DE102021111607A1

DE102021111607A1 - Motor vehicle with a linkage and linkage for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102021111607A1
Application number: DE102021111607.4A
Authority: DE
Inventors: Klaus Zelger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-05-05
Filing date: 2021-05-05
Publication date: 2022-11-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (K) mit einer elektrischen Antriebsmaschine (10), zum Antreiben des Kraftfahrzeugs (K), mit einem Koppelgetriebe (20), welches zwischen einer Koppelungsstellung (KS), in welcher die elektrische Antriebsmaschine (10) Drehmoment übertragend mit einem Antriebsrad (100) des Kraftfahrzeugs (K) gekoppelt ist, und einer Entkoppelungsstellung (ES), in welcher die elektrische Antriebsmaschine (10) von dem Antriebsrad (100) entkoppelt ist, schaltbar ist, und mit einer Kupplung (40) des Koppelgetriebes (20), welche zum Schalten zwischen der Koppelungsstellung (KS) und der Entkoppelungsstellung (ES) ausgebildet ist. Das Koppelgetriebe (20) umfasst zum Schalten zwischen der Koppelungsstellung (KS) und der Entkoppelungsstellung (ES) eine Betätigungsvorrichtung (22) mit einem elektrisch betreibbaren Magneten (30) und einem, anhand des wenigstens einen Magneten (30) betätigbaren und drehbar gelagerten Hebelelement (24), welches anhand des Magneten (30) in eine erste Kippstellung (S1) schwenkbar ist, um dadurch die Koppelungsstellung (KS) einzustellen und in eine zweite Kippstellung (S2) schwenkbar ist, um dadurch die Entkoppelungsstellung (ES) einzustellen.The invention relates to a motor vehicle (K) with an electric drive motor (10) for driving the motor vehicle (K), with a coupling gear (20) which, between a coupling position (KS), in which the electric drive motor (10) transmits torque with a drive wheel (100) of the motor vehicle (K) is coupled, and a decoupling position (ES), in which the electric drive motor (10) is decoupled from the drive wheel (100), switchable, and with a clutch (40) of the linkage ( 20), which is designed to switch between the coupling position (KS) and the decoupling position (ES). For shifting between the coupling position (KS) and the decoupling position (ES), the coupling mechanism (20) comprises an actuating device (22) with an electrically operable magnet (30) and a lever element ( 24) which can be pivoted using the magnet (30) into a first tilted position (S1) in order thereby to set the coupling position (KS) and into a second tilted position (S2) in order to thereby set the decoupling position (ES).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer elektrischen Antriebsmaschine, zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und mit wenigstens einem Koppelgetriebe, welches zumindest zwischen einer Koppelungsstellung, in welcher die elektrische Antriebsmaschine Drehmoment übertragend mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, und einer Entkoppelungsstellung, in welcher die elektrische Antriebsmaschine von dem Antriebsrad entkoppelt ist, schaltbar ist und mit einer Kupplung des Koppelgetriebes, welche zum Schalten zwischen der Koppelungsstellung und der Entkoppelungsstellung ausgebildet ist. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Koppelgetriebe für ein derartiges Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a motor vehicle with at least one electric drive machine for driving the motor vehicle and with at least one linkage, which is at least between a coupling position, in which the electric drive machine is coupled to a drive wheel of the motor vehicle in a torque-transmitting manner, and a decoupling position, in which the electric Prime mover is decoupled from the drive wheel, is switchable and with a clutch of the linkage, which is designed for switching between the coupling position and the decoupling position. Further aspects of the invention relate to a linkage for such a motor vehicle and a method for operating a motor vehicle.

Anhand derartiger Koppelgetriebe ist es beispielsweise möglich, eine Drehmomentübertragung zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und Antriebsrädern eines Kraftfahrzeugs bedarfsgerecht zu unterbrechen (Entkoppelungsstellung) und damit beispielsweise ein sogenanntes Segeln des Kraftfahrzeugs bei dessen Fahrbetrieb zu ermöglichen sowie die Drehmomentübertragung herzustellen (Koppelungsstellung) um ein Antreiben der Antriebsräder mittels der Antriebsmaschine zu ermöglichen.Such a linkage makes it possible, for example, to interrupt torque transmission between the electric drive motor and drive wheels of a motor vehicle as required (decoupling position) and thus, for example, to allow the motor vehicle to coast while it is being driven and to establish torque transmission (coupling position) in order to drive the drive wheels by means of to allow the drive machine.

Die DE 199 23 316 A1 beschreibt beispielsweise ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer in einem Antriebsstrang mit einer Antriebswelle angeordneten Starter- und Generator-Einheit. Die Starter- und Generator-Einheit weist eine als elektrischer Motor mit Starterfunktion oder elektrischer Generator betreibbare elektrische Maschine und ein Planetengetriebe auf.the DE 199 23 316 A1 describes, for example, a drive system for a motor vehicle with a starter and generator unit arranged in a drive train with a drive shaft. The starter and generator unit has an electric machine that can be operated as an electric motor with a starter function or as an electric generator, and a planetary gear.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einem aufwandsarm betreibbaren Koppelgetriebe, ein entsprechendes Koppelgetriebe für ein solches Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftfahrzeugs bereitzustellen.The object of the present invention is to provide a motor vehicle with a coupling mechanism that can be operated with little effort, a corresponding coupling mechanism for such a motor vehicle, and a method for operating such a motor vehicle.

Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Koppelgetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by a motor vehicle having the features of patent claim 1, by a linkage having the features of patent claim 9 and by a method having the features of patent claim 10. Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer elektrischen Antriebsmaschine, zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und mit wenigstens einem Koppelgetriebe, welches zumindest zwischen einer Koppelungsstellung, in welcher die elektrische Antriebsmaschine Drehmoment übertragend mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, und einer Entkoppelungsstellung, in welcher die elektrische Antriebsmaschine von dem Antriebsrad entkoppelt ist, schaltbar ist und mit einer Kupplung des Koppelgetriebes, welche zum Schalten zwischen der Koppelungsstellung und der Entkoppelungsstellung ausgebildet ist. Das Koppelgetriebe kann vorzugsweise automatisiert zwischen der Koppelungsstellung und der Entkoppelungsstellung schaltbar sein.A first aspect of the invention relates to a motor vehicle with at least one electric drive machine for driving the motor vehicle and with at least one linkage which is coupled at least between a coupling position, in which the electric drive machine is coupled to a drive wheel of the motor vehicle in a torque-transmitting manner, and a decoupling position, in which the electric drive machine is decoupled from the drive wheel, can be switched and has a coupling of the coupling gear, which is designed for switching between the coupling position and the decoupling position. The coupling gear can preferably be automatically switched between the coupling position and the decoupling position.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Koppelgetriebe zum Schalten zwischen der Koppelungsstellung und der Entkoppelungsstellung wenigstens eine Betätigungsvorrichtung mit wenigstens einem elektrisch betreibbaren Magneten und wenigstens einem, zumindest mittelbar anhand des wenigstens einen Magneten betätigbaren und drehbar gelagerten Hebelelement umfasst, welches anhand des wenigstens einen Magneten in eine erste Kippstellung schwenkbar ist, um dadurch die Koppelungsstellung einzustellen und in eine zweite Kippstellung schwenkbar ist, um dadurch die Entkoppelungsstellung einzustellen. Unter dem Ausdruck drehbar gelagert kann auch ein drehbares Abstützen verstanden werden. Das Hebelelement kann also drehbar abgestützt sein. Ein wesentlicher Vorteil der Betätigungsvorrichtung besteht darin, dass ein derartiger Magnet beispielsweise im Gegensatz zu einer konventionellen Schaltschwinge oder Kupplungsgabel besonders platzsparend angeordnet werden kann und insbesondere keine aufwändige Lagerung benötigt. So kann der Magnet beispielsweise zumindest bereichsweise in wenigstens eine Ausnehmung zumindest eines Zahnrades des Koppelgetriebes eingeführt sein, sodass der Magnet sozusagen radial weiter innen liegt, als eine entsprechende Verzahnung dieses Zahnrades. Die Verzahnung kann den Magneten also sozusagen umfangsseitig umgeben.According to the invention, it is provided that the coupling mechanism for shifting between the coupling position and the decoupling position comprises at least one actuating device with at least one electrically operable magnet and at least one lever element that can be actuated at least indirectly by means of the at least one magnet and is rotatably mounted, which lever element can be actuated by means of the at least one magnet pivotable to a first tilt position to thereby adjust the coupling position and pivotable to a second tilt position to thereby adjust the decoupling position. The expression rotatably mounted can also be understood as a rotatable support. Thus, the lever member can be rotatably supported. A significant advantage of the actuating device is that such a magnet can be arranged in a particularly space-saving manner, for example in contrast to a conventional shift rocker or clutch fork, and in particular does not require any complex storage. For example, the magnet can be inserted at least partially into at least one recess of at least one gear wheel of the coupling mechanism, so that the magnet is radially further inwards, so to speak, than a corresponding toothing of this gear wheel. The toothing can thus, so to speak, surround the magnet on the peripheral side.

Zumindest das wenigstens eine Hebelelement der Betätigungsvorrichtung kann in besonders vorteilhafter Weise vollständig radial innerhalb der Kupplung angeordnet sein, also in die Kupplung integriert sein. Darunter ist zu verstehen, dass das wenigstens eine Hebelelement zumindest radial weiter innenliegend angeordnet sein kann als zumindest ein Kupplungselement der Kupplung. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte und platzsparende Anordnung des wenigstens einen Hebelelements, welches durch dessen innenliegende Anordnung besonders gut vor Störeinflüssen geschützt ist.At least the at least one lever element of the actuating device can be arranged in a particularly advantageous manner completely radially inside the clutch, that is to say it can be integrated into the clutch. This means that the at least one lever element can be arranged at least radially further inwards than at least one clutch element of the clutch. This results in a particularly compact and space-saving arrangement of the at least one lever element, which is particularly well protected from interference due to its internal arrangement.

Besonders bevorzugt kann die gesamte Betätigungsvorrichtung radial innerhalb der Kupplung angeordnet sein, wodurch sich ein besonders hoher Schutz vor Störeinflüssen und eine besonders kompakte Bauweise realisieren lassen.Particularly preferably, the entire actuating device can be arranged radially inside the clutch, resulting in a special high protection against interference and a particularly compact design.

Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Steuergerät umfassen, mittels welchem beispielsweise die Betätigungsvorrichtung des Koppelgetriebes ansteuerbar sein kann. Dies kann dadurch erfolgen, dass der elektrisch betreibbare Magnet anhand des Steuergeräts angesteuert wird. Bei Ansteuerung der Betätigungsvorrichtung, welche auch als Schaltvorrichtung bezeichnet werden kann, kann diese bedarfsgerecht in die Koppelungsstellung bzw. die Entkoppelungsstellung schalten und dadurch die Antriebsmaschine mit dem Antriebsrad koppeln bzw. entkoppeln. Unter dem Ausdruck Antriebsrad ist vorliegend ein Antriebselement zu verstehen, welches direkten Kontakt zu einer Aufstandsfläche des Kraftfahrzeugs aufweist und dementsprechend zumindest eine Felge und einen mit dieser verbundenen Reifen aufweist.The motor vehicle can, for example, comprise a control unit, by means of which, for example, the actuating device of the linkage can be controlled. This can be done in that the electrically operable magnet is controlled using the control unit. When the actuating device is actuated, which can also be referred to as a switching device, it can switch to the coupling position or the decoupling position as required and thereby couple or decouple the drive machine to the drive wheel. In the present context, the term drive wheel is to be understood as meaning a drive element which is in direct contact with a contact area of the motor vehicle and accordingly has at least one rim and one tire connected to it.

