WO2023021086A1

WO2023021086A1 - Kopplungseinrichtung für ein differential eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: WO2023021086A1
Application number: PCT/EP2022/072954
Authority: WO
Inventors: Kim Führer; Matthias Winkel; Philipp Eder; Alois BÖCK; Benedikt Maierhofer
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2021-08-18
Filing date: 2022-08-17
Publication date: 2023-02-23
Also published as: DE102021209026A1; CN117693435A

Abstract

Kopplungseinrichtung (1) für ein Differential (2) eines Kraftfahrzeugs, welches Differential (2) ein Antriebsrad (3) und einen inneren Differentialkorb (4) aufweist, der zumindest abschnittsweise wenigstens ein Achskegelrad (5) und wenigstens ein Ausgleichskegelrad (6) umgibt, wobei eine Stelleinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, ein Kopplungselement (8), insbesondere eine Schiebemuffe, mittels der Stelleinrichtung (7), insbesondere mittels eines Stellelements (9), in einen Kopplungszustand zu bewegen, um den inneren Differentialkorb (4) mit dem Antriebsrad (3) zu koppeln und das Kopplungselement (8) mittels der Stelleinrichtung (7) in einen Entkopplungszustand zu bewegen, um den inneren Differentialkorb (4) von dem Antriebsrad (3) zu entkoppeln, wobei die Stelleinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, das Stellelement (9) in dem Kopplungszustand und dem Entkopplungszustand von dem Kopplungselement (8) beabstandet zu stellen oder dass das Stellelement (9) und das Kopplungselement (8) antriebsseitig angeordnet sind.

Description

Kopplungseinrichtung für ein Differential eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Kopplungseinrichtung für ein Differential eines Kraftfahr- zeugs, welches Differential ein Antriebsrad und einen inneren Differentialkorb auf- weist, der zumindest abschnittsweise wenigstens ein Achskegelrad und wenigstens ein Ausgleichskegelrad umgibt, wobei eine Stelleinrichtung dazu ausgebildet ist, ein Kopplungselement, insbesondere eine Schiebemuffe, mittels der Stelleinrichtung, insbesondere mittels eines Stellelements, in einen Kopplungszustand zu bewegen, um den inneren Differentialkorb mit dem Antriebsrad zu koppeln und das Kopplungs- element mittels der Stelleinrichtung in einen Entkopplungszustand zu bewegen, um den inneren Differentialkorb von dem Antriebsrad zu entkoppeln.

Derartige Kopplungseinrichtungen für Differentiale von Kraftfahrzeugen sind grund- sätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Üblicherweise werden die Kopplungs- einrichtungen dafür verwendet, einen Teil des Differentials und somit einen Teil des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs abzukoppeln, beispielsweise um die Effizienz des Kraftfahrzeugs in einem entkoppelten Zustand bzw. einem Entkopplungszustand zu erhöhen. Zum Beispiel kann hierzu das Antriebsrad des Differentials von dem inne- ren Differentialkorb entkoppelt werden, sodass nur die abtriebsseitigen Komponenten des Differentials über die Räder angetrieben bleiben bzw. über die Räder mit ange- trieben werden müssen. Dadurch lässt sich die Trägheit des Antriebsstrangs reduzie- ren und somit der Kraftstoffverbrauch verbessern.

Um das Kopplungselement zur Kopplung bzw. Entkopplung in die entsprechenden Zustände zu verbringen, ist eine Stelleinrichtung erforderlich, die dazu ausgebildet ist, den Kopplungszustand und den Entkopplungszustand definiert herzustellen. Für den Übergang zwischen dem Kopplungszustand und dem Entkopplungszustand, d.h. einer Bewegung aus dem Kopplungszustand in den Entkopplungszustand oder aus dem Entkopplungszustand in den Kopplungszustand ist es erforderlich, dass die Stelleinrichtung das Kopplungselement kontaktiert, um das Kopplungselement zwi- schen den beiden Zuständen zu bewegen. Da das Kopplungselement letztlich die Kopplung zwischen den beiden voneinander entkoppelbaren Teilen des Differential herstellt, für das Kopplungselement zumindest im gekoppelten Zustand eine Drehbewegung relativ zu statischen bzw. gehäusefesten Elementen der Kopplungs- einrichtung aus. Aufgrund dieser Drehbewegung führt eine Kontaktierung des Kopp- lungselements über den gesamten Betrieb der Kopplungseinrichtung hinweg zu Rei- bung, die zum einen die Effizienz der Kopplungseinrichtung bzw. des die Kopplung seines aufweisenden Kraftfahrzeugs verringert und zu dem Verschleiß zwischen den Kontaktflächen bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Kopp- lungseinrichtung für ein Differential eines Kraftfahrzeugs anzugeben.

