebe auf. Alternativ oder ergänzend ist ein oder das Schaltgetriebe durch das Kupplungsmodul, ausgebildet als die Doppelkupplung sowie zwei nachfolgende, unterschiedliche Übersetzungen gebildet.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung ist der stationäre Abschnitt als ein Lagerschild und/oder als ein Lagerschildabschnitt und/oder als ein Gehäuseabschnitt von einem Gehäuse ausgebildet. Alternativ oder ergänzend ist die Lagereinrichtung als eine Rotorlagerung des Elektromotors ausgebildet.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine elektrische Achse für ein Fahrzeug, wobei die elektrische Achse den Antriebsstrang, wie diese zuvor beschrieben wurde, aufweist.
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Optional weist der Antriebsstrang und/oder die elektrische Achse eine Differentialeinrichtung auf, wobei die Differentialeinrichtung dem Schaltgetriebe nach geschaltet ist.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine elektrische Achse mit einer Kupplungseinrichtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine Kupplungseinrichtung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 einen schematischen Längsschnitt durch eine Kupplungseinrichtung als ein zweites. Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 einen schematischen Längsschnitt durch eine Kupplungseinrichtung als ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die 1 zeigt in einem schematischen Längsschnitt eine elektrische Achse 1 als einen Antriebsstrang 2 für ein Fahrzeug 3. Die elektrische Achse 1 dient zum Antrieb des Fahrzeugs 3. Diese weist zwei Ausgangswellen 4 a, b auf, welche mit angetriebenen Rädern einer Achse des Fahrzeugs 1 getrieblich verbunden sind.
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Die elektrische Achse 1 bzw. der Antriebsstrang 2 weist als ausschließlichen Antriebsmotor einen Elektromotor 5 auf, welcher koaxial zu den Ausgangswellen 4a, b angeordnet ist. Der Elektromotor 5 weist als Ausgang eine Rotorwelle 6 auf, welche eine Antriebswelle 7 bildet und als Hohlwelle koaxial und konzentrisch zu der Antriebswelle 4a angeordnet ist.
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Die elektrische Achse 1 bzw. der Antriebsstrang 2 weist eine Kupplungseinrichtung 8 auf, wobei die Antriebswelle 7 einen Eingang der Kupplungseinrichtung 8 bildet. Die Kupplungseinrichtung 8 weist ein Kupplungsmodul 9 auf, welche als eine Doppelkupplung ausgebildet ist. Als Ausgänge der Kupplungseinrichtung 8 sind zwei Abtriebswellen 10 a, b vorgesehen, welche in einem nachfolgenden Getriebeabschnitt zu zwei unterschiedlichen Übersetzungen führen, so dass die elektrische Achse 1 bzw. der Antriebsstrang 2 mindestens oder genau zwei Gänge und optional ergänzend einen Neutralgang aufweist. Damit bildet das Kupplungsmodul 9 gemeinsam mit dem nachfolgenden Getriebeabschnitt ein Schaltgetriebe 11.
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Die elektrische Achse 1 bzw. der Antriebsstrang 2 weist ein Gehäuse 12 auf, welche den Elektromotor 5, die Kupplungseinrichtung 8 und den nachfolgenden Getriebeabschnitt umschließt. Das Gehäuse 12 bildet einen stationären Bereich in dem Antriebsstrang 2 und/oder in der elektrischen Achse 1.
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Das Kupplungsmodul 9 weist motorseitige Kupplungsabschnitte 13 a,b und getriebeseitige Kupplungsabschnitte 14 a, b auf, wobei die motorseitigen Kupplungsabschnitts 13 a auf der Seite des Elektromotors 5 und die getriebeseitigen Kupplungsabschnitt 14 a, b auf der Seite des Schaltgetriebes 11 angeordnet sind.
