DE112014003878T5

DE112014003878T5 - Kraftübertragungsbauteil mit Doppelgabelaktuator

Info

Publication number: DE112014003878T5
Application number: DE112014003878.4T
Authority: DE
Inventors: James P. Downs
Original assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Current assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2034-08-22
Also published as: CN106838304B; CN106838304A; DE112014003878B4

Abstract

Ein Kraftübertragungsbauteil mit einem Aktuator mit einer Gewindespindel, die durch einen Motor und ein Getriebe angetrieben wird, einer durch die Gewindespindel angetriebenen Stößelbaugruppe und erste und zweite Kupplungsgabeln. Eine Verschiebung des Stößels koordiniert eine Bewegung der ersten und zweiten Kupplungsgabel entlang entsprechender Achsen.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung nimmt die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 14/460661, eingereicht am 15. August 2014 in Anspruch und beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/869 282, der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/869 295 und der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/869 312, jede von ihnen am 23. August 2013 eingereicht. Die Offenbarungen der vorgenannten Anmeldungen werden durch Bezugnahme aufgenommen, als ob sie hierin in ihrer Gesamtheit aufgeführt sind.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Kraftübertragungsbauteil mit einem Doppelgabel-Aktuator.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit, die nicht unbedingt den Stand der Technik darstellen.
Moderne Fahrzeug-Hersteller haben wachsendes Interesse an Fahrzeug-Antriebssträngen für Vierradantrieb ausgedrückt, die zum Betrieb in einer Betriebsart für Zweirad-Hochgeschwindigkeitsantrieb wie ebenso in einer Betriebsart für Vierrad-Niedriggeschwindigkeitsantrieb fähig sind. Derartige Antriebsstränge weisen üblicherweise eine Vielfalt von Kraftübertragungsbauteilen auf, die Kupplungen und/oder Getriebe umfassen können, die in zwei oder mehr Betriebsarten betrieben werden müssten, um den Antriebsstrang mit der gewünschten Funktionalität bereitzustellen. Einige der in derartigen Antriebssträngen verwendeten bekannten Kupplungen und Getriebe verwenden ein Paar Aktuatoren (um den Betrieb der Kupplung und des Getriebes zu steuern), wobei jeder von ihnen eine Gabel für ein axiales Verschieben eines Elements der Kupplung oder des Getriebes verwendet. Obwohl derartige Konfigurationen für ihren gedachten Zweck funktionieren, sind derartige Kraftübertragungsbauteile dennoch verbesserungsfähig.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Schutzumfangs oder aller ihrer Merkmale.
In einer Form stellt die vorliegende Lehre ein Kraftübertragungsbauteil bereit, das ein Aktuatorgehäuse, einen an das Aktuatorgehäuse gekoppelten Motor, ein Getriebe, eine Gewindespindel, eine erste Schiene, eine zweite Schiene, eine Aufnahmebaugruppe, eine erste Gabel und eine zweite Gabel aufweist. Das Getriebe wird durch den Motor angetrieben und ist mindestens teilweise in dem Aktuatorgehäuse untergebracht. Die Gewindespindel ist um eine erste Achse drehbar, wobei die Gewindespindel durch das Getriebe angetrieben ist. Die erste Schiene erstreckt sich entlang einer zweiten Achse, die allgemein parallel zu der ersten Achse ist. Die zweite Schiene erstreckt sich entlang einer dritten Achse, die allgemein parallel zu der ersten Achse ist. Die Aufnahmebaugruppe wird durch die Gewindespindel axial entlang der ersten Achse angetrieben und weist eine Aufnahme mit einem ersten Aufnahmejoch, das verschiebbar auf der ersten Schiene aufgenommen ist, und einem zweiten Aufnahmejoch auf, das verschiebbar auf der zweiten Schiene aufgenommen ist. Die erste Kupplungsgabel ist an der ersten Schiene verschiebbar angebracht. Die zweite Kupplungsgabel ist an der zweiten Schiene verschiebbar angebracht. Eine Bewegung der Aufnahme entlang der ersten Schiene koordiniert eine Bewegung der ersten Kupplungsgabel entlang der zweiten Achse und eine Bewegung der zweiten Kupplungsgabel entlang der dritten Achse.
In einer weiteren Form stellt die vorliegende Lehre ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftübertragungsbauteils mit einem ersten Kraftübertragungselement, einem zweiten Kraftübertragungselement und einem Ring bereit. Das erste und zweite Kraftübertragungselement sind entlang einer Achse drehbar. Der Ring ist drehbar und verschiebbar an dem ersten Kraftübertragungselement angebracht. Der Ring ist axial entlang der Achse zwischen einer vollständig gelösten Stellung, in der der Ring von dem zweiten Kraftübertragungselement gelöst ist, und einer vollständig eingerasteten Stellung beweglich. Das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Aktuators mit einem Elektromotor und einer Kupplungsgabel, die durch den Elektromotor angetrieben wird, wobei die Kupplungsgabel mit dem RIng eingreift; Verschieben des Rings zu der vollständig gelösten Stellung; Generieren eines Befehls, um die Kupplungsgabel zu der eingerasteten Stellung zu bewegen und entsprechend Betreiben des Elektromotors, um die Kupplungsgabel zu veranlassen, den Ring in Richtung der vollständig eingerasteten Stellung zu bewegen; Ermitteln einer Stellung des Rings entlang der Achse, nachdem der Elektromotor den Betrieb angehalten hat; und Begrenzen der durch den Ring übertragenen Drehkraft, wenn der Ring nicht in der vollständig eingerasteteten Stellung angeordnet ist, aber dennoch an dem zweiten Kraftübertragungselement in zumindest einem vorgegebenen Umfang eingerastet ist.
In einer weiteren Form stellt die vorliegende Lehre ein Kraftübertragungsbauteil bereit, das eine Kraftabtriebseinheit und einen Aktuator aufweist. Die Kraftabtriebseinheit hat eine Betriebsartkupplung und ein Mehrganggetriebe. Die Betriebsartkupplung hat ein Betriebsartelement, das axial entlang einer Getriebeachse zwischen einer ersten Betriebsartstellung, in der keine Drehkraft durch die Betriebsartkupplung übertragen wird, und einer zweiten Betriebsartstellung beweglich ist, in der Drehkraft durch die Betriebsartkupplung übertragen wird. Das Mehrganggetriebe hat ein Getriebeelement, das entlang der Getriebeachse zwischen einer ersten Getriebestellung, in der das Getriebe in einer ersten Getriebeübersetzung arbeitet, und einer zweiten Getriebestellung, in der das Getriebe in einer zweiten, unterschiedlichen Getriebeübersetzung arbeitet, beweglich ist. Der Aktuator hat ein Aktuatorgehäuse, einen an das Aktuatorgehäuse gekoppelten Motor, ein Aktuatorgetriebe, eine Gewindespindel, eine erste Schiene, eine zweite Schiene, eine Aufnahmebaugruppe, eine erste Kupplungsgabel, eine zweite Kupplungsgabel, eine erste Gabelfeder und eine zweite Gabelfeder. Das Aktuatorgetriebe ist durch den Motor angetrieben und ist mindestens teilweise in dem Aktuatorgehäuse aufgenommen. Die Gewindespindel ist durch das Aktuatorgetriebe für eine Drehung um eine erste Achse angetrieben. Die erste Schiene erstreckt sich entlang einer zweiten Achse, die allgemein parallel zu der ersten Achse ist. Die zweite Schiene erstreckt sich entlang einer dritten Achse, die allgemein parallel zu der ersten Achse ist. Die Aufnahmebaugruppe weist eine Aufnahme, einen Aufnahmekörper und eine Aufnahmefeder auf. Die Aufnahme definiert ein erstes Aufnahmejoch, das an der ersten Schiene verschiebbar angebracht ist, ein zweites Aufnahmejoch, das an der zweiten Schiene verschiebbar angebracht ist, eine erste Antriebsnase und ein Paar Schenkel. Der Aufnahmekörper ist über ein Gewinde so an die Gewindespindel gekoppelt, dass eine Drehung der Gewindespindel eine entsprechende axiale Bewegung des Aufnahmekörpers entlang der ersten Achse veranlasst. Die Aufnahmefeder ist konfiguriert, den Aufnahmekörper zwischen den Schenkeln der Aufnahme zu zentrieren und eine Bewegung des Aufnahmekörpers relativ zu der Aufnahme entlang der ersten Achse zu erlauben. Die erste Kupplungsgabel hat ein erstes Kupplungsgabeljoch, das verschiebbar an der ersten Schiene angebracht ist, und eine zweite Antriebsnase. Die erste Kupplungsgabel greift mit einem aus dem Betriebsartelement und dem Getriebeelement ein, so dass eine Bewegung der ersten Kupplungsgabel entlang der zweiten Achse eine entsprechende Bewegung von dem einen aus dem Betriebsartelement und dem Getriebeelement entlang der Getriebeachse veranlasst. Die zweite Kupplungsgabel hat ein zweites Kupplungsgabeljoch, das verschiebbar an der zweiten Schiene angebracht ist, und eine dritte Antriebsnase. Die zweite Kupplungsgabel greift mit dem anderen aus dem Betriebsartelement und dem Getriebeelement ein, so dass eine Bewegung der zweiten Kupplungsgabel entlang der dritten Achse eine entsprechende Bewegung des anderen aus dem Betriebsartelement und dem Getriebeelement entlang der Getriebeachse veranlasst. Die erste Gabelfeder ist auf der ersten Schiene aufgenommen und spannt die erste Kupplungsgabel und das erste Aufnahmejoch voneinander weg vor. Die zweite Gabelfeder ist auf der zweiten Schiene aufgenommen und spannt die zweite Kupplungsgabel und das zweite Aufnahmejoch voneinander weg vor. Die erste Kupplungsgabel ist zwischen einer ersten Gabelstellung und einer zweiten Gabelstellung beweglich. Die zweite Kupplungsgabel ist zwischen einer dritten Gabelstellung und einer vierten Gabelstellung beweglich. Die erste und zweite Antriebsnase berühren einander über mindestens einen Teil des Verfahrwegs der ersten Kupplungsgabel, wenn die erste Kupplungsgabel von der ersten Gabelstellung zu der zweiten Gabelstellung bewegt wird. Die dritte Antriebsnase berührt das Aktuatorgehäuse, wenn die zweite Kupplungsgabel in der vierten Gabelstellung ist.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung offensichtlich. Die Beschreibung und die besonderen Beispiele in dieser Kurzdarstellung sind nur zu Veranschaulichungszwecken gedacht und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen sind nur zu Veranschaulichungszwecken ausgewählter Ausführungsbeispiele und nicht aller möglichen Umsetzungen bestimmt und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Kraftübertragungsbauteil mit einem Doppelgabel-Aktuator, der gemäß der Lehre der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist;
