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Title:
CLUTCH ASSEMBLY FOR A TRANSMISSION DEVICE OF A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/025881
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a clutch assembly (3) for a transmission device (2) of a motor vehicle (1), said clutch assembly (3) comprising a first clutch mechanism (7, 8) designed to selectively couple a first driving element to a first driven element (11, 12) as well as a second clutch mechanism (7, 8) designed to selectively couple a second driving element to a second driven element (11, 12), the clutch assembly (3) further comprising an actuator (13) configured to selectively move a first clutch element (16, 16') of the first clutch mechanism (7, 8) into a coupling state and a decoupling state and selectively move a second clutch element (16, 16') of the second clutch mechanism (7, 8) into a coupling state and a decoupling state.

Inventors:
RUIDER MARTIN (DE)
EDER PHILIPP (DE)
KÖKSAL KEREM (DE)
SCHMIDT-WINKEL NORMAN (DE)
SCHUH BASTIAN (DE)
ENDRES PHILIP (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/073666
Publication Date:
March 02, 2023
Filing Date:
August 25, 2022
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
F16D11/00; F16D21/02; F16D11/04; F16D11/12; F16D11/14; F16D21/06; F16D23/12; F16D23/14; F16D28/00
Domestic Patent References:
WO2016014823A12016-01-28
WO2013177783A12013-12-05
Foreign References:
DE334378C1921-03-12
DE102015203571A12016-09-01
DE102008002705A12009-12-31
US20140262671A12014-09-18
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Claims:
Patentansprüche Kopplungsvorrichtung (3) für eine Getriebevorrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs (1 ), welche Kopplungsvorrichtung (3) eine zur wahlweisen Kopplung eines ersten Antriebselements mit einem ersten Abtriebselement (1 1 , 12) ausgebildete erste Kopplungseinrichtung (7, 8) und eine zur wahlweisen Kopplung eines zweiten Antriebselements mit einem zweiten Abtriebselement (1 1 , 12) ausgebildete zweite Kopplungseinrichtung (7, 8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung (3) einen Aktor (13) aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Kopplungselement (16, 16’) der ersten Kopplungseinrichtung (7, 8) wahlweise in einen Kopplungszustand und einen Entkopplungszustand zu bewegen und ein zweites Kopplungselement (16, 16’) der zweiten Kopplungseinrichtung (7, 8) wahlweise in einen Kopplungszustand und einen Entkopplungszustand zu bewegen. Kopplungsvorrichtung (3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kopplungseinrichtung (7, 8) auf derselben Drehachse (6) angeordnet sind, insbesondere symmetrisch bezogen auf eine zwischen der ersten und zweiten Kopplungseinrichtung (7, 8) angeordnete Mittelebene. Kopplungsvorrichtung (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kopplungseinrichtung (7, 8) dazu ausgebildet sind, das erste und zweite Kopplungselement (16, 16’) bei einer Bewegung in den Kopplungszustand aufeinander zu und bei einer Bewegung in den Entkopplungszustand voneinander weg zu bewegen. Kopplungsvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kopplungseinrichtung (7, 8) dazu ausgebildet sind, das erste und zweite Kopplungselement (16, 16’) miteinander gekoppelt zu bewegen. Kopplungsvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kopplungselement (16, 16’) mittels einer ersten Schalteinrichtung (15, 15’), insbesondere umfassend eine erste Schaltgabel (17, 17’) und einen ersten Schaltring (18, 18’), und das zweite Kopplungselement (16, 16’) mittels einer zweiten Schalteinrichtung (15, 15’), insbesondere umfassend eine zweite Schaltgabel (17, 17’) und einen zweiten Schaltring (18, 18’), mit dem Aktor (13) gekoppelt sind. Kopplungsvorrichtung (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (15, 15’) einen ersten Verzahnungsabschnitt und die zweite Schalteinrichtung (15, 15’) einen zweiten Verzahnungsabschnitt zur Kopplung mit dem Aktor (13) aufweist, wobei die beiden Verzahnungsabschnitte auf derselben Radialposition und auf unterschiedlichen Umfangspositionen in Bezug auf die Drehachse (6) angeordnet sind. Kopplungsvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Federeinrichtung (19), die dazu ausgebildet ist, bei einer Relativbewegung zwischen der ersten oder der zweiten Schalteinrichtung (15, 15’) und dem ersten oder zweiten Kopplungselement (16, 16’) eine Rückstellkraft aufzubauen. Kopplungsvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Dämpfungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Relativbewegung zwischen einem Kopplungselement (16, 16’) und einer Schalteinrichtung (15, 15’), insbesondere bei Abbau der Rückstellkraft, zu dämpfen. Getriebevorrichtung (2), umfassend eine Kopplungsvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche. Elektrischer Achsantrieb mit zwei Elektromotoren und einer Getriebevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebevorrichtung nach Anspruch 9 ausgebildet ist.