In der ersten Kippstellung kann die Koppelungsstellung eingestellt sein. Somit kann vorgesehen sein, dass durch Einstellen der ersten Kippstellung gleichzeitig die Koppelungsstellung eingestellt werden kann. In der zweiten Kippstellung kann die Entkoppelungsstellung eingestellt sein. Somit kann vorgesehen sein, dass durch Einstellen der zweiten Kippstellung gleichzeitig die Entkoppelungsstellung eingestellt werden kann.The coupling position can be set in the first tilted position. It can thus be provided that the coupling position can be adjusted at the same time by adjusting the first tilted position. The decoupling position can be set in the second tilted position. It can thus be provided that the decoupling position can be set at the same time by setting the second tilted position.

Das wenigstens eine Koppelgetriebe kann insbesondere zur Drehmoment übertragenden Koppelung mit genau einer Seite einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Darunter ist vorliegend zu verstehen, dass das wenigstens eine Koppelgetriebe zum Einzelradantrieb des Antriebsrades ausgebildet und vorgesehen ist. Dabei ist klar, dass hierdurch auch eine etwaige Doppelbereifung des Antriebsrades umfasst sein kann. Dadurch ergibt sich eine höhere Freiheit bei der Wahl der Antriebsstrategie des Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug kann besonders effizient betrieben werden, wenn es mehrere, beispielsweise vier Antriebsräder umfasst, welche jeweils mit einem Koppelgetriebe und jeweils einer elektrischen Antriebsmaschine angetrieben werden können und bedarfsgerecht während der Fahrt des Kraftfahrzeugs beispielsweise zwei der Antriebsräder entkoppelt werden können, indem die jeweilige Entkoppelungsstellung der zwei, diesen Antriebsrädern zugeordneten Koppelgetrieben eingestellt wird.The at least one linkage can be provided in particular for torque-transmitting coupling to exactly one side of a drive axle of the motor vehicle. In the present case, this means that the at least one coupling mechanism is designed and provided for the individual wheel drive of the drive wheel. It is clear that this can also include any double tires on the drive wheel. This results in greater freedom when choosing the drive strategy for the motor vehicle. The motor vehicle can be operated particularly efficiently if it has several, for example four, drive wheels, which can each be driven with a linkage and each with an electric drive motor and, as required, for example two of the drive wheels can be decoupled while the motor vehicle is moving by the respective decoupling position of the two linkages assigned to these drive wheels.

Bevorzugt kann ausschließlich durch Schalten von der Entkoppelungsstellung in die Koppelungsstellung die Drehmoment übertragende Koppelung zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und dem Antriebsrad hergestellt werden. Es kann also vorgesehen sein, dass keine weiteren Kupplungen zur Drehmomentübertragung zwischen dem Antriebsrad und der elektrischen Antriebsmaschine zwischengeschaltet sind.Preferably, the torque-transmitting coupling between the electric drive machine and the drive wheel can be produced exclusively by switching from the decoupling position to the coupling position. Provision can therefore be made for no further clutches to be interposed for torque transmission between the drive wheel and the electric drive machine.

In weiterer vorteilhafter Weise kann die elektrische Antriebsmaschine in der Koppelungsstellung über das wenigstens eine Koppelgetriebe differenzialgetriebelos, also mit anderen Worten ohne Zwischenschaltung eines Differenzialgetriebes des Kraftfahrzeugs und damit differenzialgetriebefrei Drehmoment übertragend mit dem Antriebsrad gekoppelt sein.In a further advantageous manner, the electric drive machine can be coupled to the drive wheel in the coupling position via the at least one coupling gear without a differential gear, in other words without the interposition of a differential gear of the motor vehicle and thus without a differential gear.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug eine Mehrzahl an Antriebsrädern, Koppelgetrieben und elektrischen Antriebsmaschinen umfasst. So kann jedem der Antriebsräder jeweils wenigstens ein Koppelgetriebe und wenigstens eine elektrische Antriebsmaschine zugeordnet sein. Weist das Kraftfahrzeug also beispielsweise einen Vierradantrieb auf, so kann das Kraftfahrzeug vier Antriebsräder, vier elektrische Antriebsmaschinen und vier Koppelgetriebe umfassen. Dadurch können beispielsweise die jeweiligen, einem Vorderwagen, also der Front des Kraftfahrzeugs zugeordneten, vorderen Antriebsräder durch Schalten der diesen vorderen Antriebsrädern zugeordneten (vorderen) Koppelgetriebe und Einstellen der Entkoppelungsstellung entkoppelt werden, wohingegen die einem Hinterwagen, also dem Heck des Kraftfahrzeugs zugeordneten, hinteren Antriebsrädern durch Schalten der (hinteren) Koppelgetriebe und Einstellen der Koppelungsstellung gekoppelt und damit zum Antreiben des Kraftfahrzeugs genutzt werden. In diesem beispielhaften Fall befinden sich die vorderen Antriebsräder in einem sogenannten „Segelbetrieb“ und werden im Gegensatz zu den hinteren Antriebsrädern nicht zum Antreiben des Kraftfahrzeugs genutzt. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass die vorderen Antriebsräder zum Antreiben des Kraftfahrzeugs genutzt werden und sich die hinteren Antriebsräder im Segelbetrieb befinden. Dies gestattet auch beispielsweise eine gleichmäßigere Abnutzung der Bereifung des Kraftfahrzeugs im Fahrbetrieb, zumal zumindest in bestimmten Fahrsituationen abwechselnd verschiedene Räder in den Segelbetrieb geschaltet oder alternativ zum Antreiben des Kraftfahrzeugs genutzt werden können.It can preferably be provided that the motor vehicle comprises a plurality of drive wheels, coupling gears and electric drive machines. At least one linkage and at least one electric drive unit can be assigned to each of the drive wheels. If the motor vehicle has four-wheel drive, for example, then the motor vehicle can have four drive wheels, four electric drive units and four linkages. As a result, for example, the respective front drive wheels assigned to a front part, i.e. the front of the motor vehicle, can be decoupled by shifting the (front) coupling gear assigned to these front drive wheels and setting the decoupling position, whereas the rear drive wheels assigned to a rear part, i.e. the rear of the motor vehicle be coupled by shifting the (rear) linkage and adjusting the coupling position and thus used to drive the motor vehicle. In this exemplary case, the front drive wheels are in what is known as “coasting operation” and, in contrast to the rear drive wheels, are not used to drive the motor vehicle. Of course, it is also conceivable that the front drive wheels are used to drive the motor vehicle and the rear drive wheels are in coasting mode. This also allows, for example, a more even wear of the tires of the motor vehicle when driving, especially since, at least in certain driving situations, different wheels can be alternately switched to coasting mode or alternatively used to drive the motor vehicle.

Besonders bevorzugt kann das Koppelgetriebe als zwischen der Koppelungsstellung und der Entkoppelungsstellung schaltbare Zahnradstufe, insbesondere Zwischenzahnradstufe, ausgebildet sein. Dies gestattet eine einfache Integration in ein Getriebe, insbesondere Stirnradgetriebe, des Kraftfahrzeugs. Das Getriebe kann vorzugsweise als Automatikgetriebe ausgestaltet sein.Particularly preferably, the coupling gear can be designed as a gearwheel stage, in particular an intermediate gearwheel stage, which can be switched between the coupling position and the decoupling position. This permits simple integration into a transmission, in particular a spur gear, of the motor vehicle. The transmission can preferably be designed as an automatic transmission.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Betätigungsvorrichtung zumindest ein Stangenelement, welches translatorisch mittels des wenigstens einen Magneten bewegbar und mit dem wenigstens einen Hebelelement gekoppelt ist. Dies ist von Vorteil, da das Stangenelement eine erhöhte Flexibilität bei der Anordnung des Magneten sowie des Hebelelements gestattet. Das Stangenelement kann also zur Kraftübertragung zwischen dem Magneten und dem wenigstens einen Hebelelement ausgebildet sein. Bei einem Bestromen des Magneten, also bei einem Versorgen des Magneten mit elektrischer Energie, kann dieser magnetische Kräfte, kurz Magnetkräfte, auf das Stangenelement übertragen, wodurch das Stangenelement axial (anhand des Magneten) verschoben werden kann. Durch die Koppelung des Stangenelements mit dem wenigstens einen Hebelelement kann letzteres damit ebenfalls bewegt und in die entsprechende erste Kippstellung bzw. zweite Kippstellung geschwenkt werden. Das Stangenelement kann translatorisch zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegt werden. Die erste Position kann eine eingefahrene Position sein, wohingegen die zweite Position eine ausgefahrene Position sein kann.In an advantageous development of the invention, the actuating device comprises at least a rod element, which can be moved translationally by means of the at least one magnet and is coupled to the at least one lever element. This is advantageous since the rod element allows increased flexibility in the arrangement of the magnet and the lever element. The rod element can therefore be designed to transmit force between the magnet and the at least one lever element. When the magnet is energized, ie when the magnet is supplied with electrical energy, it can transmit magnetic forces, or magnetic forces for short, to the rod element, as a result of which the rod element can be displaced axially (by means of the magnet). By coupling the rod element to the at least one lever element, the latter can also be moved and pivoted into the corresponding first tilted position or second tilted position. The rod member is translatable between a first position and a second position. The first position can be a retracted position, while the second position can be an extended position.

