DE102021213219A1

DE102021213219A1 - Verfahren zum geräuscharmen und sicheren Betätigen einer Klauenkupplung sowie Klauenkupplungsanordnung

Info

Publication number: DE102021213219A1
Application number: DE102021213219.7A
Authority: DE
Inventors: Norman Schmidt-Winkel; Fabian Hartmann; Ludwig Geißelbrecht; Martin Ruider; Bastian Schuh
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-11-24
Filing date: 2021-11-24
Publication date: 2023-05-25
Also published as: US20230160437A1; CN116164051A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Klauenkupplung zum formschlüssigen Verbinden eines ersten drehbaren Bauteiles 1 mit einem zweiten drehbaren Bauteil 2 sowie eine Klauenkupplungsanordnung.Die Aufgabe, neue Möglichkeiten zum Betätigen einer Klauenkupplung 10 für Kraftfahrzeuge mit elektrischem Antriebsstrang zu finden, die ein sicheres Verbinden der Klauenkupplung 10 bei Auflösung von Zahn-auf-Zahn-Stellungen gestatten und dabei die Anzahl der beweglichen Elemente an der Schiebemuffe 3 verringern, wird erfindungsgemäß gelöst, indem ein an dem ersten drehbaren Bauteil 1 drehfest angeordneter Kupplungskörper 4 eine erste Verzahnung 4a aufweist, und eine drehfest und axial verschiebbar am zweiten drehbaren Bauteil 2 angeordnete Schiebemuffe 3 eine zweite Verzahnung 3a aufweist und über eine Schaltgabel 5 mittels einer Aktuatorik 20 axial beweglich ist, um bei Zahn-auf-Zahn-Stellung mittels der Aktuatorik 20 ein Federelement 6 zu spannen, wobei das zu spannende Federelement 6 außerhalb des mit der Schiebemuffe 3 ausgestatteten zweiten drehbaren Bauteils 2 angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betätigen einer Klauenkupplung zum formschlüssigen Verbinden eines ersten drehbaren Bauteiles mit einem zweiten drehbaren Bauteil sowie eine Klauenkupplungsanordnung, wobei ein Kupplungskörper, der drehfest an dem ersten drehbaren Bauteil angeordnet ist, eine erste Verzahnung aufweist, und eine Schiebemuffe, die drehfest und axial verschiebbar an dem zweiten drehbaren Bauteil angeordnet ist und eine zweite Verzahnung aufweist.
Das Anwendungsgebiet der Erfindung liegt vorzugsweise in der Automobilindustrie, insbesondere in Getrieben von Kraftfahrzeugen mit Elektroantrieb.
Bei Hybrid- und Elektrokraftfahrzeugen besteht der Bedarf, eine elektrisch angetriebene Achse bzw. den Elektromotor, der ein Zuschaltantrieb ist, vom Rest des Antriebsstrangs abzukoppeln. Dadurch kann beispielsweise vermieden werden, dass das Schleppmoment des Elektromotors als Verlustleistung auftritt. Als Kupplung kommen üblicherweise Klauenkupplungen, d.h. Kupplungen mit formschlüssigen Verzahnungen zum Einsatz. Für das Einkoppeln des Elektromotors besteht dadurch die Notwendigkeit, eine Klauenkupplung bei Stillstand oder während der Fahrt zu schließen, wobei das Einrücken der Verzahnungen der beiden Kupplungselemente möglichst geräuscharm erfolgen soll und sichergestellt werden muss, dass der Eingriffszustand der Klauen erreicht ist, bevor das Antriebsdrehmoment des Elektromotors übertragen wird.
Insbesondere bei einem stehenden Fahrzeug und somit bei stehender Abtriebswelle kann es dazu kommen, dass die Stirnflächen zweier Zähne bzw. Klauen von in Eingriff zu bringenden Bauteilen einer zu schließenden Klauenkupplung mit ihren jeweils erhabenen Teilen aufeinander stehen, und der gewünschte Gang damit nicht geschaltet werden kann. Diese Stellung wird Zahn-auf-Zahn-Stellung genannt. Um trotz einer derartigen Zahn-auf-Zahn-Stellung ein geräuscharmes Einrücken mittels einer Aktuatorik zu ermöglichen, ist es bekannt, den eigentlich axial ortsfesten Kupplungskörper auf einem der beiden drehbaren Bauteile mit einem Federelement abzustützen, d.h. axial zu entkoppeln.
Eine derartige Lösung ist aus der DE 10 2019 203 255 A1 bekannt, bei der eine Klauenkupplung zum formschlüssigen Verbinden von zwei drehbaren Bauteilen eine Schiebemuffe aufweist, die drehfest und axial verschiebbar an dem einen Bauteil und ein Kupplungskörper drehfest am anderen Bauteil angeordnet sind. Dabei wird mittels eines drehbaren und relativ zur Schiebemuffe axial verschiebbaren Schaltrings eine zwischen Schaltring und Schiebemuffe befindliche Feder bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung durch die axiale Relativbewegung gespannt, und nach Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung (bei passendem Eingriff) aufgrund der Federspannung die axiale Relativbewegung umgekehrt, wobei die federdämpfte Axialbewegung und ein dadurch zusätzlich gebildeter Dämpfungsraum zum Verzögern der Axialbewegung und somit einem reduzierten Geräuschpegel führt.
Im Gesamtbewegungsablauf des Kupplungsvorgangs kann die Schiebemuffe trotz einer anfänglichen Zahn-auf-Zahn-Stellung zeitlich verzögert eingerückt werden, während der Aktuator für das Einrücken der Schiebemuffe kontinuierlich weiterbewegt wird, wodurch die Steuerung des Aktuators vereinfacht wird.
Dabei wird eine axiale Entkopplung der Bewegungsabläufe der Schiebemuffe und der Aktuatorik zur Schiebemuffenbewegung durch einen zusätzlichen, auf der Schiebemuffe axial beweglichen, gefederten Schaltring erreicht, an den eine Schaltgabel der Aktuatorik angreift. Dadurch kann der Schaltring und/oder die Schiebemuffe für einen bestimmten vorgegebenen Weg bewegt werden, ohne dass sich das andere Teil mitbewegen muss. Andererseits sind Schaltring und Schiebemuffe nicht vollständig entkoppelt, da sie ansonsten nicht gemeinsam eingerückt werden könnte, wenn keine Zahn-auf-Zahn-Stellung vorliegt.