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Die motorseitigen Kupplungsabschnitte 13 a, b weisen einen Kupplungsträger 20 auf, wobei der Kupplungsträger 20 mit der Antriebswelle 7 drehfest verbunden ist. Das Kupplungsmodul 9 ist als eine Reibkupplung, insbesondere als eine Lamellenkupplung ausgebildet. So weisen die motorseitigen Kupplungsabschnitte 13 a, b sowie die getriebeseitigen Kupplungsabschnitte 14 a, b jeweils Kupplungslamellen auf, welche in axialer Richtung verschiebbar, jedoch drehfest in Umlaufrichtung um eine Hauptachse H angeordnet sind. Der motorseitige Kupplungsabschnitt 13 a kann in Verbindung mit dem getriebeseitigen Kupplungsabschnitt 14 a, der motorseitige Kupplungsabschnitt 13 b kann Verbindung mit dem getriebeseitigen Kupplungsabschnitt 14 b gesetzt werden, so dass die Antriebswelle 7 wahlweise mit der Abtriebswelle 10 a oder mit der Abtriebswelle 10 b in Verbindung gesetzt werden kann.
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Das Kupplungsmodul 9 ist als eine Nasskupplung ausgebildet, welche zudem als eine „normally open“ Kupplung realisiert ist. Die Kupplungseinrichtung 8 weist ein Betätigungsmodul 15 auf, welches eine Betätigung des Kupplungsmoduls 9 ermöglicht. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Betätigungsmodul 15 hydraulisch ausgebildet und überträgt eine Betätigungskraft auf das Kupplungsmodul 9, so das wahlweise das Lamellenpaket der Kupplungsabschnitte 13 a, 14 a oder das Lamellenpaket der Kupplung 13 b, 14 b geschlossen wird, wobei die jeweiligen Kupplungsabschnitte in Reibschluss gebracht werden, um das Kupplungsmodul 9 zu schließen. Die Betätigungskraft wird über Einrücklager 16 a, b auf das Kupplungsmodul 9 übertragen.
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Die Antriebswelle 7 ist in einem Bereich zwischen dem Elektromotor 5 und dem Kupplungsmodul 9 über einen Lagereinrichtung 17 gelagert, wobei die Lagereinrichtung 17 am Innenumfang mit der Antriebswelle 7 und am Außenumfang mit einem stationären Abschnitt 18 verbunden ist, so dass die Antriebswelle 7 relativ zu dem stationären Abschnitt 18 drehen kann. Der stationäre Abschnitt 18 ist mit dem Gehäuse 12 fest und/oder starr verbunden.
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Die 2 bis 4 zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele für die Kupplungseinrichtung 8 in der elektrischen Achse 1 und/oder in dem Antriebsstrang 2 der 1, wobei die 2 bis 4 jeweils eine Ausgestaltung als Nasskupplung zeigen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder entsprechende Komponenten.
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In der 2 ist eine Ausschnittvergrößerung der Kupplungseinrichtung 8 aus der 1 dargestellt. Das Betätigungsmodul 15 ist als ein hydraulisches Betätigungsmodul 15 ausgebildet und weist zwei Hydraulikzylinder 19 a, b auf, welche einen Hub in axialer Richtung zu der Hauptachse H ermöglichen und welche über die zwei Einrücklager 16 a, b das als Doppelkupplung ausgebildete Kupplungsmodul 9 betätigen, so das wahlweise eine der Einzelkupplungen geschlossen werden kann. Die Hydraulikzylinder 19 a, b sind als Ringzylinder koaxial zu der Hauptachse H ausgebildet. Auch die Einrücklager 16 a, b umlaufen die Hauptachse H koaxial.
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Bei dem Ausführungsbeispiel in der 2 stützt sich das Betätigungsmodul 15 an einem Außenring 21 der Lagereinrichtung 17 in axialer Richtung ab und ist dadurch formschlüssig in dieser axialen Richtung gesichert. In Umlaufrichtung ist das Betätigungsmodul 15 am Gehäuse 12 drehmomentgesichert. Bei einer Betätigung des Kupplungsmoduls 9 wird eine axial wirkende Betätigungskraft über die Einrücklager 16 a, b auf das Lamellenpaket der Kupplungsabschnitte 13 a, 14 a oder alternativ auf das Lamellenpaket der Kupplungsabschnitte 13 b, 14 b übertragen, um das Kupplungsmodul 9 aktiv zu schließen und einen Momentenfluss über das geschlossene Lamellenpaket zu ermöglichen.
