DE102013218780A1 - Transmission device with a differential gear device and vehicle drive train - Google Patents

Transmission device with a differential gear device and vehicle drive train Download PDF

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DE102013218780A1
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Abstract

Es werden ein Fahrzeugantriebsstrang und eine Getriebevorrichtung (11) mit einer Differentialgetriebeeinrichtung (13), die im Bereich eines Differentialkäfigs (15) mit einer ersten Welle in Wirkverbindung steht, und mit zwei Differentialwellen (12), wovon eine mit einer Ausgangswelle (14) über ein über eine Aktoreinrichtung (17) betätigbares Schaltelement (16) koppelbar ist, beschrieben. Erfindungsgemäß weist eine Schaltelementhälfte (18) des Schaltelementes (16) ein von der Aktoreinrichtung (17) axial gegenüber der Differentialwelle (12) verschiebbares Schiebeelement (19) auf, über das durch aktoreinrichtungsseitiges Betätigen eine formschlüssige Verbindung zwischen der Differentialwelle (12) und der Ausgangswelle (14) im Bereich zwischen einem gemeinsam mit dem Schiebeelement (19) axial verschiebbaren Bereich (20) der Differentialwelle (12), der drehfest mit der Differentialwelle (12) verbunden ist, und einem Bereich der Ausgangswelle (14) herstellbar ist, wobei das Schiebeelement (19) mit dem verschiebbaren Bereich (20) der Differentialwelle (12) über eine Freilaufeinrichtung (41) verbunden ist.There are a vehicle drive train and a transmission device (11) with a differential gear device (13) in the region of a differential cage (15) in operative connection with a first shaft, and with two differential shafts (12), one of which with an output shaft (14) via an actuatable via an actuator device (17) switching element (16) is coupled described. According to the invention, a switching element half (18) of the switching element (16) comprises a sliding element (19) displaceable axially relative to the differential shaft (12), via the actuator-side actuating a positive connection between the differential shaft (12) and the output shaft (14) in the region between a jointly with the sliding element (19) axially displaceable portion (20) of the differential shaft (12) which is non-rotatably connected to the differential shaft (12), and a portion of the output shaft (14) can be produced, the Sliding element (19) with the displaceable portion (20) of the differential shaft (12) via a freewheel device (41) is connected.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit einer Differentialgetriebeeinrichtung und einen Fahrzeugantriebsstrang gemäß der im Patentanspruch 1 bzw. 8 näher definierten Art. The invention relates to a transmission device with a differential gear device and a vehicle drive train according to the closer defined in the patent claim 1 and 8, respectively.

Ein Fahrzeugantriebsstrang mit zwei antreibbaren Fahrzeugachsen ist aus der WO 2009/127324 A2 bekannt. Der Fahrzeugantriebsstrang umfasst ein mit einem Antriebsmotor bzw. einer Antriebsmaschine gekoppeltes und als Gangwechselgetriebe ausgeführtes Getriebe mit mehreren schaltbaren Übersetzungsstufen sowie ein mit dem Gangwechselgetriebe gekoppeltes erstes Differentialgetriebe, das über zwei erste Antriebswellen mit den Rädern einer ersten antreibbaren Fahrzeugachse gekoppelt ist. Die erste antreibbare Fahrzeugachse wird permanent angetrieben und stellt eine angetriebene Fahrzeugvorderachse dar. Des Weiteren ist ein mit dem ersten Differentialgetriebe gekoppeltes Verteilergetriebe bzw. eine Verteilereinrichtung vorgesehen, das über eine Verbindungswelle mit einem zweiten Differentialgetriebe gekoppelt ist, das wiederum über weitere Antriebswellen mit Rädern einer zweiten antreibbaren Fahrzeugachse des Fahrzeugantriebsstranges in Wirkverbindung steht. Die Wirkverbindung zwischen dem ersten Differentialgetriebe und dem Verteilergetriebe kann zur Unterbrechung einer Antriebskraft- und Drehmomentübertragung an die Räder der zweiten antreibbaren Fahrzeugachse mittels einer schaltbaren Kupplung getrennt werden. Diese schaltbare Kupplung ist zwischen dem ersten Differentialgetriebe und dem Verteilergetriebe angeordnet. A vehicle driveline with two drivable vehicle axles is out of the WO 2009/127324 A2 known. The vehicle drive train comprises a transmission coupled to a drive motor or a drive machine and designed as a gear change transmission with a plurality of shiftable gear ratios and a first differential gear coupled to the gear shift transmission coupled to the wheels of a first drivable vehicle axle via two first drive shafts. The first drivable vehicle axle is permanently driven and represents a driven vehicle front axle. Furthermore, a transfer case or a distributor device coupled to the first differential gear is provided, which is coupled via a connecting shaft to a second differential gear, which in turn via further drive shafts with wheels of a second drivable vehicle axle of the vehicle drive train is in operative connection. The operative connection between the first differential gear and the transfer case can be separated by means of a switchable clutch for interrupting a driving force and torque transmission to the wheels of the second drivable vehicle axle. This switchable clutch is arranged between the first differential gear and the transfer case.

Durch Betätigung der schaltbaren Kupplung besteht die Möglichkeit, den in Richtung der zweiten antreibbaren Fahrzeugachse führenden Teil des Fahrzeugantriebsstranges betriebszustandsabhängig in unmittelbarer Nähe des Gangwechselgetriebes abzukoppeln. Um Reibungsverluste des mittels der Schaltkupplung abgekoppelten und in dieser Schaltstellung nicht mit dem übrigen Antriebsstrang wirkverbundenen Teilstrangs zu minimieren, sind weitere Kupplungen im Bereich der Antriebswellen der zweiten antreibbaren Fahrzeugachse vorgesehen. Im geöffneten Betriebszustand der weiteren Kupplungen kommt der nicht angetriebene Teilstrang zwischen dem Verteilergetriebe und den weiteren Kupplungen zum Stillstand. By operating the switchable coupling, it is possible to decouple the operating part of the vehicle drive train in the direction of the second drivable vehicle axle part of the vehicle drive train in the immediate vicinity of the gear change transmission. In order to minimize friction losses of the decoupled by means of the clutch and not operatively connected in this switching position with the rest of the drive train sub-strand, more clutches are provided in the drive shafts of the second drivable vehicle axle. In the open operating state of the other clutches of the non-driven sub-string between the transfer case and the other clutches comes to a standstill.

Nachteilhafterweise liegen im Betrieb des Fahrzeugantriebsstranges bei geöffnetem Betriebszustand der beiden weiteren Kupplungen zwischen den Schaltelementhälften der als reibschlüssige Kupplungen ausgeführten weiteren Kupplungen Differenzdrehzahlen vor, die unerwünschte Schleppmomente verursachen und einen Wirkungsgrad des Fahrzeugantriebsstranges beeinträchtigen sowie einen Kraftstoffverbrauch eines als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebsmotors erhöhen. Disadvantageously, during operation of the vehicle driveline, when the two other clutches between the shifting element halves of the other clutches designed as friction clutches are in operation, the differential clutches cause undesirable drag torques and impair the efficiency of the vehicle drivetrain and increase the fuel consumption of a drive motor designed as an internal combustion engine.

