DE102018218536A1 - Differential gear - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Differentialgetriebe mit einem Antriebsrad (1) vorgeschlagen, welches mit einem Differentialkorb (3) verbunden ist, welcher über zumindest einen Differentialbolzen (2) ein erstes Ausgleichskegelrad (4) und ein zweites Ausgleichskegelrad (5) drehbar lagert, wobei die Ausgleichskegelräder (4, 5) jeweils mit einem ersten Achskegelrad (6) einer ersten Abtriebswelle (8) und mit einem zweiten Achskegelrad (7) einer zweiten Abtriebswelle (9) in Eingriff stehen, wobei zum Entkoppeln zumindest einer Abtriebswelle (8, 9) von den zugeordneten Ausgleichskegelrädern (4, 5) das der Abtriebswelle (8, 9) zugeordnete Achskegelrad (6, 7) schaltbar ausgeführt ist. Ferner wird eine elektrische Antriebsachse eines Fahrzeuges mit einem Differentialgetriebe vorgeschlagen. Zudem wird ein Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Vorderachsen-Differential (21) und einem Hinterachsen-Differential (23) vorgeschlagen, wobei zumindest eines der Differentiale als Differentialgetriebe ausgeführt ist.

Figure DE102018218536A1_0000
A differential gear with a drive wheel (1) is proposed, which is connected to a differential cage (3) which rotatably supports a first differential bevel gear (4) and a second differential bevel gear (5) via at least one differential bolt (2), the differential bevel gears ( 4, 5) are each in engagement with a first axle bevel gear (6) of a first output shaft (8) and with a second axle bevel gear (7) of a second output shaft (9), with at least one output shaft (8, 9) being decoupled from the associated ones Differential bevel gears (4, 5), the axle bevel gear (6, 7) assigned to the output shaft (8, 9) is switchable. Furthermore, an electric drive axle of a vehicle with a differential gear is proposed. In addition, a drive train of a vehicle with a front axle differential (21) and a rear axle differential (23) is proposed, at least one of the differentials being designed as a differential gear.
Figure DE102018218536A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Antriebsachse eines Fahrzeuges mit einem Differentialgetriebe sowie einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Differentialgetriebe.The present invention relates to a differential gear according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to an electric drive axle of a vehicle with a differential gear and a drive train of a vehicle with a differential gear.

Beispielsweise aus der Druckschrift DE 197 16 386 C2 ist ein Ausgleichsgetriebe als Differentialgetriebe für ein Fahrzeug mit zuschaltbarem Vierradantrieb bekannt. Das Getriebe ist für die Vorderachse des Fahrzeuges vorgesehen. Die Antriebskraft des Fahrzeugmotors wird auf die Hinterräder und die Vorderräder über ein Wechselgetriebe und ein Verteilergetriebe verteilt. Die Antriebskraft für die Vorderräder wird mittels einer Gelenkwelle auf das vordere Ausgleichsgetriebe übertragen. Das Ausgleichsgetriebe weist ein äußeres Ausgleichsgehäuse auf, welches aus einem Gehäusekörper und einem Deckel zusammengesetzt ist. An dem Ausgleichsgehäuse ist ein Zahnkranz festgelegt, auf den die Antriebskraft des Fahrzeugmotors mittels eines Ausgleichskegelgrades übertragen wird. In dem äußeren Gehäusekörper ist ein inneres Ausgleichsgehäuse koaxial drehbar eingesetzt. Dem inneren Ausgleichsgehäuse ist eine Klauenkupplung als Kupplungsteil zugeordnet, deren Klaue mit einer Klaue des inneren Ausgleichsgehäuses in Eingriff bringbar ist. Das Kupplungsteil weist einen Betätigungskörper mit einer Druckkammer auf. Wenn ein bestimmter Druck des Betätigungskörpers anliegt, wird die Klaue des Kupplungsteiles über eine Membran verschoben, sodass die Klaue des Kupplungsteils mit der Klaue des inneren Ausgleichsgehäuses in Eingriff steht. In diesem Zustand dreht sich das äußere Ausgleichsgehäuse zusammen mit dem inneren Ausgleichsgehäuse als gemeinsames Bauteil, sodass die Antriebskraft des Fahrzeugmotors auch auf die vordere Antriebswelle übertragen wird. Wenn der Druck in der Druckkammer vermindert wird, wird die Membran mit der Klaue des Kupplungsteiles derart verschoben, dass die Klaue des Kupplungsteiles und die Klaue des inneren Ausgleichsgehäuses voneinander getrennt sind. Somit dreht das äußere Ausgleichgehäuse und das innere Ausgleichsgehäuse des Ausgleichsgetriebes unabhängig voneinander, sodass die Vorderräder von dem Antrieb des Fahrzeugmotors getrennt sind. Nachteilig hierbei ist die zusätzliche Klauenkupplung, wodurch das bekannte Differentialgetriebe konstruktiv aufwändig und kostenintensiv wird.For example from the publication DE 197 16 386 C2 A differential is known as a differential gear for a vehicle with a switchable four-wheel drive. The gearbox is intended for the front axle of the vehicle. The driving force of the vehicle engine is distributed to the rear wheels and the front wheels via a change gear and a transfer case. The drive force for the front wheels is transferred to the front differential by means of a cardan shaft. The differential gear has an outer differential housing, which is composed of a housing body and a cover. A gear rim is fixed to the differential housing, to which the driving force of the vehicle engine is transmitted by means of a differential cone degree. An inner differential housing is inserted coaxially rotatable in the outer housing body. A claw coupling is assigned to the inner differential housing as a coupling part, the claw of which can be brought into engagement with a claw of the inner differential housing. The coupling part has an actuating body with a pressure chamber. When a certain pressure of the actuating body is present, the claw of the coupling part is displaced via a membrane, so that the claw of the coupling part is in engagement with the claw of the inner differential housing. In this state, the outer differential housing rotates together with the inner differential housing as a common component, so that the driving force of the vehicle engine is also transmitted to the front drive shaft. When the pressure in the pressure chamber is reduced, the membrane with the claw of the coupling part is displaced such that the claw of the coupling part and the claw of the inner differential housing are separated from one another. Thus, the outer differential case and the inner differential case of the differential gear rotate independently of each other, so that the front wheels are separated from the drive of the vehicle engine. The disadvantage here is the additional claw clutch, which makes the known differential gear structurally complex and cost-intensive.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Differentialgetriebe der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei dem konstruktiv einfach und kostengünstig eine Entkopplung von zumindest einer Abtriebswelle realisiert wird.The object of the present invention is to propose a differential gear of the type described in the introduction, in which a decoupling of at least one output shaft is implemented in a structurally simple and cost-effective manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 9 bzw. 10 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.This object is achieved by the features of claim 1 or 9 or 10. Advantageous and claimed further developments result from the subclaims and the description as well as the drawings.

