DE102020126470A1

DE102020126470A1 - switching device

Info

Publication number: DE102020126470A1
Application number: DE102020126470.4A
Authority: DE
Inventors: Jochen Loeffelmann; Viktor Ruder; Thomas Huemmer; Alexander Wagner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-10-09
Filing date: 2020-10-09
Publication date: 2022-04-14
Also published as: WO2022073552A1

Abstract

Schaltvorrichtung (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gehäuse (2), in dem eine erste und eine zweite Antriebswelle (3, 4) drehbar gelagert sind, wobei die erste und zweite Antriebswelle (3, 4) koaxial zueinander angeordnet sind, so dass sie eine gemeinsame Rotationsachse (5) aufweisen, und eine schaltbare Kupplungseinrichtung (6), die zwischen der ersten und der zweiten Antriebswelle (3, 4) angeordnet ist, wobei die Kupplungseinrichtung (6) eine geöffnete Schaltstellung aufweist, in der die erste Antriebswelle (3) gegenüber der zweiten Antriebswelle (4) frei drehbar ist, und die Kupplungseinrichtung (6) eine geschlossene Schaltstellung aufweist, in der die erste Antriebswelle (3) drehfest über die Kupplungseinrichtung (6) mit der zweiten Antriebswelle (4) verbunden ist, wobei die Kupplungseinrichtung (6) ein in Richtung der Rotationsachse (5) unverschiebbares Kupplungselement (7) und ein in Richtung der Rotationsachse (5) verschiebbares Kupplungselement (8) umfasst, wobei ein über einen Antrieb (10) in Richtung der Rotationsachse (5) verschiebbares Steuerelement (9) vorgesehen ist, wobei der Antrieb (10) eine Drehbewegung ausführt und das Steuerelement (9) über den Antrieb (10) formschlüssig entlang der Rotationsachse (5) verschiebbar ist.Switching device (1) for a drive train of a motor vehicle, comprising a housing (2) in which a first and a second drive shaft (3, 4) are rotatably mounted, the first and second drive shaft (3, 4) being arranged coaxially to one another, so that they have a common axis of rotation (5), and a switchable clutch device (6) which is arranged between the first and the second drive shaft (3, 4), the clutch device (6) having an open switching position in which the first drive shaft (3) is freely rotatable relative to the second drive shaft (4), and the clutch device (6) has a closed switching position in which the first drive shaft (3) is connected to the second drive shaft (4) in a rotationally fixed manner via the clutch device (6). , wherein the coupling device (6) has a coupling element (7) that cannot be displaced in the direction of the axis of rotation (5) and a coupling element (8) that can be displaced in the direction of the axis of rotation (5). A control element (9) that can be displaced in the direction of the axis of rotation (5) via a drive (10) is provided, the drive (10) performing a rotary movement and the control element (9) via the drive (10) in a form-fitting manner along the axis of rotation (5) is movable.

Description

Gebiet der Erfindungfield of invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zur Abkopplung zweier in Verbindung stehender Abtriebswellen, oder Abkopplungsvorrichtung mit einem Schaltmechanismus, in einem elektromechanischen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a shifting device for decoupling two connected output shafts, or a decoupling device with a shifting mechanism, in an electromechanical drive train of a motor vehicle.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Die Anmeldung betrifft eine Schaltvorrichtung zur Abkopplung zweier in Verbindung stehender Abtriebswellen für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.The application relates to a switching device for decoupling two connected output shafts for a drive train of a motor vehicle according to the preamble of independent claim 1.

Aus der DE 10 2014 217 066 A1 ist eine Kupplung für einen zuschaltbaren Allradantrieb bekannt, bei welchem zwei fluchtende Antriebswellen durch ein Kupplungsteil, welches eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Antriebswellen ermöglicht, miteinander verbunden werden. Die Kupplung weist ein Schaltelement in Form einer Schaltgabel auf, mit welchem ein in axialer Richtung verschiebbares Kupplungsteil derart verschoben wird, dass die formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Antriebswellen hergestellt wird.From the DE 10 2014 217 066 A1 a clutch for a switchable all-wheel drive is known, in which two aligned drive shafts are connected to one another by a clutch part, which enables a positive connection between the two drive shafts. The clutch has a switching element in the form of a shift fork, with which a clutch part that can be displaced in the axial direction is displaced in such a way that the positive connection between the two drive shafts is established.

