mit einem Kupplungsmodul

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Kupplungsmodul, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Mit einem solchen Kupplungsmodul kann bedarfsweise Drehmoment auf eine Antriebsachse des Kraftfahrzeugs übertragen, oder eine Drehmomentübertragung zu unterbrochen werden.

Aus der US 6 634 978 B2 ist eine Differentialanordnung mit einem Differentialmechanismus und einem Schaltmechanismus bekannt, die in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen sind. Der Differentialmechanismus umfasst einen Differentialkorb, mehrere Differentialräder und zwei Seitenwellenräder. Das erste Seitenwellenrad ist drehfest mit einem ersten Gleichlaufgelenk zum Antreiben einer ersten Seitenwelle verbunden. Das zweite Seitenwellenrad hat eine äußere Längsverzahnung sowie eine innere Lagerbohrung, in der ein Gelenkzapfen eines zweiten Gleichlaufgelenks drehbar ge- lagert ist. Der Gelenkzapfen hat einen außenverzahnten Abschnitt, auf dem eine Nabe drehfest aufsitzt. Der Schaltmechanismus umfasst eine Schiebemuffe, welche auf der Nabe verschiebbar angeordnet ist, um die Nabe mit dem zweiten Seitenwellenrad zu verbinden oder von diesem zu trennen. Aus der DE 103 12 348 A1 ist ein Differentialgetriebe mit einer integrierten Sperrkupplung zur Verwendung als Achsgetriebe in einer bedarfsweise antreibbaren Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs mit mehreren angetriebenen Antriebsachsen bekannt. Die Sperrkupplung ist zwischen einem ersten Seitenwellenrad des Differentialgetriebes und einer zugeordneten ersten Seitenwelle wirksam eingesetzt. Die Sperr- kupplung, die als Viscokupplung oder als steuerbare Lamellenkupplung gestaltet sein kann, umfasst einen Kupplungskorb, der an einer Zwischenwelle angeschweißt ist, und eine Kupplungsnabe, die einstückig mit einem Gelenkaußenteil verbunden ist.

Aus der US 2010/0094519 A1 ist ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer permanent angetriebenen Vorderachse und einer bedarfsweise antreibbaren Hinterachse bekannt. Die Drehmomentverteilung zwischen der Vorderachse und der Hinterachse erfolgt über ein Verteilergetriebe mit einer Reiblamellenkupplung, die von einer elektronischen Regeleinheit steuerbar ist. Um bei geöffneter Reiblamellenkupplung Reibungsverluste durch unnötiges Rotieren des nachgelagerten Antriebsabschnitts zu vermeiden, ist in der Hinterachse eine Trennvorrichtung in Form einer Formschlusskupplung vorgesehen. Die Formschlusskupplung ist in einer geteilten Seitenwelle der Hinterachse benachbart zum Hinterachsdifferential angeordnet.

Aus der US 4 625 584 B ist eine ähnliche Antriebsanordnung mit einer geteilten An- triebsachse bekannt, die über einen Kupplungsmechanismus zur Drehmomentübertragung verbindbar oder zur Drehmomentunterbrechung trennbar ist.

Aus der DE 10 2009 037 428 A1 ist eine Achswellen-Trennanordnung mit einem Differentialgetriebe und einer Kupplungsanordnung bekannt. Das Differentialgetriebe weist zwei Seitenwellenräder auf, die jeweils mit einer zugehörigen Hohlwelle drehfest verbunden sind. Durch die Hohlwelle ist der Wellenzapfen eines Gelenkaußenteils durchgesteckt, das relativ zur Hohlwelle drehbar ist. Zwischen der Hohlwelle und dem Wellenzapfen ist eine Kupplungsanordnung mit einer Kupplungsmuffe vorgesehen, die von einem fluidbetriebenen Kupplungsstellglied axial verschiebbar ist.

Aus der DE 10 2012 022 01 1 A1 ist eine Antriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs bekannt, die ein Übertragungselement und ein Gleichlaufgelenk aufweist. Das Gelenkaußenteil des Gleichlaufgelenks ist mittels einer Schiebemuffe gegenüber dem Übertragungselement axial verschiebbar. Angrenzend an die Kugelbah- nen des Gelenkaußenteils ist ein Losring vorgesehen, der über Lagerelemente im Gelenkaußenteil frei drehbar gelagert ist. Je nach Schiebeposition des Gelenkaußenteils sind die Kugeln des Gelenks wahlweise mit den Kugelbahnen des Gelenkaußenteils in Eingriff, oder befinden sich im Losring, so dass sie kein Drehmoment zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkkinnenteil übertragen können.

Aus der DE 10 2005 004 290 A1 ist ein Getriebemodul zur variablen Drehmomentver- teilung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt. Das Getriebemodul umfasst zwei Wellen, eine dazwischen angeordnete Getriebestufe mit mehreren Planetenrädern und einem Planetenträger sowie eine Kupplung zum Ankoppeln des Trägerelements gegenüber einem ortsfesten Gehäuse. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kupplungsmodul insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, die kompakt aufgebaut und einfach monierbar ist. Die Aufgabe besteht weiter darin, eine Antriebsanordnung vorzuschlagen, in die ein entsprechendes Kupplungsmodul einfach integrierbar ist.

