Die Erfindung betrifft eine Klauenkupplung mit Freilauffunktion bestehend aus einem inneren Element, das stirnseitig mit Zugklauen versehen ist, und einem äußern Element, das das innere Element radial zumindest teilweise umfasst und auf seiner Stirnseite mit Schubklauen versehen ist.

Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsanordnung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit zwei Gangstufen und einer Klauenkupplung mit Freilauffunktion.

Stand der Technik

In einem Elektrofahrzeug, dessen Leistung von einem Elektromotor gewonnen wird, wie z.B. einem Hybridfahrzeug, dessen Leistung durch Umschalten zwischen einem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor gewonnen wird, und einem Fahrzeug, das nur durch die Antriebsleistung des Elektromotors angetrieben wird, wird eine Leistungsübertragung vom Elektromotor zu einer Achsseite normalerweise nur durch ein Untersetzungsgetriebe durchgeführt, in dem eine Drehzahl des Elektromotors auf diejenige der Achse reduziert wird, deren Wert für den Betrieb geeignet ist, ohne ein weiteres Getriebe vorzusehen. Dies liegt daran, dass der Elektromotor ein Antriebsdrehmoment aus einem niedrigen Drehzahlbereich erzeugen kann, einen großen Drehzahlbereich hat, der für den Betrieb verwendet werden kann, und eine einfache Struktur hat, die ein wichtiges Verkaufsargument für das Elektrofahrzeug ist.

Allerdings ist es auch im Elektrofahrzeug von Vorteil, ein Getriebe zu verwenden. Selbst für den Elektromotor ist es schwierig, einen hohen Wirkungsgrad über den gesamten Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs zu erreichen. Da insbesondere die Drehzahl des Elektromotors im hohen Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs höher ist, sinkt der Wirkungsgrad des Elektromotors. Als ein Verbesserungsplan wird ein zweistufiges Getriebe zwischen dem Elektromotor und dem Untersetzungsgetriebe angeordnet, eine Seite mit niedrigem Untersetzungsverhältnis in dem zweistufigen Getriebe wird in dem Fahrbereich des Fahrzeugs mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet, und der Fährbetrieb des Fahrzeugs mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit kann unter Verwendung der niedrigeren Drehzahl des Elektromotors durchgeführt werden, was zu einer Erweiterung des Einsatzbereichs führt, in dem der Elektromotor mit einem hohen Wirkungsgrad fährt. Als ein solches zweistufiges Getriebe schlägt die JP 2016-017632 A das Getriebe mit einem Planetengetriebemechanismus zur Durchführung des zweistufigen Getriebes vor. Der Planetengetriebemechanismus umfasst drei Rotationselemente, und die drei Rotationselemente sind ein Träger, der mehrere Ritzel, ein Sonnenrad und ein Hohlrad schwenkbar lagert. Wenn das Fahrzeug im niedrigen Geschwindigkeitsbereich fährt, ist eine Reibungskupplung nicht eingerückt, wenn eine Klauenkupplung eingerückt ist, und das Hohlrad ist durch den Eingriff der Klauenkupplung am Gehäuse befestigt. Wenn das Fahrzeug im hohen Geschwindigkeitsbereich fährt, wird die Reibungskupplung eingerückt, wenn die Klauenkupplung nicht eingerückt ist, wird das Hohlrad vom Gehäuse gelöst und dreht sich zusammen mit dem Sonnenrad und dem Träger, und das Übersetzungsverhältnis wird 1 ,0 (gleichmäßige Geschwindigkeit (gleichmäßige Bewegung)). Das Übersetzungsverhältnis im Fahrbereich mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit ist so eingestellt, dass es niedriger ist als das im Fahrbereich mit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit, was zu einer relativen Verringerung der Drehzahl des Elektromotors im Fahrbereich mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit führt. Dementsprechend kann der hocheffiziente Antriebsbereich des Elektromotors im Fahrbereich mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit erweitert werden, und das Fahren mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit wird mit einem hohen Wirkungsgrad durchgeführt. Beim Schalten vom zweiten auf den ersten Gang (Drehzahlreduzierung) kommt es aufgrund der Struktur der Klauenkupplung zu einem Getriebeschock, da das Einrücken der Kupplung entsprechend der relativen Drehung der eingerückten Zahnradfläche erfolgt, während die Klauenkupplung von einem nicht eingerückten Zustand in einen eingerückten Zustand übergeht.