Aus der WO 2011/098 595 A1 ist eine Kopplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt, welche mindestens eine Kupplung umfasst, die an einer rotierenden Welle angeordnet ist, um die rotierende Welle wahlweise mit einem Antriebselement des Antriebsstrangs zu koppeln. Die Kopplungsanordnung umfasst ferner wenigstens eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung der Kupplung. Die Betätigungseinrichtung ist dazu ausgebildet, wahlweise einen Eingriffsabschnitt mit einem mit der Welle rotierenden Gewindeabschnitt in Eingriff zu bringen, um eine Relativbewegung des Eingriffsabschnitts und des Gewindeabschnitts in Richtung der Achse der rotierenden Welle zu bewirken und die Kupplung hierdurch in axialer Richtung zu betätigen.From the WO 2011/098595 A1 a coupling arrangement for a drive train of a motor vehicle is known which comprises at least one clutch which is arranged on a rotating shaft in order to selectively couple the rotating shaft to a drive element of the drive train. The coupling arrangement also includes at least one actuating device for actuating the clutch. The actuator is configured to selectively engage an engagement portion with a threaded portion rotating with the shaft to cause relative movement of the engagement portion and the threaded portion in the direction of the axis of the rotating shaft and thereby actuate the clutch in the axial direction.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, eine verbesserte Schaltvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.It is the object of the present application to provide an improved shifting device for a drive train of a motor vehicle.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der dazugehörigen Beschreibung zu entnehmen.The object is solved by the features of the independent claim. Further preferred embodiments of the invention can be found in the dependent claims, the figures and the associated description.

Dies wird auf einfache Weise durch einen rotatorisch betriebenen Antrieb erreicht, welcher mit einem Steuerelement derart formschlüssig im Eingriff steht, dass die Rotationsbewegung des Antriebs in eine Translationsbewegung des Steuerelement übersetzt wird und so das Steuerelement in Richtung der Rotationsachse der Antriebswellen verschoben werden kann, wodurch auch ein verschiebbares Kupplungselement in dieselbe Richtung verschoben wird. Damit wird die Kupplungsvorrichtung zwischen den beiden Antriebswellen außer Eingriff gebracht und kein Drehmoment von der einen auf die andere Antriebswelle übertragen. Das verschiebbare Kupplungselement ist auf einer Antriebswellen angeordnet, so dass in Richtung der Rotationsachse eine Relativverschiebung stattfinden kann, jedoch diese Antriebswelle und das darauf angeordnete, verschiebbare Kupplungselement gemeinsam eine Drehbewegung ausführen können.This is achieved in a simple manner by a rotary drive, which is positively engaged with a control element in such a way that the rotational movement of the drive is translated into a translational movement of the control element and the control element can thus be displaced in the direction of the axis of rotation of the drive shafts, which also a sliding coupling element is shifted in the same direction. The coupling device between the two drive shafts is thus disengaged and no torque is transmitted from one drive shaft to the other. The displaceable coupling element is arranged on a drive shaft, so that a relative displacement can take place in the direction of the axis of rotation, but this drive shaft and the displaceable coupling element arranged thereon can jointly perform a rotary movement.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Kupplungseinrichtung durch eine Klauenkupplung gebildet.In one embodiment of the invention, the clutch device is formed by a claw clutch.

Eine Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass das Steuerelement derart gegenüber dem verschiebbaren Kupplungselement gelagert ist, dass das Steuerelement das verschiebbare Kupplungselement entlang der Rotationsachse bewegt, wobei sich das Steuerelement und das verschiebbare Kupplungselement gegeneinander drehen können.One embodiment of the invention provides that the control element is mounted relative to the displaceable coupling element in such a way that the control element moves the displaceable coupling element along the axis of rotation, with the control element and the displaceable coupling element being able to rotate in opposite directions.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das verschiebbare Kupplungselement über ein Wälzlager gegenüber dem Steuerelement um die Rotationsachse drehbar gelagert.In an advantageous embodiment of the invention, the displaceable coupling element is mounted via a roller bearing relative to the control element such that it can rotate about the axis of rotation.

Bevorzugterweise ist vom Antrieb ein Federelement vorgesehen ist, wobei das Federelement die Bewegung des verschiebbaren Kupplungselements von der geöffneten Schaltstellung in die geschlossene Schaltstellung durch seine Vorspannung unterstützt. Das Federelement kann am Antrieb selbst, beispielsweise als Drehfeder, am Steuerelement und/oder an dem verschiebbaren Kupplungselement angeordnet sein.A spring element is preferably provided by the drive, with the spring element supporting the movement of the displaceable clutch element from the open switching position into the closed switching position through its pretension. The spring element can be arranged on the drive itself, for example as a torsion spring, on the control element and/or on the displaceable coupling element.

