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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung richtet sich auf ein Stirnraddifferentialgetriebe mit einem Umlaufgehäuse, einem ersten und einem zweiten Sonnenrad, das jeweils in dem Umlaufgehäuse aufgenommen ist, einer mit dem Umlaufgehäuse um eine Zentralachse umlaufenden Planetenanordnung zur Koppelung der beiden Sonnenräder derart, dass diese um jene Zentralachse zueinander gegensinnig drehbar sind, und einer Kopplungseinrichtung zur Generierung eines die Ausgänge des Differentiales koppelnden Überbrückungsmomentes auf reibschlüssigem Wege.
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Differentialgetriebe finden insbesondere als Achs- oder Mittendifferentiale bei Kraftfahrzeugen Anwendung und verbessern allgemein die Fahrstabilität des Fahrzeuges, indem beispielsweise bei höheren Lastmomenten im Antriebsstrang eine gewisse reibschlüssige Koppelung der beiden Ausgänge des Differentials erfolgt. Im Falle eines Achsdifferentiales ergibt sich ein verbesserter Geradeauslauf, im Falle eines Mittendifferentials ergibt sich eine lastabhängige Kopplung der beiden Fahrzeugachsen, wodurch einem übermäßigen Radschlupf an der Achse mit dem Rad mit der geringsten Bodenhaftung entgegen gewirkt wird. Das im Kontext der nachfolgenden Ausführungen als Umlaufgehäuse bezeichnete Bauteil entspricht getriebekinematisch dem sog. Steg oder Planetenträger. Die Umlaufachse des Umlaufgehäuses entspricht der oben genannten Zentralachse.
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Aus
WO 2011/058250 ist ein Achsdifferentialgetriebe bekannt. Bei diesem Achsdifferentialgetriebe sind mehrere Kreisrampenanordnungen vorgesehen durch welche sowohl nach Maßgabe des eingangsseitigen Drehmomentes, als auch nach Maßgabe der ausgangsseitigen Drehmomente Axialkräfte generiert werden, die zur Betätigung einer Bremslamellenpackung herangezogen werden, wobei sich diese Axialkräfte im Normalbetrieb im wesentlichen kompensieren. Zu einem Ungleichgewicht in dem entsprechenden Kräftesystem kommt es, sobald ausgangsseitig unterschiedliche Raddrehmomente vorliegen. In diesem Falle erzeugt dann die eingangsseitige Kreisrampenanordnung höhere Betätigungskräfte als die ausgangsseitige Kreisrampenanordnung, und über eine hierbei entstehende Differenzkraft wird eine Sperrkupplung betätigt.
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Aus der auf die Anmelderin zurückgehenden
DE 10 2008 050 059 A1 ist ein Stirnraddifferential bekannt. Bei diesem Stirnraddifferential umfasst die Betätigungsmechanik eine Druckringanordnung mit zwei über Schrägflächen aneinander abgestützten Druckringen zur Generierung einer an einer Lamellenkupplungspackung angreifenden Axialkraft. Die Lamellenkupplungspackung ist derart in das Stirnraddifferential eingebunden, dass über diese eines der Sonnenräder reibschlüssig mit dem Umlaufgehäuse koppelbar ist. Durch die reibschlüssige Koppelung eines der Sonnenräder mit dem Umlaufgehäuse ergibt sich aufgrund der weiteren kinematischen Koppelung der beiden Sonnenräder über die Planetenanordnung insgesamt der Effekt, dass die Relativdrehung der beiden Sonnenräder durch ein Reibmoment gebremst und damit eine gewisse reibschlüssige Koppelung der beiden Sonnenräder, d.h. der Ausgänge des Differentials, erreicht wird.
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Ein weiteres selbstsperrendes Differenzial ist beispielsweise aus
US4805487A bekannt. In diesem Differenzial wird die Sperrwirkung durch geeignete Kombinationen von Ausgleichs- und Abtriebsrädern mit Stirn- bzw. Schneckenverzahnungen und deren Hemmung im kämmenden Zahneingriff erzielt.
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Selbstsperrende Differenziale eines anderen Typs sind in
WO2010112366A1 gezeigt. In diesem Fall wird die Sperrwirkung über Reibelemente erzeugt. Die Reibelemente wirken auf Abtriebsräder. Die Reibelemente sind Reibscheiben und sind entweder stirnseitig zwischen den Antriebsrädern angeordnet oder endseitig zwischen dem jeweiligen Abtriebsrad und dem Differenzialkorb.
