DE102018129200B4 - Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung mit Verdrehbetätigungseinrichtung und Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer solchen Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung - Google Patents

Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung mit Verdrehbetätigungseinrichtung und Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer solchen Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102018129200B4
DE102018129200B4 DE102018129200.7A DE102018129200A DE102018129200B4 DE 102018129200 B4 DE102018129200 B4 DE 102018129200B4 DE 102018129200 A DE102018129200 A DE 102018129200A DE 102018129200 B4 DE102018129200 B4 DE 102018129200B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
motor vehicle
ring
actuating
actuating element
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102018129200.7A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102018129200A1 (de
Inventor
Heiko Gruner
Sebastian Pflaum
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102018129200.7A priority Critical patent/DE102018129200B4/de
Publication of DE102018129200A1 publication Critical patent/DE102018129200A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102018129200B4 publication Critical patent/DE102018129200B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/20Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H48/22Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using friction clutches or brakes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00Friction clutches
    • F16D13/22Friction clutches with axially-movable clutching members
    • F16D13/38Friction clutches with axially-movable clutching members with flat clutching surfaces, e.g. discs
    • F16D13/52Clutches with multiple lamellae ; Clutches in which three or more axially moveable members are fixed alternately to the shafts to be coupled and are pressed from one side towards an axially-located member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F16D2023/123Clutch actuation by cams, ramps or ball-screw mechanisms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/38Constructional details
    • F16H48/40Constructional details characterised by features of the rotating cases
    • F16H2048/405Constructional details characterised by features of the rotating cases characterised by features of the bearing of the rotating case

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung mit einer Reibkupplung, welche zum selektiven Koppeln eines Wellenbauteils mit einem weiteren Bauteil (8) eingerichtet ist, und wobei das Wellenbauteil in einem Gehäusebauteil drehbar gelagert ist,weiter weist die Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung zum Betätigen der Reibkupplung einer Verdrehbetätigungseinrichtung auf, wobei diese ein erstes Ringelement (22), welches gegenüber einem Trägerelement (16) axial abgestützt ist, und ein zweites Ringelement (14), welches gegenüber dem ersten Ringelement (22) axial abgestützt ist und welches bei Verdrehung der beiden Ringelemente (14, 22) um eine Rotationsachse (29) und gegeneinander, in Richtung dieser Rotationsachse (29) axial verschiebbar ist,und mit einem Betätigungsantrieb, welcher zur Verdrehung von mindestens einem der beiden Ringelemente (14, 22) eingerichtet ist,wobei ein Betätigungselement (19) vorgesehen ist, welches durch die Verdrehung eines der beiden Ringelemente (14, 22) von dem zweiten Ringelement (14) in axialer Richtung verschiebbar und so zum Betätigen der Reibkupplung eingerichtet ist und weiter ist das Betätigungselement (19) gegenüber dem zweiten Ringelement (14) axial abgestützt,wobei zum drehbaren Lagern des Wellenbauteils gegenüber dem Gehäusebauteil ein Wellenlager (11) vorgesehen ist undwobei dieses Wellenlager (11) radial innerhalb wenigstens eines der beiden Ringelemente (14, 22) angeordnet ist,dadurch gekennzeichnet, dassdas Trägerelement (16) eine Betätigungselemente-Aufnahme (28) aufweist,dass das Betätigungselement (19) in dieser Betätigungselement-Aufnahme (28) abschnittsweise aufnehmbar ist, so dass sich das Betätigungselement (19) und das Trägerelement (16), wenn dieses abschnittsweise in der Betätigungselement-Aufnahme (28) aufgenommen ist, in einer Längsschnittebene durch die Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung im Bereich dieser Betätigungselement-Aufnahme (28) bildlich sowohl in axialer Richtung (30) wie auch in radialer Richtung (31) überdecken.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung mit Verdrehbetätigungseinrichtung und einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer solchen Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung. Eine Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruch ist aus der DE 10 2008 026 902 A1 bekannt.
  • Aus der DE 10 2005 010 403 A1 ist ein Reibungskupplungspaket mit einem motorisch angetriebenen Kugel-Rampen-Stellglied bekannt. Aus der DE 10 2016 209 019 B3 ist eine Kupplungseinrichtung und ein Hybridmodul bekannt. Aus der DE 20 2017 106 133 U1 ist ein mehrstufiger Kugelrampenaktuator bekannt.
  • Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrisch betätigbaren Differentialsperre beschrieben, dies ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung auf eine solche Anwendung zu verstehen. Bei einer selektiv verstellbaren Differentialsperre ist es von Bedeutung, schnell hohe Betätigungskräfte (hoher Sperrgrad des Differentials) auf eine Reibkupplung aufzubringen. Durch die Entwicklung von Antriebssträngen mit zum Teil hohen Leistungen und zum Teil mehreren Antriebsmaschinen, wie bei einem Hybridantrieb, ist es notwendig, diese Funktionalität mit hoher Leistungsdichte, also auf kleinem Bauraum, darzustellen und zudem eine hohe Regelungsqualität für die dynamische Verstellung zu erreichen. Aus dem Stand der Technik ist eine Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung bekannt, welche mittels einer Verdrehbetätigungseinrichtung betätigt wird. Bei dieser Verdrehbetätigungseinrichtung wird eine Dreh- in eine Axialbewegung umgesetzt und weiter ist diese dazu geeignet, hohe Axialkräfte zu erzeugen.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung mit einer Verdrehbetätigungseinrichtung mit geringem Bauraumbedarf anzugeben, sowie einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer solchen Kraftfahrzeugkupplung. Diese Aufgabe wird durch eine Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1, und einen Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß Patentanspruch 8 gelöst, zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweils abhängigen Patentansprüche.
  • Unter einer Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zum selektiven Übertragen eines Drehmoments mittels Festkörperreibung zu verstehen, die Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung weist zum Bereitstellen dieser Festkörperreibung wenigstens eine sogenannt Reibscheibe oder ein sogenanntes Lammellenpaket mit wenigstens zwei Reiblamellen oder vorzugsweise mit einer Vielzahl von Reiblamellen auf. Das Wirkprinzip einer solchen Reibkupplung ist grundsätzlich von Lamellen- oder Scheibenkupplungen bekannt, welche durch eine axiale Bewegung zum Erzeugen der Reibwirkung aufeinander gedrückt werden.
  • Im Sinne der Erfindung ist unter einer Verdrehbetätigungseinrichtung eine Einrichtung zum Umwandeln einer rotatorischen Bewegung, beziehungsweise Verdrehbewegung, in eine translatorische Bewegung, beziehungsweise Verschiebebewegung, zu verstehen. Vorzugsweise weist die Verdrehbetätigungseinrichtung wenigstens ein erstes und ein zweites Ringelement auf, welche um eine gemeinsame Rotationsachse gegeneinander verdrehbar sind. Durch eine mittelbare oder unmittelbare Kontaktierung dieser beiden Ringelemente zueinander ist diese Verdrehbewegung in die Längsbewegung entlang der Rotationsachse umwandelbar. Im Sinne der Erfindung ist unter dem unmittelbaren Kontaktieren zu verstehen, dass sich das erste und das zweite Ringelement direkt berühren, hingegen ist unter dem mittelbaren Kontaktieren zu verstehen, dass diese Ringelemente zu mindestens ein Zwischenelement kontaktieren, durch welches eine Kraft von einem auf das andere dieser Ringelemente übertragbar ist. Verdrehbetätigungseinrichtungen als solche sind allgemein aus dem Stand der Technik bekannt, insbesondere als sogenannter Kugelrampenmechanismus.
  • Weiter ist dieses erste Ringelement gegenüber einem Trägerelement axial abgestützt. Zusätzlich weist die Verdrehbetätigungseinrichtung das zweite Ringelement auf, welches gegenüber dem ersten Ringelement axial abgestützt ist. Durch eine Verdrehung der beiden Ringelemente um die Rotationsachse gegeneinander und die mittelbare oder unmittelbare Abstützung der beiden Ringelemente aufeinander, wird durch diese Verdrehbewegung eine Bewegung, insbesondere des zweiten Ringelements, in Richtung der Rotationsachse hervorgerufen und so ist die Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung betätigbar. Bei einer Verdrehbewegung der der beiden Ringelement um die Rotationsachse gegeneinander, kann eines dieser beiden Ringelement stillstehen und nur das andere verdreht werden.
  • Zudem weist die Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung einen Betätigungsantrieb auf, welcher zum Hervorrufen der Verdrehung der beiden Ringelement um die Rotationsachse und gegeneinander eingerichtet ist.
  • Insbesondere zum Übertragen der, von der Verdrehbewegung hervorgerufenen, axial Bewegung auf die Reibkupplung, ist ein Betätigungselement vorgesehen. Dabei ist dieses Betätigungselement durch die Verdrehung der beiden Ringelemente gegeneinander von dem zweiten Ringelement in axialer Richtung zur Betätigung der Reibkupplung verschiebbar.
  • Weiter weist die Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung zum drehbaren Lagern des Wellenbauteils gegenüber dem Gehäusebauteil ein Wellenlager auf, welches vorzugsweise als Wälzlager und bevorzugt als Schrägkugellager oder Kegelrollenlager ausgebildet ist.
  • Dabei ist dieses Wellenlager radial innerhalb wenigstens eines der beiden Ringelemente angeordnet und insbesondere durch eine solche radiale Schachtelung ist eine Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung mit geringem Bauraumbedarf, insbesondere geringem axialen Bauraumbedarf, erreichbar.
