DE102012216710A1

DE102012216710A1 - Axle drive for vehicle e.g. four-wheeled vehicle, has common actuating device that is provided for actuating switching elements that couple or decouple drive shaft and differential device respectively

Info

Publication number: DE102012216710A1
Application number: DE201210216710
Authority: DE
Inventors: Georg GERAUER; Ludwig Windpassinger; Alois Böck
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2014-03-20

Abstract

The axle drive (1) has a drive shaft (3) for driving the axle drive and output shafts (3a, 3b) to the output of the axle drive and a differential device (1a) for distributing torque from the drive shaft to the output shafts. The switching elements (4,7) couple or decouple the drive shaft and the differential device respectively. A common actuating device is provided for actuating the switching elements. The common actuating device is connected with the switching elements.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Achsgetriebe für ein Fahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. The present invention relates to axle for a vehicle according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art.

Aus der Fahrzeugtechnik ist es bekannt, dass insbesondere bei Allradfahrzeugen zeitweise beispielsweise das Hinterachsgetriebe von dem Antrieb und dem Abtrieb entkoppelt wird, um Verluste bei dem Fahrzeug zu verringern, wenn kein Allradbetrieb notwendig ist. Hierzu sind mehrere Schaltelemente erforderlich, wobei ein Schaltelement dem Getriebeausgang und ein Schaltelement dem Abtrieb zum Entkoppeln des Hinterachsgetriebes von den Fahrzeugrädern zugeordnet sind. Aufgrund der räumlich entfernten Anordnung der beiden Schaltelemente ist für jedes Schaltelement ein separater Betätigungsaktuator erforderlich. It is known from the automotive industry that, in particular in all-wheel drive vehicles, for example, the rear axle transmission is decoupled from the drive and the output at times in order to reduce losses in the vehicle when four-wheel drive operation is not necessary. For this purpose, a plurality of switching elements are required, wherein a switching element associated with the transmission output and a switching element the output for decoupling the rear axle of the vehicle wheels. Due to the spatially distant arrangement of the two switching elements, a separate Betätigungsaktuator is required for each switching element.

Aus der EP 2308711 B1 , 3, ist beispielsweise ein Hinterachsgetriebe mit koppelbaren bzw. entkoppelbaren An- und Abtriebswellen bekannt, das zwei Schaltelemente aufweist, wobei eines reibschlüssig ist und an einer Antriebwelle des Hinterachgeriebes angeordnet ist und eines formschlüssig ist und an einer der Abtriebswellen des Hinterachsgetriebes angeordnet ist. Zur Betätigung der Schaltelemente ist jeweils ein separater Betätigungsaktuator erforderlich. From the EP 2308711 B1 . 3 For example, a Hinterachsgetriebe with coupling or decoupled input and output shafts is known, which has two switching elements, one is frictionally and is arranged on a drive shaft Hinterachgeriebes and one is positively and is arranged on one of the output shafts of Hinterachsgetriebes. For actuating the switching elements, a separate Betätigungsaktuator is required in each case.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Achsgetriebe für ein Fahrzeug mit koppelbaren bzw. entkoppelbaren An- und Abtriebswellen vorzuschlagen, welches eine vereinfachte Ansteuerung der Schaltelemente ermöglicht. The present invention is therefore based on the object to propose an axle for a vehicle with coupled or decoupled input and output shafts, which allows a simplified control of the switching elements.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. The object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments will become apparent in particular from the dependent claims, the description and the drawings.

Es wird ein Achsgetriebe, insbesondere ein Vorder- oder Hinterachsgetriebe, eines Fahrzeuges, insbesondere eines Allradfahrzeuges, vorgeschlagen. Das Achsgetriebe weist zumindest eine Antriebswelle zum Antrieb des Achsgetriebes und eine erste und zweite Abtriebswelle zum Abtrieb von dem Achsgetriebe auf. Die Antriebswelle ist daher beispielsweise mit einem Antriebsmotor drehverbunden, während die Abtriebswellen beispielsweise jeweils mit einem Antriebsrad des Fahrzeugs verbunden sind. Des Weiteren ist eine Differentialvorrichtung zum Verteilen eines Drehmomentes von der Eingangswelle auf die erste und zweite Abtriebswelle vorgesehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Differentialgetriebe in Bauart eines Kegelrad-Differentialgetriebes oder eines Stirnrad-Differentialgetriebe handeln. Außerdem ist ein erstes Schaltelement zum Koppeln oder Entkoppeln der Antriebswelle mit der Differentialvorrichtung vorgesehen sowie ein zweites Schaltelement zum Koppeln oder Entkoppeln der Differentialvorrichtung mit zumindest einer der beiden Abtriebswellen. Dabei dient ein gemeinsamer Betätigungsaktuator des Achsgetriebes zum Betätigen der beiden Schaltelemente, d.h. zum Schließen/Koppeln und Öffnen/Entkoppeln des jeweiligen Schaltelements. Somit ist eine vereinfachte Ansteuerung der Schaltelemente gegeben, da lediglich ein Betätigungsaktuator angesteuert werden braucht. It is an axle, in particular a front or Hinterachsgetriebe, a vehicle, in particular a four-wheel vehicle, proposed. The axle drive has at least one drive shaft for driving the axle drive and a first and second output shaft for output from the axle drive. The drive shaft is therefore rotatably connected, for example, with a drive motor, while the output shafts, for example, each connected to a drive wheel of the vehicle. Further, a differential device for distributing a torque from the input shaft to the first and second output shafts is provided. This may be, for example, a differential gear in the form of a bevel gear differential gear or a spur gear differential gear. In addition, a first switching element for coupling or decoupling the drive shaft is provided with the differential device and a second switching element for coupling or decoupling of the differential device with at least one of the two output shafts. In this case, a common Betätigungsaktuator the axle drive is used to operate the two switching elements, i. for closing / coupling and opening / decoupling of the respective switching element. Thus, a simplified control of the switching elements is given, since only one Betätigungsaktuator needs to be controlled.

Unter dem Koppeln oder Entkoppeln der Differentialvorrichtung mit der Antriebswelle bzw. der ersten und zweiten Abtriebswelle ist insbesondere die Herstellung bzw. Trennung einer drehfesten Verbindung zwischen den jeweiligen Bauteilen zu verstehen. Ein Schaltelement kann insbesondere eine Kupplung oder eine Bremse sein. Ein Schaltelement kann insbesondere formschlüssig, beispielsweise als Klauenkupplung, oder reibschlüssig, beispielsweise als Reibbelagskupplung, ausgeführt sein. Ein Schaltelement kann je nach Betätigungszustand gekoppelt oder entkoppelt sein. Je nach Bauart des Schaltelementes ist auch ein teilweise gekoppelter bzw. entkoppelter Betätigungszustand möglich. Bei einem entkoppelten, also geöffneten Schaltelement erfolgt im Wesentlichen keine Drehmomentübertragung über das Schaltelement, und bei einem gekoppelten, also geschlossenen Schaltelement erfolgt eine vollständige Drehmomentübertragung über das Schaltelement, während bei einem teilweise gekoppelten bzw. entkoppelten Schaltelement lediglich eine teilweise Drehmomentübertragung über das Schaltelement erfolgt. In letzterem Fall wird das Schaltelement also unter Schlupf betrieben. The coupling or decoupling of the differential device with the drive shaft or the first and second output shaft is to be understood in particular as meaning the production or separation of a rotationally fixed connection between the respective components. A switching element may in particular be a clutch or a brake. A switching element may in particular be positively, for example as a dog clutch, or frictionally, for example as a friction lining clutch executed. A switching element can be coupled or decoupled depending on the operating state. Depending on the design of the switching element and a partially coupled or decoupled operating state is possible. In a decoupled, so open switching element is substantially no torque transmission via the switching element, and in a coupled, ie closed switching element is a complete torque transmission via the switching element, while in a partially coupled or decoupled switching element is only a partial torque transmission via the switching element. In the latter case, the switching element is thus operated under slip.

