WO2023025881A1 - Kopplungsvorrichtung für eine getriebevorrichtung eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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WO2023025881A1
WO2023025881A1 PCT/EP2022/073666 EP2022073666W WO2023025881A1 WO 2023025881 A1 WO2023025881 A1 WO 2023025881A1 EP 2022073666 W EP2022073666 W EP 2022073666W WO 2023025881 A1 WO2023025881 A1 WO 2023025881A1
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coupling
coupling device
designed
switching
actuator
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PCT/EP2022/073666
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Martin Ruider
Philipp Eder
Kerem KÖKSAL
Norman Schmidt-Winkel
Bastian Schuh
Philip ENDRES
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Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D28/00—Electrically-actuated clutches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00—Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D11/08—Clutches in which the members have interengaging parts actuated by moving a non-rotating part axially
    • F16D11/10—Clutches in which the members have interengaging parts actuated by moving a non-rotating part axially with clutching members movable only axially

Definitions

  • the invention relates to a coupling device for a transmission device of a motor vehicle, which coupling device has a first coupling device designed for selectively coupling a first drive element to a first driven element and a second coupling device designed for selectively coupling a second drive element to a second driven element.
  • Coupling devices for transmission devices of motor vehicles are basically known from the prior art. Such coupling devices are usually used to selectively couple drive elements to driven elements in order to ensure a power flow or a torque transmission from a drive to an output. For example, an output shaft of an electric machine can be connected or disconnected by the coupling device to an output element, which is coupled to a wheel of the motor vehicle, for example, depending on the operating situation of the motor vehicle or the transmission device.
  • Such coupling devices are usually actuated in a complex manner, for example by means of electromagnets, which move the coupling elements of the coupling device into certain positions or hold them in certain positions.
  • electromagnets are susceptible to high temperatures, are dependent on the supply voltage provided, require electrical energy for positioning the coupling element and holding a specific position of the coupling element and would have to be inefficient, especially with regard to use in traction drives for motor vehicles due to the high torques to be transmitted be dimensioned large.
  • the use of an electromagnet cannot be scaled linearly with the torque to be transmitted, since the stroke range of the electromagnets used is extremely limited.
  • the invention is based on the object of specifying an improved coupling device for a transmission device of a motor vehicle.
  • the invention relates to a coupling device for a transmission device of a motor vehicle.
  • the coupling device is designed to couple a drive element to a driven element or to release the coupling between the drive element and the driven element.
  • the coupling device has a first coupling device and a second coupling device, the first coupling device being provided for selectively connecting a first drive element to a first driven element and the second coupling device being provided for selectively coupling a second drive element to a second driven element.
  • the coupling device can influence the coupling state of the first coupling device and the second coupling device, so that it can be set whether the first drive element is coupled to the first driven element or the second drive element is coupled to the second driven element.
  • the coupling device has an actuator, in particular an electromechanical actuator, which is designed to selectively move a first coupling element of the first coupling device into a coupling state and a decoupling state and a second coupling element of the second coupling device into a coupling state and move into a state of decoupling.
  • an actuator in particular an electromechanical actuator, which is designed to selectively move a first coupling element of the first coupling device into a coupling state and a decoupling state and a second coupling element of the second coupling device into a coupling state and move into a state of decoupling.
  • the same, in particular electromechanical, actuator is used to set the coupling state of the two coupling devices. This allows in particular to dispense with separately executed actuators, but instead use the same actuator for the To use actuation of both coupling devices. This can, for example, result in advantages with regard to assembly, the installation space situation and the variety and number of parts.
  • a drive wheel can be understood as a drive element and a driven wheel can be understood as a driven element.
  • the drive wheel and the driven wheel are connected to respective shafts, for example a drive shaft and a driven shaft.
  • the output shaft can, for example, be coupled directly or indirectly to a wheel of the motor vehicle, so that torque that is transmitted to the output wheel via the coupling element can be passed on to the wheel of the motor vehicle.
  • the drive shaft can be coupled directly or indirectly, for example via a pre-transmission, to the output shaft of a drive device, in particular an electric machine.
  • the coupling device When the coupling device is closed, the coupling between the drive element and the driven element is established, i.e. torque can be transmitted from the drive device to the wheel or vice versa.
  • form-fitting coupling elements can be used as coupling elements, for example claw elements.
  • the coupling device can also be referred to as a so-called “disconnect unit”, since this allows the drive element to be decoupled from the driven element. In this way, it is possible in particular to save CO2 and fuel, since the coupling between the drive device and the wheel can be canceled in order to reduce unnecessarily rotating parts in the drive train.
  • the drive device and the drive elements assigned to it do not have to be carried along in all operating situations if they are not required.
  • Each of the drive wheels or each of the drive elements can be driven by its own electric machine or generally by its own drive device.
  • the individual coupling devices can thus ultimately be assigned to individual drive devices or individual drive train parts.
  • a first drive device can be provided for driving a first wheel and can be activated via the first coupling device the pairing status can be set.
  • a second drive device for driving a second wheel of the motor vehicle can also be provided, it being possible for the second coupling device to set its coupling state.
  • an electromechanical actuator makes it possible, in particular, to use the sensors of the electric motor to monitor a state of the respective coupling device.
  • the actuator described can have a current sensor and/or speed sensor and/or rotation angle sensor, which are designed to determine information, in particular a speed, a current and a rotation angle, which can be included in the monitoring of the coupling state.
  • a motor vehicle is understood to mean all vehicles equipped with a technical drive, in particular passenger cars, trucks, buses, electric bicycles, light motorcycles, motorcycles, etc.
  • the first and the second coupling device of the coupling device can be arranged on the same axis of rotation, in particular symmetrically in relation to a center plane arranged between the first and second coupling device.
  • the central plane can, for example, be perpendicular to the two axes of rotation of the first coupling device and the second coupling device.
  • the axes of rotation can be, for example, the axes of rotation of the side shafts of the transmission device, which transmit the rotary movement to the wheels of the motor vehicle.
  • the axis of rotation can also be defined by the output shafts or the drive wheel or output wheel of the respective coupling devices.
  • the coupling devices can thus ultimately be arranged symmetrically with respect to the vehicle axis to which the coupling device is assigned.
  • the output shafts for example the side shafts, which lead to the wheels can be arranged parallel to the drive shafts of the drive devices, for example the electrical machines.
  • the first and the second coupling device can also be designed to move the first and second coupling element towards one another during a movement into the coupling state and away from one another during a movement into the decoupling state. When moving into the coupling state, the two coupling elements can thus be moved towards one another, in particular in the direction of a center point which is arranged between the two coupling elements.
  • the actuator which is used to operate the first and the second coupling device or to move the first and second coupling element, can here be arranged “outside” in relation to the drive wheels, ie arranged further away from the center plane than the coupling elements.