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WO2010112366A1 zeigt den Typ eines selbstsperrenden Differenzials, in dem die Ausgleichsräder entweder drehbar auf sogenannten Planetenbolzen gelagert sind oder selbst seitlich bolzenartige Drehzapfen aufweisen. Die Planetenbolzen können fest oder rotierbar in dem Differenzialkorb gelagert sein. Die Drehzapfen sind in dem Differenzialkorb drehbar gleitgelagert.
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DE 2 20 61 07A1 zeigt ein Stirnraddifferenzial, in dem die Sperrwirkung durch Kombination von Hemmungen im Zahneingriff und Reibung in Laufsitzen erzielt wird. Das Differenzial weist einen Differenzialkorb, Ausgleichsräder und Abtriebsräder auf. Jedem der Abtriebsräder ist ein Satz Ausgleichsräder zugeordnet, mit dem das jeweilige Abtriebsrad im Zahneingriff steht. Darüber hinaus steht jeweils ein Ausgleichsrad des einen Satzes mit einem Ausgleichsrad des anderen Satzes im Zahneingriff. Die Ausgleichsräder weisen außen Schrägverzahnung auf und sind jeweils um eine eigene Rotationsachse drehbar in Laufsitzen des Differenzialkorbs aufgenommen. Die Laufsitze sind durch Taschen im Differenzialkorb gebildet, in denen die Ausgleichsräder entweder über die Außenkonturen der Schrägverzahnungen oder über außenzylindrische Schäfte drehbar abgestützt sind. Die Laufsitze sind innenzylindrische Abschnitte, deren Innenkonturen einen Gleitsitz für die Außenkonturen bilden. Die Innenkonturen von jeweils zwei der Taschen überschneiden sich so, dass die in diesen beiden Taschen sitzenden Ausgleichsräder miteinander im Zahneingriff stehen können und dass darüber hinaus noch genügen Platz für den Zahneingriff mit dem jeweiligen Abtriebsrad verbleibt. Wenn das Differenzial ausgleicht, ist das jeweilige Ausgleichsrad in seinem Laufsitz rotierend an der Innenkontur abgestützt, wodurch Reibung und damit die angestrebte Sperrwirkung entsteht.
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DE196 12 234A1 zeigt ein Verteilergetriebe, in dem die Ausgleichsräder in Laufsitzen des Differenzialkorbs um die eigene Rotationsachse drehbar gelagert sind. Die reibende Wirkung der Laufsitze wird in diesem Differenzial als nicht ausreichend für die Sperrwirkung angesehen. Aus diesem Grund werden zusätzlich zu den Laufsitzen die schon im Zusammenhang mit
WO2010112366A1 beschriebenen Reibscheiben stirnseitig bzw. endseitig der Abtriebsräder eingesetzt.
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In
DE196 12 234A1 wird darüber hinaus die Verwendung von Reibkegeln beschrieben, die endseitig der Ausgleichsräder zwischen dem jeweiligen Ausgleichsrad und dem Differenzialkorb an Reibscheiben ausgebildet sind. Durch gegeneinander wirkende Reibkegel kann die Reibungswirkung und damit die Sperrwirkung erhöht werden.