DE 10 2020 202 788 B3 zeigt einen Antriebsstrang mit einem Zweiganggetriebe mit einer elektrischen Maschine, einer Getriebeeingangswelle und einem Getriebe zur Einrichtung einer ersten und einer zweiten Gangstufe, wobei die erste Gangstufe mit einem Freilauf versehen ist und die zweite Gangstufe mit einer fliehkraftgesteuerten Reibungskupplung, wobei eine erste Kupplung das Schaltrad der ersten Gangstufe mit der Getriebeeingangswelle verbindet und eine zweiten Kupplung das Schaltrad der zweiten Gangstufe mit der Getriebeeingangswelle verbindet.

US 11 408 488 B2 bezieht sich auf ein zweistufiges Getriebe, das entlang einer Ausgangsachse eines Elektromotors in einem Fahrzeug angeordnet ist, das den Elektromotor zum Radantrieb verwendet, mit: einem Planetengetriebemechanismus, der drei Drehelemente umfasst, die einen Träger, der mehrere Ritzel schwenkbar trägt, und mehrere Zahnräder, die eine unterschiedliche Zahnzahl aufweisen und mit den Ritzeln in Eingriff stehen, einschließen, und einen ersten Geschwindigkeitsmodus verwendet, in dem ein erstes Drehelement, das aus den drei Drehelementen ausgewählt ist, an einer Gehäuseseite befestigt ist und die Leistungsübertragung unter Verwendung eines Übersetzungsverhältnisses durchgeführt wird, dessen Wert von 1. 0 ist und das zwischen einem zweiten Rotationselement und einem dritten Rotationselement erhalten wird, und einen zweiten Geschwindigkeitsmodus, in dem die Kraftübertragung unter Verwendung des Übersetzungsverhältnisses erfolgt, dessen Wert 1 . 0 ist und die durch Eingabe von und Ausgabe an eines von dem zweiten Rotationselement und dem dritten Rotationselement oder durch integrale Drehung eines von dem zweiten Rotationselement und dem dritten Rotationselement mit dem ersten Rotationselement erhalten wird; eine Klauenkupplung, die mit den Rotationselementen des Planetengetriebemechanismus koppelt, um einen Seitengeschwindigkeitsmodus mit relativ niedrigem Übersetzungsverhältnis zwischen dem ersten Geschwindigkeitsmodus und dem zweiten Geschwindigkeitsmodus auszuwählen; eine Reibungskupplung, die mit den Rotationselementen des Planetengetriebemechanismus koppelt, um einen Seitendrehzahlmodus mit relativ hohem Übersetzungsverhältnis zwischen dem ersten Drehzahlmodus und dem zweiten Drehzahlmodus auszuwählen; und eine Einweg-Ratschenkupplung, um einen Drehmomentabfall zu verhindern, wenn zwischen dem ersten Drehzahlmodus und dem zweiten Drehzahlmodus geschaltet wird, wobei Eingriffsabschnitte der Klauenkupplung und ein Ratscheneingriffsabschnitt der Einweg-Ratschenkupplung an derselben Drehphasenposition angeordnet sind.

Die Ratschenkupplung kann dabei eine störende Quelle von Geräuschen sein, wenn sie überrollt wird.

DE 699 635 A zeigt eine sperrbare Freilaufkupplung, bei welcher die Kraftübertragung durch sich aneinanderlegende Flächen erfolgt. Die sperrbare Freilaufkupplung ist im Wesentlichen gekennzeichnet durch zwei zur Verbindung der treibenden Welle mit der getriebenen Welle dienende, konzentrisch ineinander angeordnete Klauenkupplungen, deren nichtverschiebbare Teile auf der einen Welle sitzen, während die verschiebbaren Teile wieder zueinander verschiebbar, aber gegen Drehung gegeneinander gesichert sind. Die Klauen der zuerst einzurückenden Kupplung sind in bekannter Weise so ausgebildet, dass diese nur in der einen Drehrichtung mitnehmen oder mitgenommen werden, in der anderen Drehrichtung aber auf ihrer ganzen Länge voneinander abgleiten, während die andere, später einzurückende Klauenkupplung die Freilaufwirkung der ersten Klauenkupplung aufhebt.

DE 10 2012 015 863 A1 betrifft ein Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einem Getriebeeingang, der mit einem Antriebsmotor verbindbar ist, und mit einem Ge- triebeausgang, der mit einer angetriebenen Achse eines Kraftfahrzeuges verbindbar ist, wobei das Stufengetriebe zur Einrichtung wenigstens einer ersten und einer weiteren Gangstufe ausgebildet ist, wobei eine Kraftübertragung von Getriebeeingang zu Getriebeausgang in der ersten Gangstufe über eine erste Kupplungsanordnung erfolgt, wobei eine Kraftübertragung von Getriebeeingang zu Getriebeausgang in der weiteren Gangstufe über eine zweite Kupplungsanordnung erfolgt und wobei die zweite Kupplungsanordnung eine Lastschaltkupplung aufweist. Eine Ansteuerung, bei der eine Drucküberschneidung von zwei Lastschaltkupplungen notwendig ist, ist aufgrund der Freilaufkupplung nicht notwendig.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Ausführung der Klauenkupplung mit integriertem Freilauf zu schaffen, die einen schnellen, leisen Schaltablauf möglich macht, aber baulich klein ist.

Beschreibung der Erfindung

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Klauenkupplung mit Freilauffunktion bestehend aus einem inneren Element, das stirnseitig mit Zugklauen versehen ist, und einem äußeren Element, das das innere Element radial zumindest teilweise umfasst und auf seiner Stirnseite mit Schubklauen versehen ist, wobei Zug- und Schubklauen gegenläufige Keilstrukturen aufweisen, und wobei das innere Element und das äußere Element über eine Schaltgabel mit den jeweiligen Klauen auf ein Gegenelement mit einem Zahnkranz hin axial verschiebbar sind.

Die Kombination der Klauenkupplung mit Freilauffunktion erspart Bauteile und kann einen schnellen Gangwechsel gewährleisten. Es ist auch möglich, dass Schub- und Zugklauen geometrisch vertauscht werden, also Schubklauen innen und Zugklauen außen an den jeweiligen Stirnseiten des inneren oder des äußeren Elements angebracht sind. Die Klauenkupplung mit Freilauffunktion weist eine einteilige Schaltgabel auf, die sowohl das innere Element als auch das äußere Element betätigt, wobei die Relativbewegung der beiden Elemente zueinander durch einen Kragen des inneren Elements begrenzt ist, der auf der dem Gegenstück abgewandten Seite des inneren Elements angeordnet ist.

Vorteilhafterweise ist die am inneren Element anliegende Schaltgabel über eine Federeinrichtung elastisch in einer Schaltwalzenspur geführt.

Es ist von Vorteil, dass Rastfedern in eine innere Nut des inneren Elements eingreifen.

Die Klauenkupplung mit Freilauffunktion erlaubt in Kombination mit einer Reibkupplung zugkraftunterbrechungsfreie Hoch- und Rückschaltungen.

Die Klauenkupplung mit Freilauffunktion erlaubt zumindest einen schnellen und einfach zu steuernden Ablauf einer Hochschaltung.

In einer Ausführungsform ist ebenfalls ein schneller und einfach zu steuernder Ablauf einer Rückschaltung möglich.

Die Aufgabe wird auch gelöst mit einer Antriebsanordnung mit einer elektrischen Maschine, einer Kupplung, zwei Gangstufen sowie einer Klauenkupplung mit Freilauf.

Beschreibung der Figuren

Figur 1 zeigt eine Ansicht auf eine Klauenkupplung mit Freilauffunktion,

Figur 2 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform der Klauenkupplung im vollständig geschlossenen Zustand

Figur 3 zeigt die nicht erfindungsgemäße Ausführungsform der Klauenkupplung mit geschlossenen Zugklauen, Figur 4 zeigt die nicht erfindungsgemäße Ausführungsform der Klauenkupplung vollständig geöffnet,

Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform vollständig geschlossen, Figur 6 eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform komplett geöffnet, Figur 7 zeigt den Verlauf der Schaltbewegungen für die nicht erfindungsgemäße Ausführungsform,

Figur 8 zeigt die nicht erfindungsgemäße Ausführungsform mit geöffnetem äußerem Element,

Figur 9 zeigt die nicht erfindungsgemäße Ausführungsform mit geöffneten Elementen,

Figur 10 zeigt die Position der Schaltbewegungen in der in Figur 9 dargestellten Situation,

Figur 11 zeigt die nicht erfindungsgemäße Ausführungsform mit geschlossenen Elementen,

Figur 12 zeigt die Schaltposition nach Figur 11 ,

Figur 13 zeigt ein beispielhaftes Getriebe mit Kraftschluss in einer ersten Gangstufe,

Figur 14 zeigt dasselbe beispielhafte Getriebe mit Kraftschluss in einem zweiten Gangstufe.

Die Figuren 13 und 14 zeigen exemplarisch eine Antriebsanordnung 10, die eine Reibkupplung 5 und ein formschlüssiges Element 7,6 umfassen. Bisher werden Klauenkupplungen 7 und klassische Freiläufe 6 in den Getriebearchitekturen kombiniert, um Rekuperation und Rückwärtsfahrt über die Schaltung mit einer Klauenkupplung 7 und gleichzeitig einen schnellen und einfachen Schaltablauf unter einer Zugbedingungen über einen Freilauf 6 zu ermöglichen.

Im gewählten Ausführungsbeispiel treibt eine elektrische Maschine 4 eine Eingangswelle 3 an, auf der ein erster Radsatz für die erste Gangstufe 1 sowie ein zweiter Radsatz für die zweite Gangstufe 2 vorhanden ist. Benachbart zu der zweiten Gangstufe 2 ist die Reibkupplung 5 eingebracht. Über eine Zwischenwelle 11 und einen Antriebsradsatz 8 ist die Abtriebswelle 9 verbunden. Auf der Zwischenwelle 11 ist zusätzlich zu den Radsätzen der zwei Gangstufen eine Schaltklaue 7 sowie ein Freilauf 6 montiert.

In der Figur 13 ist der Kraftfluss für die erste Gangstufe 1 gezeigt. Die Reibkupplung 5 ist geöffnet und die Klauenkupplung 7 geschlossen. In der Figur 14 ist der Kraftfluss für die zweite Gangstufe 2 dargestellt. Die Reibkupplung 5 ist geschlossen, die Klauenkupplung 7 geöffnet und der Freilauf 6 wird überholt, überträgt also kein Drehmoment.

Figur 1 zeigt eine Ansicht auf zwei Teile einer Klauenkupplung mit Freilauffunktion 6, die aus einem inneren Element 6a sowie einem äußeren Element 6b besteht. Das innere Element 6a weist entlang seiner Stirnfläche Zugklauen 13 auf. In der dargestellten Ausführungsform sind 6 Zugklauen 13 vorhanden. Das äußere Element 6b weist dagegen Schubklauen 12 auf, die sich entlang der Stirnfläche erstrecken. Die Schubklauen 12 unterscheiden sich von den Zugklauen 13 durch die Richtung, in die die Zähne weisen und damit die Richtung, in die Drehmoment übertragen werden kann.

