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Die Erfindung betrifft eine Schiebevorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln einer Abtriebswelle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung mit oder von einer Welle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung.
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Zudem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug.
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Außerdem betrifft die Erfindung eine elektrische Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind Schaltvorrichtungen für Antriebssysteme bekannt, bei denen eine Schaltgabel verfahren wird, um eine Schiebemuffe zu verschieben. Auf diese Weise können Gangstufen innerhalb eines Getriebes verbunden oder getrennt werden.
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Dabei kann ein Verschieben der Schaltgabel z. B. mithilfe eines elektrischen Motors oder einer hydraulischen Vorrichtung oder einfach nur per Muskelkraft erfolgen.
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Hinblickend auf hybride oder elektrische Fahrzeuge sind Schaltvorrichtungen ebenfalls interessant, da mit diesen elektrische Motoren beispielsweise an ein Fahrzeugrad an- oder abgekoppelt werden können.
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Im Speziellen bei Konstantfahrt, d.h. bei Fahrt mit gleichbleibend unveränderter Geschwindigkeit eines hybriden oder elektrischen Fahrzeugs, erscheint es bei z. B. einem allradangetriebenen Fahrzeug sinnvoll, eine der zwei Achsen von einer elektrischen Antriebsmaschine abzukoppeln, um beispielsweise die Verlustleistung zu minimieren.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schiebevorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln einer Abtriebswelle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung mit oder von einer Welle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung anzugeben, welche ein Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen eines hybriden oder elektrischen Fahrzeugs auf einfache Weise realisiert, kostengünstig und materialsparend sowie gewichtssparend herstellbar ist, um die Umwelt zu schonen und um die Reichweite eines Fahrzeuges zu maximieren.
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Ferner ist es Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug sowie eine elektrische Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug anzugeben, welche jeweils ein Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen eines hybriden oder elektrischen Fahrzeugs auf einfache Weise realisiert, kostengünstig und materialsparend sowie gewichtssparend herstellbar ist, um die Umwelt zu schonen und um die Reichweite eines Fahrzeuges zu maximieren.
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Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Schiebevorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln einer Abtriebswelle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung mit oder von einer Welle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung.
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Dabei weist die Schiebevorrichtung einen hohlzylindrischen Körper mit einer inneren und einer äußeren Mantelfläche sowie mit zwei gegenüberliegenden Flächen an den Stirnseiten auf.
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In diesem Kontext umfasst die äußere Mantelfläche wenigstens einen Eingriff für eine Gewindeführung einer Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung, um den hohlzylindrischen Körper einer geführten Linearbewegung zu unterwerfen. Beispielsweise kann diese Linearbewegung entlang einer Welle oder entlang einer Abtriebswelle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung erfolgen. Diese Ausgestaltung bietet also die Möglichkeit, an der äußeren Mantelfläche eines hohlzylindrischen Körpers wenigstens einen Eingriff anzubringen, welcher ausgebildet ist, in eine Gewindeführung einer Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen einzugreifen, wodurch die Schiebevorrichtung verschiebbar ist. Die Ausbildung wenigstens eines Eingriffs an einem hohlzylindrischen Körper ist kostengünstig und materialsparend realisierbar, wobei die Schiebevorrichtung auch gewichtssparend herstellbar ist.
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Alternativ weist die äußere Mantelfläche eine Gewindeführung auf, um den hohlzylindrischen Körper einer geführten Linearbewegung, beispielsweise entlang einer Welle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung oder entlang einer Abtriebswelle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung, zu unterwerfen. Diese Ausgestaltung bietet also die Möglichkeit, an der äußeren Mantelfläche eine Gewindeführung anzubringen, welche derart ausgebildet ist, dass wenigstens ein Eingriff einer Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen in die Gewindeführung zum Verschieben der Schiebevorrichtung eingreift. Die Ausbildung einer Gewindeführung an einem hohlzylindrischen Körper ist kostengünstig und materialsparend realisierbar, wobei die Schiebevorrichtung auch gewichtssparend herstellbar ist.
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Ferner kann der wenigstens eine Eingriff oder die Gewindeführung unmittelbar an der äußeren Mantelfläche oder an der Außenseite des hohlzylindrischen Körpers angeordnet sein.
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Nachfolgend wird betreffend den ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine erste Ausführungsvariante, welche die Gewindeführung betrifft, geschildert.
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Bei dieser kann die Gewindeführung als Gewinde ausgebildet sein, das in den hohlzylindrischen Körper eingebracht oder das außenseitig bzw. auf der äußeren Mantelfläche des hohlzylindrischen Körpers angebracht sein kann. Beispielsweise bei Eingreifen wenigstens eines Eingriffs einer Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug in die als Gewinde ausgebildete Gewindeführung kann eine relative lineare Bewegung zwischen dem wenigstens einen Eingriff und der Schiebevorrichtung initiiert werden.
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Dabei kann die Gewindeführung eine konstante Gewindesteigung aufweisen. Dadurch kann eine Verschiebung der Schiebevorrichtung mit konstanter Geschwindigkeit gewährleistet werden.