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In einem weiteren Differenzial nach
US 5,055,096A ist die selbstsperrende Wirkung gezielt durch das Zusammenwirken von Zahnkräften im Differenzial und gegeneinander wirkenden Reibkegeln zwischen den Abtriebsrädern und dem Differenzialkorb erzeugt. Die Ausgleichsräder sind so ungleichmäßig im Differenzial angeordnet. Dadurch richten sich die Resultierenden der Zahnkräfte der schrägverzahnten Ausgleichsräder im Differenzial so aus, dass die Verzahnungen der Abtriebsräder radial nach außen in Laufsitze oder speziell dafür vorgesehene Stützhülsen mit Laufsitzen gepresst werden. Außerdem werden die Abtriebsräder axial endseitig gegen Reibkonen verschoben, die sich am Differenzialkorb abstützen. Die Abtriebsräder sind endseitig mit außenkegeligen Flächen versehen, die aufgrund der Axialkräfte in zu ihnen komplementäre innenkegelige Reibflächen gepresst werden und so Reibkräfte für die gewünschte Sperrwirkung erzeugen.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stirnraddifferentialgetriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich durch einen robusten und kostengünstig realisierbaren Aufbau auszeichnet und bei welchem ein die Ausgleichswirkung überlagerndes Reibungsmoment in einer unter fahrdynamischen Gesichtspunkten vorteilhaften Weise generiert werden kann.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Stirnraddifferentialgetriebe zur Verzweigung einer auf einen Getriebeeingang geführten Antriebsleistung auf einen ersten und einen zweiten Getriebeausgang, mit:
- – einer Kopplungseinrichtung zur Generierung eines die Ausgleichswirkung des Differentialgetriebes überlagernden Reibmomentes nach Maßgabe einer an der Kopplungseinrichtung angreifenden Stellkraft, und
- – einer Betätigungsmechanik zur Generierung jener Stellkraft, wobei die Betätigungsmechanik eine Stellrampenanordnung umfasst, und
- – die Stellrampenanordnung jene Stellkraft nach Maßgabe eines Reibmomentes generiert und dieses Reibmoment aus einer Reibflächenanordnung abgegriffen wird, die nach Maßgabe des am ersten und/oder zweiten Getriebeausgang anliegenden Drehmoments belastet ist.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Stirnraddifferentialgetriebe zu schaffen, dessen Sperrcharakteristik über den Aufbau einer axial zwischen den Getriebeausgängen liegenden Stellrampenanordnungen präzise abgestimmt werden kann. Hierzu kann insbesondere die Grundbelastung jener die Leistungsverzweigung überlagernden Kopplungseinrichtung so abgestimmt werden, dass z.B. schon im Grundzustand eine definierte reibschlüssige Kopplung gegeben ist. Die Anordnung kann auch so ausgelegt sein, dass im Grundzustand, also bei symmetrischem Leistungsfluss die Kopplungseinrichtung noch keinerlei Überbrückungswirkung generiert. Das erfindungsgemäße Stirnraddifferentialgetriebe eignet sich in besonders vorteilhafter Weise als Achsdifferentialgetriebe und hierbei wiederum in besonders vorteilhafter Weise als Differentialgetriebe für eine angetriebene und lenkbar gestaltete Fahrzeugvorderachse. Durch die erfindungsgemäße Betätigung der die Sperrwirkung generierenden Kopplungseinrichtung wird gegenüber herkömmlichen Konstruktionen vergleichbarer Bauart vermieden, dass bei Kurvenfahrten ggf. unvorteilhaft stark erhöhte Sperrmomente generiert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs angegebene Aufgabe auch gelöst durch ein Stirnraddifferentialgetriebe mit:
- – einem Umlaufgehäuse,
- – einem ersten Sonnenrad, das in dem Umlaufgehäuse aufgenommen ist,
- – einem zweiten, Sonnenrad das in dem Umlaufgehäuse aufgenommen und zur Umlaufachse des ersten Sonnenrades gleichachsig angeordnet ist,
- – einer Planetenanordnung die in dem Umlaufgehäuse aufgenommen ist, zur Koppelung der beiden Sonnenräder derart, dass diese um jene Zentralachse zueinander gegensinnig drehbar sind,
- – einer Kopplungseinrichtung, zur reibschlüssigen Koppelung des ersten Sonnenrades und des zweiten Sonnenrades nach Maßgabe einer die Kopplungseinrichtung belastenden Stellkraft,