  • In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist das Wellenlager in axialer Richtung von wenigstens einem der beiden Ringelemente zu mindestens abschnittsweise überdeckt. Insbesondere durch einen derartigen Aufbau der Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung ist ein geringer axialer Bauraumbedarf erreichbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens zwischen dem Trägerelement und dem ersten Ringelement oder wenigstens zwischen dem Betätigungselement und dem zweiten Ringelement oder sowohl zwischen dem Trägerelement und dem ersten Ringelement und zwischen dem Betätigungselement und dem zweiten Ringelement jeweils ein Axiallager zur axialen Abstützung dieser Bauteile gegeneinander vorgesehen. Vorzugsweise ist wenigstens eines der Axiallager als Gleitlager ausgebildet und vorzugsweise sind beide Axiallager als Gleitlager ausgebildet. Insbesondere mittels eines Gleitlagers sind hohe Kräfte auf kleinem Bauraum übertragbar. Vorzugsweise ist wenigstens eines der Axiallager als Wälzlager ausgebildet und vorzugsweise sind beide Axiallager als Wälzlager ausgebildet. Insbesondere mittels eines Wälzlagers sind geringe Verlustgrade erreichbar.
  • In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung weist das Trägerelement eine Betätigungselemente-Aufnahme auf. Vorzugsweise ist diese Betätigungselement-Aufnahme als eine Ausnehmung ausgebildet und insbesondere bildet eine solche Betätigungselement-Aufnahme ein Loch in dem Trägerelement aus. Vorzugsweise weist das Trägerelement eine Vielzahl von solchen Betätigungselement-Aufnahmen auf.
  • Weiter ist ein Bereich des Betätigungselements in dieser Betätigungselement-Aufnahme aufnehmbar, so dass sich das Betätigungselement und das Trägerelement, insbesondere im planmäßigen Betrieb der Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung, in diesem Bereich bildlich betrachtet durchdringen können. Anders gewendet überdecken sich, in einer gedachten Längsschnittebene der Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung, wobei die Rotationsachse ein Element dieser Längsschnittebene ist, das Betätigungselement und das Trägerelement bildlich sowohl in axialer Richtung wie auch in radialer Richtung, wenn das Betätigungselement abschnittsweise in der Betätigungselement-Aufnahme aufgenommen ist. Weiter vorzugsweise ragt das Betätigungselement in die Betätigungselement-Aufnahme des Trägerelements nach radial innen hinein und dieses ragt somit insbesondere fingerartig in das Trägerelement. Insbesondere durch einen derartigen Aufbau der Erfindung ist ein geringer Bauraumbedarf erreichbar, insbesondere in axialer Richtung.
  • In einer bevorzugt Ausführungsform weist die Betätigungseinrichtung zum Verdrehen eines der beiden Ringelemente, vorzugsweise des zweiten Ringelements, ein Zahnradgetriebe mit gekreuzten Achsen und vorzugsweise ein Schraubradgetriebe, auf. Vorzugsweise weist eines der beiden Ringelemente, vorzugsweise das zweite Ringelement, einen Verzahnungsbereich auf, welcher das Schraubrad beziehungsweise ein Schraubradsegment des Schraubradgetriebes bildet. Weiter ist dieser Verzahnungsbereich dazu eingerichtet, beim Verdrehen des Ringelements mit einem Antriebsritzel (Schnecke beziehungsweise Antriebsritzel des Schraubradgetriebes) zu kämmen und so die Verdrehbewegung auf dieses Ringelement zu übertragen. Insbesondere wenn das zweite Ringelement zum Betätigen der Reibkupplung axial verschieblich ist, ergibt sich mit einem Schraubradgetriebe eine einfache Antriebsmöglichkeit, da ein Breitenversatz (axiale Verschieblichkeit) des zweiten Ringelements im Rahmen einer Verzahnungsbreite des Verzahnungsbereichs tolerabel ist und anders als bei einer Anbindung einer Schubstange mittels eines Kugelkopfes keine Biegemomente, insbesondere bei der Betätigung, entstehen.
  • In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist das erste Ringelement mit dem Gehäusebauteil formschlüssig verbunden, so dass mittels dieser Verbindung eine Verdrehung dieses Ringelements gegenüber dem Gehäusebauteil um die Rotationsachse verhindert ist. Weiter ist diese formschlüssige Verbindung derart ausgebildet, dass allerdings eine axiale Verschiebung dieses Ringelements, also eine Bewegung entlang der Rotationsachse, ermöglicht ist. Insbesondere mittels eines solchen Aufbaus ist eine besonders einfache Montage des ersten Ringelements ermöglicht.