Die Aufgabe wird durch eine Kopplungseinrichtung mit den Merkmalen des An- spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprü- che.

Wie eingangs beschrieben, betrifft die Erfindung eine Kopplungseinrichtung für ein Differential eines Kraftfahrzeugs. Die Kopplungseinrichtung stellt eine Stelleinrichtung bereit, die ein Kopplungselement zwischen dem Kopplungszustand und dem Ent- kopplungszustand bewegen kann. Die Stelleinrichtung stellt hierfür zumindest ein Stellelement bereit, durch das das Kopplungselement zumindest aus dem Entkopp- lungszustand in den Kopplungszustand oder aus dem Kopplungszustand in den Ent- kopplungszustand bewegt werden kann. Ebenso ist es möglich, dass das Stellele- ment dazu verwendet wird, beide Zustandswechsel einzuleiten bzw. zu veranlassen. Das Kopplungselement kann aktiv durch die Stelleinrichtung in einen der beiden Zu- stände gestellt werden und, beispielsweise federbeaufschlagt, zurückgestellt werden.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Stelleinrichtung dazu ausgebildet ist, das Stellelement in dem Kopplungszustand und dem Entkopplungszustand von dem Kopplungselement beabstandet zu stellen oder das Stellelement und das Kopp- lungselement antriebsseitig anzuordnen. Mit anderen Worten wird das Kopplungsele- ment in beiden Zuständen kontaktfrei gestellt, sodass zwischen dem Stellelement und dem Kopplungselement kein Kontakt besteht. Dies erlaubt insbesondere, dass sowohl im Kopplungszustand als auch im Entkopplungszustand keine Reibung zwi- schen dem Kopplungselement und dem Stellelement auftritt, da diese nicht miteinander in Kontakt stehen. Liegt somit der Entkopplungszustand vor, in dem sich das Kopplungselement zusammen mit dem Abtrieb des Differentials dreht, der Ein- gang des Differential und auch das Stellelement stillstehen, besteht dennoch keine Reibung zwischen dem Kopplungselement und dem Stellelement, da diese beab- standet gestellt werden können. Alternativ kann ebenso vorgesehen sein, dass ein Stellelement abtriebsseitig angeordnet ist, so dass sich das Stellelement im Entkopp- lungszustand zusammen mit dem Kopplungselement dreht und im Kopplungszustand beide zusammen mit dem Antriebsrad drehen.

Demnach können das Stellelement und das Kopplungselement antriebsseitig ange- ordnet sein. Dadurch bleibt gewährleistet, dass keine Differenzdrehzahl zwischen dem Kopplungselement und dem Stellelement auftritt, sondern diese beide auf Sei- ten des Antriebs, beispielsweise am äußeren Differentialkorb beziehungsweise an dem Antriebsrad, gelagert werden können. In dem Kopplungszustand drehen die Teile des Differentials mit der gleichen Drehzahl, sodass auch in dem Kopplungszu- stand keine Differenzdrehzahl und somit keine Reibung auftritt.

Vorteilhafterweise wird dadurch erreicht, dass die Effizienz des die Kopplungseinrich- tung aufweisenden Kraftfahrzeugs weiter verbessert wird. Zudem wird der Verschleiß zwischen den Kontaktflächen des Stellelements und des Kopplungselements signifi- kant reduziert. Verschleiß bzw. Reibung zwischen den beiden Elementen kann folg- lich nur noch in einem Übergang zwischen den beiden Zuständen auftreten, in denen die Drehzahlgleichheit zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb hergestellt wird.

