WO2023138719A1 - Kopplungseinrichtung und antriebsstrang für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Kopplungseinrichtung und antriebsstrang für ein kraftfahrzeug Download PDF

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WO2023138719A1
WO2023138719A1 PCT/DE2022/100956 DE2022100956W WO2023138719A1 WO 2023138719 A1 WO2023138719 A1 WO 2023138719A1 DE 2022100956 W DE2022100956 W DE 2022100956W WO 2023138719 A1 WO2023138719 A1 WO 2023138719A1
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coupling
spring
actuator
latching
decoupling
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PCT/DE2022/100956
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Stefan Reichert
Johannes Arnold
David Bauert
Markus Eisele
Elmar Lorenz
Peter Greb
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • the present invention relates to a coupling device for coupling and decoupling a drive element with a driven element of a drive train for a motor vehicle, comprising a coupling element which can be transferred from a coupling position, in which it couples the drive element to the driven element, into a decoupling position, in which the drive element is decoupled from the driven element, and vice versa.
  • the drive train is understood as meaning the components of the motor vehicle via which torque is transmitted from an engine to the wheels or vice versa.
  • the powertrain typically includes components such as gears, shafts, differentials, etc., details of which are well known to those skilled in the art.
  • the coupling device is provided, which is or can be connected on the one hand to the drive element and on the other hand to the driven element.
  • a coupling device is often also referred to as a disconnect unit.
  • the drive element is understood to mean that component which is connected or can be connected to the coupling device and which is arranged on the latter on the motor side.
  • the output element is understood to mean that component which is connected or can be connected to the coupling device and which is arranged on the wheel side of the latter. A transmission of torque between them Elements takes place when the coupling device is in a coupling state or when the coupling element is in the coupling position.
  • the present invention therefore sets itself the task of specifying a concept that is improved in this regard in connection with a coupling device.
  • the object is achieved with a coupling device of the type mentioned at the outset in that at least one actuator, at least one locking device and at least one spring element are provided, the linearly displaceable coupling element being fixed in the coupling or decoupling position as the starting position by means of the locking device while the spring element is simultaneously tensioned and the coupling element is tensioned into the other position, and wherein the spring element can be tensioned further by means of the actuator for transfer to the other position in each case and the fixing is by the locking element device can be canceled, so that the coupling element can be displaced into the other position after release by the actuator by means of the spring element.
  • the coupling element can be displaced one-dimensionally along a movement path, with the coupling element being displaced from the coupling position into the decoupling position and vice versa along the movement path.
  • the coupling element is in the coupling position when it is at one end and in the uncoupling position when it is at the other end of the travel path.
  • the coupling element is held in position by means of the locking device.
  • the spring element is tensioned in such a way that its elastic restoring force biases or presses the coupling element into the respective other position, counter to the fixing effect of the locking device.
  • the spring element is initially further tensioned by means of the actuator.
  • the coupling element along the path of movement is first of the Position moved away to which it is to be transferred.
  • the coupling element can be moved to the extreme end of the movement path, specifically with further tensioning or further compression of the spring element.
  • the fixing of the coupling element effected by means of the locking device is canceled here, so that the movement of the coupling element along the movement path is released.
  • the coupling element is released by or by the actuator, so that the coupling element is shifted into the respective other position solely by means of the elastic tensioning force of the spring element.
  • the actuator can be, for example, an electromechanical component such as an electric motor or a pneumatic actuator.
  • the movement generated by the actuator can be transmitted to the coupling element or to a component connected to the coupling element, with the coupling element being released on the actuator side after further tensioning of the spring element, for example, in that the movement generated by the actuator is transmitted to the coupling element via a shaft or disk with a cam.
  • the present invention is based in particular on the idea that the transfer from the coupling position to the decoupling position or vice versa is not carried out entirely by means of the actuator, but that this is only used for further tensioning of the spring element. Instead, the actual transfer process of the coupling element takes place using the energy stored in the spring element. Since the relaxation of the spring element takes place quasi abruptly or without delay, a shorter switching time is advantageously realized compared to the complete transfer process being carried out by means of the actuator. In order to realize the short switching time, it is in particular not necessary for the actuator to be designed to be correspondingly powerful and highly dynamic.
  • the coupling device can be provided exactly one actuator, a spring element and a locking device, so that the transfer of the coupling element either from the decoupling position in the Coupling position or from the coupling position into the decoupling position by means of these components.
  • the coupling element can be transferred back via other means, for example via a further actuator, by means of which the complete switching process is carried out without a corresponding spring element.
  • an actuator, a spring element and a locking device are provided for the respective movement from the decoupling position into the coupling position and from the coupling position into the decoupling position.
  • these components are each provided in duplicate, so that the transfer of the coupling element can take place both from the decoupling position to the coupling position and from the coupling position to the decoupling position according to the concept explained above, and the advantages mentioned here are given when transferring to both positions.
  • the coupling element is transferred from the coupling position to the decoupling position and vice versa, one spring element is tensioned and the other spring element is relaxed, with the energy stored in the relaxing spring element being largely transferred to the tensing spring element. The energy released when one of the spring elements relaxes is therefore not dissipated or lost, but is stored to a large extent in the respective other spring element.
  • the coupling device is mirror-symmetrical with respect to the movement path and the spring elements, and in particular with respect to the actuators and the locking devices.
  • the coupling element can have the same distance from a center point or point of symmetry of the movement path or an axis of symmetry in the coupling and decoupling position.
  • the two spring elements preferably have the same spring rate.
  • the further tightening thus serves in particular to compensate for energy dissipation or the corresponding energy loss occurring during the transfer of the coupling element into the respective other position, in particular due to friction and the transfer process does not break off prematurely or come to a standstill due to a "lack of" energy in this regard.
  • the or each spring element is arranged between the coupling element and a component which is stationary with respect to a housing of the coupling device and is respectively supported thereon.
  • the respective each spring element is therefore clamped between the coupling element and the stationary component and/or respectively fastened thereto at the corresponding end.
  • the respective spring element can be supported directly on the coupling element and the stationary component.
  • the or each spring element can also be supported indirectly on the coupling element and the stationary component, which means that there is at least one further component between the spring element and the coupling element or the stationary component.
  • the stationary component can be the housing itself, so that the or each spring element is correspondingly supported on an inner wall of the housing.
  • the stationary component can be an inner housing which is arranged in the housing and possibly fastened to it and which houses the spring elements, for example.
  • the or each spring element may be or comprise a helical spring.
  • the spring element comprises a plurality of helical springs which are provided next to one another and are arranged along a radially outer section of the disk-shaped or ring-shaped coupling element. It is also conceivable that the spring element is a helical spring that extends along the radially outer section of the coupling element.
  • the or each spring element may also be or comprise a disk spring which may also extend along the radially outer portion of the disc or annular coupling element.
  • the coupling element to have or comprise a shift sleeve which is rotatably mounted by means of a bearing, the shift sleeve having internal teeth arranged on an inner circumference which, for coupling the drive element to the driven element, have external teeth arranged on an outer circumference of the drive element and at the same time can be brought into engagement with an external toothing arranged on an outer circumference of the output element.
  • the shift sleeve is an annular component, on the radial inner circumference of which the internal toothing is provided.
  • the shift sleeve Due to the form fit between the internal teeth of the shift sleeve and the external teeth of the input and output element, which is present in the coupled state of the coupling element provided as the shift sleeve, the shift sleeve rotates together with the input and output element. It is therefore necessary for the shift sleeve to be rotatably mounted by means of the bearing in relation to the stationary components of the coupling device, in particular in relation to the housing.
  • An axial needle bearing can be provided as the bearing by which the coupling element is rotatably mounted.
  • This can include a non-rotatable bearing surface that is annular with respect to the housing or the coupling device and on which the spring element is supported, and an annular, rotatable bearing surface that is attached to the coupling element, in particular the shift sleeve, or is formed on it, with at least one rolling element of the axial needle bearing being arranged between the non-rotatable bearing surface and the rotatable bearing surface.
  • the or each locking device comprises a locking pawl that can be moved from a locking position into a release position.
  • the latch In the latching position, the latch protrudes into the movement path along which the coupling element moves during the transfer from the initial position into the respective other position.
  • the latching pawl protrudes into a movement path along which a guide element, which is moved along with the coupling element, moves during the transfer from the initial position to the respective other position. The latch releases the movement path or the movement path in the release position.
  • the guide element is pressed by means of the spring element against the locking pawl located in the locking position, the counterforce required for fixing the coupling element being applied by means of the locking pawl.
  • the coupling element is moved away from the latch by means of the actuator for further tensioning of the spring element, this is transferred to the release position, so that the coupling element or the guide element can pass through the corresponding starting position unhindered for transfer into the respective other position after the release of the coupling element by the actuator.
  • the guide element can be arranged between the non-rotatable bearing surface of the axial needle bearing and the spring element.
  • the guide element and the spring element can be arranged within the or an inner housing, in particular an elongate one, within which the guide element is guided in a linearly movable manner.
  • the inner housing can be hollow-cylindrical and the guide element can be ring-shaped.
  • the guide element can have at least one projection which protrudes outwards through a longitudinal opening of the inner housing. The projection moves along a path of movement when the shift collar is displaced in the axial direction, the latch in the latching state being able to project into the path of movement of the projection and release it in the release position.
