DE102017204485A1

DE102017204485A1 - Verteilergetriebe

Info

Publication number: DE102017204485A1
Application number: DE102017204485.3A
Authority: DE
Inventors: Konrad Gagla; Daniel Prix; Manfred Rahm; Dominik Schober
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2016-03-21
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2017-09-21

Abstract

Ein Verteilergetriebe zur Verteilung eines Antriebsdrehmoments einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeuges auf eine erste Achse und eine zweite Achse des Kraftfahrzeugs, bestehend aus einem Gehäuse (1) des Verteilergetriebes, einer Eingangswelle (2), einer koaxial zur Eingangswelle (2) angeordneten Kupplung (3), einer von der Kupplung (3) treibbaren Kettenradwelle (4) durch welche ein Antriebsdrehmoment der Eingangswelle (2) mittels eines Übertragungsgliedes (5), insbesondere einer Kette, auf eine Abtriebswelle (6) übertragbar ist, und einem Kugelrampenmechanismus (7), wobei der Kugelrampenmechanismus (7) eine Druckseite (8), eine Stützseite (9) und zwischen der Druckseite (8) und der Stützseite (9) in Rampen laufende Kugelelemente umfasst, wobei bei Ausrücken der Druckseite (8) des Kugelrampenmechanismus (7) die Druckseite (8) über mindestens einen Hebel (10) axial auf die Kupplung (3) wirkt, so dass die Kupplung (3) über den Hebel (10) betätigbar ist, wobei die Kettenradwelle (4) und die Stützseite (9) des Kugelrampenmechanismus (7) axial über das Gehäuse (1) abgestützt sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verteilergetriebe zur Verteilung eines Antriebsdrehmoments einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeuges auf eine erste Achse und eine zweite Achse des Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
Derartige Verteilergetriebe werden bekanntermaßen verwendet um ein Antriebsdrehmoment einer Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeuges auf mehrere Abtriebe aufzuteilen, wobei ein Abtrieb mit der ersten Achse und ein anderer Abtrieb mit der zweiten Achse des Kraftfahrzeuges verbunden bzw. verbindbar ist. Verteilergetriebe dieser Art werden sowohl in Kraftfahrzeugen mit permanentem als auch mit zuschaltbarem Allradantrieb eingesetzt. Das Antriebsdrehmoment kann in einem vorbestimmten Verhältnis oder frei wählbar auf die Abtriebe aufgeteilt werden. Um die Übertragung des Drehmoments auf die zweite Achse steuern zu können, ist üblicherweise eine Kupplungseinheit zwischen einer Eingangswelle und einem Abtrieb vorgesehen.
Ein Verteilergetriebe dieser Art ist beispielsweise aus der DE 10 2013 204 921 A1 bekannt. Diese offenbart ein Verteilgetriebe zur Verteilung eines Antriebsdrehmoments einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs auf eine erste Achse und eine zweite Achse des Kraftfahrzeugs, bestehend aus einer Eingangswelle, einer koaxial zu der Eingangswelle sitzenden Kupplung sowie einem von der Kupplung treibbaren Kettenrad, durch welches ein Antriebsmoment der Eingangswelle auf eine parallel dazu verlaufende Abtriebswelle übertragbar ist, wobei das Kettenrad auf einem halsförmig geformten Einzug des Gehäuses gelagert ist. Dabei sind sowohl die Kupplung über den Kupplungskorb als auch die Kupplungs-Aktuatorik, nämlich eine Kugelrampe, axial an der Eingangswelle abgestützt.