Grundsätzlich ist es somit möglich, mit der Kopplungseinrichtung den inneren Diffe- rentialkorb mit dem Antriebsrad, das insbesondere an einem äußeren Differentialkorb angeordnet ist, zu koppeln. Der innere Differentialkorb umgibt hierbei die üblicher- weise im Differential aufgenommenen Komponenten, beispielsweise die beiden Achskegelräder und die beiden Ausgleichskegelräder. Die Herstellung der Kopplung durch das Kopplungselement kann grundsätzlich beliebig ausgeführt sein. Insbeson- dere kann eine Passverzahnung bzw. Mitnahmeverzahnung vorgesehen sein, die durch das Kopplungselement miteinander in Eingriff gebracht werden können. Das Kopplungselement selbst kann beispielsweise als Schiebemuffe oder als Klaue ausgeführt sein, die über eine Druckscheibe betätigt werden kann. Die Druckscheibe kann beispielsweise über Bolzen durch Bohrungen in einem Teil des inneren Diffe- rentialkorbs geführt werden. Das beschriebene Antriebsrad kann mittels Schweißver- bindungen mit einzelnen Korbteilen verbunden sein und somit mit dem äußeren Dif- ferentialkorb eine fest verbundene Einheit herstellen.

Wird die Kopplungseinrichtung somit in den Kopplungszustand verbracht, ist die Kopplungseinrichtung dazu ausgebildet, den mit dem Antriebsrad gekoppelten äuße- ren Differentialkorb in dem Kopplungszustand mit dem inneren Differentialkorb, der auch als Ausgleichkegelradkorb bezeichnet werden kann, zu koppeln. Entsprechend wird im Entkopplungszustand die Kopplung getrennt, sodass die abgekoppelten Komponenten nicht mitgeschleppt werden müssen bzw. ein Antrieb nur einer ange- triebenen Achse erfolgen kann. Beispielsweise kann in einem Segelbetrieb des Kraft- fahrzeugs der Entkopplungszustand eingenommen werden, um die sich drehenden Teile des Kraftfahrzeugs bzw. des Antriebsstrangs zu reduzieren. Ebenso kann bei- spielsweise ein zuschaltbarer Allradbetrieb realisiert werden.

Die beschriebene Stelleinrichtung kann einen Aktor aufweisen, der dazu ausgebildet ist, das Kopplungselement in den Entkopplungszustand, insbesondere gegen eine von einem Federelement auf das Kopplungselement übertragene Federkraft, zu be- wegen oder das Kopplungselement in den Kopplungszustand und den Entkopplungs- zustand zu bewegen. Grundsätzlich kann der Aktor vergleichsweise einfacher ausge- führt sein, da der Aktor letztlich nur zwei Endpositionen anfahren muss. Eine der bei- den Endpositionen kann entsprechend dem Kopplungszustand und die andere End- position dem Entkopplungszustand zugeordnet sein.

Der Aktor erzeugt somit eine Bewegung, mit der das Stellelement bewegt werden kann, um das Kopplungselement in die beiden Zustände zu verbringen. Die Endposi- tionen des Aktors können so gewählt sein, dass das Stellelement das Kopplungsele- ment in die jeweiligen Zustände mitnimmt, in den Endpositionen jedoch keinen Kon- takt zwischen Stellelement und Kopplungselement mehr vorliegt. Zum Beispiel ist die durch den Aktor erzeugte Bewegung derart gewählt, dass das Stellelement das Kopplungselement zwar in seine Zustände stellt, jedoch einen Zusatzweg zurückgelegt, der das Stellelement wieder von dem Kopplungselement trennt. In dem Kopplungszustand und Entkopplungszustand ist somit stets ein Abstand zwischen den Anlageflächen des Kopplungselements und des Stellelements eingehalten, so- dass sich die beiden relativ zueinander drehbaren Teile nicht berühren. Wie be- schrieben, kann alternativ eine Ausgestaltung zum Einsatz kommen, in der die Ele- mente zusammen antriebsseitig angeordnet sind.

Wie eingangs beschrieben, kann der Aktor bzw. das Stellelement der Stelleinrichtung grundsätzlich dafür vorgesehen sein, den Zustandswechsel nur in eine Richtung vor- zunehmen, beispielsweise den Zustand aus dem Entkopplungszustand in den Kopp- lungszustand oder den Zustand aus dem Kopplungszustand in den Entkopplungszu- stand zu wechseln. Ebenso ist es möglich, dass der Aktor und das Stellelement dazu ausgebildet sind, beide Zustandswechsel auszuführen. Hierzu kann die Stelleinrich- tung ein mit dem Aktor gekoppeltes eine Nut bereitstellendes Krallenelement aufwei- sen, in welcher Nut ein Eingriffsabschnitt des Kopplungselements aufgenommen ist, wobei der Aktor dazu ausgebildet ist, das Krallenelement in wenigstens einer Endpo- sition derart zu stellen, dass der Eingriffsabschnitt des Kopplungselements von den Wandungen der Nut beabstandet ist.