  • the actuator can be in the axial direction between the two coupling devices, for example at an outer radial position that is further away than the housing of the two coupling devices.
  • the first and the second coupling device are designed to move the first and second coupling element in a manner coordinated with one another or coupled to one another.
  • the actuator is intended to move the coupling elements of the two coupling devices. The movement can be carried out synchronously, i.e. the actuator moves the coupling elements uniformly. A movement of the actuator thus triggers a movement of the coupling elements, which moves the coupling elements by the same distance. In particular, this ensures that the two coupling devices are always brought into the same coupling state.
  • a movement of the actuator is sufficient to switch both coupling devices from the decoupling state to the coupling state. It is also possible to bring both coupling elements from the coupled state into the decoupled state.
  • a more complex sensor system can be dispensed with here, since the two coupling elements are not coupled to the same actuator coordinated or synchronized movement requires, for example, via a separate control device that determines the positions of the two coupling elements and, if necessary, controls separate actuators accordingly.
  • the first coupling element can be coupled to the actuator by means of a first switching device, in particular comprising a first switching fork and a first switching ring, and the second coupling element by means of a second switching device, in particular comprising a second switching fork and a second switching ring.
  • the shifting devices can, for example, have shift rods or other shifting elements that can be coupled directly to the actuator, for example a pinion of the actuator, via corresponding toothing. The movement of the actuator thus makes it possible to change the shifting device for assuming the desired coupling state, in particular to move a shifting fork which entrains a shifting ring and displaces it in the axial direction.
  • the switching devices of the two coupling devices can in particular be designed to be the same or identical. In particular, this allows the actuating forces, actuating paths and the like to be chosen to be the same for both coupling devices. Shift paddles can also be used instead of a shift fork. The description can be transferred accordingly to shift paddles.
  • the first switching device can have the first toothed section and the second switching device can have a second toothed section.
  • the two toothed sections can be arranged at the same radial position and at different circumferential positions in relation to the axis of rotation.
  • the actuator for example with a pinion, can engage between the two toothed sections and mesh with the toothed section. A rotary movement of the actuator can thus be converted into a linear movement of the two toothed sections and thus of the switching elements of the switching devices.
  • the arrangement of the two toothed sections on the same radial position ensures that both switching devices are ultimately the same Leverage ratios or the same actuating forces and actuation paths can experience.
  • the arrangement on the different circumferential positions allows, in particular, that the actuator can be arranged between the two toothed sections, the rotary movement being able to actuate the two switching devices simultaneously.
  • the first toothed section can be moved by the actuator in an opposite direction relative to the second toothed section.
  • the two toothed sections are displaced in different directions in the axial direction.
  • the first toothed section is displaced in the axial direction and the second toothed section is displaced counter to the axial direction or vice versa.
  • the directions of movement can also be referred to as the first axial direction and the second axial direction.
  • the coupling device can also have at least one spring device which is designed to build up a restoring force when there is a relative movement between a switching device and a coupling element.
  • the first coupling device has a first spring device and the second coupling device has a second spring device. If a relative movement between the coupling element and the switching device occurs in the respective coupling device, for example a relative movement between a switching ring and a sliding sleeve or a relative movement between a switching ring and the coupling element, the spring device can be deformed while the restoring force builds up.
  • the spring device can be deformed.
  • This allows the respective shifting device to be brought directly into its end position, with a relative movement between the shifting device and the coupling element being able to occur in the tooth-on-tooth position, which prestresses the spring device and builds up the restoring force.
  • no monitoring of the position of the coupling element or a controlled movement of the Coupling element are taken into account when a tooth-on-tooth position occurs.
  • the movement can be carried out over the full circumference and the relative movement between the switching device and the coupling element can be generated when a tooth-on-tooth position occurs. Since the spring device is prestressed, when the tooth-on-tooth position is released, the coupling element moves into the end position, with the restoring force being reduced.
  • the coupling device can also have at least one damping device which is designed to damp a relative movement between a coupling element and a switching device, in particular when the restoring force is reduced.
  • the relative movement can be permitted in order to bring the switching device directly into an end position, so that when the tooth-on-tooth position occurs, the spring device is deformed and exerts a restoring force on the coupling element. If the tooth-to-tooth position is released, the spring force is abruptly reduced, so that this can lead to an abrupt "snapping" of the coupling element.
  • the damping device can damp the relative movement, in particular the reduction in the restoring force, so that the “snapping” cannot be perceived as disruptive by users of the motor vehicle.
  • the damping device provides in particular an air volume which is sealed off by a seal.
  • the damping device has a defined outlet for the air volume, which determines the throughflow of the air from the air volume in the event of a relative movement.
  • the reduction of the restoring force or the relative movement takes place with more or less damping. In particular, a compromise can be found here between the fastest possible insertion movement and damping of the movement, so that there are no acoustic impairments.
  • the invention relates to a transmission device that includes a coupling device as described above.
  • the transmission device can preferably have a toothed wheel, in particular a spur wheel, as the drive element.
  • the transmission device can preferably have a flange to a shaft to a wheel as the output element.
  • the invention relates to an electric axle drive that includes a transmission device as described above.
  • the electric axle drive has two electric motors.
  • Each of the electric motors can be connected to a wheel via one of the two coupling devices.
  • the power flow can go from the electric motor via a gear, in particular a two-stage spur gear and then via the coupling device and further via a drive flange to a shaft. The shaft is then connected or connectable to a wheel.
  • the electric axle drive has a spur gear as the only gear between an electric motor and a wheel, in particular a two-stage spur gear.
  • the electric axle drive is designed without a differential.
  • the power flows from the electric motors to the wheels are arranged mechanically independently of one another. Theoretically, one electric motor can transmit the full torque to “its” wheel and the other electric motor can stand still.
  • the invention further relates to a motor vehicle comprising such a transmission device or such an electric final drive.
  • the motor vehicle has, in particular, two electrical machines which are arranged on the same axis of rotation.
  • the two output shafts of the electrical machines point in particular in opposite directions or the output shaft of the first electrical machine points in the direction of the second electrical machine and the output shaft of the second electrical machine points in the direction of the first electrical machine.
  • the electrical machines are in particular arranged parallel to the coupling devices of the coupling device assigned to them. In this case, the output shafts of the electrical machines can be arranged parallel to the output shafts of the coupling devices, for example the side shafts.
  • FIG. 1 shows a section of a motor vehicle, comprising a transmission device with a coupling device
  • FIG. 2 shows the coupling device of the motor vehicle from FIG. 1 ;
  • Fig. 1 shows a schematic section of a motor vehicle 1 with a transmission device 2 and a coupling device 3.
  • the transmission device 2 has two electrical machines 4, 5 which are arranged on the same axis of rotation 6, the output shafts of the electrical machine 4, 5 are aligned so that they point to the other electrical machine 4, 5.
  • first and second have been chosen arbitrarily and can therefore also be arbitrarily interchanged or the corresponding description can be transferred.