11 . Kraftfahrzeug, umfassend eine Getriebevorrichtung (2) nach dem vorangehenden Anspruch.

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Description:
Kopplungsvorrichtung für eine Getriebevorrichtunq eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung für eine Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs, welche Kopplungsvorrichtung eine zur wahlweisen Kopplung eines ersten Antriebselements mit einem ersten Abtriebselement ausgebildete erste Kopplungseinrichtung und eine zur wahlweisen Kopplung eines zweiten Antriebselements mit einem zweiten Abtriebselement ausgebildete zweite Kopplungseinrichtung aufweist.

Kopplungsvorrichtungen für Getriebevorrichtungen von Kraftfahrzeugen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Kopplungsvorrichtungen werden üblicherweise dafür verwendet, Antriebselemente mit Abtriebselementen wahlweise zu koppeln, um einen Kraftfluss bzw. eine Drehmomentübertragung von einem Antrieb zu einem Abtrieb zu gewährleisten. Beispielsweise kann eine Abtriebswelle einer elektrischen Maschine durch die Kopplungsvorrichtung mit einem Abtriebselement, das beispielsweise mit einem Rad des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, verbunden oder getrennt werden, je nachdem, welche Betriebssituation des Kraftfahrzeugs bzw. der Getriebevorrichtung vorliegt.

Derartige Kopplungsvorrichtungen werden üblicherweise aufwendig aktuiert, zum Beispiel mittels Elektromagneten, die Kopplungselemente der Kopplungsvorrichtung in bestimmte Positionen bewegen bzw. in bestimmten Positionen halten. Derartige Elektromagneten sind jedoch anfällig für hohe Temperaturen, sind abhängig von der bereitgestellten Versorgungsspannung, benötigen für das Positionieren des Kopplungselements und Halten einer bestimmten Position des Kopplungselements elektrische Energie und müssten, insbesondere bezogen auf die Verwendung in Traktionsantrieben für Kraftfahrzeuge aufgrund der hohen zu übertragenden Drehmomente ineffizient groß dimensioniert werden. Die Verwendung eines Elektromagneten ist hierbei insbesondere nicht linear mit dem zu übertragenden Drehmoment skalierbar, da der Hubbereich der verwendeten Elektromagneten äußerst eingeschränkt ist. Ist es ferner erforderlich, dass mehr als ein Kopplungselement bewegt werden muss, müsste jeweils ein Elektromagnet für das Bewegen der Kopplungselemente vorgesehen sein. Jedem der Kopplungselemente müsste somit ein entsprechender Sensor zugeordnet sein, da der Elektromagnet selbst, keine Überwachung der Positionierung der Kopplungselemente erlaubt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine demgegenüber verbesserte Kopplungsvorrichtung für eine Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs anzugeben.

Die Aufgabe wird durch eine Kopplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wie beschrieben, betrifft die Erfindung eine Kopplungsvorrichtung für eine Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Die Kopplungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, ein Antriebselement mit einem Abtriebselement zu koppeln bzw. die Kopplung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement aufzulösen. Hierzu weist die Kopplungsvorrichtung eine erste Kopplungseinrichtung und eine zweite Kopplungseinrichtung auf, wobei die erste Kopplungseinrichtung dafür vorgesehen ist, ein erstes Antriebselements mit einem ersten Abtriebselement wahlweise zu verbinden und die zweite Kopplungseinrichtung dafür vorgesehen ist, wahlweise ein zweites Antriebselement mit einem zweiten Abtriebselement zu koppeln. Mit anderen Worten kann durch die Kopplungsvorrichtung der Kopplungszustand der ersten Kopplungseinrichtung und der zweiten Kopplungseinrichtung beeinflusst werden, sodass eingestellt werden kann, ob das erste Antriebselement mit dem ersten Abtriebselement bzw. das zweite Antriebselement mit dem zweiten Abtriebselement gekoppelt ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Kopplungseinrichtung einen, insbesondere elektromechanischen, Aktor aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Kopplungselement der ersten Kopplungseinrichtung wahlweise in einen Kopplungszustand und einen Entkopplungszustand zu bewegen und ein zweites Kopplungselement der zweiten Kopplungseinrichtung wahlweise in einen Kopplungszustand und einen Entkopplungszustand zu bewegen. Mit anderen Worten wird derselbe, insbesondere elektromechanische, Aktor dafür verwendet, den Kopplungszustand der beiden Kopplungseinrichtungen einzustellen. Dies erlaubt insbesondere, auf separat ausgeführte Aktoren zu verzichten, sondern stattdessen den selben Aktor für die Betätigung beider Kopplungseinrichtungen zu verwenden. Dadurch können beispielsweise Vorteile in Bezug auf die Montage, die Bauraumsituation und die Teilevielfalt und Teileanzahl ergeben.