Das zumindest eine Stangenelement kann bevorzugt als Schubstange ausgebildet sein. Besonders bevorzugt kann das Stangenelement radial innenliegend angeordnet sein. Unter dem Ausdruck radial innenliegend ist dabei zu verstehen, dass das zumindest eine Stangenelement im Vergleich zu weiteren Komponenten des Koppelgetriebes weiter innen liegt. So kann das Stangenelement vorzugsweise durch eine Durchgangsöffnung zumindest eines Zahnrades des Koppelgetriebes durchgeführt sein.The at least one rod element can preferably be designed as a push rod. Particularly preferably, the rod element can be arranged radially on the inside. The term radially inward is to be understood as meaning that the at least one rod element is further inward than other components of the linkage. Thus, the rod element can preferably be passed through a through-opening of at least one gear wheel of the linkage.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das zumindest eine Stangenelement zumindest bereichsweise in eine Ausnehmung des wenigstens einen Magneten eingeführt. Dies ist von Vorteil, da der Magnet dadurch besonders hohe magnetische Kräfte auf das zumindest eine Stangenelement ausüben kann, wodurch auch eine besonders schnelle Bewegung des Stangenelements und dadurch ein entsprechend schnelles Verlagern des wenigstens einen Hebelelements in die jeweilige (erste bzw. zweite) Kippstellung erfolgen kann. Der wenigstens eine Magnet und das zumindest eine Stangenelement können gemeinsam auch einen Linearmotor bilden. Mit anderen Worten kann also das Koppelgetriebe diesen Linearmotor umfassen, wobei der wenigstens eine Magnet und das zumindest eine Stangenelement Komponenten des Linearmotors sein können. Hierzu kann das zumindest eine Stangenelement mit jeweiligen Spulen versehen sein.In an advantageous development of the invention, the at least one rod element is at least partially inserted into a recess of the at least one magnet. This is advantageous because the magnet can thereby exert particularly high magnetic forces on the at least one rod element, as a result of which the rod element moves particularly quickly and the at least one lever element is displaced correspondingly quickly into the respective (first or second) tilted position can. The at least one magnet and the at least one rod element can also form a linear motor together. In other words, the coupling mechanism can include this linear motor, it being possible for the at least one magnet and the at least one rod element to be components of the linear motor. For this purpose, the at least one rod element can be provided with respective coils.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Koppelgetriebe ein erstes Zahnrad, welches in zumindest mittelbarem Eingriff mit der Antriebsmaschine steht, sowie ein anhand der Kupplung mit dem ersten Zahnrad Drehmoment übertragend koppelbares, zweites Zahnrad, welches zumindest mittelbar drehfest mit dem Antriebsrad gekoppelt ist. Dies ist von Vorteil, da das Koppelgetriebe dadurch besonders einfach und robust aufgebaut ist und damit eine besonders geringe Störanfälligkeit aufweist. Unter dem Ausdruck mittelbar ist allgemein zu verstehen, dass weitere Drehmoment übertragende Elemente zwischengeschaltet sein können. Das jeweilige Zahnrad kann beispielsweise über eine Welle (als derartiges Drehmoment übertragendes Element) und dadurch mittelbar mit der Antriebsmaschine bzw. dem Antriebsrad gekoppelt sein. Unter dem Ausdruck drehfest ist allgemein zu verstehen, dass eine Relativdrehung zwischen drehfest miteinander gekoppelten Komponenten, beispielsweise Welle und Zahnrad, unterbunden ist. Zudem umfasst die Kupplung ein erstes Kupplungselement, welches zumindest mittelbar drehfest mit dem ersten Zahnrad gekoppelt ist und ein zweites Kupplungselement, welches zumindest mittelbar drehfest mit dem zweiten Zahnrad gekoppelt ist. Dies ist von Vorteil, da die Kupplung damit einen besonders einfachen und robusten Aufbau aufweist. Unter dem Ausdruck mittelbar ist zu verstehen, dass sowohl das jeweilige Kupplungselement als auch das jeweilige Zahnrad drehfest beispielsweise mit einer entsprechenden Welle verbunden sein können, wodurch dann das Kupplungselement mittelbar, nämlich beispielsweise mittels der Welle mit dem Zahnrad gekoppelt sein kann. Weiterhin umfasst die Kupplung ein Verbindungselement, welches einerseits zumindest mittelbar mit dem ersten Zahnrad und andererseits zumindest mittelbar mit dem ersten Kupplungselement drehfest gekoppelt ist. Dies ist von Vorteil, da das Verbindungselement eine besonders einfache Ausgestaltung des ersten Kupplungselements gestattet. Das Verbindungselement kann reversibel lösbar, also mit anderen Worten zerstörungsfrei lösbar, beispielsweise mittels einer Passverzahnung, welche auch als Steckverzahnung bezeichnet werden kann, zumindest mittelbar mit dem ersten Zahnrad gekoppelt sein.In a further advantageous development of the invention, the coupling gear comprises a first gear wheel, which is in at least indirect engagement with the drive motor, and a second gear wheel, which can be coupled to the first gear wheel in a torque-transmitting manner by means of the clutch and is at least indirectly coupled to the drive wheel in a rotationally fixed manner. This is advantageous since the linkage is constructed in a particularly simple and robust manner and is therefore particularly low in susceptibility to faults. The expression indirectly is to be understood in general that further torque-transmitting elements can be interposed. The respective gear wheel can be coupled, for example, via a shaft (as such a torque-transmitting element) and thereby indirectly to the drive machine or the drive wheel. The expression non-rotatable is generally understood to mean that a relative rotation between components coupled to one another in a non-rotatable manner, for example shaft and gear wheel, is prevented. In addition, the clutch comprises a first clutch element which is at least indirectly coupled to the first gear in a rotationally fixed manner, and a second clutch element which is at least indirectly coupled to the second gear in a rotationally fixed manner. This is advantageous since the clutch thus has a particularly simple and robust structure. The expression indirectly means that both the respective clutch element and the respective gear wheel can be connected in a rotationally fixed manner to a corresponding shaft, for example, whereby the clutch element can then be coupled to the gear wheel indirectly, namely, for example by means of the shaft. Furthermore, the clutch comprises a connecting element, which on the one hand is at least indirectly non-rotatably coupled to the first gear wheel and on the other hand at least indirectly to the first clutch element. This is advantageous since the connecting element allows a particularly simple configuration of the first coupling element. The connecting element can be reversibly detachable, in other words detachable without destroying it, for example by means of a spline, which can also be referred to as a spline, at least indirectly coupled to the first gear.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das wenigstens eine Hebelelement drehbar an dem Verbindungselement abgestützt. Dies ist von Vorteil, da das Verbindungselement damit zumindest eine Doppelfunktion übernimmt, wodurch auf zusätzliche Lagerstellen des wenigstens einen Hebelelements verzichtet und damit Gewicht eingespart werden kann. Das Hebeelement kann zur Bewegung zwischen der ersten und zweiten Kippstellung dabei beispielsweise mittelbar oder unmittelbar an einer Drehstelle, beispielsweise an einer Kante, des Verbindungselements abstützbar sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Hebelelement zur Bewegung zwischen der ersten und zweiten Kippstellung mittelbar oder unmittelbar an einer gekrümmten Oberfläche des Verbindungselements abstützbar sein. So kann sich das Hebelelement beispielsweise bei der Bewegung von der ersten Kippstellung in die zweite Kippstellung an der Drehstelle (z.B. Kante) des Verbindungselements abstützen. Bei der Bewegung in entgegengesetzter Richtung, also von der zweiten Kippstellung in die erste Kippstellung kann sich das Hebelelement beispielsweise an der gekrümmten Oberfläche des Verbindungselements abstützen.In a further advantageous development of the invention, the at least one lever element is rotatably supported on the connecting element. This is advantageous since the connecting element thus assumes at least one double function, as a result of which additional bearing points of the at least one lever element can be dispensed with and weight can therefore be saved. In order to move between the first and second tilted positions, the lifting element can be supported, for example, directly or indirectly on a pivot point, for example on an edge, of the connecting element. Additionally or alternatively, the lever element for movement between the first and two th tilted position can be supported directly or indirectly on a curved surface of the connecting element. For example, during the movement from the first tilted position into the second tilted position, the lever element can be supported at the pivot point (eg edge) of the connecting element. When moving in the opposite direction, ie from the second tilted position to the first tilted position, the lever element can be supported, for example, on the curved surface of the connecting element.

Bevorzugt kann das Verbindungselement allgemein als Festmuffe ausgebildet sein. Dies ist von Vorteil, da das als Festmuffe ausgebildete Verbindungselement eine gezielt geführte Bewegung des ersten Kupplungselements zum Schalten zwischen der Entkoppelungsstellung und der Koppelungsstellung ermöglicht. Die Festmuffe kann vorzugsweise eine Innenverzahnung mit entlang einer Drehachse des ersten Zahnrads verlaufenden Zähnen aufweisen. Diese Innenverzahnung kann mit einer Komplementärverzahnung, welche einer drehfest mit dem ersten Zahnrad verbundenen, ersten Welle zugeordnet sein kann, in Eingriff stehen. Die Verbindung der Innenverzahnung mit der Komplementärverzahnung kann vorzugsweise als spielfreier Presssitz ausgebildet sein.Preferably, the connecting element can generally be designed as a fixed sleeve. This is advantageous because the connecting element designed as a fixed sleeve enables a specifically guided movement of the first coupling element for shifting between the decoupling position and the coupling position. The fixed sleeve can preferably have internal teeth with teeth running along an axis of rotation of the first gear wheel. This internal toothing can mesh with a complementary toothing, which can be associated with a first shaft that is non-rotatably connected to the first gear wheel. The connection of the internal toothing with the complementary toothing can preferably be designed as a play-free press fit.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Kupplung ein Sperrelement. Das Sperrelement ist zum Unterbinden des Schaltens von der Entkoppelungsstellung in die Koppelungsstellung bei einem Drehzahlunterschied zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad ausgebildet. Darüber hinaus ist das Sperrelement zur Freigabe einer das Schalten von der Entkoppelungsstellung in die Koppelungsstellung bewirkenden Relativbewegung zwischen dem ersten Kupplungselement und dem zweiten Kupplungselement bei Drehzahlgleichheit zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad ausgebildet. In vorteilhafter Weise verhindert das Sperrelement damit übermäßige mechanische Belastungen, insbesondere ein Aufeinanderschlagen der Kupplungselemente, sowie unerwünschte Geräusche welche bei einem Schalten in die Koppelungsstellung bei Drehzahlunterschied auftreten können.In a further advantageous development of the invention, the clutch includes a blocking element. The blocking element is designed to prevent switching from the decoupling position to the coupling position when there is a speed difference between the first gear wheel and the second gear wheel. In addition, the blocking element is designed to release a relative movement between the first clutch element and the second clutch element that causes switching from the decoupling position to the coupling position when the speeds of the first gear wheel and the second gear wheel are the same. The blocking element thus advantageously prevents excessive mechanical loads, in particular the clutch elements hitting one another, as well as undesirable noises which can occur when there is a shift into the clutch position when there is a speed difference.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kupplung als Formschlusskupplung, insbesondere Klauenkupplung, ausgebildet. Dies ist von Vorteil, da eine derartige Formschlusskupplung, beispielsweise Klauenkupplung, einerseits besonders robust und einfach aufgebaut ist und andererseits kein Kraftaufwand nötig ist, um die Koppelungsstellung bzw. die Entkoppelungsstellung jeweils aufrecht zu erhalten, sondern lediglich zum Schalten zwischen der Koppelungsstellung und der Entkoppelungsstellung also zum Schalten von der Koppelungsstellung in die Entkoppelungsstellung und umgekehrt. In a further advantageous development of the invention, the clutch is designed as a positive-locking clutch, in particular a claw clutch. This is advantageous because such a positive-locking clutch, for example a claw clutch, is particularly robust and simple in construction and also requires no effort to maintain the coupled position or the uncoupled position, but only to switch between the coupled position and the uncoupled position for switching from the coupled position to the uncoupled position and vice versa.