Bei einem derartigen Aufbau eines Verteilergetriebes kommt es bei Betätigung der Kupplung zu großen axialen Kräften vor und hinter der Kupplung, die durch entsprechend dimensionierte Lager auf die Eingangswelle abgeführt werden müssen. Auf die Eingangswelle wirken dadurch unerwünschte Biegemomente.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verteilergetriebe der genannten Art in dieser Hinsicht zu verbessern und insbesondere ein Verteilergetriebe anzugeben, dass es ermöglicht im Betrieb auftretende Biegemomente auf eine Eingangswelle zu reduzieren.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verteilergetriebe zur Verteilung eines Antriebsdrehmoments einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeuges auf eine erste Achse und eine zweite Achse des Kraftfahrzeugs, bestehend aus einem Gehäuse des Verteilergetriebes, einer Eingangswelle, einer koaxial zur Eingangswelle angeordneten Kupplung, einer von der Kupplung treibbaren Kettenradwelle durch welche ein Antriebsdrehmoment der Eingangswelle mittels eines Übertragungsgliedes, insbesondere einer Kette, auf eine Abtriebswelle übertragbar ist, und einem Kugelrampenmechanismus, wobei der Kugelrampenmechanismus eine Druckseite, eine Stützseite und zwischen der Druckseite und der Stützseite in Rampen laufende Kugelelemente umfasst, wobei bei Ausrücken der Druckseite des Kugelrampenmechanismus die Druckseite über mindestens einen Hebel axial auf die Kupplung wirkt, so dass die Kupplung über den Hebel betätigbar ist, wobei die Kettenradwelle und die Stützseite des Kugelrampenmechanismus axial über das Gehäuse abgestützt sind.
Erfindungsgemäß erfolgt die Aktuierung der Kupplung eines Verteilergetriebes also nicht direkt über die Druckseite eines Kugelrampenmechanismus, sondern indirekt über einen Hebelmechanismus, so dass es zu einer Übersetzung der von der Druckseite ausgeübten axialen Kraft auf ein Eingangselement der Kupplung, insbesondere eine Druckplatte der Kupplung, kommt und zu einer deutlichen Reduktion der auftretenden axialen Kräfte insbesondere am Aktuator. Hierdurch ist es ermöglicht, dass erfindungsgemäß die Stützseite des Kugelrampenmechanismus über ein gewöhnliches Gehäuse abgestützt wird, sowie zusätzlich auch Lagerstellen der Kettenradwelle am Gehäuse abgestützt werden, so dass insgesamt die axialen Kräfte im Wesentlichen nur über das Gehäuse abgeführt werden und nicht, wie sonst üblich, zumindest an einem der genannten Lager im Wesentlichen über die Eingangswelle abgestützt werden. Hierdurch kommt es zu einer Reduktion der auf die Eingangswelle wirkenden Biegemomente und zu einer geringeren Belastung an den Lagerstellen und Erhöhung des Wirkungsgrades des Verteilergetriebes. Das Getriebe ist optimiert für einen disconnect-Betrieb, also meist nicht verbundene zweite Achse, da in diesem Zustand die Lager der Kupplung und Kupplungs-Aktuatorik stillstehen und somit keine Verluste erzeugen.
Das genannte Übertragungsglied kann insbesondere eine Kette oder ein Riemen sein.
Vorzugsweise wirkt die Druckseite des Kugelrampenmechanismus über ein Schrägkugellager auf den Hebel, die Axialkraft der Kugelrampe wird also über das Schrägkugellager auf den Hebel der Kupplung übertragen.
Bevorzugt ist die Kettenradwelle über ein erstes Kettenradwellenlager und ein zweites Kettenradwellenlager axial am Gehäuse gelagert, wobei besonders bevorzugt das erste und zweite Kettenradlager seitlich an den gegenüberliegenden Seiten des Übertragungsgliedes angeordnet sind, so dass das Übertragungsglied zwischen dem ersten und dem zweiten Kettenradlager angeordnet ist.
Die Kupplung ist vorzugsweise eine Reibungskupplung umfassend mehrere Lamellenpaare und einen Kupplungskorb, insbesondere eine Trockenkupplung. Vorzugsweise ist auch die Aktuierung der Kupplung trocken ausgebildet.