Als Antriebselement kann beispielsweise ein Antriebsrad und als Abtriebselement ein Abtriebsrad verstanden werden. Antriebsrad und Abtriebsrad sind mit entsprechenden Wellen verbunden, beispielsweise einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle. Die Abtriebswelle kann beispielsweise direkt oder indirekt mit einem Rad des Kraftfahrzeugs gekoppelt sein, sodass Drehmoment, das über das Kopplungselement auf das Abtriebsrad übertragen wird, an das Rad des Kraftfahrzeugs weitergeleitet werden kann. Die Antriebswelle kann direkt oder indirekt, beispielsweise über eine Vorübersetzung, mit der Ausgangswelle einer Antriebseinrichtung, insbesondere einer elektrischen Maschine, gekoppelt sein.

Wird die Kopplungseinrichtung geschlossen, wird die Kopplung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement hergestellt, d.h., dass Drehmoment von der Antriebseinrichtung an das Rad übertragen werden kann oder umgekehrt. Als Kopplungselemente können insbesondere formschlüssige Kopplungselemente verwendet werden, beispielsweise Klauenelemente. Die Kopplungsvorrichtung kann auch als sogenannte „disconnect unit“ bezeichnet werden, da diese ein Abkoppeln des Antriebselements von dem Abtriebselement erlaubt. Hierdurch ist insbesondere ein Einsparen von CO2 und Kraftstoff möglich, da die Kopplung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Rad aufgehoben werden kann, um unnötig drehende Teile im Antriebsstrang zu reduzieren.

Mit anderen Worten muss die Antriebseinrichtung und die ihr zugeordneten Antriebselemente nicht in sämtlichen Betriebssituation mitgeschleppt werden, sofern diese nicht benötigt werden. Jedes der Antriebsräder bzw. jedes der Antriebselemente kann durch eine eigene elektrische Maschine bzw. allgemein eine eigene Antriebseinrichtung angetrieben werden. Die einzelnen Kopplungseinrichtungen können somit letztlich einzelnen Antriebseinrichtungen bzw. einzelnen Antriebsstrangteilen zugeordnet sein. Beispielsweise kann eine erste Antriebseinrichtung für das Antreiben eines ersten Rads vorgesehen sein und über die erste Kopplungseinrichtung kann der Kopplungszustand eingestellt werden. Ebenso kann eine zweite Antriebseinrichtung für das Antreiben eines zweiten Rads des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein, wobei über die zweite Kopplungseinrichtung deren Kopplungszustand eingestellt werden kann.

Durch die Verwendung eines elektromechanischen Aktors wird insbesondere ermöglicht, die Sensorik des Elektromotors zu verwenden, um einen Zustand der jeweiligen Kopplungseinrichtung zu überwachen. Der beschriebene Aktor kann einen Stromsensor und/oder Drehzahlsensor und/oder Drehwinkelsensor aufweisen, die dazu ausgebildet sind Informationen, insbesondere eine Drehzahl, einen Strom und einen Drehwinkel, zu ermitteln, die in die Überwachung des Kopplungszustands einfließen können.

Unter einem Kraftfahrzeug sind alle mit einem technischen Antrieb versehenen Fahrzeuge zu verstehen, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse, Elektrofahrräder, Leichtkrafträder, Motorräder etc.