Um bei der axialen Entkopplung der Bewegungen von Schiebemuffe und Aktuatorik das Einrücken der Verzahnungen von Schiebemuffe und festem Kupplungskörper in den sicheren Eingriffszustand festzustellen, ist weiterhin üblicherweise ein Sensor im Antriebsstrang der Aktuatorik vorhanden, der den Aktuatorverstellweg erfasst und steuert, und ein weiterer Sensor ist auf der Seite des Kupplungskörpers vorgesehen, um die Position der Schiebemuffe bzw. des axial beweglichen Kupplungskörpers zu erkennen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Möglichkeit zum Betreiben einer Klauenkupplung für einen elektrischen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu finden, die ein zuverlässiges formschlüssiges Verbinden der Klauenkupplung durch Entkopplung der Aktuatorbewegung und Bewegung der Schiebemuffe bei der Auflösung von Zahn-auf-Zahn-Stellungen von Kupplungskörper und Schiebemuffe gestattet und dabei die Anzahl der beweglichen Elemente an dem beweglichen Bauteil, das die Schiebemuffe trägt, verringert. Eine erweiterte Aufgabe besteht darin, ein sicheres Erkennen der Schaltpositionen, ohne einen weiteren Sensor auf der Seite des Kupplungskörpers zu gewährleisten.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Betätigen einer Klauenkupplung zum formschlüssigen Verbinden eines ersten drehbaren Bauteiles mit einem zweiten drehbaren Bauteil, wobei ein Kupplungskörper, der drehfest an dem ersten drehbaren Bauteil angeordnet ist, eine erste Verzahnung aufweist, und eine Schiebemuffe, die drehfest und axial verschiebbar an dem zweiten drehbaren Bauteil angeordnet ist, eine zweite Verzahnung aufweist, mit den folgenden Schritten gelöst:

a) axiales Bewegen der Schiebemuffe des zweiten drehbaren Bauteils zur Formschlussverbindung mit dem Kupplungskörper des ersten drehbaren Bauteils durch eine Schaltgabel mittels einer Aktuatorik,
b) Spannen eines Federelements außerhalb des mit der Schiebemuffe ausgestatteten zweiten drehbaren Bauteils mittels der Aktuatorik über die Schaltgabel, wenn eine Zahn-auf-Zahn-Stellung der Schiebemuffe gegenüber dem Kupplungskörper des ersten drehbaren Bauteils eintritt,
c) Spannen des Federelements bis zu einem maximalen Spannweg des Federelements, der ausreicht, um nach Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung ein sicheres Einrücken der zweiten Verzahnung der Schiebemuffe in die erste Verzahnung des Kupplungskörpers zu ermöglichen,
d) Entspannen des Federelements zur Betätigung der Schiebmuffe, wenn die Zahn-auf-Zahn-Stellung durch relative Drehung zwischen erstem und zweitem beweglichen Bauteil der Klauenkupplung aufgelöst wurde.

Unter Spannen eines Federelements außerhalb des mit der Schiebemuffe ausgestatteten zweiten drehbaren Bauteils ist vorzugsweise zu verstehen, dass das Federelement nicht im Bereich des drehbaren Bauteils liegt, indem es dieses z.B. radial umfasst, und insbesondere nicht zwischen Schiebemuffe und dem Kupplungskörper des drehbaren Bauteils lokalisiert ist.
Vorteilhaft wird das Federelement an einem die Schaltgabel antreibenden Aktuatorelement rotatorisch gespannt. Dabei wird das Federelement bevorzugt zwischen Antrieb und Antriebswelle der Aktuatorik rotatorisch gespannt. Es kann aber auch an einer als Schaltwippe die Schiebemuffe schwenkend betriebenen Schaltgabel rotatorisch gespannt werden.
Alternativ wird das Federelement vorteilhaft an einem die Schaltgabel antreibenden Aktuatorelement linear gespannt. Dabei kann die Schiebemuffe durch ein Aktuatorelement mit lateral starr verbundener Schaltgabel mittels paralleler Verschiebung des Aktuatorelements axial bewegt werden.
Es erweist sich als eine weitere zweckmäßige Gestaltung, dass das Federelement, an dem der Schiebemuffe gegenüberliegenden Kupplungskörper axial gegen das erste drehbare Bauteil gespannt wird, wenn beim Verschieben der Schiebemuffe eine Zahn-auf-Zahn-Stellung eintritt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird das Verfahren dadurch ergänzt, dass

- im Schritt c) das Federelement gespannt wird bis zu einem maximalen Spannweg des Federelements, der kleiner gewählt wird als er bei einem Verfahrweg der Schiebemuffe gegen den Kupplungskörper dann vorliegen würde, wenn die Zahn-auf-Zahn-Stellung durch definiertes sicheres Einrücken der zweiten Verzahnung der Schiebemuffe in die erste Verzahnung des Kupplungskörpers aufgelöst wird, und dass
- im Schritt e) die Schaltposition des sicheren Einrückens der zweiten Verzahnung der Schiebemuffe in die erste Verzahnung des Kupplungskörpers detektiert wird durch Messen der Position eines ausgewählten Aktuatorelements der Aktuatorik, das in Richtung der betätigten Schiebemuffe vor dem Federelement liegt, wobei die Position des sicheren Einrückens der Verzahnungen erkannt wird, wenn eine vorgegebene finale Endposition des ausgewählten Aktuatorelements erst dann erreicht werden kann, nachdem die vorherige Zahn-auf-Zahn-Stellung aufgelöst und ein Einrücken um den maximalen Spannweg des gespannten Federelements ausgeführt wurde.

Dabei wird die Schaltposition der Klauenkupplung vorzugsweise durch Winkelmessung an dem rotatorisch betriebenen Aktuatorelement ermittelt. Die Schaltposition kann dazu durch Winkelmessung an einem angetriebenen Arm der mit einer Federwippe ausgestatteten schwenkbaren Schaltgabel ermittelt werden.
Alternativ kann die Schaltposition der Klauenkupplung durch Winkelmessung am Antrieb der Aktuatorik ermittelt werden. Besonders bevorzugt wird die Schaltposition mittels eines Inkrementalwinkelgebers bestimmt.
Weiterhin kann die Schaltposition der Klauenkupplung vorteilhaft durch Längenmessung an einem linear beweglichen Aktuatorelement, das über die Schaltgabel die Schiebemuffe axial bewegt, ermittelt werden. Dabei wird die Schaltposition der Klauenkupplung zweckmäßig durch Längenmessung an einem linear beweglichen Aktuatorelement, welches die Schiebemuffe über die Schaltgabel axial bewegt, ermittelt, wobei die Schaltposition bevorzugt mit einem inkrementalen Wegsensor an dem linear betriebenen Aktuatorelement bestimmt werden kann.