  • the electrical machine 4 can thus be referred to as the “first electrical machine 4” and the electrical machine 5 as the “second electrical machine 5” or vice versa.
  • the respective components of the coupling device 3 can also be referred to as “first” and “second”. The individual designations are interchangeable.
  • the coupling device 3 basically has a first coupling device 7 and a second coupling device 8 .
  • the first coupling device 7 provides a first drive wheel 9 and the second coupling device 8 provides a second drive wheel 10, which has the corresponding pre-translation by the electric Machines 4, 5 can be driven.
  • the two coupling devices 7, 8 are arranged symmetrically in this exemplary embodiment, for example on a center plane arranged between the two coupling devices 7, 8.
  • the center plane can, for example, be perpendicular to the axis of rotation 6 or perpendicular to an axis of rotation of the coupling devices 7, 8, which are arranged parallel to the axis of rotation 6 in this exemplary embodiment.
  • the coupling devices 7, 8 are basically designed independently of one another to couple a first driven element 11, in the case of the first coupling device 7, or a second driven element 12, in the case of the second coupling device 8, or to cancel the coupling.
  • the first coupling device 7 can establish or separate the coupling with the first output element 11
  • the second coupling device 8 can establish or disconnect the coupling with the second output element 12 .
  • the output elements 11 , 12 can be connected, for example, to a side shaft each and thus transmit torque to a wheel of the motor vehicle 1 .
  • FIG. 2 shows a purely schematic representation of the coupling device 3 according to an exemplary embodiment.
  • the arrangement of the individual elements is only to be understood as an example in FIG. 2 and is shown correctly in FIG.
  • the coupling device 3 has a common actuator 13, which is designed as an electromechanical actuator in this exemplary embodiment.
  • the actuator 13 meshes, for example with an output pinion, in a toothing 14, 14', which is coupled to a coupling element 16, 16' via a switching device 15, 15'.
  • the coupling elements 16, 16' have, for example, claw teeth and can be brought into positive engagement with the driven element 11, 12 in order to produce the coupling state between the drive wheel 9, 10 and the driven element 11, 12.
  • the actuator 13 can cause a corresponding movement of the teeth 14, 14' via the rotary movement of the pinion.
  • the teeth 14, 14' are coupled to shift forks 17, 17', for example via shift rods of the shifting devices 15, 15'.
  • the rotational movement of the actuator 13 thus causes an opposite axial movement of the shift forks 17, 17', which are coupled to shift rings 18, 18' via corresponding engagement elements which, for example, carry shift plates.
  • the shift forks 17, 1T and thus the shift rings 18, 18' and with them the coupling elements 16, 16' are moved towards or away from each other.
  • the actuator 13 will cause a corresponding rotational movement, which moves the coupling elements 16, 16' toward one another and thus toward the driven elements 11, 12 in order to establish the coupling. If the output elements 11 , 12 are to be decoupled, the actuator 13 performs the opposite rotational movement in order to move the coupling elements 16 , 16 ′ away from one another in order to release the coupling with the output elements 11 , 12 .
  • the two shift rods which are coupled to the shift forks 17, 1T, are arranged in the same radial position, i.e. they are at the same distance from the axis of rotation 6.
  • these are arranged at different circumferential positions, i.e. the two shifting devices 15, 15' are arranged at different angles with respect to the axis of rotation 6, or an angle is formed between the shifting rods and the axis of rotation.
  • this allows the switching device 15 to be arranged opposite to the switching device 15'.
  • the two switching devices 15, 15' can have the same structure and be arranged in reverse with respect to the axial direction.
  • the actuator 13 can still bring the switching device 15, 15' into its end position, i.e. in particular the respective shift fork 17, 17' in move to their final position.
  • the coupling device 3 has a spring device 19 which has at least one or more spring elements between the switching ring 18 and the coupling element 16 or between the switching ring 18' and the coupling element 16'. If the tooth-on-tooth position occurs and the respective shift fork 17, 17' is continuously brought into its end position, the spring element or the spring elements of the spring device 19 are tensioned between the shift ring 18, 18' and the coupling element 16, 16'. before. If the tooth-on-tooth position is released, the coupling element 16, 16' can snap in, reducing the restoring force and relaxing the spring element of the spring device 19, 19'.
  • the two coupling devices 7, 8 also have reach-through elements 20, 20' on the coupling elements 16, 16', which reach through reach-through sections 21, 2T in the drive wheels 9, 10. This makes it possible for the drive wheels 9, 10 to be reached through and thus for an axial movement of the coupling elements 16, 16' to be carried out “from outside” by the actuator 13.

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Abstract

Kopplungsvorrichtung (3) für eine Getriebevorrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs (1), welche Kopplungsvorrichtung (3) eine zur wahlweisen Kopplung eines ersten Antriebselements mit einem ersten Abtriebselement (11, 12) ausgebildete erste Kopplungseinrichtung (7, 8) und eine zur wahlweisen Kopplung eines zweiten Antriebselements mit einem zweiten Abtriebselement (11, 12) ausgebildete zweite Kopplungseinrichtung (7, 8) aufweist, wobei die Kopplungsvorrichtung (3) einen Aktor (13) aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Kopplungselement (16, 16') der ersten Kopplungseinrichtung (7, 8) wahlweise in einen Kopplungszustand und einen Entkopplungszustand zu bewegen und ein zweites Kopplungselement (16, 16') der zweiten Kopplungseinrichtung (7, 8) wahlweise in einen Kopplungszustand und einen Entkopplungszustand zu bewegen.

Description

Kopplungsvorrichtung für eine Getriebevorrichtunq eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung für eine Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs, welche Kopplungsvorrichtung eine zur wahlweisen Kopplung eines ersten Antriebselements mit einem ersten Abtriebselement ausgebildete erste Kopplungseinrichtung und eine zur wahlweisen Kopplung eines zweiten Antriebselements mit einem zweiten Abtriebselement ausgebildete zweite Kopplungseinrichtung aufweist.
Kopplungsvorrichtungen für Getriebevorrichtungen von Kraftfahrzeugen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Kopplungsvorrichtungen werden üblicherweise dafür verwendet, Antriebselemente mit Abtriebselementen wahlweise zu koppeln, um einen Kraftfluss bzw. eine Drehmomentübertragung von einem Antrieb zu einem Abtrieb zu gewährleisten. Beispielsweise kann eine Abtriebswelle einer elektrischen Maschine durch die Kopplungsvorrichtung mit einem Abtriebselement, das beispielsweise mit einem Rad des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, verbunden oder getrennt werden, je nachdem, welche Betriebssituation des Kraftfahrzeugs bzw. der Getriebevorrichtung vorliegt.