Insbesondere kann ein Lager zwischen Kugelrampenmechanismus und Kupplung, insbesondere das Schrägkugellager, trocken ausgebildet sein, also nicht ölgeschmiert, besonders bevorzugt ist das Lager dauerhaft fettgeschmiert. Eine dauerhaft fettgeschmierte Ausbildung dieses Lagers ist erfindungsgemäß möglich, weil nur geringe axiale Belastungen auf das Lager wirken.
Das Übertragungsglied, insbesondere die Kette, kann ebenfalls trocken laufen oder auch ölgeschmiert sein.
Bevorzugt ist der Hebel über einen Drehpunkt im Kupplungskorb der Kupplung schwenkbar. Der Hebel wirkt vorzugsweise über einen Druckpunkt des Hebels auf die Kupplung. Der Druckpunkt kann insbesondere durch eine konvexe Form des Hebels ausgebildet sein. Der Abstand des Druckpunkts vom Drehpunkt des Hebels definiert das Übersetzungsverhältnis für die Aktuierung der Kupplung.
Der Drehpunkt des Hebels ist bevorzugt durch einen Ring im Kupplungskorb ausgebildet, der Hebel also an dem Ring schwenkbar gelagert. Der Ring kann in den Kupplungskorb eingesetzt sein oder einstückig mit diesem ausgebildet sein.
Vorzugsweise wird der größte Teil des axialen Kraftflusses an der Kupplung über den Kreis Hebel-Druckpunkt, Lamellenpaket der Kupplung, Kupplungskorb, Hebel-Drehpunkt, Hebel-Druckpunkt abgestützt. Der „größte Teil“ heißt dabei mehr als 50 %, bevorzugt auch mehr als 70 %, der axialen Kräfte laufen in diesem Kreis. Detaillierter ausgeführt verläuft dieser Kraftkreis bevorzugt über Hebel-Druckpunkt, Druckplatte der Kupplung, Lamellenpaket der Kupplung, Kupplungskorb-Hinterwand, Kupplungskorb-Außenzylinder, Hebel-Drehpunkt, Hebel-Druckpunkt. Der Rest der axialen Kräfte wird nach vorne an der Kettenradwelle und nach hinten an der Kugelrampe abgestützt.
Bevorzugt stehen die Lager der Kettenradwelle und des Kugelrampenmechanismus bei geöffneter Kupplung, also wenn kein Drehmoment an die zweite Achse übertragen wird, still.
Vorzugsweise ist die Eingangswelle des Verteilergetriebes am Gehäuse gelagert, insbesondere am dem Antrieb der Eingangswelle abgewandten Ende der Eingangswelle. Bevorzugt ist die Eingangswelle zusätzlich am dem Antrieb zugewandten Ende der Eingangswelle auch am Gehäuse gelagert. Alternativ kann die eingangsseitige Lagerung der Eingangswelle im Verteilergetriebe entfallen, wenn eine Lagerung bereits vor dem Verteilergetriebe, insbesondere in einem Hauptgetriebe, erfolgt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verteilergetriebes.
2 ist eine Schnittansicht der Kupplungs-Aktuator-Einheit eines erfindungsgemäßen Verteilergetriebes.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In den 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßes Verteilergetriebe dargestellt, wobei 1 das gesamte Verteilergetriebe zeigt, jedoch die Übertragung des Drehmoments über das Übertragungsglied 5 verkürzt dargestellt ist. In 2 ist die Kupplungs-Aktuator-Einheit dieses Verteilergetriebes genauer dargestellt.
