DE102017117956A1

DE102017117956A1 - Differential gear with coupling device

Info

Publication number: DE102017117956A1
Application number: DE102017117956.9A
Authority: DE
Inventors: Alexander Wenisch
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2017-08-08
Publication date: 2019-02-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe für ein Fahrzeug, umfassend ein erstes und zweites Sonnenrad (1a, 1b) sowie einen ersten und zweiten Planetenradsatz (3a, 3b) mit mehreren Planetenrädern (4a, 4b), die drehbar an einem gemeinsamen Steg (2) angeordnet sind, wobei die Planetenräder (4a) des ersten Planetenradsatzes (3a) zumindest mit dem ersten Sonnenrad (1a) kämmen, wobei die Planetenräder (4b) des zweiten Planetenradsatzes (3b) zumindest mit dem zweiten Sonnenrad (1b) kämmen, und wobei die Planetenräder (4a, 4b) beider Planetensätze (3a, 3b) zumindest paarweise miteinander kämmen, wobei räumlich zwischen dem ersten und dem zweiten Sonnenrad (1a, 1b) eine schaltbare Kupplungsvorrichtung (5) angeordnet ist, wobei die Kupplungsvorrichtung (5) eine Kupplungsscheibe (6) umfasst, die aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordneter sowie durch einen Käfig (7) elastisch miteinander verbundener Segmente (8) ausgebildet ist, wobei die Segmente (8) in einem unbetätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung (5) lediglich an dem ersten Sonnenrad (1a) zur Anlage kommen, und wobei die Segmente (5) in einem betätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung (5) auch an dem zweiten Sonnenrad (1b) zur Anlage kommen, um ein Reibmoment zur Übertragung eines Drehmoments zwischen dem ersten Sonnenrad (1a) und dem zweiten Sonnenrad (1b) zu generieren, wobei das erste Sonnenrad (1a) an einer Innenumfangsfläche eine Vielzahl von Rampen (9) aufweist, die mit korrespondierend dazu ausgebildeten Rampen (10) an einer jeweiligen Außenumfangsfläche des jeweiligen Segments (8) zusammenwirken, und wobei die Segmente (8) über einen axial betätigbaren Kolben (11) zumindest mittelbar radial verschiebbar sind, wobei der Kolben (11) ringförmig ausgebildet ist und eine Vielzahl axial ausgebildeter Keilelemente (12) aufweist, die in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei Segmenten (8) angeordnet sind, um die jeweiligen zwei Segmente (8) in Umfangsrichtung voneinander zu beabstanden.

The invention relates to a differential gear for a vehicle, comprising a first and second sun gear (1a, 1b) and a first and second planetary gear set (3a, 3b) with a plurality of planetary gears (4a, 4b) rotatably arranged on a common web (2) wherein the planetary gears (4a) of the first planetary gear set (3a) mesh at least with the first sun gear (1a), the planet gears (4b) of the second planetary gear set (3b) meshing at least with the second sun gear (1b), and the planet gears (4a, 4b) of both planetary gear sets (3a, 3b) at least in pairs mesh with each other, wherein spatially between the first and the second sun gear (1a, 1b) a switchable coupling device (5) is arranged, wherein the coupling device (5) a clutch disc (6 ) formed of a plurality of circumferentially adjacent to one another and by a cage (7) elastically interconnected segments (8), wherein the segment e) in an unactuated state of the coupling device (5) come into abutment only on the first sun gear (1a), and wherein the segments (5) in an actuated state of the coupling device (5) also on the second sun gear (1b) Come to generate a friction torque for transmitting torque between the first sun gear (1a) and the second sun gear (1b), wherein the first sun gear (1a) on an inner circumferential surface has a plurality of ramps (9) corresponding thereto formed ramps (10) on a respective outer peripheral surface of the respective segment (8) cooperate, and wherein the segments (8) via an axially operable piston (11) are at least indirectly radially displaceable, wherein the piston (11) is annular and a plurality axially formed wedge elements (12), which are arranged in the circumferential direction between each two segments (8) to the respective two segments (8) in the circumferential direction spaced from each other.

Description

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe für ein Fahrzeug, umfassend ein erstes und zweites Sonnenrad, eine Kupplungsvorrichtung, die räumlich zwischen dem ersten und dem zweiten Sonnenrad angeordnet ist, sowie einen ersten und zweiten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern, die drehbar an einem gemeinsamen Steg angeordnet sind.The invention relates to a differential gear for a vehicle, comprising a first and second sun gear, a coupling device, which is spatially arranged between the first and the second sun gear, and a first and second planetary gear set with a plurality of planetary gears, which are rotatably arranged on a common web.