- – einem ersten Ausgangszapfen zur Bewerkstelligung des Drehmomentenabgriffs von dem ersten Sonnenrad,
- – einer ersten Schrägverzahnung zur Generierung einer die Kopplungseinrichtung tendenziell entlastenden Gegenkraft nach Maßgabe eines zwischen dem ersten Ausgangszapfen und dem ersten Sonnenrad wirksamen Drehmomentes,
- – einem zweiten Ausgangszapfen, zur Bewerkstelligung des Drehmomentenabgriffs von dem zweiten Sonnenrad,
- – einer zweiten Schrägverzahnung zur Generierung einer zweiten die Kopplungseinrichtung ebenfalls tendenziell entlastenden Gegenkraft nach Maßgabe eines zwischen dem zweiten Ausgangszapfen und dem zweiten Sonnenrad wirksamen Drehmomentes, und
- – einer Stellrampenanordnung zur Generierung einer die Kopplungseinrichtung in den Koppelungszustand drängenden Steuerkraft nach Maßgabe eines Reibmomentes,
- – wobei dieses Reibmoment durch eine zweite Reibflächenanordnung generiert wird, die nach Maßgabe der über die erste und/oder zweite Schrägverzahnung in die Sonnenräder eingekoppelten Kräfte belastet wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Differentialgetriebe sind die Sonnenräder an ihrem Außenumfang mit einer Stirnradverzahnung versehen, die als Schrägverzahnung ausgeführt ist. Der Schrägungswinkel dieser Stirnradverzahnung ist derart auf den Schrägungswinkel der nabeseitigen Schrägverzahnung abgestimmt, dass die an den nabenseitigen Schrägverzahnungen, d.h. im Bewegungssitz auf den Achszapfen generierten Axialkräfte gegenüber den an der Außenverzahnung der Sonnenräder angreifenden Kräften „gewinnen“. Die Stellrampenanordnung ist vorzugsweise so ausgelegt, dass erst bei hinreichend hohen Differenzdrehzahlen die als Sperrkupplung fungierende Kopplungseinrichtung betätigt wird. Bricht das die Stellrampenanordnung betätigende Reibmoment ein, wird die Sperrkupplung nicht betätigt, und hierdurch eine unbelastete Leistungsverzweigung des Differentialgetriebes sichergestellt.
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Die beiden Sonnenräder sind wie bereits ausgeführt als Stirnräder gestaltet. Die Planeten zur Koppelung dieser beiden Stirnräder sind dann in der für Stirnraddifferentiale bekannten Weise durch jeweils miteinander gegensinnig gekoppelte Zahnradzapfen gebildet die z.B. über Lagerzapfen oder eine Kopfkreislagerung im Umlaufgehäuse geführt sind.
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Die Stellrampenanordnung umfasst vorzugsweise zwei gegeneinander verdrehbare Ringrampen. Die Hubcharakteristik dieser Ringrampen, d.h. das Verhältnis der entsprechend generierten Axialkraft zum anliegenden Drehmoment wird hierbei durch den Rampenwinkel und den Rampenradius, also den Abstand der jeweiligen Rampe vom Drehzentrum bestimmt. Bei einer konkreten Ausführungsform für den PkW Bereich beträgt der Rampenwinkel beispielsweise 25° und der maximale Hub etwa 8mm wobei der Radius der Ringrampen etwa 40 bis 120mm beträgt. Die Ringrampen sind vorzugsweise so gestaltet, oder zumindest derart in das Differentialgetriebe eingebunden, dass der maximale Axialhub und der maximale Verdrehwinkel der Ringrampen begrenzt sind, z.B. auf einen Winkelbereich von 30°. Die entsprechenden Anschlagstrukturen können hierbei in der jeweiligen Ringrampenanordnung selbst, oder auch zwischen den ansonsten gegeneinander tordierbaren Getriebekomponenten angeordnet sein.
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Die zur Betätigung der Stellrampeneinrichtung vorgesehene Reibflächenanordnung kann so ausgebildet sein, dass diese über eine einzige, beispielsweise durch eine Reibscheibe gebildete Reibfläche verfügt über welche das entsprechende Reibmoment generiert wird. Vorzugsweise umfasst jedoch die zweite Reibflächenanordnung mehrere Reibscheiben und kann hierbei beispielsweise auch in der Art einer Lamellenkupplung aufgebaut sein. Durch mehrere entsprechende Reibflächen wird es möglich, über die Axialbelastung der Reibflächenanordnung größere zur Betätigung der Stellrampenanordnung vorgesehene Drehmomente zu erzeugen.