Das Verteilergetriebe umfasst ein Verteilergetriebe-Gehäuse 1, eine Eingangswelle 2, die am in 1 links dargestellten Ende von einem Antrieb, insbesondere über ein Hauptgetriebe angetrieben sein kann. Koaxial zur Eingangswelle 2 ist eine als Trockenkupplung ausgebildete Kupplung 3 angeordnet und eine von der Kupplung 3 bei geschlossener Kupplung 3 treibbare Kettenradwelle 4, die als die Eingangswelle 2 umgebende Hohlwelle ausgebildet ist. Durch die Kettenradwelle 4 ist ein Antriebsdrehmoment der Eingangswelle 2 mittels einer Kette als Übertragungsglied 5 auf eine Abtriebswelle 6 übertragbar. Zur Aktuierung der Kupplung 3 ist ein Kugelrampenmechanismus 7 ebenfalls koaxial zur Eingangswelle 2 angeordnet, wobei der Kugelrampenmechanismus 7 eine Druckseite 8, insbesondere eine Kugelrampen-Druckplatte, und eine Stützseite 9, insbesondere eine Stützplatte, und zwischen der Druckseite 8 und der Stützseite 9 in Rampen laufende Kugelelemente umfasst. Durch Abrollen der Kugelelemente in den Rampen mit kontinuierlich ansteigenden Höhen kommt es bei einer relativen Drehung zwischen Druckseite 8 und Stützseite 9 zu einer axialen Bewegung der Druckseite 8 gegenüber der Stützseite 9. Die Stützseite 9 ist dabei axial über das Gehäuse 1 abgestützt.
Bei Ausrücken der Druckseite 8 des Kugelrampenmechanismus 7 drückt die Druckseite 8 über mindestens einen, bevorzugt über mehrere radial verteilte Hebel 10 axial auf die Kupplung 3, insbesondere auf eine Druckplatte 19 der Kupplung 3. Die Kupplung 3 weist mehrere Lamellenpaare 14 und einen Kupplungskorb 15 auf.
Die Kettenradwelle 4 ist, so wie die Stützseite 9 des Kugelrampenmechanismus 7, axial über das Gehäuse 1 abgestützt.
Die Druckseite 8 des Kugelrampenmechanismus 7 wirkt über ein Schrägkugellager 11 auf ein vom Drehpunkt 16 entferntes Ende des Hebels 10.
Der Drehpunkt 16 des Hebels 10 ist im Kupplungskorb 15 angeordnet. Ein durch entsprechende Ausformung des Hebels 10 und der Druckplatte 19 der Kupplung ausgebildeter Druckpunkt 17 des Hebels 10 wirkt zur Betätigung der Kupplung 3 axial auf diese.
Der Drehpunkt 16 des Hebels 10 liegt auf einem im Kupplungskorb 15 fixierten und mit der Eingangswelle 2 koaxialen Ring 18.
Durch die Ausbildung der Kraftübertragung über Schrägkugellager 11 und Hebel 10 wird erreicht, dass die bei Betätigung der Kupplung 3 auftretenden Reibkräfte an den Reibbelegen der Lamellenpaare 14 direkt über den Kupplungskorb 15 abgestützt werden und die axialen Kräfte auf das erste und zweite Kettenradlager 11, 12 sowie auf das Schrägkugellager 11 und die Abstützung der Stützseite 9 am Gehäuse 1 reduziert werden.
Der größte Teil des axialen Kraftflusses an der Kupplung 3 wird über den Kreis Hebel-Druckpunkt 17, Lamellenpaket 14 der Kupplung 3, Kupplungskorb 15, Hebel-Drehpunkt 16, Hebel-Druckpunkt 17 abgestützt.
Die Kettenradwelle 4 ist über ein erstes Kettenradwellenlager 12 und ein zweites Kettenradwellenlager 13 axial am Gehäuse 1 gelagert, wobei das Übertragungsglied 5 zwischen dem ersten 12 und dem zweiten Kettenradlager 13 angeordnet ist.