Derartige Kopplungsvorrichtungen werden üblicherweise aufwendig aktuiert, zum Beispiel mittels Elektromagneten, die Kopplungselemente der Kopplungsvorrichtung in bestimmte Positionen bewegen bzw. in bestimmten Positionen halten. Derartige Elektromagneten sind jedoch anfällig für hohe Temperaturen, sind abhängig von der bereitgestellten Versorgungsspannung, benötigen für das Positionieren des Kopplungselements und Halten einer bestimmten Position des Kopplungselements elektrische Energie und müssten, insbesondere bezogen auf die Verwendung in Traktionsantrieben für Kraftfahrzeuge aufgrund der hohen zu übertragenden Drehmomente ineffizient groß dimensioniert werden. Die Verwendung eines Elektromagneten ist hierbei insbesondere nicht linear mit dem zu übertragenden Drehmoment skalierbar, da der Hubbereich der verwendeten Elektromagneten äußerst eingeschränkt ist. Ist es ferner erforderlich, dass mehr als ein Kopplungselement bewegt werden muss, müsste jeweils ein Elektromagnet für das Bewegen der Kopplungselemente vorgesehen sein. Jedem der Kopplungselemente müsste somit ein entsprechender Sensor zugeordnet sein, da der Elektromagnet selbst, keine Überwachung der Positionierung der Kopplungselemente erlaubt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine demgegenüber verbesserte Kopplungsvorrichtung für eine Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird durch eine Kopplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Wie beschrieben, betrifft die Erfindung eine Kopplungsvorrichtung für eine Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Die Kopplungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, ein Antriebselement mit einem Abtriebselement zu koppeln bzw. die Kopplung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement aufzulösen. Hierzu weist die Kopplungsvorrichtung eine erste Kopplungseinrichtung und eine zweite Kopplungseinrichtung auf, wobei die erste Kopplungseinrichtung dafür vorgesehen ist, ein erstes Antriebselements mit einem ersten Abtriebselement wahlweise zu verbinden und die zweite Kopplungseinrichtung dafür vorgesehen ist, wahlweise ein zweites Antriebselement mit einem zweiten Abtriebselement zu koppeln. Mit anderen Worten kann durch die Kopplungsvorrichtung der Kopplungszustand der ersten Kopplungseinrichtung und der zweiten Kopplungseinrichtung beeinflusst werden, sodass eingestellt werden kann, ob das erste Antriebselement mit dem ersten Abtriebselement bzw. das zweite Antriebselement mit dem zweiten Abtriebselement gekoppelt ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Kopplungseinrichtung einen, insbesondere elektromechanischen, Aktor aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Kopplungselement der ersten Kopplungseinrichtung wahlweise in einen Kopplungszustand und einen Entkopplungszustand zu bewegen und ein zweites Kopplungselement der zweiten Kopplungseinrichtung wahlweise in einen Kopplungszustand und einen Entkopplungszustand zu bewegen. Mit anderen Worten wird derselbe, insbesondere elektromechanische, Aktor dafür verwendet, den Kopplungszustand der beiden Kopplungseinrichtungen einzustellen. Dies erlaubt insbesondere, auf separat ausgeführte Aktoren zu verzichten, sondern stattdessen den selben Aktor für die Betätigung beider Kopplungseinrichtungen zu verwenden. Dadurch können beispielsweise Vorteile in Bezug auf die Montage, die Bauraumsituation und die Teilevielfalt und Teileanzahl ergeben.
Als Antriebselement kann beispielsweise ein Antriebsrad und als Abtriebselement ein Abtriebsrad verstanden werden. Antriebsrad und Abtriebsrad sind mit entsprechenden Wellen verbunden, beispielsweise einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle. Die Abtriebswelle kann beispielsweise direkt oder indirekt mit einem Rad des Kraftfahrzeugs gekoppelt sein, sodass Drehmoment, das über das Kopplungselement auf das Abtriebsrad übertragen wird, an das Rad des Kraftfahrzeugs weitergeleitet werden kann. Die Antriebswelle kann direkt oder indirekt, beispielsweise über eine Vorübersetzung, mit der Ausgangswelle einer Antriebseinrichtung, insbesondere einer elektrischen Maschine, gekoppelt sein.
Wird die Kopplungseinrichtung geschlossen, wird die Kopplung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement hergestellt, d.h., dass Drehmoment von der Antriebseinrichtung an das Rad übertragen werden kann oder umgekehrt. Als Kopplungselemente können insbesondere formschlüssige Kopplungselemente verwendet werden, beispielsweise Klauenelemente. Die Kopplungsvorrichtung kann auch als sogenannte „disconnect unit“ bezeichnet werden, da diese ein Abkoppeln des Antriebselements von dem Abtriebselement erlaubt. Hierdurch ist insbesondere ein Einsparen von CO2 und Kraftstoff möglich, da die Kopplung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Rad aufgehoben werden kann, um unnötig drehende Teile im Antriebsstrang zu reduzieren.
Mit anderen Worten muss die Antriebseinrichtung und die ihr zugeordneten Antriebselemente nicht in sämtlichen Betriebssituation mitgeschleppt werden, sofern diese nicht benötigt werden. Jedes der Antriebsräder bzw. jedes der Antriebselemente kann durch eine eigene elektrische Maschine bzw. allgemein eine eigene Antriebseinrichtung angetrieben werden. Die einzelnen Kopplungseinrichtungen können somit letztlich einzelnen Antriebseinrichtungen bzw. einzelnen Antriebsstrangteilen zugeordnet sein. Beispielsweise kann eine erste Antriebseinrichtung für das Antreiben eines ersten Rads vorgesehen sein und über die erste Kopplungseinrichtung kann der Kopplungszustand eingestellt werden. Ebenso kann eine zweite Antriebseinrichtung für das Antreiben eines zweiten Rads des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein, wobei über die zweite Kopplungseinrichtung deren Kopplungszustand eingestellt werden kann.
Durch die Verwendung eines elektromechanischen Aktors wird insbesondere ermöglicht, die Sensorik des Elektromotors zu verwenden, um einen Zustand der jeweiligen Kopplungseinrichtung zu überwachen. Der beschriebene Aktor kann einen Stromsensor und/oder Drehzahlsensor und/oder Drehwinkelsensor aufweisen, die dazu ausgebildet sind Informationen, insbesondere eine Drehzahl, einen Strom und einen Drehwinkel, zu ermitteln, die in die Überwachung des Kopplungszustands einfließen können.
Unter einem Kraftfahrzeug sind alle mit einem technischen Antrieb versehenen Fahrzeuge zu verstehen, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse, Elektrofahrräder, Leichtkrafträder, Motorräder etc.