Des Weiteren ist aus der DE 40 39 392 A1 ein Vierradantriebssystem mit einer Antriebsmaschine, einem Hauptgetriebe zur Darstellung verschiedener Übersetzungen sowie einem im Bereich einer ersten antreibbaren Fahrzeugachse vorgesehenen Differentialgetriebe zum Verteilen der Antriebskraft zwischen den beiden Antriebsrädern, bekannt. Eine zweite antreibbare Fahrzeugachse ist über eine Trennkupplung mit der Antriebsmaschine in Wirkverbindung bringbar, wobei der über die Trennkupplung in Richtung der zweiten antreibbaren Fahrzeugachse führbare Drehmomentwert über ein Kegelradgetriebe in Fahrzeugquerrichtung umgelenkt und über Radkupplungen in Richtung von Antriebsrädern der zweiten antreibbaren Fahrzeugachse führbar ist. Furthermore, from the DE 40 39 392 A1 a four-wheel drive system with a prime mover, a main transmission for displaying various ratios and provided in the range of a first drivable vehicle axle differential gear for distributing the driving force between the two drive wheels, known. A second drivable vehicle axle can be brought into operative connection with the drive machine via a separating clutch, wherein the torque value that can be guided via the separating clutch in the direction of the second drivable vehicle axle is deflected in the vehicle transverse direction via a bevel gear and can be guided via wheel clutches in the direction of drive wheels of the second drivable vehicle axle.

In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Betriebszustandes des Vierradantriebssystems wird die Trennkupplung zur Abkopplung der zweiten antreibbaren Fahrzeugachse geöffnet. Um Reibungsverluste im Bereich des Kegelradgetriebes zu reduzieren, werden zusätzlich die Radkupplungen, die jeweils im Bereich zwischen dem Kegelradgetriebe und den Antriebsrädern der zweiten antreibbaren Fahrzeugachse angeordnet sind, ebenfalls geöffnet, wobei dann wiederum Differenzdrehzahlen zwischen den Schaltelementhälften der geöffneten reibschlüssigen Radkupplungen vorliegen, die Schleppverluste zur Folge haben. Depending on the current operating state of the four-wheel drive system, the separating clutch for decoupling the second drivable vehicle axle is opened. To reduce friction losses in the region of the bevel gear, in addition, the wheel clutches, which are each arranged in the region between the bevel gear and the drive wheels of the second drivable vehicle axle, also opened, in turn, then differential speeds between the switching element halves of the open frictional wheel clutches are present, the drag losses Episode.

Zur weiteren Reduzierung der Verlustleistungen sind im Bereich von Fahrzeugantriebssträngen anstatt reibschlüssiger Schaltelemente formschlüssige Schaltelemente vorgesehen, über welche die aus dem Stand der Technik bekannte Seitenwellenauftrennung im Bereich einer antreibbaren Fahrzeugachse möglich ist. Auch bei diesen Fahrzeugantriebssträngen wird die abstützende Verbindung in geöffnetem Betriebszustand des formschlüssigen Schaltelementes zwischen einer Differentialwelle eines Differentialgetriebes und dem zugehörigen Rad getrennt. Damit wird die Stillsetzung eines sogenannten Kardantriebs mit einhergehendem Stillstand einer Kardanwelle bzw. einer ein Verteilergetriebe mit dem Differentialgetriebe verbindenden Welle, eines Kegelradsatzes des Differentialgetriebes sowie eines Tellerradträgers bzw. eines Differentialkäfigs ermöglicht. In order to further reduce the power losses, interlocking switching elements are provided in the region of vehicle drive trains instead of frictional shift elements, via which the side wave separation known from the prior art in the region of a drivable vehicle axle is possible. Also in these vehicle drive trains, the supporting connection is disconnected in the open operating state of the positive switching element between a differential shaft of a differential gear and the associated wheel. Thus, the shutdown of a so-called cardan drive with concomitant standstill of a propeller shaft or a transfer case connecting to the differential gear shaft, a bevel gear of the differential gear and a Tellerradträgers or a differential cage is possible.

Bei Fahrzeuggeschwindigkeiten größer null findet im abgekoppelten Zustand bzw. bei einer Drehzahl eines Tellerrades und des damit verbundenen Differentialkäfigs von im Wesentlichen gleich null ein Drehzahlausgleich im Bereich des Differentialgetriebes statt, während dem die beiden Schaltelementhälften des geöffneten formschlüssigen Schaltelementes im Bereich zwischen der Differentialwelle und einer in Richtung des Rades führenden Ausgangswelle mit der Raddrehzahl drehen, wobei die Schaltelementhälften jedoch mit entgegengesetzter Drehrichtung umlaufen. Dabei erfährt eine an eine der Wellen gekoppelte Schaltmuffe des formschlüssigen Schaltelementes im Fahrbetrieb immer eine Drehbewegung. Dies führt dazu, dass zum Betätigen der Schaltmuffe zwischen einer zu einem geöffneten Betriebszustand des formschlüssigen Schaltelementes äquivalenten Schaltstellung und einer zu einem geschlossenen Betriebszustand des formschlüssigen Schaltelementes äquivalenten Stellung vorgesehene und ortsfest ausgeführte Aktoreinrichtungen aufgrund der dauerhaft vorliegenden Differenzdrehzahl zwischen der rotierenden Schaltmuffe und der Aktoreinrichtung hohem mechanischem Verschleiß ausgesetzt ist. At vehicle speeds greater than zero takes place in the decoupled state or at a speed of a ring gear and the associated differential cage of substantially equal to zero speed compensation in the range of the differential gear, during which the two switching element halves of the open form-fitting switching element in the range between the differential shaft and a leading in the direction of the wheel output shaft rotate at the wheel speed, the switching element halves, however, rotate in the opposite direction of rotation. In this case, a coupled to one of the shafts shift sleeve of the form-locking switching element always experiences a rotational movement while driving. This results in that for actuating the shift sleeve between an equivalent to an open operating state of the positive switching element switching position and an equivalent to a closed operating state of the positive switching element provided and stationary executed actuator devices due to the permanently present differential speed between the rotating shift sleeve and the actuator high mechanical Wear is exposed.

Um einen schaltbaren Allradantrieb eines Fahrzeuges mit einer gewünscht hohen Lebensdauer ausführen zu können, ist daher im Bereich eines oder mehrerer schaltbarer Schaltelemente und der jeweils zugeordneten Aktoreinrichtungen ein entsprechend hoher konstruktiver Aufwand vorzusehen, was jedoch aus Bauraum- und Kostengründen unerwünscht ist. In order to perform a switchable four-wheel drive of a vehicle with a desired high life, therefore, in the range of one or more switchable switching elements and the respectively associated actuator devices provide a correspondingly high design effort, but this is undesirable for space and cost reasons.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Getriebevorrichtung und einen Fahrzeugantriebsstrang mit wenigstens zwei antreibbaren Fahrzeugachsen zur Verfügung zu stellen, die mit hohem Wirkungsgrad bei gleichzeitig geringem Bauraumbedarf und auf kostengünstige Art und Weise über eine ausreichende Betriebsdauer im gewünschten Umfang betreibbar sind. The present invention is therefore an object of the invention to provide a transmission device and a vehicle drive train with at least two drivable vehicle axles available, which are operable with high efficiency with low space requirements and cost-effective manner over a sufficient period of operation to the desired extent.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Getriebevorrichtung und mit einem Fahrzeugantriebsstrang mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. 8 gelöst. This object is achieved with a transmission device and with a vehicle drive train with the features of claim 1 and 8, respectively.

Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung ist mit einer Differentialgetriebeeinrichtung ausgeführt, die im Bereich eines Differentialkäfigs mit einer ersten Welle in Wirkverbindung steht. Des Weiteren umfasst die Getriebevorrichtung zwei Differentialwellen, wovon zumindest eine mit einer Ausgangswelle über ein Schaltelement koppelbar ist, das wiederum über eine Aktoreinrichtung betätigbar ist. The transmission device according to the invention is designed with a differential gear device which is in operative connection with a first shaft in the region of a differential cage. Furthermore, the transmission device comprises two differential shafts, of which at least one can be coupled to an output shaft via a switching element, which in turn can be actuated via an actuator device.