Somit wird ein Differentialgetriebe mit einem Antriebsrad vorgeschlagen, welches mit einem Differentialkorb verbunden ist. An dem Differentialkorb ist zumindest ein Differentialbolzen vorgesehen, an dem zumindest ein erstes Ausgleichskegelrad und ein zweites Ausgleichskegel drehbar gelagert sind, wobei die Ausgleichskegelräder jeweils mit einem ersten Achskegelrad einer ersten Abtriebswelle und mit einem zweiten Achskegelrad einer zweiten Abtriebswelle in Eingriff stehen. Um eine konstruktiv einfache und kostengünstige Möglichkeit zum Entkoppeln zumindest einer Abtriebswelle zu realisieren, ist vorgesehen, dass zum Entkoppeln zumindest einer Abtriebswelle von den zugeordneten Ausgleichskegelrädern das der Abtriebswelle zugeordnete Achskegelrad schaltbar ausgeführt ist.Thus, a differential gear with a drive wheel is proposed, which is connected to a differential carrier. At least one differential pin is provided on the differential cage, on which at least a first differential bevel gear and a second differential cone are rotatably mounted, the differential bevel gears each meshing with a first axle bevel gear of a first output shaft and with a second axle bevel gear of a second output shaft. In order to implement a structurally simple and inexpensive way of decoupling at least one output shaft, it is provided that for decoupling at least one output shaft from the assigned differential bevel gears, the axle bevel gear assigned to the output shaft is switchable.

Auf diese Weise wird eine Auftrennung eines Antriebsstranges über das vorgeschlagene Differentialgetriebe mit geringstem Bauraum ermöglicht. Durch die Auftrennung werden die sonst auftretenden Schleppmomente im geöffneten bzw. nicht verbundenen Zustand mit dem erfindungsgemäßen Differentialgetriebe erheblich reduziert. Hierzu ist in vorteilhafter Weise kein zusätzliches Klauenschaltelement erforderlich, um den Antriebsstrang aufzutrennen.In this way, a drive train can be separated using the proposed differential gear with the smallest possible installation space. As a result of the separation, the otherwise occurring drag torques in the open or disconnected state are considerably reduced with the differential gear according to the invention. For this purpose, no additional claw switching element is advantageously required in order to disconnect the drive train.

im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das schaltbare Achskegelrad derart auf der zugeordneten Abtriebswelle axial bewegbar ist, dass der Verzahnungseingriff zwischen dem schaltbaren Achskegelrad und den zugeordneten Ausgleichskegelrädern lösbar ist. Dadurch, dass bei dem vorgeschlagenen Differentialgetriebe der Verzahnungseingriff zwischen dem schaltbaren Achskegelrad und den zugeordneten Ausgleichskegelrädern gelöst wird, ergibt sich ein sehr gutes Einspurverhalten aufgrund großer Einspurfenster durch die kleinen Zahnköpfe und die großen Zahnlücken auf den Kopfkreisen der Kegelräder. Demzufolge wird die Anzahl an Zahn-auf-Zahnstellungen deutlich reduziert. Somit ergibt sich eine optimierte Einschaltsicherheit bei dem vorgeschlagenen Differentialgetriebe. Des Weiteren ergibt sich der Vorteil, dass die Einstellverhältnisse bei dem vorgeschlagenen Differentialgetriebe zwischen verbundenem bzw. connected Zustand und nicht verbundenem bzw. disconnected Zustand nicht verändert werden müssen.In the context of an advantageous embodiment variant of the invention, it is proposed that the switchable axle bevel gear be axially movable on the associated output shaft in such a way that the toothing engagement between the switchable axle bevel gear and the assigned differential bevel gears can be released. The fact that the toothed engagement between the switchable axle bevel gear and the associated differential bevel gears is released in the proposed differential gear results in very good engagement behavior due to large engagement windows due to the small tooth heads and the large tooth gaps on the tip circles of the bevel gears. As a result, the number of tooth-on-tooth positions is significantly reduced. This results in an optimized switch-on safety in the proposed differential gear. Furthermore, there is the advantage that the setting ratios in the proposed differential gear between the connected or connected state and the non-connected or disconnected state do not have to be changed.