In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Bewegung des verschiebbaren Kupplungselements von der geöffneten Schaltstellung in die geschlossene Schaltstellung durch die formschlüssige Verbindung zwischen dem Steuerelement und dem Antrieb. Dieser Formschluss kann mit verschiedenen geometrischen Formpaarungen ausgebildet sein, die eine Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung wandeln können. Beispielsweise mittels eines exzentrisch zu Drehachse des Antriebs angeordneten Stift, der in eine Nut oder Kulisse eingreift, wobei durch exzentrische Drehung des Stiftes um die Drehachse des Antriebs das Steuerelement verschoben wird.In one embodiment of the invention, the displaceable clutch element is moved from the open switch position into the closed switch position by the positive connection between the control element and the drive. This form fit can be designed with different geometrical shape pairings, which can convert a rotational movement into a translational movement. For example, by means of a pin arranged eccentrically to the axis of rotation of the drive, which engages in a groove or link, the control element being displaced by eccentric rotation of the pin about the axis of rotation of the drive.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist das verschiebbare Kupplungselement mit der einen oder zweiten Antriebswelle drehfest, vorzugsweise mittels einer Verzahnung, verbunden.In an advantageous embodiment of the invention, the displaceable coupling element is non-rotatably connected to one or the second drive shaft, preferably by means of teeth.

Eine Konkretisierung der Erfindung sieht vor, dass das Steuerelement eine Steuerkulisse aufweist und der Antrieb einen Stift aufweist, wobei der Stift in die Steuerkulisse eingreifend platziert ist und die Rotationsbewegung des Antriebs in eine Translationsbewegung des Steuerelements übersetzt. Alternativ zu einem Stift kommen auch andere Eingriffselemente in Frage, welche die Funktion der Bewegungswandlung (Rotation in Translation) umsetzen können. Selbstverständlich ist dafür auch die Form der Steuerkulisse wesentlich, insbesondere im Kontaktbereich des Stiftes mit der Steuerkulisse bei Betätigung des Antriebs.A specification of the invention provides that the control element has a control link and the drive has a pin, the pin being placed in the control link and translating the rotational movement of the drive into a translational movement of the control element. As an alternative to a pin, other engagement elements that can implement the function of converting movement (rotation into translation) can also be considered. Of course, the shape of the control link is also important for this, in particular in the contact area of the pin with the control link when the drive is actuated.

In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist das Steuerelement als ein nicht rotationssymmetrisches Bauteil ausgebildet. Bevorzugtermaßen ist das Steuerelement als Platte oder flaches Bauteil ausgeführt.In a preferred embodiment of the invention, the control element is designed as a non-rotationally symmetrical component. The control element is preferably designed as a plate or flat component.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Steuerelement eine Führungskulisse auf, mit der das Steuerelement am Gehäuse geführt ist.In a further embodiment of the invention, the control element has a guide link with which the control element is guided on the housing.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung und
2 das Steuerelement der Schaltvorrichtung mit seinen Schnittstellen zu den peripheren Bauteilen.

The invention is explained below on the basis of preferred embodiments with reference to the accompanying figures. show:

1 a switching device according to the invention and
2 the control element of the switching device with its interfaces to the peripheral components.

In 1 ist eine Schaltvorrichtung 1 mit einer ersten Antriebswelle 3 und einer zweiten Antriebswelle 4 dargestellt, die über eine Kupplungseinrichtung 6 drehfest miteinander verbindbar sind.In 1 a switching device 1 with a first drive shaft 3 and a second drive shaft 4 is shown, which can be connected to one another in a torque-proof manner via a coupling device 6 .

Die zweite Antriebswelle 4 umfasst zwei Teilwellen, die über eine Verzahnung 18 drehfest miteinander verbunden sind. Die zweite Antriebswelle 4 ist an einem Ende in einer Aufnahme 19 der ersten Antriebswelle 3 gelagert und über ein Kugellager 20 gegenüber einem Gehäuse 2. Die erste Antriebswelle 3 ist innerhalb des Gehäuses 2 durch ein Kugellager 21 gelagert und durch einen Fortsatz der zweiten Antriebswelle 4, der in die Aufnahme 19 der ersten Antriebswelle 3 hineinragt. Die erste und die zweite Antriebswellen 3 und 4 sind koaxial zueinander ausgerichtet und rotieren daher um eine gemeinsame Rotationsachse 5.The second drive shaft 4 comprises two partial shafts which are connected to one another in a torque-proof manner via a toothing 18 . The second drive shaft 4 is mounted at one end in a receptacle 19 of the first drive shaft 3 and via a ball bearing 20 relative to a housing 2. The first drive shaft 3 is mounted within the housing 2 by a ball bearing 21 and by an extension of the second drive shaft 4, which protrudes into the receptacle 19 of the first drive shaft 3 . The first and second drive shafts 3 and 4 are aligned coaxially with one another and therefore rotate about a common axis of rotation 5.