Bei dem erfindungsgemäßen Achsgetriebe sind demnach sowohl das erste als auch das zweite Schaltelement derart dem Achsgetriebe zugeordnet, dass ein gemeinsamer Betätigungsaktuator zum Betätigen beider Schaltelemente vorgesehen ist. Eine elektromechanische Aktuierung der Schaltelemente kann zum Beispiel über einen Elektromotor oder dergleichen ermöglicht werden, welcher mit einem geeigneten Wälzkörperrampenmechanismus oder dergleichen gekoppelt ist, wobei der Wälzkörperrampenmechanismus sowohl mit dem zum Beispiel als Lamellenkupplung oder Lamellenbremse ausgebildeten ersten Schaltelement als auch mit dem beispielsweise als Klauenkupplung oder Klauenbremse oder dergleichen ausgebildeten zweiten Schaltelement in Wirkverbindung steht. Accordingly, in the axle drive according to the invention, both the first and the second shift element are associated with the axle drive such that a common actuation actuator is provided for actuating both shift elements. An electromechanical actuation of the switching elements can be made possible, for example, by an electric motor or the like, which is coupled to a suitable Wälzkörperrampenmechanismus or the like, the Wälzkörperrampenmechanismus both with the example designed as a multi-plate clutch or multi-disc brake first switching element as well as with the example as a dog clutch or dog brake or the like formed second switching element is in operative connection.

Als Wälzkörperrampenmechanismus können beliebige Einrichtungen eingesetzt werden, die eine Aktuierung beider Schaltelemente erlauben, obwohl diese jeweils unterschiedlichen Achsen zugeordnet sein können. Ein Wälzkörperrampenmechanismus ist insbesondere ein Kugelrampenmechanismus, wobei statt Kugeln auch andere Wälzkörper einsetzbar sind, beispielsweise kegel- oder tonnenförmige Wälzkörper. Hierbei bewirkt der Wälzkörperrampenmechanismus durch eine vom Aktuator erzeugte Drehbewegung bevorzugt zunächst das Synchronisieren zwischen Antrieb und Hinterachsgetriebe. Nach erfolgter Synchronisierung über das zweite Schaltelement kann dann das erste Schaltelement eingelegt werden, um danach das Antriebsmoment über das zweite Schaltelement übertragen zu können. Zum Entkoppeln wird das erste Schaltelement bevorzugt zunächst über das zweite Schaltelement entlastet, d.h. letzteres wird entkoppelt, um danach die Verbindung zwischen Achsgetriebe und Antrieb durch Entkoppelung des ersten Schaltelementes zu trennen. As Wälzkörperrampenmechanismus any means may be used which allow actuation of both switching elements, although they may each be assigned to different axes. A Wälzkörperrampenmechanismus is in particular a ball ramp mechanism, wherein Instead of balls and other rolling elements are used, for example, cone-shaped or barrel-shaped rolling elements. In this case, the Wälzkörperrampenmechanismus effected by a rotational movement generated by the actuator preferably first synchronizing between the drive and Hinterachsgetriebe. After synchronization via the second switching element, the first switching element can then be inserted, in order then to be able to transmit the drive torque via the second switching element. For decoupling, the first switching element is preferably initially relieved via the second switching element, ie the latter is decoupled to then separate the connection between the axle drive and the drive by decoupling the first switching element.

In einer Ausführungsvariante ist das erste Schaltelement daher formschlüssig ausgeführt, insbesondere in Form einer mehrreihigen Klauenkupplung, und das zweite Schaltelement ist reibschlüssig ausgeführt, insbesondere in Form einer Lamellenkupplung. Hierdurch ist eine Synchronisation des formschlüssigen ersten Schaltelementes durch vorheriges Koppeln des reibschlüssigen zweiten Schaltelementes möglich. Beispielsweise kann in einem abgekoppelten Betrieb des Achsgetriebes (also beide Schaltelemente entkoppelt/geöffnet) zunächst das zweite Schaltelement (langsam) gekoppelt werden, wodurch die Differentialvorrichtung über die Abtriebswellen von den sich drehenden Rädern des Fahrzeugs beschleunigt wird bzw. sich zu drehen beginnt und hierdurch das erste Schaltelement synchronisiert wird, d.h. sich die Drehzahlen der voneinander entkoppelten Schaltelementhälften aneinander angleichen. Somit kann ein Synchronisationsmittel, wie beispielsweise Synchronringe, für das formschlüssige erste Schaltelement entfallen. In one embodiment, the first switching element is therefore designed positively, in particular in the form of a multi-row dog clutch, and the second switching element is frictionally engaged, in particular in the form of a multi-plate clutch. As a result, a synchronization of the positive first switching element by prior coupling of the frictional second switching element is possible. For example, in a decoupled operation of the axle drive (ie both switching elements decoupled / opened), the second switching element (slowly) are first coupled, whereby the differential device is accelerated via the output shafts of the rotating wheels of the vehicle or begins to rotate and thus the first switching element is synchronized, ie the rotational speeds of the decoupled switching element halves align with each other. Thus, a synchronization means, such as synchronizer rings, omitted for the positive first switching element.

In einer anderen Ausführungsvariante steht der Betätigungsaktuator über einen Wälzkörperrampenmechanismus mit den Schaltelementen in Wirkverbindung, wobei der Wälzkörperrampenmechanismus eine erste, verdrehbare Wälzkörperrampenscheibe und eine zweite, drehfest (drehfest insbesondere im Hinblick auf ein Gehäuse des Achsgetriebes) und axial bewegbare Wälzkörperrampenscheibe umfasst, welche jeweils zumindest eine Wälzkörperrampenbahn aufweisen, die über zumindest einen Wälzkörper in Wirkverbindung stehen, so dass eine Drehbewegung der ersten Wälzkörperrampenscheibe in eine Axialbewegung der zweiten Wälzkörperrampenscheibe umsetzbar ist. Ein derartiger Wälzkörperrampenmechanismus stellt ein einfaches und bewährtes Mittel zur Betätigung von Schaltelementen dar. In another embodiment, the Betätigungsaktuator is about a Wälzkörperrampenmechanismus with the switching elements in operative connection, wherein the Wälzkörperrampenmechanismus a first, rotatable Wälzkörperrampenscheibe and a second, non-rotatably (rotationally fixed in particular with respect to a housing of the transaxle) and axially movable Wälzkörperstampenscheibe each comprising at least one Have Wälzkörperrampenbahn, which are operatively connected via at least one rolling element, so that a rotational movement of the first Wälzkörperrampenscheibe can be converted into an axial movement of the second Wälzkörperrampenscheibe. Such Wälzkörperrampenmechanismus represents a simple and proven means for actuating switching elements.

In einer ersten Weiterbildung hiervon ist das Achsgetriebe so ausgeführt, dass über einen Abgriff an der zweiten Wälzkörperrampenscheibe die Axialbewegung der zweiten Wälzkörperrampenscheibe zur Betätigung eines der beiden Schaltelemente genutzt wird und dass über einen Abgriff an der ersten Wälzkörperrampenscheibe die Drehbewegung der ersten Wälzkörperrampenscheibe zur Betätigung eines anderen der beiden Schaltelemente genutzt wird. Hierdurch befindet sich der Abgriff zur Betätigung des ersten Schaltelementes an einer anderen Stelle des Wälzkörperrampenmechanismus, als der Abgriff zur Betätigung des zweiten Schaltelementes, wodurch der Aufbau des Wälzkörperrampenmechanismus einfacher gestaltet sein kann. Alternativ dazu wird über einen gemeinsamen Abgriff an der zweiten Wälzkörperrampenscheibe die Axialbewegung der zweiten Wälzkörperrampenscheibe zur Betätigung beider Schaltelemente genutzt. In a first development thereof, the axle drive is designed such that the axial movement of the second rolling body ramp disk is used to actuate one of the two shifting elements via a tap on the second rolling body ramp disk and that the rotational movement of the first rolling body ramp disc via a tap on the first rolling body ramp disc for actuating another the two switching elements is used. Thereby, the tap for actuating the first switching element is located at a different point of the Wälzkörperrampenmechanismus, as the tap for actuating the second switching element, whereby the structure of the Wälzkörperrampenmechanismus can be made simpler. Alternatively, the axial movement of the second rolling body ramp disk is used to actuate both switching elements via a common tap on the second rolling body ramp disk.

Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Übertragung der Drehbewegung des Wälzkörperrampenmechanismus in eine translatorische Bewegung zum Betätigen des ersten oder zweiten Schaltelementes auf verschiedene Arten und Weisen ermöglicht wird. Beispielsweise kann diese Übertragung über eine Kurvenscheibe mit radialem Profilverlauf, beispielsweise durch eine Nocke auf der Kurvenscheibe, erfolgen, wobei die Kurvenstange eine Schaltstange betätigt, um das Schaltelement in die gewünschte Position zu bewegen. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass zur Übertragung der Betätigungsbewegung ein Bowdenzug oder dergleichen eingesetzt wird. Ferner ist es denkbar, dass die Umwandlung von Drehbewegung in eine translatorische Bewegung über eine Zahnstange oder dergleichen erfolgt, um das erste bzw. zweite Schaltelement zu betätigen. Es sind auch andere Übertragungsmöglichkeiten denkbar. In a particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that the transmission of the rotational movement of the Wälzkörperrampenmechanismus is made possible in a translational movement for actuating the first or second switching element in various ways. For example, this transmission via a cam with radial profile profile, for example by a cam on the cam, take place, wherein the cam bar actuates a shift rod to move the switching element in the desired position. In addition, it is also conceivable that a Bowden cable or the like is used to transmit the actuating movement. Further, it is conceivable that the conversion of rotational movement into a translational movement via a rack or the like takes place in order to actuate the first and second switching element. There are also other transmission options conceivable.

Die erste Wälzkörperrampenscheibe kann daher eine Kurvenscheibe mit einem radialen Profilverlauf aufweisen, der direkt oder indirekt mit einer das erste Schaltelement betätigenden Schaltstange in Wirkverbindung steht, so dass das erste Schaltelement durch die Drehbewegung der ersten Wälzkörperrampenscheibe betätigbar ist. In diesem Fall erfolgt die Betätigung des ersten Schaltelementes also über die Drehbewegung der ersten Wälzkörperrampenscheibe, welche durch die Kurvenscheibe in eine translatorische Bewegung der Schaltstange umgewandelt wird, und die Betätigung des zweiten Schaltelementes erfolgt über die Axialbewegung der zweiten Wälzkörperrampenscheibe. The first rolling body ramp disc may therefore have a cam with a radial profile profile, which is directly or indirectly in operative connection with a switching element actuating the first switching element, so that the first switching element can be actuated by the rotational movement of the first rolling body ramp disc. In this case, the actuation of the first switching element thus takes place via the rotational movement of the first Wälzkörperrampenscheibe, which is converted by the cam in a translational movement of the shift rod, and the actuation of the second switching element via the axial movement of the second Wälzkörperrampenscheibe.

Die erste Wälzkörperrampenscheibe kann alternativ dazu auch direkt oder indirekt mit einem das erste Schaltelement betätigenden Bowdenzug in Wirkverbindung stehen, so dass das erste Schaltelement durch eine Drehbewegung der ersten Wälzkörperrampenscheibe direkt oder indirekt betätigbar ist. In diesem Fall erfolgt die Betätigung des ersten Schaltelementes demnach über die Drehbewegung der ersten Wälzkörperrampenscheibe, welche in eine translatorische Bewegung des Bowdenzuges umgewandelt wird, und die Betätigung des zweiten Schaltelementes erfolgt wieder über die Axialbewegung der zweiten Wälzkörperrampenscheibe. Zur Umwandlung der Drehbewegung der ersten Wälzkörperrampenscheibe in die translatorische Bewegung des Bowdenzuges kann ebenfalls eine Kurvenscheibe mit einem radialen Profilverlauf vorgesehen sein, welche mit der ersten Wälzkörperrampenscheibe drehfest verbunden ist. Ein Ende des Bowdenzugs kann stattdessen auch so direkt mit der ersten Wälzkörperrampenscheibe verbunden sein, dass bei der Drehung der ersten Wälzkörperrampenscheibe die translatorische Bewegung des Bowdenzugs erzeugt wird, beispielsweise indem der Bowdenzug von der ersten Wälzkörperrampenscheibe aufgewickelt oder durch die erste Wälzkörperrampenscheibe an diesem gezogen wird. Alternatively, the first rolling body ramp disk can also be directly or indirectly in operative connection with a Bowden cable which actuates the first shifting element, so that the first shifting element can be actuated directly or indirectly by a rotational movement of the first rolling body ramp disk. In this case, the actuation of the first switching element accordingly takes place via the rotational movement of the first rolling body ramp disc, which is converted into a translational movement of the Bowden cable, and the actuation of the second switching element is again via the axial movement of the second Wälzkörperstampenscheibe. For converting the rotational movement of the first rolling element ramp disc in the translational movement of the Bowden cable can also be provided with a radial profile profile cam, which is rotatably connected to the first rolling element ramp disc. Instead, one end of the Bowden cable can also be connected directly to the first rolling body ramp disk so that the translatory movement of the Bowden cable is generated during the rotation of the first rolling body ramp disk, for example by winding the Bowden cable from the first rolling body ramp disk or pulling it through the first rolling body ramp disk.

Die erste Wälzkörperrampenscheibe kann alternativ auch ein Zahnsegment aufweisen, welches mit einer Zahnstange zum direkten oder indirekten Betätigen des ersten Schaltelementes in Eingriff steht, so dass das erste Schaltelement durch eine Drehbewegung der ersten Wälzkörperrampenscheibe betätigbar ist. In diesem Fall erfolgt die Betätigung des ersten Schaltelementes also ebenfalls über die Drehbewegung der ersten Wälzkörperrampenscheibe, welche nun durch das Zahnsegment in eine translatorische Bewegung der mit dem Zahnsegment in Eingriff stehenden Zahnstange umgewandelt wird, während die Betätigung des zweiten Schaltelementes wieder über die Axialbewegung der zweiten Wälzkörperrampenscheibe erfolgt. The first rolling body ramp disc may alternatively also have a toothed segment, which is in engagement with a rack for direct or indirect actuation of the first switching element, so that the first switching element can be actuated by a rotational movement of the first rolling body ramp disc. In this case, the actuation of the first switching element thus also takes place via the rotational movement of the first Wälzkörperrampenscheibe, which is now converted by the toothed segment in a translational movement of the toothed segment meshing rack, while the operation of the second switching element again on the axial movement of the second Wälzkörperrampenscheibe takes place.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante umfasst jede Wälzkörperrampenbahn der Wälzkörperrampenscheiben zumindest einen ersten Abschnitt I mit negativer Steigung zur Synchronisierung des ersten Schaltelementes und einen zweiten Abschnitt II mit positiver Steigung zum Spielüberwinden bei dem zweiten Schaltelement und zum Einlegen des ersten Schaltelementes sowie einen dritten Abschnitt III mit bezogen auf den zweiten Abschnitt II geringerer positiver Steigung zum Schließen des zweiten Schaltelementes umfasst. Demzufolge wird die gekoppelte Aktuierung sequenziell durchgeführt, d. h. zum Koppeln beiden Abtriebswellen des Achsgetriebes mit einem Antrieb, beispielsweise einem antriebswellenseitigen Antriebsmotor, wird zuerst das erste Schaltelement über das zweite Schaltelement synchronisiert, bevor die das erste Schaltelement gekoppelt werden kann. Anschließend wird die (Fein-)Einstellung des zu übertragenen Antriebsdrehmoments über das zweite Schaltelement realisiert. Die Synchronisierung des ersten Schaltelements erfolgt bevorzugt dergestalt, dass durch Schließen oder Einstellen eines schlupfenden Betriebs des zweiten Schaltelements die Drehzahlen der zueinander drehbaren Hälften des ersten Schaltelements vollständig oder zumindest bis zu einem ausreichend kleinen Differenzbetrag aneinander angeglichen werden. In a preferred embodiment, each Wälzkörperrampenbahn the Wälzkörperrampenscheiben comprises at least a first section I with negative slope for synchronization of the first switching element and a second section II with positive slope for overcoming the game in the second switching element and for inserting the first switching element and a third section III with respect to the second section II lesser positive slope for closing the second switching element comprises. As a result, the coupled actuation is performed sequentially, i. H. for coupling both output shafts of the axle drive with a drive, for example a drive shaft-side drive motor, first the first switching element is synchronized via the second switching element before the first switching element can be coupled. Subsequently, the (fine) setting of the drive torque to be transmitted via the second switching element is realized. The synchronization of the first switching element is preferably carried out such that by closing or setting a slipping operation of the second switching element, the rotational speeds of the mutually rotatable halves of the first switching element are completely or at least matched to one another to a sufficiently small difference.