Zum axialen Bewegen des schaltbaren Achskegelrades bei dem vorgeschlagenen Differentialgetriebe sind verschiedene konstruktive Ausführungen denkbar. Eine konstruktiv einfache und kostengünstige Möglichkeit sieht vor, dass zum Schalten des Achskegelrades eine an dem Differentialkorb in Abtriebswellenachsrichtung bewegbar gelagerte Schiebemuffe oder dergleichen vorgesehen ist, die über einen Stützring oder dergleichen zum Koppeln des Achskegelrades mit den Ausgleichskegelrädern, also zum Realisieren des verbundenen bzw. geschlossenen Zustandes, mit dem schaltbaren Achskegelrad in Wirkverbindung steht. Zum Realisieren des nicht verbundenen bzw. geöffneten Zustandes, steht die Schiebemuffe über einen Mitnehmer zum Entkoppeln des Achskegelrades von den Ausgleichskegelrädern mit dem schaltbaren Achskegelrad in Wirkverbindung.Various structural designs are conceivable for axially moving the switchable axle bevel gear in the proposed differential gear. A constructively simple and Cost-effective option provides that a sliding sleeve or the like is provided on the differential cage, which is movably mounted on the differential cage in the direction of the output shaft, and which is provided via a support ring or the like for coupling the axle bevel gear to the differential bevel gears, i.e. for realizing the connected or closed state, with the switchable bevel gear is in operative connection. To achieve the non-connected or open state, the sliding sleeve is operatively connected to the switchable axle bevel gear via a driver for decoupling the axle bevel gear from the differential bevel gears.

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass zum Betätigen der Schiebemuffe ein elektromotorischer Aktor mit einer Schaltgabel vorgesehen ist, der die Schiebemuffe in Abtriebswellenachsrichtung bewegt, um das schaltbare Achskegelrad entweder in die geöffnete oder geschlossene Stellung zu bewegen. Bei dieser Art der Betätigung kann beispielsweise eine Sensierung, ob sich das Achskegelrad in der korrekten Position befindet, beispielsweise über den elektromotorischen Aktor über Stromanstieg im Endanschlag und/oder über Umdrehungszählungen erfolgen.A further development of the invention can provide that an electromotive actuator with a shift fork is provided for actuating the sliding sleeve, which moves the sliding sleeve in the output shaft axis direction in order to move the switchable axle bevel gear either into the open or closed position. With this type of actuation, it can be sensed, for example, whether the axle bevel gear is in the correct position, for example via the electromotive actuator, via a current increase in the end stop and / or via revolution counts.

Es wäre ebenso denkbar, dass das schaltbare Achskegelrad beispielsweise über eine Druckfeder oder dergleichen zusätzlich in die verbundene bzw. geschlossene Stellung gedrückt wird. Die Druckfeder kann an dem Differentialkorb auf der Abtriebswelle angeordnet werden und sich am Differentialkorb und dem schaltbaren Achskegelrad abstützen.It would also be conceivable that the switchable axle bevel gear is additionally pressed into the connected or closed position, for example via a compression spring or the like. The compression spring can be arranged on the differential cage on the output shaft and supported on the differential cage and the switchable axle bevel gear.

Um die gleichen Einstellverhältnisse hinsichtlich des Axialspieles bei dem schaltbaren Achskegelrad sicherzustellen, sind verschiedene konstruktive Lösungen möglich. Eine bevorzugte Lösung sieht vor, dass der Stützring zur definierten Einstellung eines Axialspieles des Achskegelrades in dessen verbundenen Zustand in Abtriebswellenachsrichtung arretierbar ist. Zu diesem Zweck kann sich der Stützring einerseits an einem konischen Sprengring, der in einer Ausnehmung eingesetzt ist und der einen ersten Anschlag bildet und andererseits an einem nach innen gerichteten Radialvorsprung, der einen zweiten axialen Anschlag bildet, abstützen. Es ist möglich, beispielsweise anstelle eines konischen Sprengringes auch Sperrbolzen zu verwenden, die radial zugestellt werden, um die verbundene Position zu arretieren. Um die Arretierung wieder zu lösen, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Schiebemuffe eine Ausspurgeometrie beispielsweise als keglige Rampe oder dergleichen aufweist, durch die der konische Sprengring aus der Ausnehmung des Differentialkorbes zum Ausspuren nach radial innen verdrängbar ist, um das schaltbare Achskegelrad von den Ausgleichskegelrädern zu entkoppeln.In order to ensure the same setting conditions with regard to the axial play in the switchable axle bevel gear, various design solutions are possible. A preferred solution provides that the support ring for the defined setting of an axial play of the axle bevel gear in its connected state can be locked in the output shaft axis direction. For this purpose, the support ring can be supported on the one hand on a conical snap ring which is inserted in a recess and which forms a first stop, and on the other hand on an inward radial projection which forms a second axial stop. It is possible to use locking bolts, for example, instead of a conical snap ring, which are fed radially in order to lock the connected position. In order to release the locking again, it can be provided, for example, that the sliding sleeve has a disengagement geometry, for example as a tapered ramp or the like, by means of which the conical snap ring can be displaced radially inward from the recess in the differential carrier for disengagement, around the switchable axle bevel gear from the differential bevel gears to decouple.

