WO2023217316A1 - Abkopplungsvorrichtung mit einem schiebeelement - Google Patents

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WO2023217316A1
WO2023217316A1 PCT/DE2023/100300 DE2023100300W WO2023217316A1 WO 2023217316 A1 WO2023217316 A1 WO 2023217316A1 DE 2023100300 W DE2023100300 W DE 2023100300W WO 2023217316 A1 WO2023217316 A1 WO 2023217316A1
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switching
pressure chamber
switching position
decoupling device
pressure
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Kirill PROKHOROV
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F16D25/082—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member the line of action of the fluid-actuated members co-inciding with the axis of rotation
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    • F16D2011/006—Locking or detent means, i.e. means to keep the clutch in engaged condition

Definitions

  • the invention relates to a decoupling device according to the preamble of claim 1.
  • DE 102020 123 917 A1 describes a decoupling device for decoupling an electric motor in a drive train of a vehicle, comprising a sliding sleeve which is connected to a drive shaft and is further connected to a transmission shaft in a first switching position and is decoupled from the transmission shaft in a second switching position and thus interrupts torque transmission between the drive shaft and the transmission shaft.
  • the object of the present invention is to reduce the installation space of the decoupling device. Furthermore, the decoupling device should be designed more cost-effectively and with fewer components.
  • At least one of these tasks is solved by a decoupling device with the features according to claim 1.
  • the decoupling device can be designed to save space and be more cost-effective.
  • the decoupling device can be arranged in a drive train of a vehicle.
  • the vehicle can be a hybrid vehicle or an electric vehicle.
  • the drive power can be provided by the electric motor.
  • the drive power can cause the vehicle to move.
  • the switching element can have teeth for a positive connection to the first and second rotating components.
  • the toothing can be internal toothing.
  • the toothing can have a constant tooth circle diameter. In the first switching position, the switching element is connected to the first and second rotating components in a form-fitting and torque-transmitting manner via the teeth. In the second switching position, the switching element is connected to the teeth with the first rotating component and is decoupled with respect to the second rotating component.
  • the first rotating component can be a drive shaft.
  • the drive shaft can be connected to the electric motor in a torque-transmitting manner regardless of the switching position.
  • the second rotating component can be an output shaft.
  • the output shaft can be a transmission shaft or an intermediate shaft.
  • the output shaft can be connected to transmit torque with at least one vehicle wheel of the vehicle, regardless of the switching position.
  • the second rotating component can also be a drive shaft and the first rotating component can be an output shaft. In the first switching position, the drive power can be transferred from the first to the second rotating component or vice versa.
  • the switching element can be designed as a sliding sleeve.
  • the sliding element can form an assembly with the switching element.
  • the decoupling device can have a latching device that secures the first and/or second switching position by latching.
  • the latching device can be effectively arranged between the first rotating component and the switching element.
  • the latching device can have a latching element, which is preferably biased with a spring force by a spring element.
  • the actuation pressure may be a fluid pressure of an actuation fluid.
  • the actuating fluid can be a liquid, for example a hydraulic fluid, in particular an oil.
  • the actuation pressure in the pressure chamber can be built up by an actuator.
  • the actuator can be a hydraulic actuator.
  • the sliding element is fixed to the housing component in a rotationally fixed manner and the switching element is rotatable relative to the switching element.
  • the sliding element can be accommodated on the housing component in an axially displaceable manner.
  • a preferred embodiment of the invention is advantageous in which at least one rolling element is arranged between the sliding element and the switching element. This allows the rotation between the switching element and the sliding element to be implemented.
  • the rolling elements can be spherical or cylindrical.
  • the rolling elements can be assigned to the assembly group.
  • a preferred embodiment of the invention is advantageous in which the actuating device for switching between the first and second switching positions has a first pressure chamber which is connected to a first pressure line and a second pressure chamber which is connected to a second pressure line.
  • the first and/or second pressure line can be arranged in the housing component.
  • the first pressure chamber can be arranged axially offset from the second pressure chamber.
  • the first and/or second Pressure chamber can be formed radially between an outer circumference of the sliding element and an inner circumference of the housing component.
  • a preferred embodiment of the invention is advantageous in which the first switching position is switched when an actuation pressure in the first pressure chamber is greater than an actuation pressure in the second pressure chamber. This allows the axial displacement of the sliding element to be effected in order to adjust the first switching position.