Das Krallenelement kann insbesondere durch das Stellelement bereitgestellt werden bzw. Bestandteil des Stellelements sein oder es kann ein als Krallenelement ausge- führtes Stellelement verwendet werden. Das Krallenelement ist durch den Aktor be- wegbar gelagert und stellt eine Nut bereit, in die der Eingriffsabschnitt des Kopp- lungselements eingreifen kann bzw. darin aufgenommen sein kann. Die Nut ist derart dimensioniert, dass in beide Verstellrichtungen ein Abstand zu dem Eingriffsabschnitt des Kopplungselements eingehalten werden kann. Die Nut ist somit beispielsweise U-förmig ausgeführt, um den Eingriffsabschnitt des Kopplungselements aufzuneh- men. Die Nut weist dabei zwei gegenüberliegende Wandungen auf, die zur Bewe- gung des Kopplungselements mit dem Eingriffsabschnitt in Kontakt gebracht werden können, um eine Betätigungskraft auf den Eingriffsabschnitt zu übertragen und somit das Kopplungselement zwischen den beiden Zuständen zu bewegen. In den einzel- nen Zuständen kann das Krallenelement derart gestellt werden, dass der Eingriffsab- schnitt des Kopplungselements zwar in der Nut aufgenommen ist, die Wandungen der Nut jedoch nicht berührt, sondern von diesen in Axialrichtung beabstandet ist. Dadurch bleibt gewährleistet, dass das Stellelement und das Kopplungselement kon- taktfrei zueinander beabstandet in den Endpositionen vorliegen.

Der Aktor kann nach dieser Ausgestaltung somit eine Bewegung in Kopplungsrich- tung und eine Bewegung in Entkopplungsrichtung erzeugen, um mittels des Stellele- ments, das das Krallenelement aufweist, als solches ausgebildet oder mit einem Krallenelement gekoppelt ist, eine Bewegung des Kopplungselements in beide Rich- tungen zu erzeugen. Mit anderen Worten kann mittels des Krallenelements das Kopplungselement in den Entkopplungszustand und in den Kopplungszustand be- wegt werden, beispielsweise eingeschoben und ausgezogen werden. Für das Kopp- lungselement können entsprechende Rastierungen in den einzelnen Zuständen vor- gesehen sein, sodass die einzelnen Zustände sicher eingehalten werden können, bis eine Positionsverlagerung des Kopplungselements durch die Stelleinrichtung veran- lasst wird. Ferner kann dem Stellelement und/oder dem Kopplungselement eine Po- sitionsüberwachung zugeordnet sein, die dazu ausgebildet ist, eine Position des Stel- lelements und/oder des Krallenelement und/oder des Kopplungselements zu erfas- sen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Kopplungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass die Stelleinrichtung ein Federelement aufweist, das dazu ausgebildet ist, insbe- sondere gegen eine durch einen Aktor erzeugte Auslegebewegung, eine Einlegekraft oder gegen eine durch einen Aktor erzeugte Einlegebewegung, eine Auslegekraft auf das Kopplungselement zu übertragen. Das beschriebene Federelement kann auch als Stellelement im Sinne der vorliegenden Erfindung aufgefasst werden, da das Fe- derelement dazu vorgesehen sein kann, das Kopplungselement aus dem Entkopp- lungszustand in den Kopplungszustand oder aus dem Kopplungszustand in den Ent- kopplungszustand zu bewegen.

Der Aktor erzeugt hierbei die jeweils gegenläufige Bewegung, sodass ein Kopplungs- element, das im Kopplungszustand steht, durch den Aktor in den Entkopplungszu- stand verbracht werden kann, wobei das Federelement eine entsprechende Rück- stellkraft auf das Kopplungselement bewirkt. Entfällt somit die Betätigung, die durch den Aktor erzeugt wird, bewegt die Federkraft des Federelements das Kopplungsele- ment in die jeweils vorgesehene Stellung. Steht das Kopplungselement in dem Ent- kopplungszustand ist es ebenso möglich, den Aktor dazu zu verwenden, das Kopp- lungselement in den Kopplungszustand zu verbringen, wobei hierbei das Federele- ment entsprechend angeordnet ist, um die Federkraft aufzubauen, und, sofern durch die Stelleinrichtung veranlasst, das Kopplungselement in den Entkopplungszustand zurückzustellen. Als Federelement kann insbesondere jedwede Feder, beispiels- weise Schraubenfeder oder ein Federpaket aus mehreren Einzelfedem verwendet werden.

