DE102012210865B4

DE102012210865B4 - Verteilergetriebe mit reguliertem Ölfluss

Info

Publication number: DE102012210865B4
Application number: DE102012210865.3A
Authority: DE
Inventors: Markus Ringstein; Stefan Leitgeb; Hans-Thomas Feichtner
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2032-06-27
Also published as: CN104411529A; US9523423B2; KR20150011393A; DE102012210865A1; KR101652620B1; US20150152955A1; CN104411529B; WO2014001264A1

Abstract

Verteilergetriebe, mit einer Eingangswelle (15), einer ersten Ausgangswelle (17) und einer zweiten Ausgangswelle (19), sowie mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung, die eine Kupplung aufweist, um ein über die Eingangswelle eingeleitetes Antriebsmoment wahlweise auf die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle zu verteilen, wobei zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung und der zweiten Ausgangswelle ein Antrieb (21) wirksam ist, wobei ein Ölreservoir (33) zum Sammeln des Schmieröls vorgesehen ist, wobei das Ölreservoir (33) eine Auslassöffnung (35) aufweist, die in einen Ölsumpf (31) mündet, und wobei die Auslassöffnung (35) durch einen durch die Kupplung betätigbaren Verschlussmechanismus (1) ansteuerbar ist, wobei zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung und der zweiten Ausgangswelle ein Kettentrieb (21) wirksam ist, der ein unteres Kettenrad (27) und ein oberes Kettenrad (23) aufweist, die über eine Kette (25) trieblich verbunden sind, wobei das untere Kettenrad in den Ölsumpf (31) mit Schmieröl eingreift, wobei mittels der Kette (25) Schmieröl aus dem Ölsumpf in Richtung des oberen Kettenrads förderbar ist, und wobei der Verschlussmechanismus (1) mechanisch über die Drehmomentübertragungseinrichtung ausgelöst wird, so dass die Auslassöffnung (35) geschlossen ist, wenn kein Drehmoment über die Kupplung an die zweite Ausgangswelle (19) übertragen wird.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verteilergetriebe, mit einer Eingangswelle, einer ersten Ausgangswelle und einer zweiten Ausgangswelle, sowie mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung, die eine Kupplung aufweist, um ein über die Eingangswelle eingeleitetes Antriebsmoment wahlweise auf die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle zu verteilen, wobei zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung und der zweiten Ausgangswelle ein Antrieb wirksam ist, wobei ein Ölreservoir zum Sammeln des Schmieröls vorgesehen ist.
Insbesondere handelt es sich um ein Verteilergetriebe mit Kettenantrieb, der ein unteres Kettenrad und ein oberes Kettenrad aufweist, die über eine Kette angetrieben sind, wobei das untere Kettenrad in einen Ölsumpf mit Schmieröl eingreift, wobei mittels der Kette Schmieröl aus dem Ölsumpf in Richtung des oberen Kettenrads förderbar ist.
Stand der Technik
Verteilergetriebe dienen in einem Kraftfahrzeug zur variablen Verteilung des Antriebsmoments auf die beiden Fahrzeugachsen. Hierfür besitzt das Verteilergetriebe eine Eingangswelle, eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle. Die Eingangswelle ist mit einer Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, verbunden. Die erste Ausgangswelle ist mit einer ersten Achse des Kraftfahrzeugs, beispielsweise der Hinterachse, verbunden, insbesondere über ein erstes Achsdifferential. Die zweite Ausgangswelle ist mit einer zweiten Achse des Kraftfahrzeugs, beispielsweise der Vorderachse, verbunden, insbesondere über ein zweites Achsdifferential.
Das Verteilergetriebe besitzt ferner eine Drehmomentübertragungseinrichtung, die eine Kupplung aufweist, um ein über die Eingangswelle eingeleitetes Antriebsmoment wahlweise auf die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle zu verteilen. Beispielsweise kann die erste Ausgangswelle mit der Eingangswelle einteilig ausgebildet oder drehfest verbunden sein, wobei eine Reibungskupplung die Eingangswelle wahlweise auch mit der zweiten Ausgangswelle variabel koppelt. Alternativ hierzu ist es beispielsweise möglich, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung ein Zwischenachsdifferentialgetriebe umfasst, wobei zwischen der Eingangswelle und einer der beiden Ausgangswellen (oder zwischen den beiden Ausgangswellen) eine Reibungskupplung wirksam ist, um das Zwischenachsdifferentialgetriebe wahlweise variabel zu sperren.