  • the second switching position is switched when an actuation pressure in the second pressure chamber is greater than an actuation pressure in the first pressure chamber. This allows the axial displacement of the sliding element to be effected in order to adjust the second switching position.
  • a first sealing element is arranged to separate the first and second pressure chambers.
  • the first sealing element can be effectively arranged between the sliding element and the housing component.
  • the first pressure chamber is sealed by a second sealing element and the second pressure chamber by a third sealing element.
  • the second and third sealing elements can be constructed the same or differently.
  • the second and third sealing elements can be arranged radially overlapping and axially offset from one another.
  • first, second and third sealing elements are arranged between the sliding element and the housing component. This allows the first and second pressure chambers to be set up between the sliding element and the housing component.
  • the first, second and/or third sealing elements can be arranged radially overlapping one another.
  • the first, second and/or third sealing elements can be arranged axially next to one another.
  • the first sealing element can be arranged axially between the second and third sealing elements.
  • the sliding element is arranged radially outside of the switching element. As a result, the axial installation space of the decoupling device can be further reduced.
  • Figure 1 A cross section of a drive train device with a decoupling device in a special embodiment of the invention.
  • Figure 2 A section of a cross section of the decoupling device from Figure 1.
  • Figure 3 A cross section of a drive train device with a decoupling device in a further special embodiment of the invention.
  • Figure 4 The decoupling device from Figure 3 in a first switching position.
  • FIG. 1 shows a cross section of a drive train device with a decoupling device in a special embodiment of the invention.
  • the drive train device 10 comprises a drive shaft 12, which transmits drive power from an electric motor via a toothing 13 to a gear 14, which is rotatably mounted on an intermediate shaft 16 about an axis of rotation 17.
  • a further gear 18, which is arranged axially next to the gear 14 and can be rotated about the axis of rotation 17, is connected to the intermediate shaft 16 in a rotationally fixed manner.
  • the intermediate shaft 16 is connected to a differential gear 20 via a toothing 22.
  • the intermediate shaft 16 engages in a differential gear housing 24 via the teeth 22.
  • the differential gear housing 24 is rotatably received on a gear housing 28 via two bearing elements 26.
  • the intermediate shaft 16 is rotatably received on the transmission housing 28 via two further bearing elements 30.
  • the drive shaft 12 is rotatably received on the gear housing 28 via two further bearing elements 32.
  • a decoupling device 34 is effectively arranged between the electric motor and an output element 36, here the differential gear 20.
  • the decoupling device 34 can be switched between a first switching position and a second switching position by an actuating device 38.
  • a first rotating component 40 here the gear 14, and a second rotating component 42, here the further gear 18, are connected to one another via a switching element 44 of the decoupling device 34 for transmitting the drive power and in the second Switching position, the gear 14 and the further gear 18 are decoupled to interrupt the transmission of the drive power.
  • the decoupling device 34 causes a transmission of the drive power from the electric motor to the output element 36, which is dependent on the switching position. As a result, the electric motor can be decoupled from the output element 36 if necessary, for example when the vehicle is sailing.
  • the first rotating component 40 has an external toothing 46 and the switching element 44 has an internal toothing 48 which is connected to the external toothing 46.
  • the switching element 44 is thereby connected to the first rotating component 40 so that it rotates.
  • the switching element 44 with the internal toothing 48 is further connected to an external toothing 50 of the second rotating component 42, here the further gear 18.
  • the switching element 44 is thus arranged to transmit torque between the first and second rotating components 40, 42.
  • the switching element 44 is decoupled from the external toothing 50 of the second rotating component 42 and is exclusively connected to the external toothing 46 of the first rotating component 40 in a toothed manner.
  • a transmission of the drive power from the first rotating component 40 to the second rotating component 42 is interrupted.
  • FIG 2 shows a section of a cross section of the decoupling device from Figure 1.
  • the decoupling device 34 includes the axially displaceable switching element 44 with the internal toothing 48.
  • the switching element 44 is axially firmly connected to a sliding element 52.
  • the switching element 44 is rotatable and the sliding element 52 is fixed in a rotationally fixed manner to a housing component 54, preferably the transmission housing 28 or a component firmly connected thereto.
  • the switching element 44 is rotatably received on the sliding element 52 via rolling elements 56 between the switching element 44 and the sliding element 52.
  • the rolling elements 56 are preferably spherical.
  • the sliding element 52 is arranged axially overlapping the switching element 44.
