DE10103789A1

DE10103789A1 - Drehmomentverteilungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10103789A1
Application number: DE10103789A
Authority: DE
Inventors: Theodor Gasmann
Original assignee: GKN Automotive Inc
Current assignee: GKN Driveline North America Inc
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2001-01-29
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2021-01-30
Also published as: US20020006844A1; FR2804382B1; DE10103789B4; US20020032096A1; FR2804382A1; US6296590B1; US6592487B2; FR2849408A1; FR2849408B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe, das einen in einem Getriebegehäuse drehend antreibbaren Differentialkorb umfaßt. Das Differentialgetriebe umfaßt ferner einen Differentialrädersatz, der im Diferentialkorb angeordnet und gelagert ist. Das Differentialgetriebe weist außerdem eine Drehmomentverteilungsvorrichtung nächst dem Differentialrädersatz auf. Die Drehmomentverteilungsvorrichtung verbindet eines der Seitenwellenräder mit einer der Seitenwellen. Die Drehmomentverteilungsvorrichtung ist so kunstruiert, daß sie das Drehmoment zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse eines Kraftfahrzeugs kontrolliert.

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Differentialgetriebe für Kraftfahrzeuge und insbesondere eine aktive Drehmomentübertra gungsvorrichtung zur Verwendung in einem Fahrzeug.

1. Stand der Technik

Differentialgetriebe sind in der Fahrzeugindustrie sehr be kannt. Das Differentialgetriebe wird in Verbindung mit dem Wechselgetriebe und der Antriebs- oder Längswelle verwendet, um die Fahrzeugräder mit unterschiedlichen Drehzahlen anzu treiben, wenn das Fahrzeug eine Kurve befährt, um die Drehzahl jeden Rades individuell auszugleichen und um beim Rutschen der Räder, beim Befahren von Kurven oder bei anderen Straße-Rad- Verhältnissen das richtige Drehmoment auf jedes Rad zu über tragen.

In einer traditionellen Antriebsstranganordnung eines Kraft fahrzeugs, bei der Drehmoment nach Bedarf verteilt wird, gibt es eine primär angetriebene Vorder- bzw. Hinterachse und eine sekundär angetriebene "mitlaufende" Achse, die über eine Längs- oder Antriebswelle und eine Drehmomentübertragungs kupplung mit der primär angetriebenen Achse verbunden ist. Die Drehmomentübertragungskupplung befindet sich üblicherweise di rekt vor der sekundär angetriebenen Achse. Im Achsdifferential erfolgt die Teilung des Kraftflusses (oder Drehmoments) auf die Achswellen der Achse. Die primär angetriebene Achse umfaßt ebenfalls ein Differential, das die erforderliche Kraft auf die Achswellen der Vorderachse und dann auf die Räder ver teilt. Die Drehmomentaufteilung zwischen der Vorderachse und der Hinterachse wird durch die Drehmomentübertragungskupplung vervollständigt, die eine separate Baueinheit im Antriebs strangsystem ist und Platz für ihr Gehäuse und andere dazuge hörige Bauteile beansprucht. Eine moderne Fahrzeug-Drehmoment übertragungskupplung nach dem Stand der Technik ist zwischen der primär angetriebenen Achse und der sekundär angetriebenen Achse des Fahrzeugs angeordnet und besteht im allgemeinen aus einem Reibungskupplungspaket, das durch einen Kugelrampenme chanismus beaufschlagt wird. Der Kugelrampenmechanismus wirkt mit einem Stellmotor zusammen. Eine elektronische Steuerein heit erfaßt Schlupf an den Rädern, überwacht die laufenden Fahrzustände des Fahrzeugs und bestromt den Stellmotor, der die Kupplung mittels des Kugelrampenmechanismus einrückt und das Drehmoment auf die Räder nach Bedarf verteilt.

Ein aktives Drehmomentübertragungssystem bietet maximale Fle xibilität bei der Drehmomentverteilung zwischen den Achsen ei nes Allrad- oder Vierradantriebssystem für Fahrzeuge. Ein ähn liches System kann bei der Drehmomentverteilung innerhalb ei ner Achse von einer Fahrzeugseite zur anderen zwischen dem linken Hinterrad und dem rechten Hinterrad verwendet werden. Andere zur Zeit verwendete konventionelle Vorrichtungen zur aktiven Drehmomentübertragung sind beispielsweise elektro magnetisch ansprechende Steuerkupplungen, um den Kugelrampen mechanismus anzutreiben. Dieser Mechanismus belastet die Hauptkupplung über elektromagnetisch ansprechende Steuerkupp lungen. Die meisten der Systeme verwenden zwar den gleichen Kugelrampenmechanismus, jedoch verschiedene Betätigungsmecha nismen, um den Kugelrampenmechanismus mit der Kupplungseinheit in Eingriff zu bringen. Alle diese aktiven Drehmomentvertei lungssysteme sind in einem separaten Gehäuse untergebracht und üblicherweise in den meisten Fällen direkt vor dem Hinterachs differential angeordnet.

Aus diesem Grund besteht in der Technik ein Bedarf an verein fachenden Vorrichtungen, durch die eine Gewichtsreduzierung erreicht und der erforderliche Raum für eine aktive Drehmo mentverteilungsvorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen ver ringert wird.