Die Zugklauen 13 und die Schubklauen 12 sind asymmetrisch keilförmig ausgebildet und erheben sich aus den jeweiligen Stirnflächen des inneren Elements und des äußeren Elements. Die keilförmige Ausbildung entsteht dadurch, dass sich die Klauen aus der Ringfläche der Stirnflächen heraus erheben. Dadurch übertragen die Klauen in eine Richtung Drehmoment, wobei in der anderen Richtung jeweils kein Drehmoment übertragen wird. Das innere Element 6a und das äußere Element 6b sind bezüglich der Drehmomentübertragung in ihrer Ausrichtung gegensätzlich angeordnet.

Das innere Element 6a überträgt Drehmoment in Zugrichtung, während das äußere Element 6b Drehmoment in Schubrichtung überträgt. Sind beide Elemente gleichzeitig eingelegt, wie in Figur 2 dargestellt, kann Drehmoment in beiden Richtungen übertragen werden, wie es bei einer klassischen Klauenkupplung der Fall ist.

In Figur 2 ist der Aufbau der nicht erfindungsgemäßen Klauenkupplung mit Freilauffunktion genauer dargestellt.

Das innere Element 6a ist vom äußeren Elemente 6b radial umgeben. Die Elemente 6a und 6b sind axial verschiebbar und drehfest miteinander verbunden. Das innere Element 6a weist einen Kragen 17, sowie eine innere Nut 18 auf. Das äußere Element 6b zeigt eine Nut 16 auf dem Außendurchmesser. Ausgangsseitig ist ein Gegenelement 6c zu sehen, in das die Zugklauen 13 und Schubklauen 12 eingreifen können. Die Schaltgabel 7‘ zeigt ein Gabelelement 7a für das innere Element 6a, sowie ein Gabelelement 7b für das äußere Element 6b. Das Gabelelement 7b für das äußere Element 6b greift dabei in die Nut 16 des äußeren Elements 6b ein. Das Gabelelement 7a für das innere Element 6a liegt am Kragen 17 des inneren Elements 6a von außen an. In der geschlossenen Funktion des Freilaufs, der der einer Klauenkupplung entspricht, sind sowohl das innere Element 6a als auch das äußere Element 6b in Eingriff mit dem Zahnkranz 14 des Gegenelements 6c.

Die Drehzahlen der Eingangsseite HAN und der Abtriebsseite HAB sind gleich.

In den Figuren 3 und 4 sind die Vorgänge bei einem schnellen Zughochschalten dargestellt.

Für eine schnelle Zughochschaltung wird zunächst das äußere Element 6b ausgelegt. Dieses äußere Element 6b ist dabei lastfrei, da das Zugmoment über das innere Element 6a übertragen wird. Dazu bewegt die Schaltgabel 7‘ das Gabelelement 7b für das äußere Element vom Gegenelement 6c weg, siehe Figur 3.

Nach der Drehmomentüberblendung auf den zweiten Gang durch das Schließen der Reibkupplung 5 ändern sich die Drehzahlverhältnisse an der Klauenkupplung 7. Die Antriebsseite verringert ihre Drehzahl HAN und sobald die Antriebsdrehzahl nAN geringer ist als die Abtriebsdrehzahl HAB wird das innere Element 6a der Klauenkupplung aufgrund der Ausgestaltung der Zugklauen 13 des inneren Elements 6a automatisch ausgeschoben.

Eine Rastfeder 15 greift dann in die innere Nut 18 des inneren Elements 6a ein, um den Auslegevorgang bis in Endposition zu unterstützen und ein Ratschen der Klauen zu verhindern.

Die Schaltgabel 7‘ betätigt die beiden Elemente, das innere Element 6a und das äußere Element 6b, zur gleichen Zeit. Damit können sowohl die Schubklauen 12 als auch die Zugklauen 13 gleichzeitig eingelegt werden. Zum Auslegen sind zwei Positionen für die Schaltklaue 7‘ vorgesehen. Wie in Figur 3 dargestellt, wird in einer ersten Position nur das äußere Element 6b mit den Schubklauen 12 ausgelegt. In einer zweiten Position wie in Figur 4 dargestellt wird auch das äußere Element 6b aktiv ausgelegt. Die Schaltgabel 7 befindet sich in beiden Figuren 3 und 4 in der gleichen Position. Nur 6b wird aktiv ausgelegt. Das Auslegen von 6a erfolgt durch Ausschieben bei entsprechendem Drehzahlverhältnis, unterstützt von der Rastfeder. Ein aktives Auslegen von 6a durch die Schaltgabel ist in der Abbildung nicht dargestellt.

Es wäre aber möglich durch eine zweite Schaltgabelposition weiter links in der Abbildung. Dabei würde das äußere Element 6b weiter nach links rutschen und dabei das innere Element 6a am Kragen 17 mitnehmen.

Fig 5 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Klauenkupplung mit Freilauffunktion.

Die Schaltgabel 7‘ wird durch eine Schaltgabel 7‘ mit nur einem Gabelelement ersetzt, der in die Nut 16 des äußeren Elements 6b eingreift. Das äußere Element 6b umfasst radial das innere Element 6a, wobei sich der Kragen 17 des inneren Elements 6a in einer Einkragung 20 des äußeren Elements axial verschieblich bewegen kann. Die Elemente 6a und 6b sind drehtest miteinander verbunden.

Ein Mitnehmer/Sicherungsring 19 bildet den Anschlag der axialen Bewegung des inneren Elements 6a in der Einkragung 20. Mit dieser vereinfachten Schaltgabel 7‘ wird eine Mitnahmefunktion umgesetzt, die es ermöglicht, den ersten Gang im Stillstand aus- oder einzulegen.

Das aktive Auslegen beider Elemente z.B. im Stillstand ist auch bei der ursprünglichen Variante möglich. In beiden Fällen wird dies über eine zweite Position der Schaltgabel „weiter links“ realisiert.

Der Vorteil der Variante in Fig. 5 ist eine kompaktere und kostengünstigere Konstruktion. Die Schaltgabel benötigt nur ein Gabelelement und die gesamte Baulänge der Kupplung kann voraussichtlich reduziert werden, da die beiden Elemente vollständig ineinander geschachtelt sind.

Bei den bisher beschriebenen Varianten werden Zug- und Schubklaue während des Einlegevorgang gleichzeitig eingerückt. Dabei hängt die initiale Wirkrichtung beim Einlegen der Klauen vom Vorzeichen der Differenzdrehzahl während des Einlegevorgangs ab. Ist die Antriebsdrehzahl OAN kleiner als die Abtriebsdrehzahl nAB, so überträgt zunächst die in Schubrichtung wirkende Schubklaue 12 ein Drehmoment. Ist die Antriebsdrehzahl größer als die Abtriebsdrehzahl, so überträgt zunächst die in Zugrichtung wirkende Zugklaue 13 ein Drehmoment.

In der Praxis ist das Vorzeichen der Differenzdrehzahl aufgrund von Ungenauigkeiten der Datenerfassung oder dynamischen Effekten nicht immer exakt bekannt.

Eine Verbesserung stellt daher die dritte nicht erfindungsgemäße Ausführungsform dar. Die mechanische Ausgestaltung des Betätigungssystem kann alternativ so erfolgen, dass neben dem Auslegevorgang auch das Einlegen der Klauen sequenziell über zwei getrennt ansteuerbare Schaltbolzen oder Schaltklauen erfolgt.

Diese Ausgestaltung kann Reglerauslegung und mechanisches Design vereinfachen sowie Schaltzeit und -komfort positiv beeinflussen. Hierbei soll für die Ansteuerung der Komponenten, bestehend aus der elektrischen Maschine, der Kupplung und dem Schaltsystem der Umstand ausgenutzt werden, dass jederzeit zunächst die in Zugrichtung wirkende Zugklaue 13 Last überträgt. Sobald die in Zugrichtung wirkende Zugklaue 13 eingelegt ist und das Antriebsmoment überträgt, kann die in Schubrichtung wirkende Schubklaue 12 lastlos eingelegt werden Darüber hinaus wird durch Einbringen einer Elastizität durch einen Federmechanismus 21 im Betätigungssystem der Zugklaue 13 eine Freilauffunktionalität umgesetzt. Dies kann insbesondere für die Rückschaltung vorteilhaft sein, um insbesondere Ungenauigkeiten der Komponente „Kupplung“ zu kompensieren und somit Schaltzeit und -komfort weiter zu steigern. Hierbei wird die Wirkweise eines Freilaufs ausgenutzt.

Figur 6 zeigt eine Schaltgabel 7‘, die in eine Nut 16 eingreift. Getrennt von dieser Schaltgabel 7‘ ist eine zweite Schaltgabel 7“ für das innere Element 6a vorgesehen, die den Kragen 17 des inneren Elements umfasst. Die Klauenkupplung ist vollständig geöffnet und das Fahrzeug bewegt sich in der zweiten Gangstufe. In der Figur 7 sind die Konturen der Schaltwalze schematisch dargestellt. Es sind 4 Bereiche zu erkennen, die die Schaltklaue durch Führung in der Schaltwalze einnehmen können. Die komplett geöffnete Stellung ist in der Figur 7 durch die beiden Punkte markiert.

Die Figuren 8 und 9 zeigen Situation in der Einlegephase der Rückschaltung aus dem zweiten in den ersten Gang. Beim Einlegevorgang der Zugklaue 13 überträgt diese selbsttätig dann Drehmoment, wenn die Drehzahl der Antriebsseite größer als die Drehzahl der Abtriebsseite ist. Dies wird bei der Auslegung des Drehzahlreglers für die elektrische Maschine und Kupplung sowie bei der Ansteuerung der Zugklaue 13 berücksichtigt werden. Die Schaltgabel 7“der Zugklaue 13 kann durch Ausnutzen der Freilauffunktionalität schon vor Erreichen der Zieldrehzahl in die Einrückposition verfahren werden. Solange die Antriebsseite langsamer dreht als die Abtriebsseite wird die Zugklaue 13 abgewiesen. Bei Erreichen einer Drehzahlgleichheit und einer Klaue-auf-Lücke Stellung rückt die Zugklaue 13 durch den Federmechanismus 21 selbsttätig ein.

Die Anforderungen an die Genauigkeit der Kupplungsregelung sowie der Regelung der elektrischen Maschine 4 werden dadurch deutlich reduziert. Infolgedessen wird auch Schaltzeit für das Einrücken der Klauenkupplung reduziert.

Die Elastizität im Betätigungssystem der Zugklaue 13 ist im Ausführungsbeispiel in der Schaltwalze eingebracht, wie Figur 10 zeigt. Hierbei wird ein Abschnitt 22 der Schaltwalzenspur 23 elastisch axial verschiebbar ausgeführt, um der Schaltklaue 7“ und damit der Zugklaue 13 in diesem Bereich den Bewegungsfreiraum für die Freilauffunktion zu ermöglichen.

Figur 11 zeigt eine vollständig geschlossene Klauenkupplung, bei der das innere Element 6a und das äußere Element 6b vollständig mit dem Gegenelement verbunden sind. In dieser Situation ist ein Antrieb in der ersten Gangstufe möglich.

Die Figur 12 zeigt noch mal Position der Schaltklaue bezüglich der Spuren in der Schaltwalze.

Bezugszeichen

1 Radsatz der ersten Gangstufe

2 Radsatz der zweiten Gangstufe

3 Eingangswelle

4 Elektrische Maschine

5 Reibkupplung

6 Freilauf

6a inneres Element

6b äußeres Element

6c Gegenelement

7 Klauenkupplung

7‘, 7“ Schaltgabel

7a Gabelelement für inneres Element

7b Gabelelement für äußeres Element

8 Antriebsradsatz

9 Abtriebswelle

10 Antriebsstrang

11 Zwischenwelle

12 Schubklauen

13 Zugklauen

14 Zahnkranz

15 Rastfedern

16 Nut

17 Kragen innere Nut Mitnehmer Einkragung Federmechanismus Abschnitt Schaltwalzenspur