  • the sliding element 52 is arranged radially outside of the switching element 44.
  • the rolling elements 56 are arranged radially and axially effectively between the sliding element 52 and the switching element 44.
  • the sliding element 52 can be displaced in the axial direction 59 depending on an actuation pressure in a pressure chamber 58 to change the switching position.
  • the pressure chamber 58 is designed as a first pressure chamber 60, which is connected to a first pressure line 62 within the housing component 54.
  • the sliding element 52 at least partially delimits the first and second pressure chambers 60, 66.
  • the first switching position is switched. If an actuation pressure in the second pressure chamber 66 is greater than an actuation pressure in the first pressure chamber 60, the second switching position 69 shown here is switched.
  • the actuation pressure in the respective pressure chamber 58, 60, 66 can be adjusted by a pressure in the respective pressure line 62, 68.
  • the first and second pressure chambers 60, 66 are arranged radially between an outer circumference 70 of the sliding element 52 and an inner circumference 72 of the housing component 54.
  • the first sealing element 64 is arranged axially between the first and second pressure chambers 60, 66 and radially between the sliding element 52 and the housing component 54.
  • the first pressure chamber 60 is sealed by a second sealing element 74 and the second pressure chamber 66 is sealed by a third sealing element 76, which is constructed in the same way as the second sealing element 74.
  • a locking ring 78 is arranged on the housing component 54 as a stop for the sliding element 52 for setting the first switching position and a further locking ring 80 as a stop for the sliding element 52 for setting the second switching position 69.
  • the decoupling device 34 includes a latching device 82, which maintains the first switching position and second switching position 69 even if there is no actuation pressure in the first and second pressure chambers 60, 66. As a result, the switching position can be reliably maintained and the energy consumption of the decoupling device 34 can be reduced.
  • the latching device 82 comprises a latching element 86 which is biased by a spring element 84 in the direction of the switching element 44 and which is preferably spherical and engages in a recess 88 in the switching element 44 when the first switching position is assumed and in a further recess 90 in the switching element 44 engages when the second switching position 69 is assumed.
  • FIG. 3 shows a cross section of a drive train device with a decoupling device in a further special embodiment of the invention.
  • the drive train device 10 has the electric motor 92, which delivers the drive power to the drive shaft 12, which is connected in a rotationally fixed manner to the second rotating component 42 and via the decoupling device 34 is connected to the first rotating component 40 for transmitting the drive power when the first switching position is assumed.
  • the first rotary component 40 is rotatably connected to an output shaft 94.
  • the output shaft 94 is mounted via a bearing element 96 on the housing component 54, here a housing intermediate wall 98.
  • the sliding element 52 is accommodated in an axially displaceable manner relative to the housing component 54.
  • the switching element 44 is positively connected to the first rotating component 40 and decoupled from the second rotating component 42.
  • Figure 4 shows the decoupling device from Figure 3 in a first switching position.
  • the decoupling device 34 is shown with the switching element 44 in the first switching position 99, in which the switching element 44 engages in a toothed manner in the first and second rotary components 40, 42 and is therefore arranged in a torque-transmitting manner between the first and second rotary components 40, 42 for transmitting the drive power.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arrangement And Mounting Of Devices That Control Transmission Of Motive Force (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Äbkopplungsvorrichtung (34) zur Unterbrechung der Übertragung einer Äntriebsleistung zwischen einem Elektromotor (92) und einem Äbtriebselement (36) abhängig von einer Schaltstellung eines Schaltelements (44), das bei einer ersten Schaltstellung (99) ein erstes Drehbauteil (40) mit einem zweiten Drehbauteil (42) zur Übertragung der Äntriebsleistung miteinander verbindet und bei einer zweiten Schaltstellung (69) das erste und zweite Drehbauteil (40, 42) zur Unterbrechung der Übertragung der Äntriebsleistung entkoppelt und das über eine Betätigungsvorrichtung (38) zur Veränderung der Schaltstellung (69, 99) bewegbar ist, wobei ein abhängig von einem Betätigungsdruck in einem Druckraum (58) zur Veränderung der Schaltstellung (69, 99) gegenüber einem Gehäusebauteil (54) verschiebbares und den Druckraum (58) zumindest abschnittsweise abgrenzendes Schiebeelement (52) der Betätigungsvorrichtung (38) zumindest abschnittsweise axial überlappend zu dem Schaltelement (44) angeordnet ist.

