WO2014005698A1 - Antriebsvorrichtung für kraftfahrzeuge, insbesondere abkoppelbare antriebssysteme - Google Patents

Antriebsvorrichtung für kraftfahrzeuge, insbesondere abkoppelbare antriebssysteme Download PDF

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WO2014005698A1
WO2014005698A1 PCT/EP2013/001933 EP2013001933W WO2014005698A1 WO 2014005698 A1 WO2014005698 A1 WO 2014005698A1 EP 2013001933 W EP2013001933 W EP 2013001933W WO 2014005698 A1 WO2014005698 A1 WO 2014005698A1
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adjusting ring
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shift sleeve
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Nico Schobess
Dominik BOCK
Udo Pinschmidt
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Audi Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a drive device for motor vehicles according to the preamble of patent claim 1.
  • an electric machine aborts on an axle differential or on a drive axle of the motor vehicle, this can be done directly without the interposition of a transmission, but this requires a relatively powerful, voluminous electric machine, or it can be provided in gear ratio switchable transmission, over which in the lower speed range of the motor vehicle, a high output torque is transferable and in the higher speed ranges, a translation can be in the fast.
  • the electric machine can then be carried out advantageously weight and space-saving.
  • An axle drive with a fixed or no reduction has the following point-like listed disadvantages: No spread in the rear axle available; Operating point of the machine is directly dependent on the driving speed due to the fixed reduction; Electric motor is often operated at unfavorable operating points (efficiency).
  • the object of the invention is to propose a drive device of the generic type, by means of the one with a good transmission efficiency
  • the differential be preceded by at least two gears, which can be switched over by a clutch, such as a synchronizer clutch or a dog clutch, and a decoupling (neutral), wherein the changeover device, for example a shift sleeve of the synchronizer clutch, is electrically connected to the gear positions or gearshifts . is switchable to a neutral position.
  • a clutch such as a synchronizer clutch or a dog clutch
  • a decoupling neutral
  • a final drive for example a rear axle drive
  • different ratios are shown.
  • an electric actuator to different gears in an electric Schuachsantrieb for example by a Synchronization inserted or designed and synchronized.
  • a sliding sleeve of a synchronizer must be moved axially.
  • the movements of the sliding sleeve should be realized by means of a suitable cage construction and with the help of electric motors or Mag netstel learning.
  • a rear axle drive with specifically an electrically actuated circuit has the following advantages: representation of a spread in a rear axle drive; Expansion of the working area of the electric motor through further gears; Operating the electric machine over the entire working range in an optimum efficiency range; Decoupling of the drive possible (for example, in the event of a fault or as a function); Effort is kept low.
  • an electric motor causes the rotation of a cage, on the circumference of grooves are introduced at a certain angle.
  • the bolts of a slider engage through these grooves in a housing groove in the direction of displacement.
  • a force is exerted on the caged to the slider, which causes the axial displacement of the slider.
  • the slider sits on the sliding sleeve and thus realizes the engagement / disengagement and synchronization of the gears.
  • a rotatably mounted magnetic actuator causes the rotation of a cage, on the circumference of grooves are introduced at a certain angle.
  • the bolts of a slider engage through these grooves in a housing groove in the direction of displacement.
  • a force is exerted on the caged to the slider, which causes the axial displacement of the slider.
  • the slider sits on the Sliding sleeve and thus realizes the engagement / disengagement and synchronization of the gears.
  • the axially displaceable sliding sleeve can be actuated directly via at least one electromagnetic actuating device with two electromagnets acting in opposite actuating directions.
  • the cooperating with the shift sleeve armature of the adjusting device may be biased by at least one spring in the neutral position of the synchronizer clutch.
  • the switching of the gear stages is electromagnetically, while the neutral position is effected by means of spring force.
  • an adjusting device may be provided which cooperates, for example via a shift fork with the shift sleeve, or at least two, preferably three acting on the shift sleeve, electromagnetic adjusting devices may be provided.
