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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ausgleichsgetriebe für ein Kraftfahrzeug umfassend ein Außengehäuse, wobei das Außengehäuse antriebswirksam mit einem Eingangselement verbunden ist, ein Innengehäuse, wobei das Innengehäuse zumindest teilweise innerhalb des Außengehäuses drehbar gelagert ist, zumindest zwei Ausgleichselemente sowie zumindest zwei Ausgangselemente, wobei die Ausgleichselemente und die Ausgangselemente zumindest teilweise von dem Innengehäuse umschlossen sind und das Innengehäuse über die Ausgleichselemente antriebswirksam mit den Ausgangselementen verbunden ist, sowie zumindest eine Schalteinheit.
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Stand der Technik
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Bei einem Ausgleichsgetriebe, auch Differentialgetriebe oder Differential genannt, handelt es sich um ein spezielles Planetengetriebe, das in Kraftfahrzeugen als Achsdifferential und/oder als Mittendifferential bzw. Verteilergetriebe zu finden ist. Achsdifferentiale dienen dem Ausgleich unterschiedlicher Drehzahlen von zwei Rädern einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs. Mittendifferentiale dienen dem Ausgleich unterschiedlicher mittlerer Drehzahlen von zwei Antriebsachsen des Kraftfahrzeugs.
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In der Regel umfasst ein Ausgleichsgetriebe ein Gehäuse, zumindest zwei auf einem Bolzen drehbar gelagerte Ausgleichselemente sowie zumindest zwei Ausgangselemente. In einer einfachen Ausführungsform eines Ausgleichsgetriebes wird über einen Kegeltrieb oder einen Stirntrieb das Gehäuse angetrieben – das Gehäuse ist dabei mit einem Tellerrad oder einem Stirnrad als Eingangselement fest verbunden. Über beispielsweise zwei Ausgleichselemente, die untereinander nicht in drehmomentrelevanter Verbindung stehen, wird das Drehmoment von dem Gehäuse an beispielsweise zwei Ausgangselemente übertragen. Die Ausgangselemente sind jeweils mit Abtriebswellen fest verbunden.
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In modernen Kraftfahrzeugen werden in Kombination mit einem Ausgleichsgetriebe oftmals Abschaltsysteme zum wahlweisen Abschalten einer Antriebsachse und/oder einer Seitenachse einer Antriebsachse eingesetzt. Weiterhin finden auch Sperrsysteme zum Sperren eines Ausgleichsgetriebes vielfach Einsatz.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Ausgleichsgetriebe anzugeben, das bei einem kompakten und einfachen Aufbau die Ausgleichsfunktion eine Ausgleichsgetriebes, eine wahlweise Abschaltfunktion sowie eine wahlweise Sperrfunktion des Ausgleichsgetriebes vereint.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Ausgleichsgetriebe für ein Kraftfahrzeug umfassend ein Außengehäuse, wobei das Außengehäuse antriebswirksam mit einem Ausgangselement verbunden ist, ein Innengehäuse, wobei das Innengehäuse zumindest teilweise innerhalb des Außengehäuses drehbar gelagert ist, zumindest zwei Ausgleichselemente sowie zumindest zwei Ausgangselemente, wobei die Ausgleichselemente und die Ausgangselemente zumindest teilweise von dem Innengehäuse umschlossen sind und das Innengehäuse über die Ausgleichselemente antriebswirksam mit den Ausgangselementen verbunden ist, sowie zumindest eine Schalteinheit, wobei die Schalteinheit derart an dem Innengehäuse angeordnet ist, dass sie ausgehend von einer Freilaufposition wahlweise mit dem Außengehäuse oder mit dem Außengehäuse und einem der beiden Ausgangselemente antriebswirksam verbindbar ist.
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Das erfindungsgemäße Ausgleichsgetriebe umfasst ein Außengehäuse, das mit einem Eingangselement verbunden ist.