Description

Abkopplungsvorrichtung mit einem Schiebeelement
Beschreibungseinleitung
Die Erfindung betrifft eine Abkopplungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
In DE 102020 123 917 A1 ist eine Abkopplungsvorrichtung zur Abkopplung eines Elektromotors in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs beschrieben, aufweisend eine Schiebemuffe, die mit einer Antriebswelle verbunden ist und in einer ersten Schaltstellung weiterhin mit einer Getriebewelle verbunden und in einer zweiten Schaltstellung von der Getriebewelle entkoppelt ist und damit eine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle und der Getriebewelle unterbricht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, den Bauraum der Abkopplungsvorrichtung zu verringern. Weiterhin soll die Abkopplungsvorrichtung kostengünstiger und mit weniger Bauteilen ausgeführt werden.
Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch eine Abkopplungsvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann die Abkopplungsvorrichtung bauraumsparender und kostengünstiger ausgeführt werden.
Die Abkopplungsvorrichtung kann in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs angeordnet sein. Das Fahrzeug kann ein Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug sein.
Die Antriebsleistung kann von dem Elektromotor bereitgestellt werden. Die Antriebsleistung kann eine Fortbewegung des Fahrzeugs bewirken.
Das Schaltelement kann eine Verzahnung zur formschlüssigen Verbindung mit dem ersten und zweiten Drehbauteil aufweisen. Die Verzahnung kann eine Innenverzahnung sein. Die Verzahnung kann einen gleichbleibenden Zahnkreisdurchmesser aufweisen. Bei der ersten Schaltstellung ist das Schaltelement über die Verzahnung mit dem ersten und zweiten Drehbauteil formschlüssig und drehmomentübertragend verbunden. Bei der zweiten Schaltstellung ist das Schaltelement mit der Verzahnung mit dem ersten Drehbauteil verbunden und in Bezug auf das zweite Drehbauteil entkoppelt.
Das erste Drehbauteil kann eine Antriebswelle sein. Die Antriebswelle kann mit dem Elektromotor unabhängig von der Schaltstellung drehmomentübertragend verbunden sein. Das zweite Drehbauteil kann eine Abtriebswelle sein. Die Abtriebswelle kann eine Getriebewelle oder eine Zwischenwelle sein. Die Abtriebswelle kann mit wenigstens einem Fahrzeugrad des Fahrzeugs unabhängig von der Schaltstellung drehmomentübertragend verbunden sein.
Auch kann das zweite Drehbauteil eine Antriebswelle und das erste Drehbauteil eine Abtriebswelle sein. Bei der ersten Schaltstellung kann die Antriebsleistung ausgehend von dem ersten auf das zweite Drehbauteil oder umgekehrt übertragen werden.
Das Schaltelement kann als Schiebemuffe ausgeführt sein. Das Schiebeelement kann mit dem Schaltelement eine Zusammenbaugruppe bilden.
Die Abkopplungsvorrichtung kann eine Rastvorrichtung aufweisen, die die erste und/oder zweite Schaltstellung durch Einrasten sichert. Die Rastvorrichtung kann wirksam zwischen dem ersten Drehbauteil und dem Schaltelement angeordnet sein. Die Rastvorrichtung kann ein Rastelement aufweisen, das bevorzugt durch ein Federelement mit einer Federkraft vorgespannt beaufschlagt ist.