Um an den axialen Kontaktflächen einerseits zwischen dem schaltbaren Achskegelrad und dem Stützring und andererseits zwischen einem nicht schaltbaren Achskegelrad und dem Differentialkorb eine axiale Einstellmöglichkeiten zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass sogenannte Anlaufscheiben bzw. Einstellscheiben vorgesehen sind.In order to ensure axial adjustment possibilities on the one hand on the axial contact surfaces between the switchable axle bevel gear and the support ring and on the other hand between a non-switchable axle bevel gear and the differential cage, it is provided that so-called thrust washers or adjusting washers are provided.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass eine elektrische Antriebsachse eines Fahrzeuges mit dem vorbeschriebenen Differentialgetriebe beansprucht wird. Hieraus ergeben sich die bereits beschriebenen Vorteile und weitere Vorteile.Another aspect of the present invention provides that an electric drive axle of a vehicle is claimed with the above-described differential gear. This results in the advantages already described and further advantages.

Ein nächster Aspekt der vorliegenden Ausführung sieht vor, dass ein Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Vorderachsen-Differential und einem Hinterachsen-Differential beansprucht wird, bei dem zumindest eines der Differentiale als vorbeschriebenes Differentialgetriebe ausgeführt ist. Hierbei ergeben sich die bereits beschriebenen Vorteile und weitere Vorteile.A next aspect of the present embodiment provides that a drive train of a vehicle with a front axle differential and a rear axle differential is claimed, in which at least one of the differentials is designed as a differential gear as described above. This results in the advantages and other advantages already described.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine geschnittene Ansicht eine möglichen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes entlang der Schnittlinie A-A gemäß 2 im verbundenen bzw. geschlossenen Zustand eines schaltbaren Achskegelrades;
  • 2 eine geschnittene Ansicht des Differentialgetriebes entlang der Schnittlinie B-B gemäß 1;
  • 3 eine geschnittene Ansicht des Differentialgetriebes entlang der Schnittlinie A-A gemäß 4 im nicht verbundenen bzw. geöffneten Zustand des schaltbaren Achskegelrades;
  • 4 eine geschnittene Ansicht des Differentialgetriebes entlang der Schnittlinie B-B gemäß 3;
  • 5 eine schematische Ansicht einer elektrischen Antriebsachse eines Fahrzeuges mit dem Differentialgetriebe in verbundenem bzw. geschlossenem Zustand des schaltbaren Achskegelrades;
  • 6 eine schematische Ansicht der elektrischen Antriebsachse mit dem Differentialgetriebe in nicht verbundenem bzw. geöffnetem Zustand des schaltbaren Achskegelrades;
  • 7 eine schematische Ansicht eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges mit dem Differentialgetriebe als Hinterachsen-Differential im verbundenen bzw. geschlossenen Zustand des Achskegelrades als Vierradantrieb; und
  • 8 eine schematische Ansicht des Antriebsstranges mit dem Differentialgetriebe als Hinterachsen-Differential im nicht verbundenen bzw. geöffneten Zustand des Achskegelrades als Vorderachsantrieb.
The present invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
  • 1 a sectional view of a possible embodiment of a differential gear according to the invention along the section line AA according to 2nd in the connected or closed state of a switchable axle bevel gear;
  • 2nd a sectional view of the differential gear along the section line BB according to 1 ;
  • 3rd a sectional view of the differential gear along the section line AA according to 4th when the switchable bevel gear is not connected or open;
  • 4th a sectional view of the differential gear along the section line BB according to 3rd ;
  • 5 a schematic view of an electric drive axle of a vehicle with the differential gear in the connected or closed state of the switchable axle bevel gear;
  • 6 a schematic view of the electric drive axle with the differential gear in the non-connected or open state of the switchable axle bevel gear;
  • 7 a schematic view of a drive train of a vehicle with the differential gear as a rear axle differential in the connected or closed state of the axle bevel gear as a four-wheel drive; and
  • 8th a schematic view of the drive train with the differential gear as a rear axle differential in the non-connected or open state of the axle bevel gear as a front axle drive.

In den 1 bis 4 werden verschiedene Ansichten und Zustände eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes beispielhaft gezeigt, während die 5 bis 8 zwei konkrete Anwendungsbeispiele des vorgeschlagenen Differentialgetriebes exemplarisch darstellen.In the 1 to 4th various views and states of a differential gear according to the invention are shown as examples, while the 5 to 8th Represent two concrete application examples of the proposed differential gear.

Das vorgeschlagene Differentialgetriebe umfasst ein Antriebsrad 1, welches mit einem Differentialkorb 3 verbunden ist, welcher über einen durchgehenden Differentialbolzen 2 ein erstes Ausgleichskegelrad 4 und ein zweites Ausgleichskegelrad 5 drehbar lagert. Die beiden Ausgleichskegelräder 4, 5 stehen jeweils mit einem ersten Achskegelrad 6 einer ersten Abtriebswelle 8 und einem zweiten Achskegelrad 7 einer zweiten Abtriebswelle 9 in Eingriff.The proposed differential gear comprises a drive wheel 1 which with a differential cage 3rd which is connected via a continuous differential pin 2nd a first differential bevel gear 4th and a second differential bevel gear 5 rotatable. The two differential bevel gears 4th , 5 are each with a first axle bevel gear 6 a first output shaft 8th and a second axle bevel gear 7 a second output shaft 9 engaged.