Die Stelleinrichtung kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Kopplungseinrich- tung dazu ausgebildet sein, das Federelement bei einer Bewegung des Kopplungs- elements in den Kopplungszustand oder den Entkopplungszustand zu drücken oder zu ziehen. Wie beschrieben, ist das Kopplungselement mit dem Federelement belie- big koppelbar, sodass das Federelement die Federkraft auf das Kopplungselement aufbauen bzw. übertragen kann. Grundsätzlich kann das Federelement hierbei an verschiedenen Seiten des Kopplungselements bzw. zu verschiedenen Seiten des Kopplungselements angeordnet werden. Durch den Aktor wird somit über das Stel- lelement und das Kopplungselement eine Zugbewegung oder eine Drückbewegung erzeugt und entsprechend über Stellelement und Kopplungselement auf das Fe- derelement übertragen. Somit kann in Abhängigkeit von der Anordnung des Fe- derelements die Richtung bestimmt werden, in die das Federelement komprimiert wird, um die Federkraft aufzubauen, die für eine anschließende Bewegung des Kopplungselements in den jeweils anderen Zustand benutzt werden kann.

Wie beschrieben, können das Stellelement und das Kopplungselement grundsätzlich beliebig angeordnet werden. Vorteilhafterweise werden das Kopplungselement und das Stellelement sowie gegebenenfalls das Federelement an dem Antriebsrad bzw. dem äußeren Differentialkorb gelagert. Dies erlaubt insbesondere, dass im Entkopp- lungszustand der innere Differentialkorb relativ zu dem äußeren Differentialkorb und somit auch relativ zu dem Kopplungselement und dem Federelement und dem Stel- lelement drehbar bleibt. Insbesondere ist auch eine Anordnung möglich, bei der das Stellelement und das Kopplungselement zueinander drehbar gelagert sind, wobei die Stelleinrichtung der- art ausgebildet ist, dass eine Drehbewegung zwischen Kopplungselement und Stel- lelement nur in einer Schließbewegung auftritt. Als Schließbewegung wird im Rah- men dieser Anmeldung der Übergang vom Entkopplungszustand in den Kopplungs- zustand verstanden. Im Entkopplungszustand liegt somit eine Drehbewegung zwi- schen den abtriebsseitigen und den antriebsseitigen Teilen des Differentials vor. Wie beschrieben, wird das Stellelement und das Kopplungselement kontaktfrei im Ent- kopplungszustand und im Kopplungszustand gestellt.

Bei der Schließbewegung wird somit die Kopplung hergestellt, sodass die beiden Teile des Differentials miteinander gekoppelt werden. Bei dieser Schließbewegung wird somit Drehzahlgleichheit hergestellt. Eine Differenzdrehzahl zwischen Kopp- lungselement und Stellelement kann somit nur der Schließbewegung auftreten, da hierzu das Stellelement das Kopplungselement kontaktiert und die Differenzdrehzahl zwischen Kopplungselement und Stellelement abgebaut wird. Vorteilhafterweise wird die Reibung somit nur während der Übergangsphase auftreten, sodass in den ande- ren Betriebszuständen kein Schleifen zwischen Kopplungselement und Stellelement auftritt.

Die Kopplungseinrichtung kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass die Stelleinrichtung, insbesondere das Kopplungselement und das Federelement, zumin- dest abschnittsweise innerhalb des Antriebsrads angeordnet sind. Das bedeutet ins- besondere, dass die Stelleinrichtung, insbesondere das Kopplungselement und das Federelement, in Axialrichtung und/oder in Radialrichtung innerhalb der Kontur des Antriebsrads aufgenommen sind. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bau- weise, da die Komponenten der Stelleinrichtung nicht über die ursprünglichen Ab- messungen des Differentials hinausreichen, sodass ein ursprünglich zur Verfügung stehender Bauraum ausreicht, um die Kopplungseinrichtung aufzunehmen.