Der Betätigungsdruck kann ein Fluiddruck eines Betätigungsfluids sein. Das Betätigungsfluid kann eine Flüssigkeit, beispielsweise eine Hydraulikflüssigkeit, insbesondere ein Öl, sein. Der Betätigungsdruck in dem Druckraum kann durch einen Aktuator aufgebaut werden. Der Aktuator kann ein hydraulischer Aktuator sein.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn das Schiebeelement an dem Gehäusebauteil drehfest festgelegt ist und das Schaltelement gegenüber dem Schaltelement drehbar ist. Das Schiebeelement kann axial verschiebbar an dem Gehäusebauteil aufgenommen sein.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der zwischen dem Schiebeelement und dem Schaltelement wenigstens ein Wälzkörper angeordnet ist. Dadurch kann die Verdrehbarkeit zwischen dem Schaltelement und dem Schiebeelement umgesetzt werden. Die Wälzkörper können kugelförmig oder zylindrisch ausgeführt sein. Die Wälzkörper können der Zusammenbaugruppe zugeordnet sein.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der die Betätigungsvorrichtung zur Umschaltung zwischen der ersten und zweiten Schaltstellung einen ersten Druckraum, der mit einer ersten Druckleitung verbunden ist und einen zweiten Druckraum, der mit einer zweiten Druckleitung verbunden ist, aufweist. Die erste und/oder zweite Druckleitung kann in dem Gehäusebauteil angeordnet sein. Der erste Druckraum kann axial versetzt zu dem zweiten Druckraum angeordnet sein. Der erste und/oder zweite Druckraum kann radial zwischen einem Aussenumfang des Schiebeelements und einem Innenumfang des Gehäusebauteils gebildet sein.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der bei einem Betätigungsdruck in dem ersten Druckraum größer als ein Betätigungsdruck in dem zweiten Druckraum die erste Schaltstellung geschaltet ist. Dadurch kann die axiale Verschiebung des Schiebeelements zur Einstellung der ersten Schaltstellung bewirkt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn bei einem Betätigungsdruck in dem zweiten Druckraum größer als ein Betätigungsdruck in dem ersten Druckraum die zweite Schaltstellung geschaltet ist. Dadurch kann die axiale Verschiebung des Schiebeelements zur Einstellung der zweiten Schaltstellung bewirkt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn ein erstes Dichtelement zur Trennung des ersten und zweiten Druckraums angeordnet ist. Das erste Dichtelement kann wirksam zwischen dem Schiebeelement und dem Gehäusebauteil angeordnet sein.
Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Druckraum durch ein zweites Dichtelement und der zweite Druckraum durch ein drittes Dichtelement abgedichtet ist. Das zweite und dritte Dichtelement können gleich oder unterschiedlich aufgebaut sein. Das zweite und dritte Dichtelement können radial überlappend und axial versetzt zueinander angeordnet sein.
Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn das erste, zweite und dritte Dichtelement zwischen dem Schiebeelement und dem Gehäusebauteil angeordnet ist. Dadurch kann der erste und zweite Druckraum zwischen dem Schiebeelement und dem Gehäusebauteil eingerichtet werden. Das erste, zweite und/oder dritte Dichtelement können zueinander radial überlappend angeordnet sein. Das erste, zweite und/oder dritte Dichtelement können axial nebeneinander angeordnet sein. Das erste Dichtelement kann axial zwischen dem zweiten und dritten Dichtelement angeordnet sein.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn das Schiebeelement radial außerhalb von dem Schaltelement angeordnet ist. Dadurch kann der axiale Bauraum der Abkopplungsvorrichtung weiter verringert werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen. Figurenbeschreibung
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
Figur 1: Einen Querschnitt einer Antriebsstrangvorrichtung mit einer Abkopplungsvorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
Figur 2: Einen Ausschnitt eines Querschnitts der Abkopplungsvorrichtung aus Figur 1.
Figur 3: Einen Querschnitt einer Antriebsstrangvorrichtung mit einer Abkopplungsvorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
Figur 4: Die Abkopplungsvorrichtung aus Figur 3 bei einer ersten Schaltstellung.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt einer Antriebsstrangvorrichtung mit einer Abkopplungsvorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Antriebsstrangvorrichtung 10 umfasst eine Antriebswelle 12, die eine Antriebsleistung eines Elektromotors über eine Verzahnung 13 an ein Zahnrad 14 überträgt, das auf einer Zwischenwelle 16 um eine Drehachse 17 drehbar aufgenommen ist. Ein axial neben dem Zahnrad 14 angeordnetes und um die Drehachse 17 drehbares weiteres Zahnrad 18 ist mit der Zwischenwelle 16 drehfest verbunden. Die Zwischenwelle 16 ist mit einem Differentialgetriebe 20 über eine Verzahnung 22 verbunden. Hierfür greift die Zwischenwelle 16 über die Verzahnung 22 in ein Differentialgetriebegehäuse 24 ein.
Das Differentialgetriebegehäuse 24 ist über zwei Lagerelemente 26 an einem Getriebegehäuse 28 drehbar aufgenommen. Die Zwischenwelle 16 ist über zwei weitere Lagerelemente 30 an dem Getriebegehäuse 28 drehbar aufgenommen. Die Antriebswelle 12 ist über zwei weitere Lagerelemente 32 an dem Getriebegehäuse 28 drehbar aufgenommen.
