DE102019204194A1 - Kupplungsvorrichtung - Google Patents

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Frank Brenner
Ralf Diekmann
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsvorrichtung (10) zur Kopplung und Entkopplung einer ersten Welle (24) und einer zweiten Welle (28). Die Kupplungsvorrichtung (10) umfasst einen Kupplungskörper (12), der einen axialen Verfahrweg (52) durchläuft. Dieser ist durch einen ersten Endstellungsanschlag (48) und einen zweiten Endstellungsanschlag (50) begrenzt. Der Kupplungskörper (12) ist drehfest auf einer der beiden Wellen (24, 28) aufgenommen und umfasst an seiner Mantelfläche (14) eine erste umlaufende Nut (16) in einer ersten Steigung (18) sowie eine zweite umlaufende Nut (20) in einer zweiten Steigung (22), die entgegengesetzt zur ersten Steigung (18) verläuft.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsvorrichtung zur Kopplung und Entkopplung zweier Wellen. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der Kupplungsvorrichtung in einem E-Achsen-Modul für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug.
  • Stand der Technik
  • WO 2012/048842 A1 bezieht sich auf eine Kopplungsanordnung. Diese wird im Antriebsstrang eines Fahrzeugs eingesetzt. Die Kopplungsanordnung umfasst wenigstens eine Kupplung, die an einer rotierenden Welle angeordnet ist, um die rotierende Welle mit einem Antriebselement zu koppeln, wobei zur Kopplung der rotierenden Welle mit dem Antriebselement ein erstes Kupplungsteil durch Versetzen entlang einer Achse der rotierenden Welle relativ zu einem zweiten Kupplungsteil in einem formschlüssigen Eingriff mit dem zweiten Kupplungsteil bringbar ist. Es ist eine Hubmagnetanordnung vorgesehen, die der Betätigung der Kupplung dient, wobei die Hubmagnetanordnung eine Erregerspule zur Erzeugung eines Magnetfelds und einen durch das Magnetfeld der Erregerspule entlang einer Hubeinrichtung anziehbaren Anker umfasst. Der Anker und das zu übersetzende erste Kupplungsteil sind getrennt voneinander beweglich, wobei eine zwischen dem Anker und dem ersten Kupplungsteil in Hubrichtung wirksame Federeinrichtung vorgesehen ist. Diese spannt das erste Kupplungsteil gegenüber dem Anker in Hubrichtung vor.
  • DE 10 2014 015 093 A1 hat eine Klauenkupplung mit Sensor zur Erkennung eines Schließzustands zum Gegenstand. Die Klauenkupplung umfasst zwei mit Zähnen oder Klauen versehene Kupplungselemente, von denen eines beweglich ist, sowie eine Stelleinrichtung zum Ein- und Ausrücken der Kupplung durch eine Stellbewegung des beweglichen Kupplungselements. Entlang des Bewegungswegs des beweglichen Kupplungselements ist ein Sensor angeordnet. Dieser erfasst die Bewegung des Kupplungselements in den eingerückten Zustand. Das Kupplungselement ist mit einer Betätigungskontur versehen, die sich beim Einrücken der Kupplung am Sensor vorbeibewegt.
  • DE 10 2014 217 066 A1 hat eine Kupplung zum Gegenstand. Diese dient zum formschlüssigen Verbinden einer ersten und einer zweiten Welle, insbesondere für ein Kraftfahrzeug und vorzugsweise für eine zuschaltbare Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs. Es ist ein in Richtung einer der Wellen verschiebbares Kupplungsteil vorgesehen, welches ein formschlüssiges Kuppeln und Trennen der Wellen ermöglicht, mit einem die Verschiebung des Kupplungsteils durch eine Verschwenkbewegung bewirkenden, mit dem Kupplungsteil gekoppelten Schaltelement in Gestalt einer Schaltgabel und ferner einem mit einer Welle umlaufenden Gewinde, in welches ein Ende der Schaltgabel einrückbar ist. Die Lagerung der Schaltgabel gegenüber einem die Kupplung umgebenden Gehäuse ist nach Art eines Drehschubgelenks ausgebildet, wobei das Gelenk eine Schwenkbewegung sowie eine Verschiebebewegung der Schaltgabel zulässt.