Diese optimierte Ansteuerung der Schaltelemente über den Wälzkörperrampenmechanismus wird durch die spezielle Ausführung der mehrstufigen Wälzkörperrampenbahnen realisiert, die abschnittsweise hinsichtlich Steigungsbetrag und -richtung unterschiedliche Steigungsverläufe ermöglicht. Auf diese Weise werden das Drehmoment und die Drehzahl des Betätigungsaktors in entsprechende Schaltkraft und axialen Weg übersetzt. This optimized control of the switching elements via the Wälzkörperrampenmechanismus is realized by the special design of the multi-stage Wälzkörperrampenbahnen that allows sections in terms of slope amount and direction different gradients. In this way, the torque and the rotational speed of the actuating actuator are translated into corresponding shifting force and axial travel.

Die Anordnung der Abschnitte auf den Wälzkörperrampenscheiben ist bevorzugt dergestalt, dass ausgehend von einer Ruhestellung der Wälzkörperrampenscheiben, in welcher das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement jeweils entkoppelt sind, bei einer Relativdrehung der Wälzkörperrampenscheiben in eine erste Drehrichtung der erste Abschnitt I erreicht wird und dass ausgehend von der Ruhestellung der Wälzkörperrampenscheiben, bei einer Relativdrehung der Wälzkörperrampenscheiben in eine zweite Drehrichtung (entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung) zunächst der zweite Abschnitt II erreicht wird und bei einer weiteren Relativdrehung in die zweite Drehrichtung der dritte Abschnitt III erreicht wird. Hierdurch lässt sich einfach und schnell zunächst die Synchronisierung des ersten Schaltelements und anschließend die Regelung des zu übertragenen Antriebsmoments über das zweite Schaltelement verwirklichen. The arrangement of the sections on the Wälzkörperrampenscheiben is preferably such that starting from a rest position of the Wälzkörperrampenscheiben in which the first switching element and the second switching element are decoupled, in a relative rotation of the Wälzkörperrampenscheiben in a first direction of rotation of the first section I is reached and that starting from the rest position of the Wälzkörperrampenscheiben, at a relative rotation of the Wälzkörperrampenscheiben in a second direction of rotation (opposite to the first direction of rotation) first the second section II is reached and is achieved in a further relative rotation in the second direction of rotation of the third section III. As a result, the synchronization of the first switching element and then the regulation of the drive torque to be transmitted via the second switching element can be realized simply and quickly first.

In einer Ausführungsvariante ist zwischen dem zweiten und dritten Abschnitt ein weiterer Abschnitt (Rastabschnitt) vorgesehen, bei welchem die Wälzkörperrampenbahnen der Wälzkörperrampenscheiben keine Steigung (Steigung = 0) oder eine Rastmulde aufweisen. Hierdurch kann das zweite Schaltelement sicher in einer vorgespannten Position gehalten werden, wobei das erste Schaltelement bereits geschlossen ist, jedoch im Wesentlichen noch kein Drehmoment über das zweite Schaltelement übertragen wird, und dies ohne dass der Betätigungsaktuator elektrisch bestromt oder mit sonstiger Betätigungsenergie versorgt werden braucht. In one embodiment variant, a further section (latching section) is provided between the second and third sections, in which case the rolling element ramp tracks of the rolling element ramp disks have no pitch (pitch = 0) or a detent recess. In this way, the second switching element can be securely held in a biased position, wherein the first switching element is already closed, but substantially no torque is transmitted via the second switching element, and this without the Betätigungsaktuator needs to be electrically energized or supplied with other actuation energy.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand einer beispielhaft dargestellten Ausführungsvariante weiter erläutert. Es zeigen: Hereinafter, the present invention will be further explained with reference to an embodiment variant shown by way of example. Show it:

1 eine schematische, geschnittene Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante eines Achsgetriebes eines Fahrzeuges; 1 a schematic, sectional view of a possible embodiment of a transaxle of a vehicle;

2 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Betätigung der Schaltelemente des Achsgetriebes; 2 a schematic diagram of a device for actuating the switching elements of the axle drive;

3 eine weitere Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Betätigung der Schaltelemente des Achsgetriebes beim vom Antrieb entkoppeltem Achsgetriebe; 3 a further schematic diagram of a first embodiment of the device for actuating the switching elements of the axle drive when decoupled from the drive axle drive;

3A eine weitere Prinzipdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Betätigung der Schaltelemente des Achsgetriebes beim mit dem Antrieb gekoppeltem Achsgetriebe; 3A a further schematic diagram of the first embodiment of the device for actuating the switching elements of the axle drive coupled to the drive axle drive;

4 eine schematische Teilansicht des ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Betätigung der Schaltelemente des Achsgetriebes im entkoppelten Zustand; 4 a schematic partial view of the first embodiment of the device for actuating the switching elements of the transaxle in the decoupled state;

4A eine schematische Teilansicht des ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Betätigung der Schaltelemente des Achsgetriebes im gekoppelten Zustand; 4A a schematic partial view of the first embodiment of the device for actuating the switching elements of the transaxle in the coupled state;

5 eine weitere Prinzipdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Betätigung der Schaltelemente des Achsgetriebes bei vom Antrieb entkoppeltem Achsgetriebe; 5 a further schematic diagram of a second embodiment of the device for actuating the switching elements of the transaxle with decoupled from the drive axle drive;

5A eine weitere Prinzipdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Betätigung der Schaltelemente des Achsgetriebes bei mit dem Antrieb gekoppeltem Achsgetriebe; 5A a further schematic diagram of the second embodiment of the device for actuating the switching elements of the transaxle coupled with the drive axle drive;

6 eine schematische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Betätigung der Schaltelemente des Achsgetriebes; 6 a schematic view of the second embodiment of the device for actuating the switching elements of the transaxle;

6A eine schematische Teilansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Betätigung der Schaltelemente des Achsgetriebes; 6A a schematic partial view of the second embodiment of the device for actuating the switching elements of the transaxle;

7 eine weitere Prinzipdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Betätigung der Schaltelemente des Achsgetriebes beim vom Antrieb entkoppeltem Achsgetriebe; 7 a further schematic diagram of a third embodiment of the device for actuating the switching elements of the axle transmission in the decoupled from the drive axle drive;

7A eine weitere Prinzipdarstellung des dritten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Betätigung der Schaltelemente des Achsgetriebes beim mit dem Antrieb gekoppeltem Achsgetriebe; 7A a further schematic diagram of the third embodiment of the device for actuating the switching elements of the axle drive coupled to the drive axle drive;

8 eine schematische Ansicht des dritten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Betätigung der Schaltelemente des Achsgetriebes; 8th a schematic view of the third embodiment of the device for actuating the switching elements of the transaxle;

8A eine schematische Teilansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Betätigung der Schaltelemente des Achsgetriebes; 8A a schematic partial view of the second embodiment of the device for actuating the switching elements of the transaxle;

9 eine schematische Ansicht eines in die Zeichnungsebene projizierten Steigungsverlaufes einer Kugelrampenbahn eines als Kugelrampenmechanismus ausgeführten Wälzkörperrampenmechanismus der Vorrichtung zur Betätigung der Schaltelemente des Achsgetriebes; 9 a schematic view of a projected into the plane of the gradient slope of a ball ramp path of a designed as a ball ramp mechanism Wälzkörperrampenmechanismus the device for actuating the switching elements of the transaxle;

