KoppelVorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Koppelvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind bereits Koppelvorrichtungen, insbesondere eines Zahnradgetriebes, mit einem Zahnrad und mit einer mit dem Zahnrad verbundenen Koppeleinheit, die ein erstes Koppelelement zu einer Kopplung mit einem ersten Anbindungselement und ein zweites Koppelelement zu einer Kopplung mit einem zweiten Anbindungselement aufweist, bekannt.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen für die Koppelvorrichtung vorgesehenen Bauraum zu reduzieren. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und die unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht aus von einer Koppelvorrichtung, insbesondere eines Zahnradgetriebes, mit einem Zahnrad und mit einer mit dem Zahnrad verbundenen Koppeleinheit, die ein erstes Koppelelement zu einer Kopplung mit einem ersten Anbindungselement und ein zweites Koppelelement zu einer Kopplung mit einem zweiten Anbindungselement aufweist.

Es wird vorgeschlagen, dass die Koppelelemente bewegungstechnisch miteinander verbunden sind. Dadurch kann auf eine zweite Betätigungseinheit zum Verbinden mit dem zweiten Anbin- dungselement verzichtet werden und beide Koppelelemente können mittels einer Betätigungsvorrichtung mit den Anbindungs- elementen verbunden werden. Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung kann somit eine Konstruktion der Koppelvorrichtung vereinfacht werden, wodurch insbesondere ein Bauraum und Baukosten eingespart werden können. Unter „bewegungstechnisch verbunden" soll insbesondere verstanden werden, dass eine Bewegung des ersten Koppelelements zu einer Bewegung des zweiten Koppelelements führt. Vorzugsweise sind die Bewegungen gleichgerichtet. Das Zahnrad ist vorzugweise als ein Losrad ausgebildet und als ein Gangrad zur Bildung von zumindest einem Getriebegang vorgesehen.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Koppelelemente fest miteinander verbunden sind. Dadurch kann eine besonders einfache und vorteilhafte Ausgestaltung der Koppelvorrichtung erreicht werden. Insbesondere kann dadurch erreicht werden, dass das Zahnrad wahlweise mit dem ersten oder dem zweiten Anbindungs- element verbunden werden kann.

Vorteilhafterweise weist die Koppeleinheit eine Verbindungseinheit auf, die dazu vorgesehen ist, die Koppelelemente miteinander zu verbinden. Dadurch kann eine besonders einfache bewegungstechnische Verbindung erreicht werden. Unter „vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden. Unter einer „Verbindungseinheit" soll dabei insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, die Koppelelemente in einem Montage- schritt mit der Koppelvorrichtung zu verbinden. Vorteilhafterweise weist die Verbindungseinheit zumindest eine Schraubverbindung auf. Dadurch lassen sich die Koppelelemente kos-

tengünstig und einfach miteinander verbinden. Grundsätzlich sind aber auch andere formschlüssige, kraftschlüssige oder Stoffschlüssige Verbindungen denkbar, wie beispielsweise Nietverbindungen, Schweißverbindungen oder andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Verbindungen.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Zahnrad zumindest teilweise axial zwischen dem ersten Koppelelement und dem zweiten Koppelelement angeordnet ist. Dadurch können die Anbindungs- elemente vorteilhaft beidseits von dem Zahnrad angeordnet werden, wodurch eine besonders einfache konstruktive Ausgestaltung möglich ist. „Axial" soll dabei insbesondere in Bezug auf eine Rotationsachse der Koppelvorrichtung verstanden werden. Unter „zumindest teilweise" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass zumindest ein Teil des Zahnrads innerhalb einer maximalen axialen Erstreckung beider Koppelelemente liegt.