  • Darstellung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird eine Kupplungsvorrichtung zur Kopplung und Entkopplung einer ersten Welle und einer zweiten Welle vorgeschlagen, mit einem Kupplungskörper, der einen axialen Verfahrweg durchläuft, der durch einen ersten Endstellungsanschlag und einen zweiten Endstellungsanschlag begrenzt ist. Der Kupplungskörper ist auf einer der beiden Wellen drehfest aufgenommen und umfasst an seiner Mantelfläche eine erste umlaufende Nut mit einer ersten Steigung sowie eine zweite umlaufende Nut mit einer zweiten Steigung, die entgegengesetzt zur ersten Steigung verläuft.
  • Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann eine äußerst kompakt bauende Kupplungsvorrichtung bereit gestellt werden, die durch einen extern angeordneten elektromechanischen, elektrohydraulischen oder elektropneumatischen Aktuator betätigt werden kann.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist der Aktuator, mittels dessen die Kupplungsvorrichtung betätigt wird, der Mantelfläche des Kupplungskörpers gegenüberliegend angeordnet. Dadurch kann erreicht werden, dass der Aktuator sehr kurze Stellwege durchlaufen kann, die in vorteilhafter Weise zu extrem kurzen Schaltzeiten führen.
  • In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung weist der die Kupplungsvorrichtung betätigende Aktuator einen ersten Stift auf, der bei Betätigung des Aktuators in die erste umlaufende Nut des Kupplungskörpers einfährt, sowie einen zweiten Stift, der bei Betätigung des Aktuators in die zweite umlaufende Nut einfährt. Durch die über den Aktuator betätigten Stifte kann in einfacher Weise ein axiales Verfahren des Kupplungskörpers erreicht werden, sodass über die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungsvorrichtung eine Schließposition wie eine Offenposition der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung erreicht werden kann.
  • Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung weiter folgend, ist der im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildete Kupplungskörper auf der zweiten Welle aufgenommen und durchläuft relativ zu dieser den axialen Verfahrweg.
  • Die Kupplungsvorrichtung umfasst eine erste Profilierung, die am Außenumfang der ersten Welle vorgesehen ist, sowie eine zweite Profilierung, die sich am Außenumfang der zweiten Welle befindet. Die erste und die zweite Profilierung sind komplementär zu einer Innenprofilierung des Kupplungskörpers ausgeführt. Da die beiden miteinander zu koppelnden und voneinander zu entkoppelnden Wellen, nämlich die erste Welle und die zweite Welle, koaxial zueinander verlaufen, lässt sich durch die komplementäre Ausbildung der Profilierungen ein leichtes Schalten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung erzielen.
  • In vorteilhafter Weise sind die erste Profilierung der ersten Welle, die zweite Profilierung der zweiten Welle sowie die Innenprofilierung des Kupplungskörpers als Längsnuten ausgeführt.
  • Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungsvorrichtung ist so ausgestaltet, dass die zweite Welle einen mit einer Vorspannkraft beaufschlagten Kugelkörper aufweist, der in eine Nut des Kupplungskörpers hineinragt. Die Nut am Innenumfang des Kupplungskörpers ist durch den ersten Endstellungsanschlag und den zweiten Endstellungsanschlag begrenzt. Dadurch wird dem Kupplungskörper der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung sein axialer Verfahrweg vorgegeben. Zum Erreichen einer Schließposition fährt bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung einer der Stifte des Aktuators in eine der umlaufenden Nuten an der Mantelfläche des rotierenden Kupplungskörpers ein, wodurch dieser an den zweiten Endstellungsanschlag fährt und dabei die erste Profilierung, die sich am Außenumfang der ersten Welle befindet, überdeckt. Damit ist in der Schließposition der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung eine formschlüssige Kupplung zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle hergestellt.
  • Zum Erreichen einer Offenposition fährt bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung einer der Stifte des Aktuators in eine der umlaufenden Nuten an der Mantelfläche des Kupplungskörpers ein, sodass der rotierende Kupplungskörper in diesem Falle an den ersten Endstellungsanschlag fährt und die erste Profilierung der ersten Welle freigibt, sodass die in der Schließposition hergestellte formschlüssige Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Welle aufgehoben ist.
  • Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf die Verwendung der Kupplungsvorrichtung zwischen einer elektrischen Maschine und einer Getriebeeinheit eines E-Achsen-Moduls für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Eine weitere Verwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung liegt in einer Verwendung innerhalb eines Getriebes, um von einer ersten Gangstufe in eine zweite Gangstufe und umgekehrt zu schalten.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass diese sehr einfach aufgebaut ist und wenig Bauraum beispielsweise innerhalb eines E-Achsen-Moduls für eine Vorder- oder Hinterachse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs benötigt. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann in vorteilhafter Weise eine bestehende Drehbewegung von verschiedenen Wellen genutzt werden, um eine Axialverschiebung eines Kupplungskörpers, der im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet ist, unter Einhaltung minimalen Bauraums und Energieaufwands zu realisieren. Die erfindungsgemäße Lösung benötigt einen geringen Bauraumbedarf; des Weiteren ist hervorzuheben, dass der Aktuator einen sehr geringen Energiebedarf benötigt und sehr einfach anzusteuern ist. Dadurch lässt sich ein kostengünstiges System für hohe Stückzahlen insbesondere zum Einsatz bei E-Achsen-Modulen realisieren.
  • Da bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung die Drehbewegung der Kupplungsvorrichtung gleichzeitig die Stellbewegung erzeugt, kann die Größe des Aktuators und dessen Energiebedarf stark reduziert werden. Ein weiterer Vorteil bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung ist daran zu erblicken, dass der Aktuator sehr kompakt baut. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungsvorrichtung könnte beispielsweise direkt mit einer Zahnradstufe eines Getriebes kombiniert werden, sodass sich weitere Vorteile hinsichtlich des beanspruchten Bauraums und hinsichtlich der Anzahl der herzustellenden Teile im Zusammenhang mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung ergeben. Über eine Veränderung der Steigung der auf der Welle eingebrachten Nuten ist eine einfache Anpassung der notwendigen Betätigungskräfte des Aktuators oder der notwendigen Schaltdauer des Kupplungsvorganges möglich oder in Kombination beides.
  • Figurenliste
  • Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender besch rieben.
  • Es zeigt:
    • 1 eine Draufsicht auf die Komponenten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung, nämlich erste Welle, zweite Welle, Kupplungskörper und Aktuator,
    • 2 einen Querschnitt durch die Kupplungsvorrichtung gemäß der Darstellung in 1, wobei die Schnittebene in der Mitte des Aktuators liegt,
    • 3 eine Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung in Schließposition,
    • 4 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungsvorrichtung in Offenposition und
    • 5 eine schematische Darstellung der Komponenten eines E-Achsen-Moduls.
  • Ausführungsvarianten der Erfindung
  • 1 zeigt eine Darstellung der Komponenten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung 10.
  • Die Kupplungsvorrichtung 10 umfasst einen Kupplungskörper 12, der im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet ist und eine Mantelfläche 14 umfasst. In die Mantelfläche 14 sind eine erste umlaufende Nut 16, die in einer ersten Steigung 18 ausgebildet ist, eingearbeitet sowie eine zweite umlaufende Nut 20, die eine zweite Steigung 22 aufweist. Die zweite Steigung 22 der zweiten umlaufenden Nut 20 läuft entgegengesetzt der ersten Steigung 18 der ersten umlaufenden Nut 16 in der Mantelfläche 14 des Kupplungskörpers 12. Wie in der Ansicht gemäß 1 dargestellt, befindet sich dem Kupplungskörper 12 gegenüberliegend ein Aktuator 30. Dabei kann es sich um einen elektromechanischen, einen elektropneumatischen oder einen elektrohydraulischen Aktuator 30 handeln. Der Kupplungskörper 12 der Kupplungsvorrichtung 10 gemäß der Darstellung in 1 überdeckt Wellenenden einer ersten Welle 24, bei der es sich beispielsweise um die Ausgangswelle einer elektrischen Maschine 58 (5) handeln kann, sowie ein Wellenende einer zweiten Welle 28, bei der es sich beispielsweise um die Eingangswelle eines ein- oder mehrstufigen Getriebes handeln kann. Im Wesentlichen ist der Kupplungskörper 12 auf dem Umfang der zweiten Welle 28 aufgenommen.
  • Die zweite Welle 28 umfasst eine zweite Profilierung 29, während die dieser koaxial gegenüberliegend angeordnete erste Welle 24 mit der ersten Profilierung 26 versehen ist.