Beispielsweise geht aus der DE 10 2013 206 757 A1 ein Differentialgetriebe, mit einem Getriebegehäuse, einem Umlaufgehäuse das in dem Getriebegehäuse um eine Getriebeachse drehbar gelagert ist, einem in dem Umlaufgehäuse drehbar aufgenommenen Planetenträger, einem ersten Abtriebssonnenrad, einem zweiten Abtriebssonnenrad, einer in dem Planetenträger aufgenommenen Planetenanordnung zur gegensinnig drehbewegbaren Koppelung der beiden Abtriebssonnenräder, einer Bremseinrichtung zur Generierung eines die Relativdrehung der Abtriebssonnenräder belastenden Überbrückungsmomentes nach Maßgabe einer an der Bremseinrichtung angreifenden Kraft, und einer Stellmechanik zur Generierung jener an der Bremseinrichtung angreifenden Kraft. Die Stellmechanik ist derart ausgebildet, dass sich das durch die Bremseinrichtung generierte Überbrückungsmoment mit Zunahme des am Umlaufgehäuse angreifenden Antriebsdrehmomentes erhöht. Die Bremseinrichtung umfasst eine Bremslamellenpackung zur Generierung eines die Abtriebssonnenräder im Ergebnis reibschlüssig koppelnden Überbrückungsmomentes nach Maßgabe der an der Bremslamellenpackung angreifenden Axialkraft.For example, goes from the DE 10 2013 206 757 A1 a differential gear, with a gear housing, a circulation housing which is rotatably mounted in the gear housing about a transmission axis, a rotatably received in the planetary gear carrier, a first output sun gear, a second output sun gear, a planetary gear received in the planetary arrangement for oppositely drehbewegbaren coupling of the two output sun gears, a braking device for generating a the relative rotation of the driven sun gears loading bridging torque in accordance with a force acting on the braking device force, and an adjusting mechanism for generating those acting on the braking device force. The adjusting mechanism is designed such that the bridging moment generated by the braking device increases with an increase of the drive torque acting on the circulating housing. The braking device comprises a brake disk pack for generating a friction torque coupling the output sun gears as a result in accordance with the force acting on the brake disk pack axial force.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Differentialgetriebe mit Kupplungsvorrichtung kompaktbauender auszubilden. Diese Aufgabe wird durch ein Differentialgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.The object of the present invention is to form a differential gear with coupling device of compact design. This object is achieved by a differential gear with the features of claim 1. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims of the following description and the accompanying drawings.

Ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe für ein Fahrzeug umfasst ein erstes und zweites Sonnenrad sowie einen ersten und zweiten Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern, die drehbar an einem gemeinsamen Steg angeordnet sind, wobei die Planetenräder des ersten Planetenradsatzes zumindest mit dem ersten Sonnenrad kämmen, wobei die Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes zumindest mit dem zweiten Sonnenrad kämmen, und wobei die Planetenräder beider Planetensätze zumindest paarweise miteinander kämmen, wobei räumlich zwischen dem ersten und dem zweiten Sonnenrad eine schaltbare Kupplungsvorrichtung angeordnet ist. Die Kupplungsvorrichtung umfasst eine Kupplungsscheibe, die aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordneter sowie durch einen Käfig elastisch miteinander verbundener Segmente ausgebildet ist, wobei die Segmente in einem unbetätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung lediglich an dem ersten Sonnenrad zur Anlage kommen, und wobei die Segmente in einem betätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung auch an dem zweiten Sonnenrad zur Anlage kommen, um ein Reibmoment zur Übertragung eines Drehmoments zwischen dem ersten Sonnenrad und dem zweiten Sonnenrad zu generieren, wobei das erste Sonnenrad an einer Innenumfangsfläche eine Vielzahl von Rampen aufweist, die mit korrespondierend dazu ausgebildeten Rampen an einer jeweiligen Außenumfangsfläche des jeweiligen Segments zusammenwirken, und wobei die Segmente über einen axial betätigbaren Kolben zumindest mittelbar radial verschiebbar sind, wobei der Kolben ringförmig ausgebildet ist und eine Vielzahl axial ausgebildeter Keilelemente aufweist, die in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei Segmenten angeordnet sind, um die jeweiligen zwei Segmente in Umfangsrichtung voneinander zu beabstanden.An inventive differential gear for a vehicle comprises a first and second sun gear and a first and second planetary gear set with a plurality of planet gears, which are rotatably arranged on a common web, wherein the planet gears of the first planetary gear mesh at least with the first sun gear, wherein the planet gears of the second planetary gear set at least with the second sun gear, and wherein the planet gears of both planetary gear sets mesh at least in pairs, wherein spatially between the first and the second sun gear, a switchable coupling device is arranged. The coupling device comprises a clutch disc, which is formed of a plurality of circumferentially adjacent to each other and by a cage elastically interconnected segments, the segments come in an unactuated state of the coupling device only to the first sun gear for abutment, and wherein the segments in an actuated state of the coupling device also come to rest on the second sun gear to generate a friction torque for transmitting torque between the first sun gear and the second sun gear, the first sun gear on an inner circumferential surface having a plurality of ramps formed with corresponding thereto Ramps cooperate on a respective outer peripheral surface of the respective segment, and wherein the segments are at least indirectly radially displaceable via an axially actuated piston, wherein the piston is annular and a plurality of axially a Usgebildeter wedge elements, which are arranged in the circumferential direction between each two segments in order to space the respective two segments in the circumferential direction from each other.