Erfindungsgemäß weist eine Schaltelementhälfte des Schaltelementes ein von der Aktoreinrichtung axial gegenüber der Differentialwelle verschiebbares Schiebeelement auf, über das durch aktoreinrichtungsseitiges Betätigen eine formschlüssige Verbindung zwischen der Differentialwelle und der Ausgangswelle im Bereich zwischen einem gemeinsam mit dem Schiebeelement axial verschiebbaren Bereich der Differentialwelle, der drehfest mit der Differentialwelle verbunden ist, und einem Bereich der Ausgangswelle herstellbar ist, wobei das Schiebeelement mit dem verschiebbaren Bereich der Differentialwelle über eine Freilaufeinrichtung verbunden ist. According to the invention, a switching element half of the switching element on the Aktoreinrichtungsseitiges sliding a positive connection between the differential shaft and the output shaft in the region between a jointly with the sliding element axially displaceable region of the differential shaft, the rotationally fixed to the Differential shaft is connected, and a region of the output shaft can be produced, wherein the sliding element is connected to the displaceable portion of the differential shaft via a freewheel device.

Damit ist bei der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung auf konstruktiv einfache Art und Weise während eines Betriebszustandes der Getriebevorrichtung, während dem eine Drehzahl des Differentialkäfigs im Wesentlichen gleich null ist und das formschlüssige Schaltelement von der Aktoreinrichtung in geöffnetem Betriebszustand gehalten wird, gewährleistet, dass das Schiebeelement ebenfalls stillsteht und im Wesentlichen verschleißfrei von der vorzugsweise ortsfest ausgeführten Aktoreinrichtung im gewünschten Umfang betätigbar ist. Dies wird mit geringem konstruktivem Aufwand durch die im Bereich zwischen dem Schiebeelement und dem gemeinsam mit dem Schiebeelement axial verschiebbaren Bereich der Differentialwelle vorgesehene teilweise Drehentkoppelung über die Freilaufeinrichtung erreicht, über die der gewünschte Drehzahlausgleich im Bereich eines Differentialgetriebes bei aktiver Seitenwellenauftrennung möglich ist, ohne dabei im Bereich einer Wirkverbindung zwischen der Aktoreinrichtung und dem Schiebeelement unerwünscht hohen Verschleiß zu verursachen. This is in the transmission device according to the invention in a structurally simple manner during an operating state of the transmission device during which a speed of the differential cage is substantially equal to zero and the positive switching element is held by the actuator device in the open operating state, ensures that the sliding element also stands still and essentially wear-free of the preferably stationary executed actuator device in the desired extent can be actuated. This is achieved with little constructional effort by the partially rotational decoupling provided in the area between the sliding element and the axially displaceable section of the differential shaft via the freewheel device, via which the desired rotational speed compensation in the region of a differential gear is possible with active side wave separation, without thereby Area of an operative connection between the actuator device and the sliding element to cause undesirable high wear.

Bei einer besonders bauraumgünstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung weist die Aktoreinrichtung ein mit einer Steuerkurve des Schiebeelementes in Eingriff bringbares Steuerelement auf, das das Schiebeelement bei in die Steuerkurve eingreifendem Steuerelement und entsprechender Rotation des Schiebeelementes entgegen einer an dem Schiebeelement anliegenden Federkraft einer Federeinrichtung in eine axiale Endstellung verstellt, die zu einem getrennten Betriebszustand der formschlüssigen Verbindung äquivalent ist. In a particularly space-saving embodiment of the transmission device according to the invention, the actuator device has a control cam of the sliding element engageable control on which the sliding element engaging in the control cam control and corresponding rotation of the sliding element against a voltage applied to the sliding element spring force of a spring device in an axial end position adjusted, which is equivalent to a separate operating state of the positive connection.

Die Federeinrichtung verstellt das Schiebeelement bei einer mit geringem Steuer- und Regelaufwand betätigbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung bei außerhalb der Steuerkurve angeordnetem Steuerelement in eine weitere axiale Endstellung, die zu einem geschlossenen Betriebszustand der formschlüssigen Verbindung äquivalent ist. The spring device adjusts the sliding element at a controllable with little control effort and expense embodiment of the transmission device according to the invention arranged outside the control cam control in a further axial end position, which is equivalent to a closed operating state of the positive connection.

Ist zwischen dem Schiebeelement und dem verschiebbaren Bereich der Differentialwelle eine Axiallagereinrichtung vorgesehen, sind von der Aktoreinrichtung in das Schiebeelement eingeleitete Stellkräfte in gewünschtem Umfang mit geringen Verlustleistungen auf den verschiebbaren Bereich der Differentialwelle übertragbar. If a thrust bearing device is provided between the sliding element and the displaceable region of the differential shaft, actuating forces introduced by the actuator device into the sliding element can be transmitted to the desired extent with low power losses to the displaceable region of the differential shaft.

Der verschiebbare Bereich der Differentialwelle übergreift den Differentialkäfig bei einer ebenfalls bauraumgünstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung zumindest in der zum geöffneten Betriebszustand der formschlüssigen Verbindung zwischen der Differentialwelle und der Ausgangswelle in radialer Richtung wenigstens teilweise. The displaceable portion of the differential shaft engages over the differential cage in a likewise space-saving embodiment of the Gear device according to the invention at least in the open operating state of the positive connection between the differential shaft and the output shaft in the radial direction at least partially.

Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung ist auch dann durch einen geringen Bauraumbedarf gekennzeichnet, wenn der verschiebbare Bereich der Differentialwelle zumindest bereichsweise radial innerhalb des Schiebeelementes angeordnet ist. The transmission device according to the invention is characterized by a small space requirement, even if the displaceable portion of the differential shaft is arranged at least partially radially within the sliding element.

Um im Betrieb der Getriebevorrichtung einen Fahrkomfort beeinträchtigende Schaltgeräusche auf einfache Art und Weise vermeiden bzw. reduzieren zu können, ist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung bei einer weiteren Ausführungsform zwischen dem verschiebbaren Bereich der Differentialwelle und der Ausgangswelle mit einer Anschlagsdämpfungseinrichtung ausgebildet, mittels der eine Stellbewegung des verschiebbaren Bereiches in Richtung der weiteren axialen Endstellung bei Erreichen der weiteren axialen Endstellung dämpfbar ist. In order to be able to avoid or reduce operating noise affecting switching comfort in a simple manner during operation of the transmission device, the transmission device according to the invention is formed in a further embodiment between the displaceable portion of the differential shaft and the output shaft with a stop damper means of adjusting movement of the slidable portion in the direction of the further axial end position upon reaching the further axial end position is damped.

Dabei können die Aktoreinrichtung, das Schiebeelement mit der Steuerkurve und die Anschlagdämpfereinrichtung in der in der DE 10 2012 210 298.1 beschriebenen Art und Weise ausgebildet sein. In this case, the actuator device, the sliding element with the control cam and the Anschlagdämpfereinrichtung in the in the DE 10 2012 210 298.1 be formed manner described.

Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugantriebsstrang mit wenigstens zwei antreibbaren Fahrzeugachsen, mit einer Antriebsmaschine, mit einem Getriebe zum Darstellen mehrerer Übersetzungen und mit einem Verteilergetriebe, das im Leistungsfluss zwischen dem Getriebe und zumindest einer der Fahrzeugachsen angeordnet ist und über das das Getriebe mit der Fahrzeugachse in Wirkverbindung bringbar ist, ist das Verteilergetriebe mit dem Differentialkäfig der vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung verbunden, die im Bereich der über das Verteilergetriebe zuschaltbaren Fahrzeugachse als Querverteilergetriebe vorgesehen ist. In the vehicle drive train according to the invention with at least two drivable vehicle axles, with a prime mover, with a transmission for displaying several translations and with a transfer case, which is arranged in the power flow between the transmission and at least one of the vehicle axles and via which the transmission with the vehicle axle in operative connection can be brought is, the transfer case is connected to the differential cage of the above-described transmission device according to the invention, which is provided in the range of connectable via the transfer case vehicle axle as a transverse transfer case.