Unter der Formschlusskupplung ist allgemein eine Kupplung zu verstehen, bei welcher in der Koppelungsstellung eine Übertragung von Drehmoment durch formschlüssiges Ineinandergreifen, also durch Formschluss jeweiliger Kupplungselemente erfolgt. Anders als bei Kupplungen, welche Drehmoment durch Reibschluss übertragen, also Reibkupplungen, wie beispielsweise Lamellenkupplungen oder Rutschkupplungen, ist bei Formschlusskupplungen, wie der Klauenkupplung, in vorteilhafter Weise keine Haltekraft nötig, um die Übertragung des Drehmoments aufrecht zu erhalten. Darüber hinaus tritt bei Formschlusskupplungen auch kein Schlupf zwischen den jeweiligen Kupplungselementen auf, über welche in der Koppelungsstellung Drehmoment übertragbar ist, bzw. übertragen wird. Damit muss also kein Kraftaufwand betrieben werden, um die Koppelungsstellung oder die Entkoppelungsstellung aufrecht zu halten. Mit anderen Worten muss also - anders als beispielsweise bei Reibkupplungen - keine Haltekraft aufgewendet werden, um die Koppelungsstellung und damit die Drehmomentübertragung bzw. die Entkoppelungsstellung und damit die Unterbrechung der Drehmomentübertragung aufrecht zu erhalten. Dies trägt ebenfalls zur Effizienzsteigerung bei und ermöglicht insgesamt einen aufwandsarmen Betrieb des Koppelgetriebes und damit auch des Kraftfahrzeugs.The form-fitting clutch is generally understood to be a clutch in which, in the coupling position, torque is transmitted by positive engagement, ie by form-fitting of the respective clutch elements. Unlike clutches that transmit torque by friction, i.e. friction clutches such as multi-plate clutches or slip clutches, positive clutches such as claw clutches advantageously do not require any holding force to maintain torque transmission. In addition, in the case of positive-locking clutches, there is also no slippage between the respective clutch elements via which torque can be or is being transmitted in the coupling position. This means that no effort has to be exerted in order to maintain the coupling position or the decoupling position. In other words, in contrast to friction clutches, for example, no holding force has to be applied in order to maintain the coupling position and thus the torque transmission or the decoupling position and thus the interruption of the torque transmission. This also contributes to an increase in efficiency and allows the linkage and thus also the motor vehicle to be operated with little effort overall.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Koppelgetriebe in ein Stirnradgetriebe des Kraftfahrzeugs integriert. Dies ist von Vorteil, da das Koppelgetriebe dadurch besonders bauraumsparend angeordnet und in einem Gehäuse des Stirnradgetriebes aufgenommen sein kann. Vorzugsweise kann das Koppelgetriebe als Zwischenzahnradstufe des Stirnradgetriebes ausgebildet sein.In a further advantageous development of the invention, the linkage is integrated into a spur gear of the motor vehicle. This is advantageous since the linkage can be arranged in a particularly space-saving manner and accommodated in a housing of the spur gear. Preferably, the linkage can be designed as an intermediate gear stage of the spur gear.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Koppelgetriebe für ein Kraftfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Das Koppelgetriebe ist zumindest zwischen einer Koppelungsstellung, in welcher die elektrische Antriebsmaschine Drehmoment übertragend mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, und einer Entkoppelungsstellung, in welcher die elektrische Antriebsmaschine von dem Antriebsrad entkoppelt ist, schaltbar. Das Koppelgetriebe umfasst wenigstens eine Kupplung, welche zum Schalten zwischen der Koppelungsstellung und der Entkoppelungsstellung ausgebildet ist. Gemäß der Erfindung umfasst das Koppelgetriebe zum Schalten zwischen der Koppelungsstellung und der Entkoppelungsstellung wenigstens eine Betätigungsvorrichtung mit wenigstens einem elektrisch betreibbaren Magneten und wenigstens einem, zumindest mittelbar anhand des wenigstens einen Magneten betätigbaren und drehbar gelagerten Hebelelement, welches anhand des wenigstens einen Magneten in eine erste Kippstellung schwenkbar ist, um dadurch die Koppelungsstellung einzustellen und in eine zweite Kippstellung schwenkbar ist, um dadurch die Entkoppelungsstellung einzustellen. Dieses Koppelgetriebe kann besonders effizient und aufwandsarm betrieben werden.A second aspect of the invention relates to a linkage for a motor vehicle according to the first aspect of the invention. The coupling gear can be switched at least between a coupling position, in which the electric drive machine is coupled to a drive wheel of the motor vehicle in a torque-transmitting manner, and a decoupling position, in which the electric drive machine is decoupled from the drive wheel. The linkage comprises at least one clutch, which is designed for shifting between the coupled position and the uncoupled position. According to the invention, the coupling mechanism for switching between the coupling position and the decoupling position comprises at least one actuating device with at least one electrically operable magnet and at least one, at least indirectly operable and rotatable using the at least one magnet bar-mounted lever element, which can be pivoted into a first tilted position by means of the at least one magnet, in order thereby to set the coupling position, and can be pivoted into a second tilted position, in order to thereby set the decoupling position. This linkage can be operated particularly efficiently and with little effort.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einer elektrischen Antriebsmaschine, welche zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist und mit wenigstens einem Koppelgetriebe, welches zumindest zwischen einer Koppelungsstellung, in welcher die elektrische Antriebsmaschine Drehmoment übertragend mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, und einer Entkoppelungsstellung, in welcher die elektrische Antriebsmaschine von dem Antriebsrad entkoppelt ist, schaltbar ist. Dabei wird eine Kupplung des Koppelgetriebes zum Schalten zwischen der Koppelungsstellung und der Entkoppelungsstellung herangezogen. Zum Schalten zwischen der Koppelungsstellung und der Entkoppelungsstellung wird zudem wenigstens eine Betätigungsvorrichtung des Koppelgetriebes mit wenigstens einem elektrisch betreibbaren Magneten und wenigstens einem, zumindest mittelbar anhand des wenigstens einen Magneten betätigbaren und drehbar gelagerten Hebelelement herangezogen, welches anhand des wenigstens einen Magneten in eine erste Kippstellung geschwenkt wird, um dadurch die Koppelungsstellung einzustellen und in eine zweite Kippstellung geschwenkt wird, um dadurch die Entkoppelungsstellung einzustellen. Die Betätigungsvorrichtung umfasst zumindest ein Stangenelement, welches translatorisch mittels des wenigstens einen Magneten bewegt wird und mit dem wenigstens einen Hebelelement gekoppelt ist. Das zumindest eine Stangenelement ist zumindest bereichsweise in eine Ausnehmung des wenigstens einen Magneten eingeführt. Zudem umfasst das Koppelgetriebe ein erstes Zahnrad, welches in zumindest mittelbarem Eingriff mit der Antriebsmaschine steht, sowie ein anhand der Kupplung mit dem ersten Zahnrad Drehmoment übertragend koppelbares, zweites Zahnrad, welches zumindest mittelbar drehfest mit dem Antriebsrad gekoppelt ist. Die Kupplung umfasst ein erstes Kupplungselement, welches zumindest mittelbar drehfest mit dem ersten Zahnrad gekoppelt ist und ein zweites Kupplungselement, welches zumindest mittelbar drehfest mit dem zweiten Zahnrad gekoppelt ist. Zudem umfasst die Kupplung ein Verbindungselement, welches einerseits zumindest mittelbar mit dem ersten Zahnrad und andererseits zumindest mittelbar mit dem ersten Kupplungselement drehfest gekoppelt ist. Die Kupplung umfasst ein Sperrelement, welches bei dem Verfahren das Schalten von der Entkoppelungsstellung in die Koppelungsstellung unterbindet, während die elektrische Antriebsmaschine einen Drehzahlunterschied zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad ausgleicht. Bei anhand der elektrischen Antriebsmaschine hergestellter Drehzahlgleichheit zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad gibt das Sperrelement eine das Schalten von der Entkoppelungsstellung in die Koppelungsstellung bewirkende Relativbewegung zwischen dem ersten Kupplungselement und dem zweiten Kupplungselement frei. Dieses Verfahren ermöglicht einen besonders effizienten und aufwandsarmen Betrieb des Kraftfahrzeugs.A third aspect of the invention relates to a method for operating a motor vehicle with at least one electric drive machine, which is designed to drive the motor vehicle and with at least one linkage, which is coupled to a drive wheel of the motor vehicle at least between a coupling position in which the electric drive machine transmits torque is, and a decoupling position, in which the electric drive machine is decoupled from the drive wheel, can be switched. A clutch of the linkage is used for shifting between the coupled position and the uncoupled position. To switch between the coupling position and the decoupling position, at least one actuating device of the coupling gear with at least one electrically operable magnet and at least one lever element that can be actuated at least indirectly by means of the at least one magnet and is rotatably mounted is used, which pivoted into a first tilted position by means of the at least one magnet to thereby adjust the coupled position and is pivoted to a second tilted position to thereby adjust the uncoupled position. The actuating device comprises at least one rod element, which is moved translationally by means of the at least one magnet and is coupled to the at least one lever element. The at least one rod element is at least partially inserted into a recess of the at least one magnet. In addition, the coupling gear comprises a first gear wheel, which is at least indirectly engaged with the drive motor, and a second gear wheel, which can be coupled to the first gear wheel in a torque-transmitting manner by means of the clutch, and which is at least indirectly coupled non-rotatably to the drive wheel. The clutch comprises a first clutch element, which is at least indirectly non-rotatably coupled to the first gear and a second clutch element, which is at least indirectly non-rotatably coupled to the second gear. In addition, the clutch includes a connecting element which is non-rotatably coupled at least indirectly to the first gear wheel and at least indirectly to the first clutch element. The clutch includes a blocking element which, in the method, prevents switching from the decoupling position to the coupling position, while the electric drive machine compensates for a speed difference between the first gear wheel and the second gear wheel. When the electric drive machine produces a speed equality between the first gear wheel and the second gear wheel, the blocking element releases a relative movement between the first clutch element and the second clutch element that causes switching from the uncoupled position to the coupled position. This method enables the motor vehicle to be operated particularly efficiently and with little effort.

Befindet sich das Kraftfahrzeug also in einem Fahrzustand, bei welchem sich jeweilige Räder des Kraftfahrzeugs, zu welchen auch das Antriebsrad gehört, drehen, so kann die elektrische Antriebsmaschine, zeitlich vor einer Drehmoment übertragenden Koppelung zwischen dem Antriebsrad und der Antriebsmaschine über das Koppelgetriebe zum Beschleunigen des Kraftfahrzeugs, zunächst den Drehzahlunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnrad ausgleichen. Erst wenn Drehzahlgleichheit besteht, also der Drehzahlunterschied zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad ausgeglichen ist, gibt das Sperrelement das Schalten von der Entkoppelungsstellung in die Koppelungsstellung und damit die Drehmoment übertragende Koppelung zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und dem Antriebsrad über das Koppelgetriebe frei. Das Schalten von der Entkoppelungsstellung in die Koppelungsstellung kann nun erfolgen. Sobald die Koppelungsstellung eingestellt ist, kann Drehmoment von der elektrischen Antriebsmaschine auf das Antriebsrad übertragen und zum Antreiben bzw. Beschleunigen des Kraftfahrzeugs genutzt werden.If the motor vehicle is in a driving state in which the respective wheels of the motor vehicle, which also includes the drive wheel, are rotating, the electric drive machine can be activated prior to a torque-transmitting coupling between the drive wheel and the drive machine via the linkage to accelerate the Motor vehicle, first compensate for the speed difference between the first and the second gear. Only when the speed is the same, i.e. the speed difference between the first gear wheel and the second gear wheel has been balanced, does the locking element release the shift from the decoupling position to the coupling position and thus the torque-transmitting coupling between the electric drive motor and the drive wheel via the coupling gear. Switching from the decoupling position to the coupling position can now take place. As soon as the coupling position is set, torque can be transmitted from the electric drive machine to the drive wheel and used to drive or accelerate the motor vehicle.

Des Weiteren kann die Übertragung des Drehmoments von der elektrischen Antriebsmaschine auf das Antriebsrad zügig durch Schalten von der Koppelungsstellung in die Entkoppelungsstellung unterbrochen werden. Dadurch kann das Antriebsrad auch als nicht angetriebenes Rad genutzt werden, was beispielsweise für ein sogenanntes Segeln des Kraftfahrzeugs vorteilhaft ist.Furthermore, the transmission of torque from the electric drive machine to the drive wheel can be quickly interrupted by switching from the coupling position to the decoupling position. As a result, the drive wheel can also be used as a non-driven wheel, which is advantageous for so-called coasting of the motor vehicle, for example.

Besonders bevorzugt kann das Schalten zwischen der Entkoppelungsstellung und der Koppelungsstellung ausschließlich kraftgesteuert erfolgen. Das Schalten zwischen der Entkoppelungsstellung und der Koppelungsstellung kann hingegen wegsteuerungsfrei erfolgen. Es kann also auf aufwendige Sensorik zur Detektion einer Lagerückmeldung (zur Wegsteuerung) verzichtet und beispielsweise lediglich eine Sensorik zur Endpunkterfassung, insbesondere in Form der Kraftsteuerung, herangezogen werden. In vorteilhafter Weise kann somit auf eine weggesteuerte Ansteuerung des Magneten verzichtet werden, und der Magnet stattdessen ausschließlich kraftgesteuert angesteuert werden, womit das Schalten zwischen der Entkoppelungsstellung und der Koppelungsstellung (also von der Entkoppelungsstellung in die Koppelungsstellung und umgekehrt, also von der Koppelungsstellung in die Entkoppelungsstellung) besonders aufwandsarm überwacht werden kann.Particularly preferably, switching between the decoupling position and the coupling position can take place exclusively under force control. On the other hand, switching between the decoupling position and the coupling position can take place without path control. Expensive sensors for detecting a position feedback (for path control) can therefore be dispensed with and, for example, only one sensor for detecting the end point, in particular in the form of force control, can be used. Advantageously, thus ver on a displacement-controlled control of the magnet be omitted, and the magnet can instead be controlled exclusively by force, with which the switching between the decoupling position and the coupling position (i.e. from the decoupling position to the coupling position and vice versa, i.e. from the coupling position to the decoupling position) can be monitored with particularly little effort.