  • In der Darstellung gemäß 1 ist der Kupplungskörper 12 die Enden der beiden Wellen 24, 28 überdeckend dargestellt.
  • Der den beiden umlaufenden Nuten 16, 20 gegenüberliegende Aktuator 30 umfasst einen ersten Stift 32, der so ausgebildet ist, dass dieser in die erste umlaufende Nut 16 einfährt, während ein zweiter Stift 34 am Aktuator 30 so angeordnet ist, dass dieser in die zweite umlaufende Nut 20 einfährt. Sowohl die erste umlaufende Nut 16 als auch die zweite umlaufende Nut 20 weisen einen gerundeten Nutgrund auf, wobei die Rundung zur Rundung der Köpfe der beiden Stifte 32, 34 korrespondiert, sodass ein möglichst verschleißarmer Kontakt zwischen den Stiften 32, 34 einerseits und den umlaufenden Nuten 16, 20 andererseits erreicht werden kann.
  • 2 zeigt einen Querschnitt durch die Kupplungsvorrichtung 10 gemäß der Darstellung in 1, wobei die Schnittebene in 2 auf der Symmetrieachse des Aktuators 30 liegt.
  • Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor, dass der Kupplungskörper 12 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung 10 eine Innenprofilierung 36 aufweist. Die Innenprofilierung 36, die am Innenumfang des Kupplungskörpers 12 ausgebildet ist, verläuft in Form von Längsnuten 38. Korrespondierend zur Innenprofilierung 36 sind die erste Profilierung 26 in Bezug auf die erste Welle 24 ausgeführt, ebenso wie die zweite Profilierung 29, die am Wellenende auf dem Umfang der zweiten Welle 28 ausgeführt ist. Aus der geschnittenen Darstellung der zweiten Welle 28 gemäß 2 lässt sich überdies entnehmen, dass die zweite Welle 28 eine Bohrung 40 aufweist, in der ein Kugelkörper 42 aufgenommen ist. Der Kugelkörper 42 wird durch eine in 2 nicht dargestellte Feder 44 in Radialrichtung vorgespannt.
  • Aus der perspektivischen Draufsicht auf die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungsvorrichtung 10 gemäß 2 geht hervor, dass der Aktuator 30 der zweiten Umlaufnut 20 gegenüberliegt - vergleiche Draufsicht gemäß 1.
  • Das Ende der ersten Welle 24 ist in der perspektivischen Schnittdarstellung gemäß 2 vom Material des Kupplungskörpers 12 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung 10 überdeckt und daher aus zeichnerischen Gründen nicht dargestellt. Der von einer in die Bohrung 40 eingelassenen Feder 44 beaufschlagte Kugelkörper 42 wird in eine am Innenumfang des Kupplungskörpers 12 ausgebildete Nut 46 angestellt, vergleiche Darstellung gemäß der 3 und 4.
  • In der Längsschnittdarstellung gemäß 3 ist die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungsvorrichtung 10 in ihrer Schließposition 54 dargestellt.
  • Aus dem Längsschnitt gemäß 3 geht hervor, dass in der Schließposition 54 der Kupplungskörper 12 der Kupplungsvorrichtung 10 die erste Profilierung 26 am Wellenende der ersten Welle 24 überdeckt. Die in 3 dargestellte Schließposition 54 entspricht im Wesentlichen der Lage des Kupplungskörpers 12 der Kupplungsvorrichtung 10, die in der Draufsicht gemäß 1 dargestellt ist. In der in 3 dargestellten Schließposition 54 der Kupplungsvorrichtung 10 besteht eine formschlüssige Verbindung zwischen der ersten Welle 24 und der zweiten Welle 28. Im Wesentlichen ist der Kupplungskörper 12 auf dem Umfang der zweiten Welle 28 aufgenommen. In dieser verläuft - wie aus der Querschnittsdarstellung gemäß 2 hervorgeht - die Bohrung 40, in der sich der Kugelkörper 42 befindet, der durch die Feder 44 vorgespannt ist und in eine Nut 46 am Innenumfang des Kupplungskörpers 12 eingreift. Durch die Feder 44, die in die Bohrung 40 eingelassen ist, wird der Kugelkörper 42 in die Nut 46 gedrückt. Die Nut 46 umfasst einen ersten Endstellungsanschlag 48 und an dem diesem gegenüberliegenden Ende einen zweiten Endstellungsanschlag 50. Durch die beiden Endstellungsanschläge 48 beziehungsweise 50 wird ein axialer Verfahrweg 52, um welchen der Kupplungskörper 12 der Kupplungsvorrichtung 10 verfahrbar ist, definiert. Im in 3 dargestellten Zustand, d. h. der Schließposition 54 des Kupplungskörpers 12 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung 10, liegt der Kugelkörper 42 am zweiten Endstellungsanschlag 50 an, d. h. ist soweit auf die erste Profilierung 26 der ersten Welle 24 verfahren, dass die Innenprofilierung 36 des Kupplungskörpers 12 die erste Profilierung 26 der ersten Welle 24 überdeckt und eine formschlüssige Verbindung zwischen der ersten Welle 24 und der zweiten Welle 28 vorliegt.
