DE102007059531A1 - Self-locking crown gear differential for use as center differential of motor vehicle, has pressure rings subjected with axial force actuating multi-disk brake by actuators arranged at gear housing, where rings work on multi-disk units - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein selbstsperrendes Kronenraddifferential, umfassend
- – einen in einem Getriebegehäuse um eine Längsachse drehend antreibbaren Differentialkorb,
- – eine Mehrzahl von radial zu der Längsachse drehbar an dem Differentialkorb gelagerten und mit diesem umlaufenden Ausgleichsrädern,
- – zwei mit den Ausgleichsrädern kämmende, relativ zu dem Differentialkorb um die Längsachse drehbare Achswellenräder, wobei die miteinander kämmenden Räder als kronen- und stirnverzahnte Räder ausgebildet sind und die kronenverzahnten Räder bei einer Drehmomentübertragung entsprechend dem Betrag des übertragenen Drehmomentes entlang ihrer Lagerachsen, auf denen sie axial verschieblich gelagert sind, gegen eine Reibungsbremse auflaufen.
- A differential case rotatably drivable in a transmission housing about a longitudinal axis,
- - A plurality of radially to the longitudinal axis rotatably mounted on the differential carrier and rotating with this differential gears,
- - Two meshing with the differential gears, rotatable relative to the differential carrier about the longitudinal axis of the axle shaft gears, wherein the intermeshing wheels are formed as crown and spur gears and the crown gears at a torque transmission according to the amount of torque transmitted along their bearing axes on which they mounted axially displaceable, accrue against a friction brake.
Stand der TechnikState of the art
Ein
derartiges Differential ist bekannt aus der
Diese Anordnung weist den wesentlichen Nachteil auf, dass zwei separate Bremsmechanismen, nämlich für die stirnverzahnten Achswellenräder einerseits und für die kronenverzahnten Ausgleichsräder andererseits, installiert werden müssen, was zu Bauraum- und Kostennachteilen führt. Zudem bedürfen die Abtriebswellen, die die Achswellenräder tragen, eines komplizierten Aufbaus, der die Aktuatoren integriert, welche von außerhalb der rotierenden Wellen mittels gehäusefester Elemente ansteuerbar sein müssen. Ein derart komplizierter Aufbau ist teuer und fehleranfällig.These Arrangement has the significant disadvantage that two separate Brake mechanisms, namely for the end-toothed Axle shaft gears on the one hand and for the crown gears On the other hand, differential gears have to be installed, which leads to space and cost disadvantages. In addition, require the output shafts that carry the axle shaft wheels, one complicated construction, which integrates the actuators, which of outside of the rotating shafts by means of housing-resistant Elements must be controllable. Such a complicated one Construction is expensive and error-prone.
Aus
der
Aufgabenstellungtask
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Kronenraddifferential derart weiterzubilden, dass neben der Selbstsperrwirkung auch eine gezielte Beeinflussung der Momentenverteilung auf die Abtriebswellen auf kostengünstige und technisch unkomplizierte Weise möglich wird.It is the object of the present invention, a generic Further develop crown gear differential such that in addition to the self-locking effect also a specific influencing of the torque distribution on the Output shafts on inexpensive and technically uncomplicated Way becomes possible.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Diese
Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von
Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Ausgleichsräder
als stirnverzahnte Räder ausgebildet sind,
dass die
Achswellenräder als kronenverzahnte Räder ausgebildet
sind, die jeweils drehfest mit einem ersten Lamellensatz einer Lamellenbremse,
deren mit dem ersten Lamellensatz intermittierend angeordneter zweiter
Lamellensatz drehfest am Differentialkorb angeordnet ist, verbunden
sind, und
dass jede Lamellenbremse einen von axial außen
auf ihren am Differentialkorb angeordneten Lamellensatz wirkenden
Druckring aufweist, wobei wenigstens einer der Druckringe mittels
eines getriebegehäusefest angeordneten Aktuators mit einer
die zugeordnete Lamellenbremse betätigenden Axialkraft
beaufschlagbar ist.This object is achieved in conjunction with the features of the preamble of claim 1, characterized in that the differential gears as forehead ver toothed wheels are formed,
in that the axle-shaft gears are designed as crown-toothed wheels which are in each case non-rotatably connected to a first disk set of a multi-disk brake, whose second disk set intermittently arranged with the first disk set is rotatably mounted on the differential carrier, and
in that each multi-disc brake has a pressure ring acting axially outward on its set of disks arranged on the differential carrier, wherein at least one of the pressure rings can be acted upon by means of an axial drive which actuates the associated multi-disc brake by means of an actuator fixed to the transmission housing.