Die in Bezug auf einen der Aspekte vorgestellten, bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die jeweils anderen Aspekte der Erfindung und umgekehrt.The preferred embodiments presented in relation to one of the aspects and their advantages apply correspondingly to the respective other aspects of the invention and vice versa.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention result from the claims, the following description of preferred embodiments and with reference to the drawings.

Im Folgenden ist die Erfindung noch einmal anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Perspektivansicht eines Stirnradgetriebes, welches ein Koppelgetriebe umfasst und mit einer elektrischen Antriebsmaschine gekoppelt ist, die zum Antreiben eines Antriebsrades eines stark abstrahiert dargestellten Kraftfahrzeugs dient; und
2 eine schematische Schnittdarstellung des Koppelgetriebes.

The invention is explained again below using a specific exemplary embodiment. For this shows:

1 a schematic perspective view of a spur gear, which includes a linkage and is coupled to an electric drive machine, which is used to drive a drive wheel of a motor vehicle shown highly abstracted; and
2 a schematic sectional view of the linkage.

1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht ein Kraftfahrzeug K, welches insgesamt vier elektrische Antriebsmaschinen 10, vier Stirnradgetriebe SG mit vier Koppelgetrieben 20 und vier Antriebsräder 100 umfasst. Dabei ist jedem der Stirnradgetriebe SG jeweils eines der Koppelgetriebe 20 zugeordnet. Mit anderen Worten ist jeweils eines der Koppelgetriebe 20 in jeweils eines der Stirnradgetriebe SG des Kraftfahrzeugs K integriert. 1 shows a motor vehicle K in a schematic perspective view, which comprises a total of four electric drive machines 10, four spur gears SG with four linkages 20 and four drive wheels 100. One of the linkages 20 is assigned to each of the spur gears SG. In other words, one of the linkages 20 is integrated into one of the spur gears SG of the motor vehicle K in each case.

Jede der Antriebsmaschinen 10 ist mit jeweils einem der Stirnradgetriebe SG gekoppelt. Jedes der Stirnradgetriebe SG ist darüber hinaus mit jeweils einem der Antriebsräder 100 koppelbar, indem das jeweilige Koppelgetriebe 20 des jeweiligen Stirnradgetriebes SG von einer Entkoppelungsstellung ES in eine Koppelungsstellung KS geschaltet wird. Die Entkoppelungsstellung ES sowie die Koppelungsstellung KS sind exemplarisch anhand von 2 zu erkennen. In der Koppelungsstellung KS ist das jeweilige Antriebsrad 100 Drehmoment übertragend mit der jeweiligen Antriebsmaschine 10 gekoppelt, wohingegen die Drehmomentübertragung zwischen Antriebsrad 100 und Antriebsmaschine 10 in der Entkoppelungsstellung ES unterbrochen ist. Mit anderen Worten ist die jeweilige elektrische Antriebsmaschine 10 in der Entkoppelungsstellung ES des jeweiligen Koppelgetriebes 20 von dem Antriebsrad 100 entkoppelt. Insgesamt ist dadurch ein selektives Antreiben der jeweiligen Antriebsräder 100, mithin ein Einzelradantrieb jedes der Antriebsräder 100 ermöglicht. Mit anderen Worten ist also jedes der Antriebsräder 100 durch die diesem jeweils zugeordnete elektrische Antriebsmaschine 10 jeweils unabhängig von den anderen Antriebsrädern 100 antreibbar.Each of the drive machines 10 is coupled to one of the spur gears SG. Each of the spur gears SG can also be coupled to one of the drive wheels 100 in that the respective coupling gear 20 of the respective spur gear SG is switched from a decoupling position ES to a coupling position KS. The decoupling position ES and the coupling position KS are examples based on 2 to recognize. In the coupling position KS, the respective drive wheel 100 is coupled to the respective drive machine 10 in a torque-transmitting manner, whereas the transmission of torque between the drive wheel 100 and the drive machine 10 is interrupted in the decoupling position ES. In other words, the respective electric drive machine 10 is decoupled from the drive wheel 100 in the decoupling position ES of the respective linkage 20 . Overall, this enables selective driving of the respective drive wheels 100, and therefore individual wheel drive of each of the drive wheels 100. In other words, each of the drive wheels 100 can be driven independently of the other drive wheels 100 by the electric drive machine 10 assigned to it.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in 1 lediglich eine der Antriebsmaschinen 10, lediglich eines der Stirnradgetriebe SG mit einem der Koppelgetriebe 20 und lediglich eines der Antriebsräder 100 dargestellt. Nachfolgende Ausführungen zur Antriebsmaschine 10, zum Stirnradgetriebe SG, zum Koppelgetriebe 20 und zum Antriebsrad 100 gelten jedoch für sämtliche Antriebsmaschinen 10, Stirnradgetriebe SG, Koppelgetriebe 20 und Antriebsräder 100 des Kraftfahrzeugs K.For reasons of clarity, in 1 only one of the drive machines 10, only one of the spur gears SG with one of the coupling gears 20 and only one of the drive wheels 100 is shown. However, the following statements on the drive machine 10, the spur gear SG, the linkage 20 and the drive wheel 100 apply to all drive machines 10, spur gear SG, linkage 20 and drive wheels 100 of the motor vehicle K.

Das Stirnradgetriebe SG umfasst eine erste Getriebewelle 102, welche Drehmoment übertragend mit der elektrischen Antriebsmaschine 10 des Kraftfahrzeugs K gekoppelt ist. Die Drehmoment übertragende und damit drehfeste Koppelung zwischen der ersten Getriebewelle 102 und der Antriebsmaschine 10 erfolgt dabei lediglich beispielhaft über einen Keilwellenendabschnitt 103, also mit anderen Worten einen Endabschnitt der ersten Getriebewelle 102, welcher eine Keilverzahnung aufweist. Über diese Keilverzahnung ist die erste Getriebewelle 102 mit der elektrischen Antriebsmaschine 10 in zumindest mittelbarem Eingriff. Ebenfalls drehfest mit der ersten Getriebewelle 102 gekoppelt ist ein erstes Getriebezahnrad 104. Das erste Getriebezahnrad 104 ist mit einem ersten Zahnrad 42 des Koppelgetriebes 20 in Eingriff. Damit steht das erste Zahnrad 42 des Koppelgetriebes 20 in mittelbarem Eingriff mit der Antriebsmaschine 10, ist also mittelbar mit der Antriebsmaschine 10 gekoppelt.The spur gear SG comprises a first gear shaft 102, which is coupled to the electric drive motor 10 of the motor vehicle K in a torque-transmitting manner. The torque-transmitting and thus non-rotatable coupling between the first transmission shaft 102 and the drive engine 10 is carried out, for example, via a splined shaft end section 103, in other words an end section of the first transmission shaft 102 which has splines. The first transmission shaft 102 is in at least indirect engagement with the electric drive machine 10 via this spline. A first gear wheel 104 is also coupled in a torque-proof manner to the first gear shaft 102 . The first gear wheel 104 meshes with a first gear wheel 42 of the linkage 20 . The first toothed wheel 42 of the linkage 20 is thus in direct engagement with the drive motor 10 , that is to say it is indirectly coupled to the drive motor 10 .

Das Stirnradgetriebe SG umfasst des Weiteren eine zweite Getriebewelle 106, welche Drehmoment übertragend mit dem Antriebsrad 100 gekoppelt ist. Die erste Getriebewelle 104 dient der antriebsseitigen Drehmomentübertragung und die zweite Getriebewelle 106 der abtriebsseitigen Drehmomentübertragung. Die Drehmoment übertragende und damit drehfeste Koppelung zwischen der zweiten Getriebewelle 106 und dem Antriebsrad 100 erfolgt dabei lediglich beispielhaft über eine Innenkeilverzahnung 107 der zweiten Getriebewelle 106. Das Antriebsrad 100 ist über eine in 1 gestrichelt dargestellte Antriebsachse 110 mit der Innenkeilverzahnung 107 in Eingriff und dadurch drehfest mit der zweiten Getriebewelle 106 des Stirnradgetriebes SG gekoppelt. Anhand von 1 ist erkennbar, dass das Koppelgetriebe 20 zur Drehmoment übertragenden Koppelung mit genau einer Seite der Antriebsachse 110 des Kraftfahrzeugs K vorgesehen ist, wodurch ein Einzelradantrieb des Antriebsrades 100 erfolgen kann. Dabei kann die Übertragung des Drehmoments zwischen der elektrischen Antriebsmaschine 10 und dem Antriebsrad 100 ohne Zwischenschaltung eines Differenzialgetriebes erfolgen. Die Übertragung des Drehmoments zwischen der elektrischen Antriebsmaschine 10 und dem Antriebsrad 100 kann also differenzialgetriebefrei (ohne Differenzialgetriebe) erfolgen.The spur gear SG also includes a second gear shaft 106 which is coupled to the drive wheel 100 to transmit torque. The first transmission shaft 104 serves to transmit torque on the drive side and the second transmission shaft 106 to transmit torque on the output side. The torque-transmitting and thus non-rotatable coupling between the second transmission shaft 106 and the drive wheel 100 takes place merely as an example via an internal spline 107 of the second transmission shaft 106. The drive wheel 100 is connected via an in 1 Drive axle 110 shown in dashed lines engages with the inner spline toothing 107 and is thereby coupled in a torque-proof manner to the second gear shaft 106 of the spur gear SG. Based on 1 it can be seen that the linkage 20 is provided for the torque-transmitting coupling with precisely one side of the drive axle 110 of the motor vehicle K, as a result of which an individual wheel drive of the drive wheel 100 can take place. The torque can be transmitted between the electric drive machine 10 and the drive wheel 100 without the interposition of a differential gear. The torque can therefore be transmitted between the electric drive machine 10 and the drive wheel 100 without a differential gear (without a differential gear).

Ebenfalls drehfest mit der zweiten Getriebewelle 106 gekoppelt ist ein zweites Getriebezahnrad 108 des Stirnradgetriebes SG. Das zweite Getriebezahnrad 108 ist mit einem zweiten Zahnrad 52 des Koppelgetriebes 20 in Eingriff. Somit ist das zweite Zahnrad 52 des Koppelgetriebes 20 zumindest mittelbar drehfest mit dem Antriebsrad 100 gekoppelt.A second gear wheel 108 of the spur gear SG is also coupled in a torque-proof manner to the second gear shaft 106 . The second gear wheel 108 meshes with a second gear wheel 52 of the linkage 20 . Thus, the second gear 52 of the linkage 20 is at least indirectly coupled to the drive wheel 100 in a rotationally fixed manner.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind jeweilige Zähne der (ersten und zweiten) Getriebezahnräder 104, 108 sowie der (ersten und zweiten) Zahnräder 42, 52 in 1 nicht dargestellt.For clarity, respective teeth of transmission gears 104, 108 (first and second) and gears 42, 52 (first and second) are shown in 1 not shown.

2 zeigt das Koppelgetriebe 20 in vergrößerter Schnittdarstellung. 2 shows the linkage 20 in an enlarged sectional view.