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Das erfindungsgemäße Ausgleichsgetriebe umfasst zudem ein Innengehäuse, das zumindest teilweise drehbar innerhalb des Außengehäuses gelagert ist und zumindest zwei Ausgleichselemente sowie zumindest zwei Ausgangselemente zumindest teilweise umschließt.
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Weiterhin umfasst das Ausgleichsgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest eine Schalteinheit, wobei die Schalteinheit erfindungsgemäß derart an dem Innengehäuse angeordnet ist, dass sie ausgehend von einer Freilaufposition des Ausgleichsgetriebes wahlweise mit dem Außengehäuse oder mit dem Außengehäuse und einem der beiden Ausgangselemente antriebswirksam verbindbar ist.
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Das erfindungsgemäße Ausgleichsgetriebe zeichnet sich durch einen einfachen konstruktiven Aufbau aus und ermöglicht auf kleinstem Bauraum die Kombination der Ausgleichsfunktion des Ausgleichsgetriebe mit wahlweise einer Abschaltfunktion sowie wahlweise einer Sperrfunktion.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
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Die Schalteinheit umfasst bevorzugt ein erstes Schaltelement, wobei das erste Schaltelement mit dem Außengehäuse antriebswirksam verbindbar ist.
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Die erste Schaltelement ist vorzugsweise als eine erste Schaltmuffe oder eine erste Reibkupplung ausgebildet.
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Weiterhin bevorzugt umfasst die Schalteinheit ein zweites Schaltelement, wobei das zweite Schaltelement mit einem der beiden Ausgangselemente antriebswirksam verbindbar ist.
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Das zweite Schaltelement ist vorzugsweise als eine zweite Schaltmuffe oder eine zweite Reibkupplung ausgebildet.
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In einer vortielhaften Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist das Eingangselement vermittels einer Schweißverbindung, insbesondere einer Laserschweißverbindung, fest mit dem Außengehäuse verbunden ist. Eine einteilige Ausführung von Eingangselement und Außengehäuse ist jedoch ebenso denkbar.
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Weiterhin bevorzugt ist das Ausgleichsgetriebe als Stirnradgetriebe ausgebildet.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebes.
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2 zeigt eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebes.
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3 zeigt eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebes.
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4a zeigt eine Detailansicht eines bespielhaften Ausgleichsgetriebes.
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4b zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausgleichsgetriebes aus 4a.
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5 zeigt eine Schnittansicht eines Ausgleichsgetriebes entlang der Schnittebene A-A gemäß 4a.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die in 1 bis 5 in unterschiedlicher Detaillierung dargestellten Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebes 1 sind jeweils als Stirnradgetriebe mit einem Planetenradsatz 11 ausgebildet.
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Das erfindungsgemäße Ausgleichsgetriebe 1 umfasst ein Außengehäuse 2 sowie ein Innengehäuse 4.
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Das Außengehäuse ist über eine Schweißverbindung 10, hier eine Laserschweißverbindung, mit einem Eingangselement 3, hier einem Stirnrad, verbunden.
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Das Innengehäuse 4 des Ausgleichsgetriebes 1 ist teilweise von dem Außengehäuse 2 umgeben und in diesem drehbar gleitgelagert.
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Das Ausgleichsgetriebe 1 weist acht Ausgleichselemente 5, die jeweils die Planetenräder 14 des Planetenradsatzes 11 darstellen, und zwei Ausgangselemente, nämlich ein erstes Ausgangselement 6 und ein zweites Ausgangselement 6‘, die jeweils die Sonnenräder 15 des Planetenradsatzes 11 darstellen, auf. Das Innengehäuse 4 des Ausgleichsgetriebes 1 umschließt den Planetenradsatz 11. (4a; 4b, 5)
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Die acht Ausgleichselemente 5 sind jeweils identisch ausgebildet und jeweils auf einem an dem Innengehäuse 4 befestigten Bolzen 16 drehbar gelagert. Jeweils ein Ausgleichselement 5 kämmt mit zwei anderen Ausgleichselementen 5 und einem Ausgangselement 6, 6‘ – vier Ausgleichselemente 5 kämmen mit dem ersten Ausgangselement 6 und vier Ausgleichselemente 5 kämmen mit dem zweiten Ausgangselement 6‘. (4a; 4b, 5)
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Das erste Ausgangselement 6 ist mit einer ersten Ausgangswelle 12 antriebswirksam verbunden und das zweite Ausgangselement 6‘ ist mit einer zweiten Ausgangswelle 12‘ antriebswirksam verbunden.