Eine Lösung besteht in einem Kupplungsmodul, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend: ein Kupplungsgehäuse, das Verbindungselemente zum Verbinden mit einem Getriebegehäuse aufweist; eine Antriebswelle, die mittels eines Wellenlagers in dem Kupplungsgehäuse um eine Drehachse drehbar gelagert ist, wobei ein äußerer Endabschnitt der Antriebswelle außerhalb des Kupplungsgehäuses und ein innerer Endabschnitt der Antriebswelle innerhalb des Kupplungsgehäuses liegt; ein Gleichlaufgelenk mit einem Gelenkaußenteil, einem Gelenkinnenteil und drehmomentübertragenden Elementen, die zwischen dem Gelenkaußenteil und dem Gelenkinnenteil zur Drehmomentübertragung angeordnet sind, wobei das Ge- lenkaußenteil zumindest teilweise innerhalb des Kupplungsgehäuses angeordnet ist und in dem Kupplungsgehäuse mittels eines Gelenklagers um die Drehachse drehbar gelagert ist; und eine steuerbare Kupplung, die in dem Kupplungsgehäuse angeordnet ist und ausgestaltet ist, um die Antriebswelle und das Gelenkaußenteil optional antriebsmäßig zu verbinden oder zu trennen.

Ein Vorteil besteht darin, dass das Kupplungsmodul eine separate Baueinheit bildet und einfach an ein vom Kupplungsmodul separat ausgeführtes Getriebe angeschlos- sen werden kann, so dass sich eine besonders einfache Montage ergibt. Unter Baueinheit wird in diesem Zusammenhang insbesondere eine vormontierte, funktionsfähige Einheit mit unverlierbaren Teilen verstanden. Dabei ist der konstruktive Anpassungsaufwand des Getriebes zum Verbinden mit dem Kupplungsmodul gering. Das Kupplungsgehäuse schließt einen Innenraum ein, in dem die Kupplung angeordnet ist. Die Kupplung ist ausgestaltet, um den in dem Innenraum angeordneten Endabschnitt der Antriebswelle mit dem Gelenkaußenteil zur Übertragung von Drehmoment zu verbinden oder von diesem zu trennen. Die Antriebswelle erstreckt vom Innenraum des Gehäuses durch einen Gehäuseabschnitt, in dem die Welle drehbar gelagert ist, hin- durch nach außen. An dem außenliegenden Endabschnitt hat die Antriebswelle Mittel zur Drehmomenteinleitung, beispielsweise eine Wellenverzahnung (Splines), zum drehfesten Verbinden mit einem Getriebeantriebsteil.

Das Kupplungsmodul lässt sich als vormontierte Baueinheit gut handhaben und kann mittels definierter Schnittstellen einfach mit dem Getriebe verbunden werden. Hierfür kann die Antriebswelle des Kupplungsmoduls mittels einer Steckverbindung mit einem Abtriebselement des Getriebes zur Drehmomentübertragung verbunden werden. Die Steckverbindung kann insbesondere eine Wellenverzahnung am äußeren Endabschnitt der Antriebswelle aufweisen, welche in eine gegengleiche Wellenverzahnung eines Getriebeteils drehfest eingesteckt werden kann. Anschließend können das Kupplungsgehäuse und das Getriebegehäuse mittels der Verbindungsmittel miteinander verbunden werden. Die Verbindungsmittel können übliche formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindungen wie beispielsweise Schraubverbindungen und/oder stoffschlüssige Verbindungen wie beispielsweise Schweißverbindungen umfassen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Kupplungsmodul als Baueinheit variabel für verschiedene Anwendungsfälle einsetzbar ist. Beispielsweise kann das Kupplungsmodul mit einem Getriebe verbunden werden, wobei eine Anordnung im Leistungspfad vor dem Getriebe möglich ist, so dass das Getriebe vom vorgelagerten Antriebsstrang optional antreibbar oder freischaltbar ist, oder eine Anordnung im Leistungspfad hinter dem Getriebe, so dass der nachgelagerte Antriebsstrang optional antreibbar oder freischaltbar ist. Nach einer möglichen Konkretisierung kann das Getriebe ein Differenti- algetriebe, insbesondere ein Achsdifferential des Kraftfahrzeugs sein. Das Kupplungsmodul kann dem Achsdifferential nachgelagert sein und dient in diesem Fall zum antriebsmäßigen An- und Abkoppeln einer Seitenwelle. Es versteht sich, dass auch andere Verwendungen denkbar sind, beispielsweise kann das Kupplungsmodul auch mit einem Mittendifferential eines mehrachsgetriebenen Kraftfahrzeugs verbunden werden, um eine zugehörige Achse optional anzutreiben oder drehmomentfrei zu schalten, oder mit einem Verteilergetriebe (Power Takeoff Unit).

Nach einer möglichen Ausführungsform kann die Kupplung als formschlüssige Kupp- lung gestaltet sein. Mit formschlüssiger Kupplung sind Kupplungen gemeint, bei denen die Drehmomentübertragung durch formschlüssiges Ineinandergreifen von zumindest zwei Kupplungsteilen erfolgt. Als Beispiele für formschlüssige Kupplungen seien hier Klauenkupplungen oder Zahnkupplungen genannt. Durch Schließen der Kupplung wird erreicht, dass die Antriebswelle und das Gleichlaufgelenk gemeinsam rotieren, während die in geöffneten Zustand frei gegeneinander drehbar sind. Es versteht sich jedoch, dass die Kupplung prinzipiell auch eine andere Ausgestaltung haben kann, beispielsweise in Form einer Reibungs- oder Lamellenkupplung.