Die erste und die zweite Kopplungseinrichtung der Kopplungsvorrichtung können nach einer Ausgestaltung der Kopplungsvorrichtung auf derselben Drehachse angeordnet sein, insbesondere symmetrisch bezogen auf eine zwischen der ersten und zweiten Kopplungseinrichtung angeordnete Mittelebene. Die Mittelebene kann beispielsweise senkrecht auf den beiden Drehachsen der ersten Kopplungseinrichtung und der zweiten Kopplungseinrichtung stehen. Die Drehachsen können beispielsweise die Drehachsen der Seitenwellen der Getriebevorrichtung sein, die die Drehbewegung an die Räder des Kraftfahrzeugs übertragen. Letztlich kann die Drehachse auch durch die Abtriebswellen bzw. das Antriebsrad oder Abtriebsrad der jeweiligen Kopplungseinrichtungen definiert werden. Die Kopplungseinrichtungen können somit letztlich symmetrisch bezogen auf die Fahrzeugachse angeordnet sein, der die Kopplungsvorrichtung zugeordnet ist. Die Abtriebswellen, beispielsweise die Seitenwellen, die zu den Rädern führen, können parallel zu den Antriebswellen der Antriebseinrichtungen, beispielsweise der elektrischen Maschinen, angeordnet sein. Die erste und die zweite Kopplungseinrichtung können ferner dazu ausgebildet sein, das erste und zweite Kopplungselement bei einer Bewegung in den Kopplungszustand aufeinander zu und bei einer Bewegung in den Entkopplungszustand voneinander weg zu bewegen. Bei der Bewegung in den Kopplungszustand können die beiden Kopplungselemente somit aufeinander zu bewegt werden, insbesondere in Richtung eines Mittelpunkts, der zwischen den beiden Kopplungselemente angeordnet ist. Werden die beiden Kopplungselemente von der ersten Kopplungseinrichtung bzw. der zweiten Kopplungseinrichtung in den Entkopplungszustand bewegt, entfernen sich die beiden Kopplungselemente voneinander. Der Aktor, der dazu verwendet wird, die erste und die zweite Kopplungseinrichtung zu betreiben bzw. das erste und zweite Kopplungselement zu bewegen, kann hierbei „außen“ in Bezug auf die Antriebsräder angeordnet sein, d.h., weiter von der Mittelebene entfernt angeordnet sein als die Kopplungselemente. Ebenso kann der Aktor in Axialrichtung zwischen den beiden Kopplungseinrichtungen sein, beispielsweise auf einer äußeren Radialposition, die weiter entfernt ist, als das Gehäuse der beiden Kopplungseinrichtungen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Kopplungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Kopplungseinrichtung dazu ausgebildet sind, das erste und zweite Kopplungselement aufeinander abgestimmt bzw. miteinander gekoppelt zu bewegen. Wie beschrieben, ist der Aktor dafür vorgesehen, die Kopplungselemente der beiden Kopplungseinrichtungen zu bewegen. Die Bewegung kann hierbei synchron ausgeführt werden, d.h., dass der Aktor die Kopplungselemente gleichförmig bewegt. Eine Bewegung des Aktors löst somit eine Bewegung der Kopplungselemente aus, die die Kopplungselemente um den gleichen Weg bewegt. Dies stellt insbesondere sicher, dass die beiden Kopplungseinrichtungen stets in den gleichen Kopplungszustand verbracht werden.

Soll beispielsweise die Kopplung der beiden Seitenwellen hergestellt werden, reicht eine Bewegung des Aktors aus, um beide Kopplungseinrichtungen von dem Entkopplungszustand in den Kopplungszustand zu versetzen. Ebenso ist es möglich, beide Kopplungselemente von dem Kopplungszustand in den Entkopplungszustand zu bringen. Insbesondere kann hierbei auf eine aufwändigere Sensorik verzichtet werden, da die Kopplung beider Kopplungselemente an den selben Aktor keine abgestimmte bzw. synchronisierte Bewegung erfordert, zum Beispiel über eine separate Steuerungseinrichtung, die die Positionen der beiden Kopplungselemente bestimmt und gegebenenfalls separate Aktoren entsprechend ansteuert.

Hierzu kann das erste Kopplungselement mittels einer ersten Schalteinrichtung, insbesondere umfassend eine erste Schaltgabel und einen ersten Schaltring, und das zweite Kopplungselement mittels einer zweiten Schalteinrichtung, insbesondere umfassend eine zweite Schaltgabel und einen zweiten Schaltring, mit dem Aktor gekoppelt sein. Die Schalteinrichtungen können beispielsweise Schaltstangen oder andere Schaltelemente aufweisen, die direkt mit dem Aktor, beispielsweise einem Ritzel des Aktors über entsprechende Verzahnungen gekoppelt sein können. Durch die Aktorbewegung ist es somit möglich, die Schalteinrichtung für die Einnahme des gewünschten Kopplungszustand zu verändern, insbesondere eine Schaltgabel zu bewegen, die einen Schaltring mitnimmt und diesen in Axialrichtung verlagert. Die Schalteinrichtungen der beiden Kopplungseinrichtungen können insbesondere gleichförmig bzw. identisch ausgeführt sein. Dies erlaubt insbesondere, dass die Betätigungskräfte, Betätigungswege und dergleichen für beide Kopplungseinrichtungen gleich gewählt werden können. Anstelle einer Schaltgabel können auch Schaltwippen verwendet werden. Die Beschreibung ist entsprechend auf Schaltwippen übertragbar.

