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Title:
ACTUATING DEVICE AND TRANSMISSION ARRANGEMENT HAVING AN ACTUATING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/185159
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an actuating device for actuating an interlocking device in the drive train of a motor vehicle, comprising: a first ring (27), which is rotatable about a rotation axis (A), spring means (36) acting in the circumferential direction, which are supported in the circumferential direction about the rotation axis (A) and act on the first ring (27) in a first rotation direction (R1), a linear drive (37) having a translationally movable actuating member (50), which is operatively connected to the first ring (27), in order to rotate the first ring (27) in a second rotation direction (R2), against a spring force of the spring means (36) acting in the circumferential direction, a rotationally fixed second ring (29), wherein the first ring (27) and the second ring (29) are axially supported at least indirectly against each other via a ramp arrangement (33), and wherein, by rotating the first ring (27) in the first rotation direction (R1) by means of the spring means (36) acting in the circumferential direction, an axial distance between the first ring (27) and the second ring (29) is enlarged, in order to move an interlocking element (24; 124) of the interlocking device (3; 103) axially into a closing position, and wherein, by rotating the first ring (27) in the second rotation direction (R2) by means of the actuating member (50) the axial distance between the first ring (27) and the second ring (29) is reduced in order to move the interlocking element (24; 124) axially into an open position. Furthermore, the invention relates to a transmission arrangement having such an actuating device.

Inventors:
SCHMIDT, Mark (Forstbachweg 12, Königswinter, 53639, DE)
MIEBACH, Sascha (Walnussweg 22, Neunkichen-Seelscheid, 53819, DE)
HABER, Jürgen (Vorstadt 32, Alsfeld, 36304, DE)
Application Number:
EP2018/058231
Publication Date:
October 03, 2019
Filing Date:
March 29, 2018
Export Citation:
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Assignee:
GKN AUTOMOTIVE LTD. (Ipsley House, Ipsley Church Lane, Redditch Worcestershire B98 0AJ, B98 0AJ, GB)
International Classes:
F16D11/14; F16D23/12; F16D63/00; F16D65/18
Domestic Patent References:
WO2017125135A12017-07-27
Foreign References:
DE102015200484A12016-07-14
US20070144860A12007-06-28
AT4635U12001-09-25
DE102014219341A12016-03-24
Attorney, Agent or Firm:
NEUMANN MÜLLER OBERWALLENEY & PARTNER PATENTANWÄLTE (Overstolzenstr. 2a, Köln, 50677, DE)
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Claims:
Betätigungsvorrichtung und Getriebeanordnung mit einer Betätigungsvorrichtung

Ansprüche

1. Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Formschlusseinrichtung im An triebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend: einen ersten Ring (27), der um eine Drehachse (A) drehbar ist, in Umfangsrichtung wirkende Federmittel (36), die in Umfangsrichtung um die Drehachse (A) abgestützt sind und den ersten Ring (27) in eine erste Drehrich tung (Ri) beaufschlagen, einen Linearantrieb (37) mit einem translatorisch bewegbaren Betätigungsglied (50), das mit dem ersten Ring (27) wirkverbunden ist, um den ersten Ring (27) in eine zweite Drehrichtung (R2), entgegen einer Federkraft der in Umfangs richtung wirkenden Federmittel (36), zu verdrehen, einen drehfest gehaltenen zweiten Ring (29), wobei der erste Ring (27) und der zweite Ring (29) über eine Rampenanordnung (33) zumindest mittelbar gegen einander axial abgestützt sind, und wobei durch Verdrehen des ersten Ringes (27) in der ersten Drehrichtung (Ri) mittels der in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel (36) ein axialer Abstand zwischen dem ersten Ring (27) und dem zweiten Ring (29) vergrößert wird, um ein Formschlusselement (24; 124) der Formschlusseinrichtung (3; 103) in eine Schließstellung axial zu bewegen, und wobei durch Verdrehen des ersten Rin ges (27) in der zweiten Drehrichtung (R2) mittels des Betätigungsglieds (50) der axiale Abstand zwischen dem ersten Ring (27) und dem zweiten Ring (29) ver kleinert wird, um das Formschlusselement (24; 124) in eine Offenstellung axial zu bewegen.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

dass der Linearantrieb (37) eine Spindelwelle (48) und einen Aktuator (49) zum drehenden Antreiben der Spindelwelle (48) aufweist, wobei das Betätigungs glied (50) in Form einer Gewindemutter gestaltet ist, die sich durch Drehung der Spindelwelle (48) translatorisch auf der Spindelwelle (48) bewegt.

3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ring (27) einen ringförmigen Grundkörper (46) und einen ersten Ansatz (51 ) aufweist, an dem sich das Betätigungsglied (50) zur Verdrehung des ersten Ringes (27) in der zweiten Drehrichtung (R2) insbesondere lose ab stützt.

4. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

dass der erste Ansatz (51 ) eine Bohrung (52) aufweist, welche die Spindelwelle (48) unter Spiel derart durchgreift, dass der erste Ring (27) innerhalb eines be grenzten Drehwinkels (a) um die Drehachse (A) verdrehbar ist.

5. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet,

dass der erste Ring (27) zumindest einen zweiten Ansatz (45) aufweist, an dem sich die in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel (36) abstützen, wobei ins besondere der erste Ansatz (51 ) und der zumindest eine zweite Ansatz (45) in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.

6. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet,

dass der zweite Ring (29) vom Formschlusselement (24) baulich getrennt ist.

7. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet,

dass der zweite Ring (29) vollständig oder zumindest an einer vom ersten Ring (27) abgewandten Oberfläche aus einem Sinterwerkstoff ist.

8. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet,

dass das Formschlusselement (124) am zweiten Ring (29) drehfest gehalten oder angeformt ist.

9. Getriebeanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein ortsfestes Getriebegehäuse (1 ),

eine im Getriebegehäuse (1 ) angeordnete Formschlusseinrichtung (3; 103) und eine Betätigungsvorrichtung (4) zur Betätigung der Formschlusseinrichtung (3; 103),

dadurch gekennzeichnet,

dass die Betätigungsvorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gestaltet ist, wobei die Formschlusseinrichtung (3; 103) das axial bewegbare Form schlusselement (24; 124) und ein um die Drehachse (A) drehbar angeordnetes Gegenelement (22; 101 ) aufweist, wobei in der Offenstellung das Formschlus selement (24; 124) und das Gegenelement (22; 101 ) außer Eingriff sind, so- dass das Formschlusselement (24; 124) und das Gegenelement (22; 101 ) re lativ zueinander verdrehbar sind, und wobei in der Schließstellung das Form schlusselement (24; 124) und das Gegenelement (22; 101 ) miteinander form schlüssig in Eingriff sind, sodass eine relative Drehbewegung zwischen dem Formschlusselement (24; 124) und dem Gegenelement (22; 101 ) gesperrt ist.

10. Getriebeanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

dass die Formschlusseinrichtung (3; 103) mehrere der Formschlusselemente (24; 124) und mehrere der Gegenelemente (22; 101 ) aufweist, die in Umfangs richtung um die Drehachse (A) verteilt angeordnet sind.

1 1. Getriebeanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Getriebegehäuse (1 ) ein erstes Drehelement (5) und ein zweites Drehelement (6) angeordnet sind, die jeweils um die Drehachse (A) drehbar gelagert sind, wobei das Formschlusselement (24) um die Drehachse (A) dreh bar und mit dem ersten Drehelement (5) antriebsverbunden ist und das Gegen element (22) mit dem zweiten Drehelement (6) fest verbunden ist, um eine Drehmomentübertragung vom ersten Drehelement (5) auf das zweite Drehele ment (6) in der Offenstellung des Formschlusselementes (24) zu unterbrechen und in der Schließstellung des Formschlusselementes (24) herzustellen.

12. Getriebeanordnung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet,

dass das erste Drehelement (5) ein antriebsseitiges Zahnrad ist, und dass in dem Getriebegehäuse (1 ) ein Differentialgetriebe (2) angeordnet ist, das ein um die Drehachse (A) drehbar gelagertes und mit dem ersten Drehele ment (5) drehfest verbundenes Differentialgehäuse (7) aufweist, wobei das Ge genelement (22) mit dem zweiten Drehelement (6) in Form eines Differential trägers des Differentialgetriebes (2) fest verbunden ist, und wobei das Form schlusselement (24) sich durch eine Öffnung (25) im Differentialgehäuse (7) nach innen hindurcherstreckt.

13. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeich net,

dass ein Kupplungsring (23) koaxial zur Drehachse (A) angeordnet ist, wobei mehrere der Formschlusselemente (24) in Umfangsrichtung um die Drehachse (A) verteilt an dem Kupplungsring (23) angeordnet sind.

14. Getriebeanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,

dass in dem Getriebegehäuse (1 ) ein erstes Drehelement (5) angeordnet und um die Drehachse (A) drehbar gelagert ist, wobei das Formschlusselement (124) am zweiten Ring (29) drehfest gehalten oder angeformt ist und das Ge genelement (101 ) mit dem ersten Drehelement (5) fest verbunden ist, um eine Drehbewegung des ersten Drehelementes (5) in der Offenstellung des Form schlusselementes (124) freizugeben und in der Schließstellung des Form schlusselementes (124) zu sperren.

15. Getriebeanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Drehelement (5) ein antriebsseitiges Zahnrad ist, an dessen zum zweiten Ring (29) weisenden Seite mehrere der Gegenelemente (101 ) in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind.

16. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeich net,

dass axial zur Drehachse (A) wirkende Federmittel (38) vorhanden sind, die zumindest mittelbar gegenüber dem ortsfesten Getriebegehäuse (1 ) axial ab gestützt sind und das Formschlusselement (24; 124) in die Offenstellung zu mindest mittelbar beaufschlagen, wobei insbesondere eine Federkraft der axial wirkenden Federmittel (38) kleiner als die Federkraft der in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel (36) ist.

17. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeich net,

dass der zweite Ring (29) mittels Verdrehsicherungsmittel (30) drehfest am Ge triebegehäuse (1 ) gehalten ist.

Description:
Betätigungsvorrichtung und Getriebeanordnung mit einer Betätigungsvorrichtung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Formschluss einrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Getriebeanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer sol chen Betätigungsvorrichtung.

Generell werden Betätigungsvorrichtungen für eine Vielzahl von Funktionseinheiten in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen verwendet.

Es sind Betätigungsvorrichtungen für formschlüssige Kupplungen bekannt, die in An triebssträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, um eine Drehmomentübertra gung selektiv herzustellen oder zu unterbrechen. Solche formschlüssigen Kupplungen umfassen zumindest zwei Kupplungsteile, die in geschlossenem Zustand zur Übertra- gung des Drehmoments formschlüssig ineinandergreifen und in geöffnetem Zustand außer Eingriff sind und dann kein Drehmoment übertragen, beispielsweise eine Zahn kupplung oder eine Klauenkupplung.

Weiterhin sind Betätigungsvorrichtungen für Parksperren bekannt, die in Antriebs- strängen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, um ein Antriebsbauteil im Antriebs strang optional zu blockieren, sodass das Kraftfahrzeug an einem unbeabsichtigten Wegrollen gehindert wird, wenn die Antriebsquelle kein Drehmoment zur Verfügung stellt. Aus der AT 004 635 U1 ist ein sperrbares Achsdifferential mit einer Betätigungsvor richtung zum Betätigen einer Klauenkupplung bekannt. Die Betätigungsvorrichtung weist einen drehtest gehaltenen ersten Ring und einen drehbar gelagerten zweiten Ring auf, der über einen Hebel mit einem Aktuator fest verbunden ist. Zwischen den beiden Ringen ist eine Rampenanordnung angeordnet, über die die beiden Ringe ge geneinander axial abgestützt sind. Durch Verdrehen des zweiten Ringes in einer ers- ten Drehrichtung mittels des Aktuators wird der zweite Ring zur Betätigung der Klau enkupplung axial verlagert. Hierbei vergrößert sich der axiale Abstand zwischen den beiden Ringen und der zweite Ring drückt ein Kupplungsteil der Klauenkupplung in eine Schließstellung. Zum Öffnen der Klauenkupplung dreht der Aktuator den zweiten Ring in einer zweiten Drehrichtung, wodurch sich der zweite Ring dem ersten Ring wieder annähert.

Aus der DE 10 2014 219 341 A1 ist eine Parksperrenanordnung zur reversiblen Hem mung einer Drehbewegung einer Welle in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges bekannt. Die bekannte Parksperre weist einen schwenkbaren Riegel auf, der mittels eines Aktuators in eine Schließstellung und eine Offenstellung überführbar ist. Hierzu ist der Aktuator als Hydraulik- oder Pneumatik-Aktuator gestaltet und weist einen linear verstellbaren Betätiger aus, der mit dem Riegel zusammenwirkt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung vorzuschlagen, die ein zuverlässiges Ein- und Ausrücken einer Formschlusseinrich tung gewährleistet und geeignet ist, den Aufwand für die Bereitstellung unterschiedli cher Betätigungsvorrichtungen zu verringern. Die Aufgabe besteht weiter darin, eine Getriebeanordnung mit einer solchen Betätigungsvorrichtung vorzuschlagen. Eine Lösung besteht in einer Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Form schlusseinrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, umfassend: einen ersten Ring, der um eine Drehachse drehbar ist, in Umfangsrichtung wirkende Federmittel, die in Umfangsrichtung um die Drehachse abgestützt sind und den ersten Ring in eine erste Drehrichtung beaufschlagen, einen Linearantrieb mit einem translatorisch be- wegbaren Betätigungsglied, das mit dem ersten Ring wirkverbunden ist, um den ersten Ring in eine zweite Drehrichtung, entgegen einer Federkraft der in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel, zu verdrehen, einen drehfest gehaltenen zweiten Ring, wobei der erste Ring und der zweite Ring über eine Rampenanordnung zumindest mittelbar gegeneinander axial abgestützt sind, und wobei durch Verdrehen des ersten Ringes in der ersten Drehrichtung mittels der in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel ein axialer Abstand zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring vergrößert wird, um ein Formschlusselement der Formschlusseinrichtung in eine Schließstellung axial zu bewegen, und wobei durch Verdrehen des ersten Ringes in der zweiten Drehrichtung mittels des Betätigungsglieds der axiale Abstand zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring verkleinert wird, um das Formschlusselement in eine Offenstellung axial zu bewegen.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung besteht darin, dass diese ein zuverlässiges Verlagern des Formschlusselements in die Schließstellung und die Offenstellung gewährleistet. Dies wird zum einen durch die in Umfangsrichtung wir kenden Federmittel erreicht, die den drehbar gehaltenen ersten Ring stets im Schließ sinne beaufschlagen. Durch Verdrehung des ersten Ringes in der ersten Drehrichtung mittels der in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel wird der axiale Abstand zwi- sehen den beiden Ringen vergrößert, sodass der zweite Ring das Formschlussele ment in die Schließstellung drücken, respektive axial verlagern kann. Auf diese Weise ist der zweite Ring selbst dann federnd vorgespannt, wenn beispielsweise aufgrund einer Zahn-auf-Zahn-Stellung das Formschlusselement und ein korrespondierendes Gegenelement der Formschlusseinrichtung nicht formschlüssig ineinander greifen können. Nach Auflösung einer solchen Zahn-auf-Zahn-Stellung wird das Formschlus selement dann durch die Federbeaufschlagung im Schließsinne in die Schließstellung axial verlagert. Um die Formschlusseinrichtung zu öffnen, wird ebenfalls nur der erste Ring verdreht, jedoch mittels des Linearantriebes in der zweiten Drehrichtung, entge gen der Federkraft der in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel. Dadurch, dass der steuerbare Linearantrieb nur zum Öffnen der Formschlusseinrichtung eingesetzt wird, ist die Betätigungsvorrichtung ausfallsicher und gewährleistet ein zuverlässiges Ein- und Ausrücken der Formschlusseinrichtung. Des Weiteren ist von Vorteil, dass die er findungsgemäße Betätigungsvorrichtung modular einsetzbar ist, da sie grundsätzlich jede Art von axial wirkender Formschlusseinrichtung betätigen kann. Eine derartige Formschlusseinrichtung kann beispielsweise eine im Leistungspfad des Antriebsstran ges angeordnete formschlüssige Kupplung oder eine Parksperre, die eine Drehbewe gung eines im Leistungspfad des Antriebsstranges angeordneten Drehelementes sperren und freigeben kann, sein. Der drehbar gehaltene erste Ring kann sich gegenüber einem ortsfesten Bauteil, ins besondere einem Getriebegehäuse, insbesondere einer Gehäusewand des Getrie begehäuses axial abstützen. Durch die axiale Abstützung des ersten Ringes und die Rampenanordnung wird bei Verdrehung des ersten Ringes nur der drehtest gehaltene zweite Ring axial verlagert. Der verdrehbare erste Ring ist dagegen axialfest. Auf diese Weise greifen der Linearantrieb und die in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel an dem ersten Ring, der axial ortsfest verbleibt und zwischen dem ortsfesten Bauteil und dem zweiten Ring angeordnet ist, an. Die in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel können an dem Getriebegehäuse abgestützt sein. Dadurch ist die Betätigungsvorrich- tung vor allem in axialer Richtung besonders schmal und kompakt bauend ausgestal tet. Der zweite Ring ist axial verschiebbar, respektive verlagerbar gehalten.