  • the multiple arrangement structurally relatively simple and small-sized actuators can be used, which can also attack symmetrically on a collar on the shift sleeve.
  • a rotatable adjusting ring with obliquely extending to the circumferential direction slotted guides, wherein Furthermore, in the circumferential groove of the shift sleeve projecting a plurality of slides, the radially outwardly and in the slide guides projecting pins and axially parallel, housing-fixed grooves engaging pins and wherein the adjusting ring for switching the gears is electrically adjustable in both directions of rotation.
  • the adjusting ring can be connected in a first development of the invention with a radially projecting toothed segment, which cooperates with a drive pinion of a parallel to the axis of rotation of the adjusting ring arranged electric motor.
  • the electric motor may preferably be a stepping motor (alternatively also other types of motor) that can specifically approach the different gear positions and the neutral position.
  • armature of an electromagnetic actuator with two acting in both directions electromagnet is articulated, wherein the armature is biased via at least one spring in the neutral position. Due to the additional leverage on the actuator again only small actuating forces are required, which are applied via the electromagnetic actuator.
  • Figure 1 is a longitudinal section of a driven via an electric motor drive axle for a motor vehicle with hybrid drive, with a the axle differential upstream transmission with two gear ratios, which are switchable via an electrically operated double synchronizer clutch.
  • Figure 2 shows the electrical operation of the shift sleeve of the double synchronizer clutch by means of three electromagnetic actuators acting on a collar of the shift sleeve.
  • FIG. 3 shows one of the adjusting devices according to FIG. 2 in a longitudinal section
  • Fig. 4 shows an alternative actuating device of the sliding sleeve of
  • Double synchronizer clutch with a rotatable adjusting ring which is adjustable via a toothed segment and an electric servomotor;
  • Fig. 5 shows a further actuator of FIG. 4, wherein the
  • Adjusting ring by means of an electromagnetic actuator according to Fig. 2 is rotatable.
  • Fig. 1 is shown partially and only roughly schematically an axle 10 for a motor vehicle with hybrid drive, with an electric machine 12, which abrades via a gear 14 with two gear ratios on an axle differential 16.
  • the transmission 14 and the axle differential 16 are in one common housing 18 is arranged, to which the electric machine 12 is flanged.
  • the gear 14 has as gear ratios two gear sets 20, 22 and 24, 26, of which the switchable via a double synchronizer clutch 28 idler gears 20, 24 are mounted on a connected to the electric machine 12 drive shaft 30, while the fixed gears 22, 26 on an output shaft 32 are arranged.
  • the output shaft 32 carries a bevel pinion 34, which is in engagement with the ring gear 36 of the bevel gear or axle differential 16.
  • the axle differential 16 drives in a known manner via drive shafts 38, 40 to, for example, the rear wheels of the motor vehicle.
  • the double synchronizer clutch 28 is embodied in gearboxes of motor vehicles of known type and has an internally toothed sliding sleeve 42, via which it can be shifted axially displaceably on a shaft-fixed coupling body from a middle neutral position N into the two gear stages I and II.
  • the shift sleeve 42 is doing in a known manner with the idler gears 20, 24 arranged shift gears (only hinted) in engagement and couples them alternately with the drive shaft 30, whereby a lower or higher ratio between the electric machine 12 and the axle differential 16 is connected. In neutral position N of the shift sleeve 42, the electric machine 12 is decoupled from the axle differential 16.
  • the idler gears and the double synchronizer clutch may also be disposed on the output shaft 32.
  • the shift sleeve 42 has in a known manner a circumferential groove (without reference numeral), in which, for example, a shift fork 44 protrudes (only indicated), the zürn via an electromagnetic actuator 46 from the neutral position N in both actuating directions switching the gear stages I or II operable is.
  • FIG. 3 shows the electromagnetic actuator 46, whose armature 50, which is displaceably mounted in a housing 48, carries the shift fork 44.