Um eine konstruktiv einfache und kostengünstige Ausführungen zum Entkoppeln zumindest einer Abtriebswelle 8, 9 zu realisieren, ist vorgesehen, dass zum Entkoppeln zumindest einer Abtriebswelle 8, 9 von den zugeordneten Ausgleichskegelrädern 4, 5 das der Abtriebswelle 8, 9 zugeordnete Achskegelrad 6, 7 schaltbar ausgeführt ist. Bei der beispielhaft gezeigten Ausführung ist das erste Achskegelrad 6 schaltbar ausgeführt. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, alternativ oder zusätzlich das zweite Achskegelrad 7 schaltbar auszuführen.To a structurally simple and inexpensive version for decoupling at least one output shaft 8th , 9 To realize, it is provided that for decoupling at least one output shaft 8th , 9 of the assigned differential bevel gears 4th , 5 that of the output shaft 8th , 9 assigned axle bevel gear 6 , 7 is switchable. In the embodiment shown as an example, the first axle bevel gear 6 switchable design. However, it is easily possible, alternatively or additionally, the second axle bevel gear 7 switchable design.

Um die Abtriebswelle 8 von dem Antriebsstrang zu entkoppeln, wird das erste Achskegelrad 6 axial in dem Differentialkorb 3 aus dem Verzahnungseingriff mit den Ausgleichskegelrädern 4, 5 herausgeschoben. Damit sind die beiden Abtriebswellen 8, 9 nicht mehr miteinander gekoppelt. Der Differentialkorb 3 und damit der gesamte Antriebsstrang des Fahrzeuges bis zu den Abtriebswellen 8, 9 können stehen bleiben.To the output shaft 8th Decoupling from the drive train becomes the first axle bevel gear 6 axially in the differential cage 3rd from the meshing engagement with the differential bevel gears 4th , 5 pushed out. So that are the two output shafts 8th , 9 no longer linked. The differential cage 3rd and thus the entire drive train of the vehicle up to the output shafts 8th , 9 can stop.

Zum Schalten bzw. zum Bewegen des schaltbaren Achskegelrades 6 ist eine Schiebemuffe 10 auf dem Differentialkorb 3 bewegbar gelagert und wird von außen mittels einer nicht weiter dargestellten Schaltgabel über einen ebenfalls nicht dargestellten elektromotorischen Aktor in Abtriebswellenachsrichtung hin- und herbewegt. Die Schiebemuffe 10 steht über einen Stützring 13 zum Koppeln des Achskegelrades 6 mit den Ausgleichskegelrädern 4, 5 mit dem schaltbaren Achskegelrad 6 in Wirkverbindung. Zum Entkoppeln des Achskegelrades 6 von den Ausgleichskegelrädern 4, 5 steht die Schiebemuffe 10 über einen Mitnehmer 14 mit dem schaltbaren Achskegelrad 6 in Wirkverbindung. Der Stützring 13 ist zur definierten Einstellung eines Axialspieles des Achskegelrades 6 in dessen verbundenen Zustand in Abtriebswellenachsrichtung arretierbar. Zu diesem Zweck kann sich der Stützring 13 einerseits an einem konischen Sprengring 12, der in einer Ausnehmung 15 eingesetzt ist und der einen ersten Anschlag bildet und andererseits an einem nach innen gerichteten Radialvorsprung 24, der einen zweiten axialen Anschlag bildet, abstützen. Der Radialvorsprung 24 begrenzt eine Bewegung des Stützrings 13 in Richtung zu den Ausgleichskegelrädern 4, 5. Der Radialvorsprung begrenzt dagegen eine Bewegung des Stützrings 13 in der zu den Ausgleichskegelrädern 4, 5 entgegengesetzten Abtriebswellenachsrichtung. Die Schiebemuffe 10 weist eine Ausspurgeometrie 11 als kegelige Rampe auf, durch die der konische Sprengring 12 aus der Ausnehmung 15 des Differentialkorbes 3 zum Ausspuren nach radial innen verdrängbar ist, um das schaltbare Achskegelrad 6 von den Ausgleichskegelrädern 4, 5 zu entkoppeln.For switching or moving the switchable axle bevel gear 6 is a sliding sleeve 10th on the differential cage 3rd movably mounted and is moved from the outside back and forth in the output shaft axis direction by means of a shift fork, not shown, via an electromotive actuator, also not shown. The sliding sleeve 10th stands over a support ring 13 for coupling the axle bevel gear 6 with the differential bevel gears 4th , 5 with the switchable axle bevel gear 6 in operative connection. For decoupling the axle bevel gear 6 from the differential bevel gears 4th , 5 is the sliding sleeve 10th about a driver 14 with the switchable axle bevel gear 6 in operative connection. The support ring 13 is for the defined setting of an axial play of the axle bevel gear 6 lockable in its connected state in the output shaft axis direction. For this purpose, the support ring 13 on the one hand on a conical snap ring 12th that is in a recess 15 is inserted and which forms a first stop and on the other hand on an inward radial projection 24th , which forms a second axial stop, support. The radial lead 24th limits movement of the support ring 13 towards the differential bevel gears 4th , 5 . The radial projection, on the other hand, limits movement of the support ring 13 in the to the differential bevel gears 4th , 5 opposite output shaft axis direction. The sliding sleeve 10th has a track geometry 11 as a conical ramp through which the conical snap ring 12th from the recess 15 of the differential cage 3rd can be displaced radially inwards for tracking, around the switchable axle bevel gear 6 from the differential bevel gears 4th , 5 to decouple.