10 eine schematische Einzelteilansicht einer ersten Kugelrampenscheibe des Kugelrampenmechanismus mit vier über den Umfang verteilt angeordneten Kugelrampenbahnen; und 10 a schematic single-part view of a first ball ramp disc of the ball ramp mechanism with four distributed over the circumference arranged ball ramp paths; and

10A eine schematische, geschnittene Teilansicht der Kugelrampenscheibe gemäß 10. 10A a schematic, partial sectional view of the ball ramp disc according to 10 ,

In 1 ist ein Achsgetriebe 1 eines Allradfahrzeuges beispielhaft dargestellt. Bei dem Achsgetriebe 1 kann es sich insbesondere um ein Hinterachsgetriebe, aber auch um ein Vorderachsgetriebe des Fahrzeugs handeln. Das Achsgetriebe 1 umfasst einen Differenzialkorb 1a, der über eine Ritzelwelle 2 und über ein als Klauenkupplung 4 ausgebildetes formschlüssiges erstes Schaltelement mit einer Antriebswelle 3 des Achsgetriebes 1, beispielsweise eine Verbindungswelle zu einer Allrad- oder Kardanwelle des Fahrzeugs, antriebsseitig verbindbar ist. Des Weiteren ist der Differenzialkorb 1a des Achsgetriebes 1 einerseits über Kegelräder innerhalb des Differenzialkorbes 1a, über einen Innenlamellenträger 5 und einen Außenlamellenträger 6 einer Lamellenkupplung 7 als reibschlüssiges zweites Schaltelement und über eine erste Abtriebswelle 3a des Achsgetriebes 1 mit einem der Antriebsräder des Fahrzeugs (nicht gezeigt) verbunden. Andererseits ist der Differenzialkorb 1a des Achsgetriebes 1 auch über die Kegelräder innerhalb des Differenzialkorbes 1a und über eine zweite Abtriebswelle 3b des Achsgetriebes 1 mit einem anderen, gegenüberliegenden der Antriebsräder des Fahrzeugs (ebenfalls nicht gezeigt) verbunden. Der Differentialkorb 1a bildet mit den darin angeordneten Kegelrädern eine an sich bekannte Differentialvorrichtung zum Verteilen eines Drehmomentes von der Antriebswelle 3 auf die erste und zweite Abtriebswelle 3a, 3b. Ein Gehäuse des Achsgetriebes 1 ist der Übersicht halber nicht dargestellt. In 1 is a axle drive 1 a four-wheeled vehicle exemplified. At the axle drive 1 it may in particular be a Hinterachsgetriebe, but also a Vorderachsgetriebe the vehicle. The axle drive 1 includes a differential basket 1a that's about a pinion shaft 2 and over as a dog clutch 4 trained form-fitting first switching element with a drive shaft 3 of the axle drive 1 , For example, a connecting shaft to an all-wheel or cardan shaft of the vehicle, drive side is connectable. Furthermore, the differential basket 1a of the axle drive 1 on the one hand via bevel gears within the differential cage 1a , via an inner disc carrier 5 and an outer disc carrier 6 a multi-plate clutch 7 as frictional second switching element and a first output shaft 3a of the axle drive 1 connected to one of the drive wheels of the vehicle (not shown). On the other hand, the differential basket 1a of the axle drive 1 also via the bevel gears within the differential cage 1a and a second output shaft 3b of the axle drive 1 with another, opposite the drive wheels of the vehicle (also not shown) connected. The differential carrier 1a forms with the bevel gears arranged therein a per se known differential device for distributing a torque from the drive shaft 3 on the first and second output shaft 3a . 3b , A housing of the axle drive 1 is not shown for clarity.

Sowohl die Klauenkupplung 4, als auch die Lamellenkupplung 7 sind dem Achsgetriebe 1 zugeordnet. Zum antriebsseitigen Koppeln oder Entkoppeln von Antriebswelle 3 und Differentialvorrichtung ist die als formschlüssiges erstes Schaltelement ausgeführte Klauenkupplung 4 vorgesehen, wobei zum abtriebsseitigen Koppeln oder Entkoppeln von Abtriebswelle 3a und Differentialvorrichtung die als reibschlüssiges zweites Schaltelement ausgeführte Lamellenkupplung 7 vorgesehen ist. Dadurch, dass beide Schaltelemente 4, 7 dem Achsgetriebe 1 zugeordnet sind, kann ein gemeinsamer Betätigungsaktuator zum gemeinsamen sequenziellen Betätigen der Klauenkupplung 4 und der Lamellenkupplung 7 verwendet werden. Both the claw clutch 4 , as well as the multi-plate clutch 7 are the axle drive 1 assigned. For drive-side coupling or decoupling of drive shaft 3 and differential device is designed as a form-locking first switching element jaw clutch 4 provided, wherein the output side coupling or decoupling output shaft 3a and differential device designed as frictional second switching element multi-plate clutch 7 is provided. As a result, both switching elements 4 . 7 the axle drive 1 may be assigned a common Betätigungsaktuator for common sequential actuation of the dog clutch 4 and the multi-plate clutch 7 be used.

Als Betätigungsaktuator ist, wie in 2 dargestellt, ein Elektromotor 8 vorgesehen, der mit einem als Kugelrampenmechanismus 9 ausgeführten Wälzkörperrampenmechanismus gekoppelt ist, der mit der Klauenkupplung 4 und der Lamellenkupplung 7 in Wirkverbindung steht. Die elektromechanische Aktuierung der Lamellenkupplung 7 und der Klauenkupplung 4 erfolgt somit über den Elektromotor 8, wobei die Klauenkupplung 4 und die Lamellenkupplung 7 auf unterschiedlichen Achsen 10, 11 angeordnet sind. Die Klauenkupplung 4 befindet sich auf der Ritzelachse 10, welche der Drehachse der Ritzelwelle 2 und der Antriebswelle 3 entspricht, und die Lamellenkupplung 7 befindet sich auf der Tellerradachse 11, welche der Drehachse des Differentialkorbes 1a und der Abtriebswellen 3a, 3b entspricht. As Betätigungsaktuator is, as in 2 represented, an electric motor 8th provided with a ball ramp mechanism 9 executed rolling body ramp mechanism coupled with the dog clutch 4 and the multi-plate clutch 7 is in active connection. The electromechanical actuation of the multi-plate clutch 7 and the dog clutch 4 thus takes place via the electric motor 8th , where the dog clutch 4 and the multi-plate clutch 7 on different axes 10 . 11 are arranged. The claw clutch 4 is located on the pinion axis 10 , which is the axis of rotation of the pinion shaft 2 and the drive shaft 3 corresponds, and the multi-plate clutch 7 is located on the crown gear axle 11 , which is the axis of rotation of the differential cage 1a and the output shafts 3a . 3b equivalent.