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Die zur Generierung eines zwischen den beiden Sonnenrädern wirksamen Reibungsmoments herangezogene Kopplungseinrichtung kann gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung als Lamellenkupplungssystem ausgeführt sein. Die Kopplungseinrichtung kann hierbei mehrere Kupplungslamellen aufweisen. Die Kopplungseinrichtung ist dabei vorzugsweise als sog. Nasskupplung ausgelegt, so dass die Kupplungslamellen in unbelastetem Zustand zunächst vom Schmiermedium des Differentialgetriebes benetzt sind. Der Schmierfilm wird bei axialer Belastung der Kupplungslamellen reduziert und ein entsprechendes Reibmoment zwischen den Lamellen aufgebaut. Die Kupplungslamellen bestehen vorzugsweise aus hochfesten und im Bereich ihrer Innenbohrung oder ihres Außenumfangs mit einem Zahnprofil versehen flachen Stahlblechringen die vorzugsweise mit einem Reibmaterialbelag versehen sind. Bei dieser Gestaltung kann das erfindungsgemäße Differentialgetriebe weiterhin derart aufgebaut sein, dass die Kopplungseinrichtung axial zwischen dem ersten Sonnenrad und dem zweiten Sonnenrad angeordnet ist und diese beiden Sonnenräder unmittelbar reibschlüssig koppelt, sobald die Kopplungseinrichtung über die Stellrampenanordnung entsprechend axial belastet ist.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung des konzeptionellen Aufbaus eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Die Darstellung nach 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe mit einem Umlaufgehäuse H, einem ersten als Stirnrad ausgeführten Sonnenrad S1, das in dem Umlaufgehäuse H aufgenommen ist, einem zweiten, ebenfalls als Stirnrad ausgeführten Sonnenrad S2 das auch in dem Umlaufgehäuse H aufgenommen und zur Umlaufachse X1 des ersten Sonnenrades S1 gleichachsig angeordnet ist, und einer mit dem Umlaufgehäuse H umlaufenden Planetenanordnung P mit Planeten P1, P2 zur Koppelung der beiden Sonnenräder S1, S2 derart, dass diese zueinander gegensinnig drehbar sind.
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Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe umfasst weiterhin einen ersten Ausgangszapfen Z1 der über das erste Sonnenrad S1 angetrieben wird, und einen zweiten Ausgangszapfen Z2, der über das zweite Sonnenrad S2 angetrieben wird.
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Das Differentialgetriebe umfasst zudem eine Kopplungseinrichtung K1 zur reibschlüssigen Koppelung des ersten Sonnenrades S1 und des zweiten Sonnenrades S2. Diese Kopplungseinrichtung K1 wird mittelbar über eine Stellrampenanordnung SR betätigt, wobei diese Stellrampenanordnung SR derart ausgebildet ist, dass diese eine jene Kopplungseinrichtung K1 in einen Koppelungszustand drängende Kupplungsbetätigungskraft generiert und zwar nach Maßgabe eines Reibungsmomentes das aus einer hier beispielhaft als Reibscheibe ausgebildeten Reibflächenanordnung FR1 abgegriffen wird.
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Der erste Ausgangszapfen Z1 dient wie oben bereits ausgeführt der Bewerkstelligung des Drehmomentenabgriffs von dem ersten Sonnenrad S1. Zwischen diesem Ausgangszapfen Z1 und dem ersten Sonnenrad S1 ist eine erste Schrägverzahnung ausgebildet, zur Generierung einer ersten Stellkraft F1 nach Maßgabe eines zwischen dem ersten Ausgangszapfen Z1 und dem ersten Sonnenrad S1 wirksamen Drehmomentes.
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Der zweite Ausgangszapfen Z2 über welchen der Drehmomentenabgriff aus dem zweiten Sonnenrad S2 erfolgt, ist über eine zweite Schrägverzahnung mit jenem zweiten Sonnerad S2 gekoppelt. Diese zweite Schrägverzahnung dient der Generierung einer zweiten Stellkraft F2 nach Maßgabe eines zwischen dem zweiten Ausgangszapfen Z2 und dem zweiten Sonnenrad S2 wirksamen Drehmomentes. Die Schrägverzahnungen sind so gestaltet, dass die beiden Ausgangszapfen Z1, Z2 im Normalbetrieb eines entsprechende Fahrzeuges axial nach Außen belastet sind, also die Sonnenräder S1, S2 nach innen gedrängt werden. Die Ausgangszapfen Z1, Z2 stützen sich bei diesem Ausführungsbeispiel axial am Umlaufgehäuse H über entsprechende Lager ab. Die beiden Sonnenräder S1, S2 drängen demgemäß auf ihren nabenseitigen Schrägverzahnungen axial nach innen, d.h. aufeinander zu und dabei auf die Stellrampenanordnung SR hin und belasten diese.