  • Weiter ist ein Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung der zuvor beschriebenen Bauarten vorgesehen. Vorzugsweise ist diese Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung zum Zuschalten einer zusätzlichen Antriebsmaschine oder einer zusätzlichen Antriebsachse eingerichtet. Weiter vorzugsweise ist die Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung als eine selektiv betätigbare Differentialsperre eingerichtet, mit welcher ein vorzugsweise variabler Sperrgrad für eine Antriebsachse einstellbar ist. Insbesondere durch die beschriebene Bauart ist eine Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung geringer Baugrößer erreichbar und so ist ein Kraftfahrzeugantriebsstrang mit kompakten Abmessungen darstellbar.
  • In einer bevorzugt Ausführungsform des Kraftfahrzeugantriebsstrangs ist das Gehäusebauteil als ein Differentialgehäuse eines Differentials zum Ausgleichen unterschiedlicher Raddrehzahlen von zwei Antriebsrädern einer antreibbaren Fahrzeugachse ausgebildet. Ein solches Differential oder Differentialgetriebe ist aus dem Stand der Technik in verschiedenen Bauformen, insbesondere als Stirnraddifferential oder als Kegelraddifferential, bekannt. Weiter weist das Differential einen sogenannten Differentialkorb auf, in welchem Zahnräder aufgenommen sind, welche zwei Antriebswelle miteinander derart Verbinden, dass ein Drehzahlausgleich zwischen diesen beiden Antriebswellen ermöglicht ist, wie dieser insbesondere bei einer Kurvenfahrt eines Kraftfahrzeugs auftreten kann.
  • Weiter ist das Wellenbauteil als eine dieser Antriebswelle ausgebildet, wobei diese Antriebswelle zum Antreiben eines der Antriebsräder dieser antreibbaren Fahrzeugachsen ausgebildet ist. Die Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung ist zum selektiven Erzeugen einer Sperrwirkung in diesem Differential eingerichtet und weist zum Aufbringen dieser Sperrwirkung, also einer Behinderung einer freien Drehung dieser Antriebswellen gegeneinander, eine Lammellenkupplung als Reibkupplung auf. Diese Lammellenkupplung ist durch das Betätigungselement betätigbar, insbesondere ist diese Lamellenkupplung also durch die axiale Verschiebung des zweiten Ringelements öffen- und schließbar. Insbesondere durch die besonders kompakte Bauform der vorgeschlagenen Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung ergibt sich eine einfache Möglichkeit eine selektiv steuerbare Differentialsperre darzustellen.
  • Anders gewendet, weisen magnetische betätigte Systeme zur Betätigung einer Kraftfahrzeugkupplung eine hohe Stromaufnahme auf und können prinzipbedingt die Ansteuer-Genauigkeiten hydraulisch oder elektromechanisch betätigter System nicht erreichen. Hydraulische Systeme erfordern eine aufwändige Druckerzeugungseinheit, Ölfilterung, Entlüftung und meist einen Drucksensor sowie spezielles Öl, womit diese sich üblicherweise aus Kosten- und Aufwandssicht erst für Systeme mit mehr als einer Kupplung eignen. Nachteilig bei elektromagnetisch betätigten Systemen ist der Bauraumbedarf, der für die Aktuierung üblicherweise notwendig ist.
  • Der vorgeschlagene Kugelrampenmechanismus in Kombination mit einer Aktuierung, insbesondere einer Linearantriebseinheit, ist in der Regel zu groß für hochintegrierte Getriebe, insbesondere solche mit einer elektrischen Antriebsmaschine. Bei einem Kugelrampensystem ist es naheliegend, die Aktuierung, also den Antrieb für die Verdrehung der beiden Ringelemente gegeneinander, in axialer Richtung aufzubauen. Bei einem solchen Aufbau erreicht man eine Einbaulänge (Erstreckung in axialer Richtung), für ein System wie es zum Zuschalten eines Antriebs oder für eine Differentialsperre ausreichend ist, von ca. 40 mm Länge.
  • Um insbesondere die axiale Baulänge zu verringern, ist eine neue „gekröpfte“ Anordnung einer Verdrehbetätigungseinrichung mit vorzugsweise fingerartig ineinander ragenden Bauteilen (Trägerelement, Betätigungselement) vorgeschlagen. Zum Betätigen der Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung ist in einer Ausführungsform der Erfindung ein elektrischer Aktuatormotor vorgesehen. Mit diesem elektrischen Aktuatormotor ist, vorzugsweise mittels eines Schraubradgetriebes, die Verdrehbetätigungseinrichtung betätigbar. Dabei weist das Schraubradgetriebe eine Schnecke (Schraubradritzel mit einem Zahn) auf, welche zum Übertragen der Antriebsleistung des Aktuatormotors mit einer Verzahnung auf einem der Ringelemente kämmt, vorzugsweise auf dem zweiten Ringelement. Das erste und das zweite Ringelement kontaktieren sich in dieser Ausführungsform der Erfindung mittelbar über eine Vielzahl von Kugeln, vorzugsweise 4 bis 6 Kugeln, welche gleichmäßig zwischen den Ringelementen verteilt sein können. Durch die Verdrehung der beiden Ringelemente gegeneinander ist eine Aufspreizbewegung (Bewegung in axialer Richtung) dieser zueinander ermöglicht. Vorzugsweise ist das erste Ringelement über seinen Umfang im Gehäusebauteil zur radialen Zentrierung und für die axiale Beweglichkeit gleitgelagert.