  • armature 50 Arranged around the armature 50 are two electromagnets 52, 54 which alternately energize a magnetic core 56 fastened on the armature 50 for switching the gear stages I or II.
  • two helical compression springs 58 are pretensioned in opposite directions, which hold the armature 50 in the neutral position N when the electromagnets 52, 54 are not electrically controlled.
  • the biasing force of the springs 58 is less than the force that can be applied via the electromagnets 52, 54.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the invention, in which on the shift sleeve 42 in the said circumferential groove a collar 60 is mounted, via which the shift sleeve 42 is correspondingly axially displaceable.
  • the adjusting ring 60 may be formed divided.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the invention, in which a rotatable, but axially immovable collar 64 is disposed about the shift sleeve 42. From the adjusting ring 64 protrudes radially outwardly from an adjusting lever 66 with a toothed segment 66 a, which cooperates with a drive pinion 68 of an electric servomotor 70.
  • each slide 72 has two circumferentially spaced pins 72a, which engage in the circumferential direction oblique slide guides 64a of the adjusting ring 64, so that the slider 72 are displaced axially relative to the adjusting ring 64 by turning the adjusting ring 64 and thereby actuate the sliding sleeve 42 accordingly.
  • the slides 72 also each have central pins 72b which extend through a respective peripheral slot 64b through the adjusting ring 64 and then protrude into housing-fixed, axially parallel grooves 74 of guides or housing walls not shown in the housing 18 of the transmission 14.
  • the slide 72 and the pin 72 b are thus axially displaceable in the grooves 74, but fixed in the circumferential direction in position.
  • FIG. 5 represents a further, alternative exemplary embodiment, in which the adjusting ring 64 with the slides 72 is arranged or embodied analogously to FIG. 4 and is therefore not described again in order to avoid repetitions.
  • the adjustment of the adjusting ring 64 is not effected by means of a servomotor 70, but by means of an electromagnetic actuator 46 as shown in FIG. 2, wherein the armature 50 of the actuator 46 is articulated, for example via a pin joint 76 with a radially projecting from the adjusting ring 64 actuating arm 78 , Via the electromagnetic actuator 46, the adjusting ring 64 can be rotated accordingly for switching the gear stages I or II.
  • the final drive 10 can also abort on the front wheels of the motor vehicle.
  • the internal combustion engine can abort in the usual way via a speed change gear to the respective other drive axle, wherein the switching of the gear ratios I or II may optionally be combined with the transmission control of the gearbox or electronically linked.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge oder abkoppelbare Fahrzeugantriebssysteme, bei dem eine Elektromaschine auf ein Differenzial einer Antriebsachse in Übersetzungsstufen abtreibt. Erfindungsgemäß sind dem Differenzial (16) zumindest zwei, über eine Schaltkupplung (28) umschaltbare, durch Zahnradsätze (22, 24, 26, 28) gebildete Gangstufen (I, II) und eine Entkopplung (Neutral) vorgeschaltet, wobei insbesondere die Umschaltvorrichtung (42) der Schaltkupplung (28) elektrisch in die Gangstellung (I, II) und in eine Neutralstellung (N) betätigbar ist.

Description

Beschreibung Antriebsvorrichtunq für Kraftfahrzeuge, insbesondere abkoppelbare
Antriebssvsteme
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Wenn bei derartigen Antriebsvorrichtungen eine Elektromaschine auf ein Achsdifferenzial bzw. auf eine Antriebsachse des Kraftfahrzeugs abtreibt, so kann dies direkt ohne Zwischenschaltung eines Getriebes erfolgen, was aber eine relativ leistungsstarke, voluminöse Elektromaschine erfordert, oder aber es kann ein in Übersetzungsstufen umschaltbares Getriebe vorgesehen sein, über das in den unteren Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeugs ein hohes Abtriebdrehmoment übertragbar ist und im höheren Geschwindigkeitsbereichen eine Übersetzung ins Schnelle vorliegen kann. Die Elektromaschine kann dann vorteilhaft gewichts- und bauraumgünstiger ausgeführt sein.