Vorzugsweise sind Verdrehsicherungsmittel vorhanden, die den zweiten Ring drehfest halten. Auf diese Weise kann der zweite Ring auf einfache Weise gegen Verdrehung um die Drehachse gesichert sein. Insbesondere kann der zweite Ring mittels der Ver drehsicherungsmittel an dem ortsfesten Bauteil drehfest gehalten sein. Beispielsweise können d ie Verdrehsicherungsmittel mehrere, insbesondere drei Stifte umfassen, die einerends in Bohrungen des zweiten Ringes und andererends in Bohrungen des Ge triebegehäuses eingesteckt sind. Dadurch ist der zweite Ring gegenüber den Verdreh- sicherungsmittel axial verschiebbar und um die Drehachse drehfest gehalten.

Des Weiteren kann der Linearantrieb eine Spindelwelle und einen Aktuator zum dre henden Antreiben der Spindelwelle aufweisen. Zweckmäßigerweise kreuzt die Spin delwelle, respektive eine von der Spindelwelle definierte Spindelachse die Drehachse mit Abstand, um den ersten Ring mittels des Betätigungsglieds einfacher verdrehen zu können. Somit sind die Spindelachse und die Drehachse windschief zueinander, das heißt, sie sind weder parallel zueinander noch schneiden sie sich. Das Betäti gungsglied ist vorzugsweise in Form einer Gewindemutter, auch Spindelmutter oder Bewegungsmutter genannt, gestaltet, die sich durch Drehung der Spindelwelle trans- latorisch auf der Spindelwelle bewegt. In bevorzugter Weise stützt sich das Betäti gungsglied des Linearantriebs an dem ersten Ring lose ab. Das heißt, zwischen dem Betätigungsglied und dem ersten Ring besteht keine feste beziehungsweise dauer hafte Verbindung. Dabei ist der Linearantrieb vorzugsweise derart angeordnet, dass das Betätigungsglied gegen den ersten Ring drücken kann, um den ersten Ring von der Schließstellung in die Offenstellung über einen begrenzten Drehwinkel verdrehen kann. Somit kann die Formschlusseinrichtung mittels des Linearantriebs geöffnet und in der Offenstellung, entgegen der Federkraft der in Umfangsrichtung wirkenden Fe dermittel, gehalten werden. Um die Formschlusseinrichtung zu öffnen und zu schlie- ßen, müssen das Formschlusselement und das korrespondiere Gegenelement außer Eingriff und in Eingriff gebracht werden können. Hierzu genügt es, das Formschlus selement in der Offenstellung lediglich soweit vom Gegenelement axial zu beabstan- den, dass zwischen dem Formschlusselement und dem Gegenelement kein Drehmo ment übertragen wird. Um die hierfür notwendige axiale Verlagerung des zweiten Rin- ges zwischen der Offenstellung und der Schließstellung bereitzustellen, hat sich ge zeigt, dass eine Verdrehung des ersten Ringes um die Drehachse mit einem begrenz ten Drehwinkel von maximal 45°, insbesondere maximal 30°, insbesondere maximal 20°, insbesondere maximal 15°, insbesondere maximal 10° ausreichend ist. Als Line arantrieb sind grundsätzliche alle Antriebssysteme einsetzbar, die eine translatorische Bewegung des Betätigungsgliedes ermöglichen. Der Aktuator ist insbesondere als li near verstellbarer Betätiger vorgesehen, beispielsweise als elektromechanischer Ak tuator oder als Hydraulik- oder Pneumatik-Aktuator.

Weiterhin kann der erste Ring einen ringförmigen, respektive zylindrischen Grundkör- per aufweisen. Der erste Ring beziehungsweise sein ringförmiger Grundkörper ist ko axial zur Drehachse ausgerichtet. Vorzugsweise ist an dem ringförmigen Grundkörper zumindest ein erster Ansatz angeordnet, der sich vom Grundkörper insbesondere ra dial nach außen erstrecken kann. An dem ersten Ansatz kann sich das Betätigungs glied zur Verdrehung des ersten Ringes in der zweiten Drehrichtung insbesondere lose abstützen. Insbesondere weist der erste Ansatz eine Bohrung auf, welche die Spindel welle des Linearantriebs durchgreift. Dabei kann die Spindelwelle die Bohrung unter Spiel durchgreifen, derart, dass der erste Ring innerhalb des begrenzten Drehwinkels um die Drehachse verdrehbar ist. In bevorzugter Weise weist der erste Ring zumindest einen zweiten Ansatz auf, an dem sich die in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel abstützen. Der zumindest eine zweite Ansatz kann, wie auch der erste Ansatz, als ein sich radial nach außen erstre ckender Ansatz an dem ringförmigen Grundkörper des ersten Ringes angeformt sein. Insbesondere sind der erste Ansatz und der zumindest eine zweite Ansatz in Umfangs richtung versetzt zueinander angeordnet, wobei der erste Ansatz grundsätzlich auch mit einem des zumindest einem zweiten Ansatzes zu einem gemeinsamen Ansatz zu sammengefasst sein könnte. Vorzugsweise sind an dem ringförmigen Grundkörper des ersten Ringes genau einer vom ersten Ansatz und genau zwei der zweiten An sätze angeformt.

Die in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel können zumindest ein Federelement, insbesondere eine Druckfeder, insbesondere eine Schraubendruckfeder aufweisen, die zumindest mittelbar einerends am ortsfesten Bauteil und andererends am ersten Ring abgestützt ist. Das zumindest eine Federelement kann ein Drückerglied aufwei sen, das von der Druckfeder umschlossen ist. Beispielsweise kann das Drückerglied einen länglichen, stiftartigen Grundkörper, der von der Druckfeder umschlossen ist, und einen gegenüber dem Grundkörper verbreiterten Kopf, der sich an dem zweiten Ring abstützt, aufweisen. Die jeweilige Druckfeder kann sich einerends an dem orts festen Bauteil und andererends insbesondere an einer Unterseite des Kopfes des Drü ckergliedes abstützen. Zur Führung des Drückergliedes kann ein Flaltelement, über das die Druckfeder gegenüber dem ortsfesten Bauteil abgestützt sein kann, eine Boh rung aufweisen, in die das axial verschiebliche Drückerglied abschnittsweise aufge- nommen sein kann. Besonders gute Ergebnisse wurden mit einem Drückerglied in Form einer Halbrundniete erzielt, deren länglicher Grundkörper von einer Schrauben druckfeder umschlossen ist. Vorzugsweise weisen die Federmittel mehrere der Fe derelemente auf, insbesondere zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr als sechs Fe derelemente. Um zum einen ausreichend hohe Schließkräfte zum Schließen der Form- Schlusseinrichtung mittels der in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel und zum an deren eine möglichst kompakt bauende Anordnung bereitzustellen, hat sich als vorteil haft gezeigt, wenn die Federmittel genau zwei der Federelemente aufweisen, die radial versetzt zueinander den ersten Ring in der ersten Drehrichtung beaufschlagen. Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Ring vom Formschlusselement baulich getrennt ist. Das heißt, das Formschlus selement der Formschlusseinrichtung ist ein vom zweiten Ring separates Bauteil, das sich an dem zweiten Ring zumindest mittelbar axial abstützen kann, aber relativ zum drehfest gehaltenen zweiten Ring um die Drehachse verdreht werden kann. Auf diese Weise kann das Formschlusselement Teil einer formschlüssigen Kupplung, insbeson dere einer Zahn- oder Klauenkupplung sein. Zweckmäßigerweise ist der zweite Ring vollständig oder zumindest an einer dem Formschlusselement zugewandten Oberflä che, respektive der vom ersten Ring abgewandten Seite aus einem Sinterwerkstoff, um die Gleiteigenschaften des zweiten Ringes zu verbessern. Grundsätzlich kann aber auch eine andere Art der Gleitlagerung oder eine gänzlich andere Lagerung vorgese hen sein, die eine möglichst reibungsarme Verdrehung des Formschlusselementes gegenüber dem drehfesten zweiten Ring ermöglicht. Gemäß einem zweiten Aspekt ist vorgesehen, dass das Formschlusselement am zwei ten Ring drehfest gehalten oder angeformt ist. Auf diese Weise ist das Formschlus selement, über den zweiten Ring, gegenüber dem ortsfesten Bauteil, insbesondere dem ortsfesten Getriebegehäuse drehfest gehalten. Somit kann das Formschlussele ment Teil einer Parksperre sein, das in der Schließstellung die Drehbewegung eines drehbaren Elements, beispielsweise eines antriebsseitigen Zahnrades sperrt und in der Offenstellung freigibt.