Einerseits verschiebt die Schiebemuffe 10 somit das schaltbare Achswellenkegelrad 6 und andererseits betätigt die Schiebemuffe 10 durch eine Ausspurgeometrie 11 einen konischen Sprengring 12.On the one hand, the sliding sleeve moves 10th thus the switchable axle shaft bevel gear 6 and on the other hand actuates the sliding sleeve 10th through a track geometry 11 a conical snap ring 12th .

Wenn sich das Achskegelrad 6 in dem nicht verbundenen bzw. geöffneten Zustand befindet, wird der konische Sprengring 12 von der Schiebemuffe 10 auf kleinsten Durchmesser zusammengedrückt. Der Mitnehmer 14 der Schiebemuffe 10 hält das Achskegelrad 6 in der Position. Der Differentialkorb 3 kann in dieser Position stehen bleiben oder zum Einkuppeln auf jede beliebige Drehzahl beschleunigt werden.If the axle bevel gear 6 is in the disconnected or opened state, the conical snap ring 12th from the sliding sleeve 10th compressed to the smallest diameter. The driver 14 the sliding sleeve 10th holds the axle bevel gear 6 in position. The differential cage 3rd can remain in this position or be accelerated to any speed to engage.

Beim Einschaltvorgang synchronisiert der Antrieb des Fahrzeuges die Differenzdrehzahl von Ausgleichskegelrädern 4, 5 und dem Achskegelrad 6 auf geringere Werte. Der elektromotorische Aktor verschiebt die Schiebemuffe 10 in Richtung Antriebsrad 1. Die Schiebemuffe 10 nimmt dabei den konischen Sprengring 12, den Stützring 13 eine erste Anlaufscheibe 16, und das Achskegelrad 6 mit. Sobald der Stützring 13 auf die Ausnehmung 15 als Anschlag im Differentialkorb 3 auftrifft, kann der konische Sprengring 12 in die vorgesehene Ausnehmung bzw. Nut 15 einrasten und die Position des Achskegelrades 6 axial arretieren.When the vehicle is switched on, the drive of the vehicle synchronizes the differential speed of differential bevel gears 4th , 5 and the axle bevel gear 6 to lower values. The electromotive actuator moves the sliding sleeve 10th towards the drive wheel 1 . The sliding sleeve 10th takes the conical snap ring 12th , the support ring 13 a first thrust washer 16 , and the axle bevel gear 6 With. Once the support ring 13 on the recess 15 as a stop in the differential carrier 3rd strikes, the conical snap ring 12th in the intended recess or groove 15 engage and the position of the axle bevel gear 6 lock axially.

Wenn sich das Achskegelrad 6 in dem verbundenen bzw. geschlossenen Zustand befindet, in dem das Achskegelrad 6 mit den Ausgleichskegelrädern 4, 5 in Eingriff steht, sind die beiden Abtriebswellen 8, 9 wieder über das Differentialgetriebe miteinander gekoppelt. Die axialen Spreizkräfte des Differentialgetriebes werden über den Sprengring 12 auf den Differentialkorb 3 übertragen. Das axiale Spiel im Differentialgetriebe kann über die erste Anlaufscheibe bzw. Einstellscheibe 16 zwischen dem Stützring 13 und dem schaltbaren Achskegelrad 6 eingestellt werden. Ebenso kann das axiale Spiel zwischen dem nicht schaltbaren Achskegelrad 7 und dem Differentialkorb 3 über eine zweite Anlaufscheibe 17 eingestellt werden.If the axle bevel gear 6 is in the connected or closed state in which the axle bevel gear 6 with the differential bevel gears 4th , 5 is engaged, are the two output shafts 8th , 9 coupled again via the differential gear. The axial spreading forces of the differential gear are via the snap ring 12th on the differential cage 3rd transfer. The axial play in the differential gear can be via the first thrust washer or shim 16 between the support ring 13 and the switchable axle bevel gear 6 set will. Likewise, the axial play between the non-switchable axle bevel gear 7 and the differential cage 3rd via a second thrust washer 17th can be set.

Zum Öffnen bzw. Abschalten reduziert der Antrieb des Fahrzeuges die Last an der Schaltstelle auf ein Minimum. Der elektromotorische Aktor verschiebt die Schiebemuffe 10 wieder zurück. Durch die keglige Rampe der Ausspurgeometrie 11 in der Schiebemuffe 10 wird der konische Sprengring 12 aus der Ausnehmung 15 nach radial innen verdrängt, bis er komplett ausgespurt ist. Die eventuellen Spreizkräfte im Differentialgetriebe können das Achskegelrad 6 aus der verbundenen bzw. geschlossenen Position herausdrücken. Der Mitnehmer 14 zieht das Achskegelrad 6 in Richtung nicht verbundener bzw. geöffneter Position.To open or switch off, the drive of the vehicle reduces the load at the switching point to a minimum. The electromotive actuator moves the sliding sleeve 10th back again. Through the tapered ramp of the track geometry 11 in the sliding sleeve 10th becomes the conical snap ring 12th from the recess 15 displaced radially inwards until it is completely disengaged. The possible spreading forces in the differential gear can be the axle bevel gear 6 push out of the connected or closed position. The driver 14 pulls the axle bevel gear 6 towards unconnected or open position.