Mit anderen Worten ist im unbetätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung zwischen der Kupplungsscheibe und dem zweiten Sonnenrad ein Spalt ausgebildet, sodass das zweite Sonnenrad und die Kupplungsscheibe nicht aneinander zur Anlage kommen, wobei zwischen dem ersten Sonnenrad und dem zweiten Sonnenrad kein Drehmoment übertragen wird.In other words, a gap is formed in the unactuated state of the coupling device between the clutch disc and the second sun gear, so that the second sun gear and the clutch disc do not come into contact with each other, wherein no torque is transmitted between the first sun gear and the second sun gear.

Demgegenüber kommt die Kupplungsscheibe in einem betätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung radial am ersten und zweiten Sonnenrad zur Anlage. Eine radiale Verschiebung der Segmente wird durch das axiale Betätigen des Kolbens sowie der miteinander zusammmenwirkenden Rampen am ersten Sonnerad und am jeweiligen Segment eingeleitet. Die radiale Verschiebung der Segmente nach innen führt zu einer kraftschlüssigen Verbindung der Kupplungsscheibe zwischen dem ersten und zweiten Sonnenrad. Eine Außenumfangsfläche des zweiten Sonnenrads, an dem die Segmente zur Anlage kommen ist zylindrisch ausgebildet und weist somit keine Rampen auf.In contrast, the clutch disc comes in an actuated state of the coupling device radially to the first and second sun gear to the plant. A radial displacement of the segments is initiated by the axial actuation of the piston and the ramps cooperating with each other on the first sun gear and on the respective segment. The radial displacement of the segments inwardly leads to a frictional connection of the clutch disc between the first and second sun gear. An outer peripheral surface of the second sun gear on which the segments come to rest is cylindrical and thus has no ramps.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der vier Figuren näher dargestellt. Es zeigen

1 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes mit einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes mit einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
3 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung, und
4 eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung gemäß 3.

Further measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of two preferred embodiments of the invention with reference to the four figures. Show it

1 1 is a schematic sectional view for illustrating the structure of a differential gear according to the invention with a coupling device according to a first embodiment,
2 1 is a schematic sectional view for illustrating the structure of a differential gear according to the invention with a coupling device according to a second embodiment,
3 a schematic sectional view illustrating the construction of the coupling device according to the invention, and
4 an enlarged schematic sectional view of the coupling device according to the invention 3 ,

Gemäß den 1 und 2 weist ein jeweiliges erfindungsgemäßes Differentialgetriebe für ein - hier nicht dargestelltes - Fahrzeug ein erstes und zweites Sonnenrad 1a, 1b sowie einen ersten und zweiten Planetenradsatz 3a, 3b mit mehreren Planetenrädern 4a, 4b auf, die drehbar an einem gemeinsamen Steg 2 angeordnet sind. Die Planetenräder 4a des ersten Planetenradsatzes 3a sind zumindest mit dem ersten Sonnenrad 1a im Zahneingriff, wobei die Planetenräder 4b des zweiten Planetenradsatzes 3b zumindest mit dem zweiten Sonnenrad 1b im Zahneingriff sind. Ferner sind die Planetenräder 4a, 4b beider Planetensätze 3a, 3b zumindest paarweise miteinander im Zahneingriff. Räumlich zwischen dem ersten und dem zweiten Sonnenrad 1a, 1b ist ferner eine schaltbare Kupplungsvorrichtung 5 angeordnet.According to the 1 and 2 has a respective differential gear according to the invention for a - not shown here - vehicle a first and second sun gear 1a . 1b and a first and second planetary gear set 3a . 3b with several planet wheels 4a . 4b on, rotatable on a common bridge 2 are arranged. The planet wheels 4a of the first planetary gear set 3a are at least with the first sun gear 1a in meshing, the planetary gears 4b of the second planetary gear set 3b at least with the second sun gear 1b are in mesh. Further, the planet gears 4a . 4b both planetary gear sets 3a . 3b at least in pairs with each other in tooth engagement. Spatially between the first and the second sun gear 1a . 1b is also a switchable coupling device 5 arranged.