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Des Weiteren kann die äußere Mantelfläche eine umlaufenden Nut aufweisen, in welcher die Gewindeführung endet. Somit ist ein Verschieben des hohlzylindrischen Körpers stoppbar. Denn sobald z. B. wenigstens ein Eingriff einer Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug von der als Gewinde ausgebildeten Gewindeführung in die Nut geführt wird, ist die relative lineare Bewegung zwischen dem wenigstens einen Eingriff und der Schiebevorrichtung beendet.
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Dabei ist es möglich, dass die Nut tiefer in der äußeren Mantelfläche ausgebildet ist als die Gewindeführung. Somit kann vermieden werden, dass wenigstens ein Eingriff zurück in die als Gewinde ausgebildete Gewindeführung gelangt.
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Nachfolgend wird betreffend den ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine zweite Ausführungsvariante geschildert.
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Bei dieser kann der wenigstens eine Eingriff als Pin oder als Stift oder als Vorsprung ausgebildet sein, der außenseitig bzw. auf der äußeren Mantelfläche des hohlzylindrischen Körpers angebracht sein kann.
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Dabei kann der wenigstens eine Eingriff ausgebildet sein, in eine Gewindeführung einer Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug einzugreifen, um den hohlzylindrischen Körper einer geführten Linearbewegung zu unterwerfen. So kann beispielsweise bei Eingreifen des wenigstens einen Eingriffs in eine Gewindeführung einer Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug eine relative lineare Bewegung zwischen dem wenigstens einen Eingriff und einer Aktoreinrichtung einer Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug initiiert werden.
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Nachfolgende Merkmale können die oben genannte erste und/oder zweite Ausführungsvariante betreffen.
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So kann die innere Mantelfläche des hohlzylindrischen Körpers Schaltklauen aufweisen, wodurch der hohlzylindrischen Körper eine Schaltmuffe bildet.
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Alternativ oder ergänzend kann die Schiebevorrichtung eine Schaltmuffe im Inneren des hohlzylindrischen Körpers aufweisen.
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Die Schaltmuffe kann eine außenseitige Nut und innenseitige Schaltklauen umfassen, wobei die innere Mantelfläche des hohlzylindrischen Körpers ausgebildet sein kann, in die außenseitige Nut der Schaltmuffe einzugreifen, um den hohlzylindrischen Körper gemeinsam mit der Schaltmuffe zu verschieben. Somit kann also vereinfacht dargestellt, im Inneren der Schiebevorrichtung eine Schaltmuffe angeordnet sein bzw. kann die Schiebevorrichtung eine Schaltmuffe umgeben, um diese linear zu verschieben.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug.
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Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Schiebevorrichtung, wie sie unter dem ersten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei der Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug Anwendung finden können.
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Anders ausgedrückt, die oben unter dem ersten Aspekt der Erfindung genannten Merkmale betreffend die Schiebevorrichtung können auch hier unter dem zweiten Aspekt der Erfindung mit weiteren Merkmalen kombiniert werden.
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Eine Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug umfasst also eine Schiebevorrichtung nach dem ersten Aspekt.
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Ferner weist die Vorrichtung eine Aktoreinrichtung zum Wechselwirken mit der Schiebevorrichtung auf. Die Aktoreinrichtung kann im Vergleich zur Schiebevorrichtung ortsfest ausgebildet bzw. an einem Gehäuse der Vorrichtung und/oder an einem Gehäuse einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug angeordnet sein. Ferner kann die Aktoreinrichtung mechanisch, elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch ausgebildet sein. Dabei kann es sich z. B. um einen Linearaktor handeln.
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Außerdem kann die Vorrichtung eine Gewindeführung zum Eingreifen des wenigstens einen Eingriffs der Schiebevorrichtung aufweisen, um die Schiebevorrichtung einer geführten Linearbewegung zu unterwerfen.
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Alternativ kann die Vorrichtung wenigstens einen Eingriff zum Eingreifen in die Gewindeführung der Schiebevorrichtung aufweisen, um die Schiebevorrichtung einer geführten Linearbewegung zu unterwerfen.
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Beide Ausbildungen einer Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug sind nicht nur kostengünstig und materialsparend bzw. gewichtssparend herstellbar, vielmehr kann im Vergleich zu Lösungen aus dem Stand der Technik auf eine Schaltgabel verzichtet werden. Durch Verzicht auf eine Schaltgabel kann die Masse eines hybriden oder elektrischen Fahrzeugs weiter reduziert werden, wodurch die Umwelt geschont und die Reichweite des Fahrzeugs maximiert wird.
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Ferner können zwei Schaltzustände für die Schiebevorrichtung realisierbar sein.
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In einem ersten Schaltzustand der Schiebevorrichtung kann eine Abtriebswelle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung mit einer Welle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung gekoppelt werden.
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In einem zweiten Schaltzustand der Schiebevorrichtung kann eine Abtriebswelle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung von einer Welle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung entkoppelt werden.