2 ist eine perspektivische Ansicht des Kraftübertragungsbauteils aus 1;
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Teils des Kraftübertragungsbauteils aus 1;
4 ist eine entlang der Linie 4-4 von 2 genommene Schnittansicht;
5 ist eine entlang der Linie 5-5 von 2 genommene Schnittansicht;
die 6 bis 9 sind vergrößerte Schnittansichten des Kraftübertragungsbauteils aus 1, die die Gangstufen- und Betriebsartringe jeweils in einer Hochgeschwindigkeitsgangstufe für Zweirad-Antriebsbetriebsart, einer Hochgeschwindigkeitsgangstufe für Vierrad-Antriebsbetriebsart, einer Neutral-Betriebsart und einer Niedriggeschwindigkeitsgangstufe für Vierrad-Antriebsbetriebsart veranschaulichen;
10 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Doppelgabel-Aktuators;
11 ist eine Perspektive eines Teils des Doppelgabel-Aktuators, die den Motor, das Getriebe und einen Teil des Aktuatorgehäuses im Einzelnen veranschaulicht;
12 ist eine Draufsicht des Doppelgabel-Aktuators mit einem abgenommenen oberen Teil des Aktuatorgehäuses;
13 ist eine Ansicht von unten eines Teils des Doppelgabel-Aktuators;
14 ist eine Schnittansicht durch den Doppelgabel-Aktuator, die durch die Mitte der ersten und zweiten Schiene genommen wurde;
15 ist eine Draufsicht eines Teils des Doppelgabel-Aktuators;
16 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Doppelgabel-Aktuators; und
17 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines weiteren Doppelgabel-Aktuators mit einem Sperrmechanismus zum Verriegeln der Gangstufen- und/oder Betriebsartgabeln in entsprechenden gewünschten Stellungen. Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen entsprechende Teile durch die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf 1 der Zeichnungen wird ein beispielhaftes Fahrzeug mit einem Kraftübertragungsbauteil, das in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist, allgemein durch die Bezugszahl 10 bezeichnet. Das Fahrzeug 10 kann einen Motorstrang 12 und eine Antriebsbaugruppe oder einen Antriebsstrang 14 haben. Der Motorstrang 12 kann herkömmlich aufgebaut sein und kann eine Kraftquelle 16 und ein Getriebe 18 umfassen. Die Kraftquelle 16 kann konfiguriert sein, um Antriebskraft bereitzustellen und kann zum Beispiel einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor umfassen. Das Getriebe 18 kann Antriebskraft von der Kraftquelle 16 aufnehmen und kann Kraft an den Antriebsstrang 14 ausgeben. Das Getriebe 18 kann eine Vielzahl von automatisch oder manuell gewählten Getriebeübersetzungen haben. Der Antriebsstrang 14 sieht in dem besonderen bereitgestellten Beispiel eine Allradantriebskonfiguration vor, aber Fachleute verstehen, dass die Lehre der vorliegenden Offenbarung auf andere Antriebsstrangkonfigurationen anwendbar ist, Vierradantriebskonfigurationen, Heckantriebskonfigurationen und Frontantriebskonfigurationen eingeschlossen.
Der Antriebsstrang 14 kann das Kraftübertragungsbauteil aufweisen, das eine Vorderachsbaugruppe 20 und eine Kraftabtriebseinheit (PTU) 22, eine Kardanwelle 24 und eine Hinterachsbaugruppe 26 umfasst. Ein Ausgang des Getriebes 18 kann an einen Eingang der Vorderachsbaugruppe 20 gekoppelt sein, um ein Eingangselement 30 der Vorderachsbaugruppe 20 anzutreiben. Die PTU 22 kann ein PTU-Eingangselement 32, das Drehkraft von dem Eingangselement 30 der Vorderachsbaugruppe 20 aufnehmen kann, und ein PTU-Ausgangselement 34 haben, das Drehkraft auf die Kardanwelle 24 übertragen kann. Die Kardanwelle 24 kann das PTU-Ausgangselement 34 so an die Hinterachsbaugruppe 26 koppeln, dass Ausgangsdrehkraft von der PTU 22 durch die Hinterachsbaugruppe 26 aufgenommen wird. Die Vorderachsbaugruppe 20 und die Hinterachsbaugruppe 26 könnten auf einer Dauerbasis angetrieben werden, um jeweils Fahrzeugvorderräder und – hinterräder 36 und 38 anzutreiben. Es versteht sich jedoch, dass der Antriebsstrang 14 eine oder mehrere Kupplungen aufweisen könnte, um die Übertragung von Drehkraft durch einen Teil des Antriebsstrangs 14 zu unterbrechen. In dem besonderen bereitgestellten Beispiel weist der Antriebsstrang 14 eine Betriebsart oder erste Kupplung 40, die konfiguriert sein kann, um die Übertragung von Drehkraft in oder durch die PTU 22 zu unterbrechen, und eine zweite Kupplung 42 auf, die konfiguriert sein kann, um eine Drehung von Bauteilen innerhalb der Hinterachsbaugruppe 26 zu blockieren.
Mit Bezug auf die 2 und 4 werden die Vorderachsbaugruppe 20, die PTU 22 und die Betriebsartkupplung 40 im Einzelnen veranschaulicht. Die Vorderachsbaugruppe 20, die PTU 22 und die Betriebsartkupplung 40 können in einer Gehäusebaugruppe 50 montiert sein und können in einer Weise aufgebaut sein, die in der gemeinsam anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 13/470 941, angemeldet am 14. Mai 2012 und betitelt „Disconnectable Driveline For All-Wheel Drive Vehicle (Abschaltbarer Antriebsstrang für Allradfahrzeug)“, beschrieben ist. Die Gehäusebaugruppe 50 kann in einer Weise aufgebaut sein, die in der gemeinsam anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 13/792 355, angemeldet am 11. März 2013 und betitelt „Power Transmitting Component With Multi-Part Housing Assembly Having Continuous Sealing Flange (Kraftübertragungsbauteil mit mehrteiliger Gehäusebaugruppe mit durchgehendem Dichtungsflansch“), beschrieben ist. Die vollständigen Offenbarungen der US-Patentanmeldung Nr. 13/470 941 und der US-Patentanmeldung Nr. 13/792 355 werden durch Bezugnahme aufgenommen, als ob sie hierin in ihrer Gesamtheit aufgeführt sind.
Mit Bezug auf die 2 und 3 kann die Gehäusebaugruppe 50 eine erste Gehäusestruktur 60, eine zweite Gehäusestruktur 62 und eine Dichtung 64 aufweisen, die zwischen der ersten und zweiten Gehäusestruktur 60 und 62 aufgenommen sein kann. Die erste und zweite Gehäusestruktur 60 und 62 können fest, aber lösbar miteinander gekoppelt sein, um einen Hohlraum 66 und eine Wellenbohrung 68 (4) zu definieren. Die Wellenbohrung 68 (4) kann durch die Gehäusebaugruppe 50 entlang einer Wellenachse 70 geformt sein und kann den Hohlraum 66 schneiden. Die erste Gehäusestruktur 60 kann ein erstes Gehäuseelement 76 und ein zweites Gehäuseelement 78 aufweisen, das fest, aber lösbar an das erste Gehäuseelement 76 gekoppelt sein kann. Die erste Gehäusestruktur 60 kann eine Eingangselementachse 92 definieren. Die zweite Gehäusestruktur 62 kann eine Ritzelbohrung 110 (5) definieren, die um eine Ritzelachse 112 angeordnet sein kann, die senkrecht zu der Wellenachse 70 sein kann.
Mit Bezug auf die 4 kann die Vorderachsbaugruppe 20 das Eingangselement 30, ein Zweiganggetriebe 150, eine Frontdifferentialbaugruppe 152 und ein Paar Vorderachswellen 154 aufweisen (nur eine ist zur Klarheit dargestellt). Das Eingangselement 30 kann eine Hohlwelle mit einer Vielzahl von inneren Zähne oder Keilverzahnungen 160 sein, die auf einem ersten axialen Ende des Eingangselements 30 angeordnet und konfiguriert sein können, um mit dem Ausgangselement (nicht dargestellt) des Getriebes 18 (1) und einem Satz erster (äußerer), auf einem zweiten, gegenüberliegenden Ende ausgebildeter Gangstufenzähne 162 einzugreifen. Das Zweiganggetriebe 150 kann eine Eingangswelle 170, ein Sonnenrad 172, eine Vielzahl von Planetenrädern (nicht ausdrücklich dargestellt), einen Planetenträger 176, einen Zahnkranz 178 und einen Gangstufenring 180 aufweisen. Die Eingangswelle 170 kann eine Hohlstruktur sein, die zu dem Eingangselement 30 koaxial sein kann. Ein Nadellager 190 kann zwischen der Eingangswelle 170 und dem Eingangselement 30 angeordnet sein. Die Eingangswelle 170 kann einen Satz zweiter (äußerer) Gangstufenzähne 192 haben, die auf einem an das Eingangselement 30 angrenzenden Ende ausgebildet sind. Das Sonnenrad 172 kann auf einem Ende der Eingangswelle 170 gegenüber den zweiten (äußeren) Gangstufenzähnen 192 angebracht sein und kann für eine damit verbundene Drehung an die Eingangswelle 170 gekoppelt sein. Die Planetenräder können mit dem Sonnenrad 172 und dem Zahnkranz 178 kämmend in Eingriff sein. Der Planetenträger 176 kann einen Trägerkörper 196 und eine Vielzahl von Stiften (nicht ausdrücklich dargestellt) aufweisen, die für eine damit verbundene Drehung mit dem Trägerkörper 196 fest gekoppelt sein können. Der Trägerkörper 196 kann einen Satz dritter (äußerer) Gangstufenzähne 198 haben. Der Zahnkranz 178 kann mit den Planetenrädern kämmend in Eingriff sein und kann nicht-drehbar an das erste Gehäuseelement 76 gekoppelt sein. Ein Ansatz 94 an dem zweiten Gehäuseelement 78 kann den Zahnkranz 178 gegen einen Ansatz 208 in dem ersten Gehäuseelement 76 klemmen, um eine axiale Bewegung des Zahnkranzes 178 relativ zu der ersten Gehäusestruktur 60 zu verhindern.