Die Erfindung sieht zunächst vor, dass die Verzahnungen der Ausgleichs- und Achswellenräder umgekehrt als beim gattungsbildenden Stand der Technik ausgebildet sind, d. h. die Ausgleichsräder sind als Stirnräder ausgebildet und die Achswellenräder als Kronenräder. Auf diese Weise kann sowohl die Selbstsperrfunktion als auch die extern gesteuerte Sperrfunktion an den Achswellenrädern angreifen. Für die Ausgleichsräder und ihre Lagerung ist hingegen eine einfache Konstruktion hinreichen, die nicht durch erforderliche Wechselwirkungen mit Bremselementen verkompliziert wird. Wie auch bei dem gattungsbildenden Kronenraddifferential neigen die Kronenräder bei Drehmomentübertragung dazu, auf ihrer Lagerachse axial nach außen verschoben zu werden, was hier wie auch beim Stand der Technik für eine Selbstsperrwirkung durch Wechselwirkung mit einer Reibungsbremse ausgenutzt wird. Bei der vorliegenden Erfindung ist jedoch zusätzlich vorgesehen, dass die Reibungsbremse auch von extern angesteuert werden kann. Es kann daher von einer Doppelbeaufschlagung der Bremse des erfindungsgemäßen Differentials gesprochen werden, nämlich einerseits die passive Beaufschlagung durch die momentenbedingte Axialverschiebung der Achswellenräder und andererseits die aktive Beaufschlagung durch extern und willkürlich aktivierbare Bremsung der Achswellenräder.The The invention initially provides that the teeth of the Balancing and axial shaft gears reversed than the generic State of the art are formed, d. H. the differential gears are designed as spur gears and the axle gears as crown wheels. In this way, both the self-locking feature as well as the externally controlled blocking function on the axle shaft gears attack. For the differential gears and their bearings On the other hand, a simple construction that does not suffice required interactions with brake elements complicates becomes. As with the generic Kronenraddifferential tilt the crown wheels during torque transmission thereto, to be displaced axially outwards on its bearing axis, what here as well as in the prior art for a self-locking effect exploited by interaction with a friction brake. at However, the present invention is additionally provided that the friction brake can also be controlled externally. It can therefore by a double loading of the brake of the invention Differentials are spoken, namely on the one hand the passive application by the torque-related axial displacement the axle and on the other hand, the active loading by externally and arbitrarily activatable braking of the axle shaft gears.