Die Kupplung weist vorzugsweise ein erstes Kupplungsteil auf, das mit dem inneren Endabschnitt der Antriebswelle verbunden ist, ein zweites Kupplungsteil, das mit dem Gelenkaußenteil verbunden ist, sowie ein axial bewegliches Koppelelement zum antriebsmäßigen Verbinden des ersten Kupplungsteils mit dem zweiten Kupplungsteil. Das erste Kupplungsteil kann einteilig mit dem Wellenzapfen gestaltet sein und insbesondere erste Formschlusselemente aufweisen. Alternativ oder in Ergänzung kann das zweite Kupplungsteil einteilig mit dem Gelenkaußenteil gestaltet sein und insbesondere zweite Formschlusselemente aufweisen.

Das Koppelteil ist in eine erste Stellung bewegbar, in welcher die Antriebswelle mit dem Gelenkaußenteil zur Drehmomentübertragung verbunden ist, und in eine zweite Stellung, in welcher die Antriebswelle und das Gelenkaußenteil relativ zueinander frei drehbar sind. Das Koppelelement kann beispielsweise in Form einer Schiebemuffe gestaltet sein, die mit einem von dem ersten und dem zweiten Kupplungsteil drehfest in Eingriff ist und durch axiales Verschieben mit dem anderen von dem ersten und dem zweiten Kupplungsteil drehfest in Eingriff bringbar ist.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung sind die ersten Formschlusselemente und die zweiten Formschlusselemente gleich gestaltet, das heißt das Koppelteil kann einheit- liehe Eingriffsmittel zum formschlüssigen Verbinden mit der Antriebswelle und dem Gelenkaußenteil aufweisen. Das erste und zweite Kupplungsteil, beziehungsweise die ersten und zweiten Formschlusselemente, können jeweils einen größten Außendurchmesser aufweisen, der größer ist als ein Rollkreisdurchmesser der drehmomentübertragenden Elemente des Gleichlaufgelenks. Damit liegen die Kupplungsteile bezie- hungsweise Formschlusselemente auf einem verhältnismäßig großen Durchmesser, so dass die axiale Baugröße des Kupplungsmoduls besonders gering ist. Für eine einfache Montierbarkeit kann insbesondere vorgesehen sein, dass ein größter Kopfdurchmesser der zweiten Formschlusselemente kleiner ist als ein innerer Lagersitzdurchmesser des Gelenklagers.

Nach einer Ausgestaltung ist ein Aktuator zur Betätigung der Kupplung beziehungsweise zum Verschieben des Koppelelements vorgesehen. Der Aktuator kann beispielsweise in Form eines elektromagnetischen Aktuators gestaltet sein, wobei die Verschiebung des Koppelelements mithilfe magnetischer Kräfte erfolgt. Ein elektro- magnetischer Aktuator bietet den Vorteil einer kompakten Baugröße und einfachen technischen Aufbaus. In Konkretisierung kann der Aktuator eine axial bewegbare Kolbenstange aufweisen, wobei eine Schaltgabel vorgesehen ist, die an der Kolbenstange befestigt ist und in eine Ringnut des Koppelelements eingreift, um eine axiale Bewegung der Kolbenstange auf das Koppelelement zu übertragen.

Nach einer Ausführungsform kann das Kupplungsgehäuse einen Zentrierabschnitt zum Zentrieren des Kupplungsgehäuses relativ zum Getriebegehäuse aufweisen, wobei der Zentrierabschnitt insbesondere in einem axialen Überdeckungsbereich mit dem Wellenlager angeordnet ist. Der Zentrierabschnitt erleichtert die Montage des Kupp- lungsmoduls an das Getriebe und gewährleistet, dass die Antriebswelle koaxial zu einer Drehachse des Getriebes ausgerichtet wird. Der Zentrierabschnitt kann eine Zentrierfläche aufweisen, die in oder auf eine entsprechende Gegenfläche des Getrie- begehäuses geschoben wird, so dass die beiden Gehäuse koaxial zueinander ausgerichtet werden.

Das Gelenkaußenteil und die Antriebswelle sind jeweils drehbar im Kupplungsgehäuse gelagert. In Ergänzung kann zwischen dem Gelenkaußenteil und der Antriebswelle ein Radiallager vorgesehen sein, mit dem das Gelenkaußenteil und der Wellenzapfen relativ zu einander drehbar gelagert sind. Zur gelenkseitigen Abdichtung des Kupplungsgehäuses kann ein Gelenkdichtring zwischen einer Außenfläche des Gelenkaußenteils und einer Innenfläche des Kupplungsgehäuses dichtend angeordnet sein, welcher das Kupplungsgehäuse nach außen hin abdichtet. Der Gelenkdichtring kann in axialer Überdeckung mit den äußeren Kugelbahnen beziehungsweise dem Hohlraum des Gelenkaußenteils angeordnet sein.