Des Weiteren wird die Aufgabe bei einer Klauenkupplungsanordnung zum formschlüssigen Verbinden eines ersten drehbaren Bauteiles mit einem zweiten drehbaren Bauteil, wobei ein Kupplungskörper drehfest an dem ersten drehbaren Bauteil angeordnet ist und eine erste Verzahnung aufweist, eine Schiebemuffe, die drehfest und axial verschiebbar an dem zweiten drehbaren Bauteil angeordnet ist, eine zweite Verzahnung aufweist, die Schiebemuffe zur Formschlussverbindung mit dem Kupplungskörper des ersten Bauteils durch eine Schaltgabel mittels einer Aktuatorik axial beweglich ist, um bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung mittels der Aktuatorik ein Federelement zu spannen, dadurch gelöst, dass das zu spannende Federelement außerhalb des mit der Schiebemuffe ausgestatteten zweiten drehbaren Bauteils angeordnet ist.
Vorteilhaft ist der Kupplungskörper am ersten drehbaren Bauteil axial verschiebbar und mit dem Federelement ausgestattet.
Die Aktuatorik kann aber auch das Federelement an einem der Schaltgabel vorgelagerten Aktuatorelement aufweisen. Dabei kann das Federelement zweckmäßig an einer Schaltwippe als Schenkelfeder in einem Drehpunkt der Schaltgabel angebracht sein.
In einer alternativen Ausführung kann das Federelement an einer Linearführung, an der die Schaltgabel lateral auskragt und axial verschiebbar ist, als Tonnenfeder zwischen einem Ringflansch und der Schaltgabel angeordnet sein. Dabei ist vorzugsweise ein rotatorischer Antrieb zur Bewegung der Linearführung mittels Zahnstangengetriebe oder Gewindetrieb vorhanden.
In einer weiteren bevorzugten Gestaltung kann das Federelement an einer Antriebswelle der Aktuatorik als Torsionsfeder angebracht und mittels des rotatorischen Antriebs über einen definierten Spannweg spannbar sein.
Für alle vorherigen Ausführungen des Federelements kann es vorteilhaft sein, dass das Federelement einen begrenzten maximalen Spannweg aufweist, der kleiner ist als er bei einem Verfahrweg der Schiebemuffe gegen den Kupplungskörper dann vorliegen würde, wenn die Zahn-auf-Zahn-Stellung durch definiert sicheres Einrücken der zweiten Verzahnung der Schiebemuffe in die erste Verzahnung des Kupplungskörpers aufgelöst ist.
Die Aktuatorik weist dazu vorzugsweise einen Sensor zur Detektion der Schaltposition der Klauenkupplung auf, der an einem ausgewählten Aktuatorelement zwischen dem Antrieb der Aktuatorik und dem Federelement derart ausgebildet ist, dass durch den Sensor eine weitere Stellbewegung des ausgewählten Aktuatorelements detektierbar ist, die nur dann ausführbar ist, wenn nach Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung von Schiebemuffe und Kupplungskörper der begrenzte maximale Spannweg durch Entspannung des Federelements zurückgestellt ist und ein weiteres Einrücken der Verzahnungen von Schiebemuffe und Kupplungskörper gestattet.
Dazu ist der Sensor bevorzugt als Winkelgeber an einem rotatorisch bewegten Aktuatorelement oder am Antrieb der Aktuatorik angebracht oder aber als Wegmesser an einem linear bewegten Aktuatorelement der Aktuatorik angeordnet. Besonders bevorzugt sind der Winkelgeber bzw. der Wegmesser als Inkrementalgeber ausgebildet.
Der Kerngedanke der Erfindung liegt darin, dass es bei einer Klauenkupplung für ein geräuscharmes und zuverlässiges formschlüssiges Verbinden der Verzahnungen wichtig ist, dass das axiale Einrücken der Schiebemuffe über eine Schaltgabel einer so genannten Aktuatorik zumindest teilweise entkoppelt ist, und die dafür erforderlichen Federelemente und Hilfskomponenten vereinfacht und nicht an der Schiebemuffe der Klauenkupplung angeordnet sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung greift deshalb die Schaltgabel als direktes Bewegungselement an der Schiebemuffe an, sodass das zweite drehbare Bauteil mit der axial beweglichen Schiebemuffe von weiteren beweglichen Komponenten freigehalten wird. Für die weiterhin geforderte Entkopplung des axialen Einrückens der Schiebemuffe von der Stellbewegung des Antriebs der Aktuatorik werden die Federelemente entweder an Bewegungselementen der Aktuatorik vor der Schaltgabel oder an dem Kupplungskörper des ersten beweglichen Bauteils der Klauenkupplung angebracht.
Des Weiteren kann auch die Detektion des sicheren Einrückens der Verzahnungen der Schiebemuffe und des Kupplungskörpers weiter vereinfacht bzw. an Detektionspunkten reduziert werden, wobei nur noch ein Sensor für die Erkennung des sicheren Einrückens der Verzahnung der Schiebemuffe an außerhalb der Kupplung befindlichen Elementen der Aktuatorik erforderlich ist. Dafür weist das Federelement einen begrenzten maximalen Spannweg auf, der kleiner ist als er bei einem Verfahrweg der Schiebemuffe gegen den Kupplungskörper dann vorliegen würde, wenn die Zahn-auf-Zahn-Stellung durch definiert sicheres (z.B. vollständiges) Einrücken der zweiten Verzahnung der Schiebemuffe in die erste Verzahnung des Kupplungskörpers aufgelöst ist. Dadurch lässt sich ein üblicherweise am Kupplungskörper befindlicher Sensor dadurch einsparen, dass bei der Auflösung einer Zahn-auf-Zahn-Stellung das Federelement aufgrund seines begrenzten maximalen Spannweges das Einrücken der Schiebemuffe nur teilweise ausführen kann,
Durch die Erfindung werden neue vereinfachte Möglichkeiten zum Betreiben einer Klauenkupplung für einen elektrischen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs realisiert, die ein zuverlässiges formschlüssiges Verbinden der Klauenkupplung durch Entkopplung der Aktuatorbewegung und Bewegung der Schiebemuffe bei der Auflösung von Zahn-auf-Zahn-Stellungen von Kupplungskörper und Schiebemuffe gestattet und dabei die Anzahl der beweglichen Elemente an dem beweglichen Bauteil, das die Schiebemuffe trägt, verringern. Des Weiteren wird ein sicheres Erkennen der Schaltpositionen ohne einen weiteren Sensor auf der Seite des Kupplungskörpers ermöglicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 a: eine schematische Darstellung einer Klauenkupplung, bei der das Verbinden der gegenüberliegenden Verzahnungen durch eine Zahn-auf-Zahn-Stellung verhindert ist und ein vor der Schaltgabel befindliches Federelement für eine Entkopplung der Schiebemuffenbewegung vom Antrieb der Aktuatorik gespannt wird,