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Nachfolgend wird betreffend den zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine erste Ausführungsvariante, welche den wenigstens einen Eingriff der Vorrichtung betrifft, geschildert.
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So kann der wenigstens eine Eingriff als ein Aktorelement ausgebildet sein, das in die Gewindeführung der Schiebevorrichtung ein- und ausfahrbar ausgebildet ist. Dabei kann der wenigstens eine Eingriff bzw. das Aktorelement linear verfahrbar ausgebildet sein. Auch kann der wenigstens eine Eingriff bzw. das Aktorelement als Pin oder als Stift oder als Vorsprung ausgebildet sein.
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Mit der Aktoreinrichtung oder mit einem elektrischen Motor der Aktoreinrichtung können zwei Schaltstellungen für das Aktorelement der Vorrichtung realisierbar sein, eine eingefahrene Schaltstellung ohne Wirkverbindung bzw. Interaktion des Aktorelements zur / mit der Schiebevorrichtung und eine ausgefahrene Schaltstellung mit Wirkverbindung / in Interaktion des Aktorelements zur / mit der Schiebevorrichtung. Auch können mit der Aktoreinrichtung lediglich zwei Schaltstellungen realisiert werden, eben eine eingefahrene Schaltstellung und eine ausgefahrene Schaltstellung.
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Des Weiteren kann in einer eingefahrenen Schaltstellung der Vorrichtung das Aktorelement eingefahren sein, um eine Interaktion mit der Gewindeführung der Schiebevorrichtung zu vermeiden. Somit dreht die Schiebevorrichtung lediglich relativ zum Aktorelement und zwar zusammen mit einer Welle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung, ohne dass sich die Schiebevorrichtung relativ linear zum Aktorelement bewegt.
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Ferner kann in einer ausgefahrenen Schaltstellung der Vorrichtung das Aktorelement ausgefahren sein, um in die Gewindeführung der Schiebevorrichtung einzugreifen. Dadurch kann bei Drehung der Schiebevorrichtung zusammen mit einer Welle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung das Aktorelement eine lineare Verschiebung der Schiebevorrichtung bzw. des hohlzylindrischen Körpers mit Gewindeführung verursacht werden, sodass sich die Schiebevorrichtung relativ zum Aktorelement dreht und zusätzlich relativ linear zum Aktorelement bewegt. Diese relative lineare Bewegung der Schiebevorrichtung ist stoppbar, ohne dass das Aktorelement in eine eingefahrene Schaltstellung zurückgefahren werden muss. Denn bei Erreichen einer Nut der äußeren Mantelfläche des hohlzylindrischen Körpers wird das Aktorelement nicht mehr in der Gewindeführung geführt, sondern in der Nut. Diese verursacht keine weitere lineare Bewegung relativ zur Aktoreinrichtung oder zum Aktorelement.
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Nachfolgend wird betreffend den zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine zweite Ausführungsvariante, welche die Gewindeführung der Vorrichtung betrifft, geschildert.
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Die Aktoreinrichtung kann ein hohlzylindrisches Aktorelement umfassen, an dessen innerer Mantelfläche die Gewindeführung der Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug angebracht oder ausgebildet sein kann. Somit ist die Schiebevorrichtung mit ihrem wenigstens einem Eingriff auf ihrer äußeren Mantelfläche in der Gewindeführung der Vorrichtung führbar. Ferner kann eine relative lineare Bewegung zwischen der Aktoreinrichtung und der Schiebevorrichtung initiiert werden. Dabei kann die Aktoreinrichtung die Schiebevorrichtung umgeben bzw. kann die Schiebevorrichtung im Inneren / innerhalb der Aktoreinrichtung angeordnet sein.
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Die Gewindeführung kann als Gewinde ausgebildet sein, das in das hohlzylindrische Aktorelement eingebracht oder das innenseitig bzw. an der inneren Mantelfläche des hohlzylindrischen Aktorelements angebracht sein kann.
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Die Gewindeführung kann eine konstante Gewindesteigung aufweisen. Dadurch kann eine Verschiebung der Schiebevorrichtung mit konstanter Geschwindigkeit gewährleistet werden.
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Zudem kann das Aktorelement außenseitig bzw. an seiner äußeren Mantelfläche eine Außenverzahnung aufweisen.
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Des Weiteren kann die Aktoreinrichtung ein Ritzelelement umfassen, das in eine Au-ßenverzahnung eines Aktorelements der Aktoreinrichtung eingreifen kann. Somit können das Ritzelelement und das Aktorelement miteinander kämen.
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Die Aktoreinrichtung kann eine Welle umfassen, mit welcher Drehenergie der Aktoreinrichtung oder mit welcher Drehenergie eines elektrischen Motors der Aktoreinrichtung weiterleitbar ist.
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An der Welle kann ein Ritzelelement der Aktoreinrichtung drehfest angeordnet sein, um eine Drehbewegung der Aktoreinrichtung an ein hohlzylindrisches Aktorelement der Aktoreinrichtung weiterzuleiten, und um die Schiebevorrichtung von einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand oder umgekehrt zu überführen.