Jeweils ein Ende der ersten und zweiten Antriebswelle 3 und 4 ragt aus dem Gehäuse 2 heraus. Im montierten Zustand kann die erste Antriebswelle 3 dann beispielsweise mit einem Differentialgetriebe drehfest verbunden sein und die zweite Antriebswelle 4 beispielsweise mit einem Antriebsrad, oder umgekehrt. An den einander zugewandten Enden der ersten und zweiten Antriebswelle 3 und 4 ist die Kupplungseinrichtung 6 vorgesehen, die ein der ersten Antriebswelle 3 zugeordnetes erstes Kupplungselement 7 sowie ein der zweiten Antriebswelle 4 zugeordnetes und gegenüber der zweiten Antriebswelle 4 axial verschiebbares Kupplungselement 8 umfasst. Die Kupplungseinrichtung 6 kann in eine geöffnete Schaltstellung geschaltet werden, in der die erste Antriebswelle 3 und die zweite Antriebswelle 4 nicht drehfest miteinander verbunden sind. Ferner kann die Kupplungseinrichtung 6 in eine geschlossene Schaltstellung geschaltet werden, in der die erste Antriebswelle 3 drehfest mit der zweiten Antriebswelle 4 verbunden ist. Die Steuerung der Kupplungseinrichtung 6 erfolgt mittels eines Steuerelements 9, das axial verschiebbar, also in Richtung der Rotationsachse 5, und vom Gehäuse 2 gelagert ist.One end of each of the first and second drive shafts 3 and 4 protrudes from the housing 2 . In the assembled state, the first drive shaft 3 can then be connected in a rotationally fixed manner to a differential gear, for example, and the second drive shaft 4 to a drive wheel, for example, or vice versa. At the ends of the first and second drive shafts 3 and 4 facing each other, the clutch device 6 is provided, which comprises a first clutch element 7 assigned to the first drive shaft 3 and a clutch element 8 assigned to the second drive shaft 4 and axially displaceable relative to the second drive shaft 4. The clutch device 6 can be shifted into an open shift position in which the first drive shaft 3 and the second drive shaft 4 are not connected to one another in a rotationally fixed manner. Furthermore, the clutch device 6 can be switched into a closed switching position in which the first drive shaft 3 is connected to the second drive shaft 4 in a torque-proof manner. The clutch device 6 is controlled by means of a control element 9 which can be displaced axially, ie in the direction of the axis of rotation 5 , and is supported by the housing 2 .

Beim Schalten der Kupplungseinrichtung 6 von der geöffneten in die geschlossene Schaltstellung wird das Steuerelement 9 durch einen Antrieb 10 in Richtung des unverschiebbaren Kupplungselements 7 bewegt. Der Antrieb 10 ist vorzugsweise als Elektromotor ausgebildet.When the clutch device 6 is switched from the open to the closed switch position, the control element 9 is moved by a drive 10 in the direction of the immovable clutch element 7 . The drive 10 is preferably designed as an electric motor.

Die Verstellbewegung wird durch einen drehbaren Antrieb 10 gesteuert, welcher mit einem Stift 13 in eine Steuerkulisse 11 des Steuerelements 9 eingreift. Die Steuerkulisse 11 ist dabei vorzugsweise als Langloch ausgebildet, wobei die beiden zueinander parallelen Flanken 15, 16 des Langlochs jeweils in Kontakt mit dem Stift 13 bei einer Durchführung der Verstellbewegung sind. Die Flanken 15, 16 des Langlochs erstrecken sich in radialer Richtung zur Rotationsachse 5, wobei diese radiale Erstreckung der Flanken 15, 16 keinen Schnittpunkt mit der Rotationsachse 5 bilden muss.The adjustment movement is controlled by a rotatable drive 10 which engages with a pin 13 in a control link 11 of the control element 9 . The control link 11 is preferably designed as a slot, the two mutually parallel flanks 15, 16 of the slot being in contact with the pin 13 when the adjustment movement is carried out. The flanks 15 , 16 of the elongated hole extend in the radial direction to the axis of rotation 5 , with this radial extension of the flanks 15 , 16 not having to form an intersection with the axis of rotation 5 .