Die verbundene bzw. geschlossene Position des Achskegelrades 6 ist in den 1 und 2 gezeigt, in denen das Achskegelrad 6 mit den Ausgleichsrädern 4, 5 in Eingriff steht. Die nicht verbundene bzw. geöffnete Position des Achskegelrades ist in den 3 und 4 gezeigt, in denen das Achskegelrad 6 in Zeichnungsebene nach links verschoben ist und somit nicht mit den Ausgleichsrädern 4, 5 in Eingriff steht.The connected or closed position of the axle bevel gear 6 is in the 1 and 2nd shown in which the axle bevel gear 6 with the differential gears 4th , 5 is engaged. The unconnected or open position of the axle bevel gear is in the 3rd and 4th shown in which the axle bevel gear 6 is shifted to the left in the drawing plane and therefore not with the differential gears 4th , 5 is engaged.

In den 5 und 6 ist eine elektrische Antriebsachse eines Fahrzeuges mit dem vorgeschlagenen Differentialgetriebe dargestellt. Die elektrische Antriebsachse umfasst einen elektrischen Antrieb EM, dessen Antriebswelle 18 über eine Stirnradverzahnung 19 an einer Zwischenwelle 20 mit dem Antriebsrad 1 des Differentialgetriebes gekoppelt ist. Über das schaltbare Achskegelrad 6 können die Abtriebswellen 8, 9 voneinander entkoppelt werden. In 5 ist der verbundene Zustand gezeigt, indem die Abtriebswellen 8, 9 miteinander gekoppelt sind, während in 6 der nicht verbundene Zustand gezeigt ist, in dem die Abtriebswellen 8, 9 voneinander entkoppelt sind.In the 5 and 6 shows an electric drive axle of a vehicle with the proposed differential gear. The electric drive axis comprises an electric drive EM , whose drive shaft 18th via spur gear teeth 19th on an intermediate shaft 20th with the drive wheel 1 of the differential gear is coupled. Via the switchable axle bevel gear 6 can the output shafts 8th , 9 be decoupled from each other. In 5 the connected state is shown by the output shafts 8th , 9 are coupled to each other while in 6 the unconnected state is shown, in which the output shafts 8th , 9 are decoupled from each other.

In den 7 und 8 ist ein Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor VM und einem Getriebe 20 beispielhaft gezeigt, wobei das Getriebe 20 mit einem Vorderachsen-Differential 21 gekoppelt ist. Das Vorderachse-Differenzial 21 ist über ein Schaltelement 22 mit einem Hinterachsen-Differential 23 gekoppelt, welches als das vorgeschlagene Differentialgetriebe ausgeführt ist. Das Hinterachsen-Differential 23 umfasst das schaltbare Achskegelrad 6, mit dem die Abtriebswellen 8, 9 voneinander entkoppelt werden können.In the 7 and 8th is a drive train of a vehicle with an internal combustion engine VM and a gear 20th shown by way of example, the transmission 20th with a front axle differential 21 is coupled. The front axle differential 21 is about a switching element 22 with a rear axle differential 23 coupled, which is designed as the proposed differential gear. The rear axle differential 23 includes the switchable axle bevel gear 6 with which the output shafts 8th , 9 can be decoupled from each other.

In 7 ist der verbundene Zustand gezeigt, in dem die Abtriebswellen 8, 9 bei dem gezeigten Antriebsstrang miteinander gekoppelt sind, sodass ein Vierradantrieb realisiert wird, bei dem sowohl die Vorderachse als auch die Hinterachse angetrieben werden.In 7 the connected state is shown in which the output shafts 8th , 9 are coupled to one another in the drive train shown, so that a four-wheel drive is realized in which both the front axle and the rear axle are driven.

In 8 ist der nicht verbundene Zustand gezeigt, bei dem die Abtriebswellen 8, 9 voneinander entkoppelt sind, sodass bei dem gezeigten Antriebsstrang ausschließlich die Vorderachse angetrieben wird. Durch die voneinander entkoppelten Abtriebswellen 8, 9 ergeben sich geringe Schleppmomente.In 8th the unconnected state is shown, in which the output shafts 8th , 9 are decoupled from each other, so that only the front axle is driven in the drive train shown. Due to the decoupled output shafts 8th , 9 there are low drag torques.