  • the or each latching device has a restoring spring coupled to the latching pawl and a pawl actuator, the latching pawl being transferrable from the release position to the latching position or vice versa by means of the pawl actuator and against an elastic restoring force of the restoring spring, with the latching pawl being transferrable to the respective other position by means of the elastic restoring force.
  • the latch actuator can be an electromechanically or pneumatically operated actuator. To transfer the latching pawl from the latching position to the release position, the pawl actuator can generate a force that causes the elastic restoring force of the restoring spring to be overcome, so that the latching pawl can correspondingly in the release position is brought. As soon as this force of the latch actuator ceases, the return spring automatically presses the latch into the latched position.
  • the latch can be beveled and/or protrude obliquely into the movement path or path in the latched position, so that the coupling element or the guide element can pass unhindered the latch that fixes the coupling element in the other position when transferring from the initial position to the other position.
  • the coupling element or the guide element slides along the surface of the latch that is inclined to the movement path or path and presses it out of the movement path or path against the restoring force of the restoring spring.
  • a control device of the coupling device or of the motor vehicle is connected to the or each actuator and the or each latching device, in particular the or each latch actuator, with the control device being set up to control the respective actuator and the respective latching device in such a way that the spring element is tensioned further by means of the actuator and the fixation is present when a control signal is present which indicates a transfer of the coupling element from the initial position to the other position is canceled by the locking device.
  • the control device is connected to the actuator and the locking device, in particular the pawl actuator, which are each designed as an electromechanical actuating means, via corresponding electrical connections. If the actuator and/or the pawl actuator is designed as a pneumatically operated actuating means, the control device can be connected to a correspondingly controllable valve device, by means of which the actuators can be actuated.
  • the present invention also relates to a drive train for a motor vehicle, comprising a drive element, a driven element and a coupling device according to the above description for coupling and decoupling the drive element to the driven element. All the advantages and features explained coupling device according to the invention can be transferred to the drive train according to the invention and vice versa.
  • the input element and the output element each comprise a shaft of the drive train.
  • the drive element can be a drive shaft that is or can be connected to an engine of the motor vehicle.
  • the output element can be a wheel hub of a wheel of the motor vehicle that is arranged coaxially with respect to the drive shaft, or it can be a shaft that is directly connected to the wheel hub.
  • the motor can be an electric machine or an internal combustion engine. It is also conceivable that the drive train includes both an electric machine and an internal combustion engine or is connected or can be connected thereto, with the drive train being provided for a hybrid vehicle in this case.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle with an exemplary embodiment of a drive train according to the invention with four coupling devices according to the invention
  • FIG 2 shows one of the coupling devices of the drive train of the motor vehicle of Figure 1
  • FIG. 3 shows a sequence of several individual illustrations of the coupling device from FIG. 2 to explain the transfer of the coupling element from the decoupling position to the coupling position and vice versa
  • Figure 4 is a diagram to illustrate the elastic restoring forces of the spring elements of the coupling device of Figures 2 and 3.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle 1 with a drive train 2, by means of which a torque can be transmitted from a motor designed as an electric machine 3 to the wheels 4 of the motor vehicle 1 and vice versa.
  • the motor vehicle 1 is here an electric vehicle. It is equally conceivable that an internal combustion engine is provided as the motor in addition to or as an alternative to the electric machine 3 .
  • the motor vehicle 1 has an all-wheel drive, for example, with the front axle 5 and the rear axle 6 each having a differential gear 7 for the selective transmission of the torque to the wheels 4 .
  • the drive train 2 also includes four coupling devices 8 provided for coupling and decoupling a drive element 9 with a driven element 10 of the drive train 2.
  • the drive element 9 is a drive shaft arranged between the differential gear 7 and the coupling device 8.
  • the output element 10 is a shaft directly connected to a wheel hub of the wheel 4 .
  • the coupling device 8 can in principle be arranged at any point in the drive train 2 , in the present exemplary embodiment the wheels 4 can each be coupled and decoupled from the rest of the drive train 2 by means of one of the coupling devices 8 .
  • the coupling device 8 comprises a coupling element 11 which is a shift sleeve 12 in the present case.
  • the coupling element 11 or the shift sleeve 12 can be transferred from a coupling position, in which it couples the drive element 9 to the driven element 10, into a decoupling position, in which the drive element 9 is decoupled from the driven element 10.
  • the shift sleeve 12 is ring-shaped and has internal teeth 13 arranged on its inner circumference.
  • the drive element 9 and the driven element 10 each have an outer toothing 14 on their outer circumference.
  • the coupling element 11 or the shift sleeve 12 is linearly displaceable along a movement path 15, which is indicated by a dashed line in FIG.
  • the coupling element 11 or the internal toothing 13 of the shift sleeve 12 is only in engagement with the external toothing 14 of the drive element 9, so that the elements 9, 10 are not rotationally coupled to one another and the coupling element 11 is therefore in the decoupling position.
  • a displacement of the coupling element 11 along the movement path 15, based on the figure 2 to the right causes that the internal toothing 13 of the shift sleeve 12 is brought into engagement with the external toothing 14 of the drive element 9 and at the same time with the external toothing 14 of the driven element 10 .
  • the resulting form fit causes a rotary coupling of the elements 9, 10, so that the coupling element 11 is in the coupling position in this position.
  • FIG. 2 shows only one half of the coupling device 8, with the other part of the coupling device 8 being correspondingly of the same design due to the given symmetry about the axis 16.
  • the coupling device 8 is delimited on the outside by a cylindrical housing 17 arranged coaxially with respect to the elements 9,10.
  • the elements 9 , 10 each run into the housing 17 and out again, with sealing elements 50 , 51 being provided to seal the drive element 9 and the driven element 10 with respect to a lubricant provided inside the housing 17 .
  • the sealing element 50 is a dynamic seal, preferably a radial shaft seal
  • the sealing element 51 is a static seal, preferably an O-ring.
  • the coupling device 8 comprises a first actuator 18, shown extremely schematically in Figure 2, a first locking device 19 and a first spring element 20.
  • the first spring element 20 is a helical spring which extends along a radially outer section or a radial, flange-like outer section of the shift sleeve 12.
  • the first spring element 20 comprises a plurality of coil springs which are arranged next to one another along the radially outer section of the shift sleeve 12, or that the first spring element 20 is a disk spring that extends along the radially outer section of the shift sleeve 12.
  • the components 18, 19, 20 serve to transfer the coupling element 11 from the decoupling position to the coupling position.
  • the coupling device also includes a second actuator 21, a second locking device 22 and a second spring element 23, which are identical with respect to the components 18, 19, 20 and are merely mirror-inverted.
  • the components 21, 22, 23 are used to transfer the coupling element from the coupling position to the decoupling position.
  • the specific mode of operation of components 18 to 23 is explained further below. The aspects presented in connection with components 18 to 20 basically apply equally to elements 21 to 23.
  • the spring element 20 is arranged between the coupling element 11, in this case between the radial, flange-like outer section 24 of the shift sleeve 12, and a component 25 that is stationary with respect to the housing 17 and is supported thereon in each case.
  • the stationary component 25 is a hollow-cylindrical inner housing of the coupling device 8 that is attached to the housing 17 and houses the spring elements 20, 23, the first spring element 20, like the second spring element 23, being supported directly on an inner wall of the stationary component 25 or the inner housing.
  • the spring elements 20 , 23 are indirectly supported on the coupling element 11 in the area of the outer section 24 of the shift sleeve 12 on the other side in each case. “Indirectly” means here that there is no physical contact between the respective spring element 20, 23 and the coupling element 11, but that further components are arranged.
  • the spring element 20 is supported on a disc-shaped first guide element 26 which, in the event of a displacement of the coupling element 11 along the movement path 15, moves with it.
  • the second spring element 23 is supported on a disc-shaped second guide element 27 .
  • the guide elements 26, 27 are arranged within the stationary component 28 provided as the inner housing and are mounted there in a longitudinally movable manner.
  • a first bearing 28 is provided as an axial needle bearing between the first guide element 26 and the coupling element 11 or the outer section 24 of the selector sleeve 12, the coupling element 11 being connected to the non-rotatable first guide element 26 by means of the first bearing 28.
  • the first bearing 28 includes a non-rotatable bearing surface 29 on which the first spring element 20 is supported via the first guide element 26 . Further, the first bearing 28 includes an annular, rotatable bearing surface 30 which is fixed to the outer portion 24 of the shift collar 12. Between the bearing surfaces 29, 30 bearing rollers 31 of the first bearing 28 are arranged. Correspondingly, a second bearing 32 , also designed as an axial needle bearing, is arranged between the second spring element 23 or the second guide element 27 and the coupling element 11 . The two rotatable bearing surfaces 30 are formed or attached to the opposite end faces of the outer section 24 .
  • the components of the first locking device 19 are explained below with reference to FIG. 2, which is extremely schematic in this regard.
  • the first locking device 19 comprises a first locking pawl 33, a first restoring spring 34 coupled to the first locking pawl 33 and a first pawl actuator 35.
  • the second locking device 22 has a second locking pawl 36, a second restoring spring 37 coupled to the second locking pawl 36 and a second pawl actuator 38.
  • the functioning and the purpose of the locking devices 19, 22 is described below.
  • the transfer of the coupling element 11 from the coupling position to the decoupling position and then the transfer from the decoupling position to the coupling position is explained below with reference to FIG. 2, with additional reference to FIGS.
  • the exemplary embodiment shown provides that the actuators 18, 21, the locking devices 19, 22, the spring elements 20, 23 and the guide elements 26, 27 and the bearings 28, 32 are each designed to be mirror-symmetrical with respect to the outer section 24.