Unabhängig von den drei beispielhaft dargestellten Ausführungsbeispielen gemäß 3, 3A, 4, 4A; 5, 5A, 6, 6A; 7, 7A, 8, 8A umfasst der Kugelrampenmechanismus 9 (= Wälzkörperrampenmechanismus) eine erste, verdrehbare von dem Elektromotor 8 angetriebene Kugelrampenscheibe 12 (= Wälzkörperrampenscheibe) und eine zweite, drehfest und axial bewegbare Kugelrampenscheibe 13 (= Wälzkörperrampenscheibe), wobei die beiden Kugelrampenscheiben 12, 13 über eine Lagerung 18 zur Abkoppelung der Drehbewegung der Kupplungswellen von der Aktuatorik gelagert sind. Die Drehfestigkeit der zweiten Kugelrampenscheibe 12 bezieht sich hierbei insbesondere auf das nicht gezeigte Gehäuse des Achsgetriebes 1, innerhalb dessen die Schaltelemente 4, 7 und der Differentialkorb 1a angeordnet sind. Die erste Kugelrampenscheibe 12 wird über eine Übersetzungsstufe 14 über den Elektromotor 8 in Drehung versetzt. Die zweite Kugelrampenscheibe 13 steht über eine Druckscheibe 15 und einen Druckbolzen 16 mit dem Außenlamellenträger 6 der Lamellenkupplung 7 in Wirkverbindung. Jede der Kugelrampenscheiben 12, 13 umfasst mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Kugelrampenbahnen 17 (= Wälzkörperrampenbahnen), wobei die jeweiligen Kugelrampenbahnen 17 der Kugelrampenscheiben 12, 13 derart miteinander korrespondieren, dass über die darin geführten Wälzkörper 29 bzw. Kugeln (oder dergleichen) eine Drehbewegung der ersten Kugelrampenscheibe 12 in eine axiale Bewegung bzw. in einen axialen Hub der zweiten Kugelrampenscheibe 13 umgesetzt wird, wobei jeder Kugelrampenbahn 17 zumindest ein Wälzkörper 29 zugeordnet ist. Durch die Axialbewegung der zweiten Kugelrampenscheibe 13 wird eine entsprechende Kraft auf das Lamellenpaket der Lamellenkupplung 7 und somit ein Kupplungsmoment aufgebaut. Der Innenlamellenträger 5 ist über eine Feder 32 zum Realisieren einer sogenannten Fail-Safe-Federkraftfunktion abgestützt. Regardless of the three exemplary embodiments illustrated according to 3 . 3A . 4 . 4A ; 5 . 5A . 6 . 6A ; 7 . 7A . 8th . 8A includes the ball ramp mechanism 9 (= Wälzkörperrampenmechanismus) a first, rotatable from the electric motor 8th driven ball ramp disc 12 (= Wälzkörperrampenscheibe) and a second, rotatably and axially movable ball ramp disc 13 (= Wälzkörperrampenscheibe), the two ball ramp discs 12 . 13 about a storage 18 are stored to decouple the rotational movement of the clutch shafts of the actuator. The torsional strength of the second ball ramp disc 12 This refers in particular to the housing, not shown, of the transaxle 1 , within which the switching elements 4 . 7 and the differential carrier 1a are arranged. The first ball ramp disc 12 is about a translation level 14 over the electric motor 8th set in rotation. The second ball ramp disc 13 is above a pressure disc 15 and a pressure pin 16 with the outer disk carrier 6 the multi-plate clutch 7 in active connection. Each of the ball ramp discs 12 . 13 includes a plurality of circumferentially spaced ball ramp webs 17 (= Wälzkörperrampenbahnen), wherein the respective ball ramp paths 17 the ball ramp discs 12 . 13 correspond with each other in such a way that over the rolling elements guided therein 29 or balls (or the like) a rotational movement of the first ball ramp disc 12 in an axial movement or in an axial stroke of the second ball ramp disc 13 is implemented, with each ball ramp 17 at least one rolling element 29 assigned. By the axial movement of the second ball ramp disc 13 is a corresponding force on the disk set of the multi-plate clutch 7 and thus built up a clutch torque. The inner disc carrier 5 is about a spring 32 supported for realizing a so-called fail-safe spring force function.

Gemäß 4 und 4A wird verdeutlicht, dass bei dem ersten Ausführungsbeispiel an der ersten Kugelrampenscheibe 12 eine Kurvenscheibe 20 mit einem vorbestimmten radialen Profilverlauf zumindest drehfest vorgesehen ist. Der Profilverlauf der Kurvenscheibe 20 steht direkt oder wie bei dem gezeigten ersten Ausführungsbeispiel indirekt über ein Hebelelement 21 mit einer über eine Schaltgabel 23 die Klauenkupplung 4 betätigenden Schaltstange 22 in Wirkverbindung. Auf diese Weise kann die Klauenkupplung 4 durch das Drehen bzw. Weiterdrehen der ersten Kugelrampenscheibe 12 über die translatorische Bewegung der Schaltstange 22 und der Schaltgabel 23 entsprechend betätigt werden, wobei die translatorische Bewegung der Schaltstange 22 insbesondere gegen die Kraft einer Feder 24 vorgenommen wird. Die Bewegung ist als Schaltweg in 2 bezeichnet. According to 4 and 4A it is clarified that in the first embodiment of the first ball ramp disk 12 a cam 20 is provided with a predetermined radial profile profile at least rotationally fixed. The profile of the cam 20 is directly or as in the first embodiment shown indirectly via a lever element 21 with a via a shift fork 23 the dog clutch 4 actuating shift rod 22 in active connection. In this way, the dog clutch 4 by turning or further rotation of the first ball ramp disc 12 via the translatory movement of the shift rod 22 and the shift fork 23 be actuated accordingly, the translational movement of the shift rod 22 especially against the force of a spring 24 is made. The movement is called switching in 2 designated.

Wie insbesondere aus 3 und 3A ersichtlich ist, besteht die Klauenkupplung 4 aus einer Schaltklaue 25 und einer Klauenverzahnung 26 an der Antriebswelle bzw. der Antriebswelle 3, wobei eine mehrreihige Klauengeometrie vorgesehen ist, bei der die Zahnbreite auf die Reihen aufgeteilt wird und die Zahnreihen der Schaltklaue 25 und der Klauenverzahnung 26 in axialer Richtung abwechselnd geschichtet sind. Auf diese Weise kann der erforderliche Klauen-Schaltweg in vorteilhafter Weise begrenzt werden. As in particular from 3 and 3A it can be seen, there is the dog clutch 4 from a shift claw 25 and a dog tooth system 26 on the drive shaft or the drive shaft 3 , wherein a multi-row claw geometry is provided in which the tooth width is divided into rows and the rows of teeth of the shift claw 25 and the dog teeth 26 are alternately layered in the axial direction. In this way, the required jaw switching path can be limited in an advantageous manner.

Aus 4 und 4A geht hervor, dass der Elektromotors 8 mit seinem Antriebsritzel 27 mit einem Rad 28 der Übersetzungsstufe 14 in Eingriff steht, während ein zweites Rad, welches in 4 und 4A nicht sichtbar ist, mit der Segmentverzahnung 19 der ersten Kugelrampenscheibe 12 kämmt. Out 4 and 4A it turns out that the electric motor 8th with its drive pinion 27 with a wheel 28 the translation level 14 engages while a second wheel, which in 4 and 4A is not visible, with the segment toothing 19 the first ball ramp disc 12 combs.

Der Unterschied zwischen den Darstellungen gemäß 3 bzw. 4 und 3A bzw. 4A ergibt sich daraus, dass das Achsgetriebe gemäß 3 bzw. 4 bei nicht betätigter Klauenkupplung 4 dargestellt ist, während das Achsgetriebe gemäß 3A bzw. 4A bei eingelegter, betätigter Klauenkupplung 4 gezeigt ist. The difference between the representations according to 3 respectively. 4 and 3A respectively. 4A results from the fact that the axle drive according to 3 respectively. 4 with non-actuated dog clutch 4 is shown while the axle according to 3A respectively. 4A with inserted, actuated dog clutch 4 is shown.

Gemäß 5, 5A, 6 und 6A ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die erste Kugelrampenscheibe 12 ein Zahnsegment 33 aufweist, welches direkt mit einer das formschlüssige Schaltelement 4 betätigenden Zahnstange 30 in Eingriff steht, so dass das formschlüssige Schaltelement 4 durch eine Drehbewegung der ersten Kugelrampenscheibe 12 betätigt wird. According to 5 . 5A . 6 and 6A a second embodiment is shown, in which the first ball ramp disc 12 a toothed segment 33 having, which directly with a form-locking switching element 4 actuating rack 30 is engaged, so that the positive switching element 4 by a rotational movement of the first ball ramp disc 12 is pressed.

Gemäß 7, 7A, 8 und 8A ist ein drittes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die erste Kugelrampenscheibe 12 direkt mit einem das formschlüssige Schaltelement betätigenden Bowdenzug 31 in Wirkverbindung steht. Auf diese Weise kann das formschlüssige Schaltelement 4 durch eine Drehbewegung der ersten Kugelrampenscheibe 12 über den Bowdenzug 31 betätigt werden. Der Bowdenzug 31 kann direkt, also über Kugelrampenscheibe 12, oder indirekt über die Kurvenscheibe 20 betätigt werden. According to 7 . 7A . 8th and 8A a third embodiment is shown, in which the first ball ramp disc 12 directly with a positive switching element actuating Bowden cable 31 is in active connection. In this way, the positive switching element 4 by a rotational movement of the first Ball ramp disk 12 over the Bowden cable 31 be operated. The Bowden cable 31 can directly, so over ball ramp 12 , or indirectly via the cam 20 be operated.

Die Kugelrampenbahnen 17, die insbesondere in 9, 10, 10A dargestellt sind, sind bevorzugt mehrstufig ausgeführt, d.h. diese umfassen mehrere Abschnitte I, II, III mit unterschiedlichem Steigungsbetrag und Steigungsrichtung. Beispielsweise können die Steigungen der Kugelrampenbahnen 17 auch innerhalb eines Abschnittes veränderlich bzw. variabel verlaufen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst jede Kugelrampenbahn 17 einen ersten Abschnitt I mit z. B. konstanter negativer Steigung als Gefälle bzw. Gegensteigung zur Synchronisierung und einen zweiten Abschnitt II mit z. B. konstanter positiver Steigung als Anstieg zum Überwinden des Lamellenspiels der Lamellenkupplung 7 und zum Einlegen der Klauenkupplung 4 nach erfolgter Synchronisierung sowie einen dritten Abschnitt III mit bezogen auf den zweiten Abschnitt geringerer z. B. konstanter positiver Steigung als Anstieg zum Schließen der Lamellenkupplung 7 um ein entsprechendes Antriebsmoment zu übertragen. Der erste Abschnitt I als Gegensteigung der Kugelrampenbahn 17 dient zur Synchronisation der Klauenkupplung 4, während der zweite Abschnitt II der Kugelrampenbahn 17 durch die steile positive Steigung eine geringe Übersetzung für das schnelle Überwinden des Lamellenspiels und zum Einlegen der Klauenkupplung 4 aufweist. Schließlich umfasst der dritte Abschnitt III der Kugelrampenbahn 17 eine flachere positive Steigung, welches eine hohe Übersetzung für die Lamellenkupplung 7 realisiert, um diese feinfühlig zu schließen. Es ist auch möglich, dass beispielsweise der zweite Abschnitt II zunächst eine steile positive Steigung aufweist, die dann in eine flachere positive Steigung übergeht. Durch die flachere Steigung in Abschnitt III gegenüber der Steigung in Abschnitt II ist eine feinfühlige Regelbarkeit der Drehmomentübertragungsfähigkeit der Lamellenkupplung 7 sichergestellt. Diese Feinfühligkeit ist in Abschnitt II nicht erforderlich, da in diesem Abschnitt lediglich ein Spiel der Lamellenkupplung 7 beispielsweise bis zum sogenannten Anlegepunkt der Lamellenkupplung 7 schnellstmöglich überwunden werden soll. The ball ramp trains 17 especially in 9 . 10 . 10A are shown, are preferably carried out in multiple stages, ie, these comprise several sections I, II, III with different slope amount and slope direction. For example, the slopes of the ball ramp webs 17 also variable within a section. In the illustrated embodiment, each ball ramp track comprises 17 a first section I with z. B. constant negative slope as a gradient or pitch for synchronization and a second section II with z. B. constant positive slope as an increase to overcome the slat clearance of the multi-plate clutch 7 and for inserting the dog clutch 4 after synchronization and a third section III with respect to the second section lesser z. B. constant positive slope as an increase to close the multi-plate clutch 7 to transmit a corresponding drive torque. The first section I as an opposite slope of the ball ramp path 17 is used to synchronize the dog clutch 4 during the second section II of the ball ramp train 17 by the steep positive slope a low ratio for quickly overcoming the slat play and for inserting the dog clutch 4 having. Finally, the third section III comprises the ball ramp track 17 a flatter positive slope, which is a high ratio for the multi-plate clutch 7 realized to close this sensitive. It is also possible that, for example, the second section II initially has a steep positive slope, which then merges into a flatter positive slope. Due to the flatter slope in Section III opposite the slope in Section II is a sensitive controllability of the torque transmission capability of the multi-plate clutch 7 ensured. This sensitivity is not required in Section II, as in this section only a game of multi-plate clutch 7 for example, up to the so-called Anlegepunkt the multi-plate clutch 7 should be overcome as soon as possible.

Durch die in 9 in eine Zeichnungsebene projiziert dargestellte Kugelrampenbahn 17 ist der beispielhaft gezeigte Steigungsverlauf der verschiedenen Abschnitte I, II, III ersichtlich. Hieraus geht hervor, dass ein tiefster Punkt der Kugelrampenbahnen 17 zwischen Abschnitt I und Abschnitt II liegt. Dieser tiefste Punkt bildet ein Rastpunkt der Kugelrampenbahnen 17. Wenn sich die Wälzkörper 29 in dem Rastpunkt befinden, befinden sich die Kugelrampenscheiben 12, 13 in einer Ruhestellung, da dem Elektromotor 8 keine elektrische Energie (= stromlos) zum Halten dieser Position zugeführt werden braucht. Somit wird ausgehend von der Ruhestellung bzw. dem Rastpunkt bei einer Relativdrehung der Kugelrampenscheiben 12, 13 in eine erste Richtung der erste Abschnitt I erreicht und bei einer Relativdrehung in eine entgegengesetzte zweite Richtung der zweite Abschnitt II erreicht. Wenn die Kugelrampenscheiben 12, 13 dann weiter in die zweite Richtung relativ zueinander gedreht werden, wird schließlich der dritte Abschnitt III erreicht. Zwischen zweitem und drittem Abschnitt II, III kann ein weiterer Abschnitt in der Kugelrampenbahn 17 eingefügt sein, der keine Steigung aufweist (Steigung = 0) oder der aus einem weiteren, höher gelegenen Rastpunkt bzw. Rastmulde besteht („höher“ im Bezug zum Rastpunkt zwischen Abschnitt I und II). Hierdurch können die Kugelrampenscheiben 12, 13 stromlos in einem vorgespannten Zustand gehalten werden. Ausgehend von diesem vorgespannten Zustand kann sehr schnell die Drehmomentübertragungsfähigkeit der Lamellenkupplung 7 und damit des Achsgetriebes 1 eingestellt werden. Aus 9 geht klar hervor, dass einerseits die Abschnitte I und II und andererseits die Abschnitte II und III jeweils bevorzugt direkt aneinander anliegen bzw. direkt ineinander übergegen können. By the in 9 projected in a plane of the drawing ball ramp 17 is the example slope gradient of the various sections I, II, III visible. It can be seen that a deepest point of the ball ramp paths 17 between Section I and Section II. This lowest point forms a resting point of the ball ramp paths 17 , When the rolling elements 29 are located in the detent point, there are the ball ramp discs 12 . 13 in a rest position, since the electric motor 8th no electrical energy (= de-energized) needs to be supplied to hold this position. Thus, starting from the rest position or the locking point during a relative rotation of the ball ramp discs 12 . 13 reaches the first section I in a first direction and reaches the second section II during a relative rotation in an opposite second direction. When the ball ramp discs 12 . 13 then further rotated in the second direction relative to each other, the third section III is finally reached. Between the second and third sections II, III may be another section in the ball ramp path 17 be inserted, which has no slope (slope = 0) or consists of a further, higher-lying detent point or detent recess ("higher" in relation to the detent point between section I and II). This allows the ball ramp discs 12 . 13 be kept energized in a prestressed state. Starting from this preloaded state can very quickly the torque transmission capability of the multi-plate clutch 7 and thus the axle drive 1 be set. Out 9 It is clear that, on the one hand, the sections I and II and, on the other hand, the sections II and III preferably each lie directly against each other or can be transferred directly into one another.