  • Weiter weist das Trägerbauteil eine Betätigungselement-Aufnahme, insbesondere in Form einer Ausnehmung, auf, in welche das Betätigungselement mindestens bereichsweise eingreift, insbesondere fingerartig eingreift. Insbesondere durch dieses Eingreifen überdecken sich das Trägerbauteil und das Betätigungsbauteil in diesem Bereich sowohl axial, wie auch radial. Vorzugsweise weist die Kraftfahrzeugkupplung eine Vielzahl solcher, über den Umfang des Trägerelements verteilter, Bereiche auf, in welche das Betätigungselement eingreift. Insbesondere durch eine solche Ausgestaltung ist eine günstige Verteilung der Betätigungskraft zum Betätigen der Reibkupplung ermöglicht.
  • Vorzugsweise weist das erste Ringelement einen Formschlussbereich auf, der zum Ausbilden einer formschlüssigen Verbindung mit dem Gehäusebauteil ausgebildet ist. Dieser Formschlussbereich ist derart ausgebildet, dass das erste Ringelement entlang der Rotationsachse, also in axialer Richtung, verschiebbar ist, aber ein Verdrehen des ersten Ringelements gegenüber dem Gehäusebauteil verhindert ist. Vorzugsweise ist dieser Formschlussbereich als wenigstens eine erhabene Nase oder Zahn ausgebildet oder bevorzugt ist dieser Formschlussbereich als wenigstens eine eingetiefte Nut ausgebildet. Vorzugsweise weist das Gehäusebauteil wenigstens einen Gegenbereich auf, welcher zum Ausbilden dieser Formschlussverbindung mit dem Formschlussbereich des Trägerbauteils eingerichtet ist. Insbesondere mittels einer solchen Formschlussverbindung ist das erste Ringelement gegenüber dem Gehäusebauteil verdrehgesichert und axial verschieblich gelagert.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Zentrierung und Verdrehsicherung des ersten Ringelements gegenüber dem Gehäusebauteil ausschließlich über die Flanken von wenigstens 2, vorzugsweise aber von 3 oder 4 oder mehr, sogenannten Mitnehmern erreicht, welche in das Gehäusebauteil eingreifen.
  • Vorzugsweise übertragen Axiallager, welche zwischen dem ersten Ringelement und dem Trägerbauteil beziehungsweise zwischen dem zweiten Ringelement und dem Betätigungselement angeordnet sind die Spreizbewegung, also die Verschiebung insbesondere des zweiten Ringelements gegenüber dem ersten Ringelement in axialer Richtung, und damit der Spreizkräfte von den beiden Ringelementen auf die gegenüber diesen drehbaren Elemente (Trägerelement, Betätigungselement). Vorzugsweise ist zum Öffnen der Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung eine elastische Feder vorgesehen, vorzugsweise eine Spiralfeder und bevorzugt wenigstens eine Tellerfeder.
  • Nachfolgend ist die Erfindung und einzelne Merkmale dieser anhand einer Figur näher erläutert, dabei zeigt:
    • 1: eine schematisierte Längsschnittdarstellung eines Differentials mit Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung als Differentialsperre.
  • Die in 1 dargestellte Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung löst das Problem, eine Differentialsperre auf geringem Bauraum darzustellen insbesondere durch eine „gekröpfte“ Anordnung eines Kugelrampesystems mit fingerartig ineinander ragenden Trägerelement 16 und Betätigungselement 19. Die Antriebswellen 1, 2 übertragen Antriebsleistung, welche von einer Antriebsmaschine auf das Antriebszahnrad 9 übertragen wird, auf jeweils ein Antriebsrad (nicht dargestellt) einer antreibbaren Fahrzeugachse. Weiter weist das Differential Kegelräder 3, 4, 5 auf, welche bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs einen Drehzahlausgleich zwischen den beiden Antriebswellen 1, 2 ermöglichen. Das Kegelrad 5 ist auf dem Differentialbolzen 6 drehbar gelagert. Die beiden Kegelräder 3, 4 sind jeweils drehfest mit einer der Antriebswellen 1, 2 verbunden und somit drehbar gegenüber dem Differentialkorb 8 in diesem aufgenommen. Die erste Antriebswelle 1 ist über ein Wälzlager 10 im Differentialgehäuse 12 gelagert, ebenso ist die zweite Antriebswelle 2 drehbar im Differentialgehäuse 12 gelagert. Die zweite Antriebswelle 2 ist mit einem Radialwellendichtring 24 gegenüber dem Differentialgehäuse 12 abgedichtet.