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Das Innengehäuse 4 des Ausgleichsgetriebes 1 weist zwei axiale Fortsätze, nämlich einen ersten axialen Fortsatz 13 und zweiten axialen Fortsatz 13‘, wobei der erste axiale Fortsatz 13 die erste Ausgangswelle 12 teilweise umgibt und der zweite axiale Fortsatz 13‘ die zweite Ausgangswelle 12‘ teilweise umgibt.
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Die Begrifflichkeit „axial“ beschreibt eine Richtung entlang oder parallel zu der zentralen Längsachse 17 des Ausgleichsgetriebes 1.
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Weiterhin umfasst das Ausgleichsgetriebe 1 eine Schalteinheit 7, wobei die Schalteinheit 7 an dem Innengehäuse 4 des Ausgleichsgetriebes 1, genauer an dem ersten axialen Fortsatz 13 des Innengehäuses 4 des Ausgleichsgetriebes 1, angeordnet ist, wobei die Schalteinheit 7 weder von dem Außengehäuse 2 noch von dem Innengehäuse 4 des Ausgleichsgetriebes 1 umschlossen ist.
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Die Schalteinheit 7 ist ausgehend von einer Freilaufposition wahlweise mit dem Außengehäuse 4 oder mit dem Außengehäuse 4 und dem ersten Ausgangselement 6, genauer der ersten Ausgangswelle 12, antriebswirksam verbindbar.
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Die Schalteinheit 7 kann somit durch axiales Verfahren unterschiedliche Schaltpositionen einnehmen, wobei die Freilaufposition einer Position der Schalteinheit 7 entspricht, in der über die Schalteinheit keine Art von antriebswirksamer Verbindung zwischen einzelnen Bauteilen des Ausgleichsgetriebes 1 hergestellt wird.
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Einer erste Position entspricht einer Position der Schalteinheit 7, in der über die Schalteinheit 7 das Außengehäuse 2 des Ausgleichsgetriebes 1 antriebswirksam mit dem Innengehäuse 2 des Ausgleichsgetriebes 1 verbunden ist.
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Eine zweite Position entspricht einer Position der Schalteinheit 7, in der über die Schalteinheit 7 das Außengehäuse 2 des Ausgleichsgetriebes 1 antriebswirksam mit dem Innengehäuse 2 des Ausgleichsgetriebes 1 sowie mit der ersten Ausgangswelle 12 verbunden ist.
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In weiterer Folge wird auf die in 1 bis 3 dargestellten beispielhaften unterschiedlichen Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebes 1 eingegangen, wobei funktionsgleiche Elemente jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen werden.
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1 zeigt ein ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebes 1.
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Die Schalteinheit 7 umfasst ein erstes Schaltelement 8 und ein zweites Schaltelement 9, wobei das erste Schaltelement 8 und das zweite Schaltelement über eine Aktuatoreinheit (nicht dargestellt) axial betätigbar sind.
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In 1 ist das erste Schaltelement 8 der Schalteinheit 7 als eine erste Schaltmuffe 8‘ und das zweite Schaltelement 9 der Schalteinheit 7 als eine zweite Schalmuffe 9‘ ausgebildet.