Gegenstand der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Drehmomentverteilungsvorrichtung bereitzustellen.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe umfaßt das Differentialge triebe zur Verwendung in Fahrzeugen einen drehend antreibbaren Differentialkorb, der in einem Achsgehäuse gelagert ist. Ein Ausgleichsrädersatz ist im Differentialkorb angeordnet und ge lagert. Eine Drehmomentverteilungsvorrichtung ist nächst dem Ausgleichsrädersatz vorgesehen. Die Drehmomentverteilungsvor richtung verbindet ein Seitenwellenrad mit einer Seitenwelle. Die Drehmomentverteilungsvorrichtung ist so ausgelegt, daß sie das Drehmoment zwischen einer Vorderachse und einer Hinterach se des Kraftfahrzeugs kontrollieren kann.

Ein Aspekt der Lösung ist es, eine Drehmomentverteilungsvor richtung vorzuschlagen, die ein Kupplungspaket umfaßt, das mit Achsendrehzahl umläuft, wodurch Unwuchtprobleme innerhalb des Achsgetriebes verringert werden.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, den für die Drehmo mentkontrolle zwischen der Vorderachse und der Hinterachse er forderlichen Einrückmechanismus innerhalb des bestehenden . Achsgehäuses zu integrieren.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, die Sperr funktionen eines Antriebsstrangsystems zwischen Vorderachse und Hinterachse und zwischen den Fahrzeugrädern einer Achse in einer einzigen Baueinheit zu kombinieren.

Ein Vorteil der Erfindung liegt in der Verringerung des Raum bedarfs im Gelenkwellenbereich des Kraftfahrzeugs.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß ein Differential geschaffen wird, das nicht nur kein sepa rates Ölgehäuse für ein Kupplungspaket benötigt, sondern auch den Aufwand für die Lager und Dichtungen verringert oder auf ein Minimum reduziert.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Verringerung der Anzahl der Schnittstellen im Antriebsstrang, wodurch eben falls das Gewicht und die Kosten der Antriebsstranganordnung reduziert werden.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in einer neuen und verbesserten Drehmomentverteilungsvorrichtung für Fahrzeu ge.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Dreh momentverteilungsvorrichtung ein Kupplungspaket umfaßt, das mit Achsendrehzahl umläuft, wodurch Unwuchtprobleme innerhalb des Achsgetriebes verringert werden.

Des weiteren ist es ein Vorteil der Erfindung, daß der Raumbe darf im Gelenkwellenbereich des Antriebsstrangsystems verrin gert wird.

Ferner ist bei der vorliegenden Erfindung die Unterbringung des Kupplungspaketes innerhalb des Gehäuses des Differentials von Vorteil, wodurch kein separates Ölgehäuse erforderlich ist und der Bauaufwand für die Lager und Dichtungen verringert wird, während gleichzeitig die Kühlung des Kupplungspaketes verbessert wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der verringerten Anzahl der Schnittstellen innerhalb des Antriebsstrangsystems und dem reduzierten Gewicht und den eingesparten Kosten für die Drehmomentverteilung im Antriebsstrangsystem.

Weiterhin ist bei der vorliegenden Erfindung von Vorteil, daß der Einrückmechanismus für die Drehmomentverteilungs vorrichtung im Achsgehäuse integriert ist.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Kombination der Mittel für die Sperrfunktionenkontrolle zwi schen der Vorderachse und der Hinterachse und zwischen den Rä dern einer Achse in einem einzigen System.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht somit aus einem Differentialgetriebe, das folgendes umfaßt:
einen drehend antreibbaren Differentialkorb, der in einem Ge triebegehäuse gelagert ist,
zwei Seitenwellen mit zwei Seitenwellenrädern, die im Diffe rentialkorb gelagert sind,
einen Differentialrädersatz, der zwischen den beiden Seiten wellenrädern wirksam ist,
eine Brems- oder Kupplungsvorrichtung, die zwischen einem der Seitenwellenräder und der dieses tragenden Seitenwelle wirksam eingesetzt ist. Dieses Seitenwellenrad ist gegenüber seiner Seitenwelle drehbar gelagert und mit diesem kuppelbar. Hier durch können die Seitenwellen vom Antrieb des Differential korbs entkoppelt werden (abgekuppelt) bzw. kann ein wirksames Differential dargestellt werden (angekuppelt). Das Differenti algetriebe umfaßt bevorzugt eine Axialverstellvorrichtung zur axialen Beaufschlagung der Brems- oder Kupplungsvorrichtung, insbesondere in Form eines elektromotorisch antreibbaren Ku gelrampenmechanismus.

In einer ersten Ausführung ist vorgesehen, daß sich das ge nannte eine der Seitenwellenräder reibungsarm im Differential korb axial abstützt. Hierdurch wird durch Schließen der Brems- oder Kupplungsvorrichtung ein offenes Differential darge stellt. In einer weitergeführten Ausführung umfaßt das Diffe rentialgetriebe eine weitere Brems- oder Kupplungsvorrichtung, die zwischen einem der Seitenwellenräder und dem Differential korb wirksam eingesetzt ist. Hiermit kann eines der Seitenwel lenräder gegenüber dem Differentialkorb abgebremst werden. Das zunächst offene Differential (ungebremst) wird hiermit zum Sperrdifferential (gebremst).