Ein Achsantrieb mit einer festen oder gar keiner Untersetzung weist die im Folgenden stichpunktartig aufgelisteten Nachteile auf: Keine Spreizung im Hinterachsantrieb vorhanden; Betriebspunkt der E- aschine ist durch die feste Untersetzung direkt von der Fahrgeschwindigkeit abhängig; Elektromotor wird häufig in ungünstigen Betriebspunkten (Wirkungsgrad) betrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, mittels der bei einem guten Getriebewirkungsgrad eine
BESTÄTIGUNGSKOPIE baulich einfache und zuverlässig funktionierende Umschaltung der Übersetzungsstufen gegeben ist.
Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass dem Differenzial mindestens zwei über eine Schaltkupplung, etwa eine Synchronkupplung oder eine Klauenkupplung umschaltbare, durch Zahnradsätze gebildete Gänge und eine Entkopplung (Neutral) vorgeschaltet sind, wobei die Umschaltvorrichtung, zum Beispiel eine Schaltmuffe der Synchronkupplung, elektrisch in die Gangstellungen bzw. in eine Neutralstellung umschaltbar ist. Über die Zahnradsätze sind zwei im Wirkungsgrad günstige Übersetzungsstufen geschaffen, die zudem beispielsweise in an sich bei Schaltgetrieben üblicher Weise über eine Doppelsynchronkupplung schaltbar sind. Die vorgeschlagene elektrische Betätigung der Schaltmuffe der Synchronkupplung ermöglicht eine bauliche einfache und vorteilhaft in Antriebsachsen integrierbare Schaltvorrichtung.
Nachfolgend sind weitere Aspekte der Erfindung beschrieben, die zum Teil speziell auf Doppel-Synchronkupplungen bezogen sind. Die Erfindung ist jedoch keinesfalls auf Doppel-Synchronkupplungen beschränkt. Vielmehr können anstelle dessen auch beliebig andere Umschaltvorrichtungen verwendet werden.
Allgemein ausgedrückt sollen also in einem Achsantrieb, zum Beispiel einem Hinterachsantrieb, unterschiedliche Untersetzungen (Gänge) dargestellt werden. Mit Hilfe einer elektrischen Aktuatorik sollen verschiedene Gänge in einem elektrischen Hinterachsantrieb zum Beispiel durch eine Synchronisierung eingelegt bzw. ausgelegt und synchronisiert werden. Um diese Schaltungen auszuführen, muss eine Schiebemuffe einer Synchronisierung axial verschoben werden. Die Bewegungen der Schiebemuffe sollen mittels einer geeigneten Käfigkonstruktion und mit Hilfe von Elektromotoren oder Mag netstel lern realisiert werden.
Ein Hinterachsantrieb mit speziell einer elektrisch aktuierten Schaltung weist folgende Vorteile auf: Darstellung einer Spreizung in einem Hinterachsantrieb; Erweiterung des Arbeitsbereichs der E-Maschine durch weitere Gänge; Betreiben der E-Maschine über den gesamten Arbeitsbereich in einem Wirkungsgrad optimalen Bereich; Entkopplung des Antriebs möglich (zum Beispiel im Fehlerfall oder als Funktion); Aufwand ist gering gehalten.
Vor diesem Hintergrund sind die folgenden drei Varianten der Erfindung denkbar: In der ersten Variante bewirkt ein Elektromotor die Drehung eines Käfigs, an dessen Umfang Nuten in einem bestimmten Winkel eingebracht sind. Die Bolzen eines Schiebers greifen durch diese Nuten in eine Gehäusenut in Verschieberichtung. Durch die Drehung des Käfigs wird über die Käfignut auf den Schieber eine Kraft ausgeübt, welche die axiale Verschiebung des Schiebers bewirkt. Der Schieber sitzt hierbei auf der Schiebemuffe und realisiert damit das Ein-/Auslegen und Synchronisieren der Gänge.