Die erste und die zweite Kopplungseinrichtung der Kopplungsvorrichtung können nach einer Ausgestaltung der Kopplungsvorrichtung auf derselben Drehachse angeordnet sein, insbesondere symmetrisch bezogen auf eine zwischen der ersten und zweiten Kopplungseinrichtung angeordnete Mittelebene. Die Mittelebene kann beispielsweise senkrecht auf den beiden Drehachsen der ersten Kopplungseinrichtung und der zweiten Kopplungseinrichtung stehen. Die Drehachsen können beispielsweise die Drehachsen der Seitenwellen der Getriebevorrichtung sein, die die Drehbewegung an die Räder des Kraftfahrzeugs übertragen. Letztlich kann die Drehachse auch durch die Abtriebswellen bzw. das Antriebsrad oder Abtriebsrad der jeweiligen Kopplungseinrichtungen definiert werden. Die Kopplungseinrichtungen können somit letztlich symmetrisch bezogen auf die Fahrzeugachse angeordnet sein, der die Kopplungsvorrichtung zugeordnet ist. Die Abtriebswellen, beispielsweise die Seitenwellen, die zu den Rädern führen, können parallel zu den Antriebswellen der Antriebseinrichtungen, beispielsweise der elektrischen Maschinen, angeordnet sein. Die erste und die zweite Kopplungseinrichtung können ferner dazu ausgebildet sein, das erste und zweite Kopplungselement bei einer Bewegung in den Kopplungszustand aufeinander zu und bei einer Bewegung in den Entkopplungszustand voneinander weg zu bewegen. Bei der Bewegung in den Kopplungszustand können die beiden Kopplungselemente somit aufeinander zu bewegt werden, insbesondere in Richtung eines Mittelpunkts, der zwischen den beiden Kopplungselemente angeordnet ist. Werden die beiden Kopplungselemente von der ersten Kopplungseinrichtung bzw. der zweiten Kopplungseinrichtung in den Entkopplungszustand bewegt, entfernen sich die beiden Kopplungselemente voneinander. Der Aktor, der dazu verwendet wird, die erste und die zweite Kopplungseinrichtung zu betreiben bzw. das erste und zweite Kopplungselement zu bewegen, kann hierbei „außen“ in Bezug auf die Antriebsräder angeordnet sein, d.h., weiter von der Mittelebene entfernt angeordnet sein als die Kopplungselemente. Ebenso kann der Aktor in Axialrichtung zwischen den beiden Kopplungseinrichtungen sein, beispielsweise auf einer äußeren Radialposition, die weiter entfernt ist, als das Gehäuse der beiden Kopplungseinrichtungen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Kopplungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Kopplungseinrichtung dazu ausgebildet sind, das erste und zweite Kopplungselement aufeinander abgestimmt bzw. miteinander gekoppelt zu bewegen. Wie beschrieben, ist der Aktor dafür vorgesehen, die Kopplungselemente der beiden Kopplungseinrichtungen zu bewegen. Die Bewegung kann hierbei synchron ausgeführt werden, d.h., dass der Aktor die Kopplungselemente gleichförmig bewegt. Eine Bewegung des Aktors löst somit eine Bewegung der Kopplungselemente aus, die die Kopplungselemente um den gleichen Weg bewegt. Dies stellt insbesondere sicher, dass die beiden Kopplungseinrichtungen stets in den gleichen Kopplungszustand verbracht werden.
Soll beispielsweise die Kopplung der beiden Seitenwellen hergestellt werden, reicht eine Bewegung des Aktors aus, um beide Kopplungseinrichtungen von dem Entkopplungszustand in den Kopplungszustand zu versetzen. Ebenso ist es möglich, beide Kopplungselemente von dem Kopplungszustand in den Entkopplungszustand zu bringen. Insbesondere kann hierbei auf eine aufwändigere Sensorik verzichtet werden, da die Kopplung beider Kopplungselemente an den selben Aktor keine abgestimmte bzw. synchronisierte Bewegung erfordert, zum Beispiel über eine separate Steuerungseinrichtung, die die Positionen der beiden Kopplungselemente bestimmt und gegebenenfalls separate Aktoren entsprechend ansteuert.
Hierzu kann das erste Kopplungselement mittels einer ersten Schalteinrichtung, insbesondere umfassend eine erste Schaltgabel und einen ersten Schaltring, und das zweite Kopplungselement mittels einer zweiten Schalteinrichtung, insbesondere umfassend eine zweite Schaltgabel und einen zweiten Schaltring, mit dem Aktor gekoppelt sein. Die Schalteinrichtungen können beispielsweise Schaltstangen oder andere Schaltelemente aufweisen, die direkt mit dem Aktor, beispielsweise einem Ritzel des Aktors über entsprechende Verzahnungen gekoppelt sein können. Durch die Aktorbewegung ist es somit möglich, die Schalteinrichtung für die Einnahme des gewünschten Kopplungszustand zu verändern, insbesondere eine Schaltgabel zu bewegen, die einen Schaltring mitnimmt und diesen in Axialrichtung verlagert. Die Schalteinrichtungen der beiden Kopplungseinrichtungen können insbesondere gleichförmig bzw. identisch ausgeführt sein. Dies erlaubt insbesondere, dass die Betätigungskräfte, Betätigungswege und dergleichen für beide Kopplungseinrichtungen gleich gewählt werden können. Anstelle einer Schaltgabel können auch Schaltwippen verwendet werden. Die Beschreibung ist entsprechend auf Schaltwippen übertragbar.
Für die zuvor beschriebene Kopplung der Schalteinrichtungen an den Aktor können die erste Schalteinrichtung an den ersten Verzahnungsabschnitt und die zweite Schalteinrichtung einen zweiten Verzahnungsabschnitt aufweisen. Die beiden Verzahnungsabschnitte können auf derselben Radialposition und auf unterschiedlichen Umfangspositionen in Bezug auf die Drehachse angeordnet sein. Wie beschrieben kann der Aktor, beispielsweise mit einem Ritzel, zwischen die beiden Verzahnungsabschnitte eingreifen und mit dem Verzahnungsabschnitt kämmen. Eine Drehbewegung des Aktors kann somit in eine Linearbewegung der beiden Verzahnungsabschnitte und somit der Schaltelemente der Schalteinrichtungen umgesetzt werden.
Durch die Anordnung der beiden Verzahnungsabschnitte auf derselben Radialposition wird gewährleistet, dass beide Schalteinrichtungen letztlich die gleichen Hebelverhältnisse bzw. die gleichen Betätigungskräfte und Betätigungswege erfahren können. Die Anordnung auf den verschiedenen Umfangspositionen erlaubt insbesondere, dass der Aktor zwischen den beiden Verzahnungsabschnitte angeordnet werden kann, wobei die Drehbewegung die beiden Schalteinrichtungen gleichzeitig betätigen kann. Hierzu kann der erste Verzahnungsabschnitt von dem Aktor in eine bezogen auf den zweiten Verzahnungsabschnitt gegenüberliegende Richtung bewegt werden. Mit anderen Worten für die Drehbewegung dazu, dass die beiden Verzahnungsabschnitte in unterschiedliche Richtungen in Axialrichtung verlagert werden. Beispielsweise wird der erste Verzahnungsabschnitt in Axialrichtung und der zweite Verzahnungsabschnitt entgegen der Axialrichtung verlagert oder umgekehrt. Die Bewegungsrichtungen können auch als erste Axialrichtung und zweite Axialrichtung bezeichnet werden.