Das Differentialgetriebe umfaßt hierfür eine Axialverstellvor richtung zur axialen Beaufschlagung der weiteren Brems- oder Kupplungsvorrichtung, wobei insbesondere eine und dieselbe Axialverstellvorrichtung auf beide Brems- oder Kupplungsvor richtungen einwirkten kann.

In einer ersten Variante der zuvor genannten Ausführung ist vorgesehen, daß beide Brems- oder Kupplungsvorrichtungen un mittelbar mit dem gleichen Seitenwellenrad zusammenwirken, wo bei die zwei Kupplungspakete auf axial entgegengesetzten Sei ten des genannten Seitenwellenrades liegen können. Für eine gemeinsame Betätigung mit einer Axialverstellvorrichtung ist es hierbei günstig, wenn zumindest das genannte eine der Sei tenwellenräder axial schwimmend angeordnet ist.

In einer zweiten Variante der genannten Ausführung kann vorge sehen werden, daß die beiden Brems- oder Kupplungsvorrichtun gen unmittelbar jeweils mit einem anderen der Seitenwellenrä der zusammenwirken. Hierbei kann das Differentialgetriebe weitgehend symmetrisch aufgebaut sein. Für eine gemeinsame Be tätigung mit einer Axialverstellvorrichtung ist es bei dieser Ausführung günstig, wenn beide Seitenwellenräder und die Aus gleichsräder axial schwimmend angeordnet sind und die Seiten wellenräder sich über ein Axiallager axial aneinander abstüt zen.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Er findung werden aus der folgenden Beschreibung und den anlie genden Ansprüchen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnun gen deutlich.

Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Antriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungs gemäßen Fahrzeugantriebsstrangs;

Fig. 3A zeigt einen (Lähgs-)Schnitt durch ein Differentialge triebe gemäß der Erfindung;

Fig. 3B zeigt einen (Längs-)Schnitt durch ein Differentialge triebe gemäß der Erfindung mit einem zweiten Kupp lungspaket;

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführung eines Differential getriebes gemäß der Erfindung im Teilschnitt;

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt eines Differentials mit zwei Ausgleichsrädern;

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt eines Differentials in einer alternativen Ausführung mit drei Ausgleichsrädern; und

Fig. 7 zeigt eine Explosionsdarstellung des in der vorlie genden Erfindung verwendeten Einrückmechanismus.

In den Zeichnungen ist eine erfindungsgemäße Drehmoment verteilungsvorrichtung 10 dargestellt. Fig. 1 zeigt schema tisch das Antriebssystem 12 eines Kraftfahrzeugs mit Allrad- oder Vierradantrieb, welches ein Kraftfahrzeug mit primärem Vorderradantrieb ist, wobei jedoch die vorliegende Erfindung auch bei Kraftfahrzeugen mit primärem Hinterradantrieb verwen det werden kann.

Das Kraftfahrzeug wird primär über eine Vorderachse 15 ange trieben. Das Kraftfahrzeug ist ein Fahrzeug mit All- oder Vierradantrieb und wird von der Kraft angetrieben, die vom Mo tor 16 über ein Getriebe 18, welches entweder ein Automatik- oder ein Schaltgetriebe sein kann, zum Verteilergetriebe 20 der Antriebsstranganordnung und schließlich weiter auf ein Vorderachsdifferential 30 und bei Bedarf mittels einer Längs- oder Antriebswelle 24 zu einem Hinterachsdifferential 22 über tragen. Am Hinterachsdifferential 22 wird die Kraft auf eine linke Hinterachswelle 26 und eine rechte Hinterachswelle 28 aufgeteilt, um die Kraft auf die Hinterräder zu verteilen. Das Vorderachsdifferential 30 kontrolliert die Kraft und den Schlupf bzw. das Durchdrehen der linken Vorderachswelle 32 und der rechten Vorderachswelle 34. Bei einem Fahrzeug mit Allrad antrieb wird die Kraft über ein Verteilergetriebe sowohl zum Hinterachsdifferential 22 als auch zum Vorderachsdifferential 30 übertragen, wobei aber entweder die Vorderachse 15 oder die Hinterachse 14 die primär angetriebene Achse ist und die ande re Achse nur dann die meiste Kraft erhält, wenn dies erforder lich ist. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit Allradantrieb, bei dem die Drehmomentverteilungsvorrichtung 10 innerhalb des Hinterachs differentials 22 vorgesehen ist und von dort aus das Drehmo ment zwischen der Vorderachse und der Hinterachse des Fahr zeugs verteilt wird.