Die Drehzahl des Differentialkäfigs der Getriebevorrichtung ist bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugantriebsstrang auf einfache Art und Weise durch Abkoppeln der mit der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ausgeführten Fahrzeugachse vom Leistungsfluss des Fahrzeugantriebsstranges im Wesentlichen auf null führbar. Damit ist die formschlüssige Verbindung zwischen der Differentialwelle der Getriebevorrichtung und der Ausgangswelle der Getriebevorrichtung mit geringem Verschleiß schaltbar und sowohl die Getriebevorrichtung als auch der Fahrzeugantriebsstrang mit geringem konstruktivem Aufwand und niedrigem Bauraumbedarf bei abgeschaltetem Allradantrieb mit geringen Verlustleistungen des Fahrzeugantriebsstranges betreibbar. The speed of the differential cage of the transmission device is in the vehicle drive train according to the invention in a simple manner by uncoupling the executed with the transmission device according to the invention vehicle axle from the power flow of the vehicle drive train substantially to zero feasible. Thus, the positive connection between the differential shaft of the transmission device and the output shaft of the transmission device is switchable with little wear and both the transmission device and the vehicle drive train with low design effort and low space requirement with switched off all-wheel drive with low power losses of the vehicle drive train operable.

Bei einer bauraumgünstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugantriebsstranges ist das Verteilergetriebe mit einem reibschlüssigen Schaltelement ausgebildet, wobei die zuschaltbare Fahrzeugachse in geöffnetem Betriebszustand des reibschlüssigen Schaltelementes des Verteilergetriebes vom Getriebe getrennt ist und in ihrem abgeschalteten Betriebszustand vorliegt. In a space-favorable embodiment of the vehicle drive train according to the invention, the transfer case is formed with a frictional switching element, wherein the switchable vehicle axle is disconnected in the open operating state of the frictional switching element of the transfer case from the transmission and is present in its switched-off operating state.

Damit ist die formschlüssige Verbindung zwischen der Differentialwelle und der Ausgangswelle bei der Anforderung zum Zuschalten der zuschaltbaren Fahrzeugachse über eine entsprechende Steuerung und/oder Regelung der Übertragungsfähigkeit des reibschlüssigen Schaltelementes des Verteilergetriebes in einen für die Zuschaltung des Allradbetriebes erforderlichen Betriebszustand, der wenigstens annähernd einem synchronen Betriebszustand entspricht, überführbar und dann mit geringen Schaltkräften schaltbar. Thus, the positive connection between the differential shaft and the output shaft in the request for switching the switchable vehicle axle via a corresponding control and / or regulation of the transmissibility of the frictional switching element of the transfer case in a required for the connection of the four-wheel drive operating state, at least approximately a synchronous operating state corresponds, convertible and then switchable with low switching forces.

Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Fahrzeugantriebsstranges angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf. Both the features specified in the claims and the features specified in the following embodiments of the transmission device according to the invention and the vehicle drive train according to the invention are each suitable alone or in any combination with each other to develop the subject invention. The respective feature combinations represent no limitation with respect to the development of the subject matter according to the invention, but essentially have only an exemplary character.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Fahrzeugantriebsstranges ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Further advantages and advantageous embodiments of the transmission device according to the invention or of the vehicle drive train according to the invention will become apparent from the claims and the embodiments described in principle below with reference to the drawings, wherein the same reference numerals are used in the description of the various embodiments in favor of clarity for construction and functionally identical components ,

Es zeigt: It shows:

1 eine schematisierte Darstellung eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer Getriebevorrichtung mit einer Differentialgetriebeeinrichtung und mit zuschaltbarem Allradantrieb; und 1 a schematic representation of a vehicle drive train with a transmission device with a differential gear device and with switchable four-wheel drive; and

2 eine vergrößerte Einzelansicht eines in 1 näher gekennzeichneten Bereiches II mit einer ersten Ausführungsform der Getriebevorrichtung mit einem schaltbaren formschlüssigen Schaltelement in geöffnetem Betriebszustand. 2 an enlarged single view of an in 1 In more detail designated area II with a first embodiment of the transmission device with a switchable form-locking switching element in the open operating state.

1 zeigt einen Fahrzeugantriebsstrang 1, der in der nachbeschriebenen Art und Weise entweder mit einer antreibbaren Fahrzeugachse 2 oder mit zwei antreibbaren Fahrzeugachsen 2, 3 in einem Allradbetriebsmodus betreibbar ist. Eine Antriebsmaschine 4 und ein nachgeschaltetes Getriebe 5 bzw. ein Hauptgetriebe sind vorliegend im Fahrzeug in einer sogenannten Front-Längs-Anordnung verbaut, bei der Antriebsräder bzw. Hinterräder 2A, 2B der ersten antreibbaren Fahrzeugachse 2, die vorliegend die permanent angetriebene Primärachse des Fahrzeugantriebsstranges 1 darstellt, über das Hauptgetriebe 5 von der Antriebsmaschine 4 betriebszustandsabhängig angetrieben werden. Die Antriebsleistung der vorliegend als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine 4 wird in dem nachgelagerten Hauptgetriebe 5 entsprechend moduliert und anschließend zumindest teilweise über eine Fahrzeuglängswelle 6 in Richtung eines Achsdifferentialgetriebes 7 der Fahrzeugachse 2 weitergeleitet. Im Bereich des Achsdifferentialgetriebes 7 wird das über die Fahrzeuglängswelle 6 anliegende Drehmoment in an sich bekannter Art und Weise zwischen den beiden Hinterrädern 2A und 2B in Fahrzeugquerrichtung verteilt. 1 shows a vehicle drive train 1 in the manner described below either with a drivable vehicle axle 2 or with two drivable vehicle axles 2 . 3 is operable in a four-wheel drive mode. An engine 4 and a downstream gearbox 5 or a main transmission are presently installed in the vehicle in a so-called front-longitudinal arrangement, in the drive wheels or rear wheels 2A . 2 B the first drivable vehicle axle 2 , Which in this case the permanently driven primary axis of the vehicle drive train 1 represents, over the main gearbox 5 from the prime mover 4 Operational state dependent driven. The drive power of the present case designed as an internal combustion engine prime mover 4 will be in the downstream main gearbox 5 modulated accordingly and then at least partially via a vehicle longitudinal shaft 6 in the direction of an axle differential 7 the vehicle axle 2 forwarded. In the area of the axle differential gear 7 is that about the vehicle's longitudinal shaft 6 applied torque in a conventional manner between the two rear wheels 2A and 2 B distributed in the vehicle transverse direction.

Zusätzlich weist der Fahrzeugantriebsstrang 1 ein Verteilergetriebe 8 auf, indessen Bereich ein Leistungsfluss in Richtung der Fahrzeugachse 3 bzw. der Fahrzeugvorderachse, die vorliegend die bedarfsweise zuschaltbare Sekundärachse des Fahrzeugantriebsstranges 1 darstellt, über ein Schaltelement 9 anforderungsgemäß herstellbar oder unterbrechbar ist. In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Fahrzeughinterachse die Primärachse und Fahrzeugvorderachse des Fahrzeugantriebsstranges 1 die Sekundärachse ist. In addition, the vehicle driveline indicates 1 a transfer case 8th on, however, area a power flow in the direction of the vehicle axle 3 or the vehicle front axle, the present case, the switchable secondary axle of the vehicle drive train 1 represents, via a switching element 9 according to requirements can be produced or interrupted. Depending on the particular application, however, there is also the possibility that the vehicle rear axle, the primary axis and vehicle front axle of the vehicle drive train 1 the secondary axis is.