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In einem ersten Schaltzustand der Schiebevorrichtung kann eine Abtriebswelle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung mit einer Welle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung gekoppelt sein.
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In einem zweiten Schaltzustand der Schiebevorrichtung kann eine Abtriebswelle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung von einer Welle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung entkoppelt sein.
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Um beispielsweise von dem ersten in den zweiten Schaltzustand zu gelangen, kann das mit der Welle verbundene Ritzel entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden. Dadurch kann die Schiebevorrichtung so verschoben werden, dass diese eine Abtriebswelle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung von einer Welle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung entkoppelt. Um von dem zweiten in den ersten Schaltzustand zu gelangen, kann das mit der Welle verbundene Ritzel im Uhrzeigersinn gedreht werden. Dadurch kann die Schiebevorrichtung so (zurück-) verschoben werden, dass diese eine Abtriebswelle einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung mit einer Welle der elektrischen Achsantriebsvorrichtung koppelt.
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Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektrische Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug.
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Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug, wie sie unter dem zweiten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei der elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug Anwendung finden können.
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Anders ausgedrückt, können die oben unter dem zweiten Aspekt der Erfindung genannten Merkmale betreffend die Vorrichtung auch hier unter dem dritten Aspekt der Erfindung mit weiteren Merkmalen kombiniert werden.
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Eine elektrische Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug weist demnach eine Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen der elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug nach dem zweiten Aspekt auf.
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Ferner umfasst die elektrische Achsantriebsvorrichtung eine elektrische Antriebsmaschine zum Antreiben wenigstens eines Fahrzeugrades.
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Zudem umfasst die elektrische Achsantriebsvorrichtung eine Welle, die mit der elektrischen Antriebsmaschine verbunden ist.
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Außerdem weist die elektrische Achsantriebsvorrichtung eine Abtriebswelle zum Antreiben wenigstens eines Fahrzeugrades auf.
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Ferner können die Welle der elektrischen Achsantriebsvorrichtung und die Abtriebswelle der elektrischen Achsantriebsvorrichtung gleichorientiert zueinander oder koaxial ausgerichtet sein.
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Die Abtriebswelle und die Welle können gleichorientiert oder achsparallel zueinander ausgerichtet sein.
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Alternativ können die Welle oder die Abtriebswelle windschief und/oder senkrecht zur Bewegungsrichtung wenigstens eines Eingriffs der Vorrichtung ausgerichtet sein.
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Zudem kann die elektrische Achsantriebsvorrichtung eine Rückstellfeder für die Schiebevorrichtung umfassen, die die Schiebevorrichtung von einem zweiten Schaltzustand in einen ersten Schaltzustand oder umgekehrt zurückstellt, in welchem die Abtriebswelle der elektrischen Achsantriebsvorrichtung mit der Welle der elektrischen Achsantriebsvorrichtung drehsicher gekoppelt ist. Ein Zurückstellen von einem zweiten in einen ersten Schaltzustand gelingt beispielsweise durch Ausfahren wenigstens eines Eingriffs der Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen der elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug aus einer Gewindeführung oder einer Nut einer Schiebevorrichtung der Vorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen der elektrischen Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug. Dadurch kann die Rückstellfeder die Schiebevorrichtung bzw. deren hohlzylindrischen Körper zurückdrücken, und zwar in den ersten Schaltzustand.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
- 1A-1C eine schematische Seitenansicht auf eine elektrische Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug nach einem ersten Ausführungsbeispiel; und
- 2A-2C eine schematische Seitenansicht auf eine elektrische Achsantriebsvorrichtung für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.
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1A-1C zeigen eine schematische Seitenansicht auf eine elektrische Achsantriebsvorrichtung 30 für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Dabei werden verschiedene Zustände in den Figuren gezeigt.
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Genauer dargestellt zeigen 1A-1C, dass die elektrische Achsantriebsvorrichtung 30 eine elektrische Antriebsmaschine 31 zum Antreiben wenigstens eines Fahrzeugrades umfasst. Dabei hat die elektrische Achsantriebsvorrichtung 30 eine Welle 32, die mit der elektrischen Antriebsmaschine 31 verbunden ist.
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Zudem weist die Achsantriebsvorrichtung 30 eine Abtriebswelle 33 zum Antreiben wenigstens eines Fahrzeugrades und eine Vorrichtung 20 zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen 32, 33 der elektrischen Achsantriebsvorrichtung 30 für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug auf.
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Die Vorrichtung 20 zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen 32, 33 der elektrischen Achsantriebsvorrichtung 30 umfasst eine Schiebevorrichtung 1 sowie eine Aktoreinrichtung 21 zum Wechselwirken mit der Schiebevorrichtung 1. Die Aktoreinrichtung 21 kann im Vergleich zur Schiebevorrichtung 1 ortsfest ausgebildet bzw. an einem Gehäuse der Vorrichtung 20 oder z. B. an einem Gehäuse der elektrischen Achsantriebsvorrichtung 30 angeordnet sein.