Fig. 2 zeigt den Antriebsstrang 36 eines Kraftfahrzeugs mit Allradantrieb. Der Antriebsstrang 36 umfaßt eine Vorderachse 15, die eine linke Vorderachswelle 32 und eine rechte Vorder achswelle 34 aufweist. Die Längs- oder Antriebswelle 24 über trägt Kraft vom Verteilergetriebe 20 zum Hinterachs differential 22. Die Hinterachse 14 weist eine linke Hinter achswelle 26 und eine rechte Hinterachswelle 28 auf, die sich von dort zu den Fahrzeugrädern erstrecken. Das Hinterachsdif ferential 22 umfaßt ein Differentialgehäuse 40, in dem ein Differentialkorb 42 drehbar um eine Drehachse gelagert ist. Der Differentialkorb 42 ist vom Verteilergetriebe des Fahr zeugs über ein Antriebsritzel 44 antreibbar. Die Drehmoment verteilungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung ist in nerhalb des Differentialkorbs 42 vorgesehen und wird aktiv zur Drehmomentverteilung zwischen der Vorderachse 15 und der Hin terachse 14 benutzt. Die Verwendung der Drehmomentverteilungs vorrichtung 10 innerhalb des Differentialgetriebes 22 in Ver bindung mit einem Differentialkorb 42 verringert das Fahrzeug gewicht und die Fahrzeugkosten, indem die Notwendigkeit ent fällt, eine drehmomentübertragende Kupplung vorzusehen, die normalerweise unmittelbar vor dem Hinterachsdifferentialge triebe 22 angeordnet ist. Der Einbau der Drehmomentvertei lungsvorrichtung 10 innerhalb des Differentialgetriebes 22 re duziert den Platzbedarf am Untergestell des Fahrzeugs, wodurch mehr Raum für Auspuffund Benzintank zur Verfügung steht.

Die Fig. 3A und 3B zeigen einen Längsschnitt des Differen tialgetriebes 22, welches ein Differentialgehäuse 40 umfaßt, in dem der Differentialkorb 42 drehbar um eine Drehachse gela gert ist. Innerhalb des Differentialkorbs 42 ist ein Differen tialrädersatz 48 drehbar angeordnet und gelagert. In der be vorzugten Ausführung ist der Differentialrädersatz 48 ein standardmäßiger Kegelrad- oder Planetenradsatz. Dieser Diffe rentialrädersatz 48 umfaßt im allgemeinen zwei Ausgleichske gelräder 50, 52, die drehbar auf einem Lagerbolzen 54 angeord net sind, dessen Achse eine Drehachse für die zwei Ausgleichs kegelräder 50, 52 bildet. Die Drehachse der Ausgleichskegelrä der 50, 52 kreuzt die Drehachse der Seitenwellenräder 56, 58 innerhalb des Differentialkorbs 42. Der Differentialkorb 42 enthält zwei Seitenwellenräder 56, 58, die so um eine Drehach se angeordnet sind, daß sie gegenüber dem Differentialkorb 42 drehbar sind. Die Seitenwellen 126, 128 sind drehbar in Boh rungen 60 des Differentialkorbs 42 aufgenommen. Die Seitenwel lenräder 56, 58 werden an den Zwischenflächen des Differenti alkorbs 42 durch dazwischenliegende Abstützscheiben 62 abge stützt. Die Drehachse der Seitenwellenräder 56, 58 und die Drehachse der Ausgleichsräder 50, 52 kreuzen sich im rechten Winkel. Die Längs- oder Antriebswelle ist mit dem Differenti alkorb 42 über ein Antriebstellerrad 44 in Eingriff.

Die Drehmomentverteilungsvorrichtung ist innerhalb des Diffe rentialkorbs 42 vorgesehen und wirkt mit dem Differentialrä dersatz 48 zusammen. Die Drehmomentverteilungsvorrichtung ver bindet ein Seitenwellenrad 58 mit seiner Seitenwelle 128. Die Drehmomentverteilungsvorrichtung umfaßt ein Kupplungspaket 64, das in der bevorzugten Ausführung ein Reibungskupplungspaket ist. Das Reibungskupplungspaket 64 umfaßt ein Ringgehäuse 66 und eine Innennabe 68, denen die Reiblamellen 70 abwechselnd befestigt sind, so daß sie einander überlappen. Ein Druckring 76 wirkt mit einem Ende des Reibungskupplungspaketes zusammen und sorgt für das Einrücken der Kupplung, um das Drehmoment zwischen dem einen Seitenwellenrad 58 und der Seitenwelle 128 zu kontrollieren. Der Druckring 76 wird durch eine Kombination aus Stift 74 und Feder 72 aktiviert, die wiederum durch einen Einrückmechanismus 78 gemäß Fig. 7 gesteuert werden.

Der Einrückmechanismus 78 besteht aus einem Kugelrampen mechanismus, der mit einem Stellmotor 80 zusammenwirkt. Wie in Fig. 7 zu sehen ist, umfaßt der Stellmotor 80 ein Unterset zungsgetriebe 84, das Kräfte an einen Stellring 82 überträgt. Der Stellring 82 umfaßt eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen 86. Benachbart zu dem Stellring 82 ist ein Druckring 88 mit darin angeordneten Rillen, die Aufspreizku geln 90 enthalten, so daß jeweils eine Aufspreizkugel 90 in jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Rille 86 angeordnet ist. Ein Druckaufnahmering 92 wirkt auf der dem Stellring 82 gege nüberliegenden Seite mit dem Druckring 88 zusammen. Ein Druck ring 94 stellt eine Verbindung zu den Reiblamellen 96 des Auf spreizmechanismus 78 her. Eine elektronische Steuereinheit 98 ist sowohl mit einem Stellmotor 80 als auch mit den Fahrzeug rädern verbunden. Die elektronische Steuereinheit 98 überwacht die auftretenden Fahrzustände und erfaßt jeglichen Schlupf oder andere Fahrzustände und bestromt den Stellmotor 80 auf der Basis der an den Rädern erfaßten Schlupfzustände. Das Auf spreizen des Aufspreizmechanismus führt zum Eingriff von Stift 74 und Feder 72, die auf den Druckring 76 drücken und das Kupplungspaket 64 einrücken, das mit dem Seitenwellenrad 58 und der Seitenwelle 128 des Fahrzeugs verbunden ist.