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Bei dem Schließen des Kupplungsmoduls 9 wird das Kupplungsmodul 9 durch die Betätigungskraft mit einer axialen Kraft beaufschlagt, welche von dem Elektromotor 5 in Richtung des Schaltgetriebes 11 gerichtet ist. Das Kupplungsmodul 9 ist gegenüber dem Gehäuse 12 nicht unmittelbar abgestützt, insbesondere ist dies gegenüber dem Gehäuse 12 lagerungsfrei angeordnet.
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Ein Anteil der Betätigungskraft, wird entlang eines Kraftflusses K über die Antriebswelle 7 abgeleitet. Hierzu ist vorgesehen, dass die motorseitigen Kupplungsabschnitte 13 a, b, welche über einen Kupplungsträger 20 miteinander verbunden sind, an der Antriebswelle 7 formschlüssig in Bezug auf eine Bewegung der motorseitigen Kupplungsabschnitte 13 a, b in Richtung der axialen Kraft und/oder in Richtung des Schaltgetriebes 11 gesichert sind. Die formschlüssige Verbindung erfolgt durch einen Sicherungsring 23, welcher auf der Antriebswelle 7 verschiebefest angeordnet ist, wobei sich ein Abschnitt des Kupplungsträgers 20 und/oder die motorseitigen Kupplungsabschnitt 13 a, b an dem Sicherungsring 23 in axialer Richtung abstützt. Durch die Abstützung wird die Betätigungskraft des Betätigungsmoduls 15 in die Antriebswelle 7 eingeleitet.
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Die Lagereinrichtung 17 ist als Schrägkugellager ausgebildet, wobei eine Drucklinie D so angeordnet ist, dass die eingeleitete Betätigungskraft entlang des Kraftflusses K von der Antriebswelle 7 in den stationären Abschnitt 18 und/oder das Gehäuse 12 ausgeleitet werden kann. Somit weist die Drucklinie D einen Komponentenanteil auf, welcher von der Seite des Elektromotors 5 zu der Seite des Schaltgetriebes 11 gerichtet ist.
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Die Lagereinrichtung 17 weist einen Innenring 24 auf, welcher motorseitig an einem Anschlag anliegt, wobei der Anschlag als eine Schulter 25 der Antriebswelle 7 ausgebildet ist. Alternativ zu der Schulter 25 kann ebenfalls ein Sicherungsring (nicht dargestellt) oder ein anderes Formschlusselement als Anschlag dienen. Die Betätigungskraft wird somit entlang des Kraftflusss K über den Anschlag, insbesondere über die Schulter 25, in den Innenring 24 eingeleitet, über die Lagereinrichtung 17 übertragen und in den stationären Abschnitt 18 ausgeleitet bzw. in das Betätigungsmodul 15 weitergeleitet. Nachdem sich das Betätigungsmodul 15 an dem Außenring 21 abstützt, ist der Kraftfluss K bei diesem Ausführungsbeispiel geschlossen. Durch die dadurch gebildete Stützkonstruktion kann auf eine separate Abstützung des Kupplungsmoduls 9 an dem Gehäuse 12 verzichtet werden.
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Getriebeseitig sind die Kupplungsabschnitte 14 a, b in den Ausgangswellen 4a, b oder die Ausgangswelle in 4a, b in axialer Richtung in der axialen Richtung der Betätigungskraft zumindest teilweise schwimmend angeordnet (vgl. getriebeseitiger Kupplungsabschnitt 14 a), so dass die Betätigungskraft ausschließlich oder zumindest weitgehend über die Lagereinrichtung 17 ausgeleitet wird.