Die Rampenanordnung, über die der erste Ring und der zweite Ring zumindest mittel bar gegeneinander axial abgestützt sind, kann derart gestaltet sein, dass der erste Ring und zweite Ring in Umfangsrichtung um die Drehachse verteilt angeordnete Rampenelemente aufweist. Durch ein drehendes Antreiben des ersten Ringes wird eine axiale Bewegung des zweiten Ringes relativ zum ersten Ring bewirkt. Für eine gleichmäßige axiale Abstützung können der erste Ring und der zweite Ring jeweils drei oder mehr Rampenelemente aufweisen, wobei grundsätzlich auch eine Ausfüh- rung mit einem oder zwei Rampenelementen je Ring denkbar wäre. Zweckmäßiger weise ist jedem Rampenelement des ersten Ringes ein Rampenelement des zweiten Ringes zugeordnet. Die Rampenelemente des ersten Ringes können sich unmittelbar an den Rampenelementen des zweiten Ringes axial abstützen. Die Rampenelemente können einen ersten Rampenabschnitt mit einer ersten Steigung und einen zweiten Rampenabschnitt mit einer zweiten Steigung aufweisen. Ein Steigungswinkel des ers ten Rampenabschnittes kann mindestens 10° und/oder maximal 80° betragen, insbe sondere mindestens 20°, insbesondere mindestens 30° und/oder insbesondere maxi mal 70°, insbesondere maximal 60° sein. Ein Steigungswinkel des zweiten Rampen abschnittes unterscheidet sich vom Steigungswinkel des ersten Rampenabschnittes und kann vorzugsweise Null sein. Der jeweilige Steigungswinkel ist gebildet zwischen einer vom jeweiligen Ring definierten Ebene, die senkrecht zur Drehachse liegt, und einer vom jeweiligen Rampenabschnitt definierten Ebene. Die Rampenanordnung kann aber auch in Form einer Kugelrampenanordnung oder einer Rollenanordnung ausgestaltet sein, wobei die Ringe entsprechende Stellkonturen, respektive Gegen konturen aufweisen können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner gelöst durch eine Getriebeanord nung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, umfassend: ein ortsfestes Ge- triebegehäuse, eine Formschlusseinrichtung und eine Betätigungsvorrichtung zum Be tätigen der Formschlusseinrichtung, wobei die Betätigungsvorrichtung eine oder meh rere der oben genannten Ausgestaltungen hat. Die Formschlusseinrichtung weist das axial zur Drehachse bewegbare Formschlusselement und ein um die Drehachse dreh bar angeordnetes Gegenelement aufweist. In der Offenstellung sind das Formschlus- selement und das Gegenelement außer Eingriff, sodass das Formschlusselement und das Gegenelement relativ zueinander verdrehbar sind. In der Schließstellung sind das Formschlusselement und das Gegenelement miteinander formschlüssig in Eingriff, so dass eine relative Drehbewegung zwischen dem Formschlusselement und dem Ge genelement gesperrt ist.

Das Formschlusselement und das korrespondierende Gegenelement wirken in axialer Richtung zusammen. Das heißt, das Formschlusselement und das Gegenelement werden durch axiales Verlagern des Formschlusselementes hin zum Gegenelement miteinander formschlüssig in Eingriff gebracht. Die Formschlusseinrichtung weist vor- zugsweise mehrere der Formschlusselemente und/oder mehrere der Gegenelemente auf, die in Umfangsrichtung um die Drehachse verteilt angeordnet sein können. Auf diese Weise wird die auf das jeweilige Formschlusselement beziehungsweise Gegen element einwirkende spezifische Last deutlich reduziert. Beispielsweise kann das eine Formschlusselement eine Klaue oder ein Zahn sein, das mit dem korrespondierenden Gegenelement in Form einer Aussparung oder Lücke zusammenwirkt, oder vice versa.

Die Getriebeanordnung kann eine Leistungsverzweigungseinheit aufweisen, die in dem Getriebegehäuse angeordnet ist. Die Leistungsverzweigungseinheit kann in Form eines Differentialgetriebes gestaltet sein, das einen Differentialkorb als Eingangsteil und zwei Ausgangsräder als Ausgangsteil aufweist. Alternativ kann die Leistungsver zweigungseinheit auch in Form einer Doppelkupplung gestaltet sein, die einen Kupp lungskorb als Eingangsteil und zwei separat steuerbare Reibungskupplungen mit zwei Kupplungsnaben als Ausgangsteil aufweist. Mit einer solchen Doppelkupplung, die vom Anmelder auch als„Twinster“ bezeichnet wird, kann eine variable Drehmoment verteilung auf zwei angeschlossene Seitenwellen vorgenommen werden.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Getriebegehäuse ein erstes Drehelement und ein zweites Drehelement angeordnet sind, die jeweils um die Drehachse drehbar gelagert sind. Das Formschlusselement ist um die Drehachse drehbar und mit dem ersten Drehelement antriebsverbunden. Das Gegenelement ist mit dem zweiten Drehelement fest verbunden. Auf diese Weise wird eine Kupplung bereitgestellt, die durch die Betätigungsvorrichtung geöffnet und ge schlossen werden kann. In der Offenstellung des Formschlusselementes ist eine Dreh- momentübertragung zwischen dem ersten Drehelement und dem zweiten Drehele ment unterbrochen, wogegen die Drehmomentübertragung in der Schließstellung des Formschlusselementes hergestellt ist. Da die Kupplung durch Betätigen des Linearan triebes geöffnet wird, kann die Kupplung auch als Disconnect-Kupplung bezeichnet werden kann. Die Getriebeanordnung kann insbesondere im Antriebsstrang des Kraft- fahrzeugs verwendet werden, um einen Teilabschnitt des Antriebsstranges abzukop peln. Beispielsweise können dadurch bei einem Hybridfahrzeug die Seitenwellen ab gekoppelt werden, um im elektrisch angetriebenen Antriebsstrang ein Mitdrehen der Antriebskomponenten bei Hochgeschwindigkeitsfahrten zu vermeiden. Das erste Drehelement kann ein antriebsseitiges Rad, insbesondere ein Zahnrad sein, das insbesondere mit dem Differentialgehäuse, respektive dem Differentialkorb dreh fest verbunden sein kann. Das Differentialgehäuse ist in dem Getriebegehäuse ange ordnet und um die Drehachse drehbar gelagert. Das Gegenelement kann mit dem zweiten Drehelement in Form eines Differentialträgers des Differentialgetriebes fest verbunden sein. Damit der zweite Ring das Formschlusselement axial verlagern kann, erstreckt sich das Formschlusselement durch eine Öffnung im Differentialgehäuse nach innen hindurch. Sowohl in der Offenstellung als auch in der Schließstellung ist das axial verschiebliche Formschlusselement stets in der Öffnung des Differentialge häuses aufgenommen, sodass das Formschlusselement mit dem Differentialgehäuse mitdreht, respektive antriebsverbunden ist. Vorzugsweise ist ein Kupplungsring außer halb des Differentialgehäuses und koaxial zur Drehachse angeordnet, wobei insbe sondere mehrere der Formschlusselemente in Umfangsrichtung um die Drehachse verteilt an dem Kupplungsring angeordnet sind. Der Kupplungsring kann sich zumin- dest mittelbar an dem zweiten Ring axial abstützen.