In der zweiten Variante bewirkt ein drehbar gelagerter Magnetsteller die Drehung eines Käfigs, an dessen Umfang Nuten in einem bestimmten Winkel eingebracht sind. Die Bolzen eines Schiebers greifen durch diese Nuten in eine Gehäusenut in Verschieberichtung. Durch die Drehung des Käfigs wird über die Käfignut auf den Schieber eine Kraft ausgeübt, welche die axiale Verschiebung des Schiebers bewirkt. Der Schieber sitzt hierbei auf der Schiebemuffe und realisiert damit das Ein-/Auslegen und Synchronisieren der Gänge.
In der dritten Variante sind am Umfang eines Käfigs mehrere Magnetsteller angebracht. Die lineare Bewegung der Magnetsteller wird über den Käfig auf die Schiebemuffe der Synchronisierung übertragen und somit das Ein- /Auslegen und Synchronisieren der Gänge realisiert. Nachfolgend sind die optionalen Merkmale der Erfindung nochmals beschrieben: In einer ersten, baulich und steuerungstechnisch einfachen Ausgestaltung der Erfindung kann die axial verschiebliche Schaltmuffe direkt über zumindest eine elektromagnetische Stellvorrichtung mit zwei in entgegengesetzten Stellrichtungen wirkenden Elektromagneten betätigbar sein. Dabei kann bevorzugt der mit der Schaltmuffe zusammenwirkende Anker der Stellvorrichtung durch zumindest eine Feder in die Neutralstellung der Synchronkupplung vorgespannt sein. Damit erfolgt das Schalten der Gangstufen elektromagnetisch, während die Neutralstellung mittels Federkraft bewirkt ist. Zum Schalten der Gangstufen kann eine Stellvorrichtung vorgesehen sein, die zum Beispiel über eine Schaltgabel mit der Schaltmuffe zusammenwirkt, oder es können zumindest zwei, bevorzugt drei an der Schaltmuffe angreifende, elektromagnetische Stellvorrichtungen vorgesehen sein. Durch die Mehrfachanordnung können baulich relativ einfache und klein bauende Stellvorrichtungen verwendet werden, die zudem symmetrisch an einem Stellring auf der Schaltmuffe angreifen können.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann auf der Schaltmuffe ein verdrehbarer Stellring mit schräg zur Umfangsrichtung verlaufenden Kulissenführungen axial unverschiebbar geführt sein, wobei ferner in die Umfangsnut der Schaltmuffe mehrere Schieber einragen, die radial nach außen und in die Kulissenführungen einragende Zapfen und in achsparallele, gehäusefeste Nuten eingreifende Zapfen aufweisen und wobei der Stellring zum Schalten der Gänge elektrisch in beide Drehrichtungen verstellbar ist. Durch die Umsetzung der Drehbewegung des Stellrings in eine Axialverschiebung der Schaltmuffe sind nur geringe Stellkräfte bei einer präzisen Bewegungsübertragung erforderlich, die ein zuverlässiges Schalten der Gangstufen sicherstellen. Dadurch resultiert ein geringer Energiebedarf zum Stellen, womit das System energieoptimiert ist und somit einen C02- Vorteil aufweisen kann.
Der Stellring kann in einer ersten Weiterbildung der Erfindung mit einem radial abragenden Zahnsegment verbunden sein, das mit einem Antriebsritzel eines parallel zur Drehachse des Stellrings angeordneten Elektromotors zusammenwirkt. Der Elektromotor kann bevorzugt ein Schrittmotor (alternativ auch andere Motortypen) sein, der die unterschiedlichen Gangstellungen und die Neutralstellung gezielt anfahren kann.
Alternativ dazu an dem Stellring ein radial nach außen abragender Stellarm befestigt sein, an dem der Anker einer elektromagnetischen Stellvorrichtung mit zwei in beide Stellrichtungen wirkenden Elektromagneten angelenkt ist, wobei der Anker über zumindest eine Feder in die Neutralstellung vorgespannt ist. Durch die zusätzliche Hebelübersetzung über den Stellarm sind wiederum nur geringe Stellkräfte erforderlich, die über die elektromagnetische Stellvorrichtung aufzubringen sind.