Das Steuerelement 9 ist im dauerhaften Eingriff mit dem Wälzlager 12, welches wiederum auf einer Umfangsfläche des verschiebbaren Kupplungselement 8 sitzt. Idealerweise ist der Außenring 22 des Wälzlagers 12 vom Steuerelement 9 über einen zweiseitigen Formschluss umgriffen, um eine Translation des Steuerelementes 9 mit dem Wälzlager 12 in beiden Richtungen vollführen zu können. Der Innenring 24 des Wälzlagers 12 ist vorzugsweise mit dem verschiebbaren Kupplungselement 8 verpresst und/oder zumindest mittels eines einseitigen Formschlusses verbracht, wobei diese Verbindung mit einem Sicherungsring zusätzlich gesichert sein kann. Das verschiebbare Kupplungselement 8 kann sich gegenüber dem Steuerelement 9 über das Wälzlager 12 verdrehen.The control element 9 is in permanent engagement with the roller bearing 12 which in turn is seated on a peripheral surface of the displaceable coupling element 8 . Ideally, the outer ring 22 of the roller bearing 12 is encompassed by the control element 9 via a form fit on two sides, in order to be able to translate the control element 9 with the roller bearing 12 in both directions. The inner ring 24 of the roller bearing 12 is preferably pressed with the displaceable coupling element 8 and/or brought at least by means of a one-sided form fit, with this connection being able to be additionally secured with a retaining ring. The sliding coupling element 8 can rotate relative to the control 9 on the roller bearing 12.

Zwischen dem verschiebbaren Kupplungselement 8 und der zweiten Antriebswelle 4 ist eine als Geradverzahnung ausgebildete Verzahnung 18 vorgesehen, welche eine translatorische Relativbewegung zwischen dem verschiebbaren Kupplungselement 8 auf der zweiten Antriebswelle 4 zulässt, jedoch diese beiden Bauteile in jeder axialen Position des Verschiebebereichs drehmomentübertragend miteinander verbindet.Between the displaceable coupling element 8 and the second drive shaft 4 there is gearing 18 in the form of straight teeth, which allows a translational relative movement between the displaceable coupling element 8 on the second drive shaft 4, but connects these two components to one another in a torque-transmitting manner in every axial position of the displacement range.

Zwischen dem verschiebbaren Kupplungselement 8 und dem unverschiebbaren Kupplungselement 7 ist eine Klauenkupplung ausgebildet. Diese Klauenkupplung beinhaltet jeweils an den Kupplungselemente 7 und 8 stirnseitig angeordnete Zähne (Klauen), welche in entsprechende Zahnlücken des Gegenstücks eingreifen können.A claw coupling is formed between the displaceable coupling element 8 and the non-displaceable coupling element 7 . This claw coupling includes teeth (claws) arranged on the face side of the coupling elements 7 and 8, which can engage in corresponding tooth gaps of the counterpart.

Soll die erste Antriebswelle 3 von der zweiten Antriebswelle 4 entkoppelt werden, so wird der Antrieb 10 betätigt, welcher den exzentrisch zur Drehachse des Antriebs 10 angeordneten Stift 13 um die Drehachse des Antriebs 10 dreht. Damit kommt der Stift 13 in Kontakt mit einer der Flanken (hier die rechte Flanke 16) der als Langloch ausgebildeten Steuerkulisse 11 und verschiebt das Steuerelement 9 translatorisch entlang der Rotationsachse 5 (nach rechts). Das Steuerelement 9 ist radial beabstandet zur Rotationsachse 5 ist. Durch die verschiebefeste Verbindung des Steuerelements 9 wird auch das verschiebbare Kupplungselement 8 entlang der Rotationsache 5 in dieselbe Richtung wie das Steuerelement 9 verschoben. Das verschiebbare Kupplungselement 8 ist koaxial zur Rotationsachse 5 und zur Antriebswelle 4 angeordnet. Durch die Verschiebung nach rechts kommt die Klauenkupplung außer Eingriff. Die Zähne bewegen sich aus den Zahnlücken heraus, da das verschiebbare Kupplungselement 8 zum unverschiebbaren Kupplungselement 7 an Abstand gewinnt. Ist ausreichend Beabstandung erreicht, in dem die Zähne vollständig aus den Zahnlücken gebracht worden sind, so ist die erste Antriebswelle 3 von der zweiten Antriebswelle 4 entkoppelt; es kann kein Drehmoment über die Klauenkupplung mehr übertragen werden. Zur Aufrechterhaltung des entkoppelten Zustands ist es ausreichend, dass der Antrieb 10 in seiner Position nach der vollständigen Entkopplung der Wellen, idealerweise stromlos, verbleibt.If the first drive shaft 3 is to be decoupled from the second drive shaft 4 , the drive 10 is actuated, which rotates the pin 13 , which is arranged eccentrically to the axis of rotation of the drive 10 , about the axis of rotation of the drive 10 . The pin 13 thus comes into contact with one of the flanks (here the right flank 16) of the control guide 11 designed as a slot and moves the control element 9 in a translatory manner along the axis of rotation 5 (to the right). The control element 9 is radially spaced from the axis of rotation 5 . Due to the non-displaceable connection of the control element 9, the displaceable coupling element 8 is also displaced along the axis of rotation 5 in the same direction as the control element 9. The displaceable coupling element 8 is arranged coaxially to the axis of rotation 5 and to the drive shaft 4 . By shifting to the right, the dog clutch is disengaged. The teeth move out of the tooth gaps since the displaceable coupling element 8 gains a distance from the non-displaceable coupling element 7 . If sufficient spacing is achieved, in which the teeth have been brought completely out of the tooth gaps, the first drive shaft 3 is decoupled from the second drive shaft 4; torque can no longer be transmitted via the dog clutch. In order to maintain the decoupled state, it is sufficient for the drive 10 to remain in its position, ideally without current, in its position after the shafts have been completely decoupled.