  • the spring elements 20, 23 here have in particular the same spring hardness.
  • the position of the first guide element 26 is related to the movement path 15 or the horizontal direction in this figure when the Coupling element 11 is in the decoupling position, indicated by the broken line 39 . Furthermore, the position of the second coupling element 11 or of the outer section 24 when the coupling element 11 is in the coupling position is indicated by the line 40 .
  • the five sub-figures shown in Figure 3 each show the coupling device 8 of Figure 2, with the first sub-figure, seen from the left, corresponding to the state shown in Figure 2, i.e. the state in which the coupling element 11 is in the uncoupling position.
  • the coupling element 11 is fixed by means of the first locking device 19 and the first spring element 20 is compressed so that its elastic restoring force pushes the coupling element 11 along the movement path 15 in the direction of the coupling position.
  • Coupling element 11 is fixed in this position by means of a projection 41 of first guide element 26.
  • Projection 41 protrudes through a longitudinal opening in the inner housing and moves along a movement path 54 when shift sleeve 12 is displaced in the axial direction.
  • the first latch 33 is in a latching position in which it protrudes into the movement path 54 of the projection 41 .
  • the projection 41 is supported here on the first latch 33 against the elastic restoring force of the first spring element 20 .
  • the first restoring spring 34 presses the first latch 33, based on FIG. 2, downwards into the movement path 54 of the projection 41.
  • Figure 4 shows a coordinate system, the abscissa 42 of which shows the position of the coupling element 11 or the associated outer section 24, specifically in relation to the movement path 15.
  • the line 40 relating to the position of the coupling element 11 shown in Figure 2 is also drawn in in Figures 2, 3 and 4.
  • the ordinate 43 of the coordinate system shown in FIG. 4 relates to the elastic restoring force brought about by means of the spring elements 20, 23.
  • the dashed line 44 shows the elastic restoring force brought about by the first spring element 20 and the dotted line 45 shows the elastic restoring force brought about by the second spring element 23 .
  • the line 46 shows the sum of the two lines 44, 45, ie the total force acting on the coupling element 11 and brought about by the spring elements 20, 23.
  • the first spring element 20 to be further tensioned by means of the first actuator 18, which moves the first guide element 26 together with the coupling element 11 to the left, until the state of the coupling device 8 shown in the second partial image from the left in Figure 3 is reached.
  • the projection 41 is here at the extreme end position with respect to the movement path 54 .
  • the coupling element is here at the extreme end position with respect to the movement path 15, which is indicated by the line 47 in FIGS.
  • the second spring element 23 is in the relaxed state here, so that the total force acting on the coupling element 11 is brought about exclusively by the first spring element 20 .
  • the fixing of the coupling element 11 by means of the first locking device 19 is released.
  • the corresponding movement of the first latch 33 takes place against the elastic restoring force of the first restoring spring 34.
  • the coupling element 11 is then released by the first actuator 18 so that the first spring element 20 relaxes.
  • the coupling element 11 is moved to the right along the movement path 15 and under corresponding tension of the second spring element 23 .
  • the projection 41 of the first guide element 26 passes the first latch 33, which is in the release position.
  • the projection 41 of the second guide element 27, runs from below against the second latch 36, which extends obliquely to the corresponding direction of movement, so that the second spring element 37 is moved upwards against its elastic restoring force until the projection 41 of the second guide element 27 has passed the corresponding position. After this passage, the second spring element 37 presses the second latch 36 back into the movement path of the projection 41 of the second guide element 27 and consequently into the locking position.
  • the steps just explained run again analogously, only in the correspondingly different direction.
  • the coupling element 11 is moved to the right by means of the second actuator 21, so that the second spring element 23 tensions further, with the second pawl actuator 38 moving the second latch 36 into the release position against the elastic restoring force of the second restoring spring 37.
  • This state is shown in the fourth partial image from the left in FIG.
  • the associated position of the coupling element 11 is indicated by the line 49 .
  • the coupling element 11 is then released by the second actuator 21, so that it moves back into the decoupling position, with relaxation of the second spring element 23 and tensioning of the first spring element 20, in which the coupling element 11 is again fixed by means of the first locking device 19.
  • This state is shown in the right-hand sub-figure in FIG. 3, which ultimately corresponds to the left-hand sub-figure in FIG.
  • the coupling element 11 is again in the position indicated by the line 40 .
  • the functional concept just explained can be described as bistable. If, for example, in the decoupling or coupling state of the coupling element 11, there is a failure, for example of the electrical power supply, by means of which the actuators 18, 21 respectively the pawl actuators 35, 38 are operated, then the coupling device 8 remains in the corresponding state due to the locking device 19, 22 being in the respective state. If such a failure occurs during the transfer of the latching element 11 into the coupling or uncoupling position, the latching element 11 remains in the respective starting position if the failure occurs before the projection 41 has passed the latching device 19, 22 to be passed and which is in the release position.
  • the latching element 11 changes to the other position in each case if the failure occurs after the projection 41 has passed the latching device 19, 22 to be passed in each case and which is in the release position.
  • a controller 52 is provided which is connected to actuators 18,21 and pawl actuators 35,38.
  • the control device 52 is set up to actuate the actuators 18, 21 and the pawl actuators 35, 38 when a control signal is present that indicates a transfer of the coupling element 11 from the initial position to the respective other position in such a way that the transfer of the coupling element 11 just explained takes place.
  • the control signal indicating the transfer of the coupling element 11 is present on the part of a vehicle controller 53 and is transmitted to the control device 52 .

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Abstract

Kopplungseinrichtung zum Koppeln und Entkoppeln eines Antriebselements (9) mit einem Abtriebselement (10) eines Antriebsstrangs (2) für ein Kraftfahrzeug (1), umfassend ein Kopplungselement (11), das von einer Kopplungsstellung, in der es das Antriebselement (9) mit dem Abtriebselement (10) koppelt, in eine Entkopplungsstellung, in der das Antriebselement (9) von dem Abtriebselement (10) entkoppelt ist, überführbar ist und umgekehrt, wobei wenigstens ein Aktor (18, 21), wenigstens eine Rastiereinrichtung (19, 22) und wenigstens ein Federelement (20, 23) vorgesehen sind, wobei das linear verschiebbare Kopplungselement (11) in der Kopplungs- oder Entkopplungsstellung als Ausgangsstellung mittels der Rastiereinrichtung (19, 22) bei gleichzeitig gespanntem und das Kopplungselement (11) in die jeweils andere Stellung spannendem Federelement (20, 23) fixiert ist, und wobei zum Überführen in die jeweils andere Stellung das Federelement (20, 23) mittels des Aktors (18, 21) weiter spannbar ist und die Fixierung durch die Rastiereinrichtung (19, 22) aufhebbar ist, so dass das Kopplungselement (11) nach Freigabe durch den Aktor (18, 21) mittels des Federelements (20, 23) in die andere Stellung verschiebbar ist.

Description

Kopplunqseinrichtunq und Antriebsstranq für ein Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kopplungseinrichtung zum Koppeln und Entkoppeln eines Antriebselements mit einem Abtriebselement eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Kopplungselement, das von einer Kopplungsstellung, in der es das Antriebselement mit dem Abtriebselement koppelt, in eine Entkopplungsstellung, in der das Antriebselement von dem Abtriebselement entkoppelt ist, überführbar ist und umgekehrt.
Unter dem Antriebsstrang werden die Komponenten des Kraftfahrzeugs verstanden, über die ein Drehmoment von einem Motor auf die Räder übertragen wird oder umgekehrt. Der Antriebsstrang umfasst typischerweise Komponenten wie etwa Getriebe, Wellen, Differentiale usw., wobei entsprechende Details dem Fachmann hinlänglich bekannt sind.
Insbesondere bei einem Kraftfahrzeug mit einem Allradantrieb, bei dem ein mittels des Motors erzeugtes Antriebsmoment selektiv auf die Räder verteilt wird, ist es in gewissen Fahrsituationen vorteilhaft, bestimmte Komponenten des Antriebsstrangs stillzulegen, also von den übrigen Komponenten abzukoppeln, so dass eine Übertragung einer Drehbewegung bzw. eines Moments auf die stillgelegten Komponenten vermieden wird. Hierdurch wird erreicht, dass aufgrund der ausbleibenden Drehbewegung der stillgelegten Komponenten Energieverluste vermieden werden.
Zur entsprechenden An- bzw. Abkopplung ist die Kopplungseinrichtung vorgesehen, die einerseits mit dem Antriebselement und andererseits mit dem Abtriebselement verbunden bzw. verbindbar ist. Eine solche Kopplungseinrichtung wird häufig auch als Disconnect Unit bezeichnet. Unter dem Antriebselement wird diejenige mit der Kopplungseinrichtung verbundene bzw. verbindbare Komponente verstanden, die motorseitig an dieser angeordnet ist. Unter dem Abtriebselement wird diejenige mit der Kopplungseinrichtung verbundene bzw. verbindbare Komponente verstanden, die radseitig an dieser angeordnet ist. Eine Übertragung des Drehmoments zwischen diesen Elementen erfolgt dann, wenn sich die Kopplungseinrichtung in einem Kopplungszustand respektive wenn sich das Kopplungselement in der Kopplungsstellung befindet.