Weiterhin können axial zur Drehachse wirkende Federmittel vorhanden sein, die zu mindest mittelbar gegenüber dem ortsfesten Getriebegehäuse axial abgestützt sind und das Formschlusselement in die Offenstellung zumindest mittelbar beaufschlagen. Damit ist auf einfache und zuverlässige Weise sichergestellt, dass das Formschlus selement stets am zweiten Ring zumindest mittelbar axial abgestützt ist und beim Öff nen der Kupplung mit dem zweiten Ring zurück in die Offenstellung, respektive in Rich tung des ersten Rings rückgeführt wird. Um ein Überführen des Formschlusselemen tes in die Schließstellung allein durch die in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel zu ermöglichen, ist vorzugsweise eine Federkraft der axial wirkenden Federmittel klei ner als die Federkraft der in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Getriebegehäuse ein erstes Drehelement angeordnet und um die Drehachse drehbar gelagert ist, wobei das Formschlusselement am zweiten Ring drehfest gehalten oder angeformt ist und das Gegenelement mit dem ersten Drehelement fest verbunden ist. Auf diese Weise wird eine Parksperre bereitgestellt, die durch die Betätigungsvorrich tung geöffnet und geschlossen werden kann. In der Offenstellung des Formschlus selementes ist eine Drehbewegung des ersten Drehelementes freigegeben, wogegen in der Schließstellung des Formschlusselementes die Drehbewegung des ersten Dre helementes gesperrt ist.

In bevorzugter Weise ist das erste Drehelement ein antriebsseitiges Zahnrad, insbe sondere ein drehfest mit dem Differentialgehäuse verbundenes Tellerrad. Das erste Drehelement kann ebenso auch das mit dem Zahnrad mitdrehende Differentialge häuse sein. Um mit dem axial beweglichen Formschlusselement in Eingriff zu kom men, kann das Gegenelement an einer dem Formschlusselement zugewandten Seite des Zahnrades ausgebildet, insbesondere angeformt sein. Zum Beispiel können an der dem Formschlusselement, respektive dem zweiten Ring zugewandten Seite des Zahnrades mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Aussparungen oder Lü cken gestaltet sein, in die die Formschlusselemente axial eingreifen können. Auf diese Weise wird eine besonders kompakte und leistungsfähige Parksperre bereitgestellt, die mit einer geringen Anzahl an Bauteilen auskommt, ein nur geringes Gewicht auf weist und trotzdem ein hohes Drehmoment aufnehmen kann, um die Drehbewegung des ersten Drehelementes sicher zu sperren.

Weiterhin können axial zur Drehachse wirkende Federmittel vorhanden sein, die zu mindest mittelbar gegenüber dem ortsfesten Getriebegehäuse axial abgestützt sind und das Formschlusselement in die Offenstellung zumindest mittelbar beaufschlagen. Die axial wirkenden Federmittel können sich beispielsweise einerends am antriebssei tigen Zahnrad und andererends am zweiten Ring abstützen, um den Linearantrieb beim Öffnen der Parksperre zu unterstützen.

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

Figur 1 eine Querschnittsansicht einer Getriebeanordnung gemäß einer ersten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei eine geöffnete Position der Kupplung gezeigt ist;

Figur 2 eine Explosionsansicht der Getriebeanordnung aus der Figur 1 ;

Figur 3 eine Längsschnittansicht der Getriebeanordnung aus der Figur 1 ;

Figur 4 eine perspektivische Querschnittsansicht der Getriebeanordnung aus der

Figur 1 , wobei die Kupplung in der geöffneten Position dargestellt ist;

Figur 5 eine perspektivische Längsschnittansicht der Getriebeanordnung aus der

Figur 1 , wobei die Kupplung in der geöffneten Position dargestellt ist;

Figur 6 eine perspektivische Querschnittsansicht der Getriebeanordnung aus der

Figur 1 , wobei die Kupplung in der Zahn-auf-Zahn-Stellung dargestellt ist; Figur 7 eine perspektivische Längsschnittansicht der Getriebeanordnung aus der Figur 1 , wobei die Kupplung in der Zahn-auf-Zahn-Stellung dargestellt ist;

Figur 8 eine perspektivische Querschnittsansicht der Getriebeanordnung aus der

Figur 1 , wobei die Kupplung in der geschlossenen Position dargestellt ist;

Figur 9 eine perspektivische Längsschnittansicht der Getriebeanordnung aus der

Figur 1 , wobei die Kupplung in der geschlossenen Position dargestellt ist;

Figur 10 eine Querschnittsansicht einer Getriebeanordnung gemäß einer zweiten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei eine geöffnete Position der Parksperre gezeigt ist;

Figur 1 1 eine Längsschnittansicht der Getriebeanordnung aus der Figur 10;

Figur 12 eine Explosionsansicht der Getriebeanordnung aus der Figur 10;

Figur 13 eine perspektivische Ansicht der Getriebeanordnung aus der Figur 10, wo bei die Parksperre in einer geöffneten Position dargestellt ist;

Figur 14 eine perspektivische Ansicht der Getriebeanordnung aus der Figur 10, wo bei die Parksperre in einer Zahn-auf-Zahn-Stellung gezeigt ist; und

Figur 15 eine perspektivische Ansicht der Getriebeanordnung aus der Figur 10, wo bei die Parksperre in einer geschlossenen Position dargestellt ist.

Die Figuren 1 bis 9, welche nachstehend gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung. Die Getriebeanordnung umfasst ein ortsfestes Getriebegehäuse 1 , eine Leistungsverzweigungseinheit 2, eine Formschlusseinrichtung in Form einer Kupplung 3 und eine Betätigungsvorrichtung 4 zum Betätigen der Kupplung 3. Die Leistungsverzweigungseinheit 2 ist vorliegend in Form eines Differentialgetriebes ge staltet, wobei es sich versteht, dass die Getriebeanordnung auch andere Baueinheiten als ein Differentialgetriebe aufweisen kann, insbesondere eine Doppelkupplung, die einen Kupplungskorb als Eingangsteil und zwei separat steuerbare Reibungskupplun gen mit zwei Kupplungsnaben als Ausgangsteil aufweist („Twinster“). Die vorliegende Getriebeanordnung mit dem Differentialgetriebe 2 dient zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, und zwar zur Verteilung eines eingeleiteten Drehmoments auf zwei Seitenwellen des Kraftfahrzeuges (nicht dargestellt), wobei eine Drehmomen tübertragung zwischen einem Antriebsmotor des Kraftfahrzeuges und den beiden Sei tenwellen mittels der Kupplung 3 optional bei Bedarf hergestellt oder unterbrochen werden kann. Die Kupplung 3 ist im Leistungspfad zwischen einem Antriebsteil, respektive einem antriebsseitigen ersten Drehteil 5 und einem Abtriebsteil, respektive einem abtriebs seitigen zweiten Drehteil 6, angeordnet. Das erste Drehteil ist in Form eines Antriebs rades, respektive Tellerrades 5, und das zweite Drehteil ist in Form eines Trägerele ments 6 des Differentialgetriebes 2 gestaltet. Über das Antriebsrad 5 kann Drehmo- ment von dem Antriebsmotor des Kraftfahrzeuges in die Getriebeanordnung zum An treiben des Differentialgetriebes 2 eingeleitet werden. Das Antriebsrad 5 ist fest mit einem Gehäuse, insbesondere einem Differentialgehäuse 7 verbunden, insbesondere mittels Schweißen, wobei auch andere Verbindungsarten, wie Schraubverbindungen, denkbar sind. Das Differentialgehäuse 7 ist zweiteilig aufgebaut und umfasst ein erstes Gehäuseteil 8 und ein zweites Gehäuseteil 9, die im Bereich ihrer öffnungsseitigen Enden jeweils einen Flanschabschnitt 10, 1 1 aufweisen, mit dem sie mit dem Antriebs rad 5 verbunden sind. Das Differentialgetriebe 2 ist in dem Differentialgehäuse 7 auf genommen und um eine Drehachse A innerhalb des Getriebegehäuses 1 drehbar ge lagert.

Das Trägerelement 6 des Differentialgetriebes 2 ist ringförmig gestaltet und weist eine im Wesentlichen zylindrische Außenfläche 12 auf, mit der das Trägerelement 6 gegen über einem entsprechenden innenzylindrischen Flächenabschnitt 13 des Differential gehäuses 7 um die Drehachse A in dem Gehäuse 7 drehbar gelagert ist. In dem Trä- gerelement 6 sind zwei Bohrungen 14 vorgesehen, in die ein Zapfen 15 eingesteckt und mittels eines Sicherungsstifts 16 fixiert ist. Auf dem Zapfen 15 sind zwei Differen tialräder 17 um eine Zapfenachse B drehbar gelagert. Die beiden Differentialräder 17 sind jeweils mit einem Seitenwellenrad 18 in Verzahnungseingriff, die koaxial zur Dreh achse A angeordnet sind. Die beiden Seitenwellenräder 18 haben jeweils eine Längsverzahnung 20, in die eine entsprechende Gegenverzahnung der nicht darge stellten Seitenwelle zur Drehmomentübertragung eingesteckt werden kann.