Nach 3 weist die in den 1 und 2 dargestellte Kupplungsvorrichtung 5 eine Kupplungsscheibe 6 auf, die aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordneter sowie durch einen Käfig 7 elastisch miteinander verbundener Segmente 8 ausgebildet ist. Die Segmente 8 kommen in einem unbetätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung 5 lediglich an dem ersten Sonnenrad 1a zur Anlage. Demgegenüber kommen die Segmente 8 in einem betätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung 5 auch an dem zweiten Sonnenrad 1b zur Anlage, um ein Reibmoment zur Übertragung eines Drehmoments zwischen dem ersten Sonnenrad 1a und dem zweiten Sonnenrad 1b zu generieren. Die Sonnenräder 1a, 1b können somit bei geschlossener Kupplungvorrichtung 5 drehfest miteinander verbunden werden. Das erste Sonnenrad 1a weist an einer Innenumfangsfläche eine Vielzahl von gegenläufig zueinander ausgebildeter Rampen 9 auf, die mit korrespondierend dazu ausgebildeten Rampen 10 an einer jeweiligen Außenumfangsfläche des jeweiligen Segments 8 zusammenwirken. Eine Detaidarstellung der jeweiligen Rampen 9, 10 ist 4 zu entnehmen.To 3 has the in the 1 and 2 illustrated coupling device 5 a clutch disc 6 on, from a plurality of circumferentially adjacent to each other and arranged by a cage 7 elastically interconnected segments 8th is trained. The segments 8th come in an unactuated state of the coupling device 5 only on the first sun gear 1a to the plant. In contrast, the segments come 8th in an actuated state of the coupling device 5 also on the second sun wheel 1b to the plant, a friction torque for transmitting torque between the first sun gear 1a and the second sun gear 1b to generate. The sun wheels 1a . 1b can thus with the clutch device closed 5 rotatably connected to each other. The first sun wheel 1a has on an inner peripheral surface a plurality of oppositely formed ramps 9 on, with correspondingly formed ramps 10 on a respective outer peripheral surface of the respective segment 8th interact. A detailed representation of the respective ramps 9 . 10 is 4 refer to.

Gemäß den 1 und 2 sind die Segmente 8 über einen axial betätigbaren Kolben 11 zumindest mittelbar radial verschiebbar, wobei der Kolben 11 ringförmig beziehungsweise hülsenförmig ausgebildet ist und eine Vielzahl axial ausgebildeter Keilelemente 12 aufweist. Die Segmente 8 sind an einer Innenumfangsfläche im Wesentlichen keilförmig ausgebildet und in einer umlaufenden Nut 13 am zweiten Sonnenrad 1b angeordnet. Die Segmente 8 kommen dabei im betätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung 5 in der umlaufenden Nut 13 zur Anlage. Ein Aktuator 15 ist zur Betätigung des Kolbens 11 vorgesehen, wobei der Kolben 11 in mehreren axial ausgebildeten Bohrungen 16 am ersten Sonnenrad 1a (1) oder am zweiten Sonnenrad 1b (2) angeordnet ist. Aufgrund der jeweiligen Schnittdarstellung in den 1 und 2 ist lediglich eine Bohrung 16 dargestellt. Der Kolben 11 ist drehfest sowie axial verschiebbar im jeweiligen Sonnenrad 1a, 1b aufgenommen.According to the 1 and 2 are the segments 8th via an axially actuated piston 11 at least indirectly radially displaceable, wherein the piston 11 is annular or sleeve-shaped and a plurality of axially formed wedge elements 12 having. The segments 8th are formed on an inner circumferential surface substantially wedge-shaped and in a circumferential groove 13 at the second sun wheel 1b arranged. The segments 8th come here in the actuated state of the coupling device 5 in the circumferential groove 13 to the plant. An actuator 15 is for actuating the piston 11 provided, the piston 11 in several axially formed holes 16 at the first sun wheel 1a ( 1 ) or on the second sun wheel 1b ( 2 ) is arranged. Due to the respective sectional view in the 1 and 2 is just a hole 16 shown. The piston 11 is rotatable and axially displaceable in the respective sun gear 1a . 1b added.