  • Auf der zweiten Antriebswelle 2 ist der Mitnehmer 18 angeordnet. Über das Wellenlager 11 ist die Antriebswelle 2 drehbar im Differentialgehäuse 12 gelagert. Die Sperrwirkung für das Differential ist selektiv über das Lammellenpaket 7 steuerbar. Das Lamellenpaket 7 stütz sich in axialer Richtung einerseits gegen die erste Endlamelle 21 ab und wird andererseits über die zweite Endlamelle 20 von dem Betätigungselement 19 betätigt.
  • Die Betätigungskraft und der Betätigungsweg, also die Kraft welche zum Übertragen eines Drehmoments über das Lamellenpaket 7 von der zweiten Antriebswelle 2 auf die erste Antriebswelle 1 notwendig ist, wird über den Kugelrampenmechanismus, welcher das erste Ringelement und das zweite Ringelement 14 sowie die eine dargestellte Kugel 23 bereitgestellt. Die beiden Ringelemente 14, 22 sind um die Rotationsachse 29 gegeneinander verdrehbar, da das zweite Ringelement 14 über die Schnecke 13 der Betätigungseinrichtung verdrehbar ist. Die axiale Richtung 30 erstreckt sich in Richtung der Rotationsachse 29 und orthogonal zu dieser ist die radiale Richtung 31 orientiert.
  • Ein nicht dargestellter Aktuatormotor treibt die Schnecke 13 (Schraubradritzel mit einem Zahn) an, welche mit der Verzahnung des zweiten Ringelements 14 zum Verdrehen dieses Ringelements kämmt. Über die Kugeln 23 (üblicherweise 4-6 St. über den Umfang verteilt) erfolgt eine Aufspreizbewegung (Bewegung in axialer Richtung) der beiden Ringelement 22 und 14 zueinander. Das erste Ringelement 22 ist über seinen Umfang im Differentialgehäuse 12 zur Zentrierung und zur axialen Bewegung gleitgelagert. Über mindestens einen Vorsprung (überlicherweise aber 2, 3 oder 4 St.), welcher sich in einer Eintiefung formschlüssig im Differentialgehäuse abstützt, ist das erste Ringelement 22 gegenüber dem Differentialgehäuse 12 verdrehgesichert.
  • Alternativ kann die Zentrierung und Verdrehsicherung des ersten Ringelements 22 gegenüber dem Differentialgehäuse 12 auch ausschließlich über die Flanken von mindestens 3 oder vorzugsweise 4, Vorsprüngen erfolgen.
  • Die beiden Axiallager 15 übertragen die Spreizbewegung und -kräfte von den Ringelementen 14, 22 auf die mit dem Differentialgehäuse drehenden Elemente, nämlich das Trägerelement 16 und das Betätigungselement 19. Weiter ist die Tellerfeder 25 vorgesehen, welche die Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung vorspannt und standardmäßig in eine geöffnete (keine Sperrwirkung) Stellung drängt, eine Betätigung der Reibkupplung und damit des Lammellenpakets 7 erfolgt über eine axiale Verschiebung des Betätigungselements 19. Die Reibkupplung weist die Endlamellen 21 und 22 sowie das Lammellenpaket 7 auf.
  • Der Differentialkorb 8 ist aus dem Antriebszahnrad 9 und dem Mitnehmer 18 zusammengesetzt, welche stoffschlüssig (26, 27) mit diesem verbunden sind. Auf dem Mitnehmer 18 ist das Trägerelement über den Sicherungsring 17 abgestützt.
  • Das Betätigungselement 19 überdeckt im Bereich der Betätigungselement-Aufnahme 28 das Trägerelement 16 sowohl in radialer Richtung wie auch in axialer Richtung. Die Betätigungselement-Aufnahme 28 ist aus Ausnehmung des Trägerelements 16 gestaltet, so dass das Betätigungselement 19 in diese nach radial innen fingerartig eingreift.
  • In radialer Richtung ist das Wellenlager 11 vollständig innerhalb des ersten und zweiten Ringelements 14, 22 angeordnet. In axialer Richtung ist das Wellenlager 11 zu mindestens teilweise von dem ersten und zweiten Ringelement 14, 22 überdeckt. Durch die radial innere Anordnung des Wellenlagers 11 in den beiden Ringelementen 14, 22 ist das axiale ineinander Schieben dieser ermöglicht und somit ist ein geringer Bauraumbedarf erzielbar.