Um dies zu erreichen, sind die Reibungsbremsen als Lamellenbremsen ausgebildet. Drehfest mit jedem Achswellenrad verbunden ist ein Innenlamellenträger, der einen Innenlamellensatz trägt, der mit einem Außenlamellensatz verschachtelt ist, welcher drehfest auf einem drehfest mit dem Differentialkorb verbundenen Außenlamellenträger angeordnet ist. Bei der passiven Sperrung des Differentials, d. h. der Selbstsperrung, verschiebt sich wenigstens ein Achswellenrad momentenbedingt axial nach außen, wodurch die Lamellenpakete der zugeordneten Lamellenbremse miteinander verspannt werden und eine Bremswirkung erzeugen. Zur aktiven Sperrung ist jede Lamellenbremse mit einem auf das Außenlamellenpaket wirkenden Druckring versehen. Der Druckring rotiert wenigstens im Betätigungsfall, in dem er in Reibkontakt mit dem Außenlamellenpaket steht, mit dem Differentialkorb mit. Zur Betätigung des Druckrings ist ein getriebegehäusefester Aktuator vorgesehen, der den Druckring axial verschiebt und somit die Lamellenpakete der zugeordneten Lamellenbremse miteinander verspannt, wodurch eine Bremskraft auf das zugeordnete Achswellenrad ausgeübt wird. Hierdurch kann eine von der aktuellen Momentenübertragung unabhängige, zusätzliche Sperrwirkung von extern angesteuert werden.Around To achieve this, the friction brakes are as multi-disc brakes educated. Rotationally connected to each axle shaft is a Inner disc carrier carrying an inner disc pack, which is nested with an outer plate set, which rotatably on a rotatably connected to the differential carrier Outer plate carrier is arranged. At the passive Locking of the differential, d. H. self-locking, moves At least one Achswellenrad torque due to axially outward, thereby clamped the disk sets of the associated multi-disc brake with each other and create a braking effect. For active blocking is each multi-disc brake with one on the outer disc pack provided acting pressure ring. The pressure ring rotates at least in Actuation case in which it is in frictional contact with the outer disk set, with the differential carrier with. To operate the pressure ring a transmission housing fixed actuator is provided, the axially displaces the thrust ring and thus the disc packs of associated multi-disc brake clamped together, creating a braking force is exerted on the associated axle shaft. hereby can be independent of the current moment transmission, additional blocking effect can be controlled externally.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass auf konstruktiv einfache Weise ein aktiv steuerbares Sperrdifferential zur Verfügung gestellt wird, welches zusätzlich oder bei Ausfall der aktiven Steuerung ausschließlich eine Selbstsperrwirkung zeigt.Of the Advantage of the present invention is that on constructive simple manner an actively controllable limited slip differential available is made, which in addition or in case of failure active control shows only a self-locking effect.
Als konstruktiv kritisch angesehen werden kann die Schnittstelle zwischen dem typischerweise mit dem Differentialkorb mitrotierenden Druckring und dem Aktuator bzw. im Fall, dass nur ein Druckring mittels eines Aktuators verschiebbar ist, dem Getriebegehäuse. Hier ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass jeder Druckring mittels eines Axiallagers gegen das Getriebegehäuse abgestützt ist. Die Abstützung gegen das Getriebegehäuse kann dabei mittelbar oder unmittelbar erfolgen. Im Fall eines mittels Aktuator betätigten Druckrings erfolgt die Abstützung günstigerweise mittelbar über den Aktuator, d. h. das Axiallager ist zwischen einem axial beweglichen Hubelement des Aktuators und dem Druckring angeordnet.When constructively critical can be considered the interface between the typically with the differential carrier co-rotating pressure ring and the actuator or in the case that only one pressure ring by means of a Actuator is displaceable, the transmission housing. Here is provided in a preferred embodiment of the invention, that each pressure ring by means of a thrust bearing against the gear housing is supported. The support against the gearbox can be done directly or indirectly. In the case of a means Actuator actuated pressure ring is the support conveniently indirectly via the actuator, d. H. the thrust bearing is between an axially movable lifting element arranged the actuator and the pressure ring.