Bezüglich des Kopplungs- bzw. Entkopplungsvorgangs besteht das Bedürfnis, dass dieser möglichst verzögerungsfrei erfolgt und mithin eine möglichst kurze Schaltzeit gegeben ist. Die vorliegende Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, ein diesbezüglich verbessertes Konzept im Zusammenhang mit einer Kopplungseinrichtung anzugeben.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Kopplungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass wenigstens ein Aktor, wenigstens eine Rastiereinrichtung und wenigstens ein Federelement vorgesehen sind, wobei das linear verschiebbare Kopplungselement in der Kopplungs- oder Entkopplungsstellung als Ausgangsstellung mittels der Rastiereinrichtung bei gleichzeitig gespanntem und das Kopplungselement in die jeweils andere Stellung spannendem Federelement fixiert ist, und wobei zum Überführen in die jeweils andere Stellung das Federelement mittels des Aktors weiter spannbar ist und die Fixierung durch die Rastiereinrichtung aufhebbar ist, so dass das Kopplungselement nach Freigabe durch den Aktor mittels des Federelements in die andere Stellung verschiebbar ist.
Das Kopplungselement ist eindimensional entlang eines Bewegungsweges verschiebbar, wobei das Kopplungselement von der Kopplungsstellung in die Entkopplungsstellung und umgekehrt entlang des Bewegungsweges verschoben wird. Das Kopplungselement ist in der Kopplungsstellung, wenn es an einem Ende, und in der Entkopplungsstellung, wenn es an dem anderen Ende des Bewegungsweges ist. Wenn das Kopplungselement in der Ausgangsstellung, also in der Kopplungsstellung oder der Entkopplungsstellung ist, wird es mittels der Rastiereinrichtung in Position gehalten. Zudem ist das Federelement derart gespannt, dass dessen elastische Rückstellkraft das Kopplungselement entgegen der Fixierwirkung der Rastiereinrichtung in die jeweils andere Stellung vorspannt bzw. drückt.
Wenn das Kopplungselements in die jeweils andere Stellung überführt werden soll, wird das Federelement zunächst mittels des Aktors weiter gespannt. Entsprechend wird hierbei das Kopplungselement entlang des Bewegungswegs zunächst von der Stellung weg bewegt, in die es überführt werden soll. Das Kopplungselement kann hierbei zum äußersten Ende des Bewegungspfades bewegt werden, und zwar unter weiterem Spannen bzw. weiterer Komprimierung des Federelements. Zusätzlich wird hierbei die mittels der Rastiereinrichtung bewirkte Fixierung des Kopplungselements aufgehoben, so dass die Bewegung des Kopplungselements entlang des Bewegungswegs freigegeben wird. Nachdem die Bewegung des Kopplungselements und mithin das weitere Spannen des Federelements abgeschlossen ist, erfolgt eine Freigabe des Kopplungselements von bzw. durch den Aktor, so dass das Kopplungselement ausschließlich mittels der elastischen Spannkraft des Federelements in die jeweils andere Stellung verschoben wird.
Der Aktor kann beispielsweise ein elektromechanisches Bauteil wie ein Elektromotor oder pneumatisches Stellelement sein. Die mittels des Aktors generierte Bewegung kann auf das Kopplungselement oder eine mit dem Kopplungselement verbundene Komponente übertragen werden, wobei die aktorseitige Freigabe des Kopplungselements nach dem weiteren Spannen des Federelements beispielsweise dadurch erfolgt, dass die Übertragung der mittels des Aktors generierten Bewegung auf das Kopplungselement über eine Welle oder Scheibe mit einer Nocke erfolgt.
Die vorliegende Erfindung beruht insbesondere auf dem Gedanken, dass das Überführen von der Kopplungsstellung in die Entkopplungsstellung bzw. umgekehrt nicht vollständig mittels des Aktors vorgenommen wird, sondern dass dieser lediglich für das weitere Spannen des Federelements genutzt wird. Stattdessen erfolgt der eigentliche Überführungsprozess des Kopplungselements mittels der in dem Federelement gespeicherten Energie. Da das Entspannen des Federelements quasi schlagartig bzw. verzögerungsfrei erfolgt, wird vorteilhaft eine kürzere Schaltzeit demgegenüber, dass der komplette Überführungsprozess mittels des Aktors vorgenommen wird, realisiert. Zur Realisierung der kurzen Schaltzeit ist es insbesondere nicht erforderlich, dass der Aktor entsprechend leistungsstark und hochdynamisch ausgelegt sein muss.
Bei der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung kann genau ein Aktor, ein Federelement und eine Rastiereinrichtung vorgesehen sein, so dass die Überführung des Kopplungselements entweder von der Entkopplungsstellung in die Kopplungsstellung oder von der Kopplungsstellung in die Entkopplungsstellung mittels dieser Komponenten erfolgt. Die Rücküberführung des Kopplungselements kann über weitere Mittel, etwa über einen weiteren Aktor, mittels dem der komplette Schaltvorgang ohne entsprechendem Federelement durchgeführt wird, erfolgen.
Demgegenüber ist jedoch bevorzugt vorgesehen, dass für die jeweilige Bewegung von der Entkopplungsstellung in die Kopplungsstellung und von der Kopplungsstellung in die Entkopplungsstellung jeweils ein Aktor, jeweils ein Federelement sowie jeweils eine Rastiereinrichtung vorgesehen sind. Anders ausgedrückt sind diese Komponenten jeweils doppelt vorgesehen, so dass die Überführung des Kopplungselements sowohl von der Entkopplungsstellung in die Kopplungsstellung als auch von der Kopplungsstellung in die Entkopplungsstellung gemäß dem oben erläuterten Konzept erfolgen kann und die hierbei genannten Vorteile bei der Überführung in beide Stellungen gegeben sind. Besonders bevorzugt erfolgt beim Überführen des Kopplungselements von der Kopplungsstellung in die Entkopplungsstellung und umgekehrt ein Spannen des einen und ein Entspannen des jeweils anderen Federelements, wobei die in dem sich entspannenden Federelement gespeicherte Energie zu einem Großteil auf das sich spannende Federelement übertragen wird. Die beim Entspannen eines der Federelemente freiwerdende Energie wird mithin nicht dissipiert bzw. geht nicht verloren, sondern wird zu einem großen Teil in dem jeweils anderen Federelement gespeichert.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung bezüglich des Bewegungsweges sowie der Federelemente, und insbesondere bezüglich der Aktoren sowie der Rastiereinrichtungen, spiegelsymmetrisch aufgebaut ist. So kann das Kopplungselement in der Kopplungs- und Entkopplungsstellung jeweils denselben Abstand zu einem Mittel- bzw. Symmetriepunkt des Bewegungswegs bzw. einer Symmetrieachse haben. Selbiges gilt für die Stellungen des Kopplungselements, in denen das jeweilige Federelement ausgehend von der Ausgangsstellung weiter gespannt wurde. Die beiden Federelemente weisen bevorzugt dieselbe Federhärte auf. Das weitere Spannen dient mithin insbesondere dazu, dass eine bei der Überführung des Kopplungselements in die jeweils andere Stellung, insbesondere aufgrund von Reibung, erfolgende Energiedissipation bzw. der entsprechende Energieverlust kompensiert wird und der Überführungsvorgang aufgrund einer diesbezüglich „fehlenden“ Energie nicht vorzeitig abbricht bzw. zum Erliegen kommt.
Bei der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung ist denkbar, dass das oder jedes Federelement zwischen dem Kopplungselement und einer bezüglich eines Gehäuses der Kopplungseinrichtung ortsfesten Komponente angeordnet ist und sich hieran jeweils abstützt. Das respektive jedes Federelement ist mithin zwischen dem Kopplungselement und der ortsfesten Komponente geklemmt und/oder entsprechend endseitig jeweils hieran befestigt. Das respektive jedes Federelement kann sich an dem Kopplungselement und der ortsfesten Komponente direkt abstützen. Ferner kann sich das respektive jedes Federelement an dem Kopplungselement und der ortsfesten Komponente auch indirekt abstützen, das heißt, dass sich zwischen dem Federelement und dem Kopplungselement bzw. der ortsfesten Komponente wenigstens ein weiteres Bauteil befindet. Die ortsfeste Komponente kann das Gehäuse selbst sein, so dass sich das oder jedes Federelement entsprechend an einer Innenwand des Gehäuses abstützt. Zusätzlich oder alternativ kann die ortsfeste Komponente ein in dem Gehäuse angeordnetes und an diesem gegebenenfalls befestigtes Innengehäuse sein, das etwa die Federelemente einhaust.
Das oder jedes Federelement kann eine Schraubenfeder sein oder eine solche umfassen. Insbesondere umfasst das Federelement mehrere nebeneinander vorgesehene Schraubenfedern, die entlang eines radial äußeren Abschnitts des scheiben- oder ringförmigen Kopplungselements angeordnet sind. Denkbar ist auch, dass das Federelement eine sich entlang des radial äußeren Abschnitts des Kopplungselements erstreckende Schraubenfeder ist. Das oder jedes Federelement kann auch eine Tellerfeder sein oder eine solche umfassen, die sich ebenfalls entlang des radial äußeren Abschnitts des scheiben- oder ringförmigen Kopplungselements erstrecken kann.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Kopplungselement eine mittels eines Lagers drehbar gelagerte Schaltmuffe aufweist oder eine solche umfasst, wobei die Schaltmuffe eine an einem Innenumfang angeordnete Innenverzahnung aufweist, die zum Koppeln des Antriebselements mit dem Abtriebselement mit einer an einem Außenumfang des Antriebselements angeordneten Außenverzahnung und gleichzeitig mit einer an einem Außenumfang des Abtriebselements angeordneten Außenverzahnung in Eingriff bringbar ist. Die Schaltmuffe ist ein ringförmiges Bauteil, an dessen radialen Innenumfang die Innenverzahnung vorgesehen ist. Durch ein Verschieben der Schaltmuffe entlang ihrer Axialrichtung, die mit der jeweiligen Axialrichtungen des An- und Abtriebselements zusammenfällt, wird eine formschlüssige Verbindung zwischen der Innenverzahnung der Schaltmuffe und den Außenverzahnungen des An- und Abtriebselements hergestellt. Die entsprechende Axialverschiebung der Schaltmuffe entspricht der Verschiebung dieses Kopplungselements entlang des eindimensionalen Bewegungswegs.