  • Bezugszeichenliste
  • 1, 2
    Antriebswellen
    3, 4, 5
    Kegelräder des Differentials
    6
    Differentialbolzen
    7
    Lamellenpaket der Reibkupplung
    8
    Differentialkorb
    9
    Antriebszahnrad
    10
    Wälzlager, Wellenlager von 1
    11
    Wellenlager von 2
    12
    Differentialgehäuse
    13
    Schnecke, beziehungsweise Antriebsritzel
    14
    Zweites Ringelement
    15
    Axiallager
    16
    Trägerelement
    17
    Sicherungsring
    18
    Mitnehmer
    19
    Betätigungselement
    20, 21
    Endlamellen
    22
    Erstes Ringelement
    23
    Kugeln
    24
    Radialwellendichtring
    25
    Tellerfeder
    26, 27
    Stoffschlüssige Verbindungen
    28
    Betätigungselement-Aufnahme
    29
    Rotationsachse
    30
    axiale Richtung
    31
    radiale Richtung

Claims (9)

  1. Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung mit einer Reibkupplung, welche zum selektiven Koppeln eines Wellenbauteils mit einem weiteren Bauteil (8) eingerichtet ist, und wobei das Wellenbauteil in einem Gehäusebauteil drehbar gelagert ist, weiter weist die Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung zum Betätigen der Reibkupplung einer Verdrehbetätigungseinrichtung auf, wobei diese ein erstes Ringelement (22), welches gegenüber einem Trägerelement (16) axial abgestützt ist, und ein zweites Ringelement (14), welches gegenüber dem ersten Ringelement (22) axial abgestützt ist und welches bei Verdrehung der beiden Ringelemente (14, 22) um eine Rotationsachse (29) und gegeneinander, in Richtung dieser Rotationsachse (29) axial verschiebbar ist, und mit einem Betätigungsantrieb, welcher zur Verdrehung von mindestens einem der beiden Ringelemente (14, 22) eingerichtet ist, wobei ein Betätigungselement (19) vorgesehen ist, welches durch die Verdrehung eines der beiden Ringelemente (14, 22) von dem zweiten Ringelement (14) in axialer Richtung verschiebbar und so zum Betätigen der Reibkupplung eingerichtet ist und weiter ist das Betätigungselement (19) gegenüber dem zweiten Ringelement (14) axial abgestützt, wobei zum drehbaren Lagern des Wellenbauteils gegenüber dem Gehäusebauteil ein Wellenlager (11) vorgesehen ist und wobei dieses Wellenlager (11) radial innerhalb wenigstens eines der beiden Ringelemente (14, 22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (16) eine Betätigungselemente-Aufnahme (28) aufweist, dass das Betätigungselement (19) in dieser Betätigungselement-Aufnahme (28) abschnittsweise aufnehmbar ist, so dass sich das Betätigungselement (19) und das Trägerelement (16), wenn dieses abschnittsweise in der Betätigungselement-Aufnahme (28) aufgenommen ist, in einer Längsschnittebene durch die Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung im Bereich dieser Betätigungselement-Aufnahme (28) bildlich sowohl in axialer Richtung (30) wie auch in radialer Richtung (31) überdecken.
  2. Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenlager (11) in axialer Richtung (30) von wenigstens einem der beiden Ringelemente (14, 22) zu mindestens abschnittsweise überdeckt ist.
  3. Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Trägerelement (16) und dem ersten Ringelement (22) oder zwischen dem Betätigungselement (19) und dem zweiten Ringelement (14) oder dass sowohl zwischen dem Trägerelement (16) und dem ersten Ringelement (22) und zwischen dem Betätigungselement (19) und dem zweiten Ringelement (22) jeweils ein Axiallager (15) zur axialen Abstützung dieser Bauteile gegeneinander vorgesehen ist.
  4. Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungselement-Aufnahme (28) als eine Ausnehmung in dem Trägerelement (16) ausgebildet ist.
  5. Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (16) eine Vielzahl von Betätigungselement-Aufnahmen (28) aufweist.
  6. Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsantrieb zum Verdrehen eines der beiden Ringelemente (14, 22) ein Schraubradgetriebe aufweist und dass eines dieser Ringelemente (14, 22) einen Verzahnungsbereich aufweist, welcher zum Verdrehen eines dieser beiden Ringelement (14, 22) mit einem Antriebsritzel (13) kämmt.
  7. Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ringelement (22) mit dem Gehäusebauteil formschlüssig verbunden ist, so dass mittels dieser Verbindung eine Verdrehung dieses Ringelements (22) gegenüber dem Gehäusebauteil um die Rotationsachse (29) verhindert aber eine axiale Verschiebung entlang der Rotationsachse (29) ermöglicht ist.
  8. Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  9. Kraftfahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäusebauteil als ein Differentialgehäuse (12) eines Differentials zum Ausgleichen unterschiedlicher Raddrehzahlen von zwei Antriebsrädern einer antreibbaren Fahrzeugachse ausgebildet ist, dass das Wellenbauteil als eine Antriebswelle (2) zum Antreiben eines dieser Antriebsräder ausgebildet ist, dass die Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung zum selektiven Erzeugen einer Sperrwirkung in diesem Differential ein Lammellenpaket (7) aufweist, dass diese Lammellenpaket (7) durch das Betätigungselement (19) betätigbar ist.
DE102018129200.7A 2018-11-20 2018-11-20 Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung mit Verdrehbetätigungseinrichtung und Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer solchen Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung Active DE102018129200B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018129200.7A DE102018129200B4 (de) 2018-11-20 2018-11-20 Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung mit Verdrehbetätigungseinrichtung und Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer solchen Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018129200.7A DE102018129200B4 (de) 2018-11-20 2018-11-20 Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung mit Verdrehbetätigungseinrichtung und Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer solchen Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102018129200A1 DE102018129200A1 (de) 2020-05-20
DE102018129200B4 true DE102018129200B4 (de) 2020-09-24

Family

ID=70470576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018129200.7A Active DE102018129200B4 (de) 2018-11-20 2018-11-20 Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung mit Verdrehbetätigungseinrichtung und Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer solchen Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018129200B4 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005010403A1 (de) * 2004-04-19 2005-11-03 Borgwarner Inc., Auburn Hills Reibungskupplungspaket mit einem motorisch angetriebenen Kugel-Rampen-Stellglied
DE102008026902A1 (de) * 2008-06-05 2009-12-10 Gkn Driveline International Gmbh Axialverstellvorrichtung mit Linearantriebsmitteln
DE102016209019B3 (de) * 2016-05-24 2017-05-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kupplungseinrichtung und Hybridmodul
DE202017106133U1 (de) * 2016-10-13 2018-01-21 Ford Global Technologies, Llc Mehrstufiger Kugelrampenaktuator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005010403A1 (de) * 2004-04-19 2005-11-03 Borgwarner Inc., Auburn Hills Reibungskupplungspaket mit einem motorisch angetriebenen Kugel-Rampen-Stellglied
DE102008026902A1 (de) * 2008-06-05 2009-12-10 Gkn Driveline International Gmbh Axialverstellvorrichtung mit Linearantriebsmitteln
DE102016209019B3 (de) * 2016-05-24 2017-05-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kupplungseinrichtung und Hybridmodul
DE202017106133U1 (de) * 2016-10-13 2018-01-21 Ford Global Technologies, Llc Mehrstufiger Kugelrampenaktuator

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018129200A1 (de) 2020-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005004291B4 (de) Getriebeanordnung zur variablen Drehmomentverteilung
DE4438930C1 (de) Zahnstangenlenkung bzw. -steuerung mit Servomotor
DE102005004290B4 (de) Getriebemodul zur variablen Drehmomentverteilung
EP2098743B1 (de) Stellmechanismus zum Ein- und Ausrücken einer Trennkupplung mit drehbarem Kurvensegment
DE3787552T2 (de) Zusatzgetriebe für Kraftfahrzeuge.
EP3478992A1 (de) Parksperreneinheit und elektroantriebsanordnung mit einer parksperre
WO2020099137A1 (de) Elektrische antriebsvorrichtung für ein kraftfahrzeug, insbesondere für einen kraftwagen
DE102008063904A1 (de) Antriebsanordnung
AT503001A2 (de) Reibungskupplung mit aktuator und tellerfeder
DE10335193A1 (de) Selektiv sperrbare Differentialbaugruppe für ein Kraftfahrzeug
WO2006128533A1 (de) Verteilergetriebe für kraftfahrzeuge mit einer gesteuerten reibungskupplung
DE202005017525U1 (de) Reibungskupplung
DE102015217164A1 (de) Baugruppe mit einer Reibeinrichtung
WO2017088875A1 (de) Kupplungsanordnung für ein fahrzeug sowie fahrzeug mit der kupplungsanordnung
AT5363U1 (de) Verteilergetriebe mit steuerbarer reibungskupplung
EP2024668B1 (de) Getriebeeinheit mit wenigstens einem lamellenschaltelement
DE102015120818B4 (de) Getriebe mit schaltbarem Planetensatz sowie Freilaufkupplung für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug
DE102018129200B4 (de) Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung mit Verdrehbetätigungseinrichtung und Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer solchen Kraftfahrzeugkupplungsvorrichtung
DE102013215849A1 (de) Antriebswandlervorrichtung und Achsgetriebevorrichtung mit einer Antriebswandlervorrichtung
EP3368799B1 (de) Schaltvorrichtung und antriebseinheit für ein kraftfahrzeug
DE102019115903A1 (de) Hybridmodul mit Dreifachkupplung sowie Antriebsstrang
AT504251B1 (de) Kompakte antriebsanordnung mit lamellenkupplung
DE102021100448B3 (de) Sperrdifferentialgetriebe für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben eines Sperrdifferentialgetriebes für ein Kraftfahrzeug
DE10219920B4 (de) Antrieb mit integrierter Bremse
DE10307018B4 (de) Verteilergetriebe mit regelbarer Kupplung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final