Soll die erste Antriebswelle 3 mit der zweiten Antriebswelle miteinander gekoppelt werden, so wird der Antrieb 10 erneut betätigt. Der Stift 13 dreht sich und kommt mit der linken Flanke 15 in Kontakt und schiebt dadurch das Steuerelement 9 in die andere Richtung als beim Entkopplungsvorgang. Die Drehrichtung des Antriebs 10 ist hierbei zunächst unerheblich. Die Drehrichtung des Antriebs 10 kann gleichsinnig der des Entkopplungsvorgangs sein oder, als Drehrichtungsumkehr, gegensinnig zu dieser. Über die eingangs genannte Verbindung zwischen dem Steuerelement 9 und der verschiebbaren Kupplungselement 8 wird das Kupplungselement 8 entlang der Rotationsachse, aber entgegen der vorherigen Bewegungsrichtung, auf das unverschiebbare Kupplungselement 7 zu bewegt. In der Klauenkupplung tauchen die Zähne in die Zahnlücken ein, wonach die Zähne beider Kupplungselemente 7 und 8 im Eingriff stehen und ein Drehmoment übertragen können. Für den Fall, dass ein Zahn des unverschiebbaren Kupplungselements 7 einem Zahn des verschiebbaren Kupplungselements gegenübersteht und folglich kein Eingriff Zahn/Zahnlücke erfolgen kann, kann ein Federelement am Antrieb 10, am Steuerelement 9 oder an dem verschiebbaren Kupplungselement 8 vorgesehen sein, welches die die Klauenkupplung schließende Bewegung unterstützt.If the first drive shaft 3 is to be coupled to the second drive shaft, the drive 10 is actuated again. The pin 13 rotates and comes into contact with the left flank 15 and thereby pushes the control element 9 in the opposite direction than in the decoupling process. The direction of rotation of the drive 10 is initially irrelevant. The direction of rotation of the drive 10 can be in the same direction as that of the decoupling process or, as a reversal of the direction of rotation, in the opposite direction to this. Via the aforementioned connection between the control element 9 and the displaceable coupling element 8, the coupling element 8 is moved towards the non-displaceable coupling element 7 along the axis of rotation, but in the opposite direction to the previous direction of movement. In the claw coupling, the teeth dip into the tooth gaps, after which the teeth of both coupling elements 7 and 8 are engaged and can transmit torque. In the event that a tooth of the non-displaceable coupling element 7 is opposite a tooth of the displaceable coupling element and consequently no tooth/tooth gap engagement can take place, a spring element can be provided on the drive 10, on the control element 9 or on the displaceable coupling element 8, which the claw coupling closing movement supported.