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Die Vorrichtung 20 hat einen Eingriff 23 zum Eingreifen in eine Gewindeführung 7 der Schiebevorrichtung 1, um die Schiebevorrichtung 1 einer geführten Linearbewegung zu unterwerfen.
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Die Schiebevorrichtung 1 zum Koppeln und Entkoppeln der Abtriebswelle 33 mit oder von der Welle 32 umfasst gemäß den 1A-1C einen hohlzylindrischen Körper 2 mit einer inneren und einer äußeren Mantelfläche 3 sowie mit zwei gegenüberliegenden Flächen 4, 5 an den Stirnseiten.
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Dabei hat die äußere Mantelfläche 3 eine Gewindeführung 7, um den hohlzylindrischen Körper 2 einer geführten Linearbewegung, beispielsweise entlang der Welle 32 oder entlang der Abtriebswelle 33, zu unterwerfen. Die Gewindeführung 7 ist unmittelbar an der äußeren Mantelfläche 3 oder an der Außenseite des hohlzylindrischen Körpers 2 angeordnet.
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Wie in den 1A-1C ferner dargestellt, ist die Gewindeführung 7 als Gewinde ausgebildet, das in den hohlzylindrischen Körper 2 eingebracht oder das außenseitig bzw. auf der äußeren Mantelfläche 3 des hohlzylindrischen Körpers 2 angebracht ist. Die Gewindeführung 7 bzw. das Gewinde hat eine konstante Gewindesteigung.
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Des Weiteren zeigen 1A-1C, dass die äußere Mantelfläche 3 eine umlaufenden Nut 8 aufweist, in welcher die Gewindeführung 7 endet. Somit ist ein Verschieben des hohlzylindrischen Körpers 2 stoppbar. Denn sobald z. B. der Eingriff 23 der Vorrichtung 20 von der als Gewinde ausgebildeten Gewindeführung 7 in die Nut 8 geführt wird, ist die relative lineare Bewegung zwischen dem Eingriff 23 und der Schiebevorrichtung 1 beendet. Dabei ist die Nut 8 tiefer in der äußeren Mantelfläche 3 ausgebildet als die Gewindeführung 7.
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Die innere Mantelfläche des hohlzylindrischen Körpers 2 weist Schaltklauen (nicht dargestellt) auf, wodurch der hohlzylindrischen Körper 2 eine Schaltmuffe bildet.
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Es ist aber auch möglich, dass die Schiebevorrichtung 1 zusätzlich eine Schaltmuffe im Inneren des hohlzylindrischen Körpers 2 aufweist. Dabei umfasst die Schaltmuffe eine außenseitige Nut und innenseitige Schaltklauen, wobei die innere Mantelfläche des hohlzylindrischen Körpers 2 ausgebildet ist, in die außenseitige Nut der Schaltmuffe einzugreifen. Somit kann dann der hohlzylindrische Körper 2 gemeinsam mit der Schaltmuffe verschoben werden.
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Wie bereits erwähnt, hat die Vorrichtung 20 einen Eingriff 23. Dieser ist gemäß den 1A-1C als Aktorelement 23 ausgebildet, das in die Gewindeführung 7 der Schiebevorrichtung 1 ein- und ausfahrbar ausgebildet ist. So ist also der Eingriff 23 bzw. das Aktorelement 23 linear verfahrbar und als Stift ausgebildet.
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Mit der Aktoreinrichtung 21 der Vorrichtung 20 oder mit einem elektrischen Motor der Aktoreinrichtung 21 sind im Grunde genommen zwei Schaltstellungen für das Aktorelement 23 der Vorrichtung 20 realisierbar; nämlich eine eingefahrene Schaltstellung ohne Wirkverbindung des Aktorelements 23 mit der Schiebevorrichtung 1 und eine ausgefahrene Schaltstellung mit Wirkverbindung des Aktorelements 23 zur Schiebevorrichtung 1.
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Anders ausgedrückt, ist in einer eingefahrenen Schaltstellung der Vorrichtung 20 das Aktorelement 23 eingefahren (dargestellt in 1A), um eine Interaktion mit der Gewindeführung 7 der Schiebevorrichtung 1 zu vermeiden. Folglich dreht die Schiebevorrichtung 1 lediglich relativ zum Aktorelement 23 und zwar zusammen mit der Welle 32 der elektrischen Achsantriebsvorrichtung 30, ohne dass sich die Schiebevorrichtung 1 zusätzlich relativ linear zum Aktorelement 23 bewegt.
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Hingegen ist in einer ausgefahrenen Schaltstellung der Vorrichtung 20 das Aktorelement 23 ausgefahren (dargestellt in 1B und 1C), um in die Gewindeführung 7 der Schiebevorrichtung 1 einzugreifen. Folglich verursacht das Aktorelement 23 bei Drehung der Schiebevorrichtung 1 zusammen mit der Welle 32 eine lineare Verschiebung der Schiebevorrichtung 1 bzw. des hohlzylindrischen Körpers 2 mit Gewindeführung 7. Somit dreht sich die Schiebevorrichtung 1 relativ zum Aktorelement 23 und bewegt sich zusätzlich relativ linear zum Aktorelement 23 bzw. zum Eingriff 23.
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Die relative lineare Bewegung der Schiebevorrichtung 1 ist stoppbar, ohne dass das Aktorelement 23 in die eingefahrene Schaltstellung zurückgefahren werden muss (vgl. 1C). Denn bei Erreichen der Nut 8 der äußeren Mantelfläche 3 des hohlzylindrischen Körpers 2 wird das Aktorelement 23 nicht mehr in der Gewindeführung 7 geführt, sondern in der Nut 8.
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Eben die Gewindeführung 7 der Schiebevorrichtung 1 hat durch Eingreifen des Aktorelements 23 in die als Gewinde ausgebildete Gewindeführung 7 eine lineare Bewegung der Schiebevorrichtung 1 aufgezwungen. Da in der ausgefahrenen Schaltstellung (dargestellt in 1B und 1C) die Gewindesteigung der Gewindeführung 7 ursächlich für das Verschieben der Schiebevorrichtung 1 relativ zum Eingriff bzw. zum Aktorelement 23 der Vorrichtung 20 ist und die Nut 8 der äußeren Mantelfläche 3 des hohlzylindrischen Körpers 2 keine solche Gewindesteigung aufweist, wird die Schiebevorrichtung 1 bei Erreichen des Aktorelement 23 in der Nut 8 nicht weiter linear entlang der Abtriebswelle 33 verschoben.
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Des Weiteren zeigen die 1A-1C betreffend die elektrische Achsantriebsvorrichtung 30, dass die Welle 32 und die Abtriebswelle 33 gleichorientiert zueinander oder koaxial ausgerichtet sind.
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Ferner sind die Welle 32 oder die Abtriebswelle 33 windschief und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Eingriffs bzw. des Aktorelements 23 der Vorrichtung 20 ausgerichtet.
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Außerdem geht aus den 1A bis 1C hervor, dass die elektrische Achsantriebsvorrichtung 30 eine Rückstellfeder 34 für die Schiebevorrichtung 1 umfasst, die die Schiebevorrichtung 1 von dem zweiten Schaltzustand (gezeigt in 1C) in den ersten Schaltzustand (gezeigt in 1A) zurückstellt, in welchem die Abtriebswelle 33 mit der Welle 32 der elektrischen Achsantriebsvorrichtung 30 drehsicher gekoppelt ist. Das Zurückstellen vom zweiten in den ersten Schaltzustand gelingt durch Ausfahren des Aktorelement 23 aus der Gewindeführung 7, sodass die Rückstellfeder 34 die Schiebevorrichtung 1 bzw. deren hohlzylindrischen Körper 2 zurückdrückt, und zwar - wie erwähnt - in den ersten Schaltzustand (gezeigt in 1A).
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2A-2C zeigen eine schematische Seitenansicht auf eine elektrische Achsantriebsvorrichtung 30 für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Dabei werden verschiedene Zustände in den Figuren gezeigt.
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Genauer dargestellt zeigen 2A-2C, dass die elektrische Achsantriebsvorrichtung 30 eine elektrische Antriebsmaschine 31 zum Antreiben wenigstens eines Fahrzeugrades umfasst. Dabei hat die elektrische Achsantriebsvorrichtung 30 eine Welle 32, die mit der elektrischen Antriebsmaschine 31 verbunden ist.
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Zudem weist die Achsantriebsvorrichtung 30 eine Abtriebswelle 33 zum Antreiben wenigstens eines Fahrzeugrades und eine Vorrichtung 20 zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen 32, 33 der elektrischen Achsantriebsvorrichtung 30 für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug auf.
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Die Vorrichtung 20 zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen 32, 33 der elektrischen Achsantriebsvorrichtung 30 umfasst eine Schiebevorrichtung 1 sowie eine Aktoreinrichtung 21 zum Wechselwirken mit der Schiebevorrichtung 1. Die Aktoreinrichtung 21 kann im Vergleich zur Schiebevorrichtung 1 ortsfest ausgebildet bzw. an einem Gehäuse der Vorrichtung 20 oder z. B. an einem Gehäuse der elektrischen Achsantriebsvorrichtung 30 angeordnet sein.
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Die Vorrichtung 20 hat eine Gewindeführung 22 zum Eingreifen des Eingriffs 6 der Schiebevorrichtung 1, um die Schiebevorrichtung 1 einer geführten Linearbewegung zu unterwerfen.
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Die Schiebevorrichtung 1 zum Koppeln und Entkoppeln der Abtriebswelle 33 mit oder von der Welle 32 umfasst gemäß den 2A-2C einen hohlzylindrischen Körper 2 mit einer inneren und einer äußeren Mantelfläche 3 sowie mit zwei gegenüberliegenden Flächen 4, 5 an den Stirnseiten.