1 b: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung von 1a, bei der die Zahn-auf-Zahn-Stellung aufgelöst ist und das entspannende Federelement für das Einrücken der Verzahnungen der Schiebemuffe in den Kupplungskörper sorgt,
2: eine Darstellung einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Klauenkupplung mit direktem Antrieb der Schaltgabel der Schiebemuffe und einem am ersten drehbaren Bauteil axial gefedert angebrachten Kupplungskörper,
3: eine Darstellung einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Klauenkupplung mit einer Federwippe an der Schaltgabe zur Schiebemuffe,
4a: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung gemäß 3 im geöffneten Zustand,
4b: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung von 4a nach Beginn der Bewegung der Aktuatorik beim Auftreten einer Zahn-auf-Zahn-Stellung,
4c: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung in Fortführung der Aktuatorikbewegung gemäß 4b, in der eine Schenkelfeder rotatorisch gespannt wird,
4d: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung in Fortführung von 4c, bei Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung,
5a: eine schematische Darstellung einer gegenüber 3 und 4a-d modifizierten Klauenkupplung mit einem begrenzten Spannweg der Schenkelfeder bei geöffneter Klauenkupplung,
5b: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung von 5a beim Auftreten einer Zahn-auf-Zahn-Stellung mit fortgesetzter Aktuatorikbewegung, durch die die Schenkelfeder bis zu einem Anschlag rotatorisch gespannt wird,
5c: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung in Fortführung von 5b, bei gestoppter Aktuatorikbewegung und aufgelöster Zahn-auf-Zahn-Stellung bis zur Entspannung der Schenkelfeder,
5d: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung in Fortführung von 5c bei fortgesetzter Aktuatorikbewegung bis zu einem definiert vorgegebenen Einrückzustand der Schiebemuffe,
6a: eine schematische Darstellung einer gegenüber 1a, b modifizierten Klauenkupplung mit einer an einer Linearführung geführten und durch eine Tellerfeder linear bewegliche Schaltgabel,
6b: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung von 6a beim Auftreten einer Zahn-auf-Zahn-Stellung mit fortgesetzter Aktuatorikbewegung,
6c: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung von 5b bei fortgesetzter Aktuatorikbewegung, durch die die Tellerfeder bis zu einem Anschlag linear gestaucht wird,
6d: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung in Fortführung von 6d bei gestoppter Aktuatorikbewegung und aufgelöster Zahn-auf-Zahn-Stellung, bei der die Schiebemuffe durch Entspannung der Tellerfeder bis zu einem definierten Einrückzustand bewegt wird,
7a: eine schematische Darstellung einer gegenüber 6a-d modifizierten Klauenkupplung mit einem begrenzten Spannweg einer Torsionsfeder am Antrieb der Aktuatorik,
7b: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung von 7a beim Auftreten einer Zahn-auf-Zahn-Stellung mit fortgesetzter Aktuatorikbewegung, durch die die Torsionsfeder bis zu einem Anschlag rotatorisch gespannt wird,
7c: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung in Fortführung von 7b, bei gestoppter Aktuatorikbewegung und aufgelöster Zahn-auf-Zahn-Stellung bis zur Entspannung der Torsionsfeder,
7d: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung in Fortführung von 7c bei fortgesetzter Aktuatorikbewegung bis zu einem definiert vorgegebenen Einrückzustand der Schiebemuffe,
8a: eine schematische Darstellung einer gegenüber 2 und 6a-d modifizierten Klauenkupplung mit einem begrenzten Spannweg einer Tellerfeder zwischen einem axial beweglichen Kupplungskörper und dem ersten drehbaren Bauteil,
8b: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung von 8a beim Auftreten einer Zahn-auf-Zahn-Stellung mit fortgesetzter Stellbewegung von Aktuatorik und Schiebemuffe, durch die die Tellerfeder begrenzt bis zu einem Anschlag translatorisch gespannt wird,
8c: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung in Fortführung von 8b, bei gestoppter Aktuatorikbewegung und aufgelöster Zahn-auf-Zahn-Stellung, bei der der Kupplungskörper bis zur Entspannung der Tellerfeder gegen die Schiebemuffe zurückbewegt wird,
8d: eine schematische Darstellung der Klauenkupplung in Fortführung von 8c bei fortgesetzter Aktuatorikbewegung bis zu einem definiert vorgegebenen Einrückzustand der Schiebemuffe.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Klauenkupplung 10 zum Verbinden des Antriebsstrangs mit dem Elektroantrieb (hier nicht gezeichnet), die von einem geöffneten Zustand mittels einer Aktuatorik 20 in einen geschlossenen Zustand bewegt wird, wobei die Aktuatorik 20 infolge einer Zahn-auf-Zahn-Stellung der Klauenkupplung 10 am Erreichen des eingekoppelten Zustands gehindert ist. Dabei wird - vorrangig zur Geräuschminimierung des Schaltvorgangs - das erste drehbare Bauteil 1 mit drehfestem Kupplungskörper 4 mittels einer an dem zweiten drehbaren Bauteil 2 drehfesten, aber axial beweglichen Schiebemuffe 3 kontaktiert. Die Schiebemuffe 3 ist zum formschlüssigen Verbinden des zweiten Bauteils 2 mit dem ersten Bauteil 1 mit einer Verzahnung 3a ausgestattet, die mit einer komplementären Verzahnung 4a des Kupplungskörpers 4 in gegenseitigen Eingriff zu bringen ist.
Bei einer nicht selten auftretenden Zahn-auf-Zahn-Stellung der beiden Verzahnungen 3a und 4a wird die von der über eine Schaltgabel 5 auf die Schiebemuffe 3 eingeleiteten Kraftwirkung der Aktuatorik 20 aufgrund eines Federelements 6 von der axialen Klauenbewegung teilweise entkoppelt, wobei das Federelement 6 die nicht mehr ausführbare Antriebsbewegung in eine Federspannung umgesetzt.
Für die Kontrolle und/oder Steuerung der ausgeführten Bewegung des Antriebs 8 der Aktuatorik 20 ist üblicherweise ein Sensor 9 vorhanden, der entweder den Rotationswinkel des Antriebs 8 oder den Weg des (hier: linear) bewegten Aktuatorelements 7 vorzugsweise inkremental erfasst.