In 2 ist das Steuerelement 9 der Schaltvorrichtung 1 mit seinen Schnittstellen zu den peripheren Bauteilen zu sehen. Orthogonal zur Erstreckung der als Langloch ausgebildeten Steuerkulisse 11 ist vom Steuerelement 9 eine Führungskulisse 14 ausgebildet, welche ebenfalls die Form eines Langlochs aufweist. Die Flanken 17 dieses Langlochs erstrecken sich parallel zur Rotationsachse 5. In die Führungskulisse 14 greift zumindest ein Element 19 des Gehäuses 2 oder eines gehäusefesten Bauteils ein. Vorzugsweise sind zwei voneinander beabstandete, entlang der Erstreckungsrichtung der Rotationsachse 5 angeordnete Elemente 19 vorgesehen, damit keine schwerkraftbedingte Drehung des Steuerungselements 9 um ein einzelnes Element 19 vom Stift 13 zusätzlich mit abgestützt werden muss. Ferner weist das Steuerelement 9 eine Aufnahme 23 für den Außenring 22 des Wälzlagers 12 auf. In anschaulicher Weise ist die Form der Aufnahme 23 konkruent zur Form des Außenrings 22 des Wälzlagers 12.In 2 the control element 9 of the switching device 1 can be seen with its interfaces to the peripheral components. A guide link 14 is formed by the control element 9 orthogonally to the extent of the control link 11 designed as a slot, which also has the shape of a slot. The flanks 17 of this elongated hole extend parallel to the axis of rotation 5. At least one element 19 of the housing 2 or of a component fixed to the housing engages in the guide link 14. Preferably, two spaced-apart elements 19 are provided, arranged along the extension direction of the axis of rotation 5, so that no gravity-related rotation of the control element 9 about a single element 19 has to be additionally supported by the pin 13. Furthermore, the control element 9 has a receptacle 23 for the outer ring 22 of the roller bearing 12 . The shape of the receptacle 23 is clearly congruent with the shape of the outer ring 22 of the roller bearing 12.

Der Stift 13, dessen Mittelpunkt die Linie „Angekoppelt“ schneidet, kann durch Drehung des Antriebs zumindest innerhalb des „Verstellbereichs“ so bewegt werden, dass der Mittelpunkt des Stifts 13 sich nun mit der Linie „Entkoppelt“ schneidet. Die Zustände „Angekoppelt“ und „Entkoppelt“ beschreiben die Auswirkungen auf die Zustände der Kupplungsvorrichtung, welche entweder die beiden Antriebswellen miteinander „ankoppelt“ oder „entkoppelt“. Der Schnittpunkt beider Linien „Angekoppelt“ und „Entkoppelt“ schneidet die Drehachse des rotatorisch wirkenden Antriebs 10. Somit wird klar ersichtlich, dass der Stift 13 exzentrisch zu dieser Drehachse angeordnet ist.The pin 13, whose center point intersects the line “coupled”, can be moved by rotating the drive at least within the “adjustment range” in such a way that the center point of the pin 13 now intersects the line “uncoupled”. The states “coupled” and “uncoupled” describe the effects on the states of the coupling device, which either “couples” or “uncouples” the two drive shafts with one another. The intersection of the two lines "coupled" and "decoupled" intersects the axis of rotation of the rotary drive 10. It is thus clearly evident that the pin 13 is arranged eccentrically to this axis of rotation.

BezugszeichenlisteReference List

11: Schaltvorrichtungswitching device
22: GehäuseHousing
33: erste Antriebswellefirst driveshaft
44: zweite Antriebswellesecond driveshaft
55: Rotationsachseaxis of rotation
66: Kupplungseinrichtungcoupling device
77: unverschiebbares Kupplungselementimmovable coupling element
88th: verschiebbares Kupplungselementsliding coupling element
99: Steuerelementcontrol
1010: Antriebdrive
1111: Steuerkulissecontrol backdrop
1212: Wälzlagerroller bearing
1313: StiftPen
1414: Führungskulisseleadership backdrop
1515: linke Flankeleft flank
1616: rechte Flankeright flank
1717: Flankenflanks
1818: Verzahnunggearing
1919: Elementelement
2020: Kugellagerball-bearing
2121: Kugellagerball-bearing
2222: Außenringouter ring
2323: Aufnahme (für Außenring)mount (for outer ring)
2424: Innenringinner ring
2525: --
2626: --

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102014217066 A1 [0003]DE 102014217066 A1 [0003]
WO 2011/098595 A1 [0004]WO 2011/098595 A1 [0004]