Über das Schaltelement 9 ist das Hauptgetriebe 5 mit einer weiteren Fahrzeuglängswelle 10, die mit einer Getriebevorrichtung 11 im Bereich der Fahrzeugachse 3 verbunden ist, in Wirkverbindung bringbar, wenn eine entsprechende Anforderung zur Darstellung des Allradbetriebsmodus vorliegt. Zur Deaktivierung des Allradverteilerbetriebes des Fahrzeugantriebsstranges 1 wird der Leistungsfluss zwischen der Antriebsmaschine 4 und der Fahrzeugvorderachse 3 im Bereich des Verteilergetriebes 8 durch Öffnen des Schaltelementes 9 unterbrochen. Um die während der ständigen Rotation der im Leistungsfluss zwischen dem Hauptgetriebe 5 und den Antriebsrädern 3A und 3B der Fahrzeugvorderachse 3 angeordneten Bauteile des Fahrzeugantriebsstranges 1 auftretenden Schleppverluste zu vermeiden, werden die weitere Fahrzeuglängswelle 10 und die in 2 näher gezeigten Bauteile der Getriebevorrichtung 11 in der nachbeschriebenen Art und Weise stillgelegt. About the switching element 9 is the main gearbox 5 with another vehicle longitudinal shaft 10 that with a transmission device 11 in the area of the vehicle axle 3 is connected, operable, if there is a corresponding request for displaying the all-wheel drive mode. To deactivate the four-wheel distributor operation of the vehicle drive train 1 becomes the power flow between the prime mover 4 and the vehicle's front axle 3 in the area of the transfer case 8th by opening the switching element 9 interrupted. To the during the constant rotation of the power flow between the main gearbox 5 and the drive wheels 3A and 3B the vehicle front axle 3 arranged components of the vehicle drive train 1 To avoid occurring drag losses, the other vehicle longitudinal shaft 10 and the in 2 shown in more detail components of the transmission device 11 shut down in the manner described below.

Ist das Schaltelement 9 in seinen geöffneten Betriebszustand überführt, um den Allradbetriebsmodus anforderungsgemäß abzuschalten, wird eine formschlüssige Verbindung zwischen einer in 2 näher dargestellten Differentialwelle 12 einer Differentialgetriebeeinrichtung 13 der Getriebevorrichtung 11 und einer Ausgangswelle 14 der Getriebevorrichtung 11 geöffnet. Die Differentialgetriebeeinrichtung 13 steht im Bereich eines Differentialkäfigs 15 mit der weiteren Fahrzeuglängswelle 10 in an sich bekannter Art und Weise über eine Kegelradverzahnung in Verbindung und ist in Bezug auf eine Vorwärtsfahrtrichtung in einem vorderen Bereich der Antriebsmaschine 4 angeordnet. Die Differentialwelle 12 ist aus Bauraumgründen durch eine Ölwanne der Antriebsmaschine 4 geführt, wobei die Getriebevorrichtung 11 im Bereich eines Montageflansches 28 eines Gehäuses 40 an der Ölwanne der Antriebsmaschine 4 montierbar ist. Zum Öffnen und Schließen der formschlüssigen Verbindung zwischen der Differentialwelle 12 und der Ausgangswelle 14 ist vorliegend ein formschlüssiges Schaltelement 16 vorgesehen, das über eine Aktoreinrichtung 17 betätigbar ist. Eine Schaltelementhälfte 18 des formschlüssigen Schaltelementes 16 weist ein von der Aktoreinrichtung 17 axial gegenüber der Differentialwelle 12 verschiebbares Schiebeelement 19 auf, über das durch aktoreinrichtungsseitiges Betätigen die formschlüssige Verbindung zwischen der Differentialwelle 12 und der Ausgangswelle 14 im Bereich zwischen einem gemeinsam mit dem Schiebeelement 19 axial verschiebbaren Bereich 20 der Differentialwelle 12, der drehfest mit der Differentialwelle 12 verbunden ist, und einem Bereich 21 der Ausgangswelle 14 herstellbar ist. Is the switching element 9 transferred to its open operating state to switch off the all-wheel drive mode according to the requirements, a positive connection between a in 2 illustrated differential shaft 12 a differential gear device 13 the transmission device 11 and an output shaft 14 the transmission device 11 open. The differential gear device 13 is in the range of a differential cage 15 with the other vehicle longitudinal shaft 10 in a manner known per se via a bevel gear in conjunction and is with respect to a forward direction of travel in a front region of the prime mover 4 arranged. The differential shaft 12 is for reasons of space through an oil pan of the prime mover 4 guided, wherein the transmission device 11 in the area of a mounting flange 28 a housing 40 on the oil pan of the prime mover 4 can be mounted. For opening and closing the positive connection between the differential shaft 12 and the output shaft 14 is present a form-fitting switching element 16 provided, which via an actuator device 17 is operable. A switching element half 18 the positive switching element 16 indicates one of the actuator device 17 axially opposite the differential shaft 12 sliding sliding element 19 on, through the Aktoreinrichtungsseitiges actuation the positive connection between the differential shaft 12 and the output shaft 14 in the area between one together with the sliding element 19 axially displaceable area 20 the differential shaft 12 , which rotates with the differential shaft 12 connected, and an area 21 the output shaft 14 can be produced.

Das Schiebeelement 19 ist vorliegend über eine Freilaufeinrichtung 41 mit dem verschiebbaren Bereich 20 der Differentialwelle 12 in eine Drehrichtung der Differentialwelle 12, in der der Freilauf sperrt, drehfest mit dem verschiebbaren Bereich 20 der Differentialwelle 12 verbunden und bei einer hierzu entgegengesetzten Drehrichtung der Differentialwelle 12 drehbar gegenüber dem verschiebbaren Bereich 20 der Differentialwelle 12 ausgeführt. Zusätzlich ist das Schiebeelement 19 gemeinsam mit dem verschiebbaren Bereich 20 der Differentialwelle 12 axial gegenüber der Differentialwelle 12 und der Ausgangswelle 14 verschiebbar. Der verschiebbare Bereich 20 ist vorliegend über ein Keilwellenprofil drehfest mit der Differentialwelle 12 gekoppelt und in vorbeschriebenem Umfang gemeinsam mit dem Schiebeelement 19 in axialer Richtung gegenüber der Differentialwelle 12 verschiebbar ausgeführt. Zusätzlich sind der verschiebbare Bereich 20 der Differentialwelle 12 und die Freilaufeinrichtung 41 radial innerhalb des Schiebeelementes 19 angeordnet. The sliding element 19 is present over a freewheel device 41 with the movable area 20 the differential shaft 12 in a direction of rotation of the differential shaft 12 , in which the freewheel locks, rotatably with the sliding area 20 the differential shaft 12 connected and at an opposite direction of rotation of the differential shaft 12 rotatable relative to the displaceable area 20 the differential shaft 12 executed. In addition, the sliding element 19 together with the movable area 20 the differential shaft 12 axially opposite the differential shaft 12 and the output shaft 14 displaceable. The movable area 20 is in this case via a splined shaft rotatably with the differential shaft 12 coupled and in the above scope together with the sliding element 19 in the axial direction relative to the differential shaft 12 slidably executed. In addition, the movable area 20 the differential shaft 12 and the freewheel device 41 radially inside the sliding element 19 arranged.

Zum Betätigen des formschlüssigen Schaltelementes 16 umfasst die Aktoreinrichtung 17 vorliegend ein in einem Gehäuse 22 längsbeweglich ausgebildetes und im Wesentlichen stiftförmig ausgeführtes Steuerelement 23, das von einem Elektromagneten 17A der Aktoreinrichtung 17 in die in 2 dargestellte axiale Position verschiebbar ist und in dieser Stellung in eine am äußeren Umfang des Schiebeelementes 19 vorgesehene Steuerkurve 24 des Schiebeelementes 19 eingreift. For actuating the positive switching element 16 includes the actuator device 17 present in a housing 22 longitudinally movable trained and substantially pin-shaped executed control 23 that of one electromagnet 17A the actuator device 17 in the in 2 shown axial position is displaceable and in this position in a on the outer periphery of the sliding element 19 provided cam 24 of the sliding element 19 intervenes.