Der Gangstufenring 180 kann eine Rohrhülse sein, die auf der Eingangswelle 170 montiert sein kann. Der Gangstufenring 180 kann vierte, fünfte und sechste Sätze (innerer) Gangstufenzähne 210, 212 bzw. 214, die axial voneinander getrennt sein können, und ein Ringelement 216 aufweisen. Der vierte Satz (innerer) Gangstufenzähne 210 kann mit dem ersten Satz (äußerer) Gangstufenzähne 162 an dem Eingangselement 30 verschiebbar eingreifen, so dass der Gangstufenring 180 an das Eingangselement 30 für eine damit verbundene Drehung gekoppelt wird. Das Ringelement 216 des Gangstufenrings 180 kann mit einem Aktuator A (2) in Eingriff sein, um dem Gangstufenring 180 zu erlauben, axial zwischen einer ersten, zweiten und dritten Gangstufenstellung verschoben zu werden. Jede Art von Aktuator (nicht ausdrücklich dargestellt) kann verwendet werden, aber in dem veranschaulichten Beispiel umfasst der Aktuator eine axial bewegliche Gangstufengabel 220 mit einer Nut, in die das Ringelement 216 aufgenommen ist.
In der ersten Gangstufenstellung, die in den 6 und 7 dargestellt ist, ist der fünfte Satz (innerer) Gangstufenzähne 212 von dem zweiten Satz (äußerer) Gangstufenzähne 192 auf der Eingangswelle 170 entkoppelt, und der sechste Satz (innerer) Gangstufenzähne 214 ist an den Satz dritter (äußerer) Gangstufenzähne 198 auf dem Trägerkörper 196 gekoppelt, um dadurch eine „Hochgeschwindigkeitsbedingung“ bereitzustellen, in der das Zweiganggetriebe 150 (4) in einer ersten oder Hochgeschwindigkeits-Getriebeuntersetzung arbeitet.
In der zweiten Gangstufenstellung, die in 8 dargestellt ist, ist der fünfte Satz (innerer) Gangstufenzähne 212 von dem zweiten Satz (äußerer) Gangstufenzähne 192 auf der Eingangswelle 170 entkoppelt, und der sechste Satz (innerer) Gangstufenzähne 214 ist von dem Satz dritter (äußerer) Gangstufenzähne 198 auf dem Trägerkörper 196 entkoppelt, um dadurch eine „Neutralbedingung“ bereitzustellen, in der Drehkraft nicht durch das Zweiganggetriebe 150 (4), die Frontdifferentialbaugruppe 152 (4) oder die PTU 22 (4) übertragen wird.
In der dritten Gangstufenstellung, die in 9 veranschaulicht ist, ist der sechste Satz (innerer) Gangstufenzähne 214 an den zweiten Satz (äußerer) Gangstufenzähne 192 auf der Eingangswelle 170 gekoppelt, und der sechste Satz (innerer) Gangstufenzähne 214 ist von dem Satz dritter (äußerer) Gangstufenzähne 198 auf dem Trägerkörper 196 entkoppelt, um dadurch eine „Niedriggeschwindigkeitsbedingung“ bereitzustellen, in der das Zweiganggetriebe 150 (4) in einer zweiten oder Niedriggeschwindigkeits-Getriebeuntersetzung arbeitet.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 kann die Frontdifferentialbaugruppe 152 ein Differentialgehäuse 230, ein Paar Ausgangselemente 232 und ein Mittel zum Erlauben eines Drehzahlunterschieds zwischen den Ausgangselementen 232 aufweisen. Das Differentialgehäuse 230 kann so an den Trägerkörper 196 für eine damit verbundene Drehung gekoppelt sein, dass das Differentialgehäuse 230 um die Eingangselementachse 92 drehbar ist. Das Differentialgehäuse 230 kann die Ausgangselemente 232 und das Mittel für einen Drehzahlunterschied aufnehmen. In dem bereitgestellten Beispiel umfasst das Mittel für einen Drehzahlunterschied ein offenes Differentialgetriebe 236, das ein Paar Seitenräder 238 hat, und die Ausgangselemente 232 können Teile (z. B. eine innen-keilverzahnte Bohrung) der Seitenräder 238 umfassen, an die die Vorderachswellen 154 nicht-drehbar gekoppelt sind. Es versteht sich jedoch, dass alternativ andere Mittel für einen Drehzahlunterschied verwendet werden könnten, wie z. B. eine oder mehrere Kupplungen, ein Sperrdifferential oder ein schlupfbegrenztes Differential. Während das Differentialgetriebe 236 mit Kegelritzeln und Seitenrädern veranschaulicht ist, versteht es sich darüber hinaus, dass die Ritzel und Seitenräder eine Parallelachskonfiguration haben könnten, in der die Ritzel und Seitenräder geradverzahnte oder schraubenförmige Verzahnungen haben.
Die Vorderachswellen 154 können ein Keilzahnsegment haben, das nicht-drehbar so an die Ausgangselemente 232 gekoppelt sein kann, dass die Vorderachswellen 154 durch die Ausgangselemente 232 drehend angetrieben sind. Eine der Vorderachswellen 154 kann durch die Eingangswelle 170 und das Eingangselement 30 aufgenommen sein.
Mit Bezug auf die 4 und 5 kann die PTU 22 das PTU-Eingangselement 32, ein erstes Zwischenzahnrad 250, ein zweites Zwischenzahnrad 252, eine Welle 254, einen Zahnkranz 256, ein Kegelrad 258 und das PTU-Ausgangselement 34 aufweisen. Das PTU-Eingangselement 32 kann eine Vielzahl von ersten (äußeren) Betriebsartzähnen 270 umfassen, die an das erste Zwischenzahnrad 250 fest gekoppelt sein können. Das PTU-Eingangselement 32 und das erste Zwischenzahnrad 250 können in dem ersten Gehäuseelement 76 konzentrisch um das Eingangselement 30 angebracht sein. Das zweite Zwischenzahnrad 252 kann mit dem ersten Zwischenzahnrad 250 in kämmendem Eingriff sein. Die Welle 254 kann an das zweite Zwischenzahnrad 252 für eine damit verbundene Drehung gekoppelt sein. Ein Paar Wellenlager 280 kann die Welle 254 für Drehung relativ zu der Gehäusebaugruppe 50 lagern. Der Zahnkranz 256 kann auf der Welle 254 auf einem dem zweiten Zwischenzahnrad 252 gegenüberliegenden Ende angebracht sein. Das Kegelrad 258 kann in der Ritzelbohrung 110 in der zweiten Gehäusestruktur 62 aufgenommen sein und kann für eine Drehung relativ zu der zweiten Gehäusestruktur 62 durch einen Satz Ritzellager 300 aufgenommen sein. Das Kegelrad 258 kann mit dem Zahnkranz 256 in kämmendem Eingriff sein. Eine Lager-Einstellvorrichtung (nicht ausdrücklich dargestellt) kann zwischen der zweiten Gehäusestruktur 62 und einem der Wellenlager 280 eingesetzt sein, um die Wellenlager 280 vorzuspannen und/oder die Weise, in der die Zähne des Zahnkranzes 256 mit den Zähnen des Kegelrads 258 ineinander greifen, zu steuern. Die Lager-Einstellvorrichtung kann in einer herkömmlichen Weise aufgebaut sein und muss als solche hierin nicht in wesentlichen Einzelheiten beschrieben werden. Das PTU-Ausgangselement 34 kann an das Kegelrad 258 für eine damit verbundene Drehung gekoppelt sein.
Die Betriebsartkupplung 40 kann eine Klauenkupplung sein, die aufgebaut sein kann, um das PTU-Eingangselement 32 selektiv an das Eingangselement 30 zu koppeln. Die Betriebsartkupplung 40 kann eine Kupplung oder einen Betriebsartring 320 haben, die/der konzentrisch um die Eingangswelle 170 aufgenommen sein kann. Mit zusätzlicher Bezugnahme auf 6 kann der Betriebsartring 320 einen zweiten (inneren) Satz Betriebsartzähne 322, einen dritten (inneren) Satz Betriebsartzähne 324 und ein ringförmiges Ringelement 326 haben. Das Ringelement 326 kann mit einem Aktuator, wie z. B. dem Aktuator A (2), eingreifen, um dem Betriebsartring 320 zu erlauben, axial entlang der Eingangselementachse 92 zwischen einer ersten Betriebsartstellung und einer zweiten Betriebsartstellung bewegt zu werden. Jede Art von Aktuator kann verwendet werden, aber in dem bereitgestellten Beispiel umfasst der Aktuator A (2) eine axial bewegliche Betriebsartgabel 330 mit einer Nut 332, in die das Ringelement 326 aufgenommen ist.
In der ersten Betriebsartstellung, die in 6 veranschaulicht ist, ist der Betriebsartring 320 axial so von dem PTU-Eingangselement 32 getrennt, dass der zweite (innere) Satz Betriebsartzähne 322 von dem ersten (äußeren) Satz Betriebsartzähne 270 auf dem PTU-Eingangselement 32 entkoppelt ist. In dem besonderen dargestellten Beispiel ist der dritte (innere) Satz Betriebsartzähne 324 mit einem vierten (äußeren) Satz Betriebsartzähne 340 in Eingriff, der auf dem Gangstufenring 180 ausgebildet ist, und als solches wird sich der Betriebsartring 320 mit dem Gangstufenring 180 drehen, aber keine Drehkraft wird auf das PTU-Eingangselement 32 übertragen werden. Daraus folgt, dass der Antriebsstrang 14 (1) in einem 2-Rad-Hochgeschwindigkeitsbetriebsart arbeiten wird.
In der zweiten Betriebsartstellung, die in den 7 bis 9 veranschaulicht ist, ist der Betriebsartring 320 mit dem PTU-Eingangselement 32 so in Eingriff, dass der zweite (innere) Satz Betriebsartzähne 322 mit dem ersten (äußeren) Satz Betriebsartzähne 270 auf dem PTU-Eingangselement 32 gekoppelt ist.
In dem Beispiel von 7 ist der dritte (innerer) Satz Betriebsartzähne 324 mit dem vierten (äußeren) Satz Betriebsartzähne 340 in Eingriff, der auf dem Gangstufenring 180 ausgebildet ist, und als solches kann der Antriebsstrang 14 (1) in einer 4-Rad-Hochgeschwindigkeitsbetriebsart betrieben werden. In dem Beispiel von 8 ist der dritte (innere) Satz Betriebsartzähne 324 von dem vierten (äußeren) Satz Betriebsartzähne 340, der auf dem Gangstufenring 180 ausgebildet ist, und einem fünften (äußeren) Satz Betriebsartzähne 342, der auf dem Gangstufenring 180 ausgebildet ist, entkoppelt, und als solches kann der Antriebsstrang 14 (1) in einem neutralen, antriebslosen Zustand gehalten werden. In dem Beispiel von 9 ist der dritte (innere) Satz Betriebsartzähne 324 von dem vierten (äußeren) Satz Betriebsartzähne 340 entkoppelt, der auf dem Gangstufenring 180 ausgebildet ist, und mit dem fünften (äußeren) Satz Betriebsartzähne 342 gekoppelt, der auf dem Gangstufenring 180 ausgebildet ist, und als solches kann der Antriebsstrang 14 (1) in einem Betriebsart für 4-Rad-Niedriggeschwindigkeit arbeiten.