Daneben betrifft die Erfindung ein Differential, das eine zuvor beschriebene Kopp- lungseinrichtung umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Getriebeeinrichtung. Die Getriebeeinrichtung um- fasst neben dem Differential ein Untersetzungsgetriebe. Das Untersetzungsgetriebe kann als Stirnradgetriebe oder als Planetengetriebe ausgebildet sein. Das Unterset- zungsgetriebe kann bevorzugt eine oder zwei Stufen aufweisen. Weiterhin kann es vorteilhafterweise einen Gang oder zwei Gänge aufweisen.

Daneben betrifft die Erfindung eine elektrische Achse für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine und einer Getriebeeinrichtung mit einem Untersetzungsge- triebe und einem Differential. Die elektrische Achse zeichnet sich dadurch aus, dass die Getriebeeinrichtung wie beschrieben ausgebildet ist. Die elektrische Maschine kann koaxial oder achsparallel zu den Seitenwellen angeordnet sein. Sie kann als ASM oder PSM oder FSM ausgebildet sein.

Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Differenzial und/oder eine elektrische Achse und/oder eine Getriebeeinrichtung wie beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug- nahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:

Fig. 1 eine Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Kopplungs- einrichtung in einem Entkopplungszustand nach einem ersten Ausführungs- beispiel;

Fig. 2 die Getriebeeinrichtung von Fig. 1 in einem Kopplungszustand; und

Fig. 3 die Getriebeeinrichtung von Fig. 1 in nach einem zweiten Ausführungsbei- spiel.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Getriebeeinrichtung mit einer Kopplungseinrich- tung 1 für ein Differential 2 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs, welches Differential 2 ein Antriebsrad 3 und einen inneren Differentialkorb 4 aufweist, der zu- mindest abschnittsweise zwei Achskegelräder 5 und zwei Ausgleichskegelräder 6 umgibt, wobei eine Stelleinrichtung 7 dazu ausgebildet ist, ein Kopplungselement 8, insbesondere eine Schiebemuffe, mittels der Stelleinrichtung 7, insbesondere mittels eines Stellelements 9, in einen Kopplungszustand zu bewegen, um den inneren Dif- ferentialkorb 4 mit dem Antriebsrad 3 zu koppeln und das Kopplungselement 8 mit- tels der Stelleinrichtung 7 in einen Entkopplungszustand zu bewegen, um den inne- ren Differentialkorb 4 von dem Antriebsrad 3 zu entkoppeln.

In dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 , 2 ist ein nicht näher dargestellter Ak- tor vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, das Stellelement 9 zwischen dem Entkopp- lungszustand, der in Fig. 1 dargestellt ist und dem Kopplungszustand, der in Fig. 2 dargestellt ist, zu bewegen. Die Stelleinrichtung 7 weist zusätzlich ein Federelement 10 auf, das dazu ausgebildet ist, auf das Kopplungselement 8 eine Federkraft zu übertragen. In den Fig. 1 dargestellten Situation bewirkt das Federelement 10 somit eine Federkraft auf das Kopplungselement 8, die eine Bewegung des Kopplungsele- ments 8 in den Kopplungszustand, der in Fig. 2 dargestellt ist, bewirkt, das heißt, in der Zeichnung nach links.

Das Kopplungselement 8 kann entsprechende Rastierungen aufweisen, die das Kopplungselement 8 in den einzelnen Zuständen halten. Ebenso kann vorgesehen sein, dass der Aktor das Stellelement 9 in dem Entkopplungszustand gegen die Fe- derkraft des Federelements 10 hält. Da das Stellelement 9, das Kopplungselement 8 und das Federelement 10 antriebsseitig, insbesondere an einem äußeren Differenti- alkorb 11 , angeordnet sind, wird keine Relativbewegung zwischen dem Stellelement 9, dem Kopplungselement 8 oder dem Federelement 10 ausgeführt.

Um von dem in Fig. 1 gezeigten Entkopplungszustand in den Kopplungszustand überzugehen, wird das Kopplungselement 8, dass beispielsweise als Schiebemuffe ausgeführt sein kann, bewegt, um die Verbindung zwischen dem äußeren Differenti- alkorb 11 und dem inneren Differentialkorb 4 herzustellen. Das Kopplungselement 8 weist hierzu eine Außenverzahnung und eine Innenverzahnung auf, sodass das An- triebsrad 3 mit seiner Innenverzahnung mit der Außenverzahnung des Differential- korbs 4 gekoppelt werden kann. Das Antriebsrad 3 ist ferner an den äußeren Differentialkorb 11 angeschweißt, sodass das Antriebsrad 3 und der äußeren Diffe- rentialkorb 11 eine untrennbare Einheit bilden.