Die Kopplungsvorrichtung kann ferner wenigstens eine Federeinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, bei einer Relativbewegung zwischen einer Schalteinrichtung und einem Kopplungselement eine Rückstellkraft aufzubauen. Beispielsweise weist die erste Kopplungseinrichtung eine erste Federeinrichtung und die zweite Kopplungseinrichtung eine zweite Federeinrichtung auf. Tritt in der jeweiligen Kopplungseinrichtung eine Relativbewegung zwischen dem Kopplungselement und der Schalteinrichtung auf, beispielsweise eine Relativbewegung zwischen einem Schaltring und einer Schiebemuffe bzw. eine Relativbewegung zwischen einem Schaltring und dem Kopplungselement, kann die Federeinrichtung unter Aufbau der Rückstellkraft verformt werden.
Tritt insbesondere eine Zahn-auf-Zahn-Stellung des Kopplungselements auf, d.h., dass das Kopplungselement nicht direkt eingespurt werden kann, da die Verzahnungen des Kopplungselements und des zugeordneten Kopplungspartners mit ihren Zähnen in Axialrichtung aneinander anliegen, kann die Federeinrichtung verformt werden. Dies erlaubt, dass die jeweilige Schalteinrichtung direkt in ihre Endstellung verbracht werden kann, wobei in der Zahn-auf-Zahn-Stellung eine Relativbewegung zwischen der Schalteinrichtung und dem Kopplungselement auftreten kann, die die Federeinrichtung unter Aufbau der Rückstellkraft vorspannt. Somit muss keine Überwachung der Position des Kopplungselements bzw. eine gesteuerte Bewegung des Kopplungselements bei Auftreten einer Zahn-auf-Zahn-Stellung berücksichtigt werden. Stattdessen kann die Bewegung über den vollen Umfang ausgeführt werden und bei Auftreten einer Zahn-auf-Zahn-Stellung die Relativbewegung zwischen der Schalteinrichtung und dem Kopplungselement erzeugt werden. Da die Federeinrichtung vorgespannt wird, bei Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung das Kopplungselement unter Abbau der Rückstellkraft in die Endstellung bewegt.
Die Kopplungsvorrichtung kann ferner wenigstens eine Dämpfungseinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, eine Relativbewegung zwischen einem Kopplungselement und einer Schalteinrichtung, insbesondere bei Abbau der Rückstellkraft, zu dämpfen. Wie beschrieben, kann die Relativbewegung zugelassen werden, um ein Verbringen der Schalteinrichtung unmittelbar in eine Endstellung vorzunehmen, sodass bei Auftreten der Zahn-auf-Zahn-Stellung die Federeinrichtung verformt wird und eine Rückstellkraft auf das Kopplungselement ausübt. Wird die Zahn-auf-Zahn- Stellung aufgelöst, wird die Federkraft schlagartig abgebaut, sodass dies zu einem schlagartigen „Einschnappen“ des Kopplungselements führen kann.
Die Dämpfungseinrichtung kann hierbei die Relativbewegung, insbesondere den Abbau der Rückstellkraft, dämpfen, sodass das „Einschnappen“ nicht störend von Benutzern des Kraftfahrzeug wahrgenommen werden kann. Die Dämpfungseinrichtung stellt hierbei insbesondere ein Luftvolumen bereit, das durch eine Dichtung abgedichtet ist. Die Dämpfungseinrichtung weist für das Luftvolumen einen definierten Ausgang auf, der bei einer Relativbewegung den Durchfluss der Luft aus dem Luftvolumen festlegt. Je nachdem, wie die Dämpfungseinrichtung dimensioniert ist, findet der Abbau der Rückstellkraft bzw. die Relativbewegung mehr oder weniger stark gedämpft statt. Hierbei kann insbesondere ein Kompromiss zwischen einer möglichst schnellen Einlegebewegung und einer Dämpfung der Bewegung gefunden werden, sodass akustische Beeinträchtigungen ausbleiben können.
Daneben betrifft die Erfindung eine Getriebevorrichtung, die eine zuvor beschriebene Kopplungsvorrichtung umfasst. Bevorzugt kann die Getriebevorrichtung als Antriebselement ein Zahnrad, insbesondere ein Stirnrad, aufweisen. Vorzugsweise kann die Getriebevorrichtung als Abtriebselement ein Flansch zu einer Welle zu einem Rad aufweisen.
Daneben betrifft die Erfindung einen elektrischen Achsantrieb, der eine zuvor beschriebene Getriebevorrichtung umfasst. Weiterhin weist der elektrische Achsantrieb zwei Elektromotoren auf. Jeder der Elektromotoren ist über eine der beiden Kopplungseinrichtungen mit einem Rad verbindbar. Insbesondere kann der Kraftfluss jeweils vom Elektromotor über ein Getriebe, insbesondere ein zweistufiges Stirnradgetriebe und dann über die Kopplungseinrichtung und weiter über einen Antriebsflansch auf eine Welle gehen. Die Welle ist dann mit einem Rad verbunden oder verbindbar.
Aufgrund seiner Ausgestaltung weist der elektrische Achsantrieb zwischen einem Elektromotor und einem Rad als einziges Getriebe ein Stirnradgetriebe auf, insbesondere ein zweistufiges Stirnradgetriebe. Mit anderen Worten ist der elektrische Achsantrieb differenzialfrei ausgestaltet.
Die Kraftflüsse der Elektromotoren zu den Rädern sind mechanisch unabhängig voneinander angeordnet. Theoretisch kann der eine Elektromotor das volle Moment auf „sein“ Rad übertragen und der andere Elektromotor stillstehen.