  • In der 3 ist die Schließposition 54 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung 10 dargestellt. In diesem Falle verbindet die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungsvorrichtung 10 eine elektrische Maschine 58 (5) mit einem Getriebe, sodass die elektrische Maschine 58 über das Getriebe und gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Differentials das Moment der elektrischen Maschine 58 an die angetriebenen Räder überträgt. Es kann in bestimmten Fahrsituationen vorteilhaft sein, wenn die elektrische Maschine 58 vom Getriebe abgekoppelt werden kann. Hierfür wird die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungsvorrichtung 10 von ihrer Schließposition 54 in ihre in 4 dargestellte Offenposition 56 überführt.
  • Dazu wird der in 1 dargestellte Aktuator 30 angesteuert, sodass der zweite Stift 34 in die zweite umlaufende Nut 20 einfährt. Da sich der Kupplungskörper 12 der Kupplungsvorrichtung 10 permanent dreht, schiebt sich der Kupplungskörper 12 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung 10 gemäß der zweiten Steigung 22 in axiale Richtung in Bezug auf die zweite Welle 28. Dies erfolgt solange bis die Offenposition 56, die in 4 dargestellt ist, erreicht ist. Durch die in die zweite Welle 28 eingebrachte Bohrung 40 wird der Kupplungskörper 12 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung 10 in Position gehalten, sodass der Aktuator 30, d. h. dessen zweiter Stift 34 wieder eingefahren werden kann.
  • Durch die erste umlaufende Nut 16, den zweiten Stift 34 und den ersten Stift 32 des Aktuators 30 kann der Kupplungskörper 12 nach entsprechender Ansteuerung des Aktuators 30 wieder in die Schließposition 54, die in 3 dargestellt ist, überführt werden. Auch in der Schließposition 54 wird der Kupplungskörper 12 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung 10 über den Kugelkörper 42, der durch die Feder 44 beaufschlagt ist, in seiner Position gehalten.
  • Somit wird der Aktuator 30 stets nur für einen kurzen Moment mit Energie beaufschlagt. Die eigentliche Verstellung, d. h. die Passage des axialen Verfahrwegs 52 wird durch die Rotation des Kupplungskörpers 12 bei entsprechend eingefahrenen Stiften 32 beziehungsweise 34 entsprechend des axialen Verfahrwegs 52 vorgenommen.
  • Es ist anzustreben, dass die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungsvorrichtung 10 in ihrer Offenposition 56 steht, die auf der Seite liegt, auf der die elektrische Maschine 58 (5) vorgesehen ist. In diesem Falle kann über das Anfahren der elektrischen Maschine 58 die Kupplungsvorrichtung 10 eingerückt werden. Wäre die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungsvorrichtung 10 in ihrer Offenposition 56 auf der Seite des Getriebes angeordnet, so wäre ein Einrücken der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung 10 nur im Fahrbetrieb des Fahrzeugs möglich, da die Kupplungsvorrichtung 10 zum Einrücken eine Drehbewegung vollführen muss, wie obenstehend dargelegt.
  • 5 zeigt in schematischer Ansicht die Komponenten eines E-Achsen-Moduls 66.