Die Eingangswelle und die zweite Ausgangswelle sind üblicherweise in unterschiedlichen Höhen angeordnet, wobei zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung und der zweiten Ausgangswelle ein Versatztrieb vorgesehen ist. Dieser Versatztrieb kann als ein Kettentrieb ausgebildet sein, der ein unteres Kettenrad und ein oberes Kettenrad aufweist, die über eine Kette verbunden sind. Das untere Kettenrad ist mit der zweiten Ausgangswelle drehfest gekoppelt. Das obere Kettenrad ist mit einem Ausgangselement der Drehmomentübertragungseinrichtung drehfest gekoppelt.
Damit für das Verteilergetriebe keine eigene Ölpumpe erforderlich ist, kann die Kette des Kettentriebs als Ölfördereinrichtung dienen. Hierfür greift das untere Kettenrad in einen Ölsumpf ein, der mit Schmieröl befüllt ist, wobei mittels der Kette Schmieröl aus dem Ölsumpf in Richtung des oberen Kettenrads gefördert wird. Am oberen Ende des Kettentriebs wird das Schmieröl von der Kette abgeschleudert und kann dann beispielsweise von einer Auffangeinrichtung aufgenommen und von dort in Richtung der Schmierstellen geleitet werden (z. B. Reibungskupplung und Lager).
Ein Nachteil bekannter Verteilergetriebe besteht darin, dass das in den Ölsumpf eingreifende untere Kettenrad und die durch den Ölsumpf geführte Kette unerwünschte Planschverluste bewirken, d. h. durch im Ölsumpf auftretende Schleppmomente wird der Wirkungsgrad des Verteilergetriebes verringert. Außerdem erhöht sich hierdurch die Temperatur des im Ölsumpf befindlichen Schmieröls, so dass die Kühlwirkung des Schmieröls verschlechtert wird.
Aus der WO 2012/038022 A1 ist ein Verteilergetriebe bekannt, das im Ölreservoir eine Auslassöffnung aufweist, die in den Ölsumpf mündet, wobei die Kette derart an der Auslassöffnung des Ölreservoirs angeordnet ist, dass die Kette das Ausströmen des in dem Ölreservoir gesammelten Schmieröls in den Ölsumpf drosselt.
Die DE 10 2010 039 447 A1 zeigt ein Verteilergetriebe mit einem Ölreservoir und einer schaltbaren Auslassöffnung, die in einen Ölsumpf mündet.
Die JP 04 138 927 A beschreibt einen schaltbaren Vierradtrieb mit Kettentrieb, Ölsumpf und mit einem Ölreservoir, wobei eine Auslassöffnung bei zugeschaltetem Vierradtrieb geschlossen wird.
Angesichts stetig wachsender Anforderungen an die Energieeffizienz eines Kraftfahrzeugs ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verteilergetriebe der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, das bei robuster und zuverlässiger Bauweise einen geringeren Verlust durch Plantschen des Kettentriebs in Öl aufweist.
Vorteilhafterweise wird der geringere Verlust durch Plantschen durch eine reduzierte Ölhöhe erreicht, die durch einen betätigbaren Verstellmechanismus einstellbar ist.
Es ist dabei von Vorteil, wenn die betätigbare Verstelleinrichtung über eine Drehmomentübertragungseinrichtung ausgelöst wird, so dass die Ölversorgung nur bei Bedarf einsetzt.
Beschreibung der Erfindung
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 ein Verteilergetriebe mit Verschlussmechanismus
2 eine erste Ausführungsform des Verschlussmechanismus
3a und b Verschlussmechanismus in geschlossener und geöffneter Darstellung
4 Funktion der ersten Ausführungsform des Verschlussmechanismus
5 eine zweite Ausführungsform des Verschlussmechanismus
Das in der 1 gezeigte Verteilergetriebe besitzt ein zweiteiliges Gehäuse, von dem lediglich eine Hälfte 11 gezeigt ist. Die Gehäusehälfte 11 besitzt eine Flanschfläche 13, an der im montierten Zustand eine zugeordnete Flanschfläche der anderen Gehäusehälfte anliegt (nicht gezeigt). In dem Gehäuse ist mittels nicht dargestellter Wälzlager eine Eingangswelle 15 drehbar gelagert, die einteilig mit einer ersten Ausgangswelle 17 ausgebildet ist. Ferner ist in dem Gehäuse parallel versetzt zu der Eingangswelle 15, und zwar unterhalb der Eingangswelle 15, eine zweite Ausgangswelle 19 drehbar gelagert. Die Eingangswelle 15 ist mit einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs kraftschlüssig verbunden, beispielsweise mit dem Ausgangselement eines Hauptgetriebes, das einer Verbrennungskraftmaschine zugeordnet ist. Die erste Ausgangswelle 17 ist beispielsweise mit einem Achsdifferential der Hinterachse des Kraftfahrzeugs kraftschlüssig verbunden, während die zweite Ausgangswelle 19 mit einem Achsdifferential der Vorderachse des Kraftfahrzeugs kraftschlüssig verbunden ist. Mittels einer nicht dargestellten Reibungskupplung kann in bekannter Weise ein Teil des über die Eingangswelle 15 eingeleiteten Antriebsmoments wahlweise auf die zweite Ausgangswelle 19 und somit auf die Vorderachse des Kraftfahrzeugs übertragen werden.
Hierfür ist zwischen der Reibungskupplung und der zweiten Ausgangswelle ein Kettentrieb 21 wirksam, wobei ein erster Teil der Reibungskupplung mit der Eingangswelle 15 drehfest verbunden ist und ein zweiter Teil der Reibungskupplung mit einem oberen Kettenrad 23 des Kettentriebs 21 drehfest verbunden ist. Das obere Kettenrad 23 ist über eine Kette 25 mit einem unteren Kettenrad 27 verbunden. Das untere Kettenrad 27 ist mit der zweiten Ausgangswelle 19 drehfest verbunden.
Das untere Kettenrad 27 und der an dem unteren Kettenrad 27 anliegende Abschnitt der Kette 25 greifen in einen Ölsumpf 31 ein, der in dem untersten Bereich der Gehäusehälfte 11 gebildet und mit einem Teil des Schmieröls befüllt ist, das zum Schmieren und/oder Kühlen von Komponenten des Verteilergetriebes dient, insbesondere zum Schmieren und Kühlen der Lamellen der genannten Reibungskupplung. Im Betrieb des Verteilergetriebes kann das im Ölsumpf 31 befindliche Schmieröl von der Kette 25 entlang des Kettenkanals 29 in Richtung des oberen Kettenrads 23 mitgeführt werden. Im Bereich des oberen Kettenrads 23 kann das mitgeführte Schmieröl beispielsweise abgeschleudert oder abgestreift werden, wobei das Schmieröl dann über eine geeignete Zuführeinrichtung, beispielsweise über eine Rinne, der genannten Reibungskupplung und gegebenenfalls weiteren Schmierstellen (z. B. Lager) zugeführt wird.
Zusätzlich zu dem Ölsumpf 31 ist in der gezeigten Gehäusehälfte 11 ein Ölreservoir 33 ausgebildet. Das Ölreservoir 33 dient zum Sammeln des Schmieröls, das nach dem bestimmungsgemäßen Schmieren und Kühlen der genannten Reibungskupplung (und gegebenenfalls der Lager) über eine geeignete Rückführeinrichtung (z. B. Rinne oder Leitung) vollständig oder größtenteils in das Ölreservoir 33 geleitet wird. Das Ölreservoir 33 ist bezüglich der Drehachse A des unteren Kettenrads 27 radial versetzt zu dem Ölsumpf 31 angeordnet.
Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschlussmechanismus 1 wird in 2 dargestellt. Der Verstellmechanismus besteht dabei aus einer Schaltnockenwelle 2, die über einen Nocken 7 mit einer Schaltwippe 3 verbunden ist. Die Schaltwippe 3 steht wiederum in Verbindung mit einer Schaltplatte 5. Die Schaltnockenwelle 2 besitzt an beiden Enden einen Lagerbereich 42, der zur Befestigung der Schaltnockenwelle 2 im Gehäuse 11 bzw. dem nicht dargestellten oberen Gehäuseteil vorgesehen ist. Auf der Schaltnockenwelle 2 sitzt ein erster Hebel 8. Die Schaltwippe 3 ist an einem Hebelgelenk 41 drehbar gelagert, das im Gehäuse 11 angebracht ist. Die Schaltwippe 3 ist an ihrem zur Nocke 7 hingerichteten Ende mit einer Feder 4 verbunden, und besitzt an ihrem zur Schaltplatte 5 gerichteten Ende eine Schaltgabel 10. Die Schaltgabel 10 umfasst einen Vorsprung der Schaltplatte 5. Die Schaltplatte 5 ist in einer Dichtung 6 verschiebbar montiert. In den 3a und 3b wird der Einsatz des Verstellmechanismus dargestellt. In 3a ist der Zustand mit geschlossenem Auslass zum Ölsumpf 31 dargestellt, in 3b mit geöffneter Auslassöffnung. Wird, je nach Fahrsituation, ein Allradkupplungsmoment angefordert, so wird durch die Aktuatorring-Stellbewegung eine Lamellenkupplung zusammengepresst und ein Drehmoment an die Sekundärachse übertragen. Die Aktuatorring-Stellbewegung steuert den Verschlussmechanismus 1, der die Auslassöffnung 35 zwischen Ölreservoir 33 und Ölsumpf 31 verschließt. Ein Stellmotor treibt eine Schneckenradwelle an, die einen Aktuatorring 43 rotieren lässt. Der Aktuatorring 43 führt zusätzlich zu der Drehbewegung eine Translationsbewegung durch. Durch diese, entlang der Achse der Eingangswelle angeordneten Bewegung drückt er einen Kolben auf die Lamellenkupplung und stellt das geforderte Moment her.
Die Auslassöffnung 35 ist geschlossen, wenn kein Drehmoment über die Kupplung an die zweite Ausgangswelle 19 übertragen wird. Diese Situation ist in 3a dargestellt. Die Schaltnockenwelle 2 mit ihrem ersten Hebel 8 liegt an einer Rippe 44 des Aktuatorrings 43 an. Der Nocken 7 stützt sich gegen die Schaltwippe 3 ab und setzt somit die Feder 4 unter Spannung. Die Gabel 10 der Schaltwippe 3 greift in einen Vorsprung der Schaltplatte 5 ein und verschiebt sie aufgrund der Wippenposition in den geschlossenen Zustand.
In 3b ist die Situation beim Öffnen des Verschlussmechanismus gezeigt. Wird ein Moment im Verteilergetriebe für die zweite Ausgangswelle 19 eingestellt, löst sich der erste Hebel 8 der Nockenwelle 2 von der Rippe 44 des Aktuatorring 43. Die Schaltwippe 3 wird durch die Drehbewegung der Schaltnockenwelle 2 um das Hebelgelenk 41 gedreht. Dabei drückt die Feder 4 mit der Federkraft gegen das erste Ende der Schaltwippe 3. Das andere Ende der Schaltwippe 3 verschiebt dabei die Schaltplatte 5 so in der Dichtung 6, dass eine Öffnung zwischen den Ölräumen geschaffen wird.
In 4 ist die erste Ausführungsform und die Bewegung beim Auslösen des Verschlussmechanismus im Detail dargestellt.