Wie in Fig. 3A dargestellt ist, gleicht der Differentialrä dersatz 48 gleichzeitig den Drehzahlunterschied zwischen der vorderen Antriebsachse und der hinteren Antriebsachse und zwi schen dem rechten Fahrzeugrad und dem linken Fahrzeugrad einer sekundär angetriebenen Achse, insbesondere der Hinterachse aus. Dieser Ausgleich erfolgt während das Kupplungspaket 64 mit der gleichen Drehzahl umläuft wie die Achse und für die Drehmomentübertragung auf die eine Seitenwelle 128 und dann auf das damit verbundene Fahrzeugrad sorgt. Das Seitenwellen rad 58 der Seitenwelle 128 kann sich z. B. über eine Gleit scheibe 102 am Differentialkorb 42 abstützen. Das zweite Sei tenwellenrad 56 und die damit verbundene Seitenwelle 126 und das andere Fahrzeugrad werden dann mit etwa dem gleichen Drehmoment über das Differential angetrieben. Aus diesem Grund wirkt das Differential als offenes Differential zwischen der linken und der rechten Achswelle der Achse, wodurch die Fahr zeugräder frei gegeneinander drehen können. Fig. 3A zeigt den Einrückmechanismus, der in dieser bevorzugten Ausführung ein Kugelrampenmechanismus ist, der am Differentialkorb 42 ange bracht ist und deshalb keine zusätzliche Belastung für die La ger 100 des Differentialkorbes verursacht. Die Drehmomentver teilungsvorrichtung, wie sie oben beschrieben ist, kontrol liert den Schlupf zwischen der Vorder- und der Hinterachse des Kraftfahrzeugs, indem sie eine der Seitenwellen 128 der sekun där angetriebenen Achse kontrolliert. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, eine separate drehmomentübertragende Kupplung vorzusehen, die im allgemeinen direkt auf der Längswelle übli cherweise vor dem Hinterachsdifferential angeordnet ist.

Wie in Fig. 3B dargestellt ist, sei auch darauf hingewiesen, daß innerhalb des Differentialkorbs 42 ein zweites Kupplungs paket 202 angeordnet ist, das zwischen dem Seitenwellenrad 58 und dem Differentialgehäuse 42 wirkt, wodurch eine zusätzliche kontrollierte Sperrfunktion zwischen den Seitenwellen, d. h. zwischen dem rechten Fahrzeugrad und dem linken Fahrzeugrad, ermöglicht wird. Hiermit wird das Differentialgetriebe zu ei nem sperrenden oder teilsperrenden Differential. Dies ermög licht der Drehmomentverteilungsvorrichtung, wie sie zuvor mit dem zweiten Kupplungspaket 202 bzw. Reiblamellenpaket be schrieben wurde, sowohl eine Kombination als auch eine Kon trolle der Sperrfunktionen zwischen Vorderachse und Hinterach se sowie zwischen den Fahrzeugrädern einer Achse. Die von der Drehmomentverteilungsvorrichtung kontrollierten Sperrwirkungen zwischen Vorderachse und Hinterachse und zwischen den Fahr zeugrädern können in einem Verhältnis eingestellt werden, wo bei die Vorrichtung durch Anpassen der für die jeweilige Funk tion verwendeten Anzahl der Reiblamellen abgestimmt wird, d. h. Drehmomentkontrolle zwischen Vorderachse und Hinterachse und Drehmoment- oder Sperrwirkungskontrolle zwischen den Fahrzeugrädern.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführung der vorliegenden Er findung, bei der der Einrückmechanismus 278 im Differentialge häuse angeordnet ist, wodurch das nicht dargestellte rechte der Kegelrollenlager 200 mit der Eingriffskraft von Elektromo tor und Kugelrampenmechanismus 278 belastet wird. Der Kugel rampenmechanismus 278 arbeitet in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist der Differential rädersatz 248 drehbar innerhalb des Differentialkorbes 242 montiert. Die Ausgleichskegelräder 250 sind auf kleineren La gerbolzen 254 montiert und befinden sich in Kontakt mit den Seitenwellenrädern 256, 258. Zwischen den Seitenwellenrädern 256, 258 ist ein Drucklager 263 vorgesehen, um zu verhindern, daß die Seitenwellenräder 256, 258 aneinanderreiben und uner wünschte Geräusche verursachen. Der Differentialrädersatz 248 mit kleineren Bolzen 254 weist zumindest zwei Ausgleichskegel räder 250 auf, kann jedoch je nach Konstruktion des Differen tialkorbs 242 auch mehr als zwei umfassen. Die Ausgleichskegel räder 250 können mit den Bolzen 254 kleine Bewegungen ausfüh ren, um sich der Wechselwirkung zwischen den Seitenwellenrä dern 256, 258 und den Ausgleichskegelrädern 250 anzupassen. Das Kupplungspaket 264 ist in der gleichen Weise angeordnet wie in der oben beschriebenen Ausführung. Ein zweites Kupplungspaket 302, das zur Kontrolle des Durchdrehens der beiden Räder einer Achse und des auf diese übertragenen Drehmoments verwendet wird, wirkt zwischen dem Seitenwellenrad 256 und dem Differen tialkorb 242.