Greift das Steuerelement 23 in die Steuerkurve 24 des Schiebeelementes 19 ein und rotiert das Schiebeelement 19 gemeinsam mit dem verschiebbaren Bereich 20 und der Differentialwelle 12 in entsprechendem Umfang, wird das Schiebeelement 19 entgegen einer am Schiebeelement 19 anliegenden Federkraft einer Federeinrichtung 25 in die in 2 dargestellte axiale Endstellung verstellt, die zu einem geöffneten Betriebszustand der formschlüssigen Verbindung zwischen der Differentialwelle 12 und der Ausgangswelle 14 äquivalent ist und in der die Federeinrichtung 25 in einem vorgespannten Betriebszustand vorliegt. Die Federeinrichtung 25 verstellt das Schiebeelement 19 bei außerhalb der Steuerkurve 24 angeordnetem Steuerelement 23 in eine weitere axiale Endstellung, die zu einem geschlossenen Betriebszustand der formschlüssigen Verbindung bzw. des formschlüssigen Schaltelementes 16 äquivalent ist. Sowohl der verschiebbare Bereich 20 der Differentialwelle 12 als auch der Bereich 21 der Ausgangswelle 14 sind in einander zugewandten Innen- bzw. Außendurchmesserbereichen jeweils mit Klauen 26 bzw. 27 ausgeführt, in deren Bereichen die formschlüssige Verbindung zwischen der Differentialwelle 12 und der Ausgangswelle 14 hergestellt ist, wenn sich die Klauen 26 und 27 in Überdeckung befinden. Accesses the control 23 in the control curve 24 of the sliding element 19 and rotates the sliding element 19 together with the movable area 20 and the differential shaft 12 in a corresponding extent, the sliding element 19 against one on the sliding element 19 adjacent spring force of a spring device 25 in the in 2 shown axial end position adjusted to an open operating state of the positive connection between the differential shaft 12 and the output shaft 14 is equivalent and in the spring device 25 is in a preloaded operating condition. The spring device 25 adjusts the sliding element 19 outside the control curve 24 arranged control 23 in a further axial end position, which leads to a closed operating state of the positive connection or of the form-locking switching element 16 is equivalent. Both the movable area 20 the differential shaft 12 as well as the area 21 the output shaft 14 are in facing inner and outer diameter areas each with claws 26 respectively. 27 executed, in whose areas the positive connection between the differential shaft 12 and the output shaft 14 is made when the claws 26 and 27 are in overlap.

Liegt eine entsprechende Anforderung zum Schließen des formschlüssigen Schaltelementes 16 vor, wird das stiftförmige Steuerelement 23 durch Abschalten der Bestromung des Elektromagneten 17A aus dem Eingriff mit der Steuerkurve 24 des Schiebeelementes 19 geführt und das Schiebeelement 19 gemeinsam mit dem verschiebbaren Bereich 20 der Differentialwelle 12 von der Federeinrichtung 25 in die zum geschlossenen Betriebszustand des formschlüssigen Schaltelementes 16 äquivalente axiale Endstellung überführt. Is a corresponding requirement for closing the positive switching element 16 before, becomes the pen-shaped control 23 by switching off the energization of the electromagnet 17A out of engagement with the control cam 24 of the sliding element 19 guided and the sliding element 19 together with the movable area 20 the differential shaft 12 from the spring device 25 in the closed operating state of the positive switching element 16 transferred equivalent axial end position.

In geschlossenem Betriebszustand des formschlüssigen Schaltelementes 16 und bei ebenfalls geschlossenem reibschlüssigem Schaltelement 9 rotieren die Differentialwelle 12, der verschiebbare Bereich 20 und das Schiebeelement 19 sowie die Ausgangswelle 14 während eines Vorwärtsfahrbetriebes des Fahrzeugantriebsstranges 1 aufgrund des gesperrten Freilaufes gemeinsam mit der Drehzahl des Antriebsrades 3A in Vorwärtsrichtung. Bei Vorliegen einer Anforderung zum Abschalten des Allradbetriebsmodus wird das Schaltelement 9 geöffnet und anschließend das Steuerelement 23 der Aktoreinrichtung 17 in axialer Richtung ausgefahren, womit das Steuerelement 23 in die Steuerkurve 24 des Schiebeelementes 19 eingreift. Der Eingriff des Steuerelementes 23 in die Steuerkurve 24 bzw. in die Bahnkontur des Schiebeelementes 19 führt zu einer axialen Verschiebung des Schiebeelementes 19 und des damit in axialer Richtung verbundenen verschiebbaren Bereiches 20 der Differentialwelle 12. In geöffnetem Betriebszustand des formschlüssigen Schaltelementes 16 sinkt die Drehzahl des Differentialkäfigs 15 und der Differentialwelle 12. In the closed operating state of the positive switching element 16 and with also closed frictional switching element 9 rotate the differential shaft 12 , the movable area 20 and the sliding element 19 as well as the output shaft 14 during a forward drive operation of the vehicle drive train 1 due to the locked freewheel together with the speed of the drive wheel 3A in the forward direction. In the presence of a request to switch off the all-wheel drive mode, the switching element 9 open and then the control 23 the actuator device 17 extended in the axial direction, bringing the control 23 in the control curve 24 of the sliding element 19 intervenes. The intervention of the control 23 in the control curve 24 or in the web contour of the sliding element 19 leads to an axial displacement of the sliding element 19 and the displaceable region connected therewith in the axial direction 20 the differential shaft 12 , In the open operating state of the positive switching element 16 the speed of the differential cage decreases 15 and the differential shaft 12 ,

Während der Reduzierung der Drehzahl des Differentialkäfigs 15 ändert sich das Vorzeichen der Drehbewegung der Differentialwelle 12, wobei der Vorzeichenwechsel der Drehzahl im Bereich der Differentialwelle 12 zum Öffnen der Freilaufeinrichtung 41 führt. Das Schiebeelement 19 verbleibt im Stillstand, während der verschiebbare Bereich 20 der Differentialwelle 12 gemeinsam mit der Differentialwelle 12 in Bezug auf die Ausgangswelle 14 beginnt rückwärts zu drehen. Erreicht der Differentialkäfig 15 ebenfalls seinen Stillstand und drehen die Differentialwellen 12 der Differentialgetriebeeinrichtung 13 aufgrund der weiterhin mit dem Antriebsrad 3B gekoppelten weiteren Differentialwelle der Differentialgetriebeeinrichtung 13 und der daraus resultierenden Ausgleichsbewegung mit entgegengesetzter Raddrehzahl bzw. rückwärts, sind das Schiebeelement 19 und das Steuerelement 23 der Aktoreinrichtung 17 über die Freilaufeinrichtung von dem verschiebbaren Bereich 20 und der damit drehfest verbundenen Differentialwelle 12 drehentkoppelt und befinden sich im Stillstand, womit das formschlüssige Schaltelement 16 im Wesentlichen verlust- und verschleißfrei von der ortsfest ausgeführten Aktoreinrichtung 17 in geöffnetem Betriebszustand haltbar ist. While reducing the speed of the differential cage 15 changes the sign of the rotational movement of the differential shaft 12 , wherein the sign change of the speed in the range of the differential shaft 12 for opening the freewheel device 41 leads. The sliding element 19 remains at a standstill while the sliding range 20 the differential shaft 12 together with the differential shaft 12 in relation to the output shaft 14 starts to turn backwards. Reached the differential cage 15 also stop it and turn the differential shafts 12 the differential gear device 13 due to the continued with the drive wheel 3B coupled another differential shaft of the differential gear device 13 and the resulting compensating movement with opposite wheel speed or backward, are the sliding element 19 and the control 23 the actuator device 17 over the freewheel device of the displaceable area 20 and the differential shaft rotatably connected therewith 12 dreenktkoppelt and are at a standstill, bringing the positive switching element 16 essentially loss- and wear-free from the stationary executed actuator device 17 durable in open operating condition.