Anhand von 2 ist erkennbar, dass das Koppelgetriebe 20 eine Kupplung 40 umfasst. Die Kupplung 40 ist als Formschlusskupplung, nämlich als Klauenkupplung, ausgestaltet und zum Schalten zwischen der Koppelungsstellung KS und der Entkoppelungsstellung ES ausgebildet. Die Kupplung 40 wird nachfolgend auch als Formschlusskupplung 40 oder als Klauenkupplung 40 bezeichnet. Zudem zeigt 2, dass das erste Zahnrad 42 einteilig mit einer Welle 46 verbunden ist. Bei der Übertragung des Drehmoments von der elektrischen Antriebsmaschine 10 an das Antriebsrad 100, also beim Antreiben des Antriebsrades 100, rotiert das erste Zahnrad 42 und damit die Welle 46 in Umfangsrichtung U um eine Drehachse x, welche gleichzeitig eine Mittelachse der Welle 46 und damit des ersten Zahnrades 42 darstellt. Darüber hinaus stellt die Drehachse x auch gleichzeitig eine Mittelachse des zweiten Zahnrades 52 dar.Based on 2 it can be seen that the linkage 20 includes a clutch 40 . The clutch 40 is designed as a positive-locking clutch, namely as a claw clutch, and designed for shifting between the coupling position KS and the decoupling position ES. The clutch 40 is also referred to below as a positive-locking clutch 40 or as a claw clutch 40 . In addition, shows 2 that the first gear 42 is integrally connected to a shaft 46. When the torque is transmitted from the electric drive machine 10 to the drive wheel 100, i.e. when the drive wheel 100 is driven, the first gear wheel 42 and thus the shaft 46 rotate in the circumferential direction U about an axis of rotation x, which is also a central axis of the shaft 46 and thus of the first gear 42 represents. In addition, the axis of rotation x also represents a central axis of the second gear wheel 52 at the same time.

Das erste Zahnrad 42 ist anhand der Kupplung 40 (Formschlusskupplung) Drehmoment übertragend mit dem zweiten Zahnrad 52 koppelbar, indem die Kupplung 40 und damit das Koppelgetriebe 20 zwischen der Koppelungsstellung KS und der Entkoppelungsstellung ES geschaltet wird.The first gear 42 can be coupled to the second gear 52 in a torque-transmitting manner using the clutch 40 (positive locking clutch) by switching the clutch 40 and thus the coupling gear 20 between the coupling position KS and the decoupling position ES.

Die Formschlusskupplung 40 umfasst ein erstes Kupplungselement 44, welches mit einem Verbindungselement 70 gekoppelt ist. Das erste Kupplungselement 44 ist bidirektional und relativ zu dem Verbindungselement 70 gemäß einer durch einen Doppelpfeil gekennzeichneten Relativbewegung RB parallel zur Drehachse x und damit translatorisch verschiebbar. Um die translatorische Verschiebbarkeit des ersten Kupplungselements 44 zu ermöglichen, weisen das erste Kupplungselement 44 und das Verbindungselement 70 jeweils miteinander in Eingriff stehende Verzahnungen, insbesondere Keilverzahnungen, auf. Dadurch bleiben das erste Kupplungselement 44 und das Verbindungselement 70 bei der Relativbewegung RB in Eingriff miteinander.The positive-locking clutch 40 includes a first clutch element 44 which is coupled to a connecting element 70 . The first coupling element 44 is bidirectional and displaceable relative to the connecting element 70 according to a relative movement RB indicated by a double arrow parallel to the axis of rotation x and thus translationally. In order to enable the translational displaceability of the first coupling element 44, the first coupling element 44 and the connecting element 70 each have teeth, in particular splined teeth, which engage with one another. As a result, the first coupling element 44 and the connecting element 70 remain in engagement with one another during the relative movement RB.

Das erste Kupplungselement 44 ist mittelbar, nämlich über das Verbindungselement 70 und die Welle 46, drehfest mit dem ersten Zahnrad 42 gekoppelt. Dadurch ist dementsprechend das Verbindungselement 70 einerseits zumindest mittelbar mit dem ersten Zahnrad 42 und andererseits mit dem ersten Kupplungselement 44 drehfest gekoppelt. Ein zweites Kupplungselement 54 des Koppelgetriebes 20 ist drehfest (und damit Drehmoment übertragend) mit dem zweiten Zahnrad 52 an einem gemeinsamen Koppelbereich 56 gekoppelt. An diesem Koppelbereich 56 können beispielsweise jeweilige, Formschluss bildende Elemente, beispielsweise Keilverzahnungen des zweiten Kupplungselements 54 und des zweiten Zahnrades 52 ineinandergreifen.The first clutch element 44 is indirectly, namely via the connecting element 70 and the shaft 46, non-rotatably coupled to the first gear 42. As a result, the connecting element 70 is, on the one hand, at least indirectly coupled in a rotationally fixed manner to the first gear wheel 42 and, on the other hand, to the first coupling element 44 . A second clutch element 54 of the linkage 20 is coupled in a torque-proof manner (and thus transmits torque) to the second gear wheel 52 at a common coupling region 56 . On this coupling area 56, for example, respective elements forming a form fit, for example splines of the second coupling element 54 and of the second gear wheel 52, can engage in one another.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Verbindungselement 70 als Festmuffe ausgebildet.In the present exemplary embodiment, the connecting element 70 is designed as a fixed sleeve.

Das zweite Zahnrad 52 ist über jeweilige Nadellager 58a, 58b drehbar auf der Welle 46 gelagert, wie ebenfalls 2 zu entnehmen ist. Anhand jeweiliger Wälzlager 60a, 60b, welche beispielsweise als Kugellager ausgebildet sein können, ist das Koppelgetriebe 20 an einem vorliegend nicht weiter gezeigten Gehäuse des Stirnradgetriebes SG abgestützt und damit gelagert. Über das Wälzlager 60a ist das erste Zahnrad 42 und damit die Welle 46 zumindest mittelbar an dem Gehäuse abgestützt, wohingegen das zweite Zahnrad 52 über das weitere Wälzlager 60b zumindest mittelbar an dem Gehäuse abgestützt ist.The second gear 52 is rotatably supported on the shaft 46 via respective needle bearings 58a, 58b, as well 2 can be seen. By means of respective roller bearings 60a, 60b, which can be designed as ball bearings, for example, the linkage 20 is supported on a housing of the spur gear SG, which is not shown in detail here, and is mounted therewith. The first gear 42 and thus the shaft 46 are supported at least indirectly on the housing via the roller bearing 60a, whereas the second gear 52 is supported at least indirectly on the housing via the further roller bearing 60b.

Durch die Relativbewegung RB des ersten Kupplungselements 44 kann das Koppelgetriebe 20 wahlweise in die Entkoppelungsstellung ES, in welcher die elektrische Antriebsmaschine 10 von dem Antriebsrad 100 entkoppelt ist, oder in die Koppelungsstellung KS geschaltet werden, in welcher das erste Zahnrad 42 Drehmoment übertragend mit dem zweiten Zahnrad 52 und damit insgesamt die elektrische Antriebsmaschine 10 mit dem Antriebsrad 100 gekoppelt ist.The relative movement RB of the first clutch element 44 allows the coupling gear 20 to be shifted either into the decoupling position ES, in which the electric drive machine 10 is decoupled from the drive wheel 100, or into the coupling position KS, in which the first gear wheel 42 transmits torque with the second gear 52 and thus overall the electric drive machine 10 is coupled to the drive wheel 100.

In der Koppelungsstellung KS ergibt sich ein in 2 exemplarisch durch einen Pfeil verdeutlichter Kraftfluss KF zwischen dem ersten Zahnrad 42 und dem zweiten Zahnrad 52.In the coupling position KS, there is an in 2 Force flow KF between the first gear wheel 42 and the second gear wheel 52 illustrated by an example of an arrow.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das erste Kupplungselement 44, welches als erstes Klauenelement ausgebildet ist und als solches bezeichnet werden kann, in der Koppelungsstellung KS lediglich abschnittsweise und punktiert dargestellt, jedoch ist zu erkennen, dass das erste Kupplungselement 44 in der Koppelungsstellung KS mit dem zweiten Kupplungselement 54, welches als zweites Klauenelement ausgebildet ist und als solches bezeichnet werden kann, in Eingriff ist, also Drehmoment übertragend gekoppelt ist. In der Entkoppelungsstellung ES sind das erste Kupplungselement 44 und das zweite Kupplungselement 54 hingegen voneinander getrennt, also entkoppelt, sodass der Kraftfluss KF zwischen dem ersten Kupplungselement 44 und dem zweiten Kupplungselement 54 unterbrochen ist und dementsprechend auch keine Drehmomentübertragung zwischen diesen Kupplungselementen 44, 54 erfolgen kann.For reasons of clarity, the first coupling element 44, which is designed as a first claw element and can be designated as such, is only shown in sections and dotted in the coupling position KS, but it can be seen that the first coupling element 44 in the coupling position KS with the second Coupling element 54, which is designed as a second claw element and can be referred to as such, is engaged, that is coupled to transmit torque. In the decoupling position ES, however, the first clutch element 44 and the second clutch element 54 are separated from one another, i.e. decoupled, so that the power flow KF between the first clutch element 44 and the second clutch element 54 is interrupted and, accordingly, no torque can be transmitted between these clutch elements 44, 54 .

Um die Koppelungsstellung KS bzw. die Entkoppelungsstellung ES einzustellen, umfasst das Koppelgetriebe 20 eine Betätigungsvorrichtung 22, welche jeweils schematisch und ausschnittsweise in 1 und 2 dargestellt ist.In order to set the coupling position KS or the decoupling position ES, the coupling mechanism 20 comprises an actuating device 22, which is shown schematically and in part in 1 and 2 is shown.

Die Betätigungsvorrichtung 22 kann eine Schaltkraft auf das erste Kupplungselement 44 ausüben, um Letzteres entsprechend der Relativbewegung RB zwischen der Koppelungsstellung KS und der Entkoppelungsstellung ES hin und her zu schalten. Die Betätigungsvorrichtung 22 kann durch einen Steuergerät ECU angesteuert werden. Das Steuergerät ECU kann dem Kraftfahrzeug K, dem Stirnradgetriebe SG oder beispielsweise dem Koppelgetriebe 20 zugeordnet sein. Vorliegend kann anhand des Steuergerätes ECU auch die elektrische Antriebsmaschine 10 angesteuert werden.The actuating device 22 can exert a shifting force on the first clutch element 44 in order to switch the latter back and forth between the coupled position KS and the uncoupled position ES according to the relative movement RB. The actuating device 22 can be controlled by a control unit ECU. The control unit ECU can be assigned to the motor vehicle K, the spur gear SG or, for example, the linkage 20 . In the present case, the electric drive machine 10 can also be controlled using the control unit ECU.

Die Betätigungsvorrichtung 22 umfasst vorliegend einen elektrisch betreibbare Magneten 30, welcher anhand des Steuergeräts ECU angesteuert werden kann. Der Magnet 32 weist eine als Durchgangsöffnung ausgebildete Ausnehmung 32 auf, in welche ein Stangenelement 26 der Betätigungsvorrichtung 22 eingeführt ist. Der Magnet 30 und das Stangenelement 26 können einem Linearmotor zugeordnet sein oder einen Linearmotor bilden. Das Stangenelement 26 ist translatorisch mittels des Magneten 30 bewegbar und mit mehreren Hebelelementen 24 gekoppelt. In 2 ist lediglich eines der Hebelelemente 24 gezeigt und geschnitten dargestellt. Nachfolgende Ausführungen zu einem der Hebelelemente 24 gelten dabei für alle Hebelelemente 24 und umgekehrt. Die Hebelelemente 24 sind jeweils einerseits (an einem ersten Ende des jeweiligen Hebelelements 24) in einer stangenelementseitigen Ausnehmung 27, also in einer Ausnehmung, welche dem Stangenelement 26 zugeordnet ist, eingeführt und dadurch drehbar mit dem Stangenelement 26 gekoppelt. Andererseits (an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden, zweiten Ende des jeweiligen Hebelelements 24) sind die Hebelelemente 24 in eine kupplungselementseitige Ausnehmung 45, also in einer Ausnehmung, welche dem ersten Kupplungselement 44 zugeordnet ist, eingeführt und dadurch drehbar mit dem ersten Kupplungselement 44 gekoppelt.In the present case, the actuating device 22 comprises an electrically operable magnet 30 which can be controlled using the control unit ECU. The magnet 32 has a recess 32 designed as a through opening, into which a rod element 26 of the actuating device 22 is inserted. The magnet 30 and the rod element 26 can be associated with a linear motor or form a linear motor. The rod element 26 can be moved translationally by means of the magnet 30 and is coupled to a plurality of lever elements 24 . In 2 only one of the lever elements 24 is shown and shown in section. The following statements regarding one of the lever elements 24 apply to all lever elements 24 and vice versa. The lever elements 24 are each inserted on the one hand (at a first end of the respective lever element 24) into a recess 27 on the rod element side, i.e. in a recess which is assigned to the rod element 26, and are thus rotatably coupled to the rod element 26. On the other hand (at a second end of the respective lever element 24 opposite the first end), the lever elements 24 are inserted into a recess 45 on the coupling element side, i.e. in a recess which is assigned to the first coupling element 44, and are thus rotatably coupled to the first coupling element 44.