Claims

Schaltvorrichtung (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend - ein Gehäuse (2), in dem eine erste und eine zweite Antriebswelle (3, 4) drehbar gelagert sind, wobei die erste und zweite Antriebswelle (3, 4) koaxial zueinander angeordnet sind, so dass sie eine gemeinsame Rotationsachse (5) aufweisen, und - eine schaltbare Kupplungseinrichtung (6), die zwischen der ersten und der zweiten Antriebswelle (3, 4) angeordnet ist, wobei - die Kupplungseinrichtung (6) eine geöffnete Schaltstellung aufweist, in der die erste Antriebswelle (3) gegenüber der zweiten Antriebswelle (4) frei drehbar ist, und - die Kupplungseinrichtung (6) eine geschlossene Schaltstellung aufweist, in der die erste Antriebswelle (3) drehfest über die Kupplungseinrichtung (6) mit der zweiten Antriebswelle (4) verbunden ist, wobei - die Kupplungseinrichtung (6) ein in Richtung der Rotationsachse (5) unverschiebbares Kupplungselement (7) und ein in Richtung der Rotationsachse (5) verschiebbares Kupplungselement (8) umfasst, wobei - ein über einen Antrieb (10) in Richtung der Rotationsachse (5) verschiebbares Steuerelement (9) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der Antrieb (10) eine Drehbewegung ausführt und das Steuerelement (9) über den Antrieb (10) formschlüssig entlang der Rotationsachse (5) verschiebbar ist.Switching device (1) for a drive train of a motor vehicle, comprising - a housing (2) in which a first and a second drive shaft (3, 4) are rotatably mounted, the first and second drive shaft (3, 4) being arranged coaxially to one another so that they have a common axis of rotation (5), and - a switchable clutch device (6) which is arranged between the first and the second drive shaft (3, 4), wherein - the clutch device (6) has an open switching position, in which the first drive shaft (3) is freely rotatable relative to the second drive shaft (4), and - the coupling device (6) has a closed switching position in which the first drive shaft (3) is non-rotatably connected to the second drive shaft ( 4) is connected, wherein - the coupling device (6) has a coupling element (7) which cannot be displaced in the direction of the axis of rotation (5) and a coupling element which can be displaced in the direction of the axis of rotation (5). lement (8), wherein - a via a drive (10) in the direction of the axis of rotation (5) displaceable control element (9) is provided, characterized in that - the drive (10) performs a rotary movement and the control element (9) via the drive (10) can be displaced in a form-fitting manner along the axis of rotation (5).

Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Kupplungseinrichtung (6) durch eine Klauenkupplung gebildet ist.Switching device (1) after claim 1 , characterized in that - the coupling device (6) is formed by a claw coupling.

Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Steuerelement (9) derart gegenüber dem verschiebbaren Kupplungselement (8) gelagert ist, dass das Steuerelement (9) das verschiebbare Kupplungselement (8) entlang der Rotationsachse bewegt, wobei sich das Steuerelement (9) und das verschiebbare Kupplungselement (8) gegeneinander drehen können.Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the control element (9) is mounted in relation to the displaceable coupling element (8) in such a way that the control element (9) moves the displaceable coupling element (8) along the axis of rotation, with the control element (9) and the sliding coupling element (8) can rotate in opposite directions.

Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das verschiebbare Kupplungselement (8) über ein Wälzlager (12) gegenüber dem Steuerelement (9) um die Rotationsachse (5) drehbar gelagert ist.Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the displaceable coupling element (8) is rotatably mounted about the axis of rotation (5) relative to the control element (9) via a roller bearing (12).

Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Federelement vom Antrieb (10) vorgesehen ist, wobei das Federelement die Bewegung des verschiebbaren Kupplungselements (8) von der geöffneten Schaltstellung in die geschlossene Schaltstellung durch seine Vorspannung unterstützt.Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - a spring element is provided by the drive (10), the spring element supporting the movement of the displaceable clutch element (8) from the open switching position into the closed switching position by its pretension.

Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Bewegung des verschiebbaren Kupplungselements (8) von der geöffneten Schaltstellung in die geschlossene Schaltstellung durch die formschlüssige Verbindung zwischen dem Steuerelement (9) und dem Antrieb (10) erfolgt.Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the movement of the displaceable coupling element (8) from the open switch position to the closed switch position takes place through the positive connection between the control element (9) and the drive (10).

Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das verschiebbare Kupplungselement (8) mit der einen oder zweiten Antriebswelle (3, 4) drehfest verbunden ist.Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the displaceable coupling element (8) is non-rotatably connected to the one or second drive shaft (3, 4).

Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Steuerelement (9) eine Steuerkulisse (11) aufweist und der Antrieb (10) einen Stift (13) aufweist, wobei der Stift (13) in die Steuerkulisse (11) eingreifend platziert ist und die Rotationsbewegung des Antriebs (10) in eine Translationsbewegung des Steuerelements (9) übersetzt.Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the control element (9) has a control link (11) and the drive (10) has a pin (13), the pin (13) being inserted into the control link (11 ) is placed engaging and translates the rotational movement of the drive (10) into a translational movement of the control element (9).

Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Steuerelement (9) als ein nicht rotationssymmetrisches Bauteil ausgebildet ist.Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the control element (9) is designed as a non-rotationally symmetrical component.

Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Steuerelement (9) eine Führungskulisse (14) aufweist, mit der das Steuerelement (9) am Gehäuse (2) geführt ist.Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the control element (9) has a guide link (14) with which the control element (9) is guided on the housing (2).