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Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass die Stellrampenanordnung SR eine die Kopplungseinrichtung K1 belastende und damit in den Koppelungszustand drängende Stellkraft nach Maßgabe einer Stellbewegung generiert, wobei diese Stellbewegung aus der Reibflächenanordnung FR1 abgegriffen wird, die über die beiden Sonnenräder S1, S2 axial belastet wird.
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Bei dem dargestellten erfindungsgemäßen Differentialgetriebe sind die Schrägverzahnungen zwischen den Ausgangszapfen Z1, Z2 und den zugeordneten Sonnenrädern S1, S2 so ausgelegt, dass sie nominell primär gegenüber den am Außenumfang der Sonnenräder S1, S2 anliegenden, Zahnreaktionskräften „gewinnen“, so dass im Grundzustand die an dem jeweiligen Sonnenrad S1, S2 angreifenden Axialkräfte ausgeglichen sind. Eine zur Betätigung der Kopplungseinrichtung K1 führende Kupplungskraft wird dabei erst unter Wirkung der Stellrampenanordnung SR erreicht. Die seitens der Stellrampenanordnung SR erzeugte zusätzliche Kupplungsbetätigungskraft wird im Rahmen des Betriebs des Differentialgetriebes in Abhängigkeit von der Druckbelastung der Reibflächenanordnung R2 und der Relativdrehung der Ausgangszapfens Z1, Z2 oder der Sonnenräder S1, S2 zueinander generiert.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Rampenringe der Stellrampenanordnung als Ringrampen ausgebildet. Die hier gewählte Darstellungsform dient lediglich der Veranschaulichung des Grundprinzips. Im Grunde verfügt jede der Rampenanordnungen über eine erste und eine zweite Rampenstruktur SR1A, SR1B; SR2A, SR2B, wobei diese jeweils miteinander gepaarten Rampenstrukturen um die Getriebeachse X1 gegeneinander begrenzt verschwenkbar sind und dabei in Abhängigkeit von dem die Verschwenkung herbeiführenden Drehmoment eine entsprechende Stellkraft generieren. Die hier zur Wirkung kommenden Schrägflächen bilden insoweit in Umfangrichtung also um die Getriebeachse X1 herum bidirektional jeweils hebende aktive Rampen, die hier nur zum Zwecke der Veranschaulichung symbolhaft geklappt und mit axialem Spalt dargestellt sind obwohl die Schrägflächen sich aneinander abstützen.
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Sämtliche Ringrampen der Ringrampenanordnung SR sind derart ausgebildet, dass der maximale Verdrehwinkel der Rampenstrukturen SR1A, SR1B; SR2A, SR2B derselben konstruktiv begrenzt ist, und im Normalfall kein Überspringen der Rampenstrukturen SR1A, SR1B; SR2A, SR2B erfolgt.
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Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind Teile der Ringrampenanordnung SR jeweils durch Rampenstrukturen gebildet, die integral mit dem entsprechenden Sonnenrad S1, S2 ausgebildet sind. Diese Rampenmechanik kann jedoch auch in sog. gebauter Weise unter Einbindung entsprechender separater Komponenten realisiert werden.
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Die Funktionsweise des dargestellten erfindungsgemäßen Differentialgetriebes ist wie folgt:
Bei der Fahrt eines Fahrzeuges in Vorwärts-Fahrtrichtung erfolgt der Antrieb des Differentialgetriebes über das hier beispielhaft als Stirnrad dargestellte Zahnrad 1 das drehstarr mit dem Umlaufgehäuse H verbunden ist. Das über das Zahnrad 1 in das Umlaufgehäuse H eingekoppelte Kräftesystem treibt das Umlaufgehäuse H. Das Umlaufgehäuse H nimmt die in diesem aufgenommene Planetenanordnung P mit. Die Planeten P1, P2 der Planetenanordnung P sind mit einer Schrägverzahnung versehen und greifen entsprechend in das ihnen zugeordnete schrägverzahnte Sonnenrad S1, S2 ein. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Schrägverzahnung der Planetenräder P1, P2 und der Sonnenräder S1, S2 so ausgelegt, dass die Sonnenräder S1, S2 im Normalbetrieb, also bei Vorwärtsfahrt eines entsprechenden Kraftfahrzeuges axial nach außen gedrängt werden.