Weiter betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend eine solche Getriebevorrichtung oder einen solchen elektrischen Achantrieb. Das Kraftfahrzeug weist insbesondere zwei elektrische Maschinen auf, die auf derselben Drehachse angeordnet sind. Die beiden Ausgangswellen der elektrischen Maschinen zeigen insbesondere in entgegengesetzte Richtungen bzw. zeigt die Ausgangswelle der ersten elektrischen Maschine in Richtung der zweiten elektrischen Maschine und die Ausgangswelle der zweiten elektrischen Maschine zeigt in Richtung der ersten elektrischen Maschine. Die elektrischen Maschinen sind insbesondere parallel zu den ihnen zugeordneten Kopplungseinrichtungen der Kopplungsvorrichtung angeordnet. Hierbei können die Ausgangswellen der elektrischen Maschinen parallel zu den Abtriebswellen der Kopplungseinrichtungen, beispielsweise der Seitenwellen, angeordnet sein. Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die Kopplungsvorrichtung beschrieben wurden, sind vollständig auf die Getriebevorrichtung und das Kraftfahrzeug übertragbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Getriebevorrichtung mit einer Kopplungsvorrichtung;
Fig. 2 die Kopplungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs von Fig. 1 ; und
Fig. 3 die Kopplungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs von Fig. 1 , 2.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs 1 mit einer Getriebevorrichtung 2 und einer Kopplungsvorrichtung 3. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Getriebevorrichtung 2 zwei elektrischen Maschinen 4, 5 auf, die auf derselben Drehachse 6 angeordnet sind, wobei die Ausgangswellen der elektrischen Maschine 4, 5 so ausgerichtet sind, dass diese zu der jeweils anderen elektrischen Maschine 4, 5 hinweisen. Im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung sind die Begriffe „erste“ und „zweite“ beliebig gewählt und demnach auch beliebig austauschbar bzw. die entsprechende Beschreibung übertragbar. Die elektrische Maschine 4 kann somit als „erste elektrische Maschine 4“ und die elektrische Maschine 5 als „zweite elektrische Maschine 5“ bezeichnet werden oder umgekehrt. Die jeweiligen Komponenten der Kopplungsvorrichtung 3 können ebenso mit „erste“ und „zweite“ bezeichnet werden. Die einzelnen Bezeichnungen sind hierbei austauschbar.
In der in Fig. 1 gezeigten Darstellung sind die Ausgangswellen der elektrischen Maschine 4, 5 über eine Vorübersetzung mit der Kopplungsvorrichtung 3 gekoppelt. Die Kopplungsvorrichtung 3 weist grundsätzlich eine erste Kopplungseinrichtung 7 und eine zweite Kopplungseinrichtung 8 auf. Die erste Kopplungseinrichtung 7 stellt ein erstes Antriebsrad 9 und die zweite Kopplungseinrichtung 8 ein zweites Antriebsrad 10 bereit, die über die entsprechende Vorübersetzung durch die elektrischen Maschinen 4, 5 angetrieben werden können. Die beiden Kopplungseinrichtungen 7, 8 sind in diesem Ausführungsbeispiel symmetrisch angeordnet, beispielsweise auf eine zwischen den beiden Kopplungseinrichtungen 7, 8 angeordnete Mittelebene. Die Mittelebene kann beispielsweise senkrecht auf der Drehachse 6 stehen oder senkrecht auf einer Drehachse der Kopplungseinrichtungen 7, 8, die in diesem Ausführungsbeispiel parallel zu der Drehachse 6 angeordnet sind.
Die Kopplungseinrichtungen 7, 8 sind in diesem Ausführungsbeispiel grundsätzlich unabhängig voneinander dazu ausgebildet, ein erstes Abtriebselement 11 , im Fall der ersten Kopplungseinrichtung 7 bzw. ein zweites Abtriebselement 12, im Fall der zweiten Kopplungseinrichtung 8 zu koppeln oder die Kopplung aufzuheben. Mit anderen Worten kann die erste Kopplungseinrichtung 7 die Kopplung mit dem ersten Abtriebselement 11 herstellen oder trennen und die zweite Kopplungseinrichtung 8 kann die Kopplung mit dem zweiten Abtriebselement 12 herstellen oder trennen. Die Abtriebselemente 11 , 12 können beispielsweise mit je einer Seitenwelle verbunden sein und somit eine Drehmomentübertragung zu einem Rad des Kraftfahrzeugs 1 herstellen.
Fig. 2 zeigt eine rein schematische Darstellung der Kopplungsvorrichtung 3 nach einem Ausführungsbeispiel. Die Anordnung der einzelnen Elemente ist in Fig. 2 lediglich beispielhaft zu verstehen und in Fig. 3 korrekt dargestellt. Die Darstellung in Fig.
2 dient somit lediglich der Beschreibung der Funktion der Kopplungsvorrichtung 3, wobei Fig. 3 die korrekte Anordnung der einzelnen Komponenten darstellt. Grundsätzlich sind die beiden Kopplungseinrichtungen 7, 8 symmetrisch ausgeführt, sodass die Beschreibung der ersten Kopplungseinrichtung 7 beliebig auf die zweite Kopplungseinrichtung 8 übertragbar ist und umgekehrt. Die Kopplungsvorrichtung 3 weist einen gemeinsamen Aktor 13 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel als elektromechanischer Aktor ausgeführt ist. Der Aktor 13 kämmt, beispielsweise mit einem Abtriebsritzel, in einer Verzahnung 14, 14‘, die über eine Schalteinrichtung 15, 15‘ mit einem Kopplungselement 16, 16‘ gekoppelt ist. Die Kopplungselemente 16, 16‘ weisen beispielsweise eine Klauenverzahnung auf und können mit den Abtriebselement 11 , 12 formschlüssig in Eingriff gebracht werden, um den Kopplungszustand zwischen dem Antriebsrad 9, 10 und dem Abtriebselement 11 , 12 herzustellen. Mit anderen Worten kann der Aktor 13 über die Drehbewegung des Ritzels eine entsprechende Bewegung der Verzahnungen 14, 14‘ veranlassen. Die Verzahnungen 14, 14‘ sind, beispielsweise über Schaltstangen der Schalteinrichtungen 15, 15‘ mit Schaltgabeln 17, 17‘ gekoppelt. Die Drehbewegung des Aktors 13 verursacht somit eine gegenläufige Axialbewegung der Schaltgabeln 17, 17‘, die über entsprechende Eingriffselemente, die zum Beispiel Schaltpatten tragen, mit Schaltringen 18, 18‘ gekoppelt sind. Je nachdem, in welche Richtung der Aktor 13 das Ritzel dreht, werden die Schaltgabeln 17, 1 T und somit die Schaltringe 18, 18‘ und mit diesen die Kopplungselemente 16, 16‘ aufeinander zu oder voneinander weg bewegt. Soll beispielsweise der Kopplungszustand hergestellt werden, wird der Aktor 13 eine entsprechende Drehbewegung verursachen, die die Kopplungselemente 16, 16‘ aufeinander zu und somit auf die Abtriebselemente 11 , 12 zu bewegt, um die Kopplung herzustellen. Sollen die Abtriebselemente 11 , 12 entkoppelt werden, führt der Aktor 13 die entgegengesetzte Drehbewegung aus, um die Kopplungselemente 16, 16‘ voneinander weg zu bewegen, um die Kopplung mit den Abtriebselementen 11 , 12 zu lösen.