Mit Bezug auf 10 kann der Aktuator A ein Aktuatorgehäuse 1000, einen Motor 1002, ein Getriebe 1004, ein Lager 1006, eine Gewindespindel 1008, eine erste Schiene 1010, eine zweite Schiene 1012, eine Aufnahmebaugruppe 1014, die Gangstufengabel 220, die Betriebsartgabel 330, eine erste Schenkelfeder 1016, eine zweite Schenkelfeder 1018 und ein Steuerungssystem 1020 aufweisen.
Das Aktuatorgehäuse 1000 kann ein erstes Abdeckungselement 1030 und ein zweites Abdeckungselement 1032 aufweisen, das dichtend an das erste Abdeckungselement 1030 durch jedes geeignete Mittel, wie z. B. eine Dichtung oder eine Dichtungsmasse, gekoppelt sein kann. Mit zusätzlicher Bezugnahme auf 11 kann das erste Abdeckungselement 1030 eine Motorhalterung 1036, eine Getriebehalterung 1038 und eine erste Lagerhalterung 1040 definieren. Der Motor 1002 kann fest an die Motorhalterung 1036 gekoppelt sein. Die Getriebehalterung 1038 kann zwei oder mehr Wandelemente 1042 umfassen, die Elemente des Getriebes 1004 lagern können. Die erste Lagerhalterung 1040 kann konfiguriert sein, um einen Teil des Lagers 1006 aufzunehmen.
Mit Bezug auf die 10 und 12 kann das zweite Abdeckungselement 1032 an das erste Abdeckungselement 1030 gekoppelt sein, um den Motor 1002 und das Getriebe 1004 abzudecken. Das zweite Abdeckungselement 1032 kann eine zweite Lagerhalterung 1044, ein Paar erste Schienenöffnungen 1046, ein Paar zweite Schienenöffnungen 1048 und ein Gabelfenster 1050 definieren, durch das sich die Gangstufengabel 220 und die Betriebsartgabel 330 erstrecken können. Die zweite Lagerhalterung 1044 kann mit der ersten Lagerhalterung 1040 zusammenwirken, um das Lager 1006 zwischen diesen zu halten.
Mit erneuter Bezugnahme auf die 10 und 11 kann der Motor 1002 jedes Mittel sein, um Drehkraft bereitzustellen, wie z. B. ein Bürsten- oder bürstenloser DC-Motor. Das Getriebe 1004 kann jedes Mittel zum Übertragen von Drehkraft zwischen dem Motor 1002 und der Gewindespindel 1008 umfassen, wie z. B. zwei oder mehr Riemenscheiben, zwei oder mehr Kettenzahnräder und/oder zwei oder mehr Zahnräder. Das Getriebe 1004 kann zum Beispiel ein geradverzahntes Eingangsritzel 1054, das an die Abtriebswelle des Motors 1002 für eine damit verbundene Drehung angebracht sein kann, ein geradverzahntes Ausgangsritzel 1056, das an die Gewindespindel 1008 für eine gemeinsame Drehung gekoppelt sein kann, und eine Vielzahl von geradverzahnten Zwischenzahnrädern 1058 umfassen, die Drehkraft zwischen dem geradverzahnten Eingangsritzel 1054 und dem geradverzahnten Ausgangsritzel 1056 übertragen können. Die geradverzahnten Zwischenzahnräder 1058 können auf Achsen 1060 angebracht sein, die fest an zugehörige Paare der Wandelemente 1042 gekuppelt sein können. Das Getriebe 1004 kann ein gewünschtes Gesamtuntersetzungsverhältnis bereitstellen, wie z. B. ein Gesamtuntersetzungsverhältnis von etwa 250:1 bis etwa 750:1 und vorzugsweise ein Untersetzungsverhältnis von etwa 475:1.
Das Lager 1006 kann ein Kugellager mit einem äußeren Lagerlaufring 1070, der in der ersten und zweiten Lagerhalterung 1040 und 1044 aufgenommen sein kann, um den äußeren Lagerlaufring 1070 fest an das Aktuatorgehäuse 1000 zu koppeln, einem inneren Lagerlaufring 1072, der die Gewindespindel 1008 für eine Drehung um eine erste Achse 1076 lagern kann und einer Vielzahl von Lagerelementen (nicht ausdrücklich dargestellt) zwischen dem äußeren und inneren Lagerlaufring 1070 und 1072 sein.
Die Gewindespindel 1008 kann einstückig und integral geformt sein und kann eine Nabe 1080 und einen Gewindeteil 1082 umfassen. Die Nabe 1080 kann in dem inneren Lagerlaufring 1072 aufgenommen sein und kann für eine damit verbundene Drehung an das geradverzahnte Ausgangsritzel 1056 des Getriebes 1004 gekoppelt sein.
Die erste Schiene 1010 kann in den ersten Schienenöffnungen 1046 aufgenommen und in jeder gewünschten Weise fest an das zweite Abdeckungselement 1032 gekoppelt sein, wie z. B. eine Presspassung. Die erste Schiene 1010 kann sich entlang einer zweiten Achse 1090 erstrecken, die allgemein parallel zu der ersten Achse 1076 sein kann. Ähnlich kann die zweite Schiene 1012 in den zweiten Schienenöffnungen 1048 aufgenommen und in jeder gewünschten Weise fest an das zweite Abdeckungselement 1032 gekoppelt sein, wie z. B. eine Presspassung. Die zweite Schiene 1012 kann sich entlang einer dritten Achse 1092 erstrecken, die allgemein parallel zu der ersten Achse 1076 sein kann.
Die Aufnahmebaugruppe 1014 kann eine Aufnahme 2000, einen Aufnahmekörper 2002, einen Halter 2004, eine oder mehrere Führungen 2006 und eine Aufnahmefeder 2008 umfassen. Die Aufnahme 2000 kann einen Mittelkörper 2020, ein erstes Aufnahmejoch 2022, ein zweites Aufnahmejoch 2024, ein drittes Aufnahmejoch 2026, ein Paar Schenkel 2028, die an gegenüberliegende Enden des Mittelkörpers 2020 gekoppelt sein können, eine erste Aufnahmeantriebsnase 2030 und eine zweite Aufnahmeantriebsnase 2032 umfassen. Jedes des ersten, zweiten und dritten Aufnahmejochs 2022, 2024 und 2026 kann an den Mittelkörper 2020 gekoppelt sein. Das erste und dritte Aufnahmejoch 2022 und 2026 können verschiebbar auf der ersten Schiene 1010 aufgenommen sein, und das zweite Aufnahmejoch 2024 kann verschiebbar auf der zweiten Schiene 1012 aufgenommen sein. In dem besonderen bereitgestellten Beispiel ist das erste Aufnahmejoch 2022 zwischen dem zweiten und dritten Aufnahmejoch 2024 und 2026 angeordnet. Jeder der Schenkel 2028 kann gegabelt sein, um ein Paar Arme 2040 mit einer Schenkelöffnung 2042 zwischen diesen zu definieren. Darüber hinaus kann jeder der Schenkel 2028 ein Paar erste Führungsschlitze 2048 definieren, die teilweise durch die Schenkel 2028 geformt sein können. Genauer gesagt kann sich jeder der ersten Führungsschlitze 2048 durch eine innenliegende Seite IS eines zugehörigen der Schenkel 2028, aber nicht eine außenliegende Seite OS des zugehörigen der Schenkel 2028 erstrecken. Die erste und zweite Aufnahmeantriebsnase 2030 und 2032 können auf der Aufnahme 2000 an einer Stelle zwischen dem ersten Aufnahmejoch 2022 und dem zweiten Aufnahmejoch 2024 angeordnet sein. In dem besonderen bereitgestellten Beispiel formen die erste und zweite Aufnahmeantriebsnase 2030 und 2032 die gegenüberliegenden Stirnflächen einer einzigen Struktur.
Der Aufnahmekörper 2002 kann ein sich in einer Längsrichtung erstreckendes Körperelement 2050 und einen Kopf 2052 umfassen und kann ein Paar zweiter Führungsschlitze 2054 definieren. Das Körperelement 2050 kann eine Innengewindebohrung 2060 und ein Paar Flanken 2062 haben. Die Innengewindebohrung 2060 kann den Gewindeteil 1082 der Gewindespindel 1008 aufnehmen, um den Aufnahmekörper 2002 über ein Gewinde an die Gewindespindel 1008 zu koppeln. Der Kopf 2052 kann an das Körperelement 2050 auf einem den Flanken 2062 gegenüberliegenden Ende gekoppelt sein und kann sich von dort radial auswärts erstrecken. Der Kopf 2052 kann in der Schenkelöffnung 2042 eines entsprechenden der Schenkel 2028 aufgenommen sein und kann bemessen sein, um nicht-drehbar, aber axial verschiebbar mit den Armen 2040 des entsprechenden der Schenkel 2028 einzugreifen. Die zweiten Führungsschlitze 2054 können in dem Körperelement 2050 und dem Kopf 2052 geformte sich in Längsrichtung erstreckende Nuten sein, die bemessen sind, um die Führungen 2006 teilweise aufzunehmen.
Der Halter 2004 kann einen Halterkopf 2072 aufweisen, der in der Schenkelöffnung 2042 eines entsprechenden der Schenkel 2028 (gegenüber dem Schenkel 2028, der den Kopf 2052 des Körperelements 2050 aufnimmt) aufgenommen sein kann, und kann bemessen sein, um nicht-drehbar, aber axial verschiebbar mit den Armen 2040 des entsprechenden der Schenkel 2028 einzugreifen. Der Halterkopf 2072 kann sich radial auswärts von dem Körperelement 2050 des Aufnahmekörpers 2002 erstrecken. Der Halter 2004 kann in jeder gewünschten Weise fest und nicht-drehbar an den Aufnahmekörper 2002 gekoppelt sein. In dem besonderen bereitgestellten Beispiel weist der Halter 2004 ein Paar Halterflansche 2064 auf, die an den Flanken 2062 an dem Körperelement 2050 anliegen, und ein Befestigungsmittel, wie z. B. ein Stift (nicht ausdrücklich dargestellt), wird durch die Halterflansche 2064 und die Flansche 2062 eingesetzt, um den Halter 2004 an den Aufnahmekörper 2002 zu koppeln. Ein Paar dritter Führungsschlitze 2066 kann in dem Halterkopf 2072 geformt sein. Die dritten Führungsschlitze 2066 können in Reihe mit den zweiten Führungsschlitzen 2054 in dem Aufnahmekörper 2002 angeordnet sein, wenn der Halter 2004 und der Aufnahmekörper 2002 zusammen angebracht sind. Fachleute verstehen, dass, obwohl der Halter 2004 und der Aufnahmekörper 2002 als zwei eigenständige Bauteile beschrieben worden sind, die aneinander angebracht sind, der Halter 2004 und der Aufnahmekörper 2002 alternativ einstückig und integral geformt sein könnten.