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Die Sonnenräder S1, S2 stehen jeweils über eine Schrägverzahnung mit den Ausgangszapfen Z1, Z2 in Eingriff. Diese nabenseitigen Schrägverzahnungen sind so ausgelegt, dass diese die Sonnenräder S1, S2 im Regelbetrieb axial nach innen, d.h. aufeinander zu bewegen. Die äußeren Zahnradschrägverzahnungen der beiden Sonnenräder S1, S2 und die nabenseitigen, zur Axialkraftgenerierung vorgesehenen nabenseitigen Schrägverzahnungen sind geometrisch so gestaltet, dass sich die hierdurch generierten Axialkräfte annähernd kompensieren, jedoch die über die Schrägverzahnungen an den Ausgangszapfen Z1, Z2 generierten Axialkräfte leicht dominieren und damit die Kopplungseinrichtung K1 normal nicht belastet ist und kein signifikantes, die Sonnenräder S1, S2 koppelndes Reibungsmoment erzeugt.
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Die Kopplungseinrichtung K1 umfasst Kupplungslamellen L1, L2. Die Kupplungslamellen L1 stehen mit dem ersten Sonnenrad S1 drehfest in Eingriff und sind axial verschiebbar geführt. Die Kupplungslamellen L2 stehen mit dem zweiten Sonnenrad S2 drehfest in Eingriff und sind ebenfalls axial verschiebbar geführt. Entsprechend der an den Lamellenträgern KT1, KT2 der Kopplungseinrichtung K1 angreifenden Axialkräfte werden die Kupplungslamellen L1, L2 über die Druckplatten KT2A, KT1A belastet und in Reibkontakt gebracht und eine entsprechend schwergängige reibschlüssige Koppelung der Sonnenräder S1, S2 erreicht.
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Die axiale Belastung der Lamellenträger KT1, KT2 und der diese Träger abschließenden Druckplatten KT1A, KT2A wird über die Stellrampenanordnung SR bewerkstelligt. Die Stellrampenanordnung SR umfasst Rampenstrukturen SR1A, SR1B; SR2A, SR2B. Die Stellrampenanordnung SR generiert ein die Kopplungseinrichtung K1 belastendes Kräftesystem nach Maßgabe der axialen Belastung der Reibflächeneinrichtung FR1 über die Rampenstrukturen SR1A, SR1B; SR2A, SR2B sowie einer Relativdrehung zwischen den Sonnenrädern S1, S2.
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Werden nunmehr in einer bestimmten Fahrsituation die Rampenstrukturen SR1A, SR1B; SR2A, SR2B axial belastet, so wird auch die Reibflächeneinrichtung FR1 belastet und die Rampenstrukturen SR1A, SR1B; SR2A, SR2B nehmen eine Stellung maximaler axialer Stauchung, d.h. minimaler Länge ein. Kommt es nunmehr zu einer Relativdrehung der beiden Ausgangszapfen Z1, Z2 zueinander, so verdrehen sich auch die Rampenstrukturen SR1A, SR1B; SR2A, SR2B zueinander und drängen die beiden Sonnenräder S1, S2 axial auseinander. Hierbei werden proportional zu dem an den Rampenstrukturen SR1A, SR1B; SR2A, SR2B anliegenden Drehmoment die Kupplungslammellen L1, L2 gegeneinander gedrängt und generieren ein entsprechendes die beiden Sonnenräder S1, S2 reibschlüssig koppelndes Reibungsmoment.
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Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, ein Achs- oder Mittendifferential für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei welchem eine zur reibschlüssigen Koppelung der Ausgangswellen führende Belastung einer Reibungskupplung unter Berücksichtigung der Drehdifferenz zwischen den Drehungen am Getriebeausgang, sowie des momentanen Lastmoments eingestellt wird. Bei einem Kraftfahrzeug mit Frontantrieb wird hierbei erreicht, dass bei erhöhten an dem Umlaufgehäuse anliegenden Antriebsdrehmoment im Rahmen einer Kurvenfahrt die Neigung zum Untersteuern reduziert wird. Sowohl bei front-heck- und allradgetriebenen Fahrzeugen, wird durch das erfindungsgemäße Konzept eine Stabilisierung des Fahrzeuges bei hoher Fahrzeugbeschleunigung erreicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011/058250 [0003]
- DE 102008050059 A1 [0004]
- US 4805487 A [0005]
- WO 2010112366 A1 [0006, 0007, 0009]
- DE 2206107 A1 [0008]
- DE 19612234 A1 [0009, 0010]
- US 5055096 A [0011]