Für die zuvor beschriebene Kopplung der Schalteinrichtungen an den Aktor können die erste Schalteinrichtung an den ersten Verzahnungsabschnitt und die zweite Schalteinrichtung einen zweiten Verzahnungsabschnitt aufweisen. Die beiden Verzahnungsabschnitte können auf derselben Radialposition und auf unterschiedlichen Umfangspositionen in Bezug auf die Drehachse angeordnet sein. Wie beschrieben kann der Aktor, beispielsweise mit einem Ritzel, zwischen die beiden Verzahnungsabschnitte eingreifen und mit dem Verzahnungsabschnitt kämmen. Eine Drehbewegung des Aktors kann somit in eine Linearbewegung der beiden Verzahnungsabschnitte und somit der Schaltelemente der Schalteinrichtungen umgesetzt werden.

Durch die Anordnung der beiden Verzahnungsabschnitte auf derselben Radialposition wird gewährleistet, dass beide Schalteinrichtungen letztlich die gleichen Hebelverhältnisse bzw. die gleichen Betätigungskräfte und Betätigungswege erfahren können. Die Anordnung auf den verschiedenen Umfangspositionen erlaubt insbesondere, dass der Aktor zwischen den beiden Verzahnungsabschnitte angeordnet werden kann, wobei die Drehbewegung die beiden Schalteinrichtungen gleichzeitig betätigen kann. Hierzu kann der erste Verzahnungsabschnitt von dem Aktor in eine bezogen auf den zweiten Verzahnungsabschnitt gegenüberliegende Richtung bewegt werden. Mit anderen Worten für die Drehbewegung dazu, dass die beiden Verzahnungsabschnitte in unterschiedliche Richtungen in Axialrichtung verlagert werden. Beispielsweise wird der erste Verzahnungsabschnitt in Axialrichtung und der zweite Verzahnungsabschnitt entgegen der Axialrichtung verlagert oder umgekehrt. Die Bewegungsrichtungen können auch als erste Axialrichtung und zweite Axialrichtung bezeichnet werden.

Die Kopplungsvorrichtung kann ferner wenigstens eine Federeinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, bei einer Relativbewegung zwischen einer Schalteinrichtung und einem Kopplungselement eine Rückstellkraft aufzubauen. Beispielsweise weist die erste Kopplungseinrichtung eine erste Federeinrichtung und die zweite Kopplungseinrichtung eine zweite Federeinrichtung auf. Tritt in der jeweiligen Kopplungseinrichtung eine Relativbewegung zwischen dem Kopplungselement und der Schalteinrichtung auf, beispielsweise eine Relativbewegung zwischen einem Schaltring und einer Schiebemuffe bzw. eine Relativbewegung zwischen einem Schaltring und dem Kopplungselement, kann die Federeinrichtung unter Aufbau der Rückstellkraft verformt werden.

Tritt insbesondere eine Zahn-auf-Zahn-Stellung des Kopplungselements auf, d.h., dass das Kopplungselement nicht direkt eingespurt werden kann, da die Verzahnungen des Kopplungselements und des zugeordneten Kopplungspartners mit ihren Zähnen in Axialrichtung aneinander anliegen, kann die Federeinrichtung verformt werden. Dies erlaubt, dass die jeweilige Schalteinrichtung direkt in ihre Endstellung verbracht werden kann, wobei in der Zahn-auf-Zahn-Stellung eine Relativbewegung zwischen der Schalteinrichtung und dem Kopplungselement auftreten kann, die die Federeinrichtung unter Aufbau der Rückstellkraft vorspannt. Somit muss keine Überwachung der Position des Kopplungselements bzw. eine gesteuerte Bewegung des Kopplungselements bei Auftreten einer Zahn-auf-Zahn-Stellung berücksichtigt werden. Stattdessen kann die Bewegung über den vollen Umfang ausgeführt werden und bei Auftreten einer Zahn-auf-Zahn-Stellung die Relativbewegung zwischen der Schalteinrichtung und dem Kopplungselement erzeugt werden. Da die Federeinrichtung vorgespannt wird, bei Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung das Kopplungselement unter Abbau der Rückstellkraft in die Endstellung bewegt.

Die Kopplungsvorrichtung kann ferner wenigstens eine Dämpfungseinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, eine Relativbewegung zwischen einem Kopplungselement und einer Schalteinrichtung, insbesondere bei Abbau der Rückstellkraft, zu dämpfen. Wie beschrieben, kann die Relativbewegung zugelassen werden, um ein Verbringen der Schalteinrichtung unmittelbar in eine Endstellung vorzunehmen, sodass bei Auftreten der Zahn-auf-Zahn-Stellung die Federeinrichtung verformt wird und eine Rückstellkraft auf das Kopplungselement ausübt. Wird die Zahn-auf-Zahn- Stellung aufgelöst, wird die Federkraft schlagartig abgebaut, sodass dies zu einem schlagartigen „Einschnappen“ des Kopplungselements führen kann.