Die Kupplung 3 ist als formschlüssige Kupplung gestaltet, insbesondere als Zahnkupp- lung, wobei auch andere Kupplungen verwendet werden können. Die formschlüssige Kupplung 3 umfasst ein erstes Kupplungsteil 21 , das mit dem Differentialgehäuse 7 drehfest und axial beweglich verbunden ist, sowie Gegenelemente 22, die ein zweites Kupplungsteil bilden und mit dem Trägerelement 6 fest verbunden sind. Das erste Kupplungsteil 21 ist relativ zum zweiten Kupplungsteil 22 axial beweglich und kann zur Übertragung eines Drehmoments in dieses axial eingerückt werden, sodass eine form schlüssige Verbindung zwischen den beiden Kupplungsteilen 21 , 22 entsteht (Schließ stellung). Durch erneutes axiales Ausrücken des ersten Kupplungsteils 21 kann die Drehmomentübertragung wieder unterbrochen werden (Offenstellung). Das erste Kupplungsteil 21 hat einen Kupplungsring 23, der außerhalb des Differenti algehäuses 7 angeordnet ist und mehrere über den Umfang verteilte Formschlussele mente 24 aufweist. In der gezeigten Ausgestaltung sind vier Formschlusselemente 24 vorgesehen, die hier in entsprechend vier umfangsverteilte Ausnehmungen 19 des Kupplungsringes 23 eingesetzt sind. Es versteht sich, dass auch eine hiervon abwei- chende Anzahl von Formschlusselementen 24, und dementsprechend auch eine an dere Anzahl von Öffnungen 25 in dem Differentialgehäuse 7, beispielsweise zwei, drei, fünf oder auch mehr als fünf verwendet werden könnten. Die Formschlusselemente 24 erstrecken sich von dem Kupplungsring 23 aus in axialer Richtung. Die Formschlus selemente 24 können auch als Nockenelemente oder als axiale Ansätze bezeichnet werden. Zur Drehmomentübertragung vom ersten Kupplungsteil 21 auf das Differenti algehäuse 7 greifen die Formschlusselemente 24 in beziehungsweise durch umfangs verteilte Öffnungen 25 des Differentialgehäuses 7 ein. Auf diese Weise rotiert das erste Kupplungsteil 21 gemeinsam mit dem drehend antreibbaren Differentialgehäuse 7 um die gemeinsame Drehachse A, sodass das erste Kupplungsteil 21 mit dem Differenti- algehäuse 7 antriebsverbunden ist. Dabei ist vorgesehen, dass das erste Kupplungs teil 21 relativ zum Differentialgehäuse 7 axial geführt und koaxial zur Drehachse A zentriert ist. Die Führung und Zentrierung erfolgt über Flächenpaarungen, die jeweils zwischen einer Außenfläche eines Formschlusselements 24 und einer Innenfläche der jeweiligen Gehäuseöffnung 25 gebildet sind. Dabei sind zwischen den Außenflächen der Formschlusselemente 24 und den Innenflächen der Gehäuseöffnungen 25 jeweils Spielpassungen mit hoher Genauigkeit gebildet, damit eine axiale Beweglichkeit des ersten Kupplungsteils 21 relativ zum Differentialgehäuse 7 bei gleichzeitig guter radi aler Zentrierung gewährleistet ist.

An ihren dem Differentialgetriebe 2 zugewandten Enden haben die Formschlussele mente 24 als Formschlussmittel jeweils ein Zahnringsegment. Die Zahnringsegmente des ersten Kupplungsteils 21 sind mit einem Zahnringsegment des zweiten Kupp lungsteils 22 zur Drehmomentübertragung in Eingriff bringbar, wobei dieser Zahnring an der Stirnseite des Trägerelements 6 einteilig angeformt ist und eine zu den Zahn ringsegmenten des ersten Kupplungsteils 21 gegengleiche Verzahnung hat. Durch Be tätigung der Betätigungsvorrichtung 4 kann das erste Kupplungsteil 21 relativ zum zweiten Kupplungsteil 22 axial bewegt werden, wobei eine Drehmomentübertragung in der Schließstellung der Formschlusselemente 24 vom Antriebsrad 5 auf das Diffe- rentialgetriebe 2 gewährleistet ist, während die Drehmomentübertragung in der Offen stellung der Formschlusselemente 24 unterbrochen ist. In Abwandlung der zwischen dem ersten Kupplungsteil 21 und dem zweiten Kupplungsteil 22 vorgesehenen stirn seitigen Verzahnungen können prinzipiell auch andere Formschlussmittel verwendet werden, welche zur Übertragung eines Drehmoments formschlüssig miteinander in Eingriff bringbar sind, beispielsweise eine Hürth-Verzahnung, die auch als Plan-Kerb- Verzahnung bezeichnet wird. Mit der Summe aller Außenflächen der über den Umfang verteilten Formschlusselemente 24 wird das erste Kupplungsteil 21 relativ zum Diffe rentialgehäuse 7 koaxial zur Drehachse A zentriert und axial zur Drehachse A geführt. Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 4 ist, in der in den Figuren 1 bis 9 ge zeigten Ausführungsform, zum Öffnen und Schließen der Kupplung 3 ausgebildet und zwischen einer Gehäusewand 26 des ortsfesten Getriebegehäuses 1 und dem An triebsrad 5 angeordnet. Hierzu weist die Betätigungsvorrichtung 4 einen ersten Ring 27 auf, der um die Dreh achse A drehbar gehalten ist. Der erste Ring 27 ist gegenüber der Gehäusewand 26 des Getriebegehäuses 1 axial abgestützt, wobei zwischen dem ersten Ring 27 und der Gehäusewand 26 ein Gleitring 28 angeordnet ist. Weiterhin weist die Betätigungsvor richtung 4 einen zweiten Ring 29 auf, der mittels Verdrehsicherungsmittel 30 drehfest gehalten ist. Die Verdrehsicherungsmittel 30 umfassen hier exemplarisch drei Stifte, die einerends in Bohrungen 31 des zweiten Ringes 29 und andererends in Bohrungen 32 des Getriebegehäuses 1 eingesteckt sind. Zwischen den beiden Ringen 27, 29 ist eine Rampenanordnung 33 angeordnet, über die die beiden Ringe 27, 28 gegeneinan der axial abgestützt sind. Die Rampenanordnung 33 weist am ersten Ring 27 ange ordnete erste Rampenelemente 34 und am zweiten Ring 29 angeordnete zweite Ram penelemente 35 auf. Die Rampenelemente 34, 35 sind jeweils an der dem anderen Ring 27, 29 zugewandten Stirnseite des Rings 27, 29 angeordnet. Die Rampenele mente 34, 35 weisen jeweils einen ersten Rampenabschnitt mit einem Steigungswin kel, hier exemplarisch mit etwa 30° bis 50° gezeigt, und einen zweiten Rampenab schnitt mit einem Steigungswinkel von 0° auf. Durch Verdrehen des ersten Rings 27 in einer ersten Drehrichtung Ri um die Drehachse A wird ein axialer Abstand zwischen dem ersten Ring 27 und dem zweiten Ring 29 vergrößert, um die Formschlussele mente 24 in die Schließstellung axial zu bewegen, das heißt entlang der Drehachse A. Durch Verdrehen des ersten Rings 27 in einer, der ersten Drehrichtung entgegenge setzten, zweiten Drehrichtung R2 wird der axiale Abstand zwischen dem ersten Ring 27 und dem zweiten Ring 29 verkleinert, um die Formschlusselemente 24 in die Of fenstellung axial zu bewegen. Die Drehrichtungen sind in der Figur 1 mittels der Pfeile Ri und R2 dargestellt.