Fig. 2 zeigt den Kopplungszustand, in dem das Kopplungselement 8 in die Verzah- nung am inneren Differentialkorb 4 eingreift und somit die Kopplung zwischen An- triebsrad 3 und inneren Differentialkorb 4 herstellt. Zum Übergang aus dem Entkopp- lungszustand in den Kopplungszustand kann das Federelement 10 expandieren und somit das Kopplungselement 8 und mit dem Kopplungselement 8 das Stellelement 9 verschieben. Mit anderen Worten wird die Federkraft zumindest teilweise abgebaut, um das Kopplungselement 8 zu verschieben und somit die Kopplung zwischen dem Antriebsrad 3 und dem inneren Differentialkorb 4 herzustellen. Soll der innere Diffe- rentialkorb 4 wieder entkoppelt werden, kann der Aktor das Stellelement 9 und somit das Kopplungselement 8 in Entkopplungsrichtung bewegen, wobei das Federele- ment 10 komprimiert wird und eine entsprechende Rückstellkraft aufbaut. Somit kann von der in Fig. 2 dargestellten Situation in die in Fig. 1 dargestellte Situation überge- gangen werden.

Eine Relativbewegung zwischen dem Kopplungselement 8, dem Stellelement 9 und dem Federelement 10 tritt somit höchstens bei einem Übergang aus dem Entkopp- lungszustand in den Kopplungszustand auf, da der innere Differentialkorb 4 im Ent- kopplungszustand relativ zu dem Antriebsrad 3 drehbar ist. Die Differenzdrehzahl wird beim Übergang in den Kopplungszustand abgebaut, da anschließend Antriebs- rad 3 und innerer Differentialkorb 4 über das Kopplungselement 8 miteinander ge- koppelt sind. In diesem Übergang kann die Differenzdrehzahl durch eine drehbare Lagerung zwischen dem Federelement 10 und dem Kopplungselement 8 abgebaut werden, bis die Verzahnungen miteinander in Eingriff stehen.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei der das Federelement 10 entfallen kann. In Fig. 3 ist analog zu Fig. 2 der Kopplungszustand dargestellt, in dem das Kopp- lungselement 8 die Verbindung zwischen dem Antriebsrad 3 und dem inneren Diffe- rentialkorb 4 herstellt. Das Stellelement 9 weist hierbei zusätzlich ein Krallenelement 12 auf, das eine Nut 13 bereitstellt, in die ein Eingriffsabschnitt 14 des Kopplungsele- ments 8 eingreift. Somit ist es möglich, dass der nicht näher dargestellte Aktor das Stellelement 9 bewegt, das als Krallenelement 12 ausgebildet ist bzw. das Krallen- element 12 aufweist oder mit einem Krallenelement 12 gekoppelt ist. Die Nut 13 weist Wandungen 15 auf, die das Kopplungselement 8 an dem Eingriffsabschnitt 14 kontaktieren können, um das Kopplungselement 8 zu verschieben.

Die Stelleinrichtung 7 ist ferner dazu ausgebildet, das Stellelement 9 so zu stellen, dass sowohl im Kopplungszustand als auch im Entkopplungszustand ein Abstand zwischen den Wandungen 15 und dem Eingriffsabschnitt 14 vorliegt. Das bedeutet, dass sowohl im Kopplungszustand als auch im Entkopplungszustand das Kopplungs- element 8 von dem Stellelement 9 beabstandet ist und somit Kopplungselement 8 und Stellelement 9 kontaktfrei vorliegen.

Vorteilhafterweise kann somit erreicht werden, dass weder im Kopplungszustand noch im Entkopplungszustand Reibung zwischen der Stelleinrichtung 7 und dem Kopplungselement 8 auftritt. In beiden Zuständen können Stellelement 9, Kopplungs- element 8, Federelement 10 stillstehen bzw. auf gleicher Drehzahl vorliegen oder, falls eine Drehzahldifferenz zwischen den einzelnen Komponenten besteht, kann das Stellelement 9 bzw. das Krallenelement 12 entsprechend beabstandet gestellt wer- den, sodass keine Reibung auftritt.

Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar, untereinander austauschbar und aufeinander übertragbar.