Die Führungen 2006 sind konfiguriert, um den Halter 2004 und den Aufnahmekörper 2002 zu führen, wenn sie sich entlang der ersten Achse 1076 relativ zu der Aufnahme 2000 bewegen. In dem bereitgestellten Beispiel sind zwei Führungen 2006 vorgesehen, und jede Führung 2006 ist eine Stahlstange, die in einen entsprechenden Satz der ersten, zweiten und dritten Führungsschlitze 2048, 2054 und 2066 aufgenommen ist. Es versteht sich, dass, da die ersten Führungsschlitze 2048 sich nicht vollständig durch die Arme 2040 der Schenkel 2028 erstrecken, die Führungen 2006 zwischen den Schenkeln 2028 gefangen sind, während der Aufnahmekörper 2002 und der Halter 2004 auf den Führungen 2006 gleiten können, um fähig zu sein, sich aus beiden Enden der Aufnahme 2000 heraus zu schieben.
Die Aufnahmefeder 2008 kann koaxial um den Mittelkörper 2020 des Aufnahmekörpers 2002 angebracht sein und kann an einer inneren Oberfläche des Kopfs 2052 des Aufnahmekörpers 2002 und einer inneren Oberfläche des Halterkopfs 2072 des Halters 2004 anliegen. Die Aufnahmefeder 2008 kann den Aufnahmekörper 2002 und den Halter 2004 relativ zu den Schenkeln 2028 der Aufnahme 2000 zentrieren. Darüber hinaus kann die Aufnahmefeder 2008 eine axiale Bewegung des Aufnahmekörpers 2002 entlang der ersten Achse 1076 relativ zu der Aufnahme 2000 erlauben, wie nachstehend im Einzelnen beschrieben wird.
Die Gangstufengabel 220 kann ein erstes Gabelelement 2100, ein erstes Gabeljoch 2102, ein zweites Gabeljoch 2104, eine erste Gabelantriebsnase 2106 und eine zweite Gabelantriebsnase 2108 aufweisen. Das erste Gabelelement 2100 kann eine halbkreisförmige Struktur mit einer Nut 2120 umfassen, in die das Ringelement 216 (4) aufgenommen ist. Das erste und zweite Gabeljoch 2102 und 2104 können mit der ersten Schiene 1010 verschiebbar eingreifen und können fest an das erste Gabelelement 2100 gekoppelt sein. In dem besonderen bereitgestellten Beispiel sind das erste und dritte Aufnahmejoch 2022 und 2026 axial zwischen dem ersten und zweiten Gabeljoch 2102 und 2104 angeordnet. Die erste Gabelantriebsnase 2106 kann an das zweite Gabeljoch 2104 gekoppelt sein und kann so mit der ersten Aufnahmeantriebsnase 2030 in Reihe positioniert sein, dass die erste Aufnahmeantriebsnase 2030 die erste Gabelantriebsnase 2106 in einigen Situationen berühren kann, um eine Bewegung der Gangstufengabel 220 zu koordinieren. Die zweite Gabelantriebsnase 2108 kann an das erste Gabeljoch 2102 gekoppelt sein und kann so mit der zweite Aufnahmeantriebsnase 2032 in Reihe positioniert sein, dass die zweite Aufnahmeantriebsnase 2032 die zweite Gabelantriebsnase 2108 in einigen Situationen berühren kann, um eine Bewegung der Gangstufengabel 220 zu koordinieren.
Die Betriebsartgabel 330 kann ein zweites Gabelelement 2200, ein drittes Gabeljoch 2202 und ein viertes Gabeljoch 2204 aufweisen. Das zweite Gabelelement 2200 kann eine halbkreisförmige Struktur mit einer Nut 2220 aufweisen, in die das Ringelement 326 (4) aufgenommen ist. Das dritte und vierte Gabeljoch 2202 und 2204 können verschiebbar mit der zweiten Schiene 1012 eingreifen und können fest an das zweite Gabelelement 2200 gekoppelt sein. In dem besonderen bereitgestellten Beispiel ist das zweite Gabeljoch 2024 axial zwischen dem dritten und vierten Gabeljoch 2202 und 2204 angeordnet.
Die erste Schenkelfeder 1016 kann eine Druckfeder sein, die auf der ersten Schiene 1010 zwischen dem ersten Gabeljoch 2102 und dem ersten Aufnahmejoch 2022 aufgenommen sein kann. Entsprechend kann die erste Schenkelfeder 1016 das erste Gabeljoch 2102 (und dadurch die Gangstufengabel 216) axial entlang der ersten Schiene 1010 in eine Richtung weg von der Aufnahme 2000 vorspannen. Die zweite Schenkelfeder 1018 kann eine Druckfeder sein, die auf der zweiten Schiene zwischen dem zweiten Aufnahmejoch 2024 und dem vierten Gabeljoch 2204 aufgenommen werden kann. Entsprechend kann die zweite Schenkelfeder 1018 das vierte Gabeljoch 2204 (und dadurch die Betriebsartgabel 330) axial entlang der zweiten Schiene 1012 in einer Richtung weg von der Aufnahme 2000 vorspannen.
Mit Bezug auf die 10 und 13 kann das Steuerungssystem 1020 eine Steuereinheit 2300, einen Drehsensor 2302, einen ersten Stellungssensor 2304 und einen zweiten Stellungssensor 2306 umfassen. Die Steuereinheit 2300 kann an eine Fahrzeug-Steuereinheit 2300, eine elektrische Stromquelle 2312 und den Motor 1002 gekoppelt sein. Die Steuereinheit 2300 und die Fahrzeug-Steuereinheit 2300 können miteinander kommunizieren, um Fahrzeugdaten, eine gewünschte Gangstufeneinstellung und eine gewünschte Betriebsarteinstellung von der Fahrzeug-Steuereinheit 2300 zu der Steuereinheit 2300 zu übertragen und Betriebsdaten von der Steuereinheit 2300 zu der Fahrzeug-Steuereinheit 2300 zu übertragen. Die Steuereinheit 2300 kann den Motor 1002 selektiv an die elektrische Stromquelle 2312 koppeln, um die Drehrichtung des Motors 1002 und den Umfang zu steuern, in dem der Motor 1002 arbeitet.
Der Drehsensor 2302 kann an das Aktuatorgehäuse 1000 gekoppelt werden und kann konfiguriert sein, um eine Drehung eines Bauteils innerhalb des Aktuators A abzutasten und entsprechend ein Drehsensorsignal zu erzeugen. In dem besonderen bereitgestellten Beispiel umfasst der Drehsensor 2302 ein Sensorritzel 2320, das durch ein erstes der geradverzahnten Zwischenzahnräder 1058 angetrieben wird, ein Magnetimpulsrad 2322, das an das Sensorritzel 2320 für eine damit verbundene Drehung gekoppelt ist, und einen Halleffekt-Sensor 2324, der konfiguriert ist, um eine Drehung des Magnetimpulsrads 2322 abzutasten und als Reaktion darauf ein Drehsensorsignal zu erzeugen.
Der erste Stellungssensor 2304 kann ein erstes Sensorobjekt 2330 und einen ersten Sensor 2332 umfassen. Das erste Sensorobjekt 2330 kann einen ersten Magneten umfassen, der fest an die Gangstufengabel 220 für eine damit verbundene Bewegung entlang der ersten Schiene 1010 gekoppelt sein kann. In dem bereitgestellten Beispiel ist das erste Sensorobjekt 2330 fest an das zweite Gabeljoch 2104 montiert. Der erste Sensor 2332 kann jede Art von Sensor sein, der eine Stellung des ersten Sensorobjekts 2330 abtasten und entsprechend ein erstes Stellungssignal erzeugen kann. Zum Beispiel kann der erste Sensor 2332 eine Vielzahl von Halleffekt-Sensoren 2336 umfassen, die konfiguriert sind, um das erste Sensorobjekt 2330 abzutasten und entsprechend jeweilige Stellungssignale zu erzeugen.
In dem besonderen bereitgestellten Beispiel umfasst der erste Sensor 2332 fünf Halleffekt-Sensoren 2336, die fest an eine Leiterplatte 2338 der Steuereinheit 2300 gekoppelt sind und die entlang einer ersten Sensorachse 2340 angeordnet sind, die allgemein parallel zu der zweiten Achse 1090 sein kann. Die fünf Halleffekt-Sensoren 2336 wirken mit dem ersten Sensorobjekt 2330 zusammen, um der Bewegung der Gangstufengabel 220 entlang der zweiten Achse 1090 zu erlauben, überwacht und gemeldet zu werden, damit die Steuereinheit 2300 mindestens drei vorgegebene Stellungen der Gangstufengabel 220 erkennen kann, wie z. B. eine Hochgeschwindigkeitsstellung, eine Neutralstellung und eine Niedriggeschwindigkeitsstellung, und wahlweise eine erste Zwischenstellung, in der die Gangstufengabel 220 zwischen der Hochgeschwindigkeits- und Neutralstellung angeordnet ist, und eine zweite Zwischenstellung, in der die Gangstufengabel 220 zwischen der Neutral- und Niedriggeschwindigkeitsstellung angeordnet ist.
Der zweite Stellungssensor 2306 kann ein zweites Sensorobjekt 2350 und einen zweiten Sensor 2352 umfassen. Das zweite Sensorobjekt 2350 kann einen zweiten Magneten umfassen, der fest an der Betriebsartgabel 330 für eine damit verbundene Bewegung entlang der zweiten Schiene 1012 gekoppelt sein kann. In dem bereitgestellten Beispiel ist das zweite Sensorobjekt 2350 fest an dem vierten Gabeljoch 2204 angebracht. Der zweite Sensor 2352 kann jede Art von Sensor sein, der eine Stellung des zweiten Sensorobjekts 2350 abtasten und entsprechend ein zweites Stellungssignal erzeugen kann. Zum Beispiel kann der zweite Sensor 2352 eine Vielzahl von Halleffekt-Sensoren 2356 umfassen, die konfiguriert sind, um das zweite Sensorobjekt 2350 abzutasten und entsprechend jeweilige Stellungssignale zu erzeugen.