Die Fig. 5 und 6 sind Querschnitte des Differentialräder satzes, wie er in der in Fig. 4 dargestellten Ausführung be schrieben wurde. Fig. 5 zeigt einen Differentialrädersatz 348 mit zwei Rädern. Der Differentialrädersatz 348 umfaßt zwei Ausgleichskegelräder 350, 352, die mit je einem kürzeren Lager bolzen 354 verbunden sind. Ein Seitenwellenrad 358 ist in drehbarem Eingriff mit den Ausgleichskegelrädern 350, 352. Die Lagerbolzen 354 sind jeweils in einer Längsnut 361 des Diffe rentialkorbes 342 geführt. Fig. 6 offenbart einen Differenti alrädersatz 448 mit drei Rädern. Der Differentialrädersatz 448 umfaßt drei Ausgleichskegelräder 450, 451, 452. Die Lagerbolzen 454 sind jeweils in einer Längsnut 461 einer Wand des Diffe rentialkorbes 442 geführt.

Die Drehmomentverteilungsvorrichtung, wie sie zuvor beschrie ben wurde, bietet mehrere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik, z. B. daß das Kupplungspaket überhaupt und mit Achsen drehzahl umläuft, wodurch Ungleichgewichte innerhalb des An triebsstranges verringert werden. Der auf ein Minimum redu zierte Platzbedarf im Längs- oder Antriebswellenbereich ver größert außerdem den verfügbaren Raum, der für Auspuffund Benzintank benötigt wird. Für das Kupplungspaket ist kein se parates ölgefülltes Gehäuse erforderlich, da es im Differenti alkorb integriert ist und das im Differentialkorb enthaltene Schmiermittel auch für das Kupplungspaket verwendet wird. Die Vorrichtung reduziert den Aufwand für Lager und Dichtungen, indem sie im Differentialgetriebegehäuse integriert ist. Dies verbessert ebenfalls die Kühlung der Drehmomentverteilungsvor richtung, indem das gleiche Schmiermittel bzw. Öl verwendet wird wie in Differentialgetrieben. Die Kombination und Inte gration der Drehmomentverteilungsvorrichtung innerhalb des Differentialgetriebes verringert auch die Anzahl der erforder lichen Schnittstellen zwischen dem Differentialgetriebe und dem Kraftverteilungsgetriebe der Antriebsstranganordnung. Es kommt zu einer Gewichtsreduzierung, da eine Drehmomentübertra gungskupplung mit Gehäuse nicht mehr erforderlich ist, wodurch auch Kosten eingespart werden, da weniger Teile zu montieren sind. Ferner kann der Einrückmechanismus, ob er nun als Kugel rampenmechanismus oder als sonstiger Mechanismus, z. B. als elektromagnetisch betätigte Stellkupplung oder dergleichen, ausgeführt ist, direkt im Differentialgetriebe integriert wer den. Außerdem vereinfacht die Kombination der Regelung zwi schen Vorderachse und Hinterachse und der Schlupfregelung zwi schen rechtem Rad und linkem Rad in einer Baueinheit die Bau weise des Antriebsstrangsystems sehr.

Das Differentialgetriebe kann so ausgelegt werden, daß zu nächst das Kupplungspaket zwischen einem Seitenwellenrad und seiner Seitenwelle geschlossen wird, wodurch aus einer entkop pelten drehmomentfreien Anordnung ein offenes Differentialge triebe wird, und daß danach ein zweites Kupplungspaket zwi schen einem der Seitenräder und dem Differentialkorb geschlos sen wird, wodurch aus dem offenen Differentialgetriebe ein teilsperrendes oder sperrendes Differentialgetriebe wird. Bei de Vorgänge können durch ein und dieselbe Axialbetätigungsvor richtung bewirkt werden, wobei durch Vorspannfedern unter schiedlicher Kennung das gestaffelte Einrücken der Kupplungs pakete erreicht werden kann.