Durch das Spannen des Federelements 6 bis zu einer Endabschaltung des Antriebs 8, wenn eine vorbestimmte Stellposition (last- oder positionsabhängig) des Antriebs 8 erreicht ist, wird die Druckkraft auf die Verzahnungen von Schiebemuffe 3 und Kupplungskörper 4 nicht über einen vorgegebenen Wert erhöht. Diesen Zustand zeigt die 1a, bei dem ein hier beispielhaft gezeigtes linear bewegtes Aktuatorelement 7 das Spannen des Federelements 6 gegen die Schaltgabel 5 bewirkt hat. 1b zeigt dazu einen Folgezustand, wenn durch Anwenden eines geringen Drehmoments auf eines der drehbaren Bauteile 1 oder 2 die Zahn-auf-Zahn-Stellung aufgelöst wird. In diesem Fall bewirkt die im Federelement 6 gespeicherte Energie eine Fortbewegung der Schaltgabel 5, die hier die über einen Drehpunkt 5a als Hebel arbeitende Schaltgabel 5 die Schiebmuffe 3 weiter antreibt und deren Verzahnung 3a in die Verzahnung 4a des Kupplungskörpers 4 einrücken lässt.
Zum Ausführen der Schaltbewegungen bzw. zum formschlüssigen Verbinden der drehbaren Bauteile 1 und 2 der Klauenkupplung 10 kann die erforderliche Aktuierung zum axialen Bewegen der Schiebemuffe 3 auf unterschiedlichste Arten ausgeführt werden. Sie kann mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder dergleichen erfolgen. Unabhängig von der Aktuierungsart kann die Aktuatorik 20, um die Schiebemuffe 3 in axialer Richtung linear zu betätigen, über die Schaltgabel 5 auf unterschiedlichste Weisen gekoppelt sein, wie sie in den folgenden 2 bis 8 lediglich schematisch als eine beispielhafte nicht erschöpfende Auswahl von Gestaltungsmöglichkeiten ersichtlich sind.
2 zeigt eine weitere Ausführung der Klauenkupplung 10, die ein ganz anderes Zusammenwirken der Aktuatorik 20 zur Bewegung der Schiebemuffe 3 und der axialen Entkopplung der Schiebebewegung der beiden Verzahnungen 3a und 4a gegeneinander, wenn eine Zahn-auf-Zahn-Stellung abzufedern ist, aufweist.
Anders als in der Variante gemäß 1 a und b, bei der das Federelement 6 außerhalb Bewegungsraumes der Schiebemuffe 3 in der Aktuatorik 20 angeordnet ist, wird bei der Ausführung gemäß 2 die Ausweichbewegung bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung der Klauenkupplung 10 dadurch erreicht, dass der sonst absolut feste Kupplungskörper 4 auf dem ersten beweglichen Bauteil 1 eine geringfügige axiale Beweglichkeit aufweist. Diese axiale Beweglichkeit wirkt ausschließlich passiv und ist durch ein Federelement 6 in Form einer Tonnenfeder 6a gegen die Druckbeaufschlagung durch die Schiebemuffe 3 bei Zahn-auf-Zahn-Stellung so ausgelegt, dass die nicht mehr ausführbare Antriebsbewegung der Aktuatorik 20 in eine Druckspannung der Tonnenfeder 6a umgesetzt wird. Die Tonnenfeder 6a kann wegen der benötigten kurzen Federwege auch durch eine oder mehrere Tellerfedern 6b ersetzt werden. Bei dieser Art der axialen Entkopplung der Bewegung des Antriebs 8 von der Einrückbewegung der Verzahnungen 3a und 4a kann die Aktuatorik 20 besonders einfach und direkt ausgeführt sein, indem eine als Hebel um einen Drehpunkt 5a schwenkbare Schaltgabel 5 einerseits an der Schiebemuffe 3 angreift und auf der anderen Seite entlang eines dem Schwenkbereich der Schaltgabel 5 angepassten Zahnkranzsektor 7f mit einem Ritzel des Antriebs 8 kämmt.
Eine weitere Variante der Entkopplung der Bewegungen von Schiebemuffe 3 und Antrieb 8 der Aktuatorik 20 ist in 3 schematisch dargestellt. Hier ist das Federelement 6 wieder in der Aktuatorik 20 angeordnet, wobei das Federelement 6 als Schenkelfeder 6a (nur in 4 und 5 bezeichnet) ausgebildet ist und die Schaltgabel 5 somit durch eine Federwippe angetrieben wird, um die Schiebemuffe 3 axial entkoppelt zu bewegen. Der Antrieb 8 der Aktuatorik 20 kann, wie in 2, mit einem Zahnkranzsektor 7f direkt an der Federwippe 7a angreifen. Zusätzlich weist die Federwippe 7a gegenüber der Schaltgabel 5 einen Anschlag 7c auf zur Begrenzung des Federweges beim Spannen und Entspannen der Schenkelfeder 6a für eine beschränkte Einrückbewegung der Schiebemuffe 3 in den Kupplungskörper 4 bei Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung. Eine damit bezweckte Ein-Sensor-Detektion des sicheren Einkoppelzustandes der Klauenkupplung 10 ist nachfolgend zu 5, 7 und 8 genauer beschrieben.
In den folgenden Zeichnungen sind für unterschiedliche Ausführungen der Aktuierung der Schiebemuffenbewegung jeweils Abläufe des Schaltvorgangs des Einkoppelns in mehreren Schritten unter Verwendung mehrerer Aktuatorelemente 7 gezeigt.
In 4a bis 4d ist schematisiert eine Ausführung der Aktuierung dargestellt, bei der der Antrieb 8 eine Federwippe 7a über einen Zahnkranzsektor 7f antreibt, wobei die Verbindung mit der Federgabel 5 durch eine Schenkelfeder 6a als Federelement 6 ausgeführt ist. 4a zeigt den Zustand der ausgerückten Klauenkupplung 10 (nur in 1 bis 3 bezeichnet)
In 4b hat sich der Antrieb 8 in Bewegung gesetzt und die Schaltgabel 5 über die Federwippe 7a um den Drehpunkt geschwenkt. Die Schaltgabel 5 schiebt dadurch die Schiebemuffe 3 in Richtung des Klauenkörpers 4 und erreicht eine axiale Position, die zu einer Zahn-auf-Zahn-Stellung führt.
Bei Erreichen der Zahn-auf-Zahn-Stellung ist, wie in 4c ersichtlich, die Federwippe 7a vom Antrieb 8 weiterbewegt worden, obwohl die Schaltgabel 5 nicht mehr mitbewegt werden kann, was zum Spannen der Schenkelfeder 6 führt, bis der Antrieb 8 stoppt, weil entweder er lastabhängig abschaltet oder eine vordefinierte Position erreicht hat.