Aufgrund des Formschlusses zwischen der Innenverzahnung der Schaltmuffe und den Außenverzahnungen des An- und Abtriebselements, der in dem Kopplungszustand des als die Schaltmuffe vorgesehenen Kopplungselements vorliegt, dreht sich die Schaltmuffe zusammen mit dem An- und Abtriebselement. Daher ist es erforderlich, dass die Schaltmuffe mittels des Lagers bezüglich der ortsfesten Komponenten der Kopplungseinrichtung, insbesondere bezüglich des Gehäuses, drehbar gelagert ist. Als Lager, mittels dem das Kopplungselement drehbar gelagert ist, kann ein Axial-Na- dellager vorgesehen sein. Dieses kann eine bezüglich des oder eines Gehäuses der Kopplungseinrichtung ringförmige, drehfeste Lagerfläche, an der sich das Federelement abstützt, und eine ringförmige, drehbare Lagerfläche, die an dem Kopplungselement, insbesondere der Schaltmuffe, befestigt oder an dieser angeformt ist, umfassen, wobei zwischen der drehfesten Lagerfläche und der drehbaren Lagerfläche wenigstens ein Wälzkörper des Axial-Nadellagers angeordnet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass die o- der jede Rastiereinrichtung eine von einer Rastposition in eine Freigabeposition bewegbare Rastklinke umfasst. Die Rastklinke ragt in der Rastposition in den Bewegungsweg, entlang dem sich das Kopplungselement bei der Überführung von der Ausgangsstellung in die jeweils andere Stellung bewegt. Alternativ ragt die Rastklinke in der Rastposition in einen Bewegungspfad, entlang dem sich ein mit dem Kopplungselement mitbewegtes Führungselement bei der Überführung von der Ausgangsstellung in die jeweils andere Stellung bewegt. Die Rastklinke gibt den Bewegungsweg o- der den Bewegungspfad in der Freigabeposition frei. Befindet sich das Kopplungselement in der Kopplungs- oder Entkopplungsstellung, dann wird das Führungselement mittels des Federelements gegen die sich in der Rastposition befindende Rastklinke gedrückt, wobei mittels der Rastklinke die zum Fixieren des Kopplungselements erforderliche Gegenkraft aufgebracht wird. Sobald das Kopplungselement mittels des Aktors zum weiteren Spannen des Federelements von der Rastklinke wegbewegt wird, wird diese in die Freigabeposition überführt, so dass das Kopplungselement respektive das Führungselement nach der Freigabe des Kopplungselements durch den Aktor die entsprechende Ausgangsstellung zum Überführen in die jeweils andere Stellung ungehindert passieren kann.
Sofern das Kopplungselement die mittels des Axial-Nadellagers gelagerte Schaltmuffe ist, dann kann das Führungselement zwischen der drehfesten Lagerfläche des Axial- Nadellagers und dem Federelement angeordnet sein. Das Führungselement und das Federelement können zur Realisierung des eindimensionalen Bewegungsweges des Kopplungselements innerhalb des oder eines, insbesondere länglich ausgebildeten, Innengehäuses angeordnet sein, innerhalb dem das Führungselement linearbeweglich geführt ist. Das Innengehäuse kann hohlzylindrisch und das Führungselement ringartig ausgebildet sein. Das Führungselement kann wenigstens einen Vorsprung aufweisen, der durch eine Längsöffnung des Innengehäuses nach außen ragt. Der Vorsprung bewegt sich entlang eines Bewegungspfades, wenn die Schaltmuffe in Axialrichtung verschoben wird, wobei die Rastklinke in dem Rastzustand in den Bewegungspfad des Vorsprungs ragen und diesen in der Freigabeposition freigeben kann.
Denkbar ist, dass die oder jede Rastiereinrichtung eine mit der Rastklinke gekoppelte Rückstellfeder und einen Klinkenaktor aufweist, wobei die Rastklinke mittels des Klinkenaktors und entgegen einer elastischen Rückstellkraft der Rückstellfeder von der Freigabeposition in die Rastposition oder umgekehrt überführbar ist, wobei die Rastklinke mittels der elastischen Rückstellkraft in die jeweils andere Position überführbar ist. Der Klinkenaktor kann ein elektromechanisch oder pneumatisch betriebenes Stellelement sein. Zur Überführung der Rastklinke von der Rastposition in die Freigabeposition kann der Klinkenaktor eine die Überwindung der elastischen Rückstellkraft der Rückstellfeder bewirkende Kraft generieren, so dass die Rastklinke entsprechend in die Freigabeposition gebracht wird. Sobald diese Kraft des Klinkenaktors wegfällt, drückt die Rückstellfeder die Rastklinke automatisch in die Rastposition.
Die Rastklinke kann angeschrägt sein und/oder in der Rastposition schräg in den Bewegungsweg oder -pfad ragen, so dass das Kopplungselement respektive das Führungselement beim Überführen von der Ausgangsstellung in die jeweils andere Stellung die das Kopplungselement in der jeweils anderen Stellung fixierende Rastklinke ungehindert passieren kann. Beim Passieren dieser Stelle gleitet das Kopplungselement bzw. das Führungselement entlang der schräg zum Bewegungsweg bzw. -pfad stehenden Fläche der Rastklinke entlang und drückt diese hierbei entgegen der Rückstellkraft der Rückstellfeder aus dem Bewegungsweg bzw. -pfad.
Bei der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass eine Steuerungseinrichtung der Kopplungseinrichtung oder des Kraftfahrzeugs mit dem o- der jedem Aktor und der oder jeder Rastiereinrichtung, insbesondere dem oder jedem Klinkenaktor, verbunden ist, wobei die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Vorliegen eines eine Überführung des Kopplungselements von der Ausgangsstellung in die jeweils andere Stellung anzeigenden Steuersignals den oder den jeweiligen Aktor und die oder die jeweilige Rastiereinrichtung derart anzusteuern, dass das Federelement mittels des Aktors weiter gespannt wird und die Fixierung durch die Rastiereinrichtung aufgehoben wird. Die Steuerungseinrichtung ist mit dem Aktor und der Rastiereinrichtung, insbesondere dem Klinkenaktor, die jeweils als ein elektromechanisches Stellmittel ausgebildet sind, über entsprechende elektrische Verbindungen verbunden. Sofern der Aktor und/oder der Klinkenaktor als ein pneumatisch betriebenes Stellmittel ausgebildet ist, kann die Steuerungseinrichtung mit einer entsprechend ansteuerbaren Ventileinrichtung, mittels der die Aktoren betätigbar sind, verbunden sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Antriebselement, ein Abtriebselement und eine Kopplungseinrichtung gemäß der obigen Beschreibung zum Koppeln und Entkoppeln des Antriebselements mit dem Abtriebselement. Sämtliche erläuterten Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung sind auf den erfindungsgemäßen Antriebsstrang übertragbar und umgekehrt.
Besonders bevorzugt ist oder umfasst das An- und das Abtriebselement jeweils eine Welle des Antriebsstrangs. So kann das Antriebselement eine mit einem Motor des Kraftfahrzeugs verbundene oder verbindbare Antriebswelle sein. Das Abtriebselement kann eine bezüglich der Antriebswelle koaxial angeordnete Radnabe eines Rades des Kraftfahrzeugs oder eine unmittelbar mit der Radnabe verbundene Welle sein. Der Motor kann eine elektrische Maschine oder ein Verbrennungsmotor sein. Denkbar ist zudem, dass der Antriebsstrang sowohl eine elektrische Maschine als auch einen Verbrennungsmotor umfasst respektive hiermit verbunden oder verbindbar ist, wobei der Antriebsstrang in diesem Fall für ein Hybridfahrzeug vorgesehen ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
Figur 1 ein Kraftfahrzeug mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit vier erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtungen,
Figur 2 eine der Kopplungseinrichtungen des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs der Figur 1 ,
Figur 3 eine Sequenz mehrerer Einzeldarstellungen der Kopplungseinrichtung der Figur 2 zur Erläuterung der Überführung des Kopplungselements von der Entkopplungsstellung in die Kopplungsstellung und umgekehrt, und
Figur 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der elastischen Rückstellkräfte der Federelemente der Kopplungseinrichtung der Figuren 2 und 3.
Figur 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Antriebsstrang 2, mittels dem ein Drehmoment von einem als eine elektrische Maschine 3 ausgebildeten Motor zu den Rädern 4 des Kraftfahrzeugs 1 übertragbar ist und umgekehrt. Das Kraftfahrzeug 1 ist vorliegend ein Elektrofahrzeug. Gleichermaßen ist es denkbar, dass zusätzlich oder alternativ zur elektrischen Maschine 3 ein Verbrennungsmotor als Motor vorgesehen ist.