Die vorliegende Erfindung umfasst zwei grundlegende Varianten. Bei einer ersten Variante ist der Differentialkorb relativ zu dem Getriebegehäuse axial verschieblich angeordnet. Dies bedeutet insbesondere, dass die Triebverbindung zwischen dem Axialkorb und seiner Antriebswelle drehfest aber axial bewegbar gestaltet ist. Bei dieser Ausführungsform ist es hinreichend, nur einen der Druckringe mit einem Aktuator zu versehen. Der andere Druckring stützt sich direkt, bevorzugt über ein Axiallager, an dem Getriebegehäuse ab. Durch Betätigung des Aktuators werden die Lamellenpakete der unmittelbar beaufschlagten Lamellenbremse gegeneinander verspannt. Gleichzeitig weicht jedoch der gesamte Differentialkorb in Beaufschlagungsrichtung aus, wodurch der andere Druckring mit einer Gegenkraft beaufschlagt wird, die die Lamellenpakete der ihm zugeordneten Lamellenbremse miteinander verspannt. Auf diese Weise werden beide Achswellenräder zusätzlich zu der passiven, ggf. asymmetrischen Selbstsperrwirkung mit einer aktiven, über den Aktuator steuerbaren, symmetrischen Sperrwirkung beaufschlagt.The The present invention includes two basic variants. At a first variant of the differential carrier is relative to the transmission housing axially slidably arranged. This means in particular that the drive connection between the Axialkorb and its drive shaft rotatably but axially is designed movable. In this embodiment it is sufficient to provide only one of the pressure rings with an actuator. The other pressure ring is supported directly, preferably over a thrust bearing, on the gearbox from. By operation of the actuator, the disk packs are immediately applied Multi-disc brake braced against each other. At the same time, however, gives way the entire differential carrier in the loading direction, whereby the another pressure ring is subjected to a counterforce, which is the Disk packs of its associated multi-disc brake clamped together. On This way, both axle gears are in addition to the passive, possibly asymmetric self-locking effect with a active, controllable via the actuator, symmetrical blocking effect applied.
Bei einer alternativen Variante der Erfindung ist der Differentialkorb relativ zu dem Getriebegehäuse axial fest und jeder Druckring ist separat mittels eines getriebegehäusefest angeordneten Aktuators mit einer die jeweils zugeordnete Lamellenbremse betätigenden Axialkraft beaufschlagbar. Bei dieser Variante kann der Differentialkorb den über die Druckringe aufgebrachten Axialkräften nicht ausweichen. Damit hat die Betätigung eines Aktuators, d. h. die Verspannung der Lamellenpakete einer Lamellenbremse mittels des zugeordneten Druckrings keinen Einfluss auf die zweite Lamellenbremse, die im Wesentlichen baugleich gestaltet ist. Bei dieser Variante lassen sich die Achswellenräder daher unabhängig voneinander mit einer aktiven Sperrwirkung beaufschlagen, die zusätzlich zu der passiven Selbstsperrung wirkt.In an alternative variant of the invention, the differential carrier is relative to the Getriebegehäu se axially fixed and each pressure ring is acted upon separately by means of a transmission housing fixedly arranged actuator with an associated axial disc brake actuating axial force. In this variant, the differential carrier can not avoid the axial forces applied via the pressure rings. Thus, the actuation of an actuator, ie the tension of the disk sets of a multi-disc brake by means of the associated pressure ring has no effect on the second multi-disc brake, which is designed substantially identical. In this variant, the axle gears can therefore be applied independently of each other with an active blocking effect, which acts in addition to the passive self-locking.