Zum Verdrehen des ersten Ringes 27 um die Drehachse A weist die Betätigungsvor richtung 4 in Umfangsrichtung wirkende Federmittel 36 und einen Linearantrieb 37 auf. Die Federmittel 36 sind in Umfangsrichtung um die Drehachse A am Getriebegehäuse 1 abgestützt und beaufschlagen den ersten Ring 27 in der ersten Drehrichtung Ri, das heißt, stets im Schließsinne der Kupplung 3. Dagegen ist der Linearantrieb 37 ausge bildet, um den ersten Ring 27 in der zweiten Drehrichtung R2, entgegen einer Feder kraft der in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel 36, zu verdrehen. Weiterhin sind axial wirkende Federmittel 38 vorgesehen, sich einerends an dem Antriebsrad 5 und andererends an dem ersten Kupplungsteil 21 axial abstützen und das erste Kupp lungsteil 21 in Richtung der Offenstellung federnd beaufschlagen. Die axial wirkenden Federmittel 38 sind hier als eine konzentrisch zur Drehachse A angeordnete Tellerfe der ausgebildet. Die hier in geschlitzter Form gestaltete Tellerfeder 38 stützt sich mit ihrem Ringabschnitt 59 an einer in Umfangsrichtung gestalteten Schulter 60 des Kupp lungsringes 23 und mit ihren Fingern 61 am Tellerrad 5 ab. In der Figur 1 ist erkennbar, dass zwei der in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel 36 vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind, ins besondere, wie hier dargestellt, diametral einander gegenüberliegend angeordnet sind. Jedes der Federmittel 36 weist eine Druckfeder, insbesondere eine Schrauben druckfeder 39, ein Drückerglied 40 und ein Halteelement 41 auf. Das Drückerglied 40 weist einen länglichen, stiftartigen Grundkörper 42 auf, der von der Schraubendruck feder 39 umschlossen ist. Weiterhin weist das Drückerglied 40 einen gegenüber dem Grundkörper 42 verbreiterten Kopf 43 auf. Somit kann sich die jeweilige Schrauben- druckfeder 39 einerends über das Halteelement 41 an dem ortsfesten Getriebege häuse 1 und andererends an dem Kopf 43 des Drückerglieds 40 abstützen. Zur axial verschieblichen Aufnahme des Drückerglieds 40 ist in dem Halteelement 41 eine Durchgangsbohrung 44 ausgebildet, in die ein vom Kopf 43 abgewandter Endbereich des Drückerglieds 40 aufgenommen ist. Der Kopf 43 des jeweiligen Drückerglieds 40 ist hier halbkugelförmig ausgebildet. Der erste Ring 27 weist zur Abstützung der in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel 36 vorliegend entsprechend zwei zweite An sätze 45 auf, die an einem ringförmigen Grundkörper 46 des ersten Rings 27 ange ordnet sind, insbesondere sich radial nach außen von diesem erstrecken. Die zweiten Ansätze 45 weisen an der den Drückergliedern 40 zugewandten Seiten Vertiefungen 47 auf, in denen die Köpfe 43 der Drückerglieder 40 einsitzen. In der Figur 1 ist er kennbar, dass die Vertiefungen 47 als Senkabschnitte von Durchgangsbohrungen ausgebildet sind.

Der Linearantrieb 37 weist eine Spindelwelle 48 und einen Aktuator 49 zum drehenden Antreiben der Spindelwelle 48 auf. Weiterhin weist der Linearantrieb 37 ein Betäti gungsglied in Form einer Gewindemutter 50 auf, die sich durch Drehung der Spindel welle 48 um eine von der Spindelwelle 48 definierte Spindelachse X translatorisch auf der Spindelwelle 48 bewegt. Die Spindelachse X und die Drehachse A sind mit Ab stand zueinander angeordnet und weisen keinen gemeinsamen Schnittpunkt auf. Bei- spielsweise in Figur 3 ist erkennbar, dass die Spindelachse X die Drehachse A im Bereich des ersten Ringes 27 mit Abstand zur Drehachse A insbesondere rechtwinklig kreuzt. Die Gewindemutter 50 ist mit dem ersten Ring 27 wirkverbunden. Hierzu stützt sich die Gewindemutter 50 an einem ersten Fortsatz 51 des ersten Rings 27 ab, der sich von dem ringförmigen Grundkörper 46 des ersten Rings 27 radial nach außen erstreckt. Der erste Ansatz 51 weist, wie die zweiten Ansätze 45, eine Durchgangs bohrung 52 und eine als Senkabschnitt gestaltete Vertiefung auf. Die Spindelwelle 48 durchgreift die Durchgangsbohrung 52 des ersten Ansatzes 51 unter Spiel derart, dass der erste Ring 27 zumindest innerhalb eines begrenzten Drehwinkels a um die Dreh- achse A verdrehbar ist. Die Gewindemutter 50 ist zwischen dem Aktuator 49 und dem ersten Ansatz 51 auf der Spindelwelle 48 angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine be sonders kompakte Anordnung, wobei grundsätzlich die Gewindemutter 50 auch auf der anderen Seite des ersten Ansatzes 51 angeordnet sein könnte. Die Gewindemutter 50 weist an einem dem ersten Ansatz 51 zugewandten Ende eine sphärisch gestaltete Oberfläche auf. Um die Gewindemutter 50 drehfest zu halten und auf der Spindelwelle 48 linear verschiebbar zu führen, stützt die Gewindemutter 50 sich radial außen an dem Getriebegehäuse 1 ab. Hierzu ist an der Gewindemutter 50 ein Vorsprung 53 ausgebildet, der in eine Nut 54 des Getriebegehäuses 1 eingreift. Die Gewindemutter 50 liegt lediglich lose an dem ersten Ansatz 51 an, sodass der Linearantrieb 37 den ersten Ring 27 nur in der zweiten Drehrichtung R2 verdrehen kann.

Der Aktuator 49 ist durch eine Gehäuseöffnung 55 von außen in das Getriebegehäuse 1 eingesetzt und kann mit dem Getriebegehäuse 1 verschraubt sein. Der Aktuator 49 ist vorzugsweise als elektromechanischer Aktuator ausgestaltet und von einer elektro- nischen Steuereinheit (nicht dargestellt) ansteuerbar. Es versteht sich jedoch, dass der Aktuator 49 auch alternative Ausgestaltungen haben kann, beispielsweise in Form eines hydraulischen oder pneumatischen Aktuators. Der Aktuator 49 ist mit der Spin delwelle 48 antriebsverbunden. An einem dem Aktuator 49 zugewandten Längsbe reich durchgreift die Spindelwelle 48 eine Gehäusebohrung 56, die gegenüber der Spindelwelle 48 mittels einer Hülse 57 abgedichtet ist. An einem dem Aktuator 49 ent fernt liegenden Ende der Spindelwelle 48 ist diese in eine weitere Hülse 58 drehbar eingesetzt und an dem Getriebegehäuse 1 über einen Haltewinkel 62 befestigt.

In den Figuren 4 und 5 ist die Kupplung 3 geöffnet dargestellt, das heißt die Form- Schlusselemente 24 befinden sich in der Offenstellung. Somit sind die Formschlus selemente 24 und die Gegenelemente 22 außer Eingriff, sodass zwischen dem An triebsrad 5 und dem Trägerelement 6 kein Drehmoment übertragen wird. In der ge zeigten Offenstellung stützt sich die Gewindemutter 50 an dem ersten Ansatz 51 des ersten Rings 27 ab. Die in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel 36 sind maximal vorgespannt, können den ersten Ring 27 jedoch nicht in die Schließstellung überfüh ren, weil die Gewindemutter 50 eine Verdrehung des ersten Ringes 27 in der ersten Drehrichtung Ri verhindert. Der axiale Abstand zwischen dem ersten Ring 27 und dem zweiten Ring 29 ist minimal.

In den Figuren 6 und 7 ist eine Zahn-auf-Zahn-Stellung gezeigt, bei der die Gewinde mutter 50 durch den Aktuator 49 zwar hin zum Aktuator 49 bewegt wurde, aber die Formschlusselemente 24 mit den Gegenelementen 22 noch nicht in Eingriff sind. Durch die relative Verdrehbarkeit des ersten Kupplungsteils 21 und des zweiten Kupp- lungsteils 22 gegeneinander ist, wie hier gezeigt, ein Eingriff der Formschlusselemente 24 in die Gegenelemente des zweiten Kupplungsteils 22 dann nicht möglich ist, wenn die Zähne des ersten Kupplungsteils 21 mit den Zähnen des zweiten Kupplungsteils 22 zur Anlage kommen, anstatt, wie zum Herstellen eines formschlüssigen Eingriffs notwendig, in Zwischenräume zwischen den Zähnen zu gleiten. Der erste Ring 27 konnte somit durch die in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel 36 lediglich gering fügig verdreht werden. Erkennbar ist, dass die Schraubendruckerfedern 39 im Ver gleich zu der, in den Figuren 4 und 5 gezeigten, Offenstellung nur geringfügig ent spannter sind und die Formschlusselemente 24 weiterhin im Schließsinne Vorspannen. In den Figuren 8 und 9 ist die Kupplung 3 im geschlossenen Zustand gezeigt, in der sich die Formschlusselemente 24 in der Schließstellung befinden. Erkennbar ist, dass die Zahn-auf-Zahn-Stellung aufgelöst wurde und die in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel 36 den ersten Ring 27 nunmehr ungehindert in der ersten Drehrichtung verdreht haben, in der der Axialabstand zwischen dem ersten Ring 27 und dem zwei- ten Ring 29 maximal ist und die Formschlusselemente 24 in die Schließstellung be wegt wurden. In der Schließstellung befinden sich die Formschlusselemente 24 und die Gegenelemente des zweiten Kupplungsteils 22 formschlüssig in Eingriff.