Das Kraftfahrzeug 1 weist beispielhaft einen Allradantrieb auf, wobei die Vorderachse 5 und die Hinterachse 6 jeweils ein Differentialgetriebe 7 zur selektiven Übertragung des Drehmoments auf die Räder 4 aufweist. Der Antriebsstrang 2 umfasst ferner vier jeweils zum Koppeln und Entkoppeln eines Antriebselements 9 mit einem Abtriebselement 10 des Antriebsstrangs 2 vorgesehene Kopplungseinrichtungen 8. Das Antriebselement 9 ist jeweils eine zwischen dem Differentialgetriebe 7 und der Kopplungseinrichtung 8 angeordnete Antriebswelle. Das Abtriebselement 10 ist eine unmittelbar mit einer Radnabe des Rades 4 verbundene Welle. Obgleich die Kopplungseinrichtung 8 grundsätzlich an jeder beliebigen Stelle im Antriebsstrang 2 angeordnet sein kann, sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Räder 4 jeweils mittels einer der Kopplungseinrichtungen 8 vom restlichen Antriebsstrang 2 an- und abkoppelbar.
Nachfolgend werden weitere Details bezüglich der gleichartigen Kopplungseinrichtungen 8 anhand der Figur 2 erläutert, die einen Längsschnitt durch eine der Kopplungseinrichtungen 8 zeigt. So umfasst die Kopplungseinrichtung 8 ein Kopplungselement 11 , das vorliegend eine Schaltmuffe 12 ist. Die Kopplungselement 11 respektive die Schaltmuffe 12 ist von einer Kopplungsstellung, in der sie das Antriebselement 9 mit dem Abtriebselement 10 koppelt, in eine Entkopplungsstellung, in der das Antriebselement 9 von dem Abtriebselement 10 entkoppelt ist, überführbar. Die Schaltmuffe 12 ist ringförmig und weist eine an ihrem Innenumfang angeordnete Innenverzahnung 13 auf. Das Antriebselement 9 und das Abtriebselement 10 weisen an ihrem Außenumfang jeweils eine Außenverzahnung 14 auf. Das Kopplungselement 11 bzw. die Schaltmuffe 12 ist entlang eines Bewegungswegs 15, der in der Figur 2 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, linear verschiebbar. In der in Figur 2 dargestellten Stellung ist das Kopplungselement 11 respektive die Innenverzahnung 13 der Schaltmuffe 12 lediglich im Eingriff mit der Außenverzahnung 14 des Antriebselements 9, so dass die Elemente 9, 10 nicht miteinander drehgekoppelt sind und das Kopplungselement 11 mithin in der Entkopplungsstellung ist. Eine Verschiebung des Kopplungselements 11 entlang des Bewegungswegs 15, bezogen in der Figur 2 nach rechts, bewirkt, dass die Innenverzahnung 13 der Schaltmuffe 12 mit der Außenverzahnung 14 des Antriebselements 9 und gleichzeitig mit der Außenverzahnung 14 des Abtriebselements 10 in Eingriff gebracht wird. Der hierbei entstehende Formschluss bewirkt eine Drehkopplung der Elemente 9, 10, so dass das Kopplungselement 11 in dieser Position in der Kopplungsstellung ist.
Wie bereits erwähnt wurde ist die Schaltmuffe 12 ringförmig ausgebildet, wobei die Drehachsen 16 der Elemente 9, 10 bzw. dieser Wellen und die in Axialrichtung der Schaltmuffe 12 verlaufende Zentralachse zusammenfallen. So zeigt die Figur 2 nur eine Hälfte der Kopplungseinrichtung 8, wobei aufgrund der gegebenen Symmetrie um die Achse 16 der andere Teil der Kopplungseinrichtung 8 entsprechend gleichartig ausgebildet ist.
Die Kopplungseinrichtung 8 wird nach außen von einem zylindrischen Gehäuse 17 begrenzt, das koaxial bezüglich der Elemente 9, 10 angeordnet ist. Die Elemente 9, 10 laufen jeweils in das Gehäuse 17 ein und wieder heraus, wobei zur Abdichtung des Antriebselements 9 und des Abtriebselements 10 bezüglich eines innerhalb des Gehäuses 17 vorgesehenen Schmiermittels Dichtelemente 50, 51 vorgesehen sind. Exemplarisch ist das Dichtelement 50 eine dynamische Dichtung, vorzugsweise ein Radialwellendichtring, und das Dichtelement 51 eine statische Dichtung, vorzugsweise ein O-Ring.
Nachfolgend werden anhand der Figur 2 zunächst Einzelheiten hinsichtlich der Überführung des Kopplungselements 11 von der in der dort gezeigten Entkopplungsstellung als Ausgangsstellung in die Kopplungsstellung erläutert. So umfasst die Kopplungseinrichtung 8 einen in der Figur 2 äußerst schematisch dargestellten ersten Aktor 18, eine erste Rastiereinrichtung 19 und ein erstes Federelement 20. Das erste Federelement 20 ist eine Schraubenfeder, die sich entlang eines radial äußeren Abschnitts bzw. eines radialen, flanschartigen Außenabschnitts der Schaltmuffe 12 erstreckt. Denkbar ist auch, dass das erste Federelement 20 mehrere Schraubenfedern umfasst, die nebeneinander entlang des radial äußeren Abschnitts der Schaltmuffe 12 angeordnet sind, oder dass das erste Federelement 20 eine sich entlang des radial äußeren Abschnitts der Schaltmuffe 12 erstreckende Tellerfeder ist. Die Komponenten 18, 19, 20 dienen zur Überführung des Kopplungselements 11 von der Entkopplungsstellung in die Kopplungsstellung. Analog hierzu umfasst die Kopplungseinrichtung ferner einen zweiten Aktor 21 , eine zweite Rastiereinrichtung 22 und ein zweites Federelement 23, die bezüglich der Komponenten 18, 19, 20 identisch und lediglich spiegelverkehrt ausgebildet sind. Die Komponenten 21 , 22, 23 dienen dazu, das Kopplungselement von der Kopplungsstellung in die Entkopplungsstellung zu überführen. Die konkrete Wirkungsweise der Komponenten 18 bis 23 wird weiter unten erläutert. Die in Zusammenhang mit den Komponenten 18 bis 20 dargelegten Aspekte gelten grundsätzlich gleichermaßen für die Elemente 21 bis 23.
Zunächst wird der mechanische Aufbau der Kopplungseinrichtung 8 erläutert. So ist das Federelement 20 zwischen dem Kopplungselement 11 , vorliegend zwischen dem radialen, flanschartigen Außenabschnitt 24 der Schaltmuffe 12, und einer bezüglich des Gehäuses 17 ortsfesten Komponente 25 angeordnet und stützt sich hieran jeweils ab. Die ortsfeste Komponente 25 ist ein an dem Gehäuse 17 befestigtes, hohlzylindrisches und die Federelemente 20, 23 einhausendes Innengehäuse der Kopplungseinrichtung 8, wobei sich das erste Federelement 20, gleichermaßen wie das zweite Federelement 23, an einer Innenwandung der ortsfesten Komponente 25 respektive dem Innengehäuse direkt abstützt. Jeweils auf der anderen Seite stützen sich die Federelemente 20, 23 an dem Kopplungselement 11 im Bereich des Außenabschnitts 24 der Schaltmuffe 12 indirekt ab. „Indirekt“ heißt hierbei, dass zwischen dem jeweiligen Federelement 20, 23 und dem Kopplungselement 11 kein Berührungskontakt vorliegt, sondern weitere Komponenten angeordnet sind.
So stützt sich das Federelement 20 an einem scheibenförmigen ersten Führungselement 26 ab, das sich im Falle einer Verschiebung des Kopplungselements 11 entlang dem Bewegungsweg 15 mit diesem mitbewegt. Entsprechend stützt sich das zweite Federelement 23 an einem scheibenförmigen zweiten Führungselement 27 ab. Die Führungselemente 26, 27 sind innerhalb der als das Innengehäuse vorgesehenen ortsfesten Komponente 28 angeordnet und dort längsbeweglich gelagert. Zwischen dem ersten Führungselement 26 und dem Kopplungselement 11 respektive dem Außenabschnitt 24 der Schaltmuffe 12 ist ein als Axial-Nadellager vorgesehenes erstes Lager 28 vorgesehen, wobei das Kopplungselement 11 mittels des ersten Lagers 28 mit dem drehfesten ersten Führungselement 26 verbunden ist. Das erste Lager 28 umfasst eine drehfeste Lagerfläche 29, an der sich das erste Federelement 20 über das erste Führungselement 26 abstützt. Ferner umfasst das erste Lager 28 eine ringförmige, drehbare Lagerfläche 30, die an dem Außenabschnitt 24 der Schaltmuffe 12 befestigt ist. Zwischen den Lagerflächen 29, 30 sind Lagerwalzen 31 des ersten Lagers 28 angeordnet. Entsprechend ist auch zwischen dem zweiten Federelement 23 respektive dem zweiten Führungselement 27 und dem Kopplungselement 11 ein ebenfalls als ein Axial-Nadellager ausgebildetes zweites Lager 32 angeordnet. Die beiden drehbaren Lagerflächen 30 sind an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Außenabschnitt 24 angeformt bzw. befestigt.