4d zeigt einen Zustand, nachdem durch Drehung eines der beiden drehbaren Bauteile 1 oder 2 die Zahn-auf-Zahn-Stellung aufgelöst wurde und die Schiebemuffe 3 mit ihrer Verzahnung 3a in die Verzahnung 4a des Kupplungskörpers 4 einrücken konnte. Dabei erfolgt die Bewegung des Einrückens bei stillstehendem Antrieb 8, weil sich die Schenkelfeder 6a entspannen konnte.
5a bis 5d zeigt eine modifizierte Ausführung der Aktuatorik 20 von 4, bei der das Besondere darin liegt, dass das sichere Einkoppeln der Klauenkupplung 10 mittels nur eines Sensors 9 detektiert werden soll, ohne dass dafür an Schiebemuffe 3 oder Kupplungskörper 4 noch ein weiterer Abstandssensor vorhanden ist. 5a stellt den ausgekoppelten Zustand der Klauenkupplung 10 wie 4a dar, wobei aber die Federwippe 7a zusätzlich einen Anschlag 7c aufweist. Eine vergrößerte Detailansicht des Anschlags 7c - in diesem Beispiel ein an der Federwippe 7a angebrachten Keil - zeigt, dass gegen die Schaltgabel 5 ein keilförmiger Spalt vorhanden ist, der den Spannweg der Schenkelfeder 6a begrenzt, wenn - wie in 5b dargestellt - bei der Schließbewegung der Klauenkupplung 10 eine Zahn-auf-Zahn-Stellung auftritt. Mit Beginn der Bewegung des Antriebs 8 der Aktuatorik 20 gemäß 5a treibt die Federwippe 7a über die Schenkelfeder 6a und die Schaltgabel 5 die Schiebemuffe 3 axial in Richtung des Kupplungskörpers 4 des ersten drehbaren Bauteils 1. Beim Eintritt der Zahn-auf-Zahn-Stellung (5b) wird bei fortgesetzter Antriebsbewegung des Antriebs 8 über die Federwippe7a die Schenkelfeder 6a, gespannt, bis der Anschlag 7c den keilförmigen Spalt zur Schaltgabel 5 geschlossen hat. Infolge einer lastabhängigen Abschaltung stoppt die Antriebsbewegung des Antriebs 8 und verharrt in der erreichten Position.
Wird danach die Zahn-auf-Zahn-Stellung in bekannter Weise aufgelöst, kann die Federspannung der Schenkelfeder 6a die axiale Verschiebung der Schiebemuffe 3 einleiten, wie das 5c zeigt. Aufgrund des begrenzten Spannweges der Schenkelfeder 6a wird das Einrücken der Verzahnung 3a der Schiebemuffe 3 in die Verzahnung 4a des Kupplungskörpers 4 jedoch nicht vollständig ausgeführt, sodass die Lastabschaltung des Antriebs 8 aufgehoben wird und der Antrieb 8 seine Bewegung der Federwippe 7a bis zur Endposition des Einrückens der Verzahnungen 3a und 4a fortsetzt.
Diese Fortsetzung der Antriebsbewegung des Antriebs 8 - wie sie in 5d dargestellt ist - wird durch den Sensor 9, der in diesem Beispiel als inkrementaler Winkelgeber am Antriebsritzel des Antriebs 8 vorgesehen sein soll, dadurch detektiert, dass der Antrieb 8 erst nach dem Auflösen der Zahn-auf-Zahnstellung (gemäß 5c) seine Bewegung bis zur vorgegebenen Endposition fortsetzen kann. Detektiert der Sensor 9 also das Erreichen der vorbestimmten Endposition, ist der eingekoppelte Zustand der Klauenkupplung 10 mit Sicherheit erfolgt und es bedarf keines weiteren Sensors an Schiebemuffe 3 oder Kupplungskörper 4, um den eingerückten Kontaktzustand zu detektieren.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aktuatorik 20 zum Betätigen der Klauenkupplung 10 ist in 6a bis 6d als Schrittfolge im Verlauf des Schließens dargestellt. 6a zeigt zunächst den geöffneten Zustand. Die Schiebemuffe 3 wird in dieser Ausführungsvariante von einer Schaltgabel 5 axial verschoben, die an einer zur Achse der beiden drehbaren Bauteile 1 und 2 parallel angeordneten Linearführung 7b lateral auskragt und mit der Bewegung der Linearführung die Schiebemuffe 3 axial betätigen kann. In 6a ist für die Linearführung 7b ein Zahnstangengetriebe 7e vorhanden, in das der Antrieb 8 eingreift. Das Zahnstangengetriebe 7e könnte aber auch durch einen Gewindetrieb ersetzt werden.
In 6b hat der Antrieb 8 über das Zahnstangengetriebe 7e die Linearführung 7b in ihren Gleitlagern 7d linear bewegt und dadurch über die mitgeführte, in diesem Beispielorthogonal auskragende Schaltgabel 5 die Schiebemuffe 3 in eine Zahn-auf-Zahn-Stellung bewegt. Mit Eintritt dieses Zustands wird bei fortgesetztem Betrieb des Antriebs 8 die Linearführung 7b weiter linear bewegt und zwischen einem Ringflansch 7g und der blockierten Schaltgabel 5 eine Tellerfeder 6c zusammengepresst. Mit Hilfe dieser gespeicherten Federspannung der Tellerfeder 6c wird dann nach Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung gemäß 6d die Verzahnung 3a der Schiebemuffe 3 in die Verzahnung 4a des Kupplungskörpers 4 eingerückt.
7a bis 7d zeigen die Wirkungsweise einer modifizierten Variante der Aktuatorik 20 von 6a-d.
Im Unterschied dazu ist die Linearführung 7b - wie in 7a-d schematisch dargestellt - mit starr befestigter lateral auskragender Schaltgabel 5 ausgestattet. Das Federelement 6 ist in diesem Beispiel eine Torsionsfeder, die an der Antriebswelle 8b gegenüber dem Ritzel 8a aufgrund eines begrenzten Schlupfes des Ritzels 8a gespannt werden kann. Das Ritzel 8a greift wie im vorigen Beispiel in ein Zahnstangengetriebe 7e ein und leitet mit Aktivierung des Antriebs 8 das Schließen der Klauenkupplung 10 ein, wie in 7a gezeigt
Mit der Zahn-auf-Zahn-Stellung gemäß 7b wird in diesem Fall die gesamte Linearführung 7b blockiert und der weiterbetriebene Antrieb 8 führt zum Spannen des Federelements 6 bis der Schlupf des Ritzels 8a durch den eingebauten Anschlag 7c in Form einer Tangentialnut den Spannzustand begrenzt und der Antrieb 8 durch Lastüberschreitung gestoppt wird.