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Die erste Schaltmuffe 8‘ ist über eine erste Steckverzahnung 18, die an dem Außenumfang des ersten axialen Fortsatzes 13 des Innengehäuses 4 des Ausgleichsgetriebes 1 ausgebildet ist, axial verfahrbar an dem Innengehäuse 4 des Ausgleichsgetriebes 1 angeordnet. Die erste Schaltmuffe 8‘ weist an einer dem Außengehäuse 2 des Ausgleichsgetriebes 1 zugewandten Seite eine sich axial erstreckende erste Klauenverzahnung 19 auf. Das Außengehäuse weist an einer der Schalteinheit 7 des Ausgleichsgetriebes 1 zugewandten Seite eine sich axial erstreckende zweite Klauenverzahnung 20 auf, wobei die erste Klauenverzahnung 19 und die zweite Klauenverzahnung 20 über eine axiale Bewegung der ersten Schaltmuffe 8‘ in formschlüssigen Eingriff bringbar sind.
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Die zweite Schaltmuffe 9‘ der Schalteinheit 7 ist über eine zweite Steckverzahnung 21 mit der ersten Schaltmuffe 8‘ der Schalteinheit 7 entgegen einer Federkraft eines axial wirkenden Federelements 24 axial verschiebbar verbunden. Die zweite Schaltmuffe 9‘ weist an der dem Außengehäuse 2 des Ausgleichsgetriebes 1 zugewandten Seite eine dritte Klauenverzahnung 22 auf. An dem Außenumfang der ersten Ausgangswelle 12 ist eine vierte Klauenverzahnung 23 ausgebildet, wobei die dritte Klauenverzahnung 22 und die vierte Klauenverzahnung 23 über eine axiale Bewegung der zweiten Schaltmuffe 9‘ entgegen der Kraft des Federelements 24 in formschlüssigen Eingriff bringbar sind.
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In 1 befindet sich die Schalteinheit 7 in der Freilaufposition. Bei axialer Verschiebung der zweiten Schaltmuffe 9‘ über die Aktuatoreinheit (nicht dargestellt) in Bezug auf 1 nach rechts, wird über die Federkraft des Federelements 24 die erste Schaltmuffe 8‘ in Bezug auf 1 nach rechts verschoben und erzeugt über das Eingreifen der ersten Klauenverzahnung 29 in die zweite Klauenverzahnung 20 einen Formschluss zwischen den beiden Gehäusen, nämlich dem Außengehäuse 2 und dem Innengehäuse 4 – der Kraftfluss ist geschlossen, die Freilauffunktion des Ausgleichsgetriebes 1 ausgeschaltet und es kommt zu einem Kraftfluss von dem Außengehäuse 2 auf die beiden Ausgangswellen 12, 12‘. Das Außengehäuse 2 und das Innengehäuse 4 können somit wahlweise getrennt werden – über die Schaltfunktion der Schalteinheit 7 von der Freilaufposition in die erste Position (Pos. 1) wird somit eine „Trennfunktion“ realisiert.
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Wird die zweite Schaltmuffe 9‘ von der Aktuatoreinheit in Bezug auf 1 weiter nach rechts verschoben, so wird das Federelement 24 axial komprimiert und es kommt zu einem formschlüssigen Eingriff der dritten Klauenverzahnung 22 in die vierte Klauenverzahnung 23. Die somit erreichte zusätzliche Koppelung zwischen dem Außengehäuse 2 des Ausgleichsgetriebes 1 und der ersten Abtriebswelle 12 setzt die Ausgleichsfunktion des Ausgleichsgetriebes 1 außer Kraft und wirkt somit als Differentialsperre.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebes 1.
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Die Schalteinheit 7 umfasst ein erstes Schaltelement 8 und ein zweites Schaltelement 9, wobei das erste Schaltelement 8 und das zweite Schaltelement über eine Aktuatoreinheit (nicht dargestellt) axial betätigbar sind.