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Die 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Kupplungseinrichtung 8, wobei nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen wird. Während sich bei dem Ausführungsbeispiel in der 1 das Betätigungsmodul 15 ausschließlich an dem Außenring 21 abstützt, erfolgt die Abstützung des Betätigungsmoduls 15 bei dem Ausführungsbeispiel in der 2 an dem stationären Abschnitt 18 und/oder an dem Gehäuse 12. Um ein Ausleiten der Betätigungskraft aus der Lagereinrichtung 17 entlang des Kraftflusses K zu ermöglichen, weist der stationäre Abschnitt 18 einen Anschlag auf, wobei der Außenring 21 der Lagereinrichtung 17 formschlüssig in Richtung des Schaltgetriebes 12 und/oder in Richtung der Betätigungskraft an dem Anschlag anliegt. In dem Ausführungsbeispiel in der 3 ist der Anschlag als ein weiterer Sicherungsring 26 ausgebildet. Das Betätigungsmodul 15 stützt sich an einem stationären Abschnitt 18, insbesondere an dem Gehäuse 12, ab. Damit ist der Kraftfluss K von Betätigungsmodul 15, über das Kupplungsmodul 9, die Antriebswelle 7, die Lagereinrichtung 17, dem stationären Abschnitt 18 zu dem Betätigungsmodul 15 geschlossen.
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Die 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Kupplungseinrichtung 8, welches sich durch die Anordnung des Betätigungsmoduls 15 von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen unterscheidet. Während bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen das Betätigungsmodul 15 zwischen Elektromotor 5 und Kupplungsmodul 9 angeordnet war, so dass über die Lagereinrichtung 17 Zugkräfte als Betätigungskraft abgeleitet werden mussten, ist das Betätigungsmodul 15 nun getriebeseitig auf der Seite der getriebeseitigen Kupplungsabschnitte 14 a, b angeordnet, so dass über die Antriebswelle 7 Druckkräfte als Betätigungskraft von dem Kupplungsmodul 9 abgeleitet werden müssen.
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Um dies zu ermöglichen, weist die Antriebswelle 7 einen Anschlag auf, welcher an der Lagereinrichtung 17, insbesondere an dem Innenring 24 anschlägt. Bei dem Ausführungsbeispiel in der 4 ist der Anschlag als ein zusätzlicher Sicherungsring 27 ausgebildet, welcher verschiebefest auf der Antriebswelle 7 sitzt. Durch den Anschlag und/oder durch den weiteren Sicherungsrings 27 werden die als Druckkräfte ausgebildeten Betätigungskräfte entlang des Kraftflusss K auf die Lagereinrichtung 17 übertragen. Die motorseitigen Kupplungsabschnitt der 13 a, b insbesondere der Kupplungsträger 20 liegt formschlüssig in axialer Richtung zu dem Elektromotor 5 an der Antriebswelle 7 an. An dem stationären Abschnitt 18 ist ein weiterer Anschlag, der als weiterer Sicherungsrings 26 ausgebildet ist, vorgesehen, so dass die Druckkräfte als Betätigungskraft von der Lagereinrichtung 17 in den stationären Abschnitt 18 und/oder in das Gehäuse 12 eingeleitet werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrische Achse
- 2
- Antriebsstrang
- 3
- Fahrzeug
- 4a, b
- Ausgangswellen
- 5
- Elektromotor
- 6
- Rotorwelle
- 7
- Antriebswelle
- 8
- Kupplungseinrichtung
- 9
- Kupplungsmodul
- 10a,b
- Abtriebswellen
- 11
- Schaltgetriebe
- 12
- Gehäuse
- 13 a, b
- motorseitige Kupplungsabschnitte
- 14 a, b
- getriebeseitigen Kupplungsabschnitt
- 15
- Betätigungsmodul
- 16 a, b
- Einrücklager
- 17
- Lagereinrichtung
- 18
- stationärer Abschnitt
- 19a,b
- Hydraulikzylinder
- 20
- Kupplungsträger
- 21
- Außenring
- 22
- leer
- 23
- Sicherungsring
- 24
- Innenring
- 25
- Schulter
- 26
- weiterer Sicherungsring
- 27
- zusätzlicher Sicherungsring
- H
- Hauptachse
- D
- Drucklinie
- K
- Kraftfluss