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Dabei hat die äußere Mantelfläche 3 einen Eingriff 6 für die Gewindeführung 22, um den hohlzylindrischen Körper 2 einer geführten Linearbewegung, beispielsweise entlang der Welle 33 oder entlang der Abtriebswelle 33, zu unterwerfen. Der Eingriff 6 ist unmittelbar an der äußeren Mantelfläche 3 oder an der Außenseite des hohlzylindrischen Körpers 2 angeordnet.
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Gemäß den 2A-2C ist der Eingriff 6 als Pin oder als Stift oder als Vorsprung ausgebildet, der - wie schon erwähnt - außenseitig bzw. auf der äußeren Mantelfläche 3 des hohlzylindrischen Körpers 2 angebracht ist.
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Ferner ist der Eingriff 6 ausgebildet, in die Gewindeführung 22 der Vorrichtung 20 zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen 32, 33 einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung 30 für ein hybrides oder elektrisches Fahrzeug einzugreifen, um den hohlzylindrischen Körper 2 einer geführten Linearbewegung zu unterwerfen.
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Die Schiebevorrichtung 1 weist eine Schaltmuffe (nicht dargestellt) im Inneren des hohlzylindrischen Körpers 2 auf. Dabei hat die Schaltmuffe eine außenseitige Nut und innenseitige Schaltklauen, wobei die innere Mantelfläche des hohlzylindrischen Körpers 2 ausgebildet ist, in die außenseitige Nut der Schaltmuffe einzugreifen. Somit kann dann der hohlzylindrische Körper 2 gemeinsam mit der Schaltmuffe verschoben werden.
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Entsprechend den 2A-2C umfasst die Aktoreinrichtung 21 ein hohlzylindrisches Aktorelement 24, an dessen innerer Mantelfläche die Gewindeführung 22 der Vorrichtung 20 zum Koppeln und Entkoppeln zweier Wellen 32, 33 angebracht oder ausgebildet ist. Somit ist die Schiebevorrichtung 1 mit ihrem Eingriff 6 auf ihrer äußeren Mantelfläche 3 in der Gewindeführung 22 der Vorrichtung 20 führbar.
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Des Weiteren zeigen die 2A-2C, dass die Gewindeführung 22 als Gewinde ausgebildet ist, das in das hohlzylindrische Aktorelement 24 eingebracht oder das innenseitig bzw. an der inneren Mantelfläche des hohlzylindrischen Aktorelements 24 angebracht ist. Die Gewindeführung 22 hat eine konstante Gewindesteigung.
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Außenseitig bzw. an seiner äußeren Mantelfläche hat das Aktorelement 24 eine Außenverzahnung. Des Weiteren hat die Aktoreinrichtung 21 ein Ritzelelement 25, das in die Außenverzahnung des Aktorelements 24 der Aktoreinrichtung 21 eingreift.
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Außerdem zeigen 2A-2C, dass die Aktoreinrichtung 21 eine Welle 26 umfasst, mit welcher Drehenergie der Aktoreinrichtung 21 bzw. eines elektrischen Motors 27 der Aktoreinrichtung 21 weiterleitbar ist. An der Welle 26 ist das Ritzelelement 25 der Aktoreinrichtung 21 drehfest angeordnet, um eine Drehbewegung der Aktoreinrichtung 21 an das hohlzylindrisches Aktorelement 24 weiterzuleiten. Dadurch kann die Schiebevorrichtung 1 von einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand oder umgekehrt überführt werden.
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Gemäß den 2A-2C sind zwei Schaltzustände für die Schiebevorrichtung 1 realisierbar.
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In einem ersten Schaltzustand der Schiebevorrichtung 1 (vgl. 2A) ist die Abtriebswelle 33 mit der Welle 32 gekoppelt, wobei in einem zweiten Schaltzustand der Schiebevorrichtung 1 (vgl. 2B und 2C) die Abtriebswelle 33 von der Welle 32 entkoppelt ist.
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Um von dem ersten in den zweiten Schaltzustand zu gelangen, dreht das mit der Welle 26 verbundene Ritzel 25 entgegen dem Uhrzeigersinn, wobei die Drehung des Ritzels 25 auf das hohlzylindrische Aktorelement 24 übertragen wird. Durch Drehung des Aktorelements 24 wird der als Stift ausgebildete Eingriff 6 entlang des Gewindes der Gewindeführung 22 geführt, wodurch die Schiebevorrichtung 1 bzw. deren hohlzylindrischer Körper 2 entlang der Abtriebswelle 33 bzw. in Richtung der Abtriebswelle 33 verschoben wird.
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Somit wird also die Schiebevorrichtung 1 aus dem ersten Schaltzustand aus 2A in den zweiten Schaltzustand in 2B verfahren bzw. verschoben. Dadurch ist die Welle 32 von der Abtriebswelle 33 entkoppelt.
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Damit nun wieder die Welle 32 mit der Abtriebswelle 33 gekoppelt werden kann, muss die Schiebevorrichtung 1 von dem zweiten Schaltzustand in den ersten Schaltzustand (zurück-) verfahren / verschoben werden.
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Hierzu dreht das mit der Welle 26 verbundene Ritzel 25 im Uhrzeigersinn, wobei die Drehung des Ritzels 25 erneut auf das hohlzylindrische Aktorelement 24 übertragen wird. Durch Drehung des Aktorelements 24 wird der als Stift ausgebildete Eingriff 6 entlang des Gewindes der Gewindeführung 22 geführt, wodurch die Schiebevorrichtung bzw. deren hohlzylindrischer Körper 2 entlang der Welle 32 bzw. in Richtung der Welle 33 verschoben wird. Aufgrund des Umstandes, dass die Schiebevorrichtung 1 eine Schaltmuffe (nicht dargestellt) im Inneren des hohlzylindrischen Körpers 2 aufweist, wird also mit der Schiebevorrichtung 1 bzw. mit deren hohlzylindrischen Körper 2 auch die Schaltmuffe verschoben.
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Außerdem zeigen die 2A-2C noch, dass die Welle 32 der elektrischen Achsantriebsvorrichtung 30 und die Abtriebswelle 33 koaxial ausgerichtet sind, wobei die Abtriebswelle 33 und die Welle 26 der Aktoreinrichtung 21 gleichorientiert bzw. achsparallel zueinander ausgerichtet sind.
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Nachfolgend wird der oben dargestellte Erfindungsgedanke in Bezug auf die 1A-1C und 2A-2C nochmals und ergänzend mit anderen Worten ausgedrückt.
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Dieser Gedanke betrifft betreffend die 1A-1C - vereinfacht dargestellt - einen elektrischen Aktormotor bzw. einen elektrischen Motor 27 einer Aktoreinrichtung 21 mit als Spindel ausgeführter Welle 23 mit längenändernder Funktion oder mit einem Stift 23 mit zwei Endpositionen, der bei Betätigung in einer Schaltwalze bzw. in einer Schiebevorrichtung 1 aufliegt.
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Eine Schiebemuffe ist in einer Schaltwalze bzw. in einem hohlzylindrischen Körper 2 einer Schiebevorrichtung 1 zum Koppeln und Entkoppeln einer Abtriebswelle 33 mit oder von einer Welle 32 einer elektrischen Achsantriebsvorrichtung 30 integriert und rotiert mit der Antriebswelle / Welle 32.
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Wird nun die Schaltwalze / Schiebevorrichtung 1 axial verschoben, rutscht der Stift 23 in eine Endposition mit einer durchgängigen tieferen Nut 8. Die Arretierung der Position erfolgt durch entweder Selbsthemmung des Motors 27 oder einen ständig bestromten Solenoid. Der elektrische Motor 27 kann in und gegen den Uhrzeigersinn rotieren. Die Rückstellung erfolgt durch eine Spiralfeder bzw. eine Rückstellfeder 34.
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Betreffend die 2A-2C betrifft der Erfindungsgedanke- vereinfacht dargestellt - ein an der Rotorwelle 26 bzw. Welle 26 der Aktoreinrichtung 21 bzw. des elektrischen Aktormotors 27 / Motors 27 integriertes Ritzelelement 25. Dieses greift in die Außenverzahnung eines axial fixierten Rings bzw. eines hohlzylindrischen Aktorelements 24 mit rampenförmiger Innenkontur / Gewindeführung 22.
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Eine Schiebemuffe ist innerhalb der Schiebevorrichtung 1 integriert. Die Schiebevorrichtung 1 mit ihrem hohlzylindrischen Körper 2 weist einen am Außendurchmesser liegenden Stift / Eingriff 6 auf, welcher in der Innenkontur / Gewindeführung 22 des hohlzylindrischen Aktorelements 24 / Rings aufliegt und bei Rotation des Rings / Aktorelements 24 die Schiebemuffe axial verschiebt.
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Eine Rückstellung ist durch kein weiteres Element vorgesehen, weshalb der Motor 27 in und gegen den Uhrzeigersinn rotieren kann. Die Arretierung der Position kann durch die Selbsthemmung des Motors 27 erzeugt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schiebevorrichtung
- 2
- hohlzylindrischer Körper
- 3
- äußere Mantelfläche
- 4
- Fläche an Stirnseite
- 5
- Fläche an Stirnseite
- 6
- Eingriff
- 7
- Gewindeführung
- 8
- Nut
- 20
- Vorrichtung
- 21
- Aktoreinrichtung
- 22
- Gewindeführung
- 23
- Eingriff / Aktorelement
- 24
- hohlzylindrisches Aktorelement
- 25
- Ritzelelement
- 26
- Welle
- 27
- elektrischer Motor
- 30
- Elektrische Achsantriebsvorrichtung
- 31
- elektrische Antriebsmaschine
- 32
- Welle
- 33
- Abtriebswelle
- 34
- Rückstellfeder