Nachfolgend werden die Komponenten der ersten Rastiereinrichtung 19 anhand der diesbezüglich äußerst schematischen Figur 2 erläutert. So umfasst die erste Rastiereinrichtung 19 eine erste Rastklinke 33, eine mit der ersten Rastklinke 33 gekoppelte erste Rückstellfeder 34 und einen ersten Klinkenaktor 35. Entsprechend weist die zweite Rastiereinrichtung 22 eine zweite Rastklinke 36, ein mit der zweiten Rastklinke 36 gekoppelte zweite Rückstellfeder 37 und einen zweiten Klinkenaktor 38 auf. Die Funktionsweise und der Zweck der Rastiereinrichtungen 19, 22 wird nachfolgend.
So wird im Folgenden anhand Figur 2, unter zusätzlicher Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4, die Überführung des Kopplungselements 11 von der Kopplungsstellung in die Entkopplungsstellung und anschließend die Überführung von der Entkopplungsstellung in die Kopplungsstellung erläutert. Exemplarisch ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Aktoren 18, 21 , die Rastiereinrichtungen 19, 22, die Federelemente 20, 23 sowie die Führungselemente 26, 27 und die Lager 28, 32 jeweils spiegelsymmetrisch bezüglich des Außenabschnitts 24 ausgebildet sind. Die Federelemente 20, 23 besitzen hierbei insbesondere dieselbe Federhärte.
In der Figur 2 ist die Position des ersten Führungselements 26 bezogen auf den Bewegungsweg 15 bzw. die Horizontalrichtung in dieser Figur, wenn sich das Kopplungselement 11 in der Entkopplungsstellung befindet, durch die gestrichelte Linie 39 angedeutet. Ferner ist die Position des zweiten Kopplungselements 11 respektive des Außenabschnitts 24, wenn sich das Kopplungselement 11 in der Kopplungsstellung befindet, durch die Linie 40 angedeutet.
Die fünf in der Figur 3 gezeigten Teilabbildungen zeigen jeweils die Kopplungseinrichtung 8 der Figur 2, wobei die, von links gesehen, erste Teilabbildung dem in der Figur 2 gezeigten Zustand entspricht, also dem Zustand, in dem sich das Kopplungselement 11 in der Entkopplungsstellung befindet. In dieser Stellung ist das Kopplungselement 11 mittels der ersten Rastiereinrichtung 19 fixiert und das erste Federelement 20 komprimiert, so dass dessen elastische Rückstellkraft das Kopplungselement 11 entlang des Bewegungswegs 15 in die Richtung der Kopplungsstellung drückt. Die Fixierung des Kopplungselements 11 in dieser Position erfolgt mittels eines Vorsprungs 41 des ersten Führungselements 26. Der Vorsprung 41 ragt durch eine Längsöffnung des Innengehäuses und bewegt sich entlang eines Bewegungspfades 54, wenn die Schaltmuffe 12 in Axialrichtung verschoben wird. Die erste Rastklinke 33 befindet sich in diesem Zustand in einer Rastposition, in dem sie in den Bewegungspfad 54 des Vorsprungs 41 ragt. Der Vorsprung 41 stützt sich hierbei an der ersten Rastklinke 33 entgegen der elastischen Rückstellkraft des ersten Federelements 20 ab. Die erste Rückstellfeder 34 drückt hierbei die erste Rastklinke 33, bezogen auf die Figur 2, nach unten in den Bewegungspfad 54 des Vorsprungs 41 .
Die Figur 4 zeigt ein Koordinatensystem, dessen Abszisse 42 die Position des Kopplungselements 11 respektive dem zugehörigen Außenabschnitt 24 zeigt, und zwar bezogen auf den Bewegungsweg 15. Zum besseren Verständnis ist in den Figuren 2, 3 und 4 jeweils die Linie 40 betreffend die in Figur 2 dargestellte Position des Kopplungselements 11 mit eingezeichnet. Die Ordinate 43 des in Figur 4 gezeigten Koordinatensystems betrifft die mittels der Federelemente 20, 23 bewirkte elastische Rückstellkraft. Die gestrichelte Linie 44 zeigt die mittels des ersten Federelements 20 und die gepunktete Linie 45 die mittels des zweiten Federelements 23 bewirkte elastische Rückstellkraft. Die Linie 46 zeigt die Summe der beiden Linien 44, 45, also die insgesamt auf das Kopplungselement 11 wirkende und durch die Federelemente 20, 23 bewirkte Gesamtkraft. Zum Überführen des Kopplungselements 11 von dem Entkopplungszustand in den Kopplungszustand ist vorgesehen, dass das erste Federelement 20 mittels des ersten Aktors 18 weiter gespannt wird, wobei dieser das erste Führungselement 26 samt dem Kopplungselement 11 nach links bewegt, und zwar bis der in der zweiten Teilabbildung von links in Figur 3 gezeigte Zustand der Kopplungseinrichtung 8 erreicht wird. Der Vorsprung 41 befindet sich hierbei an der bezüglich des Bewegungspfades 54 äußersten Endposition. Gleichermaßen befindet sich das Kopplungselement hierbei an der bezüglich des Bewegungsweges 15 äußersten Endposition, die durch die Linie 47 in den Figuren 3 und 4 angedeutet ist. Exemplarisch ist das zweite Federelement 23 hierbei in dem entspannten Zustand, so dass die auf das Kopplungselement 11 wirkende Gesamtkraft ausschließlich durch das erste Federelement 20 bewirkt wird.
Während des soeben beschriebenen weiteren Spannens des ersten Federelements 20 wird die Fixierung des Kopplungselements 11 mittels der ersten Rastiereinrichtung 19 aufgehoben. Dies erfolgt dadurch, dass die erste Rastklinke 33 mittels des ersten Klinkenaktors 35 in eine Freigabeposition überführt wird, in der der Bewegungspfad 54 freigegeben ist respektive die erste Rastklinke 33 nicht mehr in Kontakt mit dem Vorsprung 41 kommt, sollte er die entsprechende Stelle des Bewegungspfades 54 passieren. Die entsprechende Bewegung der ersten Rastklinke 33 erfolgt entgegen der elastischen Rückstellkraft der ersten Rückstellfeder 34.
Anschließend wird das Kopplungselement 11 seitens des ersten Aktors 18 freigegeben, so dass sich das erste Federelement 20 entspannt. Hierbei wird das Kopplungselement 11 entlang des Bewegungswegs 15 und unter entsprechender Spannung des zweiten Federelements 23 nach rechts bewegt. Dabei passiert der Vorsprung 41 des ersten Führungselements 26 die erste, sich in der Freigabeposition befindende, Rastklinke 33. Der Vorsprung 41 des zweiten Führungselements 27 hingegen läuft von unten gegen die sich schräg zur entsprechenden Bewegungsrichtung erstreckende zweiten Rastklinke 36, so dass das zweite Federelement 37 entgegen seiner elastischen Rückstellkraft nach oben bewegt wird, bis der Vorsprung 41 des zweiten Führungselements 27 die entsprechende Position passiert hat. Nach diesem Passieren drückt das zweite Federelement 37 die zweite Rastklinke 36 wieder in den Bewegungspfades des Vorsprungs 41 des zweiten Führungselements 27 und mithin in die Rastposition. Die Bewegung des Kopplungselements 11 nach rechts kehrt sich aufgrund der größer werden elastischen Rückstellkraft des zweiten Federelements 23 nach dem Überschreiten eines entsprechenden Totpunkts um, so dass anschließend der Vorsprung 41 des zweiten Führungselements 27, bezogen auf die Figuren, von rechts gegen die zweite Rastklinke 36 läuft, so dass das Kopplungselement schließlich in der Kopplungsstellung fixiert ist. Dieser Zustand ist in der mittleren Teilabbildung der Figur 3 gezeigt, wobei sich das Kopplungselement 11 in der durch die Linie 48 angedeuteten Position befindet. In dieser Position greift die Innenverzahnung 13 des Kopplungselements 11 in beide Außenverzahnungen 14 des Antriebselements 9 und des Abtriebselements 10 formschlüssig ein, so dass ein seitens des Antriebselements 9 vorliegendes Drehmoment auf das Abtriebselement 10 übertragen wird und umgekehrt. Die Elemente 9, 10 sowie die Schaltmuffe 12 rotieren in diesem Zustand gebunden.
Zur Rücküberführung des Kopplungselements 11 in die Entkopplungsstellung laufen die soeben erläuterten Schritte analog erneut ab, nur in die entsprechend andere Richtung. So wird zunächst das Kopplungselement 11 mittels des zweiten Aktors 21 nach rechts bewegt, so dass sich das zweite Federelement 23 weiter spannt, wobei der zweite Klinkenaktor 38 die zweite Rastklinke 36 entgegen der elastischen Rückstellkraft der zweiten Rückstellfeder 37 in die Freigabeposition überführt. Dieser Zustand ist in der vierten Teilabbildung von links in der Figur 3 gezeigt. Die zugehörige Position des Kopplungselements 11 wird durch die Linie 49 angedeutet. Anschließend wird das Kopplungselement 11 seitens des zweiten Aktors 21 freigegeben, so dass sich dieses unter Entspannung des zweiten Federelements 23 und unter einem Spannen des ersten Federelements 20 wieder zurück in die Entkopplungsstellung bewegt, in der das Kopplungselement 11 wieder mittels der ersten Rastiereinrichtung 19 fixiert ist. Dieser Zustand ist in der rechten Teilabbildung der Figur 3 dargestellt, die letztlich der linken Teilabbildung der Figur 3 entspricht. Das Kopplungselement 11 befindet sich hierbei wieder in der durch die Linie 40 angedeutete Position.