Schließlich kann eine präzise definierte, einfache Neutralstellung der Schaltmuffe erreicht werden, indem der Anker der elektromagnetischen Stellvorrichtung mittels zweier gegensinnig wirkender Schraubendruckfedern in die neutrale Mittelstellung vorgespannt ist. Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in einem Längsschnitt eine über eine Elektromaschine angetriebene Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb, mit einem dem Achsdifferenzial vorgeschalteten Getriebe mit zwei Gangstufen, die über eine elektrisch betätigte Doppelsynchronkupplung schaltbar sind;
Fig. 2 die elektrische Betätigung der Schaltmuffe der Doppelsynchronkupplung mittels dreier elektromagnetischer Stellvorrichtungen, die auf einen Stellring der Schaltmuffe wirken;
Fig. 3 eine der Stellvorrichtungen nach Fig. 2 in einem Längsschnitt;
Fig. 4 eine alternative Betätigungsvorrichtung der Schaltmuffe der
Doppelsynchronkupplung mit einem verdrehbaren Stellring, der über ein Zahnsegment und einen elektrischen Stellmotor verstellbar ist; und
Fig. 5 eine weitere Betätigungsvorrichtung nach Fig. 4, bei der der
Stellring mittels einer elektromagnetischen Stellvorrichtung nach Fig. 2 verdrehbar ist.
In der Fig. 1 ist teilweise und nur grob schematisch ein Achsantrieb 10 für ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb dargestellt, mit einer Elektromaschine 12, die über ein Getriebe 14 mit zwei Übersetzungsstufen auf ein Achsdifferenzial 16 abtreibt. Das Getriebe 14 und das Achsdifferenzial 16 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 18 angeordnet, an das die Elektromaschine 12 angeflanscht ist.
Das Getriebe 14 weist als Übersetzungsstufen zwei Zahnradsätze 20, 22 und 24, 26 auf, von denen die über eine Doppelsynchronkupplung 28 schaltbaren Loszahnräder 20, 24 auf einer mit der Elektromaschine 12 verbundenen Antriebswelle 30 gelagert sind, während die Festzahnräder 22, 26 auf einer Abtriebswelle 32 angeordnet sind. Die Abtriebswelle 32 trägt ein Kegelritzel 34, das mit dem Tellerrad 36 des Kegelraddifferenzials bzw. Achsdifferenzials 16 in Eingriff ist. Das Achsdifferenzial 16 treibt in bekannter Weise über Antriebswellen 38, 40 auf zum Beispiel die Hinterräder des Kraftfahrzeugs ab. Die Doppelsynchronkupplung 28 ist in bei Schaltgetrieben von Kraftfahrzeugen bekannter Bauart ausgeführt und weist eine innenverzahnte Schaltmuffe 42 auf, über die sie auf einem wellenfesten Kupplungskörper axial verschiebbar aus einer mittleren Neutralstellung N heraus in die beiden Gangstufen I und II schaltbar ist.
Die Schaltmuffe 42 gerät dabei in bekannter Weise mit an den Loszahnrädern 20, 24 angeordneten Schaltverzahnungen (nur angedeutet) in Eingriff und kuppelt diese alternierend mit der Antriebswelle 30, wodurch eine niedrigere oder eine höhere Übersetzung zwischen der Elektromaschine 12 und dem Achsdifferenzial 16 geschaltet ist. In Neutralstellung N der Schaltmuffe 42 ist die Elektromaschine 12 von dem Achsdifferenzial 16 trieblich entkoppelt.