Bevorzugt wird ein derartiges Differential als Mittendifferential eines Kraftfahrzeugs eingesetzt, obgleich auch ein Einsatz als Achsdifferential denkbar ist. Bei dem bevorzugten Einsatz als Mittendifferential ist es insbesondere günstig, wenn eine den Differentialkorb antreibende Antriebswelle koaxial innerhalb einer drehfest mit einem der Achswellenräder verbundenen und als eine Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle angeordnet ist. So kann beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug mit Frontmotor ein Antriebsmoment von dem Motor über die Antriebswelle auf den Differentialkorb übertragen und das der Vorderachse zugedachte Teilmoment über die Hohlwelle, die die Antriebswelle axial umschließt, wieder nach vorne zu einem Vorderachsdifferential geleitet werden, während das der Hinterachse zugedachte Teilmoment über die andere Abtriebswelle dem Hinterachsdifferential zugeführt wird.Prefers is such a differential as the center differential of a motor vehicle used, although a use as an axle differential conceivable is. In the preferred use as a center differential, it is in particular favorable when a differential carrier driving drive shaft Coaxial within a non-rotatable with one of the axle gears connected and arranged as a hollow shaft output shaft arranged is. For example, in a motor vehicle with a front engine a drive torque from the engine via the drive shaft transmitted to the differential carrier and the front axle Deducted part of the torque on the hollow shaft, which drives the shaft axially enclosing, again forward to a Vorderachsdifferential be passed while the part of the rear axle intended to contribute the other output shaft fed to the rear differential becomes.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following, special description and the drawings.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Es zeigen:It demonstrate:
Bevorzugte AusführungsformenPreferred embodiments
Bei
passivem Betrieb des Differentials
Um
auch eine aktive Steuerung der Sperrwirkung zu ermöglichen,
ist jede Lamellenbremse mit einem zusätzlichen Druckring
Als
Aktuatoren
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsform nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten anhand gegeben. Insbesondere die Auslegung der Verzahnungen, z. B. Radien, Zähnezahlen etc. sowie die konkrete Steuerung oder Regelung der Aktuatoren wird der Fachmann auf Basis seines Fachwissens an den konkreten Einzelfall anpassen.Naturally put those discussed in the special description and in the Figures shown embodiment only illustrative embodiments The expert is in the light of the local Revelation a wide range of possible variations given by. In particular, the interpretation of the teeth, z. B. Radii, numbers of teeth etc. as well as the concrete control or Control of the actuators is the expert on the basis of his expertise adapt to the specific case.
Beispielsweise können die Aktuatoren bei geeigneter Auslegung auch gleichzeitig als Sensoren für eine auf den Druckring wirkende Kraft arbeiten, deren Sensorsignal zur Regelung der Sperrwirkung verwendet werden kann. Die hier gewählte Bezeichnung "Lamellensatz" muss nicht zwingend eine Mehrzahl von Lamellen benennen. Es sind auch Varianten von Lamellenbremsen mit nur einer Reiblamelle je Lamellensatz denkbar.For example The actuators can also be used simultaneously if suitably designed as sensors for a force acting on the pressure ring work whose sensor signal is used to control the blocking effect can be. The name chosen here "Lamella Set" does not necessarily have to name a plurality of lamellae. There are Also variants of multi-disc brakes with only one friction plate each Slat set conceivable.
- 1010
- Differentialdifferential
- 100100
- Differentialdifferential
- 1212
- Antriebswelledrive shaft
- 1414
- Differentialkorbdifferential carrier
- 1616
- Steckverzahnungsplines
- 15'15 '
- axial feste Steckverzahnungaxial fixed spline
- 1818
- Bewegungspfeilmovement arrow
- 2020
- Ausgleichs-StirnradCompensation spur
- 22a, b22a, b
- Achswellen-KronenradAxle shaft crown
- 24a, b24a, b
- Abtriebswelleoutput shaft
- 26a, b26a, b
- Lamellenträgerplate carrier
- 28a, b28a, b
- InnenlamellenpaketInner disc package
- 30a, b30a, b
- AußenlamellenpaketExternal disk pack
- 32a, b32a, b
- Druckringpressure ring
- 34a, b34a, b
- Axiallageraxial bearing
- 3636
- Gehäusecasing
- 38, a, b38 a, b
- Aktuatoractuator
- 40, a, b40 a, b
- Bewegungspfeilmovement arrow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- - DE 102004001019 B4 [0004] - DE 102004001019 B4 [0004]
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DE102007059531A DE102007059531A1 (en) | 2007-12-11 | 2007-12-11 | Self-locking crown gear differential for use as center differential of motor vehicle, has pressure rings subjected with axial force actuating multi-disk brake by actuators arranged at gear housing, where rings work on multi-disk units |
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