BezugszeichenlisteReference list

11
Antriebsraddrive wheel
22nd
DifferentialbolzenDifferential bolt
33rd
DifferentialkorbDifferential cage
44th
erstes Ausgleichskegelradfirst differential bevel gear
55
zweites Ausgleichskegelradsecond differential bevel gear
66
erstes Achskegelradfirst axle bevel gear
77
zweites Achskegelradsecond axle bevel gear
88th
erste Abtriebswellefirst output shaft
99
zweite Abtriebswellesecond output shaft
1010th
SchiebemuffeSliding sleeve
1111
AusspurgeometrieTrack geometry
1212th
SprengringSnap ring
1313
StützringSupport ring
1414
MitnehmerCarrier
1515
AusnehmungRecess
1616
erste Anlaufscheibefirst thrust washer
1717th
zweite Anlaufscheibesecond thrust washer
1818th
Antriebswelledrive shaft
1919th
StirnradverzahnungHelical gear teeth
2020th
Getriebetransmission
2121
Vorderachsen-DifferentialFront axle differential
2222
SchaltelementSwitching element
2323
Hinterachsen-DifferentialRear axle differential
2424th
RadialvorsprungRadial projection
VMVM
VerbrennungsmotorInternal combustion engine
EMEM
elektrischer Antriebelectric drive

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 19716386 C2 [0002]DE 19716386 C2 [0002]

Claims (10)

Differentialgetriebe mit einem Antriebsrad (1), welches mit einem Differentialkorb (3) verbunden ist, welcher über zumindest einen Differentialbolzen (2) ein erstes Ausgleichskegelrad (4) und ein zweites Ausgleichskegelrad (5) drehbar lagert, wobei die Ausgleichskegelräder (4, 5) jeweils mit einem ersten Achskegelrad (6) einer ersten Abtriebswelle (8) und mit einem zweiten Achskegelrad (7) einer zweiten Abtriebswelle (9) in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entkoppeln zumindest einer Abtriebswelle (8, 9) von den zugeordneten Ausgleichskegelrädern (4, 5) das der Abtriebswelle (8, 9) zugeordnete Achskegelrad (6, 7) schaltbar ausgeführt ist.Differential gear with a drive wheel (1) which is connected to a differential cage (3) which rotatably supports a first differential bevel gear (4) and a second differential bevel gear (5) via at least one differential bolt (2), the differential bevel gears (4, 5) each with a first axle bevel gear (6) of a first output shaft (8) and a second axle bevel gear (7) of a second output shaft (9), characterized in that for decoupling at least one output shaft (8, 9) from the assigned differential bevel gears (4, 5) the bevel gear (6, 7) assigned to the output shaft (8, 9) is designed to be switchable. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Achskegelrad (6, 7) derart auf der zugeordneten Abtriebswelle (8, 9) axialbewegbar ist, dass der Verzahnungseingriff zwischen dem schaltbaren Achskegelrad (6, 7) und den zugeordneten Ausgleichskegelrädern (4, 5) lösbar ist.Differential gear after Claim 1 , characterized in that the switchable axle bevel gear (6, 7) can be moved axially on the associated output shaft (8, 9) in such a way that the toothing engagement between the switchable axle bevel gear (6, 7) and the assigned differential bevel gears (4, 5) can be released. Differentialgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten des Achskegelrades (6, 7) eine an dem Differentialkorb (3) in Abtriebswellenachsrichtung bewegbar gelagerte Schiebemuffe (10) vorgesehen ist, die über einen Stützring (13) zum Koppeln des Achskegelrades (6, 7) mit den Ausgleichskegelrädern (4, 5) mit dem schaltbaren Achskegelrad (6, 7) in Wirkverbindung steht und die über einen Mitnehmer (14) zum Entkoppeln des Achskegelrades (6, 7) von den Ausgleichskegelrädern (4, 5) mit dem schaltbaren Achskegelrad (6, 7) in Wirkverbindung steht.Differential gear after Claim 1 or 2nd , characterized in that for shifting the axle bevel gear (6, 7) a sliding sleeve (10) is provided which is movably mounted on the differential cage (3) in the output shaft axis direction and which is connected via a support ring (13) for coupling the axle bevel gear (6, 7) to the Differential bevel gears (4, 5) are operatively connected to the switchable axle bevel gear (6, 7) and have a driver (14) to decouple the axle bevel gear (6, 7) from the differential bevel gears (4, 5) to the switchable axle bevel gear (6, 7). 7) is in operative connection. Differentialgetriebe Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (10) über einen elektromotorischen Aktor mit einer Schaltgabel zum Schalten des Achskegelrades (6, 7) bewegbar ist.Differential gear Claim 3 , characterized in that the sliding sleeve (10) can be moved via an electromotive actuator with a shift fork for shifting the axle bevel gear (6, 7). Differentialgetriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (13) zur definierten Einstellung eines Axialspieles des Achskegelrades (6) in dessen verbundenen Zustand in Abtriebswellenachsrichtung arretierbar ist.Differential gear after Claim 3 or 4th , characterized in that the support ring (13) for the defined setting of an axial play of the axle bevel gear (6) in its connected state can be locked in the output shaft axis direction. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (10) eine Ausspurgeometrie (11) als kegelige Rampe aufweist, durch die der konische Sprengring (12) aus der Ausnehmung (15) des Differentialkorbes (3) zum Ausspuren nach radial innen verdrängbar ist, um das schaltbare Achskegelrad (6, 7) von den Ausgleichskegelrädern (4, 5) zu entkoppeln.Differential gear according to one of the Claims 5 , characterized in that the sliding sleeve (10) has a disengagement geometry (11) as a conical ramp, by means of which the conical snap ring (12) can be displaced radially inward from the recess (15) of the differential carrier (3) in order to disengage it Decouple the axle bevel gear (6, 7) from the differential bevel gears (4, 5). Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem drehfest an dem Differentialkorb (3) angeordneten Stützring (13) und dem schaltbaren Achskegelrad (6, 7) eine erste Anlaufscheibