DE102022212485A1 - Drivable axle with a device for decoupling and coupling a rotary movement of a first component and a second component - Google Patents
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Abstract
Antreibbare Achse für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei mit einer jeweiligen Radnabe antriebswirksam verbindbaren Antriebseinheiten, wobei zwischen den Antriebseinheiten und den dazugehörigen Radnaben jeweils eine Vorrichtung zum Entkoppeln und Koppeln einer Drehbewegung eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils wirksam angeordnet ist, die Vorrichtungen jeweils umfassend- ein Schaltelement, das drehfest und axial verlagerbar zwischen zwei Position, in denen entweder eine Drehbewegung des ersten Bauteils mit einer Drehbewegung des zweiten Bauteils gekoppelt oder entkoppelt ist, zwischen dem ersten und zweiten Bauteil angeordnet ist, und- eine Stelleinrichtung, aufweisend• zumindest ein zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung axial verlagerbares erstes Stellelement, und• zumindest ein Rückstellelement zum Verschieben des Schaltelements in die erste Position, wobei in der ersten Stellung des zumindest ersten Stellelements das Schaltelement mittels des Rückstellelements in der ersten Position gehalten ist, und wobei in der zweiten Stellung des zumindest ersten Stellelements das Schaltelement gegen eine von dem Rückstellelement ausgeübte Kraft in der zweiten Position gehalten ist, wobei die ersten Stellelemente der beiden Vorrichtungen durch einen gemeinsamen Stellaktuator gemeinsam zwischen der jeweiligen ersten und zweiten Stellung verschieblich sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen antreibbaren Achse.Drivable axle for a motor vehicle, comprising two drive units that can be connected to a respective wheel hub in a driving manner, wherein a device for decoupling and coupling a rotary movement of a first component and a second component is arranged between the drive units and the associated wheel hubs, the devices each comprising - a switching element that is arranged between the first and second components in a rotationally fixed and axially displaceable manner between two positions in which a rotary movement of the first component is either coupled or decoupled with a rotary movement of the second component, and - an actuating device, having • at least one first actuating element that can be axially displaced between a first position and a second position, and • at least one reset element for moving the switching element into the first position, wherein in the first position of the at least first actuating element the switching element is held in the first position by means of the reset element, and wherein in the second position of the at least first actuating element the switching element is held in the second position against a force exerted by the reset element, wherein the first actuating elements of the two devices are jointly actuated by a common actuating actuator. are displaceable between the respective first and second positions. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with at least one such drivable axle.
Description
Die Erfindung betrifft eine antreibbare Achse für ein Kraftfahrzeug mit zwei Antriebseinheiten, je eine für ein Rad der linken bzw. rechten Fahrzeugseite. Zwischen jeder Antriebseinheit und der Radnabe der jeweiligen Fahrzeugseite ist eine Vorrichtung zum Entkoppeln und Koppeln einer Drehbewegung eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils angeordnet. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen antreibbaren Achse.The invention relates to a drivable axle for a motor vehicle with two drive units, one for each wheel on the left and right side of the vehicle. A device for decoupling and coupling a rotary movement of a first component and a second component is arranged between each drive unit and the wheel hub of the respective side of the vehicle. The invention further relates to a motor vehicle with such a drivable axle.
Bei konventionell mit einem Verbrennungsmotor und/oder elektrisch angetriebenen Fahrzeugen wird für den Zyklusbetrieb in der Regel nur eine Antriebsachse benötigt. Fahrzeugarchitekturen mit mehreren Antriebsachsen (4x4, 6x4/6, 8x4/6/8) weisen hohe Schleppmomente durch unnötige mechanisch mitdrehende Teile auf. Daher besteht Bedarf, mechanische Trennstellen zu integrieren, über die Teile des Antriebs bedarfsgerecht entkoppelt werden können.In conventional vehicles with a combustion engine and/or electrically powered vehicles, only one drive axle is usually required for cycle operation. Vehicle architectures with multiple drive axles (4x4, 6x4/6, 8x4/6/8) have high drag torques due to unnecessary mechanically rotating parts. There is therefore a need to integrate mechanical separation points via which parts of the drive can be decoupled as required.
Aus der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine antreibbare Achse bereitzustellen, die fahrsituationsabhängig entkoppelt werden kann, um insbesondere die Effizienz des Antriebs zu steigern. Diese Aufgabe wird mit einer antreibbaren Achse nach Anspruch 1 gelöst. Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object of the present invention is to provide a drivable axle that can be decoupled depending on the driving situation, in particular to increase the efficiency of the drive. This object is achieved with a drivable axle according to claim 1. Embodiments are the subject of the dependent claims.
Eine erfindungsgemäße antreibbare Achse für ein Kraftfahrzeug umfasst eine mit einer ersten Radnabe antriebswirksam verbindbare erste Antriebseinheit und eine mit einer zweiten Radnabe antriebswirksam verbindbare zweite Antriebseinheit, wobei zwischen der ersten Antriebseinheit und der ersten Radnabe eine erste Vorrichtung zum Entkoppeln und Koppeln einer Drehbewegung eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils wirksam angeordnet ist, und wobei zwischen der zweiten Antriebseinheit und der zweiten Radnabe eine zweite Vorrichtung zum Entkoppeln und Koppeln einer Drehbewegung eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils angeordnet ist,
die Vorrichtungen jeweils umfassend
- - ein Schaltelement, das drehfest und axial verlagerbar zwischen einer ersten Position, in der eine Drehbewegung des ersten Bauteils mit einer Drehbewegung des zweiten Bauteils gekoppelt ist, und einer zweiten Position, in der die Drehbewegung des ersten Bauteils von der Drehbewegung des zweiten Bauteils entkoppelt ist, zwischen dem ersten und zweiten Bauteil angeordnet ist, und
- - eine Stelleinrichtung, aufweisend
- • zumindest ein zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung axial verlagerbares erstes Stellelement, und
- • zumindest ein erstes Rückstellelement zum Verschieben des Schaltelements in die erste Position, wobei in der ersten Stellung des zumindest ersten Stellelements das Schaltelement mittels des zumindest ersten Rückstellelements in der ersten Position gehalten ist, und wobei in der zweiten Stellung des zumindest ersten Stellelements das Schaltelement gegen eine von dem zumindest ersten Rückstellelement ausgeübte Kraft in der zweiten Position gehalten ist,
wobei die ersten Stellelemente der beiden Vorrichtungen durch einen gemeinsamen Stellaktuator gemeinsam zwischen der jeweiligen ersten und zweiten Stellung verschieblich sind. Mit anderen Worten wird durch einen einzigen Stellaktuator die gesamte Achse vom Abtrieb entkoppelt bzw. daran angekoppelt. Der Stellaktuator bewirkt, dass eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Bauteil der ersten Vorrichtung sowie zwischen dem ersten und zweiten Bauteil der zweiten Vorrichtung gleichzeitig unterbrochen oder erzeugt werden kann, je nachdem in welcher Fahrsituation sich das Kraftfahrzeug befindet. Ein Entkoppeln der antreibbaren Achse vom Abtrieb kann sinnvoll sein, um Schleppmomente zu minimieren und so den Antrieb des Kraftfahrzeugs effizienter zu gestalten. Die beiden Vorrichtungen bilden folglich eine jeweilige Trennstelle zur Unterbrechung einer Übertragung einer Antriebsleistung auf das jeweilige Rad der Achse.A drivable axle according to the invention for a motor vehicle comprises a first drive unit that can be connected to a first wheel hub in a driving manner and a second drive unit that can be connected to a second wheel hub in a driving manner, wherein a first device for decoupling and coupling a rotary movement of a first component and a second component is arranged between the first drive unit and the first wheel hub, and wherein a second device for decoupling and coupling a rotary movement of a first component and a second component is arranged between the second drive unit and the second wheel hub,
the devices each comprehensive
- - a switching element which is arranged between the first and second components in a rotationally fixed and axially displaceable manner between a first position in which a rotational movement of the first component is coupled to a rotational movement of the second component and a second position in which the rotational movement of the first component is decoupled from the rotational movement of the second component, and
- - an adjusting device, comprising
- • at least one first actuating element axially displaceable between a first position and a second position, and
- • at least one first reset element for moving the switching element into the first position, wherein in the first position of the at least first actuating element the switching element is held in the first position by means of the at least first reset element, and wherein in the second position of the at least first actuating element the switching element is held in the second position against a force exerted by the at least first reset element,
wherein the first actuating elements of the two devices can be moved together between the respective first and second positions by a common actuating actuator. In other words, the entire axle is decoupled from the output or coupled to it by a single actuating actuator. The actuating actuator means that a torque-transmitting connection between the first and second components of the first device and between the first and second components of the second device can be interrupted or created simultaneously, depending on the driving situation of the motor vehicle. Decoupling the drivable axle from the output can be useful in order to minimize drag torques and thus make the drive of the motor vehicle more efficient. The two devices therefore form a respective separation point for interrupting the transmission of drive power to the respective wheel of the axle.
Das erste bzw. zweite Bauteil der jeweiligen Vorrichtung kann beispielsweise als Welle, insbesondere als Hohlwelle, ausgebildet sein. Die beiden Bauteile sind bevorzugt koaxial zueinander sowie im Leistungsfluss zwischen der Antriebseinheit und der Radnabe der jeweiligen Fahrzeugseite bzw. Achsenseite angeordnet. Das erste Bauteil bzw. die erste Welle der jeweiligen Vorrichtung kann direkt mit einer Antriebswelle der Antriebseinheit verbunden oder Teil der Antriebswelle sein und sich im Fahrbetrieb permanent mitdrehen. Alternativ kann eine Übersetzungsstufe zwischen der jeweiligen Antriebseinheit und der dazugehörigen Vorrichtung angeordnet sein, wobei die jeweilige Übersetzungsstufe eingangsseitig zumindest mittelbar drehfest mit der dazugehörigen Antriebswelle verbunden ist, und wobei die jeweilige Übersetzungsstufe ausgangsseitig zumindest mittelbar drehfest mit dem ersten Bauteil verbunden ist. Das zweite Bauteil bzw. die zweite Welle ist als Abtriebswelle der Vorrichtung zu verstehen, welche ein Antriebsdrehmoment des ersten Bauteils zumindest mittelbar auf die Radnabe des Rades der jeweiligen Achse des Kraftfahrzeugs übertragen kann. Das zweite Bauteil dreht sich nur dann im Fahrbetrieb mit, wenn die Vorrichtung derart geschaltet ist, dass eine Drehbewegung des ersten Bauteils mit einer Drehbewegung des zweiten Bauteils gekoppelt ist, wie nachfolgend näher erläutert wird. Das zweite Bauteil bzw. die zweite Welle der jeweiligen Vorrichtung ist vorzugsweise drehfest mit der Radnabe verbunden oder bildet die Radnabe für das jeweilige Rad der antreibbaren Achse. Die jeweilige Radnabe ist zumindest mittelbar drehfest mit einer Radfelge des dazugehörigen Fahrzeugrades verbunden.The first or second component of the respective device can be designed, for example, as a shaft, in particular as a hollow shaft. The two components are preferably arranged coaxially to one another and in the power flow between the drive unit and the wheel hub of the respective vehicle side or axle side. The first component or the first shaft of the respective device can be connected directly to a drive shaft of the drive unit or be part of the drive shaft and rotate permanently during driving. Alternatively, a transmission stage can be arranged between the respective drive unit and the associated device. , wherein the respective gear ratio is at least indirectly connected in a rotationally fixed manner to the associated drive shaft on the input side, and wherein the respective gear ratio is at least indirectly connected in a rotationally fixed manner to the first component on the output side. The second component or the second shaft is to be understood as the output shaft of the device, which can transmit a drive torque of the first component at least indirectly to the wheel hub of the wheel of the respective axle of the motor vehicle. The second component only rotates during driving operation if the device is switched in such a way that a rotational movement of the first component is coupled with a rotational movement of the second component, as explained in more detail below. The second component or the second shaft of the respective device is preferably connected in a rotationally fixed manner to the wheel hub or forms the wheel hub for the respective wheel of the drivable axle. The respective wheel hub is at least indirectly connected in a rotationally fixed manner to a wheel rim of the associated vehicle wheel.
Die jeweilige Antriebseinheit ist bevorzugt als Elektromaschine ausgebildet, umfassend einen dreh- und axialfest angeordneten Stator und einen drehbar dazu angeordneten Rotor. Der Rotor kann eine Rotorwelle bilden oder drehfest mit der Rotorwelle verbunden sein. Die Rotorwelle kann eine Antriebswelle für einen Antrieb der jeweiligen Fahrzeugseite bilden oder drehfest mit der Antriebswelle verbunden sein. Die Antriebswellen der beiden Antriebseinheiten sind bevorzugt koaxial zueinander und gegenüberliegend angeordnet. Je nach Ausbildung der antreibbaren Achse können die Antriebswellen parallel versetzt bzw. achsparallel zu den Bauteilen der Vorrichtung und/oder den Radnaben der Achse angeordnet sein. Die jeweilige Elektromaschine ist vorzugsweise mit einem Akkumulator verbunden, der die jeweilige Elektromaschine oder beide Elektromaschinen mit elektrischer Energie versorgt. Ferner bevorzugt ist jede Elektromaschine oder beide Elektromaschinen von einer separaten oder gemeinsamen Leistungselektronik steuer- bzw. regelbar. Die Antriebseinheiten können alternativ auch ein Verbrennungsmotor sein, wobei das erste Bauteil in diesem Fall beispielsweise eine Kurbelwelle ist oder mit einer Kurbelwelle drehfest antriebswirksam verbunden ist.The respective drive unit is preferably designed as an electric machine, comprising a stator arranged in a rotationally and axially fixed manner and a rotor arranged in a rotatable manner. The rotor can form a rotor shaft or be connected in a rotationally fixed manner to the rotor shaft. The rotor shaft can form a drive shaft for driving the respective side of the vehicle or be connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft. The drive shafts of the two drive units are preferably arranged coaxially to one another and opposite one another. Depending on the design of the driven axle, the drive shafts can be arranged offset parallel or axially parallel to the components of the device and/or the wheel hubs of the axle. The respective electric machine is preferably connected to an accumulator that supplies the respective electric machine or both electric machines with electrical energy. Furthermore, each electric machine or both electric machines can preferably be controlled or regulated by separate or common power electronics. The drive units can alternatively also be an internal combustion engine, the first component in this case being, for example, a crankshaft or being connected in a rotationally fixed manner to a crankshaft for driving purposes.
Bei einem Kraftfahrzeug, das beispielsweise einen Allradantrieb aufweist, kann es sinnvoll sein, die Drehbewegung einer Abtriebswelle oder einer Radnabe, welche mit einem Rad des Kraftfahrzeugs verbunden sein kann und ein Antriebsdrehmoment auf das entsprechende Rad übertragen kann, zu entkoppeln, wenn fahrsituationsbedingt ein Antrieb des jeweiligen Rades einer Achse des Kraftfahrzeugs nicht erforderlich ist, beispielsweise um die Schleppmomente und Widerstände von Allradantrieben zu reduzieren.In a motor vehicle that has, for example, an all-wheel drive, it may be useful to decouple the rotary movement of an output shaft or a wheel hub, which can be connected to a wheel of the motor vehicle and can transmit a drive torque to the corresponding wheel, if, due to the driving situation, a drive of the respective wheel of an axle of the motor vehicle is not required, for example in order to reduce the drag torques and resistances of all-wheel drives.
Vorzugsweise ist das zweite Bauteil der jeweiligen Vorrichtung abschnittsweise im ersten Bauteil derselben Vorrichtung räumlich aufgenommen und drehbar gelagert. Alternativ ist das erste Bauteil der jeweiligen Vorrichtung abschnittsweise im zweiten Bauteil derselben Vorrichtung räumlich aufgenommen und drehbar gelagert. Es kann eine Lagerung vorgesehen sein, die das erste Bauteil relativ zum zweiten Bauteil, und umgekehrt, drehbar lagert. Zudem erfolgt eine Zentrierung der beiden Bauteile zueinander. Am ersten oder zweiten Bauteil kann stirnseitig ein Pin oder ein Längsabschnitt angeformt oder ausgebildet sein, der in eine zentrische Ausnehmung am jeweils anderen Bauteil hineinragt und darin über ein Lagerelement drehbar gelagert ist.Preferably, the second component of the respective device is spatially accommodated and rotatably mounted in sections in the first component of the same device. Alternatively, the first component of the respective device is spatially accommodated and rotatably mounted in sections in the second component of the same device. A bearing can be provided which rotatably mounts the first component relative to the second component and vice versa. In addition, the two components are centered relative to one another. A pin or a longitudinal section can be molded or formed on the front side of the first or second component, which protrudes into a central recess on the other component and is rotatably mounted therein via a bearing element.
Die jeweilige Vorrichtung ist eine sogenannte „normally closed“-Kupplung, die im Normalbetrieb durch das Rückstellelement vorgespannt ist und so das Schaltelement in der ersten Position hält, in der eine Drehbewegung des ersten Bauteils mit einer Drehbewegung des zweiten Bauteils gekoppelt ist. Die Kupplung ist folglich eine normal geschlossene Kupplung. Eine normal geschlossene Kupplung ist eine Kupplung, bei der das Schaltelement in einem unbetätigten Zustand der Vorrichtung, z. B. in einem Zustand, in dem die Stelleinrichtung unbetätigt ist, durch das zumindest erste Rückstellelement in die erste Position gedrängt bzw. gedrückt wird, in der die Kupplung geschlossen ist. Das zumindest erste Rückstellelement ist dazu eingerichtet, das Schaltelement in Richtung der ersten Position zu drücken und vorzuspannen, in der die Drehbewegung des ersten Bauteils mit der Drehbewegung des zweiten Bauteils gekoppelt ist. Wenn das jeweilige Schaltelement in der ersten Position vorliegt, ist auch das zumindest erste Stellelement der Stelleinrichtung in der ersten Stellung angeordnet.The respective device is a so-called “normally closed” clutch, which is preloaded by the return element during normal operation and thus holds the switching element in the first position in which a rotary movement of the first component is coupled to a rotary movement of the second component. The clutch is therefore a normally closed clutch. A normally closed clutch is a clutch in which the switching element is urged or pressed by the at least first return element into the first position in which the clutch is closed when the device is in an unactuated state, e.g. in a state in which the actuating device is unactuated. The at least first return element is designed to press and preload the switching element in the direction of the first position in which the rotary movement of the first component is coupled to the rotary movement of the second component. When the respective switching element is in the first position, the at least first actuating element of the actuating device is also arranged in the first position.
Sofern infolge eines Eingabebefehls ein Öffnen der Vorrichtung gefordert ist, wird die Stelleinrichtung durch den Stellaktuator betätigt, so dass das zumindest erste Stellelement derart von der ersten Stellung in die zweite Stellung axial verlagert, dass sich das Schaltelement von der ersten Position in die zweite Position bewegt, in der die Drehbewegung des ersten Bauteils von der Drehbewegung des zweiten Bauteils entkoppelt ist. Mithin ist eine Drehbewegung des ersten und zweiten Bauteils der jeweiligen Vorrichtung, wenn das jeweilige Schaltelement in der zweiten Position und das jeweilige erste Stellelement in der zweiten Stellung vorliegen, entkoppelt. Das Schaltelement wird durch das jeweilige Stellelement in die zweite Position entgegen einer Kraft des Rückstellelements verlagert, wobei das zumindest erste Rückstellelement, insbesondere axial, vorspannt bzw. eine Vorspannkraft aufbaut.If an opening of the device is required as a result of an input command, the actuating device is actuated by the actuating actuator, so that the at least first actuating element is axially displaced from the first position to the second position in such a way that the switching element moves from the first position to the second position, in which the rotary movement of the first component is decoupled from the rotary movement of the second component. A rotary movement of the first and second components of the respective device is therefore decoupled when the respective switching element is in the second position and the respective first actuating element is in the second position. The switching element is displaced by the respective actuating element into the second position against a force of the return element, wherein the at least the first return element is prestressed, in particular axially, or a prestressing force is built up.
Vorzugsweise weist die jeweilige Stelleinrichtung ferner ein zweites Rückstellelement zum Verschieben des jeweiligen ersten Stellelements in die erste Stellung auf. Das zweite Rückstellelement ist zwischen dem jeweiligen ersten Stellelement und dem dazugehörigen Schaltelement angeordnet und wirkt analog zum jeweiligen ersten Rückstellelement derselben Vorrichtung.Preferably, the respective actuating device further comprises a second reset element for moving the respective first actuating element into the first position. The second reset element is arranged between the respective first actuating element and the associated switching element and acts analogously to the respective first reset element of the same device.
Das jeweilige Rückstellelement ist bevorzugt ein federelastisches Rückstellelement. Das jeweilige Rückstellelement kann ein oder mehrere Federelemente umfassen. Wenn mehrere Federelemente vorgesehen sind, können diese in Reihe geschaltet und/oder parallelgeschaltet sein.The respective return element is preferably a spring-elastic return element. The respective return element can comprise one or more spring elements. If several spring elements are provided, these can be connected in series and/or in parallel.
Die Stelleinrichtung der beiden Vorrichtungen ist durch den Stellaktuator gleichzeitig betätigbar, um ein Koppeln oder Entkoppeln des ersten und zweiten Bauteil beider Vorrichtungen simultan auszuführen. Die ersten Stellelemente beider Fahrzeug- bzw. Achsseiten sind mit dem Stellaktuator wirkverbunden, um die Schaltelemente gleichzeitig zu betätigen bzw. die Schaltelemente gleichzeitig von der ersten Position in die zweite Position oder umgekehrt von der zweiten Position in die erste Position zu verlagern. Mit anderen Worten sind die ersten Stellelemente über den Stellaktuator mechanisch miteinander gekoppelt.The actuating device of the two devices can be actuated simultaneously by the actuating actuator in order to simultaneously couple or uncouple the first and second components of both devices. The first actuating elements on both sides of the vehicle or axle are operatively connected to the actuating actuator in order to actuate the switching elements simultaneously or to move the switching elements simultaneously from the first position to the second position or vice versa from the second position to the first position. In other words, the first actuating elements are mechanically coupled to one another via the actuating actuator.
Vorzugsweise ist der Stellaktuator derart eingerichtet und an den Vorrichtungen angeordnet, dass bei Betätigung des Stellaktuators das Schaltelement und das erste Stellelement der ersten Vorrichtung gegenläufig zu dem Schaltelement und dem ersten Stellelement der zweiten Vorrichtung verlagert werden. In diesem Sinn bewegen sich die ersten Stellelemente und entsprechend die Schaltelemente der antreibbaren Achse bei Betätigung des Stellaktuators aufeinander zu oder voneinander weg. Die Vorrichtungen der antreibbaren Achse sind demnach bevorzugt spiegelverkehrt zueinander ausgebildet.Preferably, the actuating actuator is designed and arranged on the devices in such a way that when the actuating actuator is actuated, the switching element and the first actuating element of the first device are displaced in opposite directions to the switching element and the first actuating element of the second device. In this sense, the first actuating elements and correspondingly the switching elements of the drivable axis move towards or away from each other when the actuating actuator is actuated. The devices of the drivable axis are therefore preferably designed to be mirror images of each other.
Alternativ ist der Stellaktuator derart eingerichtet und an den Vorrichtungen angeordnet, dass bei Betätigung des Stellaktuators das Schaltelement und das erste Stellelement der ersten Vorrichtung gleichgerichtet zu dem Schaltelement und dem ersten Stellelement der zweiten Vorrichtung verlagert werden. oder gleichgerichtet zu dem Schaltelement und dem ersten Stellelement der zweiten Vorrichtung verlagert werden. In diesem Sinn bewegen sich die ersten Stellelemente und entsprechend die Schaltelemente der antreibbaren Achse bei Betätigung des Stellaktuators in die gleiche axiale Richtung, also in der Draufsicht auf die Achse gemeinsam nach links oder gemeinsam nach rechts.Alternatively, the actuating actuator is designed and arranged on the devices in such a way that when the actuating actuator is actuated, the switching element and the first actuating element of the first device are displaced in the same direction as the switching element and the first actuating element of the second device. or are displaced in the same direction as the switching element and the first actuating element of the second device. In this sense, the first actuating elements and, accordingly, the switching elements of the drivable axis move in the same axial direction when the actuating actuator is actuated, i.e. together to the left or together to the right when viewed from above on the axis.
Der Stellaktuator kann beispielsweise als Gewindetrieb ausgeführt sein, wobei die ersten Stellelemente mit einer jeweiligen axial verlagerbaren Spindelstange wirkverbunden sind. Je nach Ausführung der Vorrichtungen kann eine einzige Spindelstange vorgesehen sein, die mit beiden ersten Stellelementen wirkverbunden ist und diese in die gleiche axiale Richtung verlagert. Alternativ können zwei gegenläufige Spindelstangen vorgesehen werden, die bei Betätigung des Stellaktuators in entgegengesetzte Richtungen longitudinal verlagern. Der Antrieb der jeweiligen Spindelstange erfolgt bevorzugt durch eine drehantreibbare und axialfest angeordnete Gewindemutter.The actuating actuator can be designed, for example, as a screw drive, with the first actuating elements being operatively connected to a respective axially displaceable spindle rod. Depending on the design of the devices, a single spindle rod can be provided that is operatively connected to both first actuating elements and displaces them in the same axial direction. Alternatively, two counter-rotating spindle rods can be provided that displace longitudinally in opposite directions when the actuating actuator is actuated. The respective spindle rod is preferably driven by a rotationally drivable and axially fixed threaded nut.
Bevorzugt weist das jeweilige Schaltelement eine erste Außenverzahnung und eine erste Innenverzahnung auf, wobei in der ersten Position des Schaltelements die erste Außenverzahnung in Zahneingriff mit einer zweiten Innenverzahnung am ersten Bauteil der jeweiligen Vorrichtung steht und die erste Innenverzahnung in Zahneingriff mit einer zweiten Außenverzahnung am zweiten Bauteil der jeweiligen Vorrichtung steht. In der ersten Position des Schaltelements erfolgt eine Drehmomentübertragung zwischen den beiden Bauteilen der jeweiligen Vorrichtung. Die Antriebseinheit ist demnach mit der Radnabe koppelt und es wird eine Antriebsleistung auf das jeweilige Fahrzeugrad übertragen. In der zweiten Position des Schaltelements steht die erste Außenverzahnung nicht in Zahneingriff mit der zweiten Innenverzahnung am ersten Bauteil. Außerdem steht auch die erste Innenverzahnung nicht in Zahneingriff mit der zweiten Außenverzahnung am zweiten Bauteil der jeweiligen Vorrichtung. Eine Drehmomentübertragung ist in der zweiten Position des Schaltelements nicht möglich. Die Antriebseinheit ist dadurch von der Radnabe entkoppelt und es wird keine Antriebsleistung auf das jeweilige Fahrzeugrad übertragen. Mit anderen Worten liegt im unbetätigten bzw. unbestromten Zustand des Systems über das Schaltelement ein Formschluss in Umfangsrichtung zwischen den beiden Bauteilen der jeweiligen Vorrichtung vor. Wenn die Vorrichtung gemäß den obigen Ausführungen betätigt wird und die Schaltelemente in der zweiten Position vorliegen, liegt weder zwischen der ersten Innenverzahnung und der zweiten Außenverzahnung noch zwischen der zweiten Innenverzahnung und der ersten Außenverzahnung ein Zahneingriff bzw. ein Formschluss in Umfangsrichtung vor. Die Drehbewegungen des ersten und zweiten Bauteils sind dabei gänzlich voneinander entkoppelt. Die Verzahnungen am Schaltelement und an den beiden Bauteilen wirken jeweils in Form einer Steckverzahnung, wobei das jeweilige Schaltelement relativ zu den beiden Bauteilen derselben Vorrichtung axial beweglich ist.The respective switching element preferably has a first external toothing and a first internal toothing, wherein in the first position of the switching element the first external toothing is in meshing engagement with a second internal toothing on the first component of the respective device and the first internal toothing is in meshing engagement with a second external toothing on the second component of the respective device. In the first position of the switching element, torque is transmitted between the two components of the respective device. The drive unit is therefore coupled to the wheel hub and drive power is transmitted to the respective vehicle wheel. In the second position of the switching element, the first external toothing is not in meshing engagement with the second internal toothing on the first component. In addition, the first internal toothing is also not in meshing engagement with the second external toothing on the second component of the respective device. Torque transmission is not possible in the second position of the switching element. The drive unit is thus decoupled from the wheel hub and no drive power is transmitted to the respective vehicle wheel. In other words, when the system is not actuated or de-energized, there is a positive connection in the circumferential direction between the two components of the respective device via the switching element. When the device is actuated as described above and the switching elements are in the second position, there is no tooth engagement or positive connection in the circumferential direction between the first internal toothing and the second external toothing, or between the second internal toothing and the first external toothing. The rotary movements of the first and second components are completely decoupled from one another. The toothing on the switching element and on the two components each act in the form of a plug-in toothing, with the respective switching element being axially movable relative to the two components of the same device.
Die Betätigung des zumindest ersten Stellelements kann prinzipiell beliebig erfolgen. Jedenfalls kann das zumindest erste Stellelement durch den Stellaktuator in eine Axialverlagerung von der ersten in die zweite Stellung versetzt werden, um das Schaltelement von der ersten in die zweite Position axial zu verlagern. Das erste Stellelement kann in Form einer Schaltgabel ausgebildet sein. Alternativ kann ein weiteres Stellelement vorgesehen sein, das mit dem ersten Stellelement in Wirkverbindung steht. Die beiden Stellelemente können gegeneinander abgleitende Rampenstrukturen aufweisen, die bei zusätzlicher Verdrehung des ersten oder zweiten Stellelements eine axiale Spreizung zur Betätigung des Schaltelements bewirken. Ferner können zwischen den Rampenstrukturen Wälzkörper angeordnet sein, die verlustmindernd wirken.In principle, the actuation of at least the first actuating element can be carried out in any way. if so, the at least first actuating element can be axially displaced from the first to the second position by the actuating actuator in order to axially displace the switching element from the first to the second position. The first actuating element can be designed in the form of a shift fork. Alternatively, a further actuating element can be provided which is operatively connected to the first actuating element. The two actuating elements can have ramp structures which slide against one another and which, when the first or second actuating element is additionally rotated, cause an axial spread to actuate the switching element. Furthermore, rolling elements which have a loss-reducing effect can be arranged between the ramp structures.
Im Leistungsfluss zwischen der ersten Antriebseinheit und der ersten Vorrichtung ist vorzugsweise eine erste Übersetzungsstufe angeordnet. Die erste Übersetzungsstufe ist bevorzugt als erstes Planetengetriebe mit wenigstens einem ersten Planetenradsatz ausgebildet, aufweisend mehrere Radsatzelemente in Form eines Sonnenrades, eines Hohlrades und eines Planetenträgers, an dem wenigstens ein Planetenrad drehbar gelagert ist, angeordnet ist.A first gear ratio is preferably arranged in the power flow between the first drive unit and the first device. The first gear ratio is preferably designed as a first planetary gear with at least one first planetary gear set, comprising a plurality of gear set elements in the form of a sun gear, a ring gear and a planet carrier on which at least one planetary gear is rotatably mounted.
Alternativ oder ergänzend ist im Leistungsfluss zwischen der zweiten Antriebseinheit und der zweiten Vorrichtung eine zweite Übersetzungsstufe angeordnet. Bevorzugt ist die zweite Übersetzungsstufe als zweites Planetengetriebe mit wenigstens einem zweiten Planetenradsatz ausgebildet, aufweisend mehrere Radsatzelemente in Form eines Sonnenrades, eines Hohlrades und eines Planetenträgers, an dem wenigstens ein Planetenrad drehbar gelagert ist, angeordnet ist.Alternatively or additionally, a second gear ratio is arranged in the power flow between the second drive unit and the second device. The second gear ratio is preferably designed as a second planetary gear with at least one second planetary gear set, comprising a plurality of gear set elements in the form of a sun gear, a ring gear and a planet carrier on which at least one planetary gear is rotatably mounted.
Mittels eines Planetengetriebes lässt sich in einfacher Weise eine koaxiale Anordnung der Antriebswelle der Antriebseinheit mit der Radnabe derselben Fahrzeugseite realisieren und eine Antriebsleistung wandeln.By means of a planetary gear, a coaxial arrangement of the drive shaft of the drive unit with the wheel hub on the same side of the vehicle can be easily realized and drive power can be converted.
Der jeweilige Planetenradsatz ist bevorzugt als Minus-Planetenradsatz oder als Plus-Planetenradsatz ausgebildet. Ein Minus-Planetenradsatz entspricht einem Planetenradsatz mit einem Planetenträger, an dem erste Planetenräder drehbar gelagert sind, einem Sonnenrad und einem Hohlrad, wobei die Verzahnung zumindest eines der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades als auch mit der Verzahnung des Hohlrades kämmt, wodurch das Hohlrad und das Sonnenrad in entgegengesetzter Richtung rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Steg rotiert. Ein Plus-Planetensatz unterscheidet sich von dem Minus-Planetensatz dahingehend, dass der Plus-Planetensatz erste und zweite bzw. innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Planetenträger gelagert sind. Die Verzahnung der ersten bzw. inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrads und andererseits mit der Verzahnung der zweiten bzw. äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrads. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Planetenträger das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Richtung rotieren.The respective planetary gear set is preferably designed as a minus planetary gear set or as a plus planetary gear set. A minus planetary gear set corresponds to a planetary gear set with a planet carrier on which first planetary gears are rotatably mounted, a sun gear and a ring gear, wherein the teeth of at least one of the planetary gears mesh with both the teeth of the sun gear and the teeth of the ring gear, whereby the ring gear and the sun gear rotate in opposite directions when the sun gear rotates with the web stationary. A plus planetary gear set differs from the minus planetary gear set in that the plus planetary gear set has first and second or inner and outer planetary gears which are rotatably mounted on the planet carrier. The teeth of the first or inner planetary gears mesh on the one hand with the teeth of the sun gear and on the other hand with the teeth of the second or outer planetary gears. The teeth of the outer planetary gears also mesh with the teeth of the ring gear. This means that when the planet carrier is stationary, the ring gear and the sun gear rotate in the same direction.
Bei der Ausbildung eines oder mehrerer der Planetenradsätze als Plus-Planetenradsatz ist die Anbindung von Planetenträger und Hohlrad getauscht und der Betrag der Standübersetzung um 1 erhöht. Sinngemäß ist dies auch umgekehrt möglich, wenn an Stelle eines Plus-Planetenradsatzes ein Minus-Planetenradsatz vorgesehen werden soll.When one or more of the planetary gear sets are designed as a plus planetary gear set, the connection of the planet carrier and ring gear is swapped and the value of the stationary gear ratio is increased by 1. This is also possible in reverse if a minus planetary gear set is to be provided instead of a plus planetary gear set.
Alternativ ist auch denkbar, einen oder mehrere Planetenradsätze als Stufenplanetenradsätze auszubilden. Jedes Stufenplanentenrad des jeweiligen Stufenplanetenradsatzes umfasst bevorzugt ein erstes Zahnrad mit einem drehfest damit verbundenen zweiten Zahnrad, wobei das erste Zahnrad beispielsweise mit dem Sonnenrad und das zweite Zahnrad entsprechend mit dem Hohlrad in Zahneingriff steht, oder umgekehrt. Diese beiden Zahnräder können beispielsweise über eine Zwischenwelle oder eine Hohlwelle drehfest miteinander verbunden sein. Im Fall einer Hohlwelle kann diese auf einem Bolzen des Planetenträgers drehbar gelagert sein. Vorzugsweise haben die beiden Zahnräder des jeweiligen Stufenplanetenrades unterschiedliche Durchmesser und Zähnezahlen, um ein Übersetzungsverhältnis einzustellen. Außerdem sind auch zusammengesetzte Planetenradsätze denkbar.Alternatively, it is also conceivable to design one or more planetary gear sets as stepped planetary gear sets. Each stepped planetary gear of the respective stepped planetary gear set preferably comprises a first gear with a second gear connected to it in a rotationally fixed manner, the first gear meshing with the sun gear and the second gear meshing with the ring gear, for example, or vice versa. These two gears can be connected to one another in a rotationally fixed manner, for example, via an intermediate shaft or a hollow shaft. In the case of a hollow shaft, this can be rotatably mounted on a bolt of the planet carrier. The two gears of the respective stepped planetary gear preferably have different diameters and numbers of teeth in order to set a transmission ratio. Compound planetary gear sets are also conceivable.
Nach einem Ausführungsbeispiel ist das Sonnenrad des ersten und/oder zweiten Planetenradsatzes zumindest mittelbar mit der jeweiligen Antriebswelle der dazugehörigen Antriebseinheit drehfest verbunden, wobei das Hohlrad desselben Planetenradsatzes an einem ortsfesten Bauteil festgesetzt ist, und wobei der Planetenträger desselben Planetenradsatzes mit dem ersten Bauteil der jeweiligen Vorrichtung drehfest verbunden ist.According to one embodiment, the sun gear of the first and/or second planetary gear set is at least indirectly connected in a rotationally fixed manner to the respective drive shaft of the associated drive unit, wherein the ring gear of the same planetary gear set is fixed to a stationary component, and wherein the planet carrier of the same planetary gear set is connected in a rotationally fixed manner to the first component of the respective device.
Es sei angemerkt, dass an Stelle eines Planetengetriebes oder beider Planetengetriebes auch jeweils eine ein- oder mehrstufige Stirnradstufe denkbar ist, womit eine parallel versetzte bzw. achsparallele Anordnung der Antriebswelle der Antriebseinheit zur Radnabe derselben Fahrzeugseite und eine Wandlung der Antriebsleistung realisierbar ist.It should be noted that instead of one or both planetary gears, a single or multi-stage spur gear stage is also conceivable, whereby a parallel offset or axially parallel arrangement of the drive shaft of the drive unit to the wheel hub on the same side of the vehicle and a conversion of the drive power can be realized.
Unter dem Begriff „wirkverbunden“ oder „antriebswirksam verbunden“ oder „Wirkverbindung“ ist eine nicht schaltbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen zu verstehen, welche zu einer permanenten Übertragung einer Antriebsleistung, insbesondere einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments, vorgesehen ist. Die Verbindung kann beispielsweise über eine feste Welle und/oder eine Verzahnung erfolgen.The term “actively connected” or “drive-effectively connected” or “active connection” refers to a non-switchable connection between two components which leads to a permanent transmission of drive power, in particular a speed and/or a torque. The connection can be made, for example, via a fixed shaft and/or gearing.
Unter dem Begriff „zumindest mittelbar“ ist zu verstehen, dass zwei Bauteile über mindestens ein weiteres Bauteil, das zwischen den beiden Bauteilen angeordnet ist, miteinander (wirk-)verbunden sind oder direkt und somit unmittelbar miteinander verbunden sind. Mithin können zwischen Wellen oder Zahnrädern noch weitere Bauteile angeordnet sein, die mit der Welle bzw. dem Zahnrad wirkverbunden sind.The term "at least indirectly" means that two components are (operatively) connected to one another via at least one other component that is arranged between the two components, or are directly and thus immediately connected to one another. Thus, further components that are operatively connected to the shaft or gear can be arranged between shafts or gears.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst zumindest eine, vorzugsweise zwei oder mehr erfindungsgemäße antreibbare Achsen. Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug ein Allradfahrzeug, wobei alle Achsen des Fahrzeugs antreibbare Achsen im Sinn der Erfindung sind. Demnach ist jedes Rad des Fahrzeugs separat antreibbar, wobei fahrsituationsabhängig eine oder mehrere Achsen durch die daran wirksam angeordneten Vorrichtungen vom Abtrieb entkoppelt werden kann bzw. können, um insbesondere Schleppverluste zu reduzieren. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Automobil (z.B. ein Personenkraftfahrwagen mit einem Gewicht von weniger als 3,5 t), Bus oder Lastkraftwagen (Bus, Lastkraftwagen oder Nutzfahrzeug z. B. mit einem Gewicht von über 3,5 t). Je nach Ausgestaltung der Antriebseinheit kann das Kraftfahrzeug ein reiner Verbrenner (Antrieb erfolgt mittels Verbrennungsmotor), ein Elektrofahrzeug (Antriebseinheit ist eine Elektromaschine) oder ein Hybridfahrzeug (Antrieb erfolgt durch Kombination aus Verbrennungsmotor und Elektromaschine) sein.A motor vehicle according to the invention comprises at least one, preferably two or more drivable axles according to the invention. The motor vehicle is preferably an all-wheel drive vehicle, with all axles of the vehicle being drivable axles in the sense of the invention. Accordingly, each wheel of the vehicle can be driven separately, with one or more axles being able to be decoupled from the output by the devices effectively arranged thereon depending on the driving situation, in order to reduce drag losses in particular. The motor vehicle is preferably a motor vehicle, in particular an automobile (e.g. a passenger car weighing less than 3.5 t), bus or truck (bus, truck or commercial vehicle, e.g. weighing more than 3.5 t). Depending on the design of the drive unit, the motor vehicle can be a pure combustion engine (drive is carried out by means of a combustion engine), an electric vehicle (drive unit is an electric machine) or a hybrid vehicle (drive is carried out by a combination of combustion engine and electric machine).
Sofern das Kraftfahrzeug nur eine antreibbare Achse im Sinn der Erfindung aufweist, ist an wenigstens einer der anderen Achsen des Kraftfahrzeugs wenigstens ein Einzelradantrieb angeordnet, der permanent mit dem Abtrieb gekoppelt ist. Die jeweils andere Achse kann ebenfalls als antreibbare Achse ausgebildet sein, die beispielsweise nur eine Antriebseinheit, insbesondere eine Elektromaschine oder einen Verbrennungsmotor, aufweist, welche eine Antriebsleistung erzeugen kann, die beispielsweise über ein Differential auf die Räder der entsprechenden Achse übertragen werden kann, insbesondere wenn die Antriebseinheiten der erfindungsgemäßen antreibbaren Achse vom Abtrieb entkoppelt sind.If the motor vehicle has only one drivable axle in the sense of the invention, at least one independent wheel drive is arranged on at least one of the other axles of the motor vehicle, which is permanently coupled to the output. The other axle in each case can also be designed as a drivable axle, which for example has only one drive unit, in particular an electric machine or an internal combustion engine, which can generate a drive power that can be transmitted to the wheels of the corresponding axle, for example via a differential, in particular if the drive units of the drivable axle according to the invention are decoupled from the output.
Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen der erfindungsgemäßen antreibbaren Achse gelten sinngemäß ebenfalls für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug, und umgekehrt.The above definitions as well as explanations of technical effects, advantages and advantageous embodiments of the drivable axle according to the invention also apply mutatis mutandis to the motor vehicle according to the invention, and vice versa.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt
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1 eine stark schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen antreibbaren Achse, -
2a eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen antreibbaren Achse des Kraftfahrzeugs nach1 , wobei die Antriebseinheiten der antreibbaren Achse mit der dazugehörigen Radnabe der Achse antriebswirksam gekoppelt sind, und -
2b eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen antreibbaren Achse nach1 und2a , wobei die Antriebseinheiten der antreibbaren Achse von der dazugehörigen Radnabe der Achse entkoppelt sind.
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1 a highly schematic representation of a motor vehicle according to the invention with a drivable axle according to the invention, -
2a a schematic longitudinal sectional view of the inventive drivable axle of the motor vehicle according to1 , wherein the drive units of the drivable axle are coupled to the associated wheel hub of the axle, and -
2 B a schematic longitudinal sectional view of the drivable axle according to the invention according to1 and2a , whereby the drive units of the drivable axle are decoupled from the corresponding wheel hub of the axle.
Gemäß
Anhand
Nach
Im Leistungsfluss zwischen der ersten Antriebseinheit A1 und der ersten Vorrichtung 2a ist eine erste Übersetzungsstufe 14a in Form eines ersten Planetengetriebes Pa mit einem ersten Planetenradsatz PSa angeordnet. Der erste Planetenradsatz PSa weist mehrere Radsatzelemente in Form eines ersten Sonnenrades SOa, eines ersten Hohlrades HOa und eines ersten Planetenträgers PTa auf, wobei an dem ersten Planetenträger PTa wenigstens ein erstes Planetenrad PRa drehbar gelagert ist. Das Sonnenrad SOa des ersten Planetenradsatzes PSa ist drehfest mit einer Antriebswelle 13 der ersten Antriebseinheit A1 drehfest verbunden. Das Hohlrad HOa des ersten Planetenradsatzes PSa ist an einem ortsfesten Bauteil G, hier einem Gehäuse, festgesetzt. Der Planetenträger PTa des ersten Planetenradsatzes PSa ist, wie bereits erwähnt, drehfest mit dem ersten Bauteil 3 der ersten Vorrichtung 2a verbunden.A first gear ratio 14a in the form of a first planetary gear Pa with a first planetary gear set PSa is arranged in the power flow between the first drive unit A1 and the first device 2a. The first planetary gear set PSa has several gear set elements in the form of a first sun gear SOa, a first ring gear HOa and a first planet carrier PTa, with at least one first planet gear PRa being rotatably mounted on the first planet carrier PTa. The sun gear SOa of the first planetary gear set PSa is connected in a rotationally fixed manner to a drive shaft 13 of the first drive unit A1. The ring gear HOa of the first planetary gear set PSa is fixed to a stationary component G, here a housing. The planet carrier PTa of the first planetary gear set PSa is, as already mentioned, connected in a rotationally fixed manner to the first component 3 of the first device 2a.
Im Leistungsfluss zwischen der zweiten Antriebseinheit A2 und der zweiten Vorrichtung 2b ist eine zweite Übersetzungsstufe 14b in Form eines zweiten Planetengetriebes Pb mit einem zweiten Planetenradsatz PSb angeordnet. Der zweite Planetenradsatz PSb weist mehrere Radsatzelemente in Form eines zweiten Sonnenrades SOb, eines zweiten Hohlrades HOb und eines zweiten Planetenträgers PTb auf, wobei an dem zweiten Planetenträger PTb wenigstens ein zweites Planetenrad PRb drehbar gelagert ist. Das Sonnenrad SOb des zweiten Planetenradsatzes PSa ist drehfest mit einer Antriebswelle 13 der zweiten Antriebseinheit A2 drehfest verbunden. Das Hohlrad HOb des zweiten Planetenradsatzes PSa ist am ortsfesten Bauteil G festgesetzt. Der Planetenträger PTb des zweiten Planetenradsatzes PSa ist, wie bereits erwähnt, drehfest mit dem ersten Bauteil 3 der zweiten Vorrichtung 2b verbunden.A second gear ratio 14b in the form of a second planetary gear Pb with a second planetary gear set PSb is arranged in the power flow between the second drive unit A2 and the second device 2b. The second planetary gear set PSb has several gear set elements in the form of a second sun gear SOb, a second ring gear HOb and a second planet carrier PTb, with at least one second planet gear PRb being rotatably mounted on the second planet carrier PTb. The sun gear SOb of the second planetary gear set PSa is connected in a rotationally fixed manner to a drive shaft 13 of the second drive unit A2. The ring gear HOb of the second planetary gear set PSa is fixed to the stationary component G. The planet carrier PTb of the second planetary gear set PSa is, as already mentioned, connected in a rotationally fixed manner to the first component 3 of the second device 2b.
Die erste Antriebseinheit A1, die erste Radnabe R1, die erste Übersetzungsstufe 14a und die erste Vorrichtung 2a sind der linken Fahrzeugseite bzw. dem linken Fahrzeugrad 15 zugeordnet. Die zweite Antriebseinheit A2, die zweite Radnabe R2, die zweite Übersetzungsstufe 14b und die zweite Vorrichtung 2b sind der rechten Fahrzeugseite bzw. dem rechten Fahrzeugrad 15 zugeordnet.The first drive unit A1, the first wheel hub R1, the first gear stage 14a and the first device 2a are assigned to the left side of the vehicle or the left vehicle wheel 15. The second drive unit A2, the second wheel hub R2, the second gear stage 14b and the second device 2b are assigned to the right side of the vehicle or the right vehicle wheel 15.
Die erste Vorrichtung 2a umfasst ein Schaltelement 5a, das drehfest und axial verlagerbar zwischen einer ersten Position, in der eine Drehbewegung des ersten Bauteils 3 mit einer Drehbewegung des zweiten Bauteils 4 gekoppelt ist, und einer zweiten Position, in der die Drehbewegung des ersten Bauteils 3 von der Drehbewegung des zweiten Bauteils 4 entkoppelt ist, zwischen dem ersten und zweiten Bauteil 3, 4 angeordnet ist. Ferner umfasst die erste Vorrichtung 2a eine Stelleinrichtung 17a, aufweisend ein zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung axial verlagerbares erstes Stellelement 6a, und zwei federelastische Rückstellelemente 8a, 16a, die das Schaltelement 5a in die erste Position bzw. das erste Stellelement 6a in die erste Stellung vorspannen. In der ersten Stellung des ersten Stellelements 6a ist das Schaltelement 5a mittels der Rückstellelemente 8a, 16a in der ersten Position gehalten. In der zweiten Stellung des ersten Stellelements 6a ist das Schaltelement 5a gegen eine von den Rückstellelementen 8a, 16a jeweils ausgeübte Kraft in der zweiten Position gehalten.The first device 2a comprises a switching element 5a, which is arranged between the first and second components 3, 4 in a rotationally fixed and axially displaceable manner between a first position in which a rotational movement of the first component 3 is coupled to a rotational movement of the second component 4, and a second position in which the rotational movement of the first component 3 is decoupled from the rotational movement of the second component 4. The first device 2a also comprises an actuating device 17a, having a first actuating element 6a that is axially displaceable between a first position and a second position, and two spring-elastic return elements 8a, 16a, which preload the switching element 5a into the first position and the first actuating element 6a into the first position, respectively. In the first position of the first actuating element 6a, the switching element 5a is held in the first position by means of the return elements 8a, 16a. In the second position of the first actuating element 6a, the switching element 5a is held in the second position against a force exerted by the return elements 8a, 16a.
Die zweite Vorrichtung 2b umfasst ein Schaltelement 5b, das drehfest und axial verlagerbar zwischen einer ersten Position, in der eine Drehbewegung des ersten Bauteils 3 mit einer Drehbewegung des zweiten Bauteils 4 gekoppelt ist, und einer zweiten Position, in der die Drehbewegung des ersten Bauteils 3 von der Drehbewegung des zweiten Bauteils 4 entkoppelt ist, zwischen dem ersten und zweiten Bauteil 3, 4 angeordnet ist. Ferner umfasst die zweite Vorrichtung 2b eine Stelleinrichtung 17b, aufweisend ein zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung axial verlagerbares erstes Stellelement 6b, und zwei federelastische Rückstellelemente 8b, 16b, die das Schaltelement 5b in die erste Position bzw. das erste Stellelement 6b in die erste Stellung vorspannen. In der ersten Stellung des ersten Stellelements 6b ist das Schaltelement 5b mittels der Rückstellelemente 8b, 16b in der ersten Position gehalten. In der zweiten Stellung des ersten Stellelements 6b ist das Schaltelement 5b gegen eine von den Rückstellelementen 8b, 16b jeweils ausgeübte Kraft in der zweiten Position gehalten.The second device 2b comprises a switching element 5b, which is arranged between the first and second components 3, 4 in a rotationally fixed and axially displaceable manner between a first position in which a rotational movement of the first component 3 is coupled to a rotational movement of the second component 4, and a second position in which the rotational movement of the first component 3 is decoupled from the rotational movement of the second component 4. The second device 2b also comprises an actuating device 17b, having a first actuating element 6b that is axially displaceable between a first position and a second position, and two spring-elastic return elements 8b, 16b, which preload the switching element 5b into the first position and the first actuating element 6b into the first position, respectively. In the first position of the first actuating element 6b, the switching element 5b is held in the first position by means of the return elements 8b, 16b. In the second position of the first actuating element 6b, the switching element 5b is held in the second position against a force exerted by the return elements 8b, 16b.
Die ersten Stellelemente 6a, 6b der beiden Vorrichtungen 2a, 2b sind durch einen gemeinsamen Stellaktuator 18 gemeinsam zwischen der jeweiligen ersten und zweiten Stellung verschieblich. Die ersten Stellelemente 6a, 6b sind durch den Stellaktuator 18 mechanisch miteinander gekoppelt. Dies ist dargestellt durch die zwischen den Stellelementen 6a, 6b gezeigte, gestrichelte Linie 21. Die Stellelemente 6a, 6b sind vorliegend jeweils als Schaltgabel ausgebildet und axial geführt, wobei jedes erste Stellelemente 6a, 6b mit dem axial geführten Schaltelement 5a, 5b wirkverbunden ist. Jedes Stellelement 6a, 6b kommt axial an einer Schulter 19 des dazugehörigen Schaltelements 5a, 5b zur Anlage. Die jeweilige Schaltgabel ist dazu eingerichtet, betätigt durch den Stellaktuator 18 zwischen der ersten und zweiten Stellung zu verlagern, um das jeweilige Schaltelement 5a, 5b entgegen der Kraft der Rückstellelemente 8a, 8b, 16a, 16b von der ersten in die zweite Position zu verlagern.The first actuating elements 6a, 6b of the two devices 2a, 2b can be moved jointly between the respective first and second positions by a common actuating actuator 18. The first actuating elements 6a, 6b are mechanically coupled to one another by the actuating actuator 18. This is shown by the dashed line 21 shown between the actuating elements 6a, 6b. The actuating elements 6a, 6b are each designed as a shift fork and are guided axially, with each first actuating element 6a, 6b being operatively connected to the axially guided switching element 5a, 5b. Each actuating element 6a, 6b comes to rest axially on a shoulder 19 of the associated switching element 5a, 5b. The respective The shift fork is designed to be moved between the first and second positions when actuated by the actuating actuator 18 in order to move the respective shift element 5a, 5b from the first to the second position against the force of the return elements 8a, 8b, 16a, 16b.
Der Stellaktuator 18 ist vorliegend derart eingerichtet und an den Vorrichtungen 2a, 2b wirksam angeordnet, dass bei Betätigung des Stellaktuators 18 das Schaltelement 5a und das erste Stellelement 6a der ersten Vorrichtung 2a gleichgerichtet zu dem Schaltelement 5b und dem ersten Stellelement 6b der zweiten Vorrichtung 2a verlagert werden. Anders gesagt werden die Schaltelemente 5a, 5b bei Betätigung der ersten Stellelemente 6a, 6b durch den Stellaktuator 18 gemeinsam und simultan entweder nach links oder nach rechts verlagert. Auch eine gegenläufige Verlagerungsrichtung der ersten Stellelemente 6a, 6b ist denkbar und durch einfache Anpassung der Vorrichtungen 2a, 2b realisierbar.The actuating actuator 18 is set up in this case and is effectively arranged on the devices 2a, 2b such that when the actuating actuator 18 is actuated, the switching element 5a and the first actuating element 6a of the first device 2a are displaced in the same direction as the switching element 5b and the first actuating element 6b of the second device 2a. In other words, when the first actuating elements 6a, 6b are actuated by the actuating actuator 18, the switching elements 5a, 5b are displaced jointly and simultaneously either to the left or to the right. An opposite direction of displacement of the first actuating elements 6a, 6b is also conceivable and can be implemented by simply adapting the devices 2a, 2b.
Nach
Die Schaltelemente 5a, 5b weisen jeweils eine erste Außenverzahnung 11 und eine erste Innenverzahnung 7 auf, wobei in der ersten Position des jeweiligen Schaltelements 5a, 5b die erste Außenverzahnung 11 in Zahneingriff mit einer zweiten Innenverzahnung 10 am ersten Bauteil 3 der jeweiligen Vorrichtung 2a, 2b steht und wobei die erste Innenverzahnung 7 in Zahneingriff mit einer zweiten Außenverzahnung 12 am zweiten Bauteil 4 der jeweiligen Vorrichtung 2a, 2b steht. Die Verzahnungen wirken als Steckverzahnung, wobei bei Vorliegen eines Zahneingriffs in der ersten Position der Schaltelemente 5a, 5b bzw. in der ersten Stellung der ersten Stellelemente 6a, 6b ein drehmomentübertragende Verbindung bzw. ein Formschluss in Umfangsrichtung zwischen den Bauteilen 3, 4 vorliegt. Liegt kein Zahneingriff vor, ist die Drehbewegung, wie oben erwähnt, entkoppelt.The switching elements 5a, 5b each have a first external toothing 11 and a first internal toothing 7, wherein in the first position of the respective switching element 5a, 5b the first external toothing 11 is in meshing engagement with a second internal toothing 10 on the first component 3 of the respective device 2a, 2b and wherein the first internal toothing 7 is in meshing engagement with a second external toothing 12 on the second component 4 of the respective device 2a, 2b. The toothings act as plug-in toothing, wherein when there is a toothing engagement in the first position of the switching elements 5a, 5b or in the first position of the first actuating elements 6a, 6b, a torque-transmitting connection or a positive connection in the circumferential direction between the components 3, 4 is present. If there is no toothing engagement, the rotary movement is decoupled, as mentioned above.