Die Figuren 10 bis 15, welche nachstehend gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bauteile, die mit Bauteilen der ersten Ausführungsform übereinstimmen beziehungsweise diesen entsprechen, sind mit denselben Bezugszei chen versehen, wie in den Figuren 1 bis 9. Die vorliegende Ausführungsform der Getriebeanordnung weist ebenfalls die im Zu sammenhang mit den Figuren 1 bis 9 beschriebene erfindungsgemäße Betätigungs vorrichtung 4 auf. Die Betätigungsvorrichtung 4 ist an derselben Stelle im Getriebege häuse 1 angeordnet. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform der vorliegenden Er findung wird durch die Betätigungsvorrichtung 4 hier eine Parksperre betätigt.

In der Figur 12 ist erkennbar, dass die Formschlusselemente 124 unmittelbar an dem zweiten Ring 29 angeformt sind. Die Formschlusselemente 124 sind in Umfangsrich tung um die Drehachse A verteilt angeordnet und erstrecken sich von dem zweiten Ring 29 in axialer Richtung. Entsprechend sind die Formschlusselemente 124, zusam men mit dem zweiten Ring 29, gegenüber dem Getriebegehäuse 1 drehfest gehalten und in axialer Richtung verlagerbar.

Die Gegenelemente 101 der Formschlusseinrichtung sind hier an dem ersten Drehe lement, hier in Form eines Antriebsrades 5, fest angeordnet. Konkret sind an einer dem zweiten Ring 29 zugewandten Seite des Antriebsrades 5 mehrere der Gegenele mente 101 in Umfangsrichtung verteilt ausgebildet. Auf diese Weise sind die Gegen elemente 101 mit dem ersten Drehelement 5 drehfest verbunden und um die Dreh achse A drehbar. In der Figur 10 ist die erste Drehrichtung mit dem Pfeil Ri und die zweite Drehrichtung mit dem Pfeil R2 verdeutlicht.

Die Gegenelemente 101 sind korrespondierend zu den Formschlusselementen 124 ausgebildet und ermöglichen einen Formschluss zwischen den Formschlusselemen ten 124 und den Gegenelementen 101 . In der Schließstellung ergibt sich somit eine Bindung zwischen dem jeweiligen Formschlusselement 124 und einem zugeordneten Gegenelement 101 , die durch die zueinander passende Form erzielt wird. Beispiels weise können die Formschlusselemente 124 in Form von Klauen gestaltet sein, die in die Gegenelemente 101 in Form von Lücken, die ihrerseits zwischen Klauen 102 be grenzt sein können, eingreifen können.

Zum Verdrehen des ersten Ringes 27 um die Drehachse A weist die Betätigungsvor richtung 4, analog zu der in den Figuren 1 bis 9 gezeigten Ausführungsform, die in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel 36 und einen Linearantrieb 37 auf. Weiterhin sind auch axial wirkende Federmittel 138 vorgesehen, die sich im Unterschied zu den axial wirkenden Federmittel 38, wie beispielsweise in der Figur 3 gezeigt, in Ausrich tung und Anordnung unterscheiden. Die Federmittel 138 stützen sich einerends an dem Getriebegehäuse 1 und andererends an dem zweiten Ring 29 axial ab. Somit kann der zweite Ring 29 in Richtung der Offenstellung federnd beaufschlagt werden. Die axial wirkenden Federmittel 38 sind hier ebenfalls als eine konzentrisch zur Dreh achse A angeordnete Tellerfeder ausgebildet. Die hier in geschlitzter Form gestaltete Tellerfeder 138 stützt sich mit ihrem Ringabschnitt 59 an einem in einer Nut des Ge triebegehäuses 1 eingesetzten Sicherungsring 160 und mit ihren Fingern 61 am zwei ten Ring 29 ab.

In der Offenstellung, die in der Figur 13 gezeigt ist, sind die Formschlusselemente 124 und die Gegenelemente 101 axial voneinander beabstandet und die Drehbewegung des Antriebsrades 5 ist somit freigegeben. Der axiale Abstand zwischen dem ersten Ring 27 und dem zweiten Ring 29 ist minimal. Die Federmittel 36 sind maximal vorge- spannt und beaufschlagen den ersten Ring 27 im Schließsinne.

In der Figur 14 ist eine Zahn-auf-Zahn-Stellung gezeigt. Der Aktuator 49 wurde betätigt und die Spindelwelle 48 wurde in eine Drehrichtung gedreht, bei der die Gewindemut ter 50 translatorisch zum Aktuator 49 bewegt wurde. Durch die im Schließsinn vorge- spannten und in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel 36 wurde der erste Ring 27 geringfügig in der ersten Drehrichtung Ri gedreht. Allerdings ist kein Formschluss zwi schen den Formschlusselementen 124 und den Gegenelementen 101 möglich, da die Formschlusselemente 124 mit Klauen 102, die die Gegenelemente 101 in Umfangs richtung begrenzen, zur Anlage kommen.

Nach Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung, welches durch geringfügiges Drehen des Antriebsrades 5 um die Drehachse A erzielt wird, können die Formschlusselemente 124 in die Gegenelemente 101 , die die Zwischenräume zwischen den Klauen 102 bil den, eingreifen. In der Schließstellung ist die Drehbewegung des Antriebsrades 5 um die Drehachse A blockiert.

Um die Parksperre wieder zu lösen, wird der Aktuator 49 betätigt, um die Spindelwelle 48 in einer Richtung zu drehen, bei der die Gewindemutter 50 translatorisch von dem Aktuator 49 weg bewegt wird. Dann drückt die Gewindemutter 50 gegen den ersten Ansatz 51 des ersten Rings 27 und drückt den ersten Ring 27, entgegengesetzt der Federkraft der in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel 36, in der zweiten Drehrich tung R2 bis in die Offenstellung.

Bezugszeichenliste

1 Getriebegehäuse

2 Leistungsverzweigungseinheit

3 Kupplung

4 Betätigungsvorrichtung

5 erstes Drehteil

6 zweites Drehteil

7 Differentialgehäuse

8 erstes Gehäuseteil

9 zweites Gehäuseteil

10 Flanschabschnitt

1 1 Flanschabschnitt

12 Außenfläche

13 Flächenabschnitt

14 Bohrung

15 Zapfen

16 Sicherungsstift

17 Differentialräder

18 Seitenwellenrad

19 Ausnehmung

20 Längsverzahnung

21 erstes Kupplungsteil

22 zweites Kupplungsteil

23 Kupplungsring

24 Formschlusselement

25 Öffnungen

26 Gehäusewand

27 erster Ring Gleitring

zweiter Ring

Verdrehsicherungsmittel

Bohrung

Bohrung

Rampenanordnung

Rampenelemente

Rampenelemente

in Umfangsrichtung wirkende Federmittel

Linearantrieb

axial wirkende Federmittel

Schraubendruckfeder

Drückerglied

Flalteelement

Grundkörper

Kopf

Durchgangsbohrung

zweite Ansätze

ringförmiger Grundkörper

Vertiefung

Spindelwelle

Aktuator

Gewindemutter

erster Ansatz

Durchgangsbohrung

Vorsprung

Nut

Gehäuseöffnung

Gehäusebohrung 7 Hülse

8 Hülse

9 Ringabschnitt

0 Schulter

1 Finger

2 Haltewinkel

101 Gegenelement

102 Klaue

103 Parksperre

124 Formschlusselement 138 axial wirkende Federmittel

160 Sicherungsring

A Drehachse

B Zapfenachse

Ri, R2 Drehrichtung

X Spindelachse

a Drehwinkel