Bezugszeichen

1 Kopplungseinrichtung

2 Differential

3 Antriebsrad

4 innerer Differentialkorb

5 Achskegelrad

6 Ausgleichskegelrad

7 Stelleinrichtung

8 Kopplungselement

9 Stellelement

10 Federelement

11 äußerer Differentialkorb

12 Krallenelement

13 Nut

14 Eingriffsabschnitt

15 Wandung

Claims

Patentansprüche

1. Kopplungseinrichtung (1) für ein Differential (2) eines Kraftfahrzeugs, welches Differential (2) ein Antriebsrad (3) und einen inneren Differentialkorb (4) auf- weist, der zumindest abschnittsweise wenigstens ein Achskegelrad (5) und wenigstens ein Ausgleichskegelrad (6) umgibt, wobei eine Stelleinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, ein Kopplungselement (8), insbesondere eine Schie- bemuffe, mittels der Stelleinrichtung (7), insbesondere mittels eines Stellele- ments (9), in einen Kopplungszustand zu bewegen, um den inneren Differenti- alkorb (4) mit dem Antriebsrad (3) zu koppeln und das Kopplungselement (8) mittels der Stelleinrichtung (7) in einen Entkopplungszustand zu bewegen, um den inneren Differentialkorb (4) von dem Antriebsrad (3) zu entkoppeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, das Stellelement (9) in dem Kopplungszustand und dem Entkopplungszustand von dem Kopplungselement (8) beabstandet zu stellen oder dass das Stellele- ment (9) und das Kopplungselement (8) antriebsseitig angeordnet sind.

2. Kopplungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (1) dazu ausgebildet ist, einen mit dem Antriebsrad (3) gekoppelten äußeren Differentialkorb (11) in dem Kopplungszustand mit dem inneren Differentialkorb (4), insbesondere einem Ausgleichkegelradkorb, zu koppeln.

3. Kopplungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (7) einen Aktor aufweist, der dazu ausgebildet ist, das Kopplungselement (8) in den Entkopplungszustand, insbesondere gegen eine von einem Federelement (10) auf das Kopplungselement (8) übertragene Federkraft, zu bewegen oder das Kopplungselement (8) in den Kopplungszu- stand und den Entkopplungszustand zu bewegen.

4. Kopplungseinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (7) ein mit dem Aktor gekoppeltes, eine Nut (13) bereitstellendes Krallenelement (12) aufweist, in welcher Nut (13) ein Eingriffsabschnitt (14) des Kopplungselements (8) aufgenommen ist, wobei der Aktor dazu ausgebildet ist, das Krallenelement (12) in wenigstens einer Endposition derart zu stellen, dass der Eingriffsabschnitt (14) des Kopp- lungselements (8) von den Wandungen (15) der Nut (13) beabstandet ist.

5. Kopplungseinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (7) ein Federelement (10) aufweist, das dazu ausgebildet ist, insbesondere gegen eine durch einen Aktor erzeugte Auslegebewegung, eine Einlegekraft auf das Kopplungselement (8) zu über- tragen.

6. Kopplungseinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, das Federelement (10) bei einer Be- wegung des Kopplungselements (8) in den Kopplungszustand oder den Ent- kopplungszustand zu drücken oder zu ziehen.

7. Kopplungseinrichtung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (9) und das Kopplungselement (8) zu- einander drehbar gelagert sind, wobei die Stelleinrichtung (7) derart ausgebil- det ist, dass eine Drehbewegung zwischen Kopplungselement (8) und Stel- lelement (9) nur in einer Schließbewegung auftritt.

8. Kopplungseinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (7), insbesondere das Kopplungs- element (8) und das Federelement (10) innerhalb des Antriebsrads (3) ange- ordnet sind.

9. Differential, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Kopplungs- einrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.

10. Getriebeeinrichtung mit einem Untersetzungsgetriebe und einem Differential, dadurch gekennzeichnet, dass das Differential nach dem vorangehenden An- spruch ausgebildet ist.

11. Elektrische Achse für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine und einer Getriebeeinrichtung mit einem Untersetzungsgetriebe und einem Diffe- rential, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinrichtung nach dem vo- rangehenden Anspruch ausgebildet ist.

12. Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Achse nach Anspruch 11 und/oder eine Getriebeeinrichtung nach Anspruch 10 und/oder ein Differential nach An- spruch 9.