Aus den in 10 und 10A dargestellten räumlichen Ansichten der ersten Kugelrampenscheibe 12 ergibt sich, dass vier über den Umfang der ersten und zweiten Kugelrampenscheiben 12, 13 verteilt angeordnete Kugelrampenbahnen 17 vorgesehen sind. Die Anzahl der Kugelrampenbahnen 17 kann jedoch variiert werden. Des Weiteren wird verdeutlicht, dass am Außenumfang der ersten Kugelrampenscheibe 12 eine Segmentverzahnung 19 vorgesehen ist, welche direkt oder indirekt mit dem Elektromotor 8 gekoppelt ist. Es ist klar, dass statt der Kugeln 29 als Wälzkörper auch anders geeignet geformte Wälzkörper einsetzbar sind, beispielsweise kegelförmige oder tonnenförmige Wälzkörper. Selbstverständlich sind dann die Rampenbahnen 17 an die geänderte Form der Wälzkörper angepasst. From the in 10 and 10A illustrated spatial views of the first ball ramp disc 12 it turns out that four over the circumference of the first and second ball ramp discs 12 . 13 distributed arranged ball ramps 17 are provided. The number of ball ramp paths 17 but can be varied. Furthermore, it is clarified that on the outer circumference of the first ball ramp disc 12 a segment toothing 19 is provided, which directly or indirectly with the electric motor 8th is coupled. It is clear that instead of the bullets 29 as rolling elements also differently suitably shaped rolling elements are used, for example, conical or barrel-shaped rolling elements. Of course, then the ramps 17 adapted to the changed shape of the rolling elements.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Achsgetriebe transaxles
1a 1a: Differentialkorb differential carrier
2 2: Ritzelwelle pinion shaft
3a 3a: Antriebswelle drive shaft
3b 3b: Abtriebswelle output shaft
4 4: erstes Schaltelement (formschlüssig), Klauenkupplung first switching element (positive locking), dog clutch
5 5: Innenlamellenträger Inner disk carrier
6 6: Außenlamellenträger External disk carrier
7 7: zweites Schaltelement (reibschlüssig), Lamellenkupplung second switching element (frictionally engaged), multi-plate clutch
8 8th: Elektromotor electric motor
9 9: Kugelrampenmechanismus, Wälzkörperrampenmechanismus Ball ramp mechanism, rolling element ramp mechanism
10 10: Ritzelachse pinion axis
11 11: Tellerradachse crown wheel
12 12: erste Kugelrampenscheibe, erste Wälzkörperrampenscheibe first ball ramp disc, first rolling element ramp disc
13 13: zweite Kugelrampenscheibe, zweite Wälzkörperrampenscheibe second ball ramp disc, second rolling element ramp disc
14 14: Übersetzungsstufe translation stage
15 15: Druckscheibe thrust washer
16 16: Druckbolzen pushpin
17 17: Kugelrampenbahn, Wälzkörperrampenbahn Ball ramp track, Wälzkörperrampenbahn
18 18: Lagerung storage
19 19: Segmentverzahnung segment teeth
20 20: Kurvenscheibe cam
21 21: Hebelelement lever member
22 22: Schaltstange shift rod
23 23: Schaltgabel shift fork
24 24: Feder feather
25 25: Schaltklaue shifting claw
26 26: Klauenverzahnung dog-tooth
27 27: Antriebsritzel pinion
28 28: erstes Rad der Übersetzungsstufe first wheel of the translation stage
29 29: Wälzkörper, Kugel Rolling element, ball
30 30: Zahnstange rack
31 31: Bowdenzug Bowden
32 32: Feder feather
33 33: Zahnsegment toothed segment
I I: erster Abschnitt der Kugelrampenbahn first section of the ball ramp track
II II: zweiter Abschnitt der Kugelrampenbahn second section of the ball ramp track
III III: dritter Abschnitt der Kugelrampenbahn third section of the ball ramp path

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2308711 B1 [0003]

Claims

Axle drive ( 1 ) for a vehicle, at least comprising a drive shaft ( 3 ) for driving the axle drive ( 1 ) and a first and second output shaft ( 3a . 3b ) to the output of the axle drive ( 1 ) and a differential device ( 1a ) for distributing a torque from the drive shaft ( 3 ) to the first and second output shafts ( 3a . 3b ) and a first switching element ( 4 ) for coupling or decoupling the drive shaft ( 3 ) with the differential device ( 1a ) and a second switching element ( 7 ) for coupling or decoupling the differential device ( 1a ) with at least one of the two output shafts ( 3a . 3b ), characterized in that the axle drive ( 1 ) also has a common Betätigungsaktuator ( 8th ) for actuating the first and the second switching element ( 4 . 7 ).

Axle drive ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first switching element ( 4 ) is form-fitting and in particular a multi-row dog clutch and that the second switching element ( 7 ) is frictionally engaged and in particular is a multi-plate clutch.

Axle drive ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the Betätigungsaktuator ( 8th ) via a rolling element ramp mechanism ( 9 ) with the switching elements ( 4 . 7 ) is in operative connection, wherein the Wälzkörperrampenmechanismus ( 9 ) a first, rotatable Wälzkörperstampenscheibe ( 12 ) and a second, rotationally fixed and axially movable Wälzkörperstampescheibe ( 13 ), which in each case at least one Wälzkörperrampenbahn ( 17 ), which via at least one rolling element ( 29 ) are in operative connection, so that a rotational movement of the first rolling body ramp disc ( 12 ) in an axial movement of the second Wälzkörperstampescheibe ( 13 ) can be implemented.

Axle drive according to claim 3, characterized in that via a tap on the second Wälzkörperstampescheibe ( 13 ) the axial movement of the second rolling body ramp disc ( 13 ) for actuating one of the two switching elements ( 4 . 7 ) and that via a tap on the first rolling body ramp disc ( 12 ) the rotational movement of the first rolling body ramp disc ( 12 ) for actuating another of the two switching elements ( 4 . 7 ), or that via a tap on the second rolling body ramp disc ( 13 ) the axial movement of the second rolling body ramp disc ( 13 ) for actuating both switching elements ( 4 . 7 ) is being used.

Vorrichtunug according to claim 4, characterized in that the first rolling body ramp disc ( 12 ) a cam ( 20 ) has a radial profile profile, which directly or indirectly with a first switching element ( 4 ) operating shift rod ( 22 ) is in operative connection, so that the first switching element ( 4 ) by a rotational movement of the first rolling body ramp disc ( 12 ) is operable.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the first rolling body ramp disc ( 12 ) directly or indirectly with a first switching element ( 4 ) actuating Bowden cable ( 31 ) is in operative connection, so that the first switching element ( 4 ) by a rotational movement of the first rolling body ramp disc ( 12 ) is directly or indirectly operable.

Device according to claim 6, characterized in that the Bowden cable ( 31 ) via one with the first rolling body ramp disc ( 12 ) at least rotationally fixed cam ( 20 ) is operable.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the first rolling body ramp disc ( 12 ) a toothed segment ( 33 ), which with a rack ( 30 ) for direct or indirect actuation of the first switching element ( 4 ) is engaged, so that the first switching element ( 4 ) by a rotational movement of the first rolling body ramp disc ( 12 ) is operable.

Device according to one of claims 3 to 8, characterized in that each Wälzkörperrampenbahn ( 17 ) of the rolling element ramp discs ( 12 . 13 ) at least a first portion (I) with a negative slope for the synchronization of the first switching element ( 4 ) and a second section (II) with positive pitch for game overcoming in the second switching element ( 7 ) and for inserting the first switching element ( 4 ) and a third section (III) with respect to the second section (II) lesser positive slope for closing the second switching element ( 7 ).

Device according to Claim 9, characterized in that the arrangement of the first, second and third sections (I, II, III) of the rolling element ramp tracks (I, II, III) 17 ) is such that, starting from a rest position of the rolling body ramp discs ( 12 . 13 ), in which the first switching element ( 4 ) and the second switching element ( 7 ) are each decoupled, during a relative rotation of the Wälzkörperstampescheiben ( 12 . 13 ) is achieved in a first direction of rotation of the first section (I) and that starting from the rest position of the Wälzkörperstampescheiben ( 12 . 13 ), during a relative rotation of the rolling body ramp discs ( 12 . 13 ) in a second direction of rotation first of the second section (II) is achieved and in a further relative rotation in the second direction of rotation of the third section (III) is achieved.