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In 2 ist das erste Schaltelement 8 der Schalteinheit 7 als eine erste Schaltmuffe 8‘ ausgebildet und das zweite Schaltelement 9 der Schalteinheit als eine zweite Reibkupplung 9‘‘ ausgebildet.
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Die erste Schaltmuffe 8‘ ist über eine erste Steckverzahnung 18, die an dem Außenumfang des ersten axialen Fortsatzes 13 des Innengehäuses 4 des Ausgleichsgetriebes 1 ausgebildet ist, axial verfahrbar an dem Innengehäuse 4 des Ausgleichsgetriebes 1 angeordnet. Die erste Schaltmuffe 8‘ weist an einer dem Außengehäuse 2 des Ausgleichsgetriebes 1 zugewandten Seite eine sich axial erstreckende erste Klauenverzahnung 19 auf. Das Außengehäuse weist an einer der Schalteinheit 7 des Ausgleichsgetriebes 1 zugewandten Seite eine sich axial erstreckende zweite Klauenverzahnung 20 auf, wobei die erste Klauenverzahnung 19 und die zweite Klauenverzahnung 20 über eine axiale Bewegung der ersten Schaltmuffe 8‘ in formschlüssigen Eingriff bringbar sind.
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Die Reibkupplung 9‘‘ der Schalteinheit 7 umfasst ein Lamellenpaket mit alternierend angeordneten Innenlamellen 26 und Außenlamellen 27, wobei die Innenlamellen 26 axial verschiebbar auf der ersten Ausgangswelle 12 und die Außenlamellen 27 axial verschiebbar an einem Kupplungskorb 28 angelegt sind. Der Kupplungskorb 28 ist fest an dem Innengehäuse 4 des Ausgleichsgetriebes 1, genauer dem ersten axialen Fortsatz 13 des Innengehäuses 4, angeordnet. Weiterhin umfasst die zweite Reibkupplung 9‘‘ einen Betätigungsarm 25, wobei der Betätigungsarm 25 über eine zweite Steckverzahnung 21 mit der ersten Schaltmuffe 8‘ der Schalteinheit 7 entgegen einer Federkraft eines axial wirkenden Federelements 24 axial verschiebbar verbunden ist. Die zweite Reibkupplung 9‘‘ ist über den Betätigungsarm 25 durch ein axiales Verschieben dieses Betätigungsarms 25 in Bezug auf 2 nach rechts betätigbar. Die axiale Verschiebung des Betätigungsarms 25 wird über die Aktuatoreinheit aktuiert. Der Betätigungsarm 25 ist derart ausgebildet ist, dass es die Reibkupplung 9‘‘ auf einer dem Außengehäuse 2 des Ausgleichsgetriebes 1 abgewandten Seite betätigt.
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In 2 befindet sich die Schalteinheit 7 in der Freilaufposition. Bei axialer Verschiebung des Betätigungsarms 25 über die Aktuatoreinheit in Bezug auf 2 nach rechts, wird über die Federkraft des Federelements 24 die erste Schaltmuffe 8‘ in Bezug auf 2 nach rechts verschoben und erzeugt über das Eingreifen der ersten Klauenverzahnung 29 in die zweite Klauenverzahnung 20 einen Formschluss zwischen den beiden Gehäusen, nämlich dem Außengehäuse 2 und dem Innengehäuse 4 – der Kraftfluss ist geschlossen, die Freilauffunktion des Ausgleichsgetriebes 1 ausgeschaltet und es kommt zu einem Kraftfluss von dem Außengehäuse 2 auf die beiden Ausgangswellen 12, 12‘. Das Außengehäuse 2 und das Innengehäuse 4 können somit wahlweise getrennt werden – über die Schaltfunktion der Schalteinheit 7 von der Freilaufposition in die erste Position wird somit eine „Trennfunktion“ realisiert.