Der verschiebbare Bereich 20 der Differentialwelle 12 liegt im Fahrbetrieb als dauerhaft rotierendes Kopplungselement vor, während das Schiebeelement 19 bzw. die Bahnmuffe und die als Stiftaktor ausgeführte Aktoreinrichtung 17 zusammen mit dem Differentialkäfig 15 bei geöffnetem formschlüssigem Schaltelement 16 im Gehäuse 40 der Getriebevorrichtung 11 still stehen. The movable area 20 the differential shaft 12 is in driving as a permanently rotating coupling element, while the sliding element 19 or the track sleeve and the actuator device designed as a pin actuator 17 together with the differential cage 15 with open form-fitting switching element 16 in the case 40 the transmission device 11 stand still.

Um die jeweils am Schiebeelement 19 angreifenden Axialkräfte möglichst verlustfrei vom Schiebeelement 19 auf den verschiebbaren Bereich 20 der Differentialwelle 12 übertragen zu können, ist zwischen dem Schiebeelement 19 und dem verschiebbaren Bereich 20 der Differentialwelle 12 eine Axiallagereinrichtung 29 vorgesehen, die zwei Anlaufscheiben 30, 31 umfasst. Dabei ist die Anlaufscheibe 30 zwischen einer Stirnfläche 32 des verschiebbaren Bereiches 20 und einer ersten Stirnfläche 33 des Schiebeelementes 19 angeordnet, während die zweite Anlaufscheibe 31 zwischen einer zweiten Stirnfläche 34 des Schiebeelementes 19 und einem Radialfederring 35, der in einer Außennut des verschiebbaren Bereiches 20 montiert ist, angeordnet und in axialer Richtung gehalten ist. To each on the sliding element 19 attacking axial forces as lossless as possible from the sliding element 19 on the movable area 20 the differential shaft 12 to be able to transfer is between the sliding element 19 and the movable area 20 the differential shaft 12 a thrust bearing device 29 provided, the two thrust washers 30 . 31 includes. Here is the thrust washer 30 between an end face 32 of the movable area 20 and a first end face 33 of the sliding element 19 arranged while the second thrust washer 31 between a second end face 34 of the sliding element 19 and a radial spring washer 35 standing in an outer groove of the movable area 20 is mounted, arranged and held in the axial direction.

Eine Bewegung des Schiebeelementes 19 sowie des verschiebbaren Bereiches 20 der Differentialwelle 12 in Richtung der weiteren Endstellung, die zum geschlossenen Betriebszustand des formschlüssigen Schaltelementes 16 äquivalent ist, ist im Bereich einer Anschlagdämpfereinrichtung 37 gedämpft abbremsbar, wobei die Anschlagdämpfereinrichtung 37 vorliegend ein gummiartig ausgeführtes Dämpferelement 38 umfasst, das über eine Federeinrichtung 39 an der Ausgangswelle 14 angefedert ist. A movement of the sliding element 19 as well as the movable area 20 the differential shaft 12 in the direction of the further end position, the closed operating state of the positive switching element 16 is equivalent, is in the range of a Anschlagdämpfereinrichtung 37 damped braked, wherein the Anschlagdämpfereinrichtung 37 in the present case, a rubber-like damper element 38 includes that via a spring device 39 at the output shaft 14 is sprung.

Über die zweiteilige Ausführung der ersten Schaltelementhälfte 18 des formschlüssigen Schaltelementes 16 ist in geöffnetem Betriebszustand des formschlüssigen Schaltelementes 16 eine mechanische Belastung der Aktoreinrichtung 17 reduziert, da das Schiebeelement 19 über die Freilaufeinrichtung 41 dann von der Differentialwelle 12 und dem verschiebbaren Bereich 20 entkoppelt ist und in geöffnetem Betriebszustand des Schaltelementes 19 stillsteht, womit das formschlüssige Schaltelement 16 von der Aktoreinrichtung 17 bzw. von dessen Steuerelement 23 ohne Differenzdrehzahl in geöffnetem Betriebszustand haltbar ist. Des Weiteren bietet die vorbeschriebene Ausführung der Getriebevorrichtung 11 mit geringem Aufwand die Möglichkeit, die Aktoreinrichtung 17 gemeinsam mit dem formschlüssigen Schaltelement 16 getrennt von der Differentialgetriebeeinrichtung 13 anzuordnen, was beispielsweise beim Ölwannenanbau im Bereich der Vorderachse oder im Bereich der Hinterachse in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Fahrzeugkonzeptes und des jeweils zur Verfügung stehenden Bauraumes teilweise notwendig ist. About the two-part design of the first switching element half 18 the positive switching element 16 is in the open operating state of the positive switching element 16 a mechanical load on the actuator device 17 reduced because the sliding element 19 over the freewheel device 41 then from the differential shaft 12 and the movable area 20 is decoupled and in the open operating state of the switching element 19 stands still, bringing the positive switching element 16 from the actuator device 17 or its control 23 durable without differential speed in open operating condition. Furthermore, the above-described embodiment of the transmission device provides 11 With little effort, the possibility of the actuator device 17 together with the positive switching element 16 separated from the differential gear device 13 to arrange, which is partly necessary, for example, when mounting oil sumps in the region of the front axle or in the region of the rear axle, depending on the current vehicle concept and the space available in each case.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Fahrzeugantriebsstrang Vehicle powertrain
2 2
Fahrzeugachse, Fahrzeughinterachse Vehicle axle, vehicle rear axle
3 3
Fahrzeugachse, Fahrzeugvorderachse Vehicle axle, vehicle front axle
4 4
Antriebsmaschine prime mover
5 5
Getriebe, Hauptgetriebe Transmission, main gearbox
6 6
Fahrzeuglängswelle Vehicle longitudinal wave
7 7
Achsdifferentialgetriebe axle differential
8 8th
Verteilergetriebe Transfer Case
9 9
reibschlüssiges Schaltelement des Verteilergetriebes frictional switching element of the transfer case
10 10
weitere Fahrzeuglängswelle further vehicle longitudinal shaft
11 11
Getriebevorrichtung transmission device
12 12
Differentialwelle differential shaft
13 13
Differentialgetriebeeinrichtung Differential gear means
14 14
Ausgangswelle output shaft
15 15
Differentialkäfig differential cage
16 16
formschlüssiges Schaltelement positive switching element
17 17
Aktoreinrichtung actuator device
17A 17A
Elektromagnet der Aktoreinrichtung Electromagnet of the actuator device
18 18
Schaltelementhälfte des formschlüssigen Schaltelementes Switching element half of the positive switching element
19 19
Schiebeelement sliding element
20 20
verschiebbarer Bereich der Differentialwelle displaceable area of the differential shaft
21 21
Bereich der Ausgangswelle Range of the output shaft
22 22
Gehäuse der Aktoreinrichtung Housing of the actuator device
23 23
Steuerelement der Aktoreinrichtung Control element of the actuator device
24 24
Steuerkurve cam
25 25
Federeinrichtung spring means
26 26
Klaue des verschiebbaren Bereiches der Differentialwelle Claw of the sliding portion of the differential shaft
27 27
Klaue des Bereiches der Ausgangswelle Claw of the area of the output shaft
28 28
Montageflansch mounting flange
29 29
Axiallagereinrichtung axial bearing
30 30
Anlaufscheibe thrust washer
31 31
Anlaufscheibe thrust washer
32 32
Stirnfläche des verschiebbaren Bereiches der Differentialwelle Face of the sliding portion of the differential shaft
33 33
Stirnfläche des Schiebeelementes End face of the sliding element
34 34
Stirnfläche des Schiebeelementes End face of the sliding element
35 35
Radialfederring Radial spring ring
36 36
Außennut outer groove
37 37
Anschlagdämpfereinrichtung Stop damper device
38 38
Dämpferelement damper element
39 39
Federeinrichtung spring means
40 40
Gehäuse der Getriebevorrichtung Housing of the transmission device
41 41
Freilaufeinrichtung Freewheel device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2009/127324 A2 [0002] WO 2009/127324 A2 [0002]
  • DE 4039392 A1 [0005] DE 4039392 A1 [0005]
  • DE 102012210298 [0021] DE 102012210298 [0021]