Es sei bemerkt, dass die Loszahnräder und die Doppelsynchronkupplung auch auf der Abtriebswelle 32 angeordnet sein können. Die Schaltmuffe 42 weist in bekannter Weise eine Umfangsnut (ohne Bezugszeichen) auf, in die zum Beispiel eine Schaltgabel 44 (nur angedeutet) einragt, die über ein elektromagnetisches Stellglied 46 von der Neutralstellung N aus in beiden Stellrichtungen zürn Schalten der Gangstufen I oder II betätigbar ist.
Die Fig. 3 zeigt das elektromagnetische Stellglied 46, dessen in einem Gehäuse 48 verschiebbar gelagerter Anker 50 die Schaltgabel 44 trägt. Um den Anker 50 sind zwei Elektromagneten 52, 54 angeordnet, die alternierend elektrisch angesteuert einen auf dem Anker 50 befestigten Magnetkern 56 zum Schalten der Gangstufen I oder II anziehen.
Ferner sind zwischen dem Anker 50 und dem Gehäuse 48 des Stellglieds 46 zwei Schraubendruckfedern 58 gegensinnig wirkend vorgespannt, die den Anker 50 bei nicht elektrisch angesteuerten Elektromagneten 52, 54 in der Mittelstellung N halten. Die Vorspannkraft der Federn 58 ist geringer als die über die Elektromagneten 52, 54 aufbringbare Stellkraft.
Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem auf der Schaltmuffe 42 in deren besagter Umfangsnut ein Stellring 60 gelagert ist, über den die Schaltmuffe 42 entsprechend axial verschiebbar ist. Aus Montagegründen kann der Stellring 60 geteilt ausgebildet sein.
An den Stellring 60 sind drei radial über den Umfang des Stellrings 60 symmetrisch verteilte und nach außen abragende Stellarme 62 angeformt, an denen die Anker 50 dreier elektromagnetischer Stellglieder 46 entsprechend Fig. 2 befestigt sind. Durch entsprechende Ansteuerung der Stellglieder 46 kann über den Stellring 60 die Schaltmuffe 42 zum Schalten der Gangstufen I oder II axial verschoben werden. Die Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem um die Schaltmuffe 42 ein verdrehbarer, aber axial unverschiebbarer Stellring 64 angeordnet ist. Von dem Stellring 64 ragt radial nach außen ein Stellhebel 66 mit einem Zahnsegment 66a ab, das mit einem Antriebsritzel 68 eines elektrischen Stellmotors 70 zusammenwirkt.
Innerhalb des Stellrings 64 sind drei umfangsverteilte Schieber 72 vorgesehen, die in die Umfangsnut der Schaltmuffe 42 einragen und die radial nach außen abragende Zapfen 72a und 72b aufweisen. Ein jeder Schieber 72 weist zwei umfangsmäßig voneinander beabstandete Zapfen 72a auf, die in zur Umfangsrichtung schräge Kulissenführungen 64a des Stellrings 64 eingreifen, so dass durch Verdrehen des Stellrings 64 die Schieber 72 relativ zum Stellring 64 axial verstellt werden und dabei die Schaltmuffe 42 entsprechend betätigen.
Die Schieber 72 weisen ferner jeweils mittige Zapfen 72b auf, die sich über je einen Umfangsschlitz 64b durch den Stellring 64 hindurch erstrecken und dann in gehäusefeste, achsparallele Nuten 74 von nicht näher dargestellten Führungen oder Gehäusewänden im Gehäuse 18 des Getriebes 14 einragen. Die Schieber 72 bzw. die Zapfen 72b sind somit in den Nuten 74 axial verschiebbar, jedoch in Umfangsrichtung in ihrer Position festgelegt.
Wird über den elektrischen Stellmotor 70 aus der Mittelstellung N heraus der Stellring 64 in der einen oder anderen Umfangsrichtung definiert verdreht, so werden die in die Schaltmuffe 42 einragenden Schieber 72 axial verschoben und dementsprechend die Gangstufen I oder II geschaltet.
Die Fig. 5 schließlich stellt ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel dar, bei dem der Stellring 64 mit den Schiebern 72 analog zur Fig. 4 angeordnet bzw. ausgeführt und deshalb zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals beschrieben ist.