Eine Abkopplungsvorrichtung 34 ist wirksam zwischen dem Elektromotor und einem Abtriebselement 36, hier dem Differentialgetriebe 20 angeordnet. Die Abkopplungsvorrichtung 34 ist zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung durch eine Betätigungsvorrichtung 38 umschaltbar. Bei der ersten Schaltstellung ist ein erstes Drehbauteil 40, hier das Zahnrad 14 und ein zweites Drehbauteil 42, hier das weitere Zahnrad 18 über ein Schaltelement 44 der Abkopplungsvorrichtung 34 zur Übertragung der Antriebsleistung miteinander verbunden und bei der zweiten Schaltstellung sind das Zahnrad 14 und das weitere Zahnrad 18 zur Unterbrechung der Übertragung der Antriebsleistung entkoppelt.
Die Abkopplungsvorrichtung 34 bewirkt eine von der Schaltstellung abhängige Übertragung der Antriebsleistung ausgehend von dem Elektromotor zu dem Abtriebselement 36. Dadurch kann der Elektromotor von dem Abtriebselement 36 bedarfsweise entkoppelt werden, beispielsweise bei einem Segelbetrieb des Fahrzeugs.
Das erste Drehbauteil 40 weist eine Aussenverzahnung 46 auf und das Schaltelement 44 weist eine mit der Aussenverzahnung 46 verzahnt verbundene Innenverzahnung 48 auf. Das Schaltelement 44 ist dadurch mitdrehend mit dem ersten Drehbauteil 40 verbunden. Bei der ersten Schaltstellung ist das Schaltelement 44 mit der Innenverzahnung 48 weiterhin mit einer Aussenverzahnung 50 des zweiten Drehbauteils 42, hier des weiteren Zahnrads 18 mitdrehend verbunden. Bei der ersten Schaltstellung ist das Schaltelement 44 somit drehmomentübertragend zwischen dem ersten und zweiten Drehbauteil 40, 42 angeordnet.
Bei der hier gezeigten zweiten Schaltstellung ist das Schaltelement 44 von der Aussenverzahnung 50 des zweiten Drehbauteils 42 entkoppelt und ausschließlich verzahnt mit der Aussenverzahnung 46 des ersten Drehbauteils 40 verbunden. Eine Übertragung der Antriebsleistung ausgehend von dem ersten Drehbauteil 40 auf das zweite Drehbauteil 42 ist unterbrochen.
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts der Abkopplungsvorrichtung aus Figur 1. Die Abkopplungsvorrichtung 34 umfasst das axial verschiebbare Schaltelement 44 mit der Innenverzahnung 48. Das Schaltelement 44 ist mit einem Schiebeelement 52 axial fest verbunden. Das Schaltelement 44 ist dabei drehbar und das Schiebeelement 52 ist drehfest an einem Gehäusebauteil 54, bevorzugt dem Getriebegehäuse 28 oder einem fest damit verbundenen Bauteil, festgelegt. Das Schaltelement 44 ist über Wälzkörper 56 zwischen dem Schaltelement 44 und dem Schiebeelement 52 drehbar an dem Schiebeelement 52 aufgenommen. Die Wälzkörper 56 sind bevorzugt kugelförmig.
Das Schiebeelement 52 ist axial überlappend zu dem Schaltelement 44 angeordnet. Das Schiebeelement 52 ist radial außerhalb von dem Schaltelement 44 angeordnet. Die Wälzkörper 56 sind radial und axial wirksam zwischen dem Schiebeelement 52 und dem Schaltelement 44 angeordnet.
Das Schiebeelement 52 ist abhängig von einem Betätigungsdruck in einem Druckraum 58 zur Veränderung der Schaltstellung in axialer Richtung 59 verschiebbar. Der Druckraum 58 ist als erster Druckraum 60 ausgeführt, der mit einer ersten Druckleitung 62 innerhalb des Gehäusebauteils 54 verbunden ist. Ein axial versetzt zu dem ersten Druckraum 60 angeordneter und von dem ersten Druckraum 60 über ein erstes Dichtelement 64 abgedichteter zweiter Druckraum 66 ist mit einer zweiten Druckleitung 68 innerhalb des Gehäusebauteils 54 verbunden. Das Schiebeelement 52 grenzt dabei den ersten und zweiten Druckraum 60, 66 zumindest teilweise ab.
Ist ein Betätigungsdruck in dem ersten Druckraum 60 größer als ein Betätigungsdruck in dem zweiten Druckraum 66, ist die erste Schaltstellung geschaltet. Ist ein Betätigungsdruck in dem zweiten Druckraum 66 größer als ein Betätigungsdruck in dem ersten Druckraum 60, ist die hier abgebildete zweite Schaltstellung 69 geschaltet. Der Betätigungsdruck in dem jeweiligen Druckraum 58, 60, 66 kann durch einen Druck in der jeweiligen Druckleitung 62, 68 eingestellt werden.
Der erste und zweite Druckraum 60, 66 sind radial zwischen einem Aussenumfang 70 des Schiebeelements 52 und einem Innenumfang 72 des Gehäusebauteils 54 angeordnet. Das erste Dichtelement 64 ist axial zwischen dem ersten und zweiten Druckraum 60, 66 und radial zwischen dem Schiebeelement 52 und dem Gehäusebauteil 54 angeordnet.
Der erste Druckraum 60 ist durch ein zweites Dichtelement 74 und der zweite Druckraum 66 ist durch ein drittes Dichtelement 76, das gleich aufgebaut ist wie das zweite Dichtelement 74, abgedichtet. An dem Gehäusebauteil 54 ist ein Sicherungsring 78 als Anschlag für das Schiebeelement 52 zur Einstellung der ersten Schaltstellung und ein weiterer Sicherungsring 80 als Anschlag für das Schiebeelement 52 zur Einstellung der zweiten Schaltstellung 69 angeordnet.
Die Abkopplungsvorrichtung 34 umfasst eine Rastvorrichtung 82, die die erste Schaltstellung und zweite Schaltstellung 69 auch bei ausbleibendem Betätigungsdruck in dem ersten und zweiten Druckraum 60, 66 aufrecht erhält. Dadurch kann die Schaltstellung zuverlässig beibehalten werden und der Energieverbrauch der Abkopplungsvorrichtung 34 verringert werden.
Die Rastvorrichtung 82 umfasst ein durch ein Federelement 84 in Richtung zu dem Schaltelement 44 vorgespanntes Rastelement 86, das bevorzugt kugelförmig ausgeführt ist und in eine Vertiefung 88 in dem Schaltelement 44 einrastet, wenn die erste Schaltstellung eingenommen ist und in eine weitere Vertiefung 90 in dem Schaltelement 44 einrastet, wenn die zweite Schaltstellung 69 eingenommen ist.
Figur 3 zeigt einen Querschnitt einer Antriebsstrangvorrichtung mit einer Abkopplungsvorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Antriebsstrangvorrichtung 10 weist den Elektromotor 92 auf, der die Antriebsleistung an die Antriebswelle 12 abgibt, die mit dem zweiten Drehbauteil 42 drehfest verbunden ist und über die Abkopplungsvorrichtung 34 mit dem ersten Drehbauteil 40 zur Übertragung der Antriebsleistung verbunden ist, wenn die erste Schaltstellung eingenommen ist.
Das erste Drehbauteil 40 ist mit einer Abtriebswelle 94 drehtest verbunden. Die Abtriebswelle 94 ist über ein Lagerelement 96 an dem Gehäusebauteil 54, hier einer Gehäusezwischenwand 98, gelagert. Das Schiebeelement 52 ist gegenüber dem Gehäusebauteil 54 axial verschiebbar aufgenommen.
In der hier abgebildeten zweiten Schaltstellung 69 ist das Schaltelement 44 formschlüssig mit dem ersten Drehbauteil 40 verbunden und von dem zweiten Drehbauteil 42 entkoppelt.
Figur 4 zeigt die Abkopplungsvorrichtung aus Figur 3 bei einer ersten Schaltstellung. Die Abkopplungsvorrichtung 34 ist mit dem Schaltelement 44 in der ersten Schaltstellung 99 gezeigt, bei der das Schaltelement 44 verzahnt in das erste und zweite Drehbauteil 40, 42 eingreift und dadurch drehmomentübertragend zwischen dem ersten und zweiten Drehbauteil 40, 42 zur Übertragung der Antriebsleistung angeordnet ist.
Bezugszeichenliste
10 Antriebsstrangvorrichtung
12 Antriebswelle
13 Verzahnung
14 Zahnrad
16 Zwischenwelle
17 Drehachse
18 weiteres Zahnrad
20 Differentialgetriebe
22 Verzahnung
24 Differentialgetriebegehäuse
26 Lagerelement
28 Getriebegehäuse
30 weiteres Lagerelement
32 weiteres Lagerelement
34 Abkopplungsvorrichtung
36 Abtriebselement
38 Betätigungsvorrichtung
40 erstes Drehbauteil
42 zweites Drehbauteil
44 Schaltelement
46 Aussenverzahnung
48 Innenverzahnung
50 Aussenverzahnung
52 Schiebeelement
54 Gehäusebauteil
56 Wälzkörper
58 Druckraum axiale Richtung erster Druckraum erste Druckleitung erstes Dichtelement zweiter Druckraum zweite Druckleitung zweite Schaltstellung
Aussenumfang
Innenumfang zweites Dichtelement drittes Dichtelement Sicherungsring weiterer Sicherungsring Rastvorrichtung Federelement
Rastelement
Vertiefung weitere Vertiefung
Elektromotor
Abtriebswelle
Lagerelement Gehäusezwischenwand erste Schaltstellung

Claims

Patentansprüche
1. Abkopplungsvorrichtung (34) zur Unterbrechung der Übertragung einer Antriebsleistung zwischen einem Elektromotor (92) und einem Abtriebselement (36) abhängig von einer Schaltstellung eines Schaltelements (44), das bei einer ersten Schaltstellung (99) ein erstes Drehbauteil (40) mit einem zweiten Drehbauteil (42) zur Übertragung der Antriebsleistung miteinander verbindet und bei einer zweiten Schaltstellung (69) das erste und zweite Drehbauteil (40, 42) zur Unterbrechung der Übertragung der Antriebsleistung entkoppelt und das über eine Betätigungsvorrichtung (38) zur Veränderung der Schaltstellung (69, 99) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein abhängig von einem Betätigungsdruck in einem Druckraum (58) zur Veränderung der Schaltstellung (69, 99) gegenüber einem Gehäusebauteil (54) verschiebbares und den Druckraum (58) zumindest abschnittsweise abgrenzendes Schiebeelement (52) der Betätigungsvorrichtung (38) zumindest abschnittsweise axial überlappend zu dem Schaltelement (44) angeordnet ist.
2. Abkopplungsvorrichtung (34) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schiebeelement (52) an dem Gehäusebauteil (54) drehtest festgelegt ist und das Schaltelement (44) gegenüber dem Schaltelement (44) drehbar ist.
3. Abkopplungsvorrichtung (34) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schiebeelement (52) und dem Schaltelement (44) wenigstens ein Wälzkörper (56) angeordnet ist.
4. Abkopplungsvorrichtung (34) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (38) zur Umschaltung zwischen der ersten und zweiten Schaltstellung (99, 69) einen ersten Druckraum (60), der mit einer ersten Druckleitung (62) verbunden ist und einen zweiten Druckraum (66), der mit einer zweiten Druckleitung (68) verbunden ist, aufweist.
5. Abkopplungsvorrichtung (34) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Betätigungsdruck in dem ersten Druckraum (60) größer als ein Betätigungsdruck in dem zweiten Druckraum (66) die erste Schaltstellung (99) geschaltet ist. Abkopplungsvorrichtung (34) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Betätigungsdruck in dem zweiten Druckraum (66) größer als ein Betätigungsdruck in dem ersten Druckraum (60) die zweite Schaltstellung (69) geschaltet ist. Abkopplungsvorrichtung (34) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Dichtelement (64) zur Trennung des ersten und zweiten Druckraums (60, 66) angeordnet ist. Abkopplungsvorrichtung (34) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Druckraum (60) durch ein zweites Dichtelement (74) und der zweite Druckraum (66) durch ein drittes Dichtelement (76) abgedichtet ist. Abkopplungsvorrichtung (34) nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste, zweite und dritte Dichtelement (64, 74, 76) zwischen dem Schiebeelement (52) und dem Gehäusebauteil (54) angeordnet ist. Abkopplungsvorrichtung (34) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schiebeelement (52) radial außerhalb von dem Schaltelement (44) angeordnet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2935926A1 (de) * 2012-12-21 2015-10-28 Volvo Construction Equipment AB Kupplungsanordnung mit einem schaltkolben und einem kolbengehäuse
US20210354546A1 (en) * 2020-05-15 2021-11-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Multi-mode hybrid module
DE102020123917A1 (de) 2020-09-15 2022-03-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kupplungsanordnung und Schaltanordnung

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