In dem besonderen bereitgestellten Beispiel umfasst der zweite Sensor 2352 drei Halleffekt-Sensoren 2356, die fest an die Leiterplatte 2338 der Steuereinheit 2300 gekoppelt sind und die entlang einer zweiten Sensorachse 2360 angeordnet sind, die allgemein parallel zu der dritten Achse 1092 sein kann. Die drei Halleffekt-Sensoren 2356 wirken mit dem zweiten Sensorobjekt 2350 zusammen, um der Bewegung der Betriebsartgabel 330 entlang der dritten Achse 1092 zu erlauben, überwacht und gemeldet zu werden, damit die Steuereinheit 2300 mindestens zwei vorgegebene Stellungen der Betriebsartgabel 330 erkennen kann, wie z. B. eine Zweiradantriebsstellung und eine Vierradantriebsstellung, und wahlweise eine dritte Zwischenstellung zwischen der Zweirad- und Vierradantriebsstellung.
Im Betrieb kann die Steuereinheit 2300 den Motor 1002 betreiben, um die Aufnahmebaugruppe 1014 (über die Gewindespindel 1008) anzutreiben, um eine Bewegung der Gangstufengabel 220 und der Betriebsartgabel 330 zu koordinieren. Der Drehsensor 2302 kann durch die Steuereinheit 2300 verwendet werden, um den Betrag zu steuern, um den der Motor 1002 die Gewindespindel 1008 dreht, während der erste und zweite Stellungssensor 2304 und 2306 durch die Steuereinheit 2300 verwendet werden können, um das Positionieren des Gangstufenrings 180 und des Betriebsartrings 320 (oder der Gangstufengabel 220 und der Betriebsartgabel 330) zu erkennen.
Wenn das Kraftübertragungsbauteil in der Hochgeschwindigkeitsgangstufe (6) in dem Zweiradantrieb betrieben wird, kann die Aufnahmebaugruppe 1014 so in einer ersten Aufnahmestellung entlang der ersten Achse 1076 positioniert sein, dass die erste Schenkelfeder 1016 zwischen dem ersten Schenkeljoch zusammengedrückt wird – und das erste Gabeljoch 2102 und die Gangstufengabel 220 an die Kante des Gabelfensters 1050 angelegt werden (d.h. die Gangstufengabel 220 ist in der Hochgeschwindigkeitsstellung), während die zweite Schenkelfeder 1018 die Betriebsartgabel 330 so in einer Richtung vorspannt, dass der dritte Gabelschenkel 2028 an den zweiten Aufnahmeschenkel 2028 stößt, um dadurch die Betriebsartgabel 330 in der Zweiradantriebsstellung zu positionieren.
Wenn eine Änderung der Art und Weise gewünscht wird, in der das Kraftübertragungsbauteil arbeitet, kann die Gewindespindel 1008 in einer ersten Drehrichtung gedreht werden, um die Aufnahmebaugruppe 1014 entlang der ersten Achse 1076 in einer ersten Axialrichtung zu bewegen. Unter der Annahme, dass der Betriebsartring 320 sich entlang der Eingangselementachse 92 mit einer Bewegung der Aufnahmebaugruppe 1014 entlang der ersten Achse 1076 bewegt, kann die Betriebsartgabel 330 von der Zweiradantriebsstellung zu der dritten Zwischenstellung und danach in die Vierradantriebsstellung bewegt werden. In dem Fall, dass der Betriebsartring 320 nicht fähig ist, sich in die Vierradantriebsstellung zu bewegen (z. B. ist der zweite (innere) Satz Betriebsartzähne 322 nicht zu den Betriebsartzähnen 270 auf dem PTU-Eingangselement 32 ausgerichtet), kann die zweite Schenkelfeder 1018 ausreichend Elastizität bereitstellen, um der Aufnahmebaugruppe 1014 zu erlauben, vollständig durch die Gewindespindel 1008 bewegt zu werden, trotz der Beendigung von Bewegung der Betriebsartgabel 330, wie ebenso eine Vorspannkraft (axial entlang der zweiten Schiene 1012 gerichtet) an das vierte Gabeljoch 2204 anzulegen, was die Betriebsartgabel 330 veranlassen wird, sich entlang der zweiten Schiene in die Vierradantriebsstellung zu bewegen, wenn der zweite (innere) Satz Betriebsartzähne 322 ausgerichtet zu und einrastbar mit den Betriebsartzähnen 270 auf dem PTU-Eingangselement 32 ist.
Wenn eine weitere Änderung der Art und Weise gewünscht ist, in der das Kraftübertragungsbauteil arbeitet, kann die Gewindespindel 1008 in eine erste Drehrichtung gedreht werden, um die Aufnahmebaugruppe 1014 weiter entlang der ersten Achse 1076 zu bewegen. Unter der Annahme, dass der Gangstufenring 180 sich entlang der Eingangselementachse 92 mit einer Bewegung der Aufnahmebaugruppe 1014 entlang der ersten Achse 1076 bewegt, kann die Gangstufengabel 220 von der Hochgeschwindigkeitsstellung zu der Neutralgangstellung und danach in die Niedriggeschwindigkeitsstellung bewegt werden. In dem Fall, dass der Gangstufenring 180 nicht fähig ist, sich in die Niedriggeschwindigkeitsstellung zu bewegen (z. B. der sechste Satz (innerer) Gangstufenzähne 214 ist nicht zu dem zweiten Satz (äußerer) Gangstufenzähne 192 auf der Eingangswelle 170 ausgerichtet), kann die Aufnahmefeder 2008 durch ihr Zusammendrücken zwischen dem Kopf 2052 des Aufnahmekörpers 2002 und dem gegenüberliegenden Schenkel 2028 der Aufnahme 2000 ausreichend Elastizität bereitstellen, um der Aufnahmebaugruppe 1014 zu erlauben, vollständig durch die Gewindespindel 1008 bewegt zu werden, trotz der Beendigung von Bewegung der Gangstufengabel 220. Da darüber hinaus die erste Aufnahmeantriebsnase 2030 die erste Gabelantriebsnase 2106 berührt, während die Aufnahme 2000 die Gangstufengabel 220 in die Niedriggeschwindigkeitsstellung bewegt, legt ein Zusammendrücken der Aufnahmefeder 2008 eine Vorspannkraft (axial entlang der erste Achse 1076 gerichtet) an die Aufnahme 2000 an, was die Aufnahme 2000 veranlassen wird, die Gangstufengabel 220 in die Niedriggeschwindigkeitsstellung zu bewegen, wenn der sechste Satz (innerer) Gangstufenzähne 214 ausgerichtet zu und einrastbar mit dem zweiten Satz (äußerer) Gangstufenzähne 192 auf der Eingangswelle 170 ist.
Wenn der Benutzer wünscht, das Kraftübertragungsbauteil aus der Betriebsart für Niedriggeschwindigkeits-Vierradantrieb zu schalten, kann die Gewindespindel 1008 in eine zweite Drehrichtung gedreht werden (entgegengerichtet der ersten Drehrichtung), um die Aufnahmebaugruppe 1014 entlang der ersten Achse 1076 in eine zweite Axialrichtung zu bewegen, die der ersten Axialrichtung entgegengerichtet ist. Unter der Annahme, dass der Gangstufenring 180 sich entlang der Eingangselementachse 92 mit einer Bewegung der Aufnahmebaugruppe 1014 entlang der ersten Achse 1076 bewegt, kann die Gangstufengabel 220 von der Niedriggeschwindigkeitsstellung zu der Neutralstellung und danach in die Hochgeschwindigkeitsstellung bewegt werden.
In dem Fall, dass der Gangstufenring 180 nicht fähig ist, sich in die Hochgeschwindigkeitsstellung zu bewegen (z. B. ist der Gangstufenring 180 zu der Eingangswelle 170 drehmomentverriegelt), kann die erste Schenkelfeder 1016 zusammengedrückt werden, um der zweiten Aufnahmeantriebsnase 2032 zu erlauben, die zweite Gabelantriebsnase 2108 zu berühren. Eine weitere Drehung der Gewindespindel 1008 in die zweite Drehrichtung kann den Aufnahmekörper 2002 in die zweite Axialrichtung relativ zu der Aufnahme 2000 bewegen, um ein Zusammendrücken der Aufnahmefeder 2008 zu veranlassen. Das Zusammendrücken der Aufnahmefeder 2008 stellt ein Maß an Elastizität bereit, das dem Aufnahmekörper 2002 erlaubt, vollständig durch die Gewindespindel 1008 bewegt zu werden, ohne eine entsprechende Bewegung der Aufnahme 2000 oder der Gangstufengabel 220. Ein Zusammendrücken der Aufnahmefeder 2008 kann eine Kraft auf die Aufnahme 2000 aufrecht erhalten, die durch die zweite Aufnahmeantriebsnase 2032 und die zweite Gabelantriebsnase 2108 übertragen wird, was darauf abzielt, sowohl die Aufnahme 2000, als auch die Gangstufengabel 220 in die zweite Axialrichtung und weg von der Betriebsartgabel 330 zu drücken. Darüber hinaus ist die erste Schenkelfeder 1016 in diesem Zustand zusammengedrückt und legt eine Vorspannkraft an die Gangstufengabel 220 an, um die Gangstufengabel 220 in Richtung der Hochgeschwindigkeitsstellung zu drücken.
Wenn der Benutzer wünscht, das Kraftübertragungsbauteil aus der Betriebsart für Hochgeschwindigkeits-Vierradantrieb und in die Betriebsart für Hochgeschwindigkeits-Zweiradantrieb zu schalten, kann die Gewindespindel 1008 weiter in die zweite Drehrichtung gedreht werden, um die Aufnahmebaugruppe 1014 weiter entlang der ersten Achse 1076 in die zweite Axialrichtung zu bewegen. Unter der Annahme, dass der Betriebsartring 3200 sich entlang der Eingangselementachse 92 mit einer Bewegung der Aufnahmebaugruppe 1014 entlang der ersten Achse 1076 bewegt, kann die Betriebsartgabel 330 von der Vierradantriebsstellung zu der dritten Zwischenstellung und danach in die Zweiradantriebsstellung bewegt werden.