Die Dämpfungseinrichtung kann hierbei die Relativbewegung, insbesondere den Abbau der Rückstellkraft, dämpfen, sodass das „Einschnappen“ nicht störend von Benutzern des Kraftfahrzeug wahrgenommen werden kann. Die Dämpfungseinrichtung stellt hierbei insbesondere ein Luftvolumen bereit, das durch eine Dichtung abgedichtet ist. Die Dämpfungseinrichtung weist für das Luftvolumen einen definierten Ausgang auf, der bei einer Relativbewegung den Durchfluss der Luft aus dem Luftvolumen festlegt. Je nachdem, wie die Dämpfungseinrichtung dimensioniert ist, findet der Abbau der Rückstellkraft bzw. die Relativbewegung mehr oder weniger stark gedämpft statt. Hierbei kann insbesondere ein Kompromiss zwischen einer möglichst schnellen Einlegebewegung und einer Dämpfung der Bewegung gefunden werden, sodass akustische Beeinträchtigungen ausbleiben können.

Daneben betrifft die Erfindung eine Getriebevorrichtung, die eine zuvor beschriebene Kopplungsvorrichtung umfasst. Bevorzugt kann die Getriebevorrichtung als Antriebselement ein Zahnrad, insbesondere ein Stirnrad, aufweisen. Vorzugsweise kann die Getriebevorrichtung als Abtriebselement ein Flansch zu einer Welle zu einem Rad aufweisen.

Daneben betrifft die Erfindung einen elektrischen Achsantrieb, der eine zuvor beschriebene Getriebevorrichtung umfasst. Weiterhin weist der elektrische Achsantrieb zwei Elektromotoren auf. Jeder der Elektromotoren ist über eine der beiden Kopplungseinrichtungen mit einem Rad verbindbar. Insbesondere kann der Kraftfluss jeweils vom Elektromotor über ein Getriebe, insbesondere ein zweistufiges Stirnradgetriebe und dann über die Kopplungseinrichtung und weiter über einen Antriebsflansch auf eine Welle gehen. Die Welle ist dann mit einem Rad verbunden oder verbindbar.

Aufgrund seiner Ausgestaltung weist der elektrische Achsantrieb zwischen einem Elektromotor und einem Rad als einziges Getriebe ein Stirnradgetriebe auf, insbesondere ein zweistufiges Stirnradgetriebe. Mit anderen Worten ist der elektrische Achsantrieb differenzialfrei ausgestaltet.

Die Kraftflüsse der Elektromotoren zu den Rädern sind mechanisch unabhängig voneinander angeordnet. Theoretisch kann der eine Elektromotor das volle Moment auf „sein“ Rad übertragen und der andere Elektromotor stillstehen.

Weiter betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend eine solche Getriebevorrichtung oder einen solchen elektrischen Achantrieb. Das Kraftfahrzeug weist insbesondere zwei elektrische Maschinen auf, die auf derselben Drehachse angeordnet sind. Die beiden Ausgangswellen der elektrischen Maschinen zeigen insbesondere in entgegengesetzte Richtungen bzw. zeigt die Ausgangswelle der ersten elektrischen Maschine in Richtung der zweiten elektrischen Maschine und die Ausgangswelle der zweiten elektrischen Maschine zeigt in Richtung der ersten elektrischen Maschine. Die elektrischen Maschinen sind insbesondere parallel zu den ihnen zugeordneten Kopplungseinrichtungen der Kopplungsvorrichtung angeordnet. Hierbei können die Ausgangswellen der elektrischen Maschinen parallel zu den Abtriebswellen der Kopplungseinrichtungen, beispielsweise der Seitenwellen, angeordnet sein. Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die Kopplungsvorrichtung beschrieben wurden, sind vollständig auf die Getriebevorrichtung und das Kraftfahrzeug übertragbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Getriebevorrichtung mit einer Kopplungsvorrichtung;

Fig. 2 die Kopplungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs von Fig. 1 ; und

Fig. 3 die Kopplungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs von Fig. 1 , 2.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs 1 mit einer Getriebevorrichtung 2 und einer Kopplungsvorrichtung 3. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Getriebevorrichtung 2 zwei elektrischen Maschinen 4, 5 auf, die auf derselben Drehachse 6 angeordnet sind, wobei die Ausgangswellen der elektrischen Maschine 4, 5 so ausgerichtet sind, dass diese zu der jeweils anderen elektrischen Maschine 4, 5 hinweisen. Im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung sind die Begriffe „erste“ und „zweite“ beliebig gewählt und demnach auch beliebig austauschbar bzw. die entsprechende Beschreibung übertragbar. Die elektrische Maschine 4 kann somit als „erste elektrische Maschine 4“ und die elektrische Maschine 5 als „zweite elektrische Maschine 5“ bezeichnet werden oder umgekehrt. Die jeweiligen Komponenten der Kopplungsvorrichtung 3 können ebenso mit „erste“ und „zweite“ bezeichnet werden. Die einzelnen Bezeichnungen sind hierbei austauschbar.