Bezugszeichenliste

10

Drehmomentverteilungsvorrichtung

12

Antriebssystem

14

Hinterachse

15

Vorderachse

16

Motor

18

Getriebe

20

Verteilergetriebe

22

Hinterachsdifferential

24

Längswelle

26

Hinterachswelle links

28

Hinterachswelle rechts

30

Vorderachsdifferential

32

Vorderachswelle links

34

Vorderachswelle rechts

36

Antriebsstrang

40

Differentialgehäuse

42

,

242

,

342

,

442

Differentialkorb

44

Antriebstellerrad

48

,

248

,

348

,

448

Differentialrädersatz

50

,

250

,

350

,

450

Ausgleichskegelrad

52

,

252

,

352

,

452

Ausgleichskegelrad

54

,

254

,

354

,

454

Lagerbolzen

56

,

256

Seitenwellenrad

58

,

258

,

358

,

458

Seitenwellenrad

60

Bohrung

62

Abstützscheibe

64

,

264

erstes Kupplungspaket

66

Ringgehäuse

68

Innennabe

70

Reiblamellen

72

Feder

74

Stift

76

Druckring

78

,

278

Einrück-/Kugelrampenmechanismus

80

Stellmotor

82

Stellring

84

Untersetzungsgetriebe

86

Rille

88

Druckring

90

Kugel

92

Druckaufnahmelaufring

94

Druckring

96

Reiblamellen

98

elektronische Steuereinheit

100

,

200

Lager

102

Gleitscheibe

126

,

128

Seitenwelle

202

,

302

zweites Kupplungspaket

263

Drucklager

361

,

461

Längsnut

451

Ausgleichskegelrad

Claims

1. Differentialgetriebe zur Verwendung in einem Fahrzeug, wo bei das genannte Getriebe folgendes umfaßt:

- einen drehend antreibbaren Differentialkorb (42, 242, 342, 442), der in einem Getriebegehäuse (40) gelagert ist,
- zwei Seitenwellen (126, 128), die im Differentialkorb (42, 242, 342, 442) gelagert sind,
- einen Differentialrädersatz (48, 248, 348, 448), der in dem genannten Differentialkorb (42, 242, 342, 442) angeordnet und gelagert ist, sowie
- eine Drehmomentverteilungsvorrichtung (10) nächst dem genannten Differentialrädersatz (48, 248, 348, 448), wobei die genannte Drehmomentverteilungsvorrichtung (10) ein Seitenwellenrad (58, 258, 358, 458) mit ei ner der Seitenwellen (128) verbindet» und wobei die Drehmomentverteilungsvorrichtung (10) so angeordnet ist, daß sie das Drehmoment zwischen der Vorderachse (15) und der Hinterachse (14) des Fahrzeugs kontrol liert.

2. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, wobei der genannte Differentialrädersatz (48, 248, 348, 448) zwei Seitenwellenräder (56, 256; 58, 258, 358, 458) umfaßt, die in dem genannten Differentialkorb (42, 242, 342, 442) angeordnet und gelagert sind.

3. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der genannte Differentialrädersatz (48, 248, 348, 448) weiter zumindest zwei Ausgleichszahnräder (50, 52) umfaßt, die mit den genannten Seitenwellenrädern (56, 256; 58, 258, 358, 458) kämmen und drehbar im genannten Diffe rentialkorb (42, 242, 342, 442) gelagert sind.

4. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der genannte Differentialrädersatz (48, 248, 348, 448) einen Drehzahlunterschied zwischen der Vorderachse (15) und der Hinterachse (15) des Fahrzeugs und zwischen einem linken Rad und einem rechten Rad der genannten Hin terachse (15) zu einem bestimmten Zeitpunkt ermöglicht.

5. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die genannte Drehmomentverteilungsvorrichtung (10) ein Kupplungspaket (64, 264) umfaßt, wobei das genannte Kupplungspaket (64, 264) mit der Achsendrehzahl umläuft und die Übertragung eines Drehmoments zu einer ersten Sei tenwelle (128) bewirkt.

6. Differentialgetriebe nach Anspruch 5, wobei ein zweites Seitenwellenrad (56, 256) mit dem ge nannten gleichen Drehmoment über den genannten Differenti alrädersatz (48, 248) angetrieben wird.

7. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zumindest ein Ausgleichsrad zwischen dem genannten ersten Seitenwellenrad (58, 258, 358, 458) und dem genann ten zweiten Seitenwellenrad (56, 256) betrieben wird, wo - bei das genannte Ausgleichsrad es ermöglicht, daß die Fahrzeugräder sich frei gegeneinander drehen.

8. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 5 und 6, das ferner ein zweites Kupplungspaket (202, 302) umfaßt, das mit dem genannten zweiten Seitenwellenrad (56, 256, 356) und dem genannten Differentialkorb (42, 242, 342) zu sammenwirkt.

9. Differentialgetriebe nach Anspruch 8, wobei das genannte zweite Kupplungspaket (202, 302) eine Sperrfunktion zwischen den Rädern einer Achse ausüben kann.

10. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Drehmomentverteilungsvorrichtung (10) ein Kupp lungspaket (64), einen Stift (74) zum Zusammenwirken mit dem genannten Kupplungspaket (64), einen Kugelrampen mechanismus (78), der den genannten Stift (74) gegenüber dem Kupplungspaket (64) in Eingriff bringt, sowie einen Stellmotor (80) umfaßt, der mit dem Kugelrampenmechanismus (78) zusammenwirkt.

11. Differentialgetriebe nach Anspruch 10, wobei der genannte Kugelrampenmechanismus (78) im genann ten Getriebegehäuse (40) integriert ist.

12. Differentialgetriebe nach Anspruch 10, wobei der genannte Kugelrampenmechanismus (78) am genann ten Differentialkorb (42) befestigt ist, ohne dessen Lager (100) zusätzlich zu belasten.

13. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das ferner Reiblamellen umfaßt, die nächst dem genannten ersten Seitenwellenrad (58) und dem genannten Differenti alkorb (42) vorgesehen sind, um eine Sperrwirkung zwischen den Rädern einer Achse zu erzeugen.

14. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das ferner Reiblamellen umfaßt, die nächst einem zweiten Seitenwellenrad (256) und dem genannten Differentialkorb (242) vorgesehen sind, um eine Sperrwirkung zwischen den Rädern einer Achse zu erzeugen.

15. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei die Anzahl der Reiblamellen dazu verwendet wird, das Sperrverhältnis zwischen der genannten Vorderachse (15) und der genannten Hinterachse (14) und zwischen den Sei tenwellen einer Achse zu bestimmen.

16. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die genannte Drehmomentverteilungsvorrichtung (10) Sperrfunktionen hinsichtlich der Vorderachse (15) und der Hinterachse (14) sowie zwischen den Rädern einer Achse kombiniert.

17. Drehmomentverteilungsvorrichtung (10) zur Verwendung im Antriebsstrang eines Fahrzeugs (12) mit Motor (16), Ge triebe (18), einem Vorderachsdifferential (30) und einem Hinterachsdifferential (22), einer Längswelle (24), je weils einer rechten Achswelle (28, 34) und einer linken Achswelle (26, 32), die sich vom Vorderachsdifferential (30) bzw. Hinterachsdifferential (22) erstrecken:

- wobei die genannte Drehmomentverteilungsvorrichtung (10) mit dem Ausgleichsrädersatz (48) innerhalb des genannten Hinterachsdifferentialkorbs (42) zusammen wirkt,
- wobei die genannte Drehmomentverteilungsvorrichtung (10) ein Kupplungspaket (64) umfaßt, das mit einem der Seitenwellenräder (58) und einer Seitenwelle (128) zusammenwirkt,
- wobei das genannte Kupplungspaket (64) mit Achsen drehzahl umläuft und eine Drehmomentübertragung zwi schen dem genannten Vorderachsdifferential (30) und dem genannten Hinterachsdifferential (22) ermöglicht.

18. Drehmomentverteilungsvorrichtung (10) nach Anspruch 17, die ferner ein zweites Kupplungspaket (102) umfaßt, das sich in Kontakt mit einem Seitenwellenrad und dem genann ten Hinterachsdifferentialkorb (42) befindet, wobei das genannte zweite Kupplungspaket (102) eine Sperrfunktion zwischen der linken Seitenwelle (26) und der rechten Sei tenwelle (28) des Hinterachsdifferentials (22) ausüben kann.

19. Drehmomentverteilungsvorrichtung nach Anspruch 17, die Sperrfunktionen in Bezug auf die Vorderachse und die Hinterachse als auch auf die linke Seitenwelle und die rechte Seitenwelle in einer einzigen Baueinheit kombi niert.

20. Verfahren zur Kontrolle der Drehmomentübertragung zwischen einer Vorderachse (15) und einer Hinterachse (14) eines Fahrzeugs (12), wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

- Einbau einer Drehmomentverteilungsvorrichtung (10) nächst einem Differentialrädersatz (48, 248, 348, 448) in einem Differentialkorb (42, 242, 342, 442),
- Verbinden eines Seitenwellenrades (58, 258, 358, 458) mit einer Seitenwelle (128) mittels einer Kupplungs anordnung (64), sowie
- Kontrollieren der Drehmomentübertragung zwischen der Vorderachse (30) und der Hinterachse (22) durch das genannte Seitenwellenrad (58, 258, 358, 458).

21. Differentialgetriebe, das folgendes umfaßt:
einen drehend antreibbaren Differentialkorb, der in einem Getriebegehäuse gelagert ist,
zwei Seitenwellen mit zwei Seitenwellenrädern, die im Dif ferentialkorb gelagert sind,
einen Differentialrädersatz, der zwischen den beiden Sei tenwellenrädern wirksam ist,
eine Brems- oder Kupplungsvorrichtung, die zwischen einem der Seitenwellenräder und der dieses tragenden Seitenwelle wirksam eingesetzt ist.

22. Differentialgetriebe nach Anspruch 21, weiterhin gekennzeichnet durch eine Axialverstellvorrich tung zur axialen Beaufschlagung der Brems- oder Kupplungs vorrichtung.

23. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß sich das genannte eine der Seitenwellenräder reibungs arm im Differentialkorb axial abstützt.

24. Differentialgetriebe nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine weitere Brems- oder Kupplungs vorrichtung, die zwischen einem der Seitenwellenräder und dem Differentialkorb wirksam eingesetzt ist.

25. Differentialgetriebe nach Anspruch 24, weiterhin gekennzeichnet durch eine Axialverstellvorrich tung zur axialen Beaufschlagung der weiteren Brems- oder Kupplungsvorrichtung.

26. Differentialgetriebe nach den Ansprüchen 24 und 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine Axialverstellvorrichtung auf beide Brems- oder Kupplungsvorrichtungen einwirkt.

27. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß beide Brems- oder Kupplungsvorrichtungen unmittelbar mit dem gleichen Seitenwellenrad zusammenwirken.

28. Differentialgetriebe nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das eine der Seitenwellenräder axial schwim mend angeordnet ist.

29. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Brems- oder Kupplungsvorrichtungen jeweils unmittelbar mit einem anderen der Seitenwellenräder zusam menwirken.

30. Differentialgetriebe nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß beide Seitenwellenräder und die Ausgleichsräder axial schwimmend angeordnet sind und die Seitenwellenräder sich über ein Axiallager axial aneinander abstützen.