Die Vorrichtungen 2a, 2b sind normal geschlossene Kupplungen. Das heißt, dass, wenn das System unbetätigt oder unbestromt ist, die Schaltelemente 5a, 5b vorgespannt durch die Rückstellelemente 8a, 8b, 16a, 16b in der ersten Position und die ersten Stellelemente 6a, 6b in der ersten Stellung vorliegen, wobei jeweils eine Drehbewegung des ersten Bauteils 3 mit einer Drehbewegung des zweiten Bauteils 4 gekoppelt ist. Die ersten Stellelemente 6a, 6b sind durch den Stellaktuator 18 derart axial betätigbar, dass sie von der ersten Stellung in die zweite Stellung - hier von links nach rechts - axial verlagern und dabei das jeweilige dazugehörige Schaltelement 5a, 5b axial mitnehmen und es von der ersten in die zweite Position - ebenfalls von links nach rechts - axial bewegen. Die axiale Betätigung der Stellelemente 6a, 6b kann beispielsweise durch eine - hier nicht gezeigte - Spindel erfolgen, die koaxial zur gestrichelten Linie 21 angeordnet sein kann. In der zweiten Position ist sodann die Drehbewegung des ersten Bauteils 3 von der Drehbewegung des zweiten Bauteils 4 entkoppelt, da durch das Schaltelement 5 kein Formschluss weder mit dem ersten Bauteil 3 noch mit dem zweiten Bauteil 4 bzw. der Radnabe R2 vorliegt. In der zweiten Stellung des jeweiligen ersten Stellelements 6a, 6b bzw. der zweiten Position des jeweiligen Schaltelements 5a, 5b sind das Schaltelement 5a, 5b gegen eine von den ersten Rückstellelementen 8a, 8b ausgeübte axiale Federkraft in der zweiten Position und das jeweilige erste Stellelement 6a, 6b gegen eine von den zweiten Rückstellelementen 16a, 16b ausgeübte axiale Federkraft in der zweiten Stellung gehalten.The devices 2a, 2b are normally closed clutches. This means that when the system is not actuated or de-energized, the switching elements 5a, 5b are preloaded by the return elements 8a, 8b, 16a, 16b in the first position and the first actuating elements 6a, 6b are in the first position, with a rotary movement of the first component 3 being coupled with a rotary movement of the second component 4. The first actuating elements 6a, 6b can be actuated axially by the actuating actuator 18 in such a way that they axially displace from the first position to the second position - here from left to right - and in doing so take the respective associated switching element 5a, 5b with them and move it axially from the first to the second position - also from left to right. The axial actuation of the actuating elements 6a, 6b can be carried out, for example, by a spindle - not shown here - which can be arranged coaxially to the dashed line 21. In the second position, the rotary movement of the first component 3 is then decoupled from the rotary movement of the second component 4, since the switching element 5 does not form a positive connection with either the first component 3 or the second component 4 or the wheel hub R2. In the second position of the respective first actuating element 6a, 6b or the second position of the respective switching element 5a, 5b, the switching element 5a, 5b is held in the second position against an axial spring force exerted by the first return elements 8a, 8b and the respective first actuating element 6a, 6b is held in the second position against an axial spring force exerted by the second return elements 16a, 16b.
Ein erneutes Koppeln der beiden Bauteile 3, 4 erfolgt beispielsweise, wenn der Stellaktuator 18 deaktiviert wird bzw. im unbestromten Zustand vorliegt oder wenn die Spindel des Stellaktuators 18 in ihre Ausgangsposition bewegt. In diesem Fall reduziert sich die in den Rückstellelementen 8a, 8b, 16a, 16b erzeugte Vorspannkraft, so dass das jeweilige Schaltelement 5a, 5b axial zurück in die erste Position gedrückt wird. Gleichzeitig werden die ersten Stellelemente 6a ,6b aus der zweiten Stellung zurück in die erste Stellung axial verlagert. Die Rückstellung von der zweiten in die erste Stellung des ersten Stellelements 6 kann somit allein durch Abbau der Federvorspannkraft oder mit Unterstützung des Stellaktuators 18 erfolgen.The two components 3, 4 are re-coupled, for example, when the actuating actuator 18 is deactivated or is in a de-energized state or when the spindle of the actuating actuator 18 moves to its starting position. In this case, the preload force generated in the return elements 8a, 8b, 16a, 16b is reduced, so that the respective switching element 5a, 5b is pressed axially back into the first position. At the same time, the first actuating elements 6a, 6b are axially displaced from the second position back into the first position. The return from the second to the first position of the first actuating element 6 can thus take place solely by reducing the spring preload force or with the support of the actuating actuator 18.
Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Beschreibung und der Patentansprüche.The invention is not limited to the embodiments disclosed. Other embodiments or variations will become apparent to those skilled in the art upon use of the present invention and upon careful analysis of the Drawings, description and claims.
BezugszeichenReference symbols
- 11
- Antreibbare AchseDriven axle
- 2a2a
- Erste VorrichtungFirst device
- 2b2 B
- Zweite VorrichtungSecond device
- 33
- Erstes BauteilFirst component
- 44
- Zweites BauteilSecond component
- 5a5a
- Schaltelement der ersten VorrichtungSwitching element of the first device
- 5b5b
- Schaltelement der zweiten VorrichtungSwitching element of the second device
- 6a6a
- Erstes Stellelement der ersten VorrichtungFirst actuator of the first device
- 6b6b
- Erstes Stellelement der zweiten VorrichtungFirst actuator of the second device
- 77
- Erste InnenverzahnungFirst internal gearing
- 8a8a
- Erstes Rückstellelement der ersten VorrichtungFirst reset element of the first device
- 8b8b
- Erstes Rückstellelement der zweiten VorrichtungFirst return element of the second device
- 1010
- Zweite InnenverzahnungSecond internal gearing
- 1111
- Erste AußenverzahnungFirst external gearing
- 1212
- Zweite AußenverzahnungSecond external gear
- 1313
- Antriebswelledrive shaft
- 14a14a
- Erste ÜbersetzungsstufeFirst translation level
- 14b14b
- Zweite ÜbersetzungsstufeSecond translation stage
- 1515
- Rad des Kraftfahrzeugs bzw. FahrzeugradWheel of the motor vehicle or vehicle wheel
- 16a16a
- Zweites Rückstellelement der ersten VorrichtungSecond reset element of the first device
- 16b16b
- Zweites Rückstellelement der zweiten VorrichtungSecond return element of the second device
- 17a17a
- Erste StelleinrichtungFirst adjustment device
- 17b17b
- Zweite StelleinrichtungSecond adjusting device
- 1818
- StellaktuatorActuator
- 1919
- Schulter des SchaltelementsShoulder of the switching element
- 2020
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- 2121
- Gestrichelte LinieDashed line
- 22a22a
- Erste AchseFirst axis
- 22b22b
- Zweite AchseSecond axis
- A1A1
- Erste AntriebseinheitFirst drive unit
- A2A2
- Zweite AntriebseinheitSecond drive unit
- GG
- Ortsfestes BauteilFixed component
- HOaHOa
- Hohlrad des ersten PlanetenradsatzesRing gear of the first planetary gear set
- HObHOb
- Hohlrad des zweiten PlanetenradsatzesRing gear of the second planetary gear set
- PaPa
- Erstes PlanetengetriebeFirst planetary gear
- PbPb
- Zweites PlanetengetriebeSecond planetary gear
- PSaPSa
- Erster Planetenradsatz des ersten PlanetengetriebesFirst planetary gear set of the first planetary gear
- PSbPSb
- Zweiter Planetenradsatz des zweiten PlanetengetriebesSecond planetary gear set of the second planetary gear
- R1R1
- Erste RadnabeFirst wheel hub
- R2R2
- Zweite RadnabeSecond wheel hub
- SOaSOa
- Sonnenrad des ersten PlanetenradsatzesSun gear of the first planetary gear set
- SObSOb
- Sonnenrad des zweiten PlanetenradsatzesSun gear of the second planetary gear set
- PTaPTa
- Planetenträger des ersten PlanetenradsatzesPlanet carrier of the first planetary gear set
- PTbPTb
- Planetenträger des zweiten PlanetenradsatzesPlanet carrier of the second planetary gear set
- PRaPre
- Planetenrad des ersten PlanetenradsatzesPlanetary gear of the first planetary gear set
- PRbPRb
- Planetenrad des zweiten PlanetenradsatzesPlanetary gear of the second planetary gear set
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1362406 A1 [0003]EP 1362406 A1 [0003]
Claims (12)
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-
2022
- 2022-11-23 DE DE102022212485.5A patent/DE102022212485A1/en active Pending
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Legal Events
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---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |