Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Aktuatoranordnung zum Betätigen von mehreren Schaltein heiten, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, sowie eine Getrie beanordnung mit einer solchen Aktuatoranordnung.

Steuerbare Schalteinheiten können in Antriebsträngen von Kraftfahrzeugen beispiels weise für Kupplungen zum Verbinden und Trennen von Antriebsstrangabschnitten, für Schaltgetriebe zum Einlegen unterschiedlicher Gänge, für Umlaufrädergetriebe zum Sperren oder Freigeben einer ausgleichenden Bewegung verschiedener Glieder des Getriebes und/oder für Parksperren verwendet werden.

Aus der DE 695 16 766 T2 ist eine Schaltvorrichtung mit einem Linearaktuator und einer Schaltgabel für ein Gangwechselgetriebe bekannt. Eine Bewegung der Schalt gabel wird durch mehrere von dem Linearaktuator verschobene Federn eingeleitet.

Aus der DE 21 38 657 C3 ist eine Schalteinrichtung mit einer Kupplung für ein Vorge legezahnräderwechselgetriebe bekannt. Die Kupplung umfasst zwei Kupplungsglie der, die von einer Feder axial voneinander weg beaufschlagt werden.

Aus der DE 102007040040 A1 ist ein Schaltelement umfassend drei Schaltstellungen zum Schalten von zwei Übersetzungsstufen bekannt. Das Schaltelement umfasst zwei Schaltmuffenhälften, die von einer Schaltgabel betätigbar sind.

Aus der WO 2012 007031 A1 ist ein Elektroantrieb für ein Kraftfahrzeug bekannt, der einen Elektromotor und eine Getriebeeinheit umfasst. Die Getriebeeinheit weist ein Planetengetriebe und ein Differentialgetriebe auf, die koaxial zueinander angeordnet sind, und eine Schaltkupplung, die mittels eines Aktuators in drei Schaltpositionen überführbar ist. Mittels der Schaltkupplung kann ein Sonnenrad des Planetengetriebes wahlweise mit dem Hohlrad drehtest verbunden oder an einem ortsfesten Gehäuseteil drehfest abgestützt werden oder in eine Leerlaufstellung überführt werden.

Aus der WO 2015/149875 A1 ist eine Aktuierungsanordnung für eine Kupplung in ei nem Schaltgetriebe bekannt. Die Aktuierungsanordnung umfasst einen elektromoto risch angetriebenen Kugelspindeltrieb. Mittels des Kugelspindeltriebs kann die Kupp lung wahlweise in drei Schaltstellungen überführt werden, eine erste Schaltstufe, eine zweite Schaltstufe und in eine Neutralstellung.

Aus der WO 2019/063227 A1 ist ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer drehbaren Schalt walze mit zwei Nutenbahnen bekannt. Eine erste Nutenbahn weist einen vorderen Bahnabschnitt, einen hinteren Bahnabschnitt und einen Seitenabschnitt auf, der als Sackgasse ausgebildet ist. In die erste Nutenbahn greift ein Spurfolgeelement ein, das mit einer Parksperre derart gekoppelt ist, dass eine Anordnung des Spurfolgeelements in dem Seitenabschnitt einen eingelegten Zustand der Parksperre bewirkt. In die zweite Nutenbahn greift ein zweites Spurfolgeelement ein, das mit einer Schaltgabel zum Schalten eines Vorwärtsgangs des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist.

Aus der WO 2010/027584 A2 ist eine Kraftübertragungseinheit mit abschaltbarer Ein gangswelle bekannt. Hierfür ist eine Kupplung vorgesehen, die mittels einer Aktua toranordnung in eine Schließposition oder eine Löseposition überführbar ist.

Aus der DE 10 2016 204 133 A1 ist ein linearer Stellantrieb bekannt, der einen ersten Gewindetrieb mit einer selbsthemmenden ersten Spindel und ersten Mutter, einen zweiten Gewindetrieb mit einer nicht selbsthemmenden zweiten Spindel und zweiten Mutter, sowie ein Getriebe aufweist, das Drehbewegungen der ersten und zweiten Spindel miteinander koppelt und voneinander entkoppelt.

Aus der DE 10 2007 055 307 A1 ist eine Betätigungseinheit für ein Klauengetriebe mit einer Schaltgabel bekannt, die zwischen einer ersten Gangstufe und einer Neutralstel lung axial verschiebbar ist. An einer Positionswelle sind zwei Positionierelemente für die Schaltgabel axial verschiebbar, aber unverdrehbar gelagert. Mehrstufige, automatisierte Fahrzeuggetriebe können über eine zentrale Hydraulikein heit oder mehrere elektro-mechanische Stellantriebe geschaltet werden. Dabei soll eine möglichst kurze, teilweise auch lastfreie Überschneidungsschaltung realisiert werden, um einen damit verbundenen großen Fahrkomfort und eine hohe Leistung zu gewährleisten.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aktuatoranordnung vorzuschla gen, die das Schalten von mehreren Schalteinheiten im Antriebsstrang eines Kraftfahr zeugs ermöglicht und die einen einfachen konstruktiven Aufbau hat. Die Aufgabe liegt weiter darin, eine Getriebeanordnung mit einer solchen Aktuatoranordnung vorzu schlagen, die einfach aufgebaut ist.

Zum Lösen der Aufgabe wird eine Aktuatoranordnung zum Betätigen von mehreren Schalteinheiten für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang vorgeschlagen, umfassend: ein Gehäuse; einen Aktuatorantrieb; eine Schaltstange, die in dem Gehäuse angeord net und von dem Aktautorantrieb in mindestens drei Positionen bewegbar ist; ein ers tes Schaltelement und ein zweites Schaltelement, die auf der Schaltstange axial be weglich angeordnet sind; ein Federelement, welches das erste Schaltelement gegen einen ersten Wellenanschlag und das zweite Schaltelement gegen einen zweiten Wel lenanschlag in entgegengesetzte axiale Richtungen beaufschlagt; ein erster Gehäu seanschlag, gegen den sich das erste Schaltelement axial abstützt, wenn die Schaltstange in eine vom Federelement auf das erste Schaltelement wirkende Kraft richtung bewegt wird; ein zweiter Gehäuseanschlag, gegen den sich das zweite Schaltelement axial abstützt, wenn die Schaltstange in eine vom Federelement auf das zweite Schaltelement wirkende Kraftrichtung bewegt wird.

Ein Vorteil der Aktuatoranordnung ist, dass diese einen einfachen und kostengünsti gen Aufbau aufweist. Dadurch, dass zwei Schaltelemente auf der Schaltstange in der beschriebenen Form angeordnet sind, lassen sich mit einer Bewegung der Schaltstange mehrere unterschiedliche Schaltpositionen der beiden Schaltelemente einstellen. In vorteilhafter Weise ist nur ein Drehantrieb erforderlich, um die beiden Schaltelemente für unterschiedliche Schalthandlungen zu betätigen. Die Schaltele mente können Teile von Schalteinheiten im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs sein, beispielsweise eines Getriebes, einer Kupplung, insbesondere einer Abschaltkupp lung, und/oder einer Parksperre. Bei Antriebsanordnungen mit mehreren Antriebsquel len und Schalt- beziehungsweise Multimode-Getriebe können die verschiedenen Mo toren genutzt werden, um einen Einbruch der Antriebsleistung beim Schaltvorgang zu überbrücken. In diesen Fällen ist es möglich, auf Lastschaltungen zu verzichten und serielle Schaltvorgänge für einen Gang- oder Moduswechsel zu verwenden. Diese Schaltvorgänge können auf einfache Weise mittels der vorliegenden Aktuatoranord nung realisiert werden. Ein besonders einfacher und damit kostengünstiger Aufbau kann durch Verwendung von formschlüssigen Kupplungen als Schalteinheiten erreicht werden, die nur eine vergleichbar geringe Schaltkraft gegenüber herkömmlichen Syn chronisierungen oder Kupplungen benötigen.

Der Aktuatorantrieb kann entsprechend den Bauraumverhältnissen und technischen Anforderungen gewählt werden und beispielsweise in Form eines elektromotorischen Antriebs, elektromagnetischen Antriebs oder hydraulischen Antriebs gestaltet sein be ziehungsweise einen solchen umfassen. Der Antrieb kann als Linearantrieb oder Dreh antrieb gestaltet sein.

Bei Verwendung eines Drehantriebs wird die Schaltstange drehend angetrieben und kann insofern auch als Schaltwelle bezeichnet werden. Dabei kann insbesondere ein Spindelmechanismus vorgesehen sein, der eine in die Schaltstange eingeleitete Dreh bewegung in eine Axialbewegung der Schaltstange umsetzt. Bei einer Ausführungs form mit drehbarer Schaltstange sind die beiden Schaltelemente vorzugsweise dreh bar auf der Schaltstange gelagert, so dass sie ihre Drehposition beibehalten, wenn die Schaltstange vom Drehantrieb verdreht wird. Der Drehantrieb ist ausgestaltet, um die Schaltstange in zwei Drehrichtungen drehend anzutreiben. Vorzugsweise ist der Dreh antrieb in Form eines elektromechanischen Stellmotors beziehungsweise Elektromo tors gestaltet, wobei auch andere Drehantriebe, wie ein hydraulischer oder pneumati scher Antrieb möglich sind.

Der Aktuatorantrieb und die Schaltstange können axial beabstandet voneinander, ko axial zueinander oder orthogonal zueinander angeordnet sein. Zwischen dem Drehan trieb und der Schaltstange kann eine Übersetzungsstufe mit zwei oder mehr Antriebs teilen vorgesehen sein. Ein im Leistungspfad zwischen dem Drehantrieb und der Schaltstange angeordnetes Antriebsteil kann relativ zu einem hiermit in Eingriff befind lichen Antriebsteil axial verschiebbar gestaltet sein. Die Antriebsteile können beispiels weise Zahnräder sein.

Die beiden Schaltelemente sind jeweils gegen die Schaltstange und gegen einen orts festen Anschlag abstützbar, der auch als Gehäuseanschlag bezeichnet werden kann. Als ortsfester Anschlag kann jeder Anschlag verwendet werden, gegen den sich das jeweilige Schaltelement beim Verschieben der Welle axial abstützen kann. Beispiels weise kann der Anschlag ein Abschnitt eines Gehäuses oder ein mit dem Gehäuse verbundenes Bauteil sein.

Ausgehend von einer mittleren Stellung kann die Schaltstange in eine erste Axialstel lung bewegt werden, wobei sich das erste Schaltelement gegen den ersten Gehäuse anschlag abstützt, und das zweite Schaltelement von dem zweiten Wellenanschlag mitgenommen wird und sich vom zweiten Gehäuseanschlag entfernt. Dementspre chend kann die Schaltstange, ausgehend von der mittleren Stellung, in eine entgegen gesetzte zweite Axialstellung bewegt werden, wobei sich das zweite Schaltelement gegen den zweiten Gehäuseanschlag abstützt, und das erste Schaltelement von dem ersten Wellenanschlag mitgenommen wird und sich vom ersten Gehäuseanschlag ent fernt. Bei Verwendung eines Drehantriebs und Spindelmechanismus wird die Axialbe wegung der Schaltstange durch entsprechendes Drehen in eine erste Drehrichtung beziehungsweise entgegengesetzte zweite Drehrichtung mittels des Spindelmecha nismus bewirkt.

Das Federelement kann das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement nach einer Ausführungsform voneinander weg axial beaufschlagen, wobei der erste Gehäu seanschlag und der zweite Gehäuseanschlag in diesem Fall vorzugsweise axial auf einander zu gerichtet sind. Es ist jedoch auch eine umgekehrte Anordnung möglich, bei der die beiden Schaltelemente mittels ein oder mehrerer Federn aufeinander zu beaufschlagt werden. In diesem Fall wären die ortsfesten Anschläge voneinander weg gerichtet. Das Federelement kann insbesondere auf der Schaltstange zwischen dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement angeordnet und beispielsweise als Schraubenfeder gestaltet sein, wobei auch andere Anordnungen und Ausgestal tungen der Feder möglich sind. Nach einer möglichen Ausführungsform kann zumindest eines von dem ersten Schalt element und dem zweiten Schaltelement in Form einer Schaltgabel gestaltet sein, die zum axialen Verschieben einer Schaltmuffe ausgestaltet ist. Ferner können das erste Schaltelement zum Betätigen einer ersten Schalteinheit und das zweite Schaltelement zum Betätigen einer zweiten Schalteinheit dienen. Zumindest eine der Schalteinheiten kann eine formschlüssige Kupplung aufweisen und/oder zum antriebsmäßigen An- o- der Abkoppeln eines Differentialgetriebes und/oder zum Blockieren oder Freigeben ei nes Umlaufrädergetriebes gestaltet sein.

Die Schaltstange ist in dem Gehäuse axial bewegbar und, je nach Aktuatorantrieb, gegebenenfalls drehbar gelagert. Bei einer Ausführungsform mit Drehantrieb und Spindelmechanismus kann die Schaltstange an einem Ende mittels des Spindelme chanismus und am anderen Ende mittels eines Gleitlagers im Gehäuse um die Dreh achse drehbar gelagert sein. Dabei ist die eine Lagerstelle der Schaltstange mit dem feststehenden Teil des Spindeltriebs verbunden. Auf diese Weise werden die Lager stelle der Schaltstange und die Umwandlung der Drehbewegung des Antriebs in eine axiale Bewegung in einem Bauteil realisiert. Ferner werden durch die geringen Mas senträgheitsmomente der Bauteile schnelle Schaltzeiten ermöglicht. Die gegenüber liegende Lagerstelle ist durch die Gleitlagerung gebildet, welche eine axiale Verschieb barkeit der Welle erlaubt.

Der Spindelmechanismus kann ein Stützteil aufweisen, das mit dem Gehäuse drehfest und axial fest verbunden ist, und ein Drehteil, das mit der Schaltstange fest verbunden. Das Drehteil ist mit dem Stützteil schraubverbunden, so dass ein Drehen der Schaltstange und des damit verbundenen Drehteils relativ zum Stützteil eine axiale Verschiebung der Schaltstange bewirkt.

Die oben genannte Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Aktuatoranordnung, die nach einer oder mehrerer der obigen Ausführungsformen gestaltet sein kann, umfassend: ein Differentialgetriebe mit einem Differentialkorb, der von einem Antriebsteil drehend antreibbar ist, sowie einem ersten Differential-Ausgangsteil zum Antreiben einer ersten Antriebswelle und einem zweiten Differential-Ausgangsteil zum Antreiben einer zweiten Antriebswelle; eine erste Schalt einheit, die zwischen dem Antriebsteil und dem Differentialkorb angeordnet ist, um den Differentialkorb selektiv mit dem Antriebsteil zur Drehmomentübertragung zu verbin den oder von diesem zu trennen; und eine zweite Schalteinheit, mit der das erste Dif ferential-Ausgangsteil beziehungsweise das zweite Differential-Ausgangsteil mit der ersten Ausgangswelle beziehungsweise zweiten Ausgangswelle zur Drehmomen tübertragung verbindbar oder hiervon trennbar ist.

Die Getriebeanordnung weist entsprechend dieselben Vorteile auf, wie die Aktuatoran ordnung, so dass abkürzend auf obige Beschreibung verwiesen wird. Alle im Zusam menhang mit der Aktuatoranordnung beschriebenen Merkmale können in der Getrie beanordnung verwirklicht werden. Die Getriebeanordnung kann Teil eines Hybridan triebs mit einer elektrischen Maschine und einer Brennkraftmaschine sein, welche je weils einzeln oder gemeinsam überlagert das Differentialgetriebe antreiben können.

Ein Verfahren zum Betätigen der vorliegenden Aktuatoranordnung kann folgende Schritte umfassen: in einer mittleren Position der Schaltstange werden beide Schalt elemente von dem Federelement gegen den jeweiligen Wellenanschlag beziehungs weise Gehäuseanschlag beaufschlagt, wobei die beiden Schaltelemente ihre jeweili gen ersten Schaltpositionen (S6a, S7a) einnehmen; bei Bewegen der Schaltstange in die erste axiale Richtung wird das zweite Schaltelement von dem zweiten Wellenan schlag axial mitgenommen und in eine zweite Schaltposition (S7b) des zweiten Schalt elements überführt, wobei das erste Schaltelement gegen den ersten Gehäusean schlag axial abgestützt ist und eine erste Schaltposition (S6a) des ersten Schaltele ments einnimmt; und bei Bewegen der Schaltstange in die zweite axiale Richtung wird das erste Schaltelement von dem ersten Wellenanschlag axial mitgenommen und in eine zweite Schaltposition (S6b) des ersten Schaltelements überführt, wobei das zweite Schaltelement gegen den zweiten Gehäuseanschlag axial abgestützt ist und eine erste Schaltposition (S7a) des zweiten Schaltelements einnimmt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnungsfigu ren erläutert. Hierin zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung zum Betätigen von zwei Schalt einheiten für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs in einer ersten Aus führungsform; Figur 2A die Schaltgruppe der Aktuatoranordnung gemäß Figur 1 in einer ersten Schaltposition (P1 ) der Schaltstange;

Figur 2B die Schaltgruppe der Aktuatoranordnung gemäß Figur 1 in einer mittleren Schaltposition (PO) der Schaltstange;

Figur 2C die Schaltgruppe der Aktuatoranordnung gemäß Figur 1 in einer zweiten Schaltposition (P2) der Schaltstange;

Figur 3 eine Getriebeeinheit mit einer Aktuatoranordnung gemäß Figur 1 in einer Schnittdarstellung;

Figur 4 einen Hybridantrieb mit einer Aktuatoranordnung gemäß Figur 1 in einer schematischen Darstellung; und

Figur 5 eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung zum Betätigen von zwei Schalt einheiten für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs in einer weiteren Ausführungsform.

Die Figuren 1 bis 3, welche nachstehend gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine Aktuatoranordnung 2 zum Betätigen von mindestens zwei Schalteinheiten für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt). Die Aktuatoranordnung 2 kann zum Schalten von mehreren Schalteinheiten verwendet werden, beispielsweise zum Schalten von mindestens zwei Gängen eines Schaltgetriebes, zum Betätigen einer Parksperre, zum Betätigen einer Schaltkupplung und/oder zum Sperren eines Diffe rentialgetriebes. Der Drehantrieb 3 kann beispielsweise in Form eines Elektromotors gestaltet sein, ohne hierauf eingeschränkt zu sein.

Die Aktuatoranordnung 2 weist einen Aktuatorantrieb 3, eine von diesem axial beweg bare Schaltstange 4, sowie zwei mit der Schaltstange 4 verbundene Schaltelemente 6, 7 auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Aktuatorantrieb 3 in Form eines Drehantriebs gestaltet, insbesondere eines elektromechanischen Stellmotors, welcher die Schaltstange 4 drehend antreibt. Ein Spindelmechanismus 5 wandelt eine Dreh bewegung der Schaltstange 4 in eine Axialbewegung um. Der Drehantrieb 3 ist in eine erste Drehrichtung R1 und eine entgegengesetzte zweite Drehrichtung R2 drehend antreibbar, so dass die hiermit antriebsverbundene Schaltstange 4 entsprechend ebenfalls in zwei Drehrichtungen verdreht werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungen mit alternativen Antrieben beziehungswiese ohne Spindeltrieb möglich sind, beispielsweise mit einem elektromagnetischen Antrieb, welcher transla torisch auf die Schaltstange einwirkt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Drehantrieb 3 und die Schaltstange 4 auf zwei parallelen Achsen A3, A4 in einem hier nur teilweise dargestellten Gehäuse 8 angeordnet. Zur Übertragung einer Drehbewegung von der Motorwelle 9 des Dreh antriebs zur Schaltstange 4 ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein optionales Getriebe 10 beziehungsweise Übersetzungsstufe vorgesehen ist. Das Getriebe um fasst ein erstes Zahnrad 12, das mit der Motorwelle 9 fest verbunden ist, und ein mit dem ersten Zahnrad 12 kämmendes zweites Zahnrad 13, das mit der Schaltstange 4 fest verbunden ist. Es versteht sich, dass die Übersetzung der Drehbewegung vom Drehantrieb 3 zur Schaltstange 4 gemäß den Bauraumverhältnissen und technischen Anforderungen gestaltet werden können.

Die Schaltstange 4 ist in dem Gehäuse 8 axial beweglich und um die Drehachse A4 drehbar gelagert. Die Lagerung erfolgt an einem Ende der Schaltstange 4 mittels des Spindelmechanismus 5 und am entgegengesetzten Ende mittels eines Gleitlagers 14. Durch den Spindelmechanismus 5 werden die Lagerstelle der Schaltstange 4 und die Umwandlung der Drehbewegung in eine axiale Bewegung in einem Bauteil realisiert.

Der Spindelmechanismus 5 umfasst ein Stützteil 15, das mit dem Gehäuse 8 drehfest und axial fest verbunden ist, und ein Drehteil 16, das mit der Schaltstange 4 fest ver bunden ist. Drehteil 16 und Stützteil 15 sind so gestaltet und miteinander verbunden, dass eine relative Drehbewegung der beiden Teile zueinander eine relative Verschie bebewegung bewirkt. Hierfür ist das Stützteil 15 vorliegend in Form einer Spindelmut ter gestaltet, und das Drehteil 16 in Form einer Spindelwelle beziehungsweise eines Spindelwellenabschnitts. Der Spindelwellenabschnitt 16 ist mit der Spindelmutter 15 schraubverbunden, so dass ein Drehen der Schaltstange 4 und des damit verbunde nen Spindelabschnitts 16 relativ zur Spindelmutter 15 eine axiale Verschiebung der Schaltstange 4 bewirkt. Das erste Schaltelement 6 und das zweite Schaltelement 7 sind jeweils auf der Schaltstange 4 drehbar gelagert und axial beweglich angeordnet. Zwischen den bei den Schaltelementen 6, 7 ist ein Federelement 17 wirksam angeordnet, die das erste Schaltelement 6 gegen einen ersten Wellenanschlag 18 und das zweite Schaltelement 7 gegen einen zweiten Wellenanschlag 19 voneinander weg axial beaufschlagt. Das Federelement 17 ist vorliegend als Schraubenfeder gestaltet, die koaxial zur Schaltstange 4angeordnet ist. Die Schaltelemente 6, 7 haben bei der vorliegenden Ausführungsform jeweils eine zugehörige T rägerhülse 22, 23, die auf der Schaltstange 4 drehbar und axial verschiebbar gelagert sind. Die T rägerhülsen 22, 23 weisen jeweils einen Flülsenabschnitt auf, auf dem die Schraubenfeder 17 mit ihre Endabschnitten aufgeschoben ist. So wird verhindert, dass die Schraubenfeder mit der Schaltstange in Kontakt kommt. Die Schaltelemente 6, 7 sind insbesondere in Form einer Schaltga bel gestaltet, die zum axialen Verschieben einer zugehörigen Schaltmuffe ausgestaltet sein können.

Es ist ein erster ortsfester Anschlag 24 vorgesehen, gegen den sich das erste Schalt element 6 axial abstützen kann, wenn die Schaltstange 4 in die vom Federelement 17 auf das erste Schaltelement 6 wirkende Kraftrichtung F1 bewegt wird. Entsprechend ist für das zweite Schaltelement 7 ein zweiter ortsfester Anschlag 25 vorgesehen, ge gen den sich dieses axial abstützen kann, wenn die Schaltstange 4 in eine vom Fe derelement 17 auf das zweite Schaltelement 7 wirkende entgegengesetzte Kraftrich tung F2 bewegt wird.

Die Funktionsweise der Aktuatoranordnung ist wie folgt:

In der mittleren Position PO der Schaltstange 4, welche in Figur 1 und Figur 2B darge stellt ist, befinden sich das erste Schaltelement 6 und das zweite Schaltelement 7 in einer jeweiligen ersten Schaltposition S6a, S7a.

Ausgehend von der mittleren Stellung PO kann die Schaltstange 4 durch Drehen in eine erste Drehrichtung mittels des Spindelmechanismus 5 in eine erste Axialstellung P1 bewegt werden, die in Figur 2A dargestellt ist. Bei der Axialbewegung der Schaltstange 4 stützt sich das erste Schaltelement 6 gegen den ersten Gehäusean- schlag 24 axial ab, während sich die Schaltstange 4 gegenüber diesem axial weiter bewegt. Das heißt, dass das erste Stützelement 6 in seiner ersten Schaltposition S6a verbleibt. Demgegenüber wird das zweite Schaltelement 7 von dem zweiten Wellen anschlag 19 axial mitgenommen und bewegt sich gemeinsam mit der Schaltstange 4 in axiale Richtung, wobei es sich vom zweiten Gehäuseanschlag 25 axial entfernt und eine zweite Schaltposition S7b einnimmt (Figur 2A).

Analog kann die Schaltstange 4, wieder ausgehend von der mittleren Stellung PO, durch Drehen in die entgegengesetzte zweite Drehrichtung mittels des Spindelmecha nismus 5 in die zweite Axialstellung P2 bewegt werden, die in Figur 2C dargestellt ist. Bei der Axialbewegung der Schaltstange 4 stützt sich das zweite Schaltelement 7 ge gen den zweiten Gehäuseanschlag 25 axial ab, während sich die Schaltstange 4 ge genüber diesem axial weiterbewegt. Das heißt, das zweite Stützelement 7 verbleibt in seiner ersten Schaltposition S7a, während das erste Schaltelement 6 von dem ersten Wellenanschlag 18 axial mitgenommen wird und sich gemeinsam mit der Schaltstange 4 in axiale Richtung bewegt, wobei es sich vom ersten Gehäuseanschlag 24 axial ent fernt und die zweite Schaltposition S6b einnimmt (Figur 2C).

Figur 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung, und zwar in einer verglichen mit Figur 1 leicht abgewandelten Ausführungsform in einer Getriebeanordnung 20. Aufbau und Funktionsweise der Aktuatoranordnungen 2 sind vergleichbar, so dass abkürzend auf die obige Beschreibung verweisen wird. Dabei sind gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen, wie in den Figuren 1 und 2. Die vorliegende Getriebeanordnung 20 umfasst ein Differentialgetriebe 26 und zwei Schalteinheiten 27, 28, die mittels der Aktuatoranordnung 2 betätigbar sind.

Das Differentialgetriebe 26 umfasst einen Differentialkorb 29, der mittels Lagern 30, 30‘ um eine Drehachse A29 in einem Antriebsteil 31 drehbar gelagert ist. Das Diffe rential ist vorgesehen, um ein in den Differentialkorb 29 eingeleitetes Antriebsmoment gleichmäßig auf eine rechte und linke Seitenwelle eines Kraftfahrzeugs zu übertragen. Das Differentialgetriebe 26 umfasst mehrere Differentialräder 32, die gemeinsam mit dem Differentialkorb 29 um die Drehachse A29 umlaufen, sowie zwei Seitenwellenrä der 33, 33', die mit den Differentialrädern 32 in Verzahnungseingriff sind. Die Seiten- wellenräder 33, 33' dienen als Ausgangsteile des Differentials und können über Zwi schenwellen 34, 35 mit einer jeweiligen Seitenwelle des Kraftfahrzeugs antriebsver bunden werden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine steuerbare erste Schalteinheit 27 zwi schen dem Antriebsteil 31 und dem Differentialkorb 29 vorgesehen. Die Schalteinheit 27 umfasst eine Formschlusskupplung mit einem ersten Kupplungsteil 36, das mit dem drehbaren Antriebsteil 31 fest verbunden ist, und ein zweites Kupplungsteil 37, das drehfest mit dem Differentialkorb 29 verbunden ist, sowie ein Koppelelement 38, um die beiden Kupplungsteile 36, 37 wahlweise miteinander zu verbinden oder voneinan der zu trennen. Das Koppelelement 38 ist in Form einer Schiebemuffe gestaltet, die mit dem zweiten Kupplungsteil 37 drehfest und axial beweglich verbunden ist. Die Schiebemuffe ist mit dem ersten Schaltelement 6 der Aktuatoranordnung 2 verbunden. In der Offenstellung der Kupplung 27 kann das Antriebsteil 31 und der Differentialkorb 29 frei gegeneinander drehen, während sie in der Schließstellung der Kupplung mitei nander drehfest verbunden sind und gemeinsam um die Drehachse A29 rotieren.

Die zweite Schalteinheit 28 ist im Leistungspfad zwischen dem Seitenwellenrad 33' und einer zugehörigen Seitenwelle der Fahrzeugachse angeordnet. Die zweite Schalt einheit 28 ist vorgesehen, um wahlweise Drehmoment zwischen dem Differentialge triebe 26 und den Seitenwellen der Antriebsachse zu übertragen oder die genannten Komponenten voneinander abzukoppeln. Die zweite Schalteinheit 28 umfasst insbe sondere eine Formschlusskupplung mit einem ersten Kupplungsteil 39, das drehfest mit dem Seitenwellenrad 33' verbunden ist, einem zweiten Kupplungsteil 40, das mit einem Wellenteil 42 drehfest verbunden ist, sowie einem Koppelelement 43. Das erste und zweite Kupplungsteil 39, 40 sind mittels des Koppelelements 43 wahlweise mitei nander verbindbar, um Drehmoment auf die Antriebsachse zu übertragen, oder vonei nander trennbar, so dass die Antriebsachse vom davor liegenden Leistungspfad ab gekoppelt ist. Das Koppelelement 43 ist in Form einer Schiebemuffe gestaltet, die drehfest und axial beweglich mit dem ersten Kupplungsteil 39 verbunden ist. Das erste Kupplungsteil 39 ist radial außen an einem Flanschabschnitt einer Zwischenwelle 44 ausgebildet, die mit dem Seitenwellenrad 33' drehfest verbunden ist. Das Wellenteil 42 ist mittels eines Lagers 45 im ortsfesten Gehäuse 8 drehbar gelagert und dient zur Drehmomentübertragung auf die zugehörige Seitenwelle. Die erste und die zweite Kupplung 27, 28 sind vorliegend von der Aktuatoranordnung 2 betätigbar, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise der Ausführungsform gemäß Figuren 1 und 2 entspricht, auf deren Beschreibung insofern abkürzend verwiesen wird.

Mit der Aktuatoranordnung 2 können folgende Schaltstellungen realisiert werden: In der Mittelposition PO der Schaltstange 4, die in Figur 3 gezeigt ist, sind beide Schalt elemente 6, 7 gegen den jeweiligen Endanschlag 24, 25 (nicht gezeigt) axial abge stützt, so dass beide Kupplungen 27, 28 geschlossen sind. In der ersten Axialstellung P1 der Schaltstange 4 ist das erste Schaltelement 6 gegen den ersten Endanschlag abgestützt, wobei die erste Kupplung 27 mittels des ersten Schaltelements 6 geschlos sen ist. Das zweite Schaltelement 7 ist von dem zweiten Endanschlag entfernt, wobei die zweite Kupplung 28 mittels des zweiten Schaltelements 7 geöffnet ist. In der zwei ten Axialstellung P2 der Schaltstange 4 ist das zweite Schaltelement 7 gegen den zweiten Endanschlag abgestützt, wobei die zweite Kupplung 28 geschlossen ist. Das erste Schaltelement 6 ist von dem ersten Endanschlag entfernt, wobei die erste Kupp lung 27 geöffnet ist.

Die Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung 20 beziehungsweise Flybridantriebsanordnung 50 zum Antreiben einer Fahrzeugachse. Die Hybridan triebsanordnung 50 umfasst eine Brennkraftmaschine 51 , eine elektrische Maschine 52 und die Getriebeanordnung 20 mit erfindungsgemäßer Aktuatoranordnung 2.

Die Getriebeanordnung 20 ist ausgestaltet, um ein erstes Antriebsmoment von der Brennkraftmaschine 51 und/oder ein zweites Antriebsmoment von der elektrischen Maschine 52 auf eine Antriebsachse des Fahrzeugs zu übertragen. Hierfür weist die Getriebeanordnung 20 eine der Brennkraftmaschine zugeordnete erste Getriebeein heit 53, eine der elektrischen Maschine zugeordnete zweite Getriebeeinheit 54, ein Überlagerungsgetriebe 55 mit einem ersten Eingangsteil 56, das mit der ersten Getrie beeinheit 53 verbunden ist, einem zweiten Eingangsteil 57, das mit der zweiten Ge triebeeinheit 54 verbunden ist, und einem Ausgangsteil 58, das mit einem im Leis tungspfad nachgelagerten Differentialgetriebe 26 verbunden ist. Die steuerbare erste Kupplung 27 ist vorgesehen, um das erste Eingangsteil 56 und das Ausgangsteil 58 des Überlagerungsgetriebes 5 wahlweise miteinander zu koppeln oder voneinander zu trennen. Die steuerbare zweite Kupplung 28 ist im Leistungspfad hinter dem Diffe rentialgetriebe 26, das heißt zwischen diesem und einer der Seitenwellen der Fahr zeugachse angeordnet und dient als Seitenwellenabschaltung.

Die erste Getriebeeinheit 53 ist bei der vorliegenden Ausführungsform als Stufenge triebe gestaltet, ohne darauf eingeschränkt zu sein. Das Stufengetriebe 53 ermöglicht eine Leistungsübertragung vom Verbrennungsmotor 51 auf das Überlagerungsge triebe 56 mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen beziehungsweise eine Un terbrechung der Leistungsübertragung. Zum Schalten ist eine steuerbare Schaltkupp lung 59 vorgesehen, die auch als Schalteinheit bezeichnet werden kann.

Insbesondere umfasst das Stufengetriebe 53 ein erstes Antriebsrad 61 und ein zweites Antriebsrad 62, die auf der Eingangswelle 60 drehbar gelagert sind, sowie eine zur Eingangswelle 60 parallele Zwischenwelle 63 mit einem ersten Zwischenrad 64, das mit dem ersten Antriebsrad 61 in Eingriff ist, und einem zweiten Zwischenrad 65, das mit dem zweiten Antriebsrad 62 in Eingriff ist. Die Schaltkupplung 59 ist vorgesehen, um wahlweise das erste Antriebsrad 61 oder das zweite Antriebsrad 62 mit der Ein gangswelle 60 zu verbinden oder von dieser zu trennen. Eine erste Schaltstufe ist durch das erste Räderpaar (61 , 64) gebildet, um Drehmoment von der Eingangswelle 60 auf das erste Eingangsteil 56 des Überlagerungsgetriebes 55 mit einem ersten Übersetzungsverhältnis zu übertragen (erster Gang). Eine zweite Schaltstufe ist durch das zweite Räderpaar (62, 65) gebildet, mit der Drehmoment mit einem zweiten Über setzungsverhältnis auf das Überlagerungsgetriebe 55 übertragbar ist (zweiter Gang). In einer neutralen Position sind beide Antriebsräder 61 , 62 von der Eingangswelle 60 abgekoppelt.

Die Zwischenwelle 63 ist parallel zur Drehachse A26, A55 des Überlagerungsgetriebes 55 beziehungsweise des Differentialgetriebes 26 angeordnet. Zur Leistungsübertra gung ist das erste Zwischenrad 64 mit einem Ringrad 66 zum Antreiben des ersten Eingangsteils 56 des Überlagerungsgetriebes 55 in Eingriff. Das Ringrad 66 ist fest mit einem Trägerelement 31 des Überlagerungsgetriebes 5 verbunden, das gegenüber dem Ausgangsteil 58 des Überlagerungsgetriebes 55 drehbar gelagert ist und mit die sem über die Kupplung 27 antriebsverbindbar ist. Das Trägerelement 31 kann insofern auch als Antriebsteil bezeichnet werden. Die zweite Getriebeeinheit 54 ist mit einer elektrischen Maschine 52 antriebsverbun den. Die elektrische Maschine 52 weist insbesondere einen Stator und einen hierzu drehbaren Rotor auf, der bei Bestromen der Maschine eine Antriebswelle 67 drehend antreibt. Die Antriebswelle 67 ist über die zweite Getriebeeinheit 54 mit dem zweiten Eingangsteil 57 des Überlagerungsgetriebes 55 antriebsverbunden. Die zweite Getrie beeinheit 54 ist vorzugsweise als Untersetzungsgetriebe, insbesondere als Stirnrad getriebe ausgestaltet, um eine von der elektrischen Maschine 52 eingeleitete Drehbe wegung vom Schnellen ins Langsame zu übersetzen. Das Untersetzungsgetriebe 54 beziehungsweise Stirnradgetriebe weist eine erste Übersetzungsstufe mit einem ers ten Antriebsrad 68 und einem hiermit kämmenden ersten Zwischenrad 69 auf, sowie eine zweite Übersetzungsstufe mit einem zweiten Zwischenrad 70 und einem hiermit kämmenden zweiten Antriebsrad 72. Das zweite Antriebsrad 72 ist über eine Hohlwelle 73 mit dem zweiten Eingangsteil 57 verbunden.

Das Überlagerungsgetriebe 55 ist vorliegend als Planetengetriebe gestaltet, mit einem Hohlrad 56 als erstem Eingangsteil, einem koaxial zum Hohlrad angeordneten Son nenrad 57 als zweitem Eingangsteil, mehreren Planetenrädern 71 , die mit dem Son nenrad und dem Hohlrad in Eingriff sind, sowie einen Planetenträger als Ausgangsteil 58 auf, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind. Der Planetenträger 58 ist fest mit dem Differentialkorb 29 verbunden, wobei beide Bauteile gemeinsam auch als Trä gerelement bezeichnet werden können. Durch Kopplung des Trägerelements 31 mit dem Trägerelement beziehungsweise Planetenträger 58 wird ein Rotationsfreiheits grad des Überlagerungsgetriebes 55 begrenzt, das heißt eine relative Drehbewegung aufgehoben. In geschlossenem Zustand der Kupplung 27 sind die Teile 56, 57, 58 des Überlagerungsgetriebes 55 miteinander verblockt und drehen gemeinsam um die ge meinsame Drehachse A55.

Die erste Kupplung 27 und die zweite Kupplung 28 sind von einer erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung 2 betätigbar, welche vorliegend nur schematisch dargestellt ist. Aufbau und Funktionsweise entsprechen der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausfüh rungsformen, so dass hinsichtlich der Gemeinsamkeiten abkürzend auf obige Be schreibung Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche Einzelheiten mit gleichen Be zugszeichen versehen. Die vorliegende Getriebeanordnung 20 beziehungsweise Hybridantrieb 50 mit Brenn kraftmaschine 51 und elektrischer Maschine 52 bietet in vorteilhafter weise insbeson dere die technischen Eigenschaften eines stufenlos variablen Getriebes (Continuously Variable Transmission, CVT), eines Parallelantriebs mittels beider Antriebsquellen, das heißt Brennkraftmaschine und elektrischer Maschine, eines Rückwärtsantriebs, eines Schleppstarts der Brennkraftmaschine, einer lastfreien Schaltbarkeit, einer Auf lademöglichkeit der Batterie mittels der Brennkraftmaschine bei Stillstand des Fahr zeugs sowie eine Startfunktion der Brennkraftmaschine mittels der elektrischen Ma schine bei Stillstand der Kraftfahrzeugs. Insgesamt vereint die Getriebeanordnung da- mit eine Reihe von Betriebsmodi bei gleichzeitig einfachem und kompaktem Aufbau. Dabei lassen sich diese Betriebsmodi auf einfache Weise mittels nur einer einzigen Aktuatoranordnung 2 realisieren, welche die Kupplungen 27, 28 über die jeweiligen Schaltelemente 6, 7 in ihre "zu"-Position beziehungsweise "auf'-Position überführen können.

Die Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung 2 in einer zweiten Aus führungsform, die der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 4 in weiten Teilen entspricht, so dass hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Be zug genommen wird. Dabei sind gleiche beziehungsweise einander entsprechende Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ein Unterschied der vorliegenden Ausführungsform gemäß Figur 5 ist, dass Schaltstange 4 koaxial zur Motorwelle 9 an geordnet und über Verbindungsmittel 46 mit dieser drehfest verbunden ist. Eine Ge triebeübersetzung ist hier nicht vorgesehen.

Bezugszeichenliste

2 Aktuatoranordnung

3 Aktuatorantrieb

4 Schaltstange

5 Spindelmechanismus

6 erstes Schaltelement

7 zweites Schaltelement

8 Gehäuse

9 Motorwelle

10 Getriebe 12 erstes Zahnrad

13 zweites Zahnrad

14 Gleitlager

15 Stützteil

16 Drehteil

17 Federelement

18 erster Wellenanschlag

19 zweiter Wellenanschlag

20 Getriebeanordnung 22 erste Trägerhülse

23 zweite Trägerhülse

24 erster Gehäuseanschlag

25 zweiter Gehäuseanschlag

26 Differentialgetriebe

27 erste Schalteinheit

28 zweite Schalteinheit 29 Differentialkorb

30, 30' Lager

31 Antriebsteil / Trägerelement

32 Differentialrad

33, 33' Ausgangsteil / Seitenwellenrad 34 Zwischenwelle Zwischenwelle erstes Kupplungsteil zweites Kupplungsteil Koppelelement erstes Kupplungsteil zweites Kupplungsteil Wellenteil Koppelelement Zwischenwelle Lager

Verbindungsmittel

Hybridantriebsanordnung

Brennkraftmaschine elektrische Maschine erste Getriebeeinheit / Stufengetriebe zweite Getriebeeinheit / Untersetzungsgetriebe

Überlagerungsgetriebe erstes Eingangsteil zweites Eingangsteil

Ausgangsteil

Schaltkupplung

Eingangswelle erstes Antriebsrad zweites Antriebsrad

Zwischenwelle erstes Zwischenrad zweites Zwischenrad

Ausgangsteil / Ringrad

Eingangsteil / Antriebswelle erstes Antriebsrad erstes Zwischenrad zweites Zwischenrad

Planetenrad 72 zweites Antriebsrad

73 Ausgangsteil / Hohlwelle

A Achse

F Kraftrichtung

P Wellenposition

R Drehrichtung

S Schaltposition