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Wird der Betätigungsarm 25 der zweiten Reibkupplung 9‘‘ von der Aktuatoreinheit in Bezug auf 2 weiter nach rechts verschoben, so wird das Federelement 24 axial komprimiert und die zweite Reibkupplung 9‘‘ über den Betätigungsarm 25 betätigt – es kommt zu einem Reibschluss zwischen den Innenlamellen 26 und den Außenlamellen 27 der zweiten Reibkupplung 9‘‘. Die somit erreichte zusätzliche Koppelung zwischen dem Außengehäuse 2 des Ausgleichsgetriebes 1 und der ersten Abtriebswelle 12 setzt die Ausgleichsfunktion des Ausgleichsgetriebes 1 außer Kraft und wirkt somit als Differentialsperre.
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3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebes 1 in dem die Trennfunktion des Ausgleichsgetriebes 1 über eine erste Reibkupplung 8‘‘ realisiert wird. Die Schalteinheit 7 des in 3 dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebes 1 umfasst lediglich ein Schaltelement 8, 9.
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Das Schaltelement 8 der Schalteinheit 7 ist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel als zweite Reibkupplung 8‘‘ ausgebildet.
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Die zweite Reibkupplung 8‘‘ umfasst ein Lamellenpaket mit alternierend angeordneten Innenlamellen 26 und Außenlamellen 27, wobei die Innenlamellen 26 axial verschiebbar auf dem Außengehäuse 2 des Ausgleichsgetriebes 1 und die Außenlamellen 27 axial verschiebbar an einem Kupplungskorb 28 angelegt sind. Der Kupplungskorb 28 ist über eine erste Steckverzahnung 18 axial verschiebbar an dem Innengehäuse 4 des Ausgleichsgetriebes 1, genauer dem ersten axialen Fortsatz 13 des Innengehäuses 4, angeordnet.
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Die zweite Reibkupplung 8‘‘ ist über eine Aktuatoreinheit (nicht dargestellt) betätigbar. Durch einen Reibschluss zwischen der Innenlamellen 26 und der Außenlamellen 27 kommt es zu einer Kopplung des Innengehäuses 4 mit dem Außengehäuse 2 – der Kraftfluss ist geschlossen, die Freilauffunktion des Ausgleichsgetriebes 1 ausgeschaltet und es kommt zu einem Kraftfluss von dem Außengehäuse 2 auf die beiden Ausgangswellen 12, 12‘. Das Außengehäuse 2 und das Innengehäuse 4 können somit wahlweise getrennt werden – über die Schaltfunktion der Schalteinheit 7 von der Freilaufposition in die erste Position wird somit eine „Trennfunktion“ realisiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ausgleichsgetriebe
- 2
- Außengehäuse
- 3
- Eingangselement
- 4
- Innengehäuse
- 5
- Ausgleichselement
- 6
- Erstes Ausgangselement
- 6‘
- Zweites Ausgangselement
- 7
- Schalteinheit
- 8
- Erstes Schaltelement
- 8‘
- Erste Schaltmuffe
- 8‘‘
- Erste Reibkupplung
- 9
- Zweites Schaltelement
- 9‘
- Zweite Schaltmuffe
- 9‘‘
- Reibkupplung
- 10
- Schweißverbindung
- 11
- Planetenradsatz
- 12
- Erste Ausgangswelle
- 12‘
- Zweite Ausgangswelle
- 13
- Erster axialer Fortsatz
- 13‘
- Zweiter axialer Fortsatz
- 14
- Planetenrad
- 15
- Sonnenrad
- 16
- Bolzen
- 17
- Längsachse
- 18
- Erste Steckverzahnung
- 19
- Erste Klauenverzahnung
- 20
- Zweite Klauenverzahnung
- 21
- Zweite Steckverzahnung
- 22
- Dritte Klauenverzahnung
- 23
- Vierte Klauenverzahnung
- 24
- Federelement
- 25
- Betätigungsarm
- 26
- Innenlamellen
- 27
- Außenlamellen
- 28
- Kupplungskorb