Ist die Zahn-auf-Zahn-Stellung gemäß 7c aufgelöst, entspannt das Federelement 6 um den durch Anschlag 7c begrenzen Schlupf des Ritzels 8a und treibt die Linearführung 7b an, ohne dass die Endstellung des Einrückens der Verzahnungen 3a und 4a erreicht wird.
Durch den Wegfall der Lastüberschreitung wird der Antrieb 8 wieder aktiviert und führt die Bewegung der Linearführung 7b mit der starr verbundenen Schaltgabel 5 und somit der Schiebemuffe 3 bis in die vorgegebene Endposition aus. Ein in dieser Gestaltungsvariante der Aktuatorik 20 an der Antriebswelle 8b des Antriebs 8 angebrachter Sensor 9, der hier als inkrementaler Winkelgeber ausgebildet ist, detektiert so das Erreichen der vorgegebenen Endposition des Antriebs 8. Da die vorgegebene Endposition des Antriebs 8 bei der Zahn-auf-Zahn-Stellung nicht erreichbar war, zählt diese als sicherer geschlossener Zustand der Klauenkupplung 10, ohne dass es der Bestätigung durch einen weiteren Sensor bedarf.
Eine weitere Ausführung der Klauenkupplung 10 ist in 8a bis 8d dargestellt. Wie im vorherigen Beispiel gemäß 7a-d ist wieder eine Linearführung 7b mit starr geführter Schaltgabel 5 linear in Gleitlagern 7d verschiebbar, indem der Antrieb 8 mit seinem Ritzel 8a in ein Zahnstangengetriebe 7e eingreift. Ein Sensor 9 zur Detektion des sicheren Eingreifens der Verzahnungen 3a und 4a ist in diesem Fall an der Linearführung 7b angeordnet und als linearer Wegsensor ausgebildet. 8a zeigt dazu den geöffneten Zustand der Klauenkupplung 10, bei dem der Antrieb 8 gerade aktiviert ist.
In 8b ist wieder eine Zahn-auf-Zahn-Stellung erreicht. In Anlehnung an 2 ist in diesem Beispiel der Kupplungskörper 4 auf dem ersten drehbaren Bauteil 1 federnd axial verschiebbar gelagert, wodurch bei fortgesetzter Bewegung des Antriebs 8, der Linearführung 7b mit starr befestigter Schaltgabel 5 die Schiebemuffe 3 entsprechend dieser direkten Antriebsübertragung das Federelement 6 spannt,
Im Unterschied zu 2 ist der Spannweg des Federelements 6 durch einen Anschlag 7c (sichtbar nur in 8a und 8d), sodass bei aufgelöster Zahn-auf-Zahn-Stellung gemäß 8c die Verzahnung 4a lediglich teilweise in die Verzahnung 3a der Schiebemuffe 3 einrückt.
Die freibleibende Restbewegung des Einrückens der Verzahnungen 3a und 4a bis zur vorgegebenen Endposition wird durch erneute Aktivierung des Antriebs 8 vorgenommen, wobei der an der Linearführung 7b angebrachte Sensor 9 das Erreichen der Endposition erfasst und somit ohne weitere Sensoren die sichere geschlossene Verbindung der Klauenkupplung 10 detektiert.
Es sei angemerkt, dass die vorstehenden Ausführungen lediglich ausgewählte konkrete Beispiele der Erfindung darstellen und jede weitere Kombination von Aktuatorelementen 7 mit den unterschiedlichen Varianten der Betätigung der Klauenkupplung 10 und mit oder ohne Sensor für die Detektion der sicheren Verbindung der Kupplungsverzahnungen 3a und 4a ebenfalls unter die erfindungsgemäße Lehre fällt.
Bezugszeichenliste

1: erstes drehbares Bauteil (Welle)
2: zweites drehbares Bauteil (Welle)
3: Schiebemuffe
3a: (zweite) Verzahnung
4: Kupplungskörper
4a: (erste) Verzahnung
4b: axial beweglicher Kupplungskörper
5: Schaltgabel
5a: Drehpunkt
6: Federelement
6a: Schenkelfeder
6b: Tonnenfeder
6c: Tellerfeder
6d: Torsionsfeder
7: Aktuatorelement
7a: Federwippe
7b: Linearführung
7c: Anschlag
7d: Gleitlager
7e: Zahnstangengetriebe
7f: Zahnkranzsektor
7g: Ringflansch
8: Antrieb
8a: Ritzel
8b: Antriebswelle
9: Sensor
10: Klauenkupplung
20: Aktuatorik

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019203255 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Betätigen einer Klauenkupplung (10) zum formschlüssigen Verbinden eines ersten drehbaren Bauteiles (1) mit einem zweiten drehbaren Bauteil (2), wobei ein Kupplungskörper (4), der drehfest an dem ersten drehbaren Bauteil (1) angeordnet ist, eine erste Verzahnung (4a) aufweist, und eine Schiebemuffe (3), die drehfest und axial verschiebbar an dem zweiten drehbaren Bauteil (2) angeordnet ist, eine zweite Verzahnung (3a) aufweist, umfassend folgenden Schritte: a) axiales Bewegen der Schiebemuffe (3) des zweiten drehbaren Bauteils (2) zur Formschlussverbindung mit dem Kupplungskörper (4) des ersten drehbaren Bauteils (1) durch eine Schaltgabel (5) mittels einer Aktuatorik (20), b) Spannen eines Federelements (6) außerhalb des mit der Schiebemuffe (3) ausgestatteten zweiten drehbaren Bauteils (2) mittels der Aktuatorik (20) über die Schaltgabel (5), wenn eine Zahn-auf-Zahn-Stellung der Schiebemuffe (3) gegenüber dem Kupplungskörper (4) des ersten drehbaren Bauteils (1) eintritt, c) Spannen des Federelements (6) bis zu einem maximalen Spannweg des Federelements (6), der ausreicht, um nach Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung ein sicheres Einrücken der zweiten Verzahnung (3a) der Schiebemuffe (3) in die erste Verzahnung (4a) des Kupplungskörpers (4) zu ermöglichen, d) Entspannen des Federelements (6) zur Betätigung der Schiebmuffe (3), wenn die Zahn-auf-Zahn-Stellung durch relative Drehung zwischen erstem und zweitem beweglichen Bauteil (1, 2) der Klauenkupplung (10) aufgelöst wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Federelement (6) an einem die Schaltgabel (5) antreibenden Aktuatorelement (7) rotatorisch gespannt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Federelement (6) zwischen Antrieb (8) und Antriebswelle (8b) der Aktuatorik (20) rotatorisch gespannt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Federelement (6) an einer als Schaltwippe (7a) die Schiebemuffe (3) schwenkend betriebenen Schaltgabel (5) rotatorisch gespannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Federelement (6) an einem die Schaltgabel (5) antreibenden Aktuatorelement (7) linear gespannt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die axiale Bewegung der Schiebemuffe (3) durch ein Aktuatorelement (7) mit lateral starr verbundener Schaltgabel (5) mittels paralleler Verschiebung des Aktuatorelements (7) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Federelement (6) an dem der Schiebemuffe (3) gegenüberliegenden Kupplungskörper (4) axial gegen das erste drehbare Bauteil (1) gespannt wird, wenn beim Verschieben der Schiebemuffe (3) eine Zahn-auf-Zahn-Stellung eintritt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei - im Schritt c) das Federelement (6) gespannt wird bis zu einem maximalen Spannweg des Federelements (6), der kleiner gewählt wird als er bei einem Verfahrweg der Schiebemuffe (3) gegen den Kupplungskörper (4) dann vorliegen würde, wenn die Zahn-auf-Zahn-Stellung durch definiertes sicheres Einrücken der zweiten Verzahnung (3a) der Schiebemuffe (3) in die erste Verzahnung (4a) des Kupplungskörpers (4) aufgelöst wird, und - im Schritt e) die Schaltposition des sicheren Einrückens der zweiten Verzahnung (3a) der Schiebemuffe (3) in die erste Verzahnung (4a) des Kupplungskörpers (4) detektiert wird durch Messen der Position eines ausgewählten Aktuatorelements (7) der Aktuatorik (20), das in Richtung der betätigten Schiebemuffe (3) vor dem Federelement (6) liegt, wobei die Position des sicheren Einrückens der Verzahnungen (3a, 4a) erkannt wird, wenn eine vorgegebene finale Endposition des ausgewählten Aktuatorelements (7) erst dann erreicht werden kann, wenn die vorherige Zahn-auf-Zahn-Stellung aufgelöst und ein Einrücken um den maximalen Spannweg des gespannten Federelements (6) ausgeführt wurde.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schaltposition der Klauenkupplung (10) durch Winkelmessung an einem rotatorisch betriebenen Aktuatorelement (7) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Schaltposition durch Winkelmessung an einem angetriebenen Arm der mit einer Federwippe (7a) ausgestatteten schwenkbaren Schaltgabel (5) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Schaltposition der Klauenkupplung (10) durch Winkelmessung am Antrieb (8) der Aktuatorik (20) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Schaltposition mittels eines Inkrementalwinkelgebers bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schaltposition der Klauenkupplung (10) durch Längenmessung an einem linear beweglichen Aktuatorelement (7, 7b), das die Schiebemuffe (3) über die Schaltgabel (5) axial bewegt, ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Schaltposition der Klauenkupplung (10) mit einem inkrementalen Wegsensor an dem linear betriebenen Aktuatorelement (7, 7b) ermittelt wird.
Klauenkupplungsanordnung zum formschlüssigen Verbinden eines ersten drehbaren Bauteiles (1) mit einem zweiten drehbaren Bauteil (2), wobei - ein Kupplungskörper (4) drehfest an dem ersten drehbaren Bauteil (1) angeordnet ist und eine erste Verzahnung (4a) aufweist, - eine Schiebemuffe (3), die drehfest und axial verschiebbar an dem zweiten drehbaren Bauteil (2) angeordnet ist, eine zweite Verzahnung (3a) aufweist, - die Schiebemuffe (3) zur Formschlussverbindung mit dem Kupplungskörper (4) des ersten Bauteils (1) durch eine Schaltgabel (5) mittels einer Aktuatorik (20) axial beweglich ist, um bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung mittels der Aktuatorik (20) ein Federelement (6) zu spannen, dadurch gekennzeichnet, dass - das zu spannende Federelement (6) außerhalb des mit der Schiebemuffe (3) ausgestatteten zweiten drehbaren Bauteils (2) angeordnet ist.
Klauenkupplung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskörper (4) am ersten drehbaren Bauteil (1) axial verschiebbar mit dem Federelement (6) ausgestattet ist.
Klauenkupplungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorik (20) das Federelement (6) an einem der Schaltgabel (5) vorgelagerten Aktuatorelement (7) aufweist.
Klauenkupplungsanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) an einer Schaltwippe (7a) als Schenkelfeder (6a) in einem Drehpunkt (5a) der Schaltgabel (5) angebracht ist.
Klauenkupplungsanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) an einer Linearführung (7b), an der die Schaltgabel (5) lateral auskragt und axial verschiebbar ist, als Tonnenfeder (6b) zwischen einem Ringflansch (7g) und der Schaltgabel (5) angeordnet ist.
Klauenkupplungsanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein rotatorischer Antrieb (8) zur Bewegung der Linearführung (7b) mittels Zahnstangengetriebe (7e) oder Gewindetrieb vorhanden ist.
Klauenkupplungsanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) an einer Antriebswelle (8b) der Aktuatorik (20) als Torsionsfeder (6d) angebracht ist und mittels des rotatorischen Antriebs (8) über einen definierten Spannweg spannbar ist.
Klauenkupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) einen begrenzten maximalen Spannweg aufweist, der kleiner ist als er bei einem Verfahrweg der Schiebemuffe (3) gegen den Kupplungskörper dann vorliegen würde, wenn die Zahn-auf-Zahn-Stellung durch definiert sicheres Einrücken der zweiten Verzahnung (3a) der Schiebemuffe (3) in die erste Verzahnung (4a) des Kupplungskörpers (4) aufgelöst ist.
Klauenkupplungsanordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorik (20) einen Sensor (9) zur Detektion der Schaltposition der Klauenkupplung (10) aufweist, der an einem ausgewählten Aktuatorelement (7) zwischen dem Antrieb (8) der Aktuatorik (20) und dem Federelement (6) derart ausgebildet ist, dass durch den Sensor (9) eine weitere Stellbewegung des ausgewählten Aktuatorelements (7) detektierbar ist, die nur dann ausführbar ist, wenn nach Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung der von Schiebemuffe (3) und Kupplungskörper (4) der begrenzte maximale Spannweg durch Entspannung des Federelements (6) zurückgestellt ist und ein weiteres Einrücken der Verzahnungen (3a, 4a) von Schiebemuffe (3) und Kupplungskörper (4) gestattet.
Klauenkupplungsanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (9) als Winkelgeber an einem rotatorisch bewegten Aktuatorelement (7) oder am Antrieb (8) der Aktuatorik (20) angebracht ist.
Klauenkupplungsanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (9) als Wegmesser an einem linear bewegten Aktuatorelement (7) der Aktuatorik (20) angebracht ist.