In dem Fall, dass der Betriebsartring 320 nicht fähig ist, sich in die Zweiradantriebsstellung zu bewegen (z. B. ist der Betriebsartring 320 zu dem PTU-Eingangselement 32 drehmomentverriegelt), kann die Gewindespindel 1008 in der zweiten Drehrichtung angetrieben werden, um den Aufnahmekörper 2002 in die zweite Axialrichtung relativ zu der Aufnahme 2000 zu bewegen, um ein Zusammendrücken der zweiten Schenkelfeder 1018 und wahlweise der Aufnahmefeder 2008 zu veranlassen. Das Zusammendrücken der zweiten Schenkelfeder 1018 (und wahlweise der Aufnahmefeder 2008) stellt ein Maß an Elastizität bereit, das dem Aufnahmekörper 2002 erlaubt, vollständig durch die Gewindespindel 1008 bewegt zu werden, ohne eine entsprechende Bewegung der Aufnahme 2000 oder der Betriebsartgabel 330. Ein Zusammendrücken der Aufnahmefeder 2008 kann eine Kraft auf die Aufnahme 2000 aufrechterhalten, die durch das zweite Aufnahmejoch 2024 auf das dritte Gabeljoch 2202 übertragen wird, was darauf abzielt, sowohl die Aufnahme 2000 als auch die Betriebsartgabel 330 in die zweite Axialrichtung in Richtung der Gangstufengabel 220 zu drücken.
Die Steuereinheit 2300 kann konfiguriert sein, um eine Kraft zu begrenzen (oder die Begrenzung zu koordinieren), die durch die das Kraftübertragungsbauteil in dem Fall übertragen wird, dass der Gangstufenring 180 nur mit entweder der Eingangswelle 170 oder dem Planetenträger 176 in einem vorgegebenen Umfang eingerastet ist (d.h. ein Umfang, der geringer als vollständig eingerastet ist), oder wenn der Betriebsartring 320 nur mit dem PTU-Eingangselement 32 in einem vorgegebenen Umfang eingerastet ist (d.h. ein Umfang, der geringer als vollständig eingerastet ist). Genauer gesagt, kann die Steuereinheit 2300 konfiguriert sein, um das folgende Verfahren auszuführen: Verschieben des Rings (z. B. der Gangstufenring 180 oder der Betriebsartring 320) zu einer vollständig gelösten Stellung (z. B. einer Neutralstellung); Generieren eines Befehls, um die Kupplungsgabel (z. B. die Gangstufengabel 220 oder die Betriebsartgabel 330) zu einer eingerasteten Stellung (z. B. die Niedriggeschwindigkeitsstellung oder die Hochgeschwindigkeitsstellung für die Gangstufengabel 220 oder die Vierradantriebsstellung für die Betriebsartgabel 330) zu bewegen und entsprechend Betreiben des Elektromotors (z. B. Motor 1002), um die Kupplungsgabel zu veranlassen, den Ring in Richtung der vollständig eingerasteten Stellung zu bewegen; Ermitteln einer Stellung des Rings entlang der Achse (z. B. Eingangselementachse 92), nachdem der Elektromotor den Betrieb angehalten hat; und ein Begrenzen der durch den Ring übertragenen Drehkraft, wenn der Ring nicht vollständig eingerastet angeordnet ist, aber dennoch an dem zweiten Kraftübertragungselement in zumindest einem vorgegebenen Umfang eingerastet ist. Darüber hinaus könnte das Verfahren eine Übertragung von Drehkraft durch den Ring verhindern, wenn der Ring nicht in der vollständig gelösten Stellung ist und der Ring mit dem zweiten Kraftübertragungselement in einem Umfang eingerastet ist, der geringer als der vorgegebene Umfang ist.
Es versteht sich, dass eine oder mehrere Sperrvorrichtungen in den Aktuator A eingebaut sein können, um die Gangstufengabel 220 und/oder die Betriebsartgabel 330 in einer gewünschten Stellung zu verriegeln. In dem Beispiel von 17 ist ein Rastmechanismus D in jeweils der Gangstufengabel 220’ und der Betriebsartgabel aufgenommen (nicht ausdrücklich dargestellt). Der Rastmechanismus umfasst einen Stößel 3000, eine Stößelfeder 3002, und eine Rastkugel 3004, die in einer Rastöffnung 3006 angebracht ist, die in die Gangstufengabel 220’ geformt ist. Der Stößel 3000 ist an die Gangstufengabel 220’ allgemein parallel zu der ersten Schiene 1010’ angebracht. Der Stößel 3000 weist eine erste Kugelnut 3010 auf, die konfiguriert ist, um komplementär zu der Rastkugel 3004 zu sein. Die Stößelfeder 3002 ist koaxial um den Stößel 3000 angebracht und ist konfiguriert, um den Stößel 3000 so vorzuspannen, dass die erste Kugelnut 3010 nicht in Reihe mit der Rastkugel 3004 ist. Wenn die Gangstufengabel 220’ in eine gewünschte Stellung bewegt wird, wird die Rastöffnung 3006 zu einer zweiten Kugelnut 3020 ausgerichtet, die in der ersten Schiene 1010’ geformt ist, was der Stößelfeder 3002 erlaubt, den Stößel 3000 so zu bewegen, dass die Rastkugel 3004 in die zweite Kugelnut 3020 bewegt wird. In diesem Zustand ist die Rastkugel 3004 nicht in der ersten Kugelnut 3010 angeordnet und als solches hindert der Stößel 3000 die Rastkugel 3004 in einem Umfang zurückgezogen zu werden (in die Rastöffnung 3006 in der Gangstufengabel 220’), der der Rastkugel 3004 erlaubt, von der ersten Schiene 1010’ gelöst zu werden. Entsprechend ist das Gangstufenjoch 220’ in der gewünschten Stellung verriegelt. Um das Gangstufenjoch 220’ zu freizugeben, kann eine weitere Struktur, wie z. B. die Aufnahme (nicht dargestellt), das Aktuatorgehäuse (nicht dargestellt) oder die Betriebsartgabel (nicht dargestellt), verwendet werden, um auf den Stößel 3000 zu drücken, um den Stößel 3000 relativ zu der Gangstufengabel 220’ zu bewegen, um die Rastkugel 3004 zu der ersten Kugelnut 3010 auszurichten.
Die vorangegangene Beschreibung der Ausführungsbeispiele wurde zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung begrenzen. Einzelne Elemente oder Merkmale eines bestimmten Ausführungsbeispiels sind generell nicht auf dieses bestimmte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern sind gegebenenfalls austauschbar und können in einem ausgewählten Ausführungsbeispiel verwendet werden, selbst wenn dies nicht ausdrücklich gezeigt oder beschrieben ist. Dieselben können auch in vielfacher Weise abgewandelt werden. Solche Abänderungen dürfen nicht als eine Abweichung der Offenbarung angesehen werden und alle solche Veränderungen sollen in den Schutzumfang der Offenbarung eingeschlossen sein.

Claims

Kraftübertragungsbauteil, umfassend: ein Aktuatorgehäuse; einen an das Aktuatorgehäuse gekoppelten Motor; eine durch den Motor angetriebenes Getriebe, wobei das Getriebe mindestens teilweise in dem Aktuatorgehäuse aufgenommen ist; eine Gewindespindel, die um eine erste Achse drehbar ist, wobei die Gewindespindel durch das Getriebe angetrieben ist; eine erste Schiene, die sich entlang einer zweiten Achse erstreckt, die allgemein parallel zu der ersten Achse ist; eine zweite Schiene, die sich entlang einer dritten Achse erstreckt, die allgemein parallel zu der ersten Achse ist; eine durch die Gewindespindel axial entlang der ersten Achse angetriebene Aufnahmebaugruppe, wobei die Aufnahmebaugruppe eine Aufnahme mit einem ersten Aufnahmejoch, das verschiebbar auf der ersten Schiene aufgenommen ist, und ein zweites Aufnahmejoch umfasst, das verschiebbar auf der zweiten Schiene aufgenommen ist; eine erste, auf der ersten Schiene verschiebbar montierte Kupplungsgabel; und eine zweite, auf der zweiten Schiene verschiebbar montierte Kupplungsgabel; wobei eine Bewegung der Aufnahme entlang der ersten Schiene eine Bewegung der ersten Kupplungsgabel entlang der zweiten Achse und eine Bewegung der zweiten Kupplungsgabel entlang der dritten Achse koordiniert.
Kraftübertragungsbauteil nach Anspruch 1, wobei die erste Kupplungsgabel ein erstes Kupplungsgabeljoch umfasst, das an der ersten Schiene verschiebbar montiert ist, und wobei eine erste Feder zwischen dem ersten Aufnahmejoch und dem ersten Kupplungsgabeljoch angeordnet ist.
Kraftübertragungsbauteil nach Anspruch 2, wobei die erste Feder koaxial auf der ersten Schiene aufgenommen ist.
Kraftübertragungsbauteil nach Anspruch 2, wobei die zweite Kupplungsgabel ein zweites Kupplungsgabeljoch umfasst, das an der zweiten Schiene verschiebbar montiert ist, und wobei eine zweite Feder zwischen dem zweiten Aufnahmejoch und dem zweiten Kupplungsgabeljoch angeordnet ist.
Kraftübertragungsbauteil nach Anspruch 4, wobei die zweite Feder koaxial auf der zweiten Schiene aufgenommen ist.
Kraftübertragungsbauteil nach Anspruch 4, wobei die erste Kupplungsgabel zwischen einer ersten Gabelstellung und einer zweiten Gabelstellung beweglich ist und wobei die Aufnahme eine erste Antriebsnase umfasst, die konfiguriert ist, um eine zweite Antriebsnase zu berühren, die auf der ersten Kupplungsgabel ausgebildet ist, um die erste Kupplungsgabel in eine erste Axialrichtung zu bewegen, um die erste Kupplungsgabel aus der ersten Gabelstellung heraus und in Richtung der zweiten Gabelstellung zu bewegen.
Kraftübertragungsbauteil nach Anspruch 1, ferner mit einem ersten Sensorobjekt und einem ersten Sensor, wobei das erste Sensorobjekt an die erste Kupplungsgabel für eine damit verbundene Bewegung gekoppelt ist, wobei der erste Sensor an das Aktuatorgehäuse gekoppelt und konfiguriert ist, um das erste Sensorobjekt zu erfassen und entsprechend mindestens ein erstes Sensorsignal zu erzeugen, das für eine Position der ersten Kupplungsgabel entlang der zweiten Achse kennzeichnend ist.
Kraftübertragungsbauteil nach Anspruch 7, wobei der erste Sensor eine Vielzahl von Halleffekt-Sensoren umfasst, die entlang einer ersten Sensorachse beabstandet sind, die parallel zu der zweiten Achse ist.
Kraftübertragungsbauteil nach Anspruch 7, ferner mit einem zweiten Sensorobjekt und einem zweiten Sensor, wobei das zweite Sensorobjekt an die zweite Kupplungsgabel für eine damit verbundene Bewegung gekoppelt ist, wobei der zweite Sensor an das Aktuatorgehäuse gekoppelt und konfiguriert ist, um das zweite Sensorobjekt zu erfassen und entsprechend mindestens ein zweites Sensorsignal zu erzeugen, das für eine Position der zweiten Kupplungsgabel entlang der dritten Achse kennzeichnend ist.