Die Hebelelemente 24 sind jeweils mittelbar anhand des Magneten 30 betätigbar, indem der Magnet 30 mit elektrischer Energie versorgt wird und dadurch magnetische Kräfte erzeugt, mittels welchen das Stangenelement 26 entlang der Drehachse x bewegt werden kann. Durch die magnetischen Kräfte kann das Stangenelement 26 translatorisch entlang der Drehachse x, welche gleichzeitig die Mittelachse des Stangenelements 26 bildet, zwischen einer eingefahrenen Position P1 und einer ausgefahrenen Position P2 bewegt werden. Ebenfalls aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das Stangenelement 26 in dessen ausgefahrener Position P2 nur teilweise gezeigt, wobei nur einander gegenüberliegende Enden des Stangenelements 26 in dessen ausgefahrener Position P2 abschnittsweise und gestrichelt dargestellt sind.The lever elements 24 can each be actuated indirectly using the magnet 30 in that the magnet 30 is supplied with electrical energy and thereby generates magnetic forces, by means of which the rod element 26 can be moved along the axis of rotation x. Due to the magnetic forces, the rod element 26 can be moved translationally along the axis of rotation x, which at the same time forms the central axis of the rod element 26, between a retracted position P1 and an extended position P2. Also for reasons of clarity, the rod element 26 is only partially shown in its extended position P2, with only opposite ends of the rod element 26 in its extended position P2 being shown in sections and in phantom.

Die vorliegende Betätigungsvorrichtung 22 umfasst insgesamt drei Hebelelemente 24, welche in Bezug auf die Drehachse x radial nach außen abragen, wie schematisch in 1 dargestellt ist. Ebenfalls anhand von 1 zu erkennen ist, dass die Hebelelemente 24 dabei insgesamt sternförmig angeordnet sind, wobei jeweils zwei benachbarte Hebelelemente 24 einen Winkel von 120° einschließen. Durch diese Anordnung ergibt sich eine besonders gleichmäßige Kraftverteilung auf das erste Kupplungselement 44, um dieses zwischen der Koppelungsstellung KS und der Entkoppelungsstellung ES verstellen zu können.The present actuating device 22 comprises a total of three lever elements 24, which protrude radially outwards with respect to the axis of rotation x, as schematically shown in FIG 1 is shown. Also based on 1 it can be seen that the lever elements 24 are arranged in a star shape overall, with two adjacent lever elements 24 enclosing an angle of 120°. This arrangement results in a particularly uniform force distribution on the first coupling element 44 in order to be able to adjust it between the coupling position KS and the decoupling position ES.

Die Hebelelemente 24 sind wie bereits erwähnt jeweils drehbar in der stangenelementseitigen Ausnehmung 27 einerseits und in der kupplungselementseitigen Ausnehmung 45 andererseits gelagert und können aufgrund deren jeweiliger Kopplung mit dem Stangenelement 26 durch translatorische Bewegung des Stangenelements 26 anhand des Magneten 30 wahlweise in eine erste Kippstellung S1 oder in eine zweite Kippstellung S2 geschwenkt werden. Wird das Stangenelement 26 von der eingefahrenen Position P1 in die (gestrichelt dargestellte) ausgefahrener Position P2 verlagert, so werden dadurch gleichzeitig die jeweiligen Hebelelemente 24 von deren jeweiliger ersten Kippstellung S1 in deren jeweilige (gestrichelt dargestellte) zweite Kippstellung S2 geschwenkt. Wird das Stangenelement 26 in entgegengesetzter Richtung, also von der ausgefahrenen Position P2 in die eingefahrene Position P1 verlagert, so werden dadurch gleichzeitig die Hebelelemente 24 von deren jeweiliger zweiten Kippstellung S2 in die erste Kippstellung S1 geschwenkt.As already mentioned, the lever elements 24 are rotatably mounted in the recess 27 on the rod element side on the one hand and in the recess 45 on the coupling element side on the other hand and, due to their respective coupling to the rod element 26, can be moved either to a first tilted position S1 or to a first tilted position S1 or be pivoted into a second tilted position S2. If the rod element 26 shifted from the retracted position P1 to the extended position P2 (shown in dashed lines), the respective lever elements 24 are simultaneously pivoted from their respective first tilted position S1 into their respective second tilted position S2 (shown in dashed lines). If the rod element 26 is shifted in the opposite direction, ie from the extended position P2 to the retracted position P1, the lever elements 24 are simultaneously pivoted from their respective second tilted position S2 into the first tilted position S1.

Durch das Schwenken der Hebelelemente 24 von der ersten Kippstellung S1 in die zweite Kippstellung S2 üben die jeweils drehbar an dem gegen Axialverschiebung an der Welle 46 gesicherten Verbindungselement 70 abgestützten Hebelelemente 24 jeweils eine Kraft auf das erste Kupplungselement 44 aus, wodurch das erste Kupplungselement 44 von der Entkoppelungsstellung ES in Richtung der Koppelungsstellung KS bewegt wird. Sofern ein nachfolgend näher beschriebener Drehzahlunterschied zwischen dem ersten Zahnrad 42 und dem zweiten Zahnrad 52 ausgeglichen ist und dadurch Drehzahlgleichheit eingestellt ist, kann die Koppelungsstellung KS eingestellt, also das erste Kupplungselement 44 mit dem zweiten Kupplungselement 54 formschlüssig gekoppelt werden, wodurch der Kraftfluss KF hergestellt werden kann. Beim Schwenken von der ersten Kippstellung S1 in die zweite Kippstellung S2 können sich die jeweiligen Hebelelemente 24 jeweils in einer Aussparung 72 des Verbindungselements 70 (hier: Festmuffe) an einer Kante 76 des Verbindungselements 70 abstützen. Beim Schwenken in entgegengesetzter Richtung, also von der zweiten Kippstellung S2 in die erste Kippstellung S1 können sich die jeweiligen Hebelelemente 24 in der Aussparung 72 des Verbindungselement 70 jeweils an einer gekrümmten Fläche 74 des Verbindungselements 70 abstützen.As a result of the pivoting of the lever elements 24 from the first tilted position S1 into the second tilted position S2, the lever elements 24 each rotatably supported on the connecting element 70 secured against axial displacement on the shaft 46 each exert a force on the first coupling element 44, as a result of which the first coupling element 44 of the decoupling position ES is moved in the direction of the coupling position KS. If a speed difference, which is described in more detail below, between the first gear wheel 42 and the second gear wheel 52 has been compensated and speed equality is thereby set, the coupling position KS can be set, i.e. the first coupling element 44 can be positively coupled to the second coupling element 54, as a result of which the power flow KF is established can. When pivoting from the first tilted position S1 into the second tilted position S2, the respective lever elements 24 can each be supported in a recess 72 of the connecting element 70 (here: fixed sleeve) on an edge 76 of the connecting element 70. When pivoting in the opposite direction, ie from the second tilted position S2 to the first tilted position S1, the respective lever elements 24 can each be supported in the recess 72 of the connecting element 70 on a curved surface 74 of the connecting element 70.

Um das Schalten von der Entkoppelungsstellung ES in die Koppelungsstellung KS bei einem Drehzahlunterschied zwischen dem ersten Zahnrad 42 und dem zweiten Zahnrad 52 zu unterbinden, umfasst die Formschlusskupplung 40 ein Sperrelement 80. Sobald der Drehzahlunterschied auf dem Wert „0“ verringert ist und damit Drehzahlgleichheit zwischen dem ersten Zahnrad 42 und dem zweiten Zahnrad 52 herrscht, gibt das Sperrelement 80 die das Schalten von der Entkoppelungsstellung ES in die Koppelungsstellung KS bewirkende Relativbewegung RB zwischen dem ersten Kupplungselement 44 und dem zweiten Kupplungselement 54 frei. Der Drehzahlunterschied kann durch die elektrische Antriebsmaschine 10 ausgeglichen werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Drehzahlunterschied auch durch das Sperrelement 80 ausgeglichen werden, sodass das Sperrelement 80 zur Synchronisierung dienen kann. Das Sperrelement 80 kann allgemein die Funktion eines Synchronrings übernehmen und/oder als Synchronring ausgebildet sein. Vorliegend unterstützt das Sperrelement 80 die elektrische Antriebsmaschine, welche auch als Elektromotor, kurz E-Motor, bezeichnet werden kann, bei der Synchronisierung. Zum Ausgleichen des Drehzahlunterschieds passt die elektrische Antriebsmaschine 10 während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs K die Drehzahl des ersten Zahnrades 42 der Drehzahl des zweiten Zahnrades 52 zumindest weitgehend an.In order to prevent switching from the decoupling position ES to the coupling position KS when there is a speed difference between the first gear wheel 42 and the second gear wheel 52, the positive-locking clutch 40 includes a locking element 80. As soon as the speed difference is reduced to the value “0” and the speed is equal between between the first gear wheel 42 and the second gear wheel 52, the blocking element 80 releases the relative movement RB between the first clutch element 44 and the second clutch element 54, which causes the shifting from the decoupling position ES into the coupling position KS. The speed difference can be compensated for by the electric drive machine 10 . Additionally or alternatively, the speed difference can also be compensated by the blocking element 80, so that the blocking element 80 can be used for synchronization. The blocking element 80 can generally assume the function of a synchronizing ring and/or be designed as a synchronizing ring. In the present case, the blocking element 80 supports the electric drive machine, which can also be referred to as an electric motor, or electric motor for short, during synchronization. In order to compensate for the speed difference, the electric drive machine 10 adjusts the speed of the first gear wheel 42 to the speed of the second gear wheel 52 at least to a large extent while the motor vehicle K is being driven.

Das Koppelgetriebe 20 ermöglicht einen besonders effizienten Betrieb des Kraftfahrzeugs K, da das Koppelgetriebe 20 eine bedarfsgerechte Koppelung und Entkoppelung zwischen der elektrischen Antriebsmaschine 10 und dem Antriebsrad 100 gestattet, insbesondere wenn das Kraftfahrzeug K die Mehrzahl an elektrischen Antriebsmaschinen 10, Koppelgetrieben 20 (bzw. Stirnradgetrieben SG mit jeweils einem Koppelgetriebe 20) und Antriebsrädern 100 umfasst, welche jeweils unabhängig voneinander gekoppelt und entkoppelt werden können.The linkage 20 enables a particularly efficient operation of the motor vehicle K, since the linkage 20 allows a needs-based coupling and decoupling between the electric drive machine 10 and the drive wheel 100, particularly when the motor vehicle K has the plurality of electric drive machines 10, linkages 20 (or spur gears SG, each with a linkage 20) and drive wheels 100, which can each be coupled and decoupled independently.