In Fig. 3 ist die korrekte Anordnung der Verzahnungen 14, 14‘ bzw. der Schalteinrichtungen 15, 15‘ dargestellt. Ersichtlich sind die beiden Schaltstangen, die mit den Schaltgabeln 17, 1 T gekoppelt sind, auf der gleichen Radialposition angeordnet, d.h., dass diese den gleichen Abstand von der Drehachse 6 besitzen. Diese sind jedoch auf unterschiedlichen Umfangspositionen angeordnet, d.h., dass bezogen auf die Drehachse 6 die beiden Schalteinrichtungen 15, 15‘ auf unterschiedlichen Winkeln angeordnet sind bzw. sich ein Winkel zwischen den Schaltstangen und der Drehachse aufspannt. Dies ermöglicht insbesondere, dass die Schalteinrichtung 15 entgegengesetzt zu der Schalteinrichtung 15‘ angeordnet werden kann. Grundsätzlich können die beiden Schalteinrichtungen 15, 15‘ jedoch gleich aufgebaut und umgekehrt bezogen auf die Axialrichtung angeordnet sein.
Tritt zwischen dem Kopplungselement 16 und dem Abtriebselement 11 bzw. zwischen dem Kopplungselement 16‘ und dem Abtriebselement 12 eine sogenannte Zahn-auf-Zahn-Stellung auf, kann der Aktor 13 dennoch die Schalteinrichtung 15, 15‘ in ihre Endstellung verbringen, d.h. insbesondere die jeweilige Schaltgabel 17, 17‘ in ihre Endposition bewegen. Um dies zu ermöglichen, weist die Kopplungsvorrichtung 3 eine Federeinrichtung 19 auf, die wenigstens ein oder mehrere Federelemente zwischen dem Schaltring 18 und dem Kopplungselement 16 bzw. zwischen dem Schaltring 18‘ und dem Kopplungselement 16‘ aufweist. Tritt die Zahn-auf-Zahn-Stellung auf und wird die jeweilige Schaltgabel 17, 17‘ durchgängig in ihre Endstellung verbracht, spannt sich das Federelement bzw. die Federelemente der Federeinrichtung 19 zwischen dem Schaltring 18, 18‘ und dem Kopplungselement 16, 16‘ vor. Wird die Zahn-auf-Zahn-Stellung aufgelöst, kann das Kopplungselement 16, 16‘ unter Abbau der Rückstellkraft und Entspannung des Federelements der Federeinrichtung 19, 19‘ einschnappen.
Die beiden Kopplungseinrichtungen 7, 8 weisen ferner an den Kopplungselementen 16, 16‘ Durchgriffselemente 20, 20‘ auf, die Durchgriffsabschnitte 21 , 2T in den Antriebsrädern 9, 10 durchgreifen. Dadurch ist es möglich, dass die Antriebsräder 9, 10 durchgegriffen werden und somit eine axiale Bewegung der Kopplungselemente 16, 16‘ „von außen“ durch den Aktor 13 durchgeführt wird.
Die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind beliebig aufeinander übertragbar, untereinander austauschbar und miteinander kombinierbar.
Bezuqszeichen Kraftfahrzeug Getriebevorrichtung Kopplungsvorrichtung , 5 elektrische Maschine Drehachse , 8 Kopplungseinrichtung , 10 Antriebsrad 1,12 Abtriebselement 3 Aktor 4, 14“ Verzahnung 5,15“ Schalteinrichtung 6,16“ Kopplungselement 7,17“ Schaltgabel 8,18“ Schaltring 9,19“ Federeinrichtung 0, 20“ Durchgriffselement 1,21“ Durchgriffsabschnitt

Claims

Patentansprüche Kopplungsvorrichtung (3) für eine Getriebevorrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs (1 ), welche Kopplungsvorrichtung (3) eine zur wahlweisen Kopplung eines ersten Antriebselements mit einem ersten Abtriebselement (1 1 , 12) ausgebildete erste Kopplungseinrichtung (7, 8) und eine zur wahlweisen Kopplung eines zweiten Antriebselements mit einem zweiten Abtriebselement (1 1 , 12) ausgebildete zweite Kopplungseinrichtung (7, 8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung (3) einen Aktor (13) aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Kopplungselement (16, 16’) der ersten Kopplungseinrichtung (7, 8) wahlweise in einen Kopplungszustand und einen Entkopplungszustand zu bewegen und ein zweites Kopplungselement (16, 16’) der zweiten Kopplungseinrichtung (7, 8) wahlweise in einen Kopplungszustand und einen Entkopplungszustand zu bewegen. Kopplungsvorrichtung (3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kopplungseinrichtung (7, 8) auf derselben Drehachse (6) angeordnet sind, insbesondere symmetrisch bezogen auf eine zwischen der ersten und zweiten Kopplungseinrichtung (7, 8) angeordnete Mittelebene. Kopplungsvorrichtung (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kopplungseinrichtung (7, 8) dazu ausgebildet sind, das erste und zweite Kopplungselement (16, 16’) bei einer Bewegung in den Kopplungszustand aufeinander zu und bei einer Bewegung in den Entkopplungszustand voneinander weg zu bewegen. Kopplungsvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kopplungseinrichtung (7, 8) dazu ausgebildet sind, das erste und zweite Kopplungselement (16, 16’) miteinander gekoppelt zu bewegen. Kopplungsvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kopplungselement (16, 16’) mittels einer ersten Schalteinrichtung (15, 15’), insbesondere umfassend eine erste Schaltgabel (17, 17’) und einen ersten Schaltring (18, 18’), und das zweite Kopplungselement (16, 16’) mittels einer zweiten Schalteinrichtung (15, 15’), insbesondere umfassend eine zweite Schaltgabel (17, 17’) und einen zweiten Schaltring (18, 18’), mit dem Aktor (13) gekoppelt sind. Kopplungsvorrichtung (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (15, 15’) einen ersten Verzahnungsabschnitt und die zweite Schalteinrichtung (15, 15’) einen zweiten Verzahnungsabschnitt zur Kopplung mit dem Aktor (13) aufweist, wobei die beiden Verzahnungsabschnitte auf derselben Radialposition und auf unterschiedlichen Umfangspositionen in Bezug auf die Drehachse (6) angeordnet sind. Kopplungsvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Federeinrichtung (19), die dazu ausgebildet ist, bei einer Relativbewegung zwischen der ersten oder der zweiten Schalteinrichtung (15, 15’) und dem ersten oder zweiten Kopplungselement (16, 16’) eine Rückstellkraft aufzubauen. Kopplungsvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Dämpfungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Relativbewegung zwischen einem Kopplungselement (16, 16’) und einer Schalteinrichtung (15, 15’), insbesondere bei Abbau der Rückstellkraft, zu dämpfen. Getriebevorrichtung (2), umfassend eine Kopplungsvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche. Elektrischer Achsantrieb mit zwei Elektromotoren und einer Getriebevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebevorrichtung nach Anspruch 9 ausgebildet ist.
11 . Kraftfahrzeug, umfassend eine Getriebevorrichtung (2) nach dem vorangehenden Anspruch.
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