In der in Fig. 1 gezeigten Darstellung sind die Ausgangswellen der elektrischen Maschine 4, 5 über eine Vorübersetzung mit der Kopplungsvorrichtung 3 gekoppelt. Die Kopplungsvorrichtung 3 weist grundsätzlich eine erste Kopplungseinrichtung 7 und eine zweite Kopplungseinrichtung 8 auf. Die erste Kopplungseinrichtung 7 stellt ein erstes Antriebsrad 9 und die zweite Kopplungseinrichtung 8 ein zweites Antriebsrad 10 bereit, die über die entsprechende Vorübersetzung durch die elektrischen Maschinen 4, 5 angetrieben werden können. Die beiden Kopplungseinrichtungen 7, 8 sind in diesem Ausführungsbeispiel symmetrisch angeordnet, beispielsweise auf eine zwischen den beiden Kopplungseinrichtungen 7, 8 angeordnete Mittelebene. Die Mittelebene kann beispielsweise senkrecht auf der Drehachse 6 stehen oder senkrecht auf einer Drehachse der Kopplungseinrichtungen 7, 8, die in diesem Ausführungsbeispiel parallel zu der Drehachse 6 angeordnet sind.

Die Kopplungseinrichtungen 7, 8 sind in diesem Ausführungsbeispiel grundsätzlich unabhängig voneinander dazu ausgebildet, ein erstes Abtriebselement 11 , im Fall der ersten Kopplungseinrichtung 7 bzw. ein zweites Abtriebselement 12, im Fall der zweiten Kopplungseinrichtung 8 zu koppeln oder die Kopplung aufzuheben. Mit anderen Worten kann die erste Kopplungseinrichtung 7 die Kopplung mit dem ersten Abtriebselement 11 herstellen oder trennen und die zweite Kopplungseinrichtung 8 kann die Kopplung mit dem zweiten Abtriebselement 12 herstellen oder trennen. Die Abtriebselemente 11 , 12 können beispielsweise mit je einer Seitenwelle verbunden sein und somit eine Drehmomentübertragung zu einem Rad des Kraftfahrzeugs 1 herstellen.

Fig. 2 zeigt eine rein schematische Darstellung der Kopplungsvorrichtung 3 nach einem Ausführungsbeispiel. Die Anordnung der einzelnen Elemente ist in Fig. 2 lediglich beispielhaft zu verstehen und in Fig. 3 korrekt dargestellt. Die Darstellung in Fig.

2 dient somit lediglich der Beschreibung der Funktion der Kopplungsvorrichtung 3, wobei Fig. 3 die korrekte Anordnung der einzelnen Komponenten darstellt. Grundsätzlich sind die beiden Kopplungseinrichtungen 7, 8 symmetrisch ausgeführt, sodass die Beschreibung der ersten Kopplungseinrichtung 7 beliebig auf die zweite Kopplungseinrichtung 8 übertragbar ist und umgekehrt. Die Kopplungsvorrichtung 3 weist einen gemeinsamen Aktor 13 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel als elektromechanischer Aktor ausgeführt ist. Der Aktor 13 kämmt, beispielsweise mit einem Abtriebsritzel, in einer Verzahnung 14, 14‘, die über eine Schalteinrichtung 15, 15‘ mit einem Kopplungselement 16, 16‘ gekoppelt ist. Die Kopplungselemente 16, 16‘ weisen beispielsweise eine Klauenverzahnung auf und können mit den Abtriebselement 11 , 12 formschlüssig in Eingriff gebracht werden, um den Kopplungszustand zwischen dem Antriebsrad 9, 10 und dem Abtriebselement 11 , 12 herzustellen. Mit anderen Worten kann der Aktor 13 über die Drehbewegung des Ritzels eine entsprechende Bewegung der Verzahnungen 14, 14‘ veranlassen. Die Verzahnungen 14, 14‘ sind, beispielsweise über Schaltstangen der Schalteinrichtungen 15, 15‘ mit Schaltgabeln 17, 17‘ gekoppelt. Die Drehbewegung des Aktors 13 verursacht somit eine gegenläufige Axialbewegung der Schaltgabeln 17, 17‘, die über entsprechende Eingriffselemente, die zum Beispiel Schaltpatten tragen, mit Schaltringen 18, 18‘ gekoppelt sind. Je nachdem, in welche Richtung der Aktor 13 das Ritzel dreht, werden die Schaltgabeln 17, 1 T und somit die Schaltringe 18, 18‘ und mit diesen die Kopplungselemente 16, 16‘ aufeinander zu oder voneinander weg bewegt. Soll beispielsweise der Kopplungszustand hergestellt werden, wird der Aktor 13 eine entsprechende Drehbewegung verursachen, die die Kopplungselemente 16, 16‘ aufeinander zu und somit auf die Abtriebselemente 11 , 12 zu bewegt, um die Kopplung herzustellen. Sollen die Abtriebselemente 11 , 12 entkoppelt werden, führt der Aktor 13 die entgegengesetzte Drehbewegung aus, um die Kopplungselemente 16, 16‘ voneinander weg zu bewegen, um die Kopplung mit den Abtriebselementen 11 , 12 zu lösen.