  • Aus der Darstellung gemäß 5 geht hervor, dass eine elektrische Maschine 58 die Ausgangswelle 24 umfasst, welche der ersten Welle 24 entspricht. Zwischen der ersten Welle 24, d. h. der Ausgangswelle der elektrischen Maschine 58 und einer Eingangswelle 28 eines Getriebes 60 befindet sich die Kupplungsvorrichtung 10 wie oben stehend anhand der 1 und 2 beschrieben. Der Aktuator 30 liegt dem im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildeten Kupplungskörper 12 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung 10 gegenüber. Vom Getriebe 60 aus zweigen eine erste Achswelle 62 sowie eine zweite Achswelle 64 zu den angetriebenen Rädern eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs ab. Bei der Getriebeeinheit 60 kann es sich um ein Getriebe handeln, beispielsweise ein Achsverteilergetriebe, ein Differential oder dergleichen.
  • Die Einheit aus elektrischer Maschine 58, Kupplungsvorrichtung 10 und Getriebeeinheit 60 bilden die wesentlichen Komponenten eines E-Achsen-Moduls 66 für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Das E-Achsen-Modul 66 kann als Hinterachse oder als Vorderachse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs eingesetzt werden und dementsprechend Verwendung finden. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungsvorrichtung 10 kann sowohl dazu dienen, die elektrische Maschine 58 bei höheren Geschwindigkeiten des Fahrzeugs abzukoppeln oder die Getriebeeinheit 60 in eine zweite oder höhere Gangstufe zu schalten.
  • Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
  • 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
    • WO 2012/048842 A1 [0002]
    • DE 102014015093 A1 [0003]
    • DE 102014217066 A1 [0004]

Claims (11)

  1. Kupplungsvorrichtung (10) zur Kopplung und Entkopplung einer ersten Welle (24) und einer zweiten Welle (28) mit einem Kupplungskörper (12), der einen axialen Verfahrweg (52) durchläuft, der durch einen ersten Endstellungsanschlag (48) und einen zweiten Endstellungsanschlag (50) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskörper (12) auf einer der beiden Wellen (24, 28) drehfest aufgenommen ist und an seiner Mantelfläche (14) eine erste umlaufende Nut (16) mit einer ersten Steigung (18) und eine zweite umlaufende Nut (20) mit einer zweiten Steigung (22) umfasst, die entgegengesetzt zur ersten Steigung (18) verläuft.
  2. Kupplungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelfläche (14) des Kupplungskörpers (12) gegenüberliegend ein elektromechanischer Aktuator (30) angeordnet ist.
  3. Kupplungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (30) einen ersten Stift (32) aufweist, der bei Betätigung des Aktuators (30) in die erste umlaufende Nut (16) einfährt.
  4. Kupplungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (30) einen zweiten Stift (34) aufweist, der bei Betätigung des Aktuators (30) in die zweite umlaufende Nut (20) einfährt.
  5. Kupplungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskörper (12) im Wesentlichen auf der zweiten Welle (28) aufgenommen ist und relativ zu dieser den axialen Verfahrweg (52) durchläuft.
  6. Kupplungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Profilierung (26) der ersten Welle (24) und eine zweite Profilierung (29) der zweiten Welle (28) komplementär zu einer Innenprofilierung (36) des Kupplungskörpers (12) ausgeführt sind.
  7. Kupplungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Profilierung (26), die zweite Profilierung (29) und die Innenprofilierung (36) als Längsnuten (38) ausgeführt sind.
  8. Kupplungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Welle (28) einen mit einer Vorspannkraft beaufschlagten Kugelkörper (42) aufweist, der in eine Nut (46) des Kupplungskörpers (12) hineinragt, die durch den ersten Endstellungsanschlag (48) und den zweiten Endstellungsanschlag (50) begrenzt ist.
  9. Kupplungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erreichen einer Schließposition (54) einer der Stifte (32, 34) in eine der umlaufenden Nuten (16, 20) einfährt und der rotierende Kupplungskörper (12) an den zweiten Endstellungsanschlag (50) fährt und die erste Profilierung (26) der ersten Welle (24) überdeckt.
  10. Kupplungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erreichen einer Offenposition (56) einer der Stifte (32, 34) in eine der umlaufenden Nuten (16, 20) einfährt und der rotierende Kupplungskörper (12) an den ersten Endstellungsanschlag (48) verfährt und die erste Profilierung (26) der ersten Welle (24) wieder freigibt.
  11. Verwendung der Kupplungsvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche zwischen einer elektrischen Maschine (58) und einer Getriebeeinheit (60) eines E-Achsen-Moduls (66) für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug.
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