Die Verstellung des Stellrings 64 erfolgt jedoch nicht mittels eines Stellmotor 70, sondern mittels eines elektromagnetischen Stellglieds 46 gemäß Fig. 2, wobei der Anker 50 des Stellglieds 46 gelenkig zum Beispiel über ein Bolzengelenk 76 mit einem radial von dem Stellring 64 abragenden Stellarm 78 verbunden ist. Über das elektromagnetische Stellglied 46 kann der Stellring 64 zum Schalten der Gangstufen I oder II entsprechend verdreht werden.
Abweichend vom den Ausführungsbeispielen kann der Achsantrieb 10 auch auf die Vorderräder des Kraftfahrzeugs abtreiben. Bei einem Hydridantrieb des Kraftfahrzeugs kann die Brennkraftmaschine in üblicher Weise über ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe auf die jeweils andere Antriebsachse abtreiben, wobei die Umschaltung der Gangstufen I oder II gegebenenfalls mit der Getriebesteuerung des Wechselgetriebes kombiniert bzw. elektronisch verknüpft sein kann.

Claims

Ansprüche
1. Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge, insbesondere mit Hybridantrieb, bei dem eine Elektromaschine auf ein Differenzial einer Antriebsachse n Übersetzungsstufen abtreibt, dadurch gekennzeichnet, dass dem Differenzial (16) zumindest zwei, über eine Schaltkupplung (28) umschaltbare, durch Zahnradsätze (22, 24, 26, 28) gebildete Gangstufen (I, II) und eine Entkopplung (Neutral) vorgeschaltet sind, und dass insbesondere die Umschaltvorrichtung (42) der Schaltkupplung (28) elektrisch in die Gangstellung (I, II) und in eine Neutralstellung (N) betätigbar ist.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltvorrichtung, insbesondere eine axial verschiebliche Schaltmuffe (42), direkt über zumindest eine elektromagnetische Stellvorrichtung (46) mit zwei in entgegengesetzten Stellrichtungen wirkenden Elektromagneten (52, 54) betätigbar ist.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Schaltmuffe (42) über einen Stellring (60) zusammenwirkende Anker (50) der Stellvorrichtung (46) durch zumindest eine Feder (58) in die Neutralstellung (N) der Schaltkupplung (28) vorgespannt ist.
4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei über den Stellring (60) an der Schaltmuffe (42) angreifende, elektromagnetische Stellvorrichtungen (46) vorgesehen sind. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Schaltmuffe (42) ein verdrehbarer Stellring (64) mit schräg zur Umfangsrichtung verlaufenden Kulissenführungen (64a) axial unverschiebbar geführt ist, dass ferner in die Umfangsnut der Schaltmuffe (42) mehrere Schieber (72) einragen, die radial nach außen und in die Kulissenführungen (64a) einragende Zapfen (72a) und in achsparallele, gehäusefeste Nuten (74) eingreifende Zapfen (72b) aufweisen und dass der Stellring (64) zum Schalten der Gänge elektrisch in beide Drehrichtungen verstellbar ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellring (64) mit einem radial abragenden Zahnsegment (66a) verbunden ist, das mit einem Antriebsritzel (68) eines parallel zur Drehachse des Stellrings (64) angeordneten Elektromotors (70) zusammenwirkt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Stellring (64) ein radial nach außen abragender Stellarm (78) befestigt ist, an dem der Anker (50) einer elektromagnetischen Stellvorrichtung (46) mit zwei in beide Stellrichtungen wirkenden Elektromagneten (52, 54) angelenkt ist, wobei der Anker (50) über zumindest eine Feder (58) in die Neutralstellung (N) vorgespannt ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (50) der elektromagnetischen Stellvorrichtung (46) mittels zweier gegensinnig wirkender Schraubendruckfedern (58) in die neutrale Mittelstellung (N) vorgespannt ist.
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