Während beispielsweise bei konventionellen Lamellenkupplungen entsprechende Haltekräfte notwendig sind, um einen gekoppelten Zustand und eine damit verbundene Drehmomentübertragung aufrecht zu erhalten, ist dies bei dem vorliegenden Koppelgetriebe 20 aufgrund der Formschlusskupplung 40 nicht nötig. Im Gegensatz zu einer Lamellenkupplung kann die vorliegende Formschlusskupplung 40 die Koppelungsstellung KS oder die Entkoppelungsstellung ES kraftlos aufrechterhalten. Es ist also nach erfolgter Relativbewegung RB und nachdem die Koppelungsstellung KS bzw. die Entkoppelungsstellung ES eingestellt wurde, keine, beispielsweise durch die Betätigungsvorrichtung 22 aufzuwendende, weitere Haltekraft nötig, um eine unerwünschte Bewegung des ersten Kupplungselements 44 parallel zur Drehachse x zu unterbinden.For example, while corresponding holding forces are necessary in conventional multi-plate clutches in order to maintain a coupled state and an associated torque transmission, this is not necessary in the present linkage 20 due to the form-fitting clutch 40 . In contrast to a multi-plate clutch, the present positive-locking clutch 40 can maintain the coupling position KS or the decoupling position ES without force. After the relative movement RB has taken place and after the coupling position KS or the decoupling position ES has been set, no further holding force is required, for example by the actuating device 22, in order to prevent an undesired movement of the first coupling element 44 parallel to the axis of rotation x.

Das Sperrelement 80 und/oder die elektrische Antriebsmaschine 10 ermöglichen zusammenfassend eine besonders zügige Verringerung des Drehzahlunterschiedes zwischen dem ersten Zahnrad 42 und dem zweiten Zahnrad 52 beim Betrieb des Kraftfahrzeugs K und damit eine besonders schnelle Einstellung der Drehzahlgleichheit zwischen diesen Zahnrädern 42, 52. Dadurch sind besonders geringe Schaltzeiten zum Schalten zwischen der Koppelungsstellung KS und der Entkoppelungsstellung ES realisierbar, wobei ein etwaiger, spürbarer Ruck bzw. eine unerwünschte akustische Rückmeldung während des Schaltens zumindest gedämpft oder sogar eliminiert werden können.In summary, the blocking element 80 and/or the electric drive motor 10 enable a particularly rapid reduction in the speed difference between the first gear wheel 42 and the second gear wheel 52 during operation of the motor vehicle K and thus a particularly quick adjustment of the speed equality between these gear wheels 42, 52 particularly short switching times for switching between the coupling position KS and the decoupling position ES can be realized, with any noticeable jolt or unwanted acoustic feedback during switching being able to be at least dampened or even eliminated.

Zusammenfassend gestattet das Kraftfahrzeug K mit dem Koppelgetriebe 20 die Synchronisation zwischen dem ersten Zahnrad 42 und dem zweiten Zahnrad 52, also die an- und abtriebsseitige Synchronisation, wobei eine gleichzeitig zumindest weitgehend verlustfreie Aufrechterhaltung der Koppelungsstellung KS bzw. Entkoppelungsstellung ES ermöglicht ist.In summary, the motor vehicle K with the linkage 20 permits synchronization between the first gear 42 and the second th gear 52, so the input and output-side synchronization, at the same time at least largely loss-free maintenance of the coupling position KS or decoupling position ES is made possible.

Besonders vorteilhaft ist, dass allgemein die gesamte Betätigungsvorrichtung 22 in das Koppelgetriebe 20, also in einzelnen Komponenten des Koppelgetriebes integriert sein kann, wie anhand von 2 erkennbar ist. Somit kann in vorteilhafter Weise auf Stellelemente, welche in Bezug auf die Drehachse x (Mittelachse) radial weiter außen als die verschiedenen Komponenten, insbesondere (ersten und zweiten) Zahnräder 42, 52 und/oder Kupplungselemente 44, 54, angeordnet sind und zum Schalten zwischen der Koppelungsstellung KS und der Entkoppelungsstellung ES dienen, verzichtet werden.It is particularly advantageous that, in general, the entire actuating device 22 can be integrated into the linkage 20, ie in individual components of the linkage, as illustrated in FIG 2 is recognizable. Thus, in an advantageous manner, control elements which are arranged radially further outward than the various components, in particular (first and second) gear wheels 42, 52 and/or clutch elements 44, 54, in relation to the axis of rotation x (central axis) and for shifting between serve the coupling position KS and the decoupling position ES can be dispensed with.

Zumindest die Hebelelemente 24 der Betätigungsvorrichtung 22 können in besonders vorteilhafter Weise vollständig radial weiter innen angeordnet sein, als das erste Kupplungselement 44, wie anhand von 2 erkennbar ist. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte und platzsparende Anordnung der Hebelelemente 24, welche durch deren innenliegende Anordnung besonders gut vor Störeinflüssen geschützt sind.At least the lever elements 24 of the actuating device 22 can be arranged completely radially further inward in a particularly advantageous manner than the first coupling element 44, as shown in FIG 2 is recognizable. This results in a particularly compact and space-saving arrangement of the lever elements 24, which are particularly well protected from interference due to their internal arrangement.

Zudem gestattet der Magnet 30, welcher allgemein als Hubmagnet bezeichnet und ausgestaltet sein kann, eine einfache und damit robuste sowie kostengünstige Ansteuerung und Betätigung der Kupplung 40.In addition, the magnet 30, which can be generally referred to and designed as a lifting magnet, allows a simple and therefore robust and cost-effective control and actuation of the clutch 40.

BezugszeichenlisteReference List

1010: elektrische Antriebsmaschineelectric drive machine
2020: Koppelgetriebelinkage
2222: Betätigungsvorrichtungoperating device
2424: Hebelelementlever element
2626: Stangenelementrod element
2727: stangenelementseitige Ausnehmungrod element side recess
3030: Magnetmagnet
3232: Ausnehmung (hier: Durchgangsöffnung)Recess (here: passage opening)
4040: Kupplungcoupling
4242: erstes Zahnradfirst gear
4343: erster Durchgangsöffnungfirst passage opening
4444: erstes Kupplungselementfirst coupling element
4545: kupplungselementseitige Ausnehmungrecess on the coupling element side
4646: WelleWave
5252: zweites Zahnradsecond gear
5353: zweite Durchgangsöffnungsecond passage opening
5454: zweites Kupplungselementsecond coupling element
5656: Koppelbereichcoupling area
58a,b58a,b: Nadellagerneedle bearing
60a, b60a, b: Wälzlagerroller bearing
7070: Verbindungselementfastener
7272: Aussparung (in 70)Recess (in 70)
7474: gekrümmte Fläche (an 70 und in 72)curved surface (at 70 and at 72)
7676: Kante (an 70 und in 72)Edge (at 70 and at 72)
8080: Sperrelementblocking element
100100: Antriebsraddrive wheel
102102: erste Getriebewellefirst transmission shaft
103103: Keilwellenendabschnittspline end section
104104: erstes Getriebezahnradfirst gear wheel
106106: zweite Getriebewellesecond transmission shaft
107107: Innenkeilverzahnunginternal spline
108108: zweites Getriebezahnradsecond gear wheel
110110: Antriebsachsedrive axle
ECUECU: Steuergerätcontrol unit
KK: Kraftfahrzeugmotor vehicle
KFKF: Kraftflusspower flow
KSKS: Koppelungsstellungcoupling position
ESIT: Entkoppelungsstellungdecoupling position
P1P1: eingefahrene Positionretracted position
P2p2: ausgefahrene Positionextended position
RBRB: Relativbewegungrelative movement
SGSG: Stirnradgetriebespur gear
S1S1: erste Kippstellungfirst tilt position
S2S2: zweite Kippstellungsecond tilt position
Uu: Umfangsrichtungcircumferential direction
xx: Drehachseaxis of rotation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 19923316 A1 [0003]

Claims

Motor vehicle (K) with at least one electric drive machine (10) for driving the motor vehicle (K), with at least one linkage (20) which is at least between a coupling position (KS) in which the electric drive machine (10) transmits torque with a Drive wheel (100) of the motor vehicle (K) is coupled, and a decoupling position (ES), in which the electric drive machine (10) is decoupled from the drive wheel (100), can be switched, and with a clutch (40) of the linkage (20 ), which is designed for switching between the coupling position (KS) and the decoupling position (ES), characterized in that the coupling mechanism (20) for switching between the coupling position (KS) and the decoupling position (ES) has at least one actuating device (22). at least one electrically operable magnet (30) and at least one, at least indirectly actuated by means of the at least one magnet (30) and rotatably mounted lever element (24) which can be pivoted into a first tilted position (S1) using the at least one magnet (30) in order to set the coupling position (KS) and into a second tilted position (S2) in order to thereby set the decoupling position (ES) to set.

Motor vehicle (K) after claim 1 , characterized in that the actuating device (22) comprises at least one rod element (26) which can be moved translationally by means of the at least one magnet (30) and is coupled to the at least one lever element (24).

Motor vehicle (K) after claim 2 , characterized in that the at least one rod element (26) is inserted at least partially into a recess (32) of the at least one magnet (30).

Motor vehicle (K) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling gear (20) comprises a first gear (42) which is in at least indirect engagement with the drive motor (10), and by means of the clutch (40) with the first gear (42) and a second gear (52) which can be coupled in a torque-transmitting manner and which is at least indirectly non-rotatably coupled to the drive wheel (100), the clutch (40) having a first clutch element (44) which is at least indirectly non-rotatable with the first gear ( 42) and comprises a second clutch element (54) which is at least indirectly non-rotatably coupled to the second gear (52), and wherein the clutch (40) comprises a connecting element (70) which on the one hand is at least indirectly connected to the first gear ( 42) and on the other hand is at least indirectly non-rotatably coupled to the first coupling element (44).

Motor vehicle (K) after claim 4 , characterized in that the at least one lever element (24) is rotatably supported on the connecting element (70).

Motor vehicle (K) after claim 4 or 5 , characterized in that the clutch (40) has a blocking element (80) for preventing switching from the decoupling position (ES) to the coupling position (KS) when there is a speed difference between the first gear wheel (42) and the second gear wheel (52) and to Release of a relative movement (RB) between the first clutch element (44) and the second clutch element (54) that causes switching from the decoupling position (ES) to the coupling position (KS) when the speeds of the first gear wheel (42) and the second gear wheel (52 ) includes.

Motor vehicle (K) according to one of the preceding claims, characterized in that the clutch (40) is designed as a positive-locking clutch.

Motor vehicle (K) according to one of the preceding claims, characterized in that the linkage (20) is integrated into a spur gear (SG) of the motor vehicle (K).

Linkage (20) for a motor vehicle (K) according to one of Claims 1 until 8th , wherein the linkage (20) is coupled at least between a coupling position (KS), in which the electric drive machine (10) transmits torque to a drive wheel of the motor vehicle (K), and a decoupling position (ES), in which the electric drive machine ( 10) is decoupled from the drive wheel (100), can be shifted, and wherein the coupling gear (20) comprises at least one clutch (40) which is designed for shifting between the coupling position (KS) and the decoupling position (ES), characterized in that that the coupling mechanism (20) for shifting between the coupling position (KS) and the decoupling position (ES) has at least one actuating device (22) with at least one electrically operable magnet (30) and at least one actuatable at least indirectly by means of the at least one magnet (30). and rotatably mounted lever element (24) which, based on the at least one magnet (30), tilts into a first position ellation (S1) is pivotable, thereby adjusting the coupling position (KS) and in a second tilted position (S2) is pivotable to thereby adjust the decoupling position (ES).

Method for operating a motor vehicle (K) according to claims 1 until 4 , wherein the clutch (40) comprises a blocking element (80) which prevents switching from the decoupling position (ES) to the coupling position (KS) while the electric drive machine (10) has a speed difference between the first gear wheel (42) and the second Gear wheel (52) compensates and a relative movement (RB) between the first clutch element (44) and the second clutch element (54) that causes switching from the uncoupled position (ES) to the coupled position (KS) when the speed of the first gear wheel (42) is the same and the second gear (52) releases.