In Fig. 3 ist die korrekte Anordnung der Verzahnungen 14, 14‘ bzw. der Schalteinrichtungen 15, 15‘ dargestellt. Ersichtlich sind die beiden Schaltstangen, die mit den Schaltgabeln 17, 1 T gekoppelt sind, auf der gleichen Radialposition angeordnet, d.h., dass diese den gleichen Abstand von der Drehachse 6 besitzen. Diese sind jedoch auf unterschiedlichen Umfangspositionen angeordnet, d.h., dass bezogen auf die Drehachse 6 die beiden Schalteinrichtungen 15, 15‘ auf unterschiedlichen Winkeln angeordnet sind bzw. sich ein Winkel zwischen den Schaltstangen und der Drehachse aufspannt. Dies ermöglicht insbesondere, dass die Schalteinrichtung 15 entgegengesetzt zu der Schalteinrichtung 15‘ angeordnet werden kann. Grundsätzlich können die beiden Schalteinrichtungen 15, 15‘ jedoch gleich aufgebaut und umgekehrt bezogen auf die Axialrichtung angeordnet sein.

Tritt zwischen dem Kopplungselement 16 und dem Abtriebselement 11 bzw. zwischen dem Kopplungselement 16‘ und dem Abtriebselement 12 eine sogenannte Zahn-auf-Zahn-Stellung auf, kann der Aktor 13 dennoch die Schalteinrichtung 15, 15‘ in ihre Endstellung verbringen, d.h. insbesondere die jeweilige Schaltgabel 17, 17‘ in ihre Endposition bewegen. Um dies zu ermöglichen, weist die Kopplungsvorrichtung 3 eine Federeinrichtung 19 auf, die wenigstens ein oder mehrere Federelemente zwischen dem Schaltring 18 und dem Kopplungselement 16 bzw. zwischen dem Schaltring 18‘ und dem Kopplungselement 16‘ aufweist. Tritt die Zahn-auf-Zahn-Stellung auf und wird die jeweilige Schaltgabel 17, 17‘ durchgängig in ihre Endstellung verbracht, spannt sich das Federelement bzw. die Federelemente der Federeinrichtung 19 zwischen dem Schaltring 18, 18‘ und dem Kopplungselement 16, 16‘ vor. Wird die Zahn-auf-Zahn-Stellung aufgelöst, kann das Kopplungselement 16, 16‘ unter Abbau der Rückstellkraft und Entspannung des Federelements der Federeinrichtung 19, 19‘ einschnappen.

Die beiden Kopplungseinrichtungen 7, 8 weisen ferner an den Kopplungselementen 16, 16‘ Durchgriffselemente 20, 20‘ auf, die Durchgriffsabschnitte 21 , 2T in den Antriebsrädern 9, 10 durchgreifen. Dadurch ist es möglich, dass die Antriebsräder 9, 10 durchgegriffen werden und somit eine axiale Bewegung der Kopplungselemente 16, 16‘ „von außen“ durch den Aktor 13 durchgeführt wird.

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

Bezuqszeichen Kraftfahrzeug Getriebevorrichtung Kopplungsvorrichtung , 5 elektrische Maschine Drehachse , 8 Kopplungseinrichtung , 10 Antriebsrad 1,12 Abtriebselement 3 Aktor 4, 14“ Verzahnung 5,15“ Schalteinrichtung 6,16“ Kopplungselement 7,17“ Schaltgabel 8,18“ Schaltring 9,19“ Federeinrichtung 0, 20“ Durchgriffselement 1,21“ Durchgriffsabschnitt