5 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eines Verschlussmechanismus. Eine Welle 51 wird über Lagerbereich 42 im Gehäuse 11 des Verteilergetriebes gelagert. Die Welle 51 besitzt eine erste Verzahnung 46 und eine zweite Verzahnung 47. Die erste Verzahnung 46 greift in die Außenverzahnung eines Aktuatorrings 43 ein. Die zweite Verzahnung 47 greift in die Verzahnung einer Zahnstange 48 ein. Die Zahnstange 48 ist mit einem Schieber 50 in einem Schiebergehäuse 49 verbunden. Wird über die Kupplung die zweite Ausgangswelle 19 zugeschaltet, dreht sich der Aktuatorring 43 und versetzt über seine Außenverzahnung und die erste Verzahnung 46 die Welle 51 in eine Drehbewegung. Über die zweite Verzahnung 47 der Welle 51 wird die Zahnstange 48 angetrieben, was zu einer linearen Bewegung führt. Die Zahnstange 48 öffnet den Schieber 50, so dass die beiden Ölräume miteinander verbunden sind.
Bezugszeichenliste

1: Verschlussmechanismus
2: Schaltnockenwelle
3: Schaltwippe
4: Feder
5: Schaltplatte
6: Dichtung
7: Nocke
8: Erster Hebel
10: Gabel
11: Gehäusehälfte
13: Flanschfläche
15: Eingangswelle
17: erste Ausgangswelle
19: zweite Ausgangswelle
21: Kettentrieb
23: oberes Kettenrad
25: Kette
27: unteres Kettenrad
29: Kettenkanal
31: Ölsumpf
33: Ölreservoir
35: Auslassöffnung
A: Drehachse des unteren Kettenrads
40: Befestigungspunkt
41: Hebelgelenk
42: Lagerbereich
43: Aktuatorring
44: Rippe
45: Zahnstange
46: erste Verzahnung
47: Zweite Verzahnung
48: Zahnstange
49: Schiebergehäuse
50: Schieber
51: Welle

Claims

Verteilergetriebe, mit einer Eingangswelle (15), einer ersten Ausgangswelle (17) und einer zweiten Ausgangswelle (19), sowie mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung, die eine Kupplung aufweist, um ein über die Eingangswelle eingeleitetes Antriebsmoment wahlweise auf die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle zu verteilen, wobei zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung und der zweiten Ausgangswelle ein Antrieb (21) wirksam ist, wobei ein Ölreservoir (33) zum Sammeln des Schmieröls vorgesehen ist, wobei das Ölreservoir (33) eine Auslassöffnung (35) aufweist, die in einen Ölsumpf (31) mündet, und wobei die Auslassöffnung (35) durch einen durch die Kupplung betätigbaren Verschlussmechanismus (1) ansteuerbar ist, wobei zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung und der zweiten Ausgangswelle ein Kettentrieb (21) wirksam ist, der ein unteres Kettenrad (27) und ein oberes Kettenrad (23) aufweist, die über eine Kette (25) trieblich verbunden sind, wobei das untere Kettenrad in den Ölsumpf (31) mit Schmieröl eingreift, wobei mittels der Kette (25) Schmieröl aus dem Ölsumpf in Richtung des oberen Kettenrads förderbar ist, und wobei der Verschlussmechanismus (1) mechanisch über die Drehmomentübertragungseinrichtung ausgelöst wird, so dass die Auslassöffnung (35) geschlossen ist, wenn kein Drehmoment über die Kupplung an die zweite Ausgangswelle (19) übertragen wird.
Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus des Verschlussmechanismus (1) aus einer Schaltnockenwelle (2) besteht, die über einen Nocken (7) mit einer Schaltwippe (3) verbunden ist, und dass die Schaltwippe (3) in Verbindung mit einer Schaltplatte (5) steht.
Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus des Verschlussmechanismus (1) aus einer Welle (51) mit einer ersten Verzahnung (46) und einer zweiten Verzahnung (47) besteht, wobei die erste Verzahnung (46) in die Außenverzahnung eines Aktuatorrings (43) eingreift und die zweite Verzahnung (47) in die Verzahnung einer Zahnstange (48) eingreift, wobei die Zahnstange (48) mit einem Schieber (50) in einem Schiebergehäuse (49) verbunden ist.