Gemäß 4 sind die Keilelemente 12 in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei Segmenten 8 angeordnet, um bei einer Betätigung der Kupplungsvorrichtung 5 die jeweiligen zwei Segmente 8 in Umfangsrichtung voneinander zu beabstanden. Das jeweilige Segment 8 ist über jeweils zwei Federelemente 14 radial am Käfig 7 gelagert, wobei die beiden jeweiligen Federelemente 14 im unbetätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung 5 das jeweilige Segment 8 radial gegen das erste Sonnenrad 1a drücken und somit vom zweiten Sonnenrad 1b beabstanden.According to 4 are the wedge elements 12 in the circumferential direction between two segments 8th arranged to upon actuation of the coupling device 5 the respective two segments 8th Space in the circumferential direction from each other. The respective segment 8th is about two spring elements 14 radially on the cage 7 stored, wherein the two respective spring elements 14 in the unactuated state of the coupling device 5 the respective segment 8th radially against the first sun gear 1a Press and thus from the second sun 1b spacing.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1a, 1b1a, 1b: Sonnenradsun
22: Stegweb
3a, 3b3a, 3b: Planetenradsatzplanetary gear
4a, 4b4a, 4b: Planetenradplanet
55: Kupplungsvorrichtungcoupling device
66: Kupplungsscheibeclutch disc
77: KäfigCage
88th: Segmentsegment
99: Rampe am ersten SonnenradRamp on the first sun wheel
1010: Rampe am SegmentRamp on the segment
1111: Kolbenpiston
1212: Keilelementkey member
1313: Nutgroove
1414: Federelementspring element
1515: Aktuatoractuator
1616: Bohrungdrilling

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013206757 A1 [0002]

Claims

A differential gearbox for a vehicle comprising first and second sun gears (1a, 1b) and first and second planetary gearsets (3a, 3b) having a plurality of planetary gears (4a, 4b) rotatably mounted on a common land (2) Planetary gears (4a) of the first planetary gear set (3a) mesh at least with the first sun gear (1a), the planet gears (4b) of the second planetary gear set (3b) meshing at least with the second sun gear (1b), and wherein the planet gears (4a, 4b ) of both planetary gear sets (3a, 3b) at least in pairs with each other, wherein spatially between the first and the second sun gear (1a, 1b) a switchable coupling device (5) is arranged, characterized in that the coupling device (5) a clutch disc (6) which is formed from a plurality of circumferentially adjacent to one another and by a cage (7) elastically interconnected segments (8), wherein the segments ( 8) come into abutment in an unactuated state of the coupling device (5) only on the first sun gear (1 a), and wherein the segments (5) in an actuated state of the coupling device (5) on the second sun gear (1 b) come to rest to generate a friction torque for transmitting a torque between the first sun gear (1a) and the second sun gear (1b), the first sun gear (1a) having on an inner peripheral surface a plurality of ramps (9) having correspondingly formed ramps (10) cooperate on a respective outer peripheral surface of the respective segment (8), and wherein the segments (8) via an axially operable piston (11) are at least indirectly radially displaceable, wherein the piston (11) is annular and a plurality of axially formed Wedge elements (12) which are arranged in the circumferential direction between each two segments (8) to the respective two segments (8) in the circumferential direction of vo to space each other.

Differential gear after Claim 1 characterized in that the segments (8) are formed on an inner peripheral surface substantially wedge-shaped and in a circumferential groove (13) on the second sun gear (1b), wherein the segments (8) in the actuated state of the coupling device (5) in the circumferential groove (13) come to rest.

Differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that the respective segment (8) via two respective spring elements (14) radially on the cage (4) is mounted, wherein the two respective spring elements (14) in the unactuated state of the coupling device (5) press respective segment (8) radially against the first sun gear (1a).

Differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that an actuator (15) for actuating the piston (11) is provided, wherein the piston (11) in at least one axially formed bore (16) on the first or second sun gear (1a, 1b ) is arranged.