Die Eingangswelle 2 ist über ein erstes Eingangswellenlager 20 am dem Antrieb zugewandten Ende der Eingangswelle 2 (in 1 links) und ein zweites Eingangswellenlager 21 am dem Antrieb der Eingangswelle 2 abgewandten Ende der Eingangswelle 2 (in 1 rechts) am Gehäuse 1 gelagert. Das zweite Eingangswellenlager 21 ist dabei an einem mit der Eingangswelle 2 drehfesten Flansch 22 angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Eingangswelle
3: Kupplung
4: Kettenradwelle
5: Übertragungsglied
6: Abtriebswelle
7: Kugelrampenmechanismus
8: Druckseite
9: Stützseite
10: Hebel
11: Schrägkugellager
12: erstes Kettenradlager
13: zweites Kettenradlager
14: Lamellenpaare
15: Kupplungskorb
16: Drehpunkt
17: Druckpunkt
18: Ring
19: Druckplatte der Kupplung
20: erstes Eingangswellenlager
21: zweites Eingangswellenlager
22: Flansch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013204921 A1 [0003]

Claims

Verteilergetriebe zur Verteilung eines Antriebsdrehmoments einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeuges auf eine erste Achse und eine zweite Achse des Kraftfahrzeugs, bestehend aus einem Gehäuse (1) des Verteilergetriebes, einer Eingangswelle (2), einer koaxial zur Eingangswelle (2) angeordneten Kupplung (3), einer von der Kupplung (3) treibbaren Kettenradwelle (4) durch welche ein Antriebsdrehmoment der Eingangswelle (2) mittels eines Übertragungsgliedes (5), insbesondere einer Kette, auf eine Abtriebswelle (6) übertragbar ist, und einem Kugelrampenmechanismus (7), wobei der Kugelrampenmechanismus (7) eine Druckseite (8), eine Stützseite (9) und zwischen der Druckseite (8) und der Stützseite (9) in Rampen laufende Kugelelemente umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausrücken der Druckseite (8) des Kugelrampenmechanismus (7) die Druckseite (8) über mindestens einen Hebel (10) axial auf die Kupplung (3) wirkt, so dass die Kupplung (3) über den Hebel (10) betätigbar ist, wobei die Kettenradwelle (4) und die Stützseite (9) des Kugelrampenmechanismus (7) axial über das Gehäuse (1) abgestützt sind.
Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckseite (8) des Kugelrampenmechanismus (7) über ein Schrägkugellager (11) auf den Hebel (10) wirkt.
Verteilergetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettenradwelle (4) über ein erstes Kettenradwellenlager (12) und ein zweites Kettenradwellenlager (13) axial am Gehäuse (1) gelagert ist, wobei bevorzugt das erste und zweite Kettenradlager (12, 13) seitlich an den gegenüberliegenden Seiten des Übertragungsgliedes (5) angeordnet sind, so dass das Übertragungsglied (5) zwischen dem ersten (12) und dem zweiten Kettenradlager (13) angeordnet ist.
Verteilergetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (3) eine Reibungskupplung ist, umfassend mehrere Lamellenpaare (14) und einen Kupplungskorb (15), insbesondere eine Trockenkupplung.
Verteilergetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (10) über einen Drehpunkt (16) im Kupplungskorb (15) der Kupplung (3) schwenkbar ist und über einen Druckpunkt (17) des Hebels (10) auf die Kupplung (3) wirkt.
Verteilergetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt (16) des Hebels (10) durch einen Ring (18) im Kupplungskorb (15) ausgebildet wird.
Verteilergetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der größte Teil des axialen Kraftflusses an der Kupplung (3) über den Kreis Hebel-Druckpunkt (17), Lamellenpaket (14) der Kupplung (3), Kupplungskorb (15), Hebel-Drehpunkt (16), Hebel-Druckpunkt (17) abgestützt wird.
Verteilergetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lager zwischen Kugelrampenmechanismus (7) und Kupplung (3), insbesondere das Schrägkugellager (11), trocken ausgebildet ist, also nicht ölgeschmiert, besonders bevorzugt dauerhaft fettgeschmiert ist.
Verteilergetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager der Kettenradwelle (4) und des Kugelrampenmechanismus (7) bei geöffneter Kupplung (3), also wenn kein Drehmoment an die zweite Achse übertragen wird, still stehen.
Verteilergetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (2) am Gehäuse (1) gelagert ist, insbesondere am dem Antrieb der Eingangswelle (2) abgewandten Ende der Eingangswelle (2) und bevorzugt zusätzlich am dem Antrieb zugewandten Ende der Eingangswelle (2).