Claims (9)

Getriebevorrichtung (11) mit einer Differentialgetriebeeinrichtung (13), die im Bereich eines Differentialkäfigs (15) mit einer ersten Welle (10) in Wirkverbindung steht, und mit zwei Differentialwellen (12), wovon zumindest eine mit einer Ausgangswelle (14) über ein über eine Aktoreinrichtung (17) betätigbares Schaltelement (16) koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltelementhälfte (18) des Schaltelementes (16) ein von der Aktoreinrichtung (17) axial gegenüber der Differentialwelle (12) verschiebbares Schiebeelement (19) aufweist, über das durch aktoreinrichtungsseitiges Betätigen eine formschlüssige Verbindung zwischen der Differentialwelle (12) und der Ausgangswelle (14) im Bereich zwischen einem gemeinsam mit dem Schiebeelement (19) axial verschiebbaren Bereich (20) der Differentialwelle (12), der drehfest mit der Differentialwelle (12) verbunden ist, und einem Bereich (21) der Ausgangswelle (14) herstellbar ist, wobei das Schiebeelement (19) mit dem verschiebbaren Bereich (20) der Differentialwelle (12) über eine Freilaufeinrichtung (41) verbunden ist. Transmission device ( 11 ) with a differential gear device ( 13 ) in the area of a differential cage ( 15 ) with a first wave ( 10 ) is in operative connection, and with two differential waves ( 12 ), of which at least one with an output shaft ( 14 ) via an actuator device ( 17 ) operable switching element ( 16 ) can be coupled, characterized in that a switching element half ( 18 ) of the switching element ( 16 ) one of the actuator device ( 17 ) axially opposite the differential shaft ( 12 ) sliding sliding element ( 19 ), via the actuator-side actuation a positive connection between the differential shaft ( 12 ) and the output shaft ( 14 ) in the region between one together with the sliding element ( 19 ) axially displaceable area ( 20 ) of the differential shaft ( 12 ), the rotationally fixed with the differential shaft ( 12 ) and an area ( 21 ) of the output shaft ( 14 ) can be produced, wherein the sliding element ( 19 ) with the displaceable area ( 20 ) of the differential shaft ( 12 ) via a freewheel device ( 41 ) connected is. Getriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinrichtung (17) ein mit einer Steuerkurve (24) des Schiebeelementes (19) in Eingriff bringbares Steuerelement (23) aufweist, das das Schiebeelement (19) bei in die Steuerkurve (24) eingreifendem Steuerelement (23) und entsprechender Rotation des Schiebeelementes (19) entgegen einer an dem Schiebeelement (19) anliegenden Federkraft einer Federeinrichtung (25) in eine axiale Endstellung verstellt, die zu einem getrennten Betriebszustand der formschlüssigen Verbindung äquivalent ist. Transmission device according to claim 1, characterized in that the actuator device ( 17 ) with a control cam ( 24 ) of the sliding element ( 19 ) engageable control ( 23 ), which the sliding element ( 19 ) in the control cam ( 24 ) engaging control ( 23 ) and corresponding rotation of the sliding element ( 19 ) against one on the sliding element ( 19 ) adjacent spring force of a spring device ( 25 ) is adjusted in an axial end position, which is equivalent to a separate operating state of the positive connection. Getriebevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (25) das Schiebeelement (19) mit dem verschiebbaren Bereich (20) der Differentialwelle (12) bei außerhalb der Steuerkurve (24) angeordnetem Steuerelement (23) in eine weitere axiale Endstellung verstellt, die zu einem geschlossenen Betriebszustand der formschlüssigen Verbindung äquivalent ist. Transmission device according to claim 2, characterized in that the spring device ( 25 ) the sliding element ( 19 ) with the displaceable area ( 20 ) of the differential shaft ( 12 ) outside the control cam ( 24 ) arranged control ( 23 ) is adjusted in a further axial end position, which is equivalent to a closed operating state of the positive connection. Getriebevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegung des Schiebeelementes (19) in Richtung der weiteren Endstellung bei Erreichen der Endstellung im Bereich einer Anschlagdämpfereinrichtung (37) gedämpft abbremsbar ist. Transmission device according to claim 3, characterized in that a movement of the sliding element ( 19 ) in the direction of the further end position when reaching the end position in the region of a stop damper device ( 37 ) is damped damped. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schiebeelement (19) und dem verschiebbaren Bereich (20) der Differentialwelle (12) eine Axiallagereinrichtung (29) vorgesehen ist. Transmission device according to one of claims 1 to 4, characterized in that between the sliding element ( 19 ) and the displaceable area ( 20 ) of the differential shaft ( 12 ) an axial bearing device ( 29 ) is provided. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der verschiebbare Bereich (20) der Differentialwelle (12) die Ausgangswelle (14) in der zum geöffneten Betriebszustand der formschlüssigen Verbindung zwischen der Differentialwelle (12) und der Ausgangswelle (14) in radialer Richtung wenigstens teilweise übergreift. Transmission device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the displaceable area ( 20 ) of the differential shaft ( 12 ) the output shaft ( 14 ) in the open operating state of the positive connection between the differential shaft ( 12 ) and the output shaft ( 14 ) in the radial direction at least partially overlaps. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der verschiebbare Bereich (20) der Differentialwelle (12) zumindest bereichsweise radial innerhalb des Schiebeelementes (19) angeordnet ist. Transmission device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the displaceable region ( 20 ) of the differential shaft ( 12 ) at least partially radially within the sliding element ( 19 ) is arranged. Fahrzeugantriebsstrang (1) mit wenigstens zwei antreibbaren Fahrzeugachsen (2, 3), mit einer Antriebsmaschine (4), mit einem Getriebe (5) zum Darstellen mehrerer Übersetzungen und mit einem Verteilergetriebe (8), das im Leistungsfluss zwischen dem Getriebe (5) und zumindest einer der Fahrzeugachsen (3) angeordnet ist und über das das Getriebe (5) mit der Fahrzeugachse (3) in Wirkverbindung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilergetriebe (8) mit dem Differentialkäfig (15) der Getriebevorrichtung (11) gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche verbunden ist, die im Bereich der über das Verteilergetriebe (8) zuschaltbaren Fahrzeugachse (3) als Querverteilergetriebe vorgesehen ist. Vehicle drive train ( 1 ) with at least two drivable vehicle axles ( 2 . 3 ), with a prime mover ( 4 ), with a transmission ( 5 ) for displaying several translations and with a transfer case ( 8th ), which is in the power flow between the transmission ( 5 ) and at least one of the vehicle axles ( 3 ) is arranged and over which the transmission ( 5 ) with the vehicle axle ( 3 ) can be brought into operative connection, characterized in that the transfer case ( 8th ) with the differential cage ( 15 ) of the transmission device ( 11 ) is connected according to one of the preceding claims, which in the area of the transfer case ( 8th ) switchable vehicle axle ( 3 ) is provided as a transverse transfer case. Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilergetriebe (8) mit einem reibschlüssigen Schaltelement (9) ausgebildet ist, wobei die zuschaltbare Fahrzeugachse (3) in geöffnetem Betriebszustand des reibschlüssigen Schaltelementes (9) des Verteilergetriebes (8) vom Getriebe (5) getrennt ist und in ihrem abgeschalteten Betriebszustand vorliegt. Vehicle drive train according to claim 8, characterized in that the transfer case ( 8th ) with a frictional switching element ( 9 ), wherein the switchable vehicle axle ( 3 ) in the open operating state of the frictional switching element ( 9 ) of the transfer case ( 8th ) from the gearbox ( 5 ) is disconnected and is in its switched-off operating state.
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