Nach einer Ausführungsform ist das Kupplungsgehäuse mehrteilig aus miteinander verbundenen Gehäuseabschnitten zusammengesetzt. Insbesondere kann das Kupplungsgehäuse einen Gelenklagerabschnitt aufweisen, in dem das Gelenklager angeordnet ist, wobei ein kleinster Öffnungsdurchmesser des Gelenklagerabschnitts größer ist als ein größter Außendurchmesser des Gelenkaußenteils. Ferner kann das Kupplungsgehäuse einen Wellenlagerabschnitt aufweisen, in dem das Wellenlager ange- ordnet ist, wobei ein kleinster Öffnungsdurchmesser des Wellenlagerabschnitts kleiner ist als ein größter Außendurchmesser der Antriebswelle. Die beiden Gehäuseabschnitte werden nach der Montage der hierin aufzunehmenden Komponenten miteinander verbunden, insbesondere mittels einer Flanschverbindung, die beispielsweise geschweißt oder geschraubt sein kann. Das geschlossene Gehäuse hat einen Wan- dungsabschnitt, beziehungsweise eine Seitenwand, die von der Antriebswelle durchdrungen wird, und einen gegenüberliegenden Wandungsabschnitt, beziehungsweise eine Seitenwand, die von dem Gleichlaufgelenk durchdrungen wird. Der außenliegende Endabschnitt der Welle ist zur drehfesten Verbindung mit einem Antriebsbauteil ausgestaltet ist. Das Gleichlaufgelenk ist mit einer Seitenwelle drehfest verbindbar.

Das Gelenkaußenteil weist einen Hohlraum auf, in dem das Gelenkinnenteil aufgenommen ist, wobei der Hohlraum zumindest teilweise eine axiale Überdeckung mit dem Gelenklager beziehungsweise dem Gelenklagerabschnitt des Kupplungsgehäuses aufweist. Das Gleichlaufgelenk ragt damit relativ weit in das Kupplungsgehäuse hinein, so dass die axiale Baugröße des Kupplungsmoduls insgesamt gering ist. Es kann vorgesehen sein, dass die größte axiale Länge des Gelenkaußenteils kleiner ist als die größte axiale Länge der Antriebswelle, was ebenfalls zu einer kurzen axialen Länge des Kupplungsmoduls beiträgt.

Die Lösung besteht weiter in einer Antriebsanordnung mit einem Differentialgetriebe und einem Kupplungsmodul, das nach einer oder mehrerer der oben genannten Aus- führungen gestaltet ist, wobei das Differentialgetriebe ein Getriebegehäuse, einen Differentialkorb, der in dem Getriebegehäuse um die Drehachse (A) drehbar gelagert und von einem Antriebsrad drehend antreibbar ist, sowie einen Differentialrädersatz mit zwei Ausgangsrädern aufweist, wobei das Kupplungsgehäuse des Kupplungsmoduls mittels der Verbindungselemente mit dem Getriebegehäuse des Differentialgetriebes verbunden ist, wobei der äußere Endabschnitt der Antriebswelle mit einem der zwei Ausgangsräder des Differentialgetriebes drehfest verbunden ist.

Mit der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ergeben sich im Wesentlichen dieselben Vorteile, wie im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kupplungsmodul beschrieben, worauf abkürzend verwiesen wird. Insbesondere kann das Kupplungsmodul als vormontierte Baueinheit einfach mit dem Differentialgetriebe verbunden werden. Hierfür ist eine definierte Schnittstelle vorgesehen, an der die beiden Einheiten mittels geeigneter Verbindungsmittel fest miteinander verbunden werden. Für eine genaue Ausrichtung der beiden Einheiten zueinander kann eine Zentrieranordnung vor- gesehen sein, mit dem das Kupplungsgehäuse und das Getriebegehäuse relativ zueinander zentriert sind. Die Zentrieranordnung ist insbesondere so gestaltet, dass die Drehachse des Differentialkorbs und die Drehachse der Antriebswelle koaxial zueinander ausgerichtet sind. Hierfür kann die Zentrieranordnung beispielsweise einen dem Getriebegehäuse zugeordneten und einen dem Kupplungsgehäuse zugeordne- ten Zentrierabschnitt aufweisen, die mit geeigneter Passung ineinander gesteckt werden. Die Kontaktflächen der Zentrierabschnitte können über einen Dichtring nach außen abgedichtet werden. Die Verbindung der beiden Gehäuse kann beispielsweise mittel Flansch- beziehungsweise Schraubverbindungen realisiert werden. Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert. Hierin zeigt: ein erfindungsgemäßes Kupplungsmodul im Längsschnitt in geschlossener Position der Kupplung; das Kupplungsmodul gemäß Figur 1 in offener Position der Kupplung; Figur 3 das Kupplungsmodul gemäß Figur 1 in einer ersten perspektivischer Ansicht auf die Wellenseite;

Figur 4 das Kupplungsmodul gemäß Figur 1 in einer zweiten perspektivischer Ansicht auf die Gelenkseite;

Figur 5 eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung mit einem erfindungsgemäßen

Kupplungsmodul nach Figur 1 sowie einem Differentialgetriebe im Längsschnitt. Die Figuren 1 bis 4, die im Folgenden gemeinsam beschrieben werden, zeigen ein erfindungsgemäßes Kupplungsmodul 2. Ein Kupplungsmodul 2 kann im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, um die Leistungsübertragung von einer Antriebsquelle, beispielsweise einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor, auf eine angetriebene Antriebsachse beziehungsweise innerhalb einer An- triebsachse bedarfsweise zu steuern. Hierfür kann das Kupplungsmodul 2 innerhalb des Antriebsstranges zwischen der Antriebsquelle und dem Fahrzeugrädern angeordnet sein, um je nach Bedarf eine Drehmomentübertragung von der Antriebsquelle auf die im Leistungspfad nachgelagerte Antriebsachse zu ermöglichen, oder zu unterbrechen. Dabei kann das Kupplungsmodul 2 prinzipiell an beliebiger Stelle im optional antreibbaren Antriebsstrang angeordnet sein und insbesondere mit einer Getriebeeinheit verbunden werden, beispielsweise mit einem Verteilergetriebe, einem Mitteldifferential und/oder einem Achsdifferential. Das Kupplungsmodul 2 umfasst ein Kupplungsgehäuse 3, eine drehend antreibbare Antriebswelle 4, ein mit der Antriebswelle 4 koppelbares Gleichlaufgelenk 5 und eine steuerbare Kupplung 6 zum antriebsmäßigen Verbinden der Antriebswelle 4 mit dem Gleichlaufgelenk 5.

Das Kupplungsgehäuse 3 schließt einen Innenraum ein, in dem die Kupplung angeordnet ist. Die Antriebswelle 4 erstreckt sich durch eine Öffnung 7 in einem Wandungsabschnitt des Kupplungsgehäuses 3 hindurch, so dass ein äußerer Endabschnitt 8 der Antriebswelle 4 außerhalb des Kupplungsgehäuses 3 und ein innerer Endabschnitt 9 der Antriebswelle 4 innerhalb des Kupplungsgehäuses 3 angeordnet ist. Der äußere Endabschnitt 8 der Antriebswelle 4 hat Eingriffsmittel zum Einleiten eines Drehmoments von einem Antriebsbauteil, die beispielsweise in Form einer Wellenverzahnung (Splines) oder eines Keilwellenprofils gestaltet sein können. Der in dem Kupplungsgehäuse 3 liegende zweite Endabschnitt 9 kann bei Bedarf mittels der steuerbaren Kupp- lung 6 mit dem Gleichlaufgelenk 5 verbunden werden.

Das Gleichlaufgelenk 5 umfasst ein Gelenkaußenteil 12, ein Gelenkinnenteil 13 und drehmomentübertragende Elementen 14, die zwischen dem Gelenkau ßenteil und dem Gelenkinnenteil zur Drehmomentübertragung angeordnet sind. Das Gelenkaußenteil 12 hat mehrere umfangsverteilte äußere Kugelbahnen 15 und das Gelenkinnenteil 13 mehrere umfangsverteilte innere Kugelbahnen 16, wobei sich jeweils eine äußere und eine innere Kugelbahn radial gegenüberliegen und gemeinsam ein drehmomentübertragendes Element 14 aufnehmen. Es ist erkennbar, dass das Gleichlaufgelenk 5 vorliegend in Form eines Kugelgleichlaufdrehgelenks gestaltet ist. Die drehmomentüber- tragenden Elemente 14 sind entsprechend als Kugeln gestaltet, die in umfangsverteil- ten Fenstern eines zwischen dem Gelenkaußenteil 12 und dem Gelenkinnenteil 13 angeordneten Kugelkäfigs 17 aufgenommen sind. Es versteht sich, dass alternativ zu dem hier gezeigten Kugelgleichlaufgelenk als Festgelenk auch jede andere Gelenkbauart denkbar wäre, beispielsweise ein Kugelgleichlaufdrehgelenk nach Verschiebe- bauart, oder ein Tripodegelenk.

Das Gelenkaußenteil 12 erstreckt sich durch eine entsprechende Öffnung 18 im Kupplungsgehäuse 3 hindurch, so dass ein erster Abschnitt 19 des Gelenkaußenteils 12 innerhalb des Kupplungsgehäuses 3 und ein zweiter Abschnitt 20 des Gelenkaußenteils 5 außerhalb des Kupplungsgehäuses 3 angeordnet ist. Dabei beziehen sich die Konkretisierungen„innerhalb" und„außerhalb" auf das Kupplungsgehäuse 2 als Bezugselement, und zwar in axialer Richtung. Das Gelenkaußenteil 12 kann mittels der Kupplung 6 optional mit dem zweiten Endabschnitt 9 der Antriebswelle 4 zur Übertragung eines Drehmoments verbunden oder von dieser entkoppelt werden. Das Gelenkinnenteil 13 ist gegenüber dem Gelenkaußenteil 12 winkelbeweglich und mit einer Antriebswelle 22 drehfest verbunden, welche beispielsweise Teil einer Seitenwelle zum Antreiben eines Fahrzeugrads sein kann.

Zwischen dem Gelenkaußenteil 12 und der Antriebswelle 22 ist ein Dichtungselement 23 vorgesehen, welches den Gelenkraum nach außen hin abdichtet. Ein größerer erster Bund des Dichtungselements 23 ist mittels eines Spannbandes 24 mit dem Gelenkaußenteil 12 verbunden, und ein kleinerer zweiter Bund ist mittels eines zweiten Spannbandes 25 mit der Antriebswelle 22 verbunden. Das Dichtungselement 23 ist in Form eines Rollbalgs gestaltet, wobei es sich versteht, dass auch jede andere Form von Dichtelement verwendbar ist, beispielsweise ein Faltenbalg oder Membranbalg.

Die Antriebswelle 4, die auch als Eingangswelle bezeichnet werden kann, und das Gelenkaußenteil 12 sind koaxial zueinander angeordnet, das heißt die Drehachsen A4, A12 fallen zusammen. Das Gelenkinnenteil 13 ist gegenüber dem Gelenkaußenteil 12 winkelbeweglich, wobei die beiden Drehachse A12, A13 in abgewinkeltem Zustand einen Beugewinkel miteinander einschließen. Die Antriebswelle 4 ist mittels eines Wellenlagers 26 um die Drehachse A4 drehbar gelagert und über eine Stützfläche 27 axial abgestützt. Das Gelenkaußenteil 12 ist mittels eines Gelenklagers 28 um die Drehachse A12 drehbar gelagert. Das Gelenkaußenteil 12 ist in beide axiale Richtungen über das Gelenklager 28 am Kupplungsgehäuse 3 axial abgestützt. Zur Axialsicherung werden Axialsicherungsringe in entsprechende Ringnuten 29 eingesetzt. Die beiden Lager 26, 28 sind als Wälzlager gestaltet, insbesondere als Kugellager, wobei es sich versteht, dass auch andere Lagertypen verwendet werden können, beispielsweise Kegelrollenlager oder Gleitlager. Das Kupplungsgehäuse 3 ist insbesondere zweiteilig ausgeführt und umfasst ein wel- lenseitiges erstes Gehäuseteil 32, in dem die Antriebswelle 4 drehbar gelagert ist, und ein gelenkseitiges zweites Gehäuseteil 33, in dem das Gelenkaußenteil 12 drehbar gelagert ist. Die beiden Gehäuseteile 32, 33 werden nach der Montage der hierin auf- zunehmenden Komponenten miteinander verbunden. Hierfür haben die beiden Gehäuseteile 32, 33 entsprechende Verbindungselemente 34, 35, mit denen die Gehäuseteile miteinander beziehungsweise mit einem Anschlussbauteil, beispielsweise einem Getriebegehäuse, verbunden werden können. Die Verbindungselemente 34, 35 umfassen vorliegend mehrere über den Umfang verteilte, einander entsprechende Flanschabschnitte, die mittels Schraubbolzen miteinander beziehungsweise an einem ortsfesten Anschlussbauteil fixiert werden können. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Verbindungsmittel denkbar sind, beispielsweise eine Schweißverbindung. Zum Ausrichten des Kupplungsmoduls 2 gegenüber dem ortsfesten Anschlussbauteil hat das Kupplungsgehäuse 3 an dem wellenseitigen Gehäuseteil 32 eine zylindrische Zentrierfläche 10, die mit einer entsprechenden Gegenfläche des Anschlussbauteils zusammenwirkt, so dass das Kupplungsmodul 2 und das Anschlussbauteil relativ zueinander zentriert werden.

Das wellenseitige Gehäuseteil 32 hat einen Lagerabschnitt 36, beziehungsweise eine Seitenwand mit Lagerabschnitt 36, in dem das Wellenlager 26 einsitzt. Der in dem Kupplungsgehäuse 3 angeordnete Endabschnitt 9 ist flanschförmig gestaltet und hat einen größeren Durchmesser D4 als der aus dem Gehäuse 3 herausragende Wellenabschnitt. Es ist vorgesehen, dass der kleinste Öffnungsdurchmesser D36 des Lagerabschnitts 36 kleiner ist als der größte Außendurchmesser D4 der Antriebswelle 4. Zu Montagezwecken wird die Antriebswelle 4 mit dem ersten Endabschnitt 8 von innen durch die Öffnung 7 hindurchgeführt. Das gelenkseitige Gehäuseteil 32 hat einen Lagerabschnitt 37, beziehungsweise eine Seitenwand mit Lagerabschnitt 37, in dem das Gelenklager 28 einsitzt. Es ist erkennbar, dass der Gelenklagerabschnitt 37 einen kleinsten Öffnungsdurchmesser D37 aufweist, der größer ist als ein größter Außen- durchmesser D12 des Gelenkaußenteils 12. Zur gelenkseitigen Abdichtung des Kupplungsgehäuses 3 ist ein Dichtring 31 zwischen einer Außenfläche des Gelenkaußenteils 12 und einer Innenfläche des Kupplungsgehäuses 3 dichtend angeordnet. Zusätzlich zur Lagerung der Antriebswelle 4 und des Gelenkaußenteils 12 im ortsfesten Kupplungsgehäuse 3 sind die beiden Teile 4, 12 mittels eines weiteren Lagers 30 relativ zueinander drehbar gelagert. Hierfür haben die Antriebswelle 4 und das Gelenkaußenteil 12 an ihren einander zugewandten Endabschnitten jeweils einen Lager- sitz 38, 39, zwischen denen das Lager 30 aufgenommen ist. Das Lager 30 ist in Form eines Nadellagers gestaltet, wobei auch andere Lagertypen wie ein Gleitlager verwendbar sind. Der Lagersitz 38 der Antriebswelle 4 ist durch eine stirnseitige Ausnehmung gebildet, in die ein stirnseitiger Zapfen 40 des Gelenkaußenteils 12 eingesteckt ist. Dabei versteht es sich, dass auch die kinematische Umkehr möglich ist, das heißt, dass die Antriebswelle einen Zapfen aufweist, der in eine Ausnehmung des Gelenkaußenteils eingesteckt wird. Zwischen der Stirnseite der Antriebswelle 4 und der gegenüberliegenden Stirnseite des Gelenkaußenteil 12 ist ein axialer Spalt 41 gebildet, das heißt Antriebswelle 4 und Gelenkaußenteil 12 sind insgesamt berührungslos relativ zueinander.

Das Gelenkaußenteil 12 weist einen Hohlraum 21 auf, in dem das Gelenkinnenteil 13 aufgenommen ist. Es ist erkennbar, dass der Hohlraum 21 eine teilweise axiale Überdeckung mit dem Gelenklager 28 beziehungsweise dem Lagerabschnitt 37 des Kupplungsgehäuses 3 aufweist, so dass das Gleichlaufgelenk 3 relativ weit in das Kupp- lungsgehäuse 3 hineinragt. Die größte axiale Länge L12 des Gelenkaußenteils 12 ist kleiner als die größte axiale Länge L4 der Antriebswelle 4, so dass die axiale Länge des Kupplungsmoduls insgesamt gering ist.

Die drehend antreibbare Antriebswelle 4 und das Gelenkaußenteil 12 sind mittels der Kupplung 6 miteinander antriebsmäßig koppelbar oder entkoppelbar. Die Kupplung 6 ist vorliegend als Formschlusskupplung gestaltet und umfasst ein erstes Kupplungssteil 42 mit ersten Formschlusselementen, die am Endabschnitt 9 der Antriebswelle 4 gebildet sind, ein zweites Kupplungsteil 43 mit zweiten Formschlusselementen, die am Gelenkaußenteil 12 gebildet sind, sowie ein axial bewegliches Koppelelement 44 zum drehfesten Verbinden der ersten und zweiten Formschlusselemente. Das Koppelteil 44 ist in eine erste Stellung bewegbar, in der die Antriebswelle 4 und das Gelenkaußenteil 12 zur Drehmomentübertragung miteinander verbunden sind, und in eine zweite Stellung, in welcher die Antriebswelle 4 und das Gelenkaußenteil 12 relativ zueinander frei drehbar sind. Die erste Stellung, welche auch als Schließstellung bezeichnet werden kann, ist in Figur 1 gezeigt, während die zweite Stellung, die auch als Offenstellung bezeichnet werden kann, in Figur 2 dargestellt ist. Das Koppelelement 44 ist in Form einer Schiebemuffe gestaltet, die mit den Formschlusselementen der Antriebswelle 4 drehfest in Eingriff ist und durch axiales Verschieben zusätzlich mit den Formschlusselementen des Gelenkaußenteils 12 drehfest in Eingriff bringbar ist, so dass eine Drehmomentübertragung zwischen Antriebswelle 4 und Gelenkaußenteil 12 erfolgen kann.

Die ersten und zweiten Formschlusselemente sind untereinander gleich gestaltet, so dass das Koppelteil 44 einheitliche Eingriffsmittel zum Eingreifen mit beiden Formschlusselementen aufweist. Es ist erkennbar, dass die Kupplungsteile 42, 43 beziehungsweise die Formschlusselemente einen Außendurchmesser D42, D43 aufweisen, der größer ist als der Rollkreisdurchmesser D14 der drehmomentübertragenden Elemente 14 des Gleichlaufgelenks 3 und kleiner ist als ein innerer Lagersitzdurchmesser D28 des Gelenklagers 28.

Die Kupplung 6 wird mittels eines steuerbaren Aktuators 45 betätigt, welcher auf das Koppelelement 44 einwirkt, um dieses wahlweise in die Schließstellung oder die Offenstellung zu überführen. Der Aktuator 45 ist als elektromagnetischer Aktuator gestaltet, das heißt, dass die axiale Verschiebung des Koppelelements 44 mithilfe magnetischer Kräfte erfolgt. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Aktuatortypen verwendbar sind, beispielsweise elektromotorische, hydraulische oder pneumatische Ak- tuatoren. Der Aktuator 45 hat ein Aktuatorgehäuse 46, das über eine Flanschverbindung 47 mit dem Kupplungsgehäuse 3 verbunden ist. Ferner weist der Aktuator 45 eine axial bewegbare Kolbenstange 48 auf, deren vom Aktuator entferntes Ende in einer Bohrung 49 des Kupplungsgehäuses 3 axial beweglich aufgenommen ist. An der Kolbenstange 48 ist eine Schaltgabel 50 befestigt, die in eine Ringnut 52 des Kop- pelelements 44 eingreift, um eine axiale Bewegung der Kolbenstange 48 auf das Koppelelement 44 zu übertragen. Ein Vorteil des Kupplungsmoduls 2 ist, dass es für viele Anwendungsfälle beziehungsweise in diversen Einbausituationen innerhalb des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs verwendbar ist. Beispielsweise kann das Kupplungsmodul 2 mit einem Verteilergetriebe oder einem Differentialgetriebe verbunden werden, und zwar hinsichtlich des Leistungspfads vor oder hinter dem Getriebe.

Eine mögliche Anwendung für das Kupplungsmodul 2 ist in Figur 5 gezeigt, die nachstehend erläutert wird. Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung 53 mit einem Differentialgetriebe 54 und einem erfindungsgemäßen Kupplungsmodul 2 ge- mäß den Figuren 1 bis 4.

Das Differentialgetriebe 54 umfasst ein ortsfestes Gehäuse 55, in dem ein Differentialkorb 56 mittels zweier Lager 57, 58 um eine Drehachse A56 drehbar gelagert ist. Zur Einleitung eines Drehmoments in den Differentialkorb 56 ist ein Ringrad 59 vorgese- hen, das mit dem Differentialkorb fest verbunden ist, beispielsweise mittels einer Schweißverbindung oder Schraubverbindungen. In dem Differentialkorb 56 sind mehrere Differentialräder 60 auf einem Zapfen 62 um eine Zapfenachse A62 drehbar gelagert. Die beiden Differentialräder 60 laufen gemeinsam mit dem Differentialkorb 56 um und sind jeweils mit einem ersten und einem zweiten Abtriebsrad 63, 64 in Verzah- nungseingriff, die koaxial zur Drehachse A56 angeordnet sind. Die beiden Abtriebsräder 63, 64, die auch als Seitenwellenräder 63, 64 bezeichnet werden können, haben jeweils eine Längsverzahnung 65 (Splines), in die eine entsprechende Gegenverzahnung 66 einer Antriebswelle 4 zur Drehmomentübertragung eingreifen kann. Die beiden Abtriebsräder 63, 64 sind über zwischengeschaltete Gleitscheiben 66, 67 gegen- über dem Differentialkorb 56 axial abgestützt.

Das ortsfeste Getriebegehäuse 55 ist mit dem Kupplungsgehäuse 3 über eine Verbindungsanordnung 68 fest verbunden. Die Verbindungsanordnung 68 ist vorliegend in Form einer Flanschverbindung gestaltet, und umfasst die Verbindungselemente 34 am Kupplungsgehäuse 3, welche als Flanschabschnitte gestaltet sind, hierzu korrespondierende Flanschabschnitte 69 am Getriebegehäuse 55 sowie die beiden Flanschabschnitte 34, 69 miteinander verbindende Schraubbolzen 70. Zwischen dem Getriebegehäuse 55 und dem Kupplungsgehäuse 3 ist ferner eine Zentrieranordnung 72 vorgesehen, mit der die beiden Gehäuse 3, 55 relativ zueinander zentriert sind. Die Zentrieranordnung 72 umfasst die Zentrierfläche 10 des Kupplungsgehäuses 3 und eine korrespondierende Zentrierfläche 73 am Getriebegehäuse 55, so dass die beiden Gehäuse 3, 55 relativ zueinander zentriert sind. Die Zentrierflächen 10, 73 sind an entsprechenden hülsenförmigen Zentrierabschnitten der Gehäuse 3, 55 ausgebildet und insbesondere zylindrisch gestaltet. Die Zentrieranordnung 72 ist insbesondere in einem axialen Überdeckungsbereich mit dem Wellenlager 38 angeordnet, so dass auch eine genaue koaxiale Ausrichtung der Antriebswelle 4 erreicht wird. Zum Abdichten des Gehäuseinnenraums ist zwischen den Zentrierflächen 10, 73 ein Dichtring 74 in einer Ringnut angeordnet.

Das Kupplungsmodul 2 gemäß Figur 5 entspricht weitestgehend demjenigen gemäß den Figuren 1 bis 4, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Gleiche beziehungsweise einander entspre- chende Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen, wie bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 4.

Ein erster Unterschied besteht darin, dass bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 die Verbindungselemente 34 zum Verbinden mit dem Getriebegehäuse 55 separat von den Verbindungsmitteln zum Verbinden der beiden Kupplungsgehäuseteile 32, 33 ausgeführt sind. Ein weiterer Unterschied ist, dass die Kolbenstange 48 an ihrem vom Aktuator 45 entfernten Ende abstützungsfrei ist. Ferner ist in der Zentrierfläche 10 des Kupplungsgehäuses 3 eine Ringnut für den Dichtring 74 vorgesehen. Im Übrigen entspricht das in Figur 5 gezeigte Kupplungsmodul 2 zumindest im Wesentlichen dem in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Kupplungsmodul 2, so dass auf obige Beschreibung verwiesen wird.

Ein Vorteil eines erfindungsgemäßen Kupplungsmoduls 2 ist, dass dieses als separate, vormontierte Baueinheit einfach mit einem Getriebe verbunden werden kann. Da- bei ermöglicht eine definierte Schnittstelle mit Zentrier- und Verbindungselementen eine einfache Montage. Außerdem hat das Kupplungsmodul 2 eine kompakte Baugröße, so dass es insbesondere zum Einsatz in einer Achswelle beziehungsweise Seitenwelle einer Antriebsachse geeignet ist. Bezugszeichenliste

1

2 Kupplungsmodul

3 Kupplungsgehäuse

4 Antriebswelle

5 Gleichlaufgelenk

6 Kupplung

7 Öffnung

8 Endabschnitt

9 Endabschnitt

10 Zentrierfläche

1 1

12 Gelenkaußenteil

13 Gelenkinnenteil

14 drehmomentübertragende Elemente

15 äußere Kugelbahn

16 innerer Kugelbahn

17 Kugelkäfig

18 Öffnung

19 Abschnitt

20 Abschnitt

21 Hohlraum

22 Antriebswelle

23 Dichtungselement

24 Spannband

25 Spannband

26 Wellenlager

27 Stützfläche

28 Gelenklager

29 Ringnut

30 Lager

31 Gelenkdichtring erstes Gehäuseteil zweites Gehäuseteil Verbindungselement Verbindungselement Lagerabschnitt Lagerabschnitt Lagersitz

Lagersitz

Zapfen

Spalt

Formschlusselemente Formschlusselemente Koppelteil

Aktuator

Aktuatorgehäuse Flanschverbindung Kolbenstange

Bohrung

Schaltgabel

Ringnut

Antriebsanordnung Differentialgetriebe Getriebegehäuse Differentialkorb Lager

Lager

Ringrad

Differentialrad Zapfen

Seitenwellenrad Seitenwellenrad Längsverzahnung Gleitscheibe 67 Gleitscheibe

68 Verbindungsanordnung

69 Verbindungselement

70 Schraubbolzen

72 Zentrieranordnung 73 Zentrierfläche

74 Dichtring

A Drehachse

D Durchmesser

L Länge