Vorzugsweise weist das Zahnrad zumindest eine Aussparung auf, in der zumindest ein Teil der Koppeleinheit angeordnet ist. Dadurch können die Koppelelemente auf einfache Weise bewegungstechnisch miteinander verbunden werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungseinheit zumindest teilweise in der Aussparung angeordnet ist. Dadurch kann eine einfache Verbindung erreicht werden, die eine Funktion des Zahnrads besonders wenig beeinträchtigt und eine einfache Montage ermöglicht. Vorteilhafterweise ist die Verbindungseinheit dazu vorgesehen, eine axiale Verschiebung der Koppelelemente zu ermöglichen. Insbesondere soll die Verbindungseinheit derart ausgestaltet sein, dass bei einer axialen Verschiebung der Koppelelemente ein Kontakt zwischen dem Zahnrad und den Koppelelementen vermieden wird bzw. lediglich ein Kontakt zu einer Begrenzung der axialen Verschiebung vorgesehen ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Koppelvorrichtung ein als Welle ausgebildetes erstes Anbindungselement aufweist, das dazu vorgesehen ist, mit dem ersten Koppelelement gekoppelt zu werden. Eine derartige Ausführung einer Anbindung ist für das Zahnrad vorteilhaft.

Vorzugsweise weist die Koppelvorrichtung ein als Welle ausgebildetes zweites Anbindungselement auf, das dazu vorgesehen ist, mit dem zweiten Koppelelement gekoppelt zu werden. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung erreicht werden.

Vorzugsweise ist die Koppeleinheit zumindest teilweise koaxial zu dem Zahnrad angeordnet. Dadurch kann eine einfache Ausgestaltung mit einer vorteilhaften Nutzung eines Bauraums erreicht werden.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenigstens eines der Koppelelemente zumindest teilweise koaxial zu dem Zahnrad anzuordnen. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung erreicht werden. Weiter wird vorgeschlagen, dass die Anbin- dungselemente koaxial zu dem Zahnrad angeordnet sind.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Koppeleinheit eine axial verschiebbare Schiebemuffe aufweist, die dazu vorgesehen ist, das Zahnrad wahlweise drehfest mit einem der Anbindungsele- mente zu koppeln. Unter einer „Schiebemuffe" soll insbesondere ein Bauteil verstanden werden, das drehfest und axialverschiebbar mit dem Zahnrad verbunden ist und das vorzugsweise dazu vorgesehen ist, in einer Schaltstellung eine formschlüssige Verbindung zu zumindest einem der Anbindungselemente herzustellen. Durch eine Ausgestaltung der Koppeleinheit mit-

tels einer Schiebemuffe kann einfach und kostengünstig eine Koppeleinheit bereitgestellt werden.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Koppelvorrichtung eine Betätigungsvorrichtung aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Koppeleinheit zu betätigen. Dadurch kann die Koppeleinheit einfach mit einer Aktuatorik verbunden werden. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Betätigungsvorrichtung eine Schaltnut aufweist, die für einen Eingriff einer Schaltgabel vorgesehen ist und die dazu vorgesehen ist, die Schiebemuffe der Koppeleinheit zu verschieben. Auf eine zweite Schaltnut und eine zweite Schiebemuffe zum Schalten der Koppeleinheit kann dabei verzichtet werden.

Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Koppelvorrichtung mit einer Synchronisiereinheit, die dazu vorgesehen ist, eine Drehzahl des Zahnrads und eine Drehzahl des ersten An- bindungselements und/oder die Drehzahl des Zahnrads und eine Drehzahl des zweiten Anbindungselements zu synchronisieren. Dadurch kann eine Koppelvorrichtung bereitgestellt werden, die einen geringen Verschleiß und eine gute Schaltbarkeit aufweist .

Ferner wird ein Zahnradgetriebe, insbesondere ein Doppelkupplungszahnradgetriebe, mit einer erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung vorgeschlagen. Durch eine erfindungsgemäße Koppelvorrichtung kann ein Bauraum des Getriebes verkleinert werden, da die Koppelvorrichtung und insbesondere die Betätigungsvorrichtung einen vorteilhaft kleinen Bauraum aufweisen. Außerdem kann eine Aktuatorik zum Schalten des Zahnradgetriebes vereinfacht werden, wodurch sich insbesondere Baukosten einsparen lassen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Koppelvorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt einer weiteren Koppelvorrichtung mit einer Synchronisiereinheit und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Koppelvorrichtung aus Figur 2.

Figur 1 zeigt einen Querschnitt einer Koppelvorrichtung eines Zahnradgetriebes. Das Zahnradgetriebe ist als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet und weist zwei nicht näher dargestellte, in einem Kraftfluss parallel angeordnete Kupplungsvorrichtungen auf.

Die Koppelvorrichtung weist ein Zahnrad 10a auf, das als ein Gangrad für das Zahnradgetriebe ausgebildet ist. Das Zahnrad ist als ein Losrad ausgeführt. Das Zahnrad ist drehbar zu einem ersten Anbindungselement 13a und einem zweiten Anbin- dungselement 15a gelagert. Die Anbindungselemente 13a, 15a sind drehbar gegeneinander gelagert. Dabei ist das Zahnrad 10a über ein Nadellager drehbar auf dem ersten Anbindungselement 13a gelagert. Das zweite Anbindungselement 15a ist mittels eines Nadellagers drehbar auf dem ersten Anbindungselement 13a gelagert.

Das erste Anbindungselement 13a ist als eine erste Welle 18a ausgebildet. Die erste Welle 18a ist als eine Vollwelle aus-

gebildet. Das zweite Anbindungselement 15a ist als eine zweite Welle 19a ausgebildet. Die zweite Welle 19a ist als eine Hohlwelle ausgebildet. Ein Teil der ersten Welle 18a durchsetzt einen Teil der zweiten Welle 19a. Die beiden Anbin- dungselemente 13a, 15a bzw. die beiden Wellen 18a, 19a sind koaxial zueinander angeordnet.

Das Zahnrad 10a weist einen Zahnradfuß 23a auf, mittels dem das Zahnrad 10a drehbar und axial fest auf dem ersten Anbindungselement 13a gelagert ist. Der Zahnradfuß 23a ist einstückig mit einem scheibenförmigen Zahnradkörper 24a und einem Zahnradkopf 25a ausgeführt. Der Zahnradfuß 23a ist mittig auf dem Zahnradkörper 24a angeordnet. Der Zahnradkopf 25a weist eine Schrägverzahnung auf. Auf einer ersten Seite des Zahnradkörper 24a weist der Zahnradfuß 23a eine erste Axialverzahnung 26a auf. Auf einer zweiten Seite des Zahnradkörpers 24a, die der ersten Seite gegenüberliegt, weist der Zahnradfuß 23a eine zweite Axialverzahnung 27a auf.

Weiter weist die Koppelvorrichtung eine Koppeleinheit IIa auf, die dazu vorgesehen ist, das Zahnrad 10a mit dem ersten Anbindungselement 13a und dem zweiten Anbindungselement 15a zu verbinden. Die Koppeleinheit IIa weist ein erstes Koppelelement 12a und ein zweites Koppelelement 14a auf, die beidseitig von dem Zahnradkörper 24a angeordnet sind. Der Zahnradkörper 24a und der Zahnradkopf 25a des Zahnrads 10a sind axial zwischen den Koppelelementen 12a, 14a angeordnet. Das Zahnrad 10a und die Koppeleinheit IIa sind koaxial zueinander angeordnet .

Die Koppelelemente 12a, 14a weisen jeweils eine Axialverzahnung 28a, 29a auf, die in die entsprechenden Axialverzahnungen 26a, 27a auf dem Zahnradfuß 23a eingreifen. Mittels der Axialverzahnungen 26a, 27a, 28a, 29a sind die beiden Koppel-

elemente und das Zahnrad drehfest und axial gegeneinander verschiebbar verbunden.

Die Koppelelemente 12a, 14a sind mittels einer Verbindungseinheit 16a der Koppeleinheit IIa miteinander verbunden. Die Verbindungseinheit 16a verbindet die beiden Koppelelemente 12a, 14a formschlüssig miteinander. Dadurch ist das zweite Koppelelement 14a fest mit dem ersten Koppelelement 12a verbunden. Eine axiale Verschiebung des ersten Koppelelements 12a führt zu einer axialen Verschiebung des zweiten Koppelelements 14a. Eine relative Verschiebung der Koppelelemente 12a, 14a zueinander wird verhindert. Die Verbindungseinheit 16a ist mittels dreier Schraubelemente 30a ausgestaltet, von denen in Figur 1 lediglich eines dargestellt ist.

Um die Koppelelemente 12a, 14a miteinander verbinden zu können und dabei eine Funktion des Zahnrads 10a beibehalten zu können, weist der Zahnradkörper 24a des Zahnrads 10a Aussparungen 17a auf, durch die die Schraubelemente 30a der Verbindungseinheit 16a und Teile der Koppelelemente 12a, 14a hindurch geführt sind. Die Verbindungseinheit 16a der Koppeleinheit IIa ist somit teilweise in den Aussparungen 17a angeordnet. In Figur 1 ist dabei lediglich eine Aussparung 17a und ein Schraubelement 30a dargestellt. Die weiteren, nicht näher dargestellten Schraubelement und Aussparungen sind in Um- fangsrichtung um 120° Grad versetzt zu der dargestellten Aussparung, bzw. dem dargestellten Schraubelement angeordnet.

Die Verbindungseinheit 16a ist gemeinsam mit den Koppelelementen 12a, 14a relativ zu dem Zahnrad 10a axial verschiebbar. Die Aussparungen 17a in dem Zahnrad 10a sind größer als die Schraubelemente 30a, bzw. die Teile der Koppelelemente 12a, 14a, die durch die Aussparungen 17a in dem Zahnrad 10a hindurchgehen .

Die beiden Anbindungselemente 13a, 15a weisen in den Bereichen, die an die Koppelelemente 12a, 14a angrenzen, Axialverzahnungen 31a, 32a auf, die korrespondierend zu den Axialverzahnungen 28a, 29a der Koppelelemente 12a, 14a ausgeführt sind. Die Koppeleinheit IIa ist als eine Klauenschaltung ausgebildet.

Die Koppelelemente 12a, 14a und die Verbindungseinheit 16a bilden zumindest einen Teil einer axial verschiebbaren Schiebemuffe 20a, die das Zahnrad 10a wahlweise mit einem der beiden Anbindungselemente 13a, 15a verbinden kann. Die Schiebemuffe 20a, die somit zumindest einen Teil der Koppeleinheit IIa bildet, ist mittels einer Betätigungsvorrichtung 21a axial verschiebbar. Die Betätigungsvorrichtung 21a weist eine umlaufende Schaltnut 33a auf, in die eine nicht näher dargestellte Schaltgabel eingreift. Die Schaltgabel ist mit einer geeigneten Aktuatorik verbunden.

In einer Neutralstellung der Koppeleinheit IIa, in der sich die Schiebemuffe 20a in einer Mittelstellung befindet, befinden sich die Axialverzahnungen 28a, 29a der Koppelelemente 12a, 14a außerhalb eines Eingriffs in die Axialverzahnungen 31a, 32a der Anbindungselemente 13a, 15a. Das Zahnrad 10a und die beiden Anbindungselemente 13a, 15a sind voneinander entkoppelt und zueinander drehbar.

In einer ersten Schaltstellung ist die Schiebemuffe 20a mittels der Betätigungsvorrichtung 21a axial in Richtung des ersten Anbindungselements 13a verschoben. Die Axialverzahnung 28a des ersten Koppelelements 12a, das drehfest mit dem Zahnrad 10a verbunden ist, greift in die Axialverzahnung 31a des ersten Anbindungselements 13a ein. Dadurch sind das erste An- bindungselement 13a und das Zahnrad 10a drehfest miteinander

verbunden. Das zweite Anbindungselement 15a und das Zahnrad 10a sind in der ersten Schaltstellung voneinander entkoppelt. In einer zweiten Schaltstellung ist die Schiebemuffe 20a mittels der Betätigungsvorrichtung 21a axial in Richtung des zweiten Anbindungselements 15a verschoben. Die Axialverzahnung 29a des zweiten Koppelelements 14a, das drehfest mit dem Zahnrad 10a verbunden ist, greift in die Axialverzahnung 32a des zweiten Anbindungselements 15a ein. Dadurch sind das zweite Anbindungselement 15a und das Zahnrad 10a drehfest miteinander verbunden. Das erste Anbindungselement 13a und das Zahnrad 10a sind in der zweiten Schaltstellung voneinander entkoppelt.

In den Figuren 2 und 3 ist eine weitere Ausführung einer Koppelvorrichtung gezeigt. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in der Figur 1 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 2 und 3 ersetzt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 1, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in der Figur 1 verwiesen werden kann.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Koppelvorrichtung. Die Koppelvorrichtung weist eine Koppeleinheit IIb mit einem ersten Koppelelement 12b und einem zweiten Koppelelement 14b zur Kopplung mit einem ersten Anbindungselement 13b und einem zweiten Anbindungselement 15b auf. Die Koppelelemente 12b, 14b und eine Verbindungseinheit 16b bilden zumindest einen Teil einer Schiebemuffe 20b.

Weiter weist die Koppelvorrichtung eine Synchronisiereinheit 22b auf, die dazu vorgesehen ist, eine Drehzahl eines Zahnrads 10b der Koppeleinheit IIb mit einer Drehzahl des ersten Anbindungselements 13b zu synchronisieren. Die Synchronisiereinheit 22b ist koaxial zu dem ersten Anbindungselement 13b und der Koppeleinheit IIb angeordnet.

Die Synchronisiereinheit 22b weist einen Synchronring 34b auf, der mit dem Anbindungselement 13b gekoppelt ist. Der Synchronring 34b weist eine konusförmige Reibfläche 35b auf, die in Richtung des Koppelelements 12b orientiert ist. Auf dem Koppelelement 12b ist eine zu der Reibfläche 35b korrespondierende Reibfläche 36b angeordnet. Weiter weist der Synchronring 34b drei Nasen 37b auf, die in korrespondierende Aussparungen 38b des Anbindungselements 13b eingreifen können (vgl. Figur 3) .

Wird das Koppelelement 12b in einem Betriebsmodus, in dem das Anbindungselement 13b und das Koppelelement 12b unterschiedliche Drehzahlen aufweisen, axial in Richtung des Anbindungselements 13b verschoben, wirkt auf den Synchronring 34b eine Reibkraft, die den Synchronring 34b relativ zum dem Anbindungselement 13b verdreht. Die Verdrehung ist durch ein Anschlagmittel 39b begrenzt.

Durch die Verdrehung sind die Nasen 37b des Synchronrings 34b und die Aussparungen 38b des Anbindungselements 13b gegeneinander verschoben angeordnet, wodurch ein weiteres axiales Verschieben des Koppelelements 12b, bzw. der Schiebemuffe 20b verhindert wird. Sobald die Drehzahlen des Anbindungselements 13b und des Koppelelements 12b gleich sind, werden das Anbindungselement 13b und der Synchronring 34b durch eine axial wirkende Schaltkraft des Koppelelements 12b so zueinander ausgerichtet, dass die Nasen 37b und die Aussparungen 38b

fluchten. Dadurch kann der Synchronring 34b und damit auch das Koppelelement 12b weiter in Richtung des Anbindungsele- ments 13b verschoben werden, wodurch eine Axialverzahnung 28b des Koppelelements 12b und eine Axialverzahnung 31b des An- bindungselements 13b ineinander greifen. Das Anbindungsele- ment 13b und das Koppelelement 12b sind dadurch drehfest miteinander verbunden.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel weist lediglich die Synchronisiereinheit 22b auf, mittels der das erste Koppelelement 12b und das erste Anbindungselement 13b miteinander synchronisiert werden können. Grundsätzlich ist es möglich, auch zwischen dem zweiten Koppelelement 14b und dem zweiten Anbindungselement 15b eine gleichartig ausgestaltete Synchronisiereinheit anzuordnen, die das zweite Koppelelement 14b und das zweite Anbindungselement 15b miteinander synchronisieren kann.