Das soeben erläuterte Funktionskonzept kann als bistabil bezeichnet werden. Kommt es etwa in dem Entkopplungs- oder Kopplungszustand des Kopplungselements 11 zu einem Ausfall, etwa der elektrischen Stromversorgung, mittels der die Aktoren 18, 21 respektive die Klinkenaktoren 35, 38 betrieben werden, dann bleibt die Kopplungseinrichtung 8 aufgrund der sich in dem jeweiligen Zustand befindenden Rastiereinrichtung 19, 22 in dem entsprechenden Zustand. Sofern ein solcher Ausfall während des Überführens des Rastelements 11 in die Kopplungs- bzw. Entkopplungsstellung auftritt, so verbleibt das Rastelement 11 in der jeweiligen Ausgangsstellung, wenn der Ausfall eintritt, bevor der Vorsprung 41 die jeweils zu passierende und sich in der Freigabeposition befindende Rastiereinrichtung 19, 22 passiert hat. Dies liegt daran, dass aufgrund der Rückstellkraft der Rückstellfedern 34, 37 die jeweilige Rastklinke 33, 36 bei Wegfall der mittels des Klinkenaktors 35, 38 erzeugten Kraft, die die Rastklinke 33, 36 in der Freigabeposition hält, automatisch in die Rastposition gedrückt wird. Entsprechend wechselt das Rastelement 11 in die jeweils andere Stellung, sofern der Ausfall eintritt, nachdem der Vorsprung 41 die jeweils zu passierende und sich in der Freigabeposition befindende Rastiereinrichtung 19, 22 passiert hat.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Figur 1 ist eine Steuerungseinrichtung 52 vorgesehen, die mit den Aktoren 18, 21 und den Klinkenaktoren 35, 38 verbunden ist. Die Steuerungseinrichtung 52 ist dazu eingerichtet, bei Vorliegen eines eine Überführung des Kopplungselements 11 von der Ausgangsstellung in die jeweils andere Stellung anzeigenden Steuersignals die Aktoren 18, 21 und die Klinkenaktoren 35, 38 derart anzusteuern, dass die soeben erläuterte Überführung des Kopplungselements 11 erfolgt. Das die Überführung des Kopplungselements 11 anzeigende Steuersignal kann liegt seitens einer Fahrzeugsteuerung 53 vor und wird an die Steuerungseinrichtung 52 übertragen.
Bezuqszeichenliste
Kraftfahrzeug
Antriebsstrang elektrischen Maschine Räder
Vorderachse
Hinterachse
Differentialgetriebe Kopplungseinrichtungen Antriebselement
Abtriebselement
Kopplungselement
Schaltmuffe
Innenverzahnung
Außenverzahnung
Bewegungsweg
Drehachsen
Gehäuse
Aktor
Rastiereinrichtung
Federelement
Aktor
Rastiereinrichtung
Federelement
Außenabschnitt
Komponente
Führungselement
Führungselement
Lager
Lagerfläche
Lagerfläche
Lagerwalzen Lager erste Rastklinke erste Rückstellfeder erste Klinkenaktor zweite Rastklinke zweite Rückstellfeder zweite Klinkenaktor
Linie
Linie
Vorsprung
Abszisse
Koordinate
Linie
Linie
Linie
Linie
Linie
Linie
Dichtelement
Dichtelement
Steuerungseinrichtung
Fahrzeugsteuerung
Bewegungspfad

Claims

Patentansprüche
1 . Kopplungseinrichtung zum Koppeln und Entkoppeln eines Antriebselements (9) mit einem Abtriebselement (10) eines Antriebsstrangs (2) für ein Kraftfahrzeug
(I ), umfassend ein Kopplungselement (11 ), das von einer Kopplungsstellung, in der es das Antriebselement (9) mit dem Abtriebselement (10) koppelt, in eine Entkopplungsstellung, in der das Antriebselement (9) von dem Abtriebselement (10) entkoppelt ist, überführbar ist und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Aktor (18, 21 ), wenigstens eine Rastiereinrichtung (19, 22) und wenigstens ein Federelement (20, 23) vorgesehen sind, wobei das linear verschiebbare Kopplungselement (11 ) in der Kopplungs- oder Entkopplungsstellung als Ausgangsstellung mittels der Rastiereinrichtung (19, 22) bei gleichzeitig gespanntem und das Kopplungselement (11 ) in die jeweils andere Stellung spannendem Federelement (20, 23) fixiert ist, und wobei zum Überführen in die jeweils andere Stellung das Federelement (20, 23) mittels des Aktors (18, 21 ) weiter spannbar ist und die Fixierung durch die Rastiereinrichtung (19, 22) aufhebbar ist, so dass das Kopplungselement (11 ) nach Freigabe durch den Aktor (18, 21 ) mittels des Federelements (20, 23) in die andere Stellung verschiebbar ist.
2. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für die jeweilige Bewegung von der Entkopplungsstellung in die Kopplungsstellung und von der Kopplungsstellung in die Entkopplungsstellung jeweils ein Aktor (18, 21 ), jeweils ein Federelement (20, 23) sowie jeweils eine Rastiereinrichtung (19, 22) vorgesehen sind.
3. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Federelement (20, 23) zwischen dem Kopplungselement
(I I ) und einer bezüglich eines Gehäuses (17) der Kopplungseinrichtung (8) ortsfesten Komponente (25), insbesondere dem Gehäuse (17) selbst und/oder einem in dem Gehäuse (17) angeordneten Innengehäuse, angeordnet ist und sich hieran jeweils abstützt.
4. Kopplungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Federelement (20, 23) eine Schraubenfeder oder eine Tellerfeder ist oder eine solche umfasst.
5. Kopplungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (11 ) eine mittels eines Lagers (28, 32) drehbar gelagerte Schaltmuffe (12) aufweist oder eine solche umfasst, wobei die Schaltmuffe (12) eine an einem Innenumfang angeordnete Innenverzahnung (13) aufweist, die zum Koppeln des Antriebselements (9) mit dem Abtriebselement (10) mit einer an einem Außenumfang des Antriebselements (9) angeordneten Außenverzahnung (14) und gleichzeitig mit einer an einem Außenumfang des Abtriebselements (10) angeordneten Außenverzahnung (14) in Eingriff bringbar ist.
6. Kopplungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder ein Lager (28, 32), mittels dem das Kopplungselement (11 ) drehbar gelagert ist, ein Axial-Nadellager ist, umfassend eine bezüglich des oder eines Gehäuses (17) der Kopplungseinrichtung (8) ringförmige, drehfeste Lagerfläche (29), an der sich das Federelement (20, 23) abstützt, und eine ringförmige, drehbare Lagerfläche (30), die an dem Kopplungselement (11 ), insbesondere der Schaltmuffe (12), befestigt oder an dieser angeformt ist, wobei zwischen der drehfesten Lagerfläche (29) und der drehbaren Lagerfläche (30) wenigstens eine Lagerwalze (31 ) des Axial-Nadellagers angeordnet ist.
7. Kopplungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Rastiereinrichtung (19, 22) eine von einer Rastposition in eine Freigabeposition bewegbare Rastklinke (33, 36) umfasst, wobei die Rastklinke (33, 36) in der Rastposition in einen Bewegungsweg (15), entlang dem sich das Kopplungselement (11 ) bei der Überführung von der Ausgangsstellung in die jeweils andere Stellung bewegt, oder in einen Bewegungspfad (54), entlang dem sich ein mit dem Kopplungselement (11 ) mitbewegtes Führungselement (26, 27) bei der Überführung von der Ausgangsstellung in die jeweils andere Stellung bewegt, ragt, und in der Freigabeposition den Bewegungsweg (15) freigibt. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Rastiereinrichtung (19, 22) eine mit der Rastklinke (33, 36) gekoppelte Rückstellfeder (34, 37) und einen Klinkenaktor (35, 38) aufweist, wobei die Rastklinke (33, 36) mittels des Klinkenaktors (35, 38) und entgegen einer elastischen Rückstellkraft der Rückstellfeder (34, 37) von der Freigabeposition in die Rastposition oder umgekehrt überführbar ist, wobei die Rastklinke (33, 36) mittels der elastischen Rückstellkraft in die jeweils andere Position überführbar ist. Kopplungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (52) der Kopplungseinrichtung (8) oder des Kraftfahrzeugs mit dem oder jedem Aktor (18, 21 ) und der oder jeder Rastiereinrichtung (19, 22), insbesondere dem oder jedem Klinkenaktor (35, 38), verbunden ist, wobei die Steuerungseinrichtung (52) dazu eingerichtet ist, bei Vorliegen eines eine Überführung des Kopplungselements (11 ) von der Ausgangstellung in die jeweils andere Stellung anzeigenden Steuersignals den oder den jeweiligen Aktor (18, 21 ) und die oder die jeweilige Rastiereinrichtung (19, 22) derart anzusteuern, dass das Federelement (20, 23) mittels des Aktors (18, 21 ) weiter gespannt wird und die Fixierung durch die Rastiereinrichtung (19, 22) aufgehoben wird. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Antriebselement (9), ein Abtriebselement (10) und eine Kopplungseinrichtung (8) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche zum Koppeln und Entkoppeln des Antriebselements (9) mit dem Abtriebselement (10).
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