Kraftübertragungsbauteil nach Anspruch 9, wobei der zweite Sensor eine Vielzahl von Halleffekt-Sensoren umfasst, die entlang einer Sensorachse beabstandet sind, die parallel zu der dritten Achse ist.
Kraftübertragungsbauteil nach Anspruch 1, wobei die Aufnahmebaugruppe des Weiteren einen Aufnahmekörper und eine Aufnahmefeder umfasst, wobei der Aufnahmekörper in der Aufnahme aufgenommen und über ein Gewinde an die Gewindespindel gekoppelt ist, wobei die Aufnahmefeder den Aufnahmekörper elastisch an die Aufnahme koppelt.
Kraftübertragungsbauteil nach Anspruch 1, wobei das Getriebe ein Zahnradgetriebe umfasst, wobei das Zahnradgetriebe ein Antriebsritzel hat, das für damit verbundene Drehung an eine Abtriebswelle des Motors gekuppelt ist, und ein Ausgangsritzel, das für gemeinsame Drehung an die Gewindespindel gekuppelt ist.
Verfahren zum Betreiben eines Kraftübertragungsbauteils, wobei das Kraftübertragungsbauteil ein erstes Kraftübertragungselement, ein zweites Kraftübertragungselement und einen Ring hat , wobei das erste und zweite Kraftübertragungselement entlang einer Achse drehbar sind, wobei der Ring drehbar und verschiebbar an dem ersten Kraftübertragungselement angebracht ist, wobei der Ring axial entlang der Achse zwischen einer vollständig gelösten Stellung, in der der Ring von dem zweiten Kraftübertragungselement gelöst ist, und einer vollständig eingerasteten Stellung beweglich ist, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Aktuators mit einem Elektromotor und einer Kupplungsgabel, die durch den Elektromotor angetrieben wird, wobei die Kupplungsgabel mit dem Ring eingreift; Verschieben des Rings zu der vollständig gelösten Stellung; Generieren eines Befehls, um die Kupplungsgabel zu der eingerasteten Stellung zu bewegen und entsprechend ein Betreiben des Elektromotors, um die Kupplungsgabel zu veranlassen, den Ring in Richtung der vollständig eingerasteten Stellung zu bewegen; Ermitteln einer Stellung des Rings entlang der Achse, nachdem der Elektromotor den Betrieb angehalten hat; und Begrenzen der durch den Ring übertragenen Drehkraft, wenn der Ring nicht in der vollständig eingerasteteten Stellung angeordnet ist, aber dennoch mit dem zweiten Kraftübertragungselement in zumindest einem vorbestimmten Umfang eingerastet ist.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend ein Verhindern einer Übertragung von Drehkraft durch den Ring, wenn der Ring nicht in der vollständig gelösten Stellung ist und der Ring in das zweite Kraftübertragungselement in einem Umfang eingerastet ist, der geringer als der vorgegebene Umfang ist.
Kraftübertragungsbauteil, umfassend: eine Kraftabtriebseinheit mit einer Betriebsartkupplung und einem Mehrganggetriebe, wobei die Betriebsartkupplung ein Betriebsartelement hat, das entlang einer Getriebeachse zwischen einer ersten Betriebsartstellung, in der keine Drehkraft durch die Betriebsartkupplung übertragen wird, und einer zweiten Betriebsartstellung, in der Drehkraft durch die Betriebsartkupplung übertragen wird, axial beweglich ist, wobei das Mehrganggetriebe ein Getriebeelement hat, das entlang der Getriebeachse zwischen einer ersten Getriebestellung, in der das Getriebe in einer ersten Getriebeübersetzung arbeitet, und einer zweiten Getriebestellung beweglich ist, in der das Getriebe in einer zweiten, unterschiedlichen Getriebeübersetzung arbeitet; und einen Aktuator mit einem Aktuatorgehäuse, einem an das Aktuatorgehäuse gekoppelten Motor, einem Aktuatorgetriebe, einer Gewindespindel, einer ersten Schiene, einer zweiten Schiene, einer Aufnahmebaugruppe, einer ersten Kupplungsgabel, einer zweiten Kupplungsgabel, einer ersten Gabelfeder und einer zweiten Gabelfeder, wobei das Aktuatorgetriebe durch den Motor angetrieben und mindestens teilweise in dem Aktuatorgehäuse aufgenommen ist, wobei die Gewindespindel durch das Aktuatorgetriebe für eine Drehung um eine erste Achse angetrieben ist, wobei sich die erste Schiene entlang einer zweiten Achse erstreckt, die allgemein parallel zu der ersten Achse ist, wobei sich die zweite Schiene entlang einer dritten Achse erstreckt, die allgemein parallel zu der ersten Achse ist, wobei die Aufnahmebaugruppe eine Aufnahme, einen Aufnahmekörper und eine Aufnahmefeder umfasst, wobei die Aufnahme ein erstes Aufnahmejoch, das an der ersten Schiene verschiebbar angebracht ist, ein zweites Aufnahmejoch, das an der zweiten Schiene verschiebbar angebracht ist, eine erste Antriebsnase und ein Paar Schenkel definiert, wobei der Aufnahmekörper so an die Gewindespindel über ein Gewinde gekoppelt ist, dass eine Drehung der Gewindespindel eine entsprechende axiale Bewegung des Aufnahmekörpers entlang der ersten Achse veranlasst, wobei die Aufnahmefeder konfiguriert ist, um den Aufnahmekörper zwischen den Schenkeln der Aufnahme zu zentrieren und eine Bewegung des Aufnahmekörpers relativ zu der Aufnahme entlang der ersten Achse zu erlauben, wobei die erste Kupplungsgabel ein erstes Kupplungsgabeljoch, das an der ersten Schiene verschiebbar angebracht ist, und eine zweite Antriebsnase hat, wobei die erste Kupplungsgabel mit einem aus dem Betriebsartelement und dem Getriebeelement so eingreift, dass eine Bewegung der ersten Kupplungsgabel entlang der zweiten Achse eine entsprechende Bewegung des einen aus dem Betriebsartelement und dem Getriebeelement entlang der Getriebeachse veranlasst, wobei die zweite Kupplungsgabel ein zweites Kupplungsgabeljoch, das an der zweiten Schiene verschiebbar angebracht ist, und eine dritte Antriebsnase aufweist, wobei die zweite Kupplungsgabel mit dem anderen aus dem Betriebsartelement und dem Getriebeelement so eingreift, dass eine Bewegung der zweiten Kupplungsgabel entlang der dritten Achse eine entsprechende Bewegung des anderen aus dem Betriebsartelement und dem Getriebeelement entlang der Getriebeachse veranlasst, wobei die erste Gabelfeder an der ersten Schiene aufgenommen ist und die erste Kupplungsgabel und das erste Aufnahmejoch voneinander weg vorspannt, wobei die zweite Gabelfeder an der zweiten Schiene aufgenommen ist und die zweite Kupplungsgabel und das zweite Aufnahmejoch voneinander weg vorspannt; wobei die erste Kupplungsgabel zwischen einer ersten Gabelstellung und einer zweiten Gabelstellung beweglich ist, wobei die zweite Kupplungsgabel zwischen einer dritten Gabelstellung und einer vierten Gabelstellung beweglich ist, wobei die erste und zweite Antriebsnase über mindestens einen Teil des Verfahrwegs der ersten Kupplungsgabel einander berühren, wenn die erste Kupplungsgabel von der ersten Gabelstellung zu der zweiten Gabelstellung bewegt wird, und wobei die dritte Antriebsnase das Aktuatorgehäuse berührt, wenn die zweite Kupplungsgabel in der vierten Gabelstellung ist.
Kraftübertragungsbauteil nach Anspruch 15, wobei der Aufnahmekörper ein Körperelement und ein Paar Führungen umfasst, wobei das Körperelement ein Paar Führungsschlitze definiert und eine Körperstruktur und ein Paar an gegenüberliegende Enden der Körperstruktur gekuppelte Flansche hat, wobei jeder der Flansche durch eine in einem entsprechenden der Schenkel in der Aufnahme geformte Flanschöffnung beweglich ist, wobei jede der Führungen an die Schenkel angebracht und in einem entsprechenden der Führungsschlitze aufgenommen ist, wobei die Führungen mit der Aufnahme und dem Körperelement zusammenwirken, um das Körperelement in einer Weise an die Aufnahme anzubringen, die eine Bewegung des Körperelements relativ zu der Aufnahme auf nur eine axiale Bewegung entlang der ersten Achse begrenzt.
Kraftübertragungsbauteil nach Anspruch 15, wobei die zweite Kupplungsgabel ein drittes Gabeljoch umfasst, das so an der zweiten Schiene verschiebbar angebracht ist, dass das zweite Aufnahmejoch zwischen dem zweiten und dritten Gabeljoch angeordnet ist, und wobei das zweite Aufnahmejoch das dritte Gabeljoch über mindestens einen Teil des Verfahrwegs der zweiten Kupplungsgabel berührt, wenn die zweite Kupplungsgabel von der vierten Gabelstellung zu der dritten Gabelstellung bewegt wird.
Kraftübertragungsbauteil nach Anspruch 15, ferner mit einem ersten Sensorobjekt, einem ersten Sensor, einem zweiten Sensorobjekt und einem zweiten Sensor, wobei das erste Sensorobjekt an die erste Kupplungsgabel für eine damit verbundene Bewegung gekoppelt ist, wobei der erste Sensor an das Aktuatorgehäuse gekoppelt und konfiguriert ist, um das erste Sensorobjekt zu erfassen und entsprechend mindestens ein erstes Sensorsignal zu erzeugen, das für eine Position der ersten Kupplungsgabel entlang der Getriebeachse kennzeichnend ist, wobei das zweite Sensorobjekt an die zweite Kupplungsgabel für eine damit verbundene Bewegung gekoppelt ist, wobei der zweite Sensor an das Aktuatorgehäuse gekoppelt und konfiguriert ist, um das zweite Sensorobjekt zu erfassen und entsprechend mindestens ein zweites Sensorsignal zu erzeugen, das für eine Posistion der zweiten Kupplungsgabel entlang der Getriebeachse kennzeichnend ist.
Kraftübertragungsbauteil nach Anspruch 18, wobei der erste Sensor eine Vielzahl von ersten Halleffekt-Sensoren umfasst, die entlang einer Sensorachse beabstandet sind, die parallel zu der zweiten Achse ist und wobei der zweite Sensor eine Vielzahl von zweiten Halleffekt-Sensoren umfasst, die entlang einer zweiten Sensorachse beabstandet sind, die parallel zu der dritten Achse ist.