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Title:
SHIFTING GROUP, AND DRIVE TRAIN WITH A SHIFTING GROUP OF THIS TYPE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/216406
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a shifting group (1) for a drive train of a motor vehicle for coupling and decoupling a drive shaft (14, 15) of a drive train as required, with an actuator (2) for actuating a blocking element (6), a selector rod (8) and a selector fork (9) which is connected to the selector rod (8), wherein the first drive shaft (14) and the second drive shaft (15) are arranged coaxially with respect to one another, wherein the blocking element (6) blocks an axial displacement of the selector rod (8) in a first switching position and enables said axial displacement in a second switching position, wherein the selector fork (9) engages into a groove (19) of one of the drive shafts (14, 15), wherein an actuation of the shifting group (1) brings about an axial displacement of a drive shaft (14, 15), wherein a clutch (50) between the first drive shaft (14) and the second drive shaft (15) is opened or closed by way of the axial displacement of the selector fork (9).

Inventors:
LOEFFELMANN JOCHEN (DE)
LEUBNER SIMON (DE)
NEUGEBAUER WALDEMAR (DE)
Application Number:
PCT/DE2020/100273
Publication Date:
October 29, 2020
Filing Date:
April 02, 2020
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F16D1/10; F16D11/10; F16D11/14; F16D29/00
Domestic Patent References:
WO2011098595A12011-08-18
Foreign References:
US20100239439A12010-09-23
EP2546086A22013-01-16
US20040254704A12004-12-16
EP2478241A12012-07-25
DE102014217066A12015-03-05
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Claims:
Patentansprüche

1. Schaltgruppe (1 ) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zur bedarfsge rechten Zu- und Abkopplung einer Antriebswelle (14, 15) eines Antriebsstrangs, umfassend:

- einen Aktuator (2) zur Betätigung eines Sperrelements (6),

- eine Schaltstange (8) und einer mit der Schaltstange (8) verbundenen

Schaltgabel (9), wobei

- die erste Antriebswelle (14) und die zweite Antriebswelle (15) koaxial zuei nander angeordnet sind, wobei

- das Sperrelement (6) eine axiale Verschiebung der Schaltstange (8) in einer ersten Schaltstellung sperrt und in einer zweiten Schaltstellung freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Schaltgabel (9) in eine Nut (19) einer der Antriebswellen (14, 15) ein greift, wobei eine Betätigung der Schaltgruppe (1 ) eine axiale Verschiebung einer Antriebswelle (14, 15) bewirkt, wobei

- durch das axiale Verschieben der Schaltgabel (9) eine Antriebswellenkupp lung (50) zwischen der ersten Antriebswelle (14) und der zweiten Antriebs welle (15) geöffnet oder geschlossen wird, derart, dass

- ein Antriebsmoment von der ersten Antriebswelle (14) in einem ersten Be triebszustand auf die zweite Antriebswelle (15) übertragen wird und

- in einem zweiten Betriebszustand eine Verbindung zwischen der ersten An triebswelle (14) und der zweiten Antriebswelle (15) unterbrochen ist.

2. Schaltgruppe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (2) einen Hubmagneten (24) umfasst. 3. Schaltgruppe (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (6) eine Sperrklinke (20) aufweist, welche in der ersten Schalt stellung in einer Nut (21 ) der Schaltstange (8) anliegt und somit eine axiale Verschiebung der Schaltstange (8) sperrt und die Sperrklinke (20) in einer zweiten Schaltstellung aus der Nut (21 ) ausgedreht ist und somit ein axiales Verschieben der Schaltstange (8) ermöglicht.

4. Schaltgruppe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange (8) mittels einer Druckfeder (11 ) in axialer Richtung vor gespannt ist.

5. Schaltgruppe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schaltstange (8) ein Steuerpin (7) aufgenommen ist, welcher in ra dialer Richtung über die Schaltstange (8) vorsteht.

6. Schaltgruppe (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der Antriebswellen (14, 15) eine Steuerkontur (23, 25) ausgebildet ist, welche mit dem Steuerpin (7) in Wirkverbindung treten kann, und dadurch die Schaltstan ge (8) in axialer Richtung verschiebt.

7. Schaltgruppe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgruppe (1 ) eine Drehfeder (12) aufweist, welche mit dem Sperr element (6) derart in Wirkverbindung steht, dass die Drehfeder (12) das Sperr element (6) in seine Ausgangsstellung zurückdreht, wenn der Aktuator (2) nicht betätigt wird.

8. Schaltgruppe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebswelle (14) und die zweite Antriebswelle (15) mittels einer Klauenkupplung (16) miteinander verbindbar sind. 9. Schaltgruppe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Antriebswelle (14) und der zweiten Antriebswelle (15) ein Synchronisationsmechanismus angeordnet ist, um die Drehzahlen der An triebswellen (14, 15) anzugleichen.

10. Antriebsstrang mit einer ersten Antriebswelle (14), welche mit einem ersten An triebsmotor oder einem Getriebe verbindbar ist, sowie mit einer zweiten An triebswelle (15), welche mit einem zweiten Antriebsmotor verbindbar ist, wobei die erste Antriebswelle (14) und die zweite Antriebswelle (15) über eine An- triebswellenkupplung (50) miteinander verbindbar sind, sowie mit einer Schalt gruppe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

Description:
Schaltqruppe und Antriebsstranq mit einer solchen Schaltqruppe

Die Erfindung betrifft eine Schaltgruppe zum An- und Abkuppeln einer Welle an einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges sowie einen Antriebsstrang mit einer solchen Schaltgruppe gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.

Bei Kraftfahrzeugen mit zuschaltbarem Allradantrieb sind sogenannte„Disconnect- System“ zur Entkopplung von Teilen des Antriebsstrangs bekannt. Im Rahmen der zunehmenden Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen sind Hybridantriebe bekannt, bei denen der Primärantrieb durch einen Verbrennungsmotor oder einen ersten Elektro motor erfolgt, welcher die Räder an einer Hauptantriebsachse des Kraftfahrzeuges an treibt. Ferner ist bekannt, die Räder einer zweiten Achse mittels eines weiteren Elek tromotors anzutreiben, welcher mittels eines zuschaltbaren Achsantriebs mit dem An triebsstrang gekoppelt werden kann. Aus dem Stand der Technik sind Hybridfahrzeu ge bekannt, welche einen elektrischen Antriebsmotor und einen Verbrennungsmotor aufweisen, welche in einem gemeinsamen Antriebsstrang in Wirkverbindung stehen. So sind Hybridfahrzeuge bekannt, bei denen der Elektromotor zugeschaltet werden kann, um das Antriebsmoment bei niedrigen Drehzahlen des Verbrennungsmotors zu erhöhen. Insbesondere können solche Hybridantriebe genutzt werden, um einen zu schaltbaren Allradantrieb für ein Kraftfahrzeug darzustellen, wobei der Verbren nungsmotor und der Elektromotor auf unterschiedlichen Antriebsachsen wirken. Fer ner kann der Elektromotor zum Zwecke der Rekuperation zugeschaltet werden, um beim Bremsen Energie zurückzugewinnen. Hybride Antriebskonzepte mit verschiede nen Antriebsmaschinen erlauben durch bedarfsgerechte Zu- und Abschaltung der verschiedenen Motoren ein variables Antriebskonzept, welches einfach an den jewei ligen Betriebszustand angepasst werden kann. Dabei kann die Notwendigkeit beste hen, einzelne oder mehrere Antriebsmotoren bei Bedarf vom Antriebsstrang des Kraft fahrzeuges zu trennen, um Verluste im Antriebsstrang zu minimieren und/oder eine Schädigung der Antriebsmotoren aufgrund eines Betriebs außerhalb des zulässigen Betriebsbereichs, insbesondere außerhalb der zulässigen Höchstdrehzahl, zu vermei den. Alternativ kann eine solche Schaltgruppe auch genutzt werden, um bei einem Kraft fahrzeug mit Hybridantrieb in einem Betriebszustand, in welchem der Antrieb aus schließlich durch den Elektromotor erfolgt, das Getriebe vom Antriebsstrang zu tren nen, um die Verlustleistung zu verringern und die Getriebegeräusche zu minimieren.

Aus der DE 10 2014 217 066 A1 ist eine Kupplung für einen zuschaltbaren Allradan trieb bekannt, bei welchem zwei koaxiale Antriebswellen durch ein Kupplungsteil, wel ches eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Antriebswellen ermöglicht, miteinander verbunden werden. Die Kupplung weist ein Schaltelement auf, mit wel chem ein in axialer Richtung verschiebbares Kupplungsteil derart verschoben wird, dass die formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Antriebswellen hergestellt wird.

Aus der WO 201 1 / 098 595 A1 ist eine Kopplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges bekannt, welche mindestens eine Kupplung umfasst, die an ei ner rotierenden Welle angeordnet ist, um die rotierende Welle wahlweise mit einem Antriebselement des Antriebsstrangs zu koppeln. Die Kopplungsanordnung umfasst ferner wenigstens eine Betätigungseinrichtung zum Betätigen der Kupplung. Die Betä tigungseinrichtung ist dazu ausgebildet, wahlweise einen Eingriffsabschnitt mit einem mit der Welle rotierenden Gewindeabschnitt in Eingriff zu bringen, um eine Relativbe wegung des Eingriffsabschnitts und des Gewindeabschnitts entlang der Achse der ro tierenden Welle zu bewirken und die Kupplung hierdurch in axialer Richtung zu betäti gen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine besonders einfache, leichte und kostengünstige Schaltgruppe vorzuschlagen, welche das bedarfsgerechte An- und Abkoppeln eines Antriebsstrangs ermöglicht.

Durch die vorgeschlagene Gestaltung und Anordnung der Mechanik ist es insbeson dere möglich, den Antriebsstrang und/oder die Schaltgruppe als separate Baugruppen auszuführen, welche sich durch ihren modularen Aufbau in bestehende Antriebsach sen integrieren lassen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Schaltgruppe für einen Antriebs strang eines Kraftfahrzeuges zur bedarfsgerechten Zu- und Abkopplung einer An triebswelle eines Antriebsstrangs gelöst, welche einen Aktuator zur Betätigung eines Sperrelements, eine Schaltstange und eine mit der Schaltstange verbundenen Schalt gabel umfasst, wobei die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle koaxial zu einander angeordnet sind. Dabei sperrt das Sperrelement in einer ersten Schaltstel lung eine axiale Verschiebung der Schaltstange und gibt in einer zweiten Schaltstel lung eine axiale Verschiebung frei. Es ist vorgesehen, dass die Schaltgabel in eine Nut einer der Antriebswellen eingreift, wobei eine Betätigung der Schaltgruppe eine axiale Verschiebung einer Antriebswelle bewirkt. Dabei wird durch das axiale Ver schieben der Schaltgabel eine Kupplung zwischen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle geöffnet oder geschlossen, derart, dass ein Antriebsmoment von der ersten Antriebswelle in einem ersten Betriebszustand auf die zweite Antriebs welle übertragen wird und in einem zweiten Betriebszustand eine Verbindung zwi schen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle unterbrochen ist. Durch den Aktuator, welcher vorzugsweise einen linear verschiebbaren Aktuatorzapfen auf weist, welcher beim Ausfahren des Aktuatorzapfens mit dem Sperrelement in Wirk verbindung tritt, ist eine besonders einfache Betätigung der Schaltgruppe möglich. Dabei kann der Schaltmechanismus auf einfache Art und Weise entsperrt und in axia ler Richtung verschoben werden, um Verbindung zwischen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle zu schließen, über welche ein Drehmoment übertragbar ist. Auf diese Art kann ein Antriebsmotor, insbesondere ein elektrischer Antriebsmotor, zugeschaltet werden, um das Antriebsmoment zu erhöhen und die Effizienz des Kraft fahrzeuges, insbesondere beim Anfahren und Beschleunigen zu verbessern. Der Ak tuator kann als elektrisch oder hydraulisch betätigter Aktuator ausgeführt sein, wobei eine Aktivierung des Aktuators, insbesondere das Anlegen einer elektrischen Span nung an den Aktuator, zu einer Aktivierung des Aktuators führt. Somit ist sicherge stellt, dass bei einem Ausfall des Aktuators der zuschaltbare Antriebsmotor entkoppelt ist. Alternativ kann durch den Aktuator eine Seitenwelle eines Antriebsstrangs entkop pelt werden, um die Reibungsverluste zu minimieren. Dabei ist insbesondere vorge- sehen, dass ein zweiten Antriebsmotor und/oder ein Getriebe durch den Aktuator vom Antriebsstrang entkoppelt werden, um bei niedrigen Lastanforderungen das Getriebe vom Antriebsstrang zu entkoppeln und somit die Verlustleistung zu minimieren.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Aktua tor einen Hubmagneten umfasst. Durch einen Hubmagneten ist eine besonders einfa che Betätigung des Aktuatorzapfens möglich. Dadurch kann das Sperrelement be sonders einfach betätigt werden, wodurch das An- oder Abkoppeln der Antriebswellen erleichtert wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Sperr element eine Sperrklinke aufweist, welche in der ersten Schaltstellung in einer Nut der Schaltstange anliegt und somit eine axiale Verschiebung der Schaltstange sperrt und die Sperrklinke in einer zweiten Schaltstellung aus der Nut ausgedreht ist und somit ein axiales Verschieben der Schaltstange ermöglicht. Durch eine Sperrklinke kann ei ne axiale Verschiebung der Schaltwelle auf einfache Art und Weise gesperrt werden. Dabei kann die Sperrklinke durch eine Drehung des Sperrelements die axiale Ver schiebung der Schaltstange freigeben oder sperren. Alternativ kann die Sperrklinke auch in eine Ausnehmung der Schaltstange eingreifen, um die axiale Verschiebung zu sperren.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Schaltgruppe ist vorgesehen, dass die Schaltstange mittels einer Druckfeder in axialer Richtung vorgespannt ist. Durch eine Druckfeder kann auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine Verschiebung der Schaltstange und der damit verbundenen Schaltgabel erfolgen, um ein Ankoppeln oder Abkoppeln der Antriebswellen zu ermöglichen. Dabei drückt die Druckfeder den Schaltmechanismus in Richtung der Antriebswellenkupplung, um eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen der ersten Antriebswelle und der zwei ten Antriebswelle herzustellen, sodass ein Drehmoment über diese Antriebswellen kupplung übertragen werden kann. ln einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Schaltstange ein Steuerpin aufgenommen ist, welcher in radialer Richtung über die Schaltstange vorsteht. Über den Steuerpin kann auf einfache Art und Weise ein Zu rückschieben der Schaltstange in die Ausgangsposition realisiert werden. Dies kann mittels einer entsprechend gestalteten Mechanik oder eines zusätzlichen Aktuators er folgen. Bevorzugt ist eine Ausführungsform, welche das Zurückschieben der

Schaltstange zum Abkoppeln der zweiten Antriebswelle mittels einer geeigneten Me chanik ausführt, sodass die Schaltgruppe mit nur einem Aktuator auskommt.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn an einer der Antriebswellen eine Steuerkontur ausgebildet ist, welche mit dem Steuerpin in Wirkverbindung treten kann, und dadurch die Schaltstange in axialer Richtung verschiebt. Dabei ist die Steuerkontur insbeson dere als Nocke oder als Schrägkontur ausgebildet. Über die Steuerkontur wird der Steuerpin derart betätigt, dass die Schaltstange gegen die Kraft der Druckfeder wieder zurück in ihre Ausgangslage geschoben wird. Somit wird die Verbindung zwischen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle gelöst. Ist die Schaltstange aus reichend weit in axialer Richtung gegen die Federkraft der Druckfeder verschoben, kann die Sperrklinke durch eine Verdrehung des Sperrelements zurückgestellt wer den. Dadurch blockiert das Sperrelement durch die Sperrklinke eine axiale Bewegung der Verschiebeeinheit. Ist die axiale Verschiebung der Schaltstange abgeschlossen, wirkt keine Querbelastung mehr auf den Steuerpin und diese wird durch die Pinfeder wieder in seine Ausgangslage zurückgestellt. Dabei ist die Schaltstange durch die Druckfeder vorgespannt und drückt gegen die Sperrklinke.

In einer vorteilhaften Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schalt gruppe eine Drehfeder aufweist, welche mit dem Sperrelement derart in Wirkverbin dung steht, dass die Drehfeder das Sperrelement in seine Ausgangsstellung zurück dreht, wenn der Aktuator nicht betätigt wird. Durch eine Drehfeder kann auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine Rückstellkraft erzeugt werden, welche das Sperrelement entgegen der Verdrehung durch den Aktuator wieder in seine Aus gangslage zurückstellt. Dadurch kann ein betriebssicheres Einrasten der Sperrklinke sichergestellt werden, sodass eine axiale Bewegung der Schaltstange bei einem Aus fall des Aktuators vermieden wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Schaltgruppe ist vorgesehen, dass die ers te Antriebswelle und die zweite Antriebswelle mittels einer Klauenkupplung miteinan der verbindbar sind. Durch eine Klauenkupplung kann auf einfache Art und Weise be triebssicher ein Drehmoment zwischen den beiden koaxialen Antriebswellen übertra gen werden. Somit kann auf einfache Art und Weise ein Zuschalten einer zweiten An triebsachse an den Antriebsstrang realisiert werden.

Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass zwischen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle ein Synchronisationsmechanismus angeordnet ist, um die Drehzahlen der Antriebswellen anzugleichen. Durch einen Synchronisationsmecha nismus kann ein besonders komfortables Ankoppeln der zweiten Antriebswelle an die erste Antriebswelle realisiert werden. Zudem können dadurch Schaltstöße vermieden oder verringert werden, welche die Dauerhaltbarkeit der Kupplung herabsetzen könn ten.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die An schläge für die Schaltstange mit Kunststoffscheiben gedämpft sind, um die Akustik des Antriebsstrangs zu optimieren. Durch entsprechende Kunststoffscheiben kann ei ne akustische Dämpfung realisiert werden, wobei die Schaltstange von einem Gehäu se oder einem Träger, in welchem die Schaltstange gelagert ist, entkoppelt werden kann. Dadurch wird die Körperschallübertragung minimiert, was die Geräuschentwick lung verringert.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Schaltmechanismus ist vorgesehen, dass die Schaltgabel und der Aktuator in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Durch ein gemeinsames Gehäuse ist eine akustische Kapselung möglich, wodurch die Geräusche reduziert werden können. Ferner kann die Gefahr einer Funktionsstörung durch Schmutz oder Staubeintrag in die Schaltgruppe durch ein solches Gehäuse mi nimiert werden.

In einer weiteren Verbesserung des Schaltmechanismus ist vorgesehen, dass die Schaltgruppe eine Elektronik, insbesondere einen Sensor umfasst, mit welchem der Kupplungszustand des Antriebsstrangs ermittelbar ist. Die Elektronik kann insbeson dere einen Positionssensor zum Erkennen der Position der Schaltstange aufweisen. Dadurch kann überprüft werden, ob die Kupplung geöffnet oder geschlossen ist. Fer ner kann verhindert werden, dass ein Schaltbefehl an den Aktuator weitergeleitet wird, wenn der Sensor erkennt, dass sich der Antriebsstrang in einem Betriebszustand be findet, in welchem ein An- oder Abkoppeln zum Bauteilschutz nicht durchgeführt wer den soll.

Erfindungsgemäß wird ein Antriebsstrang mit einer ersten Antriebswelle und einer zweiten Antriebswelle vorgeschlagen. Dabei sind die Antriebswellen des Antriebs strangs durch eine erfindungsgemäße Schaltgruppe miteinander über eine schaltbare Kupplung verbindbar. Mit einem solchen Antriebsstrang kann auf einfache Art und Weise ein Zuschalten oder Abschalten eines zusätzlichen Antriebsmotors realisiert werden. Dabei kann die Drehzahl zwischen den beiden Antriebswellen des Antriebs strangs durch einen Synchronisationsmechanismus angepasst werden, um ein kom fortables Zuschalten des zuschaltbaren Antriebsmotors zu gewährleisten und

Schaltstöße zu vermeiden, welche die Lebensdauer des Antriebsmotors und/oder des Kraftfahrzeuggetriebes reduzieren und von den Passagieren eines Kraftfahrzeuges mit einem solchen Kraftfahrzeuggetriebe ansonsten als Komfortstörungen wahrge nommen werden.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinier bar. Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Be zugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Antriebsstrangs mit einer erfindungsge mäßen Schaltgruppe in einer dreidimensionalen Darstellung;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Antriebsstrangs mit einer erfindungsgemäßen

Schaltgruppe; und

Fig. 3 eine weitere Darstellung eines Antriebsstrangs mit einer erfindungsge mäßen Schaltgruppe.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges mit einem zuschaltbaren Seitenstrang dargestellt. Ein solcher Antriebsstrang kann insbe sondere bei einem Kraftfahrzeug mit zuschaltbarem Allradantrieb oder mit mehreren Antriebsmotoren verwendet werden, welche unterschiedliche Antriebsachsen des Kraftfahrzeuges antreiben. Der Antriebsstrang umfasst eine erste Antriebswelle 14 und eine zweite Antriebswelle 15, welche mittels einer schaltbaren Antriebswellen kupplung 50, insbesondere mittels einer schaltbaren Klauenkupplung 16, drehfest miteinander verbunden werden können. Die beiden Antriebswellen 14, 15 weisen an ihren zueinander gerichteten Stirnflächen 17, 18 eine Kontur, insbesondere eine Ver zahnung auf, über welche ein Formschluss zwischen der ersten Antriebswelle 14 und der zweiten Antriebswelle 15 hergestellt werden kann. Die erste Antriebswelle 14 weist an ihrem der Antriebswellenkupplung 50 abgewandten Ende eine Verzahnung 26 auf, an welcher die erste Antriebswelle 26 mit einem Antriebsaggregat, insbeson dere einem elektrischen Antriebsmotor oder einem Getriebe drehfest verbunden wer den kann, um ein Drehmoment zu übertragen. Die zweite Antriebswelle 15 weist an ihrem der Antriebswellenkupplung 50 angewandten Ende eine Verzahnung 27 auf, mit welcher die zweite Antriebswelle 15 drehfest mit einem zweiten Antriebsmotor oder einem Getriebe, insbesondere einem Achsgetriebe oder einem Differential, verbunden werden kann.

Die Antriebswellenkupplung 50 kann mittels einer Schaltgruppe 1 geöffnet und ge schlossen werden. Die Schaltgruppe 1 umfasst einen Aktuator 2, welcher vorzugswei se als elektrischer Aktuator 4, insbesondere als Hubmagnet 24 ausgeführt ist. Alterna tiv kann der Aktuator 2 auch als hydraulischer Aktuator 3 ausgeführt sein. Der Aktua tor 2 weist einen Aktuatorzapfen 5 auf, welcher bei einer Aktivierung des Aktuators 2 linear verschiebbar ist und auf ein Sperrelement 6 einwirkt, welches bei einer Aktivie rung des Aktuators 2 verdreht wird. Die Schaltgruppe 1 umfasst ferner einen Schalt mechanismus 8, 9 mit einer Schaltstange 8 und einer mit der Schaltstange 8 fest ver bundenen Schaltgabel 9. Dabei ist die Schaltgabel 9 mittels eines Verbindungsele ments 10 mit der Schaltstange 8 verbunden. Die Schaltgabel 9 greift in eine Nut 19 oder einen Absatz in der ersten Antriebswelle 14 ein, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen der Schaltgabel 9 und der ersten Antriebswelle 14 besteht. Die Schaltstange 8 ist mittels einer Druckfeder 1 1 vorgespannt und wird durch eine Sperr klinke 20 in ihrer Ausgangslage fixiert, wobei die Sperrklinke 20 in eine Nut 21 oder einen Absatz der Schaltstange 8 eingreift und die Schaltstange 8 somit in ihrer Lage fixiert. Die Sperrklinke 20 kann mittels des Sperrelements 6 geöffnet werden. Dazu wird das Sperrelement 6 gegen die Kraft einer Drehfeder 12 durch den Aktuatorzapfen 5 verdreht und hebt somit die Sperrklinke 20 aus der Nut 21 oder dem Absatz der Schaltstange 8.

In der Schaltstange 8 ist ein Steuerpin 7 aufgenommen, welcher in radialer Richtung über die Schaltstange 8 vorsteht. Der Steuerpin 7 ist über eine Pinfeder 13 vorge spannt. An der zweiten Antriebswelle 15 ist eine Steuerkontur, insbesondere eine Schrägkontur 23 oder eine Nocke 25 ausgebildet, welcher mit dem Steuerpin 7 in Wirkverbindung treten kann. Wird die Aktivierung des Aktuators 2 beendet und der Ak tuatorzapfen 5 wieder eingefahren, so dreht die Drehfeder 12 das Sperrelement 6 wieder in seine Ausgangslage zurück. Dabei schiebt der Steuerpin 7 die Schaltstange 8 entgegen der Federkraft der Druckfeder 1 1 wieder in ihre Ausgangslage, bis die Sperrklinke 20 wieder in der Nut 21 oder dem Absatz der Schaltstange 8 einrastet und diese in axialer Richtung blockiert. Die Schaltgruppe 1 umfasst ferner einen Sensor 22, insbesondere einen Positionssensor, um die Schaltstellung zu überwachen und festzustellen, ob sich die beiden Antriebswellen 14, 15 in einem gekoppelten oder ent koppelten Betriebszustand befinden. Die Schaltgruppe 1 kann ferner weitere elektri sche Bauteile und/oder Sensoren umfassen, um die Betätigung zu erleichtern und/oder die Funktion zu überprüfen.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltgruppe 1 zum bedarfsgerechten Zu- und Abschalten eines Antriebsmotors im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Schaltgruppe 1 umfasst einen Aktuator 2, insbesonde re einen elektrisch aktivierbaren Aktuator 4, welcher eine lineare Verschiebung eines Aktuatorzapfens 5 bewirkt, wenn der Aktuator 2 aktiviert wird. Der Aktuatorzapfen 5 steht bei einer Aktivierung des Aktuators 2 mit einem Sperrelement 6 in Wirkverbin dung, welcher bei einer linearen Verschiebung des Aktuatorszapfens 5 derart verdreht wird, dass eine axiale Verschiebung eines Schaltmechanismus 8, 9 der Schaltgruppe 1 freigegeben wird. Der Schaltmechanismus 8, 9 umfasst eine Schaltstange 8 und ei ne Schaltgabel 9, welche mittels eines Verbindungselements 10 mit der Schaltstange 8 verbunden ist. Die Schaltstange 8 ist durch eine Druckfeder 1 1 derart vorgespannt, dass das Lösen einer Sperrklinke 20 eine axiale Verschiebung der Schaltstange 8 und somit der Schaltgabel 9 bewirkt, wenn der Schaltmechanismus 8, 9 durch eine Ver drehung des Sperrelements 6 freigegeben wird. Dazu greift die Schaltgabel 9 in eine Nut 19 in der ersten Antriebswelle 14 ein, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen der Schaltgabel 9 und der ersten Antriebswelle 14 besteht.

Die Schaltstange 8 trägt einen Steuerpin 7, welcher in radialer Richtung über die Schaltstange 8 hervorsteht. Der Steuerpin 7 kann mit einer Steuerkontur 23, insbe sondere einer Schrägkontur oder einer Nocke 25 an der zweiten Antriebswelle 15 in Wirkverbindung gebracht werden, wobei der Steuerpin 7 vorzugsweise formschlüssig in der Steuerkontur 24 aufgenommen wird und in dieser einrastet. Die Schaltgruppe 1 umfasst ferner eine Drehfeder 12, welche das Sperrelement 6 gegen die Bewegung des Aktuators 2 wieder in seine Ausgangslage zurückdreht, wenn eine Aktivierung, insbesondere eine Bestromung des Aktuators 2, beendet wird. In Fig. 3 ist der Antriebsstrang in einer weiteren Darstellung gezeigt. Die Schaltgruppe 1 ist insbesondere dazu vorgesehen, um in einem Kraftfahrzeug mit zwei Antriebsmo toren einen Antriebsmotor und/oder ein Getriebe vom Antriebsstrang abzutrennen und somit die Reibung und Verlustleistung zu minimieren, wenn nur eine geringe Leis tungsanforderung an das Kraftfahrzeug vorliegt, welche von einem der Antriebsmoto ren erfüllt werden kann. In Fig. 1 bis Fig. 3 ist die Antriebwellenkupplung 50 jeweils in einem geöffneten Betriebszustand dargestellt, bei welchem der Aktuator 2 nicht akti viert ist und somit die beiden Antriebswellen 14, 15 derart voneinander getrennt sind, dass kein Antriebsmoment zwischen der ersten Antriebswelle 14 und der zweiten An triebswelle 15 übertragen wird. Durch ein Ansteuern des Aktuators 2 wird das Sperr element 6 verdreht, wodurch sich die Sperrklinke 20 aus der Nut 21 der Schaltstange 8 abhebt. Dadurch wird die durch die Federkraft der Druckfeder 11 vorgespannte Schaltstange 8 in axialer Richtung derart verschoben, dass die beiden zueinander ge- richteten Stirnflächen 17, 18 der Antriebswellen 14, 15 gegeneinander gedrückt wer den und sich die Antriebswellenkupplung 50 somit schließt. Dadurch wird die zweite Antriebswelle 15 an die erste Antriebswelle 14 angekuppelt.

Bezuqszeichenliste

Schaltgruppe

Aktuator

Hydraulischer Aktuator

Elektrischer Aktuator

Aktuatorzapfen

Sperrelement

Steuerpin

Schaltstange

Schaltgabel

Verbindungselement

Druckfeder

Drehfeder

Pinfeder

Erste Antriebswelle

Zweite Antriebswelle

Klauenkupplung

Erste Stirnfläche

Zweite Stirnfläche

Nut

Sperrklinke

Nut

Sensor

Schrägkontur Hubmagnet

Nocke

Verzahnung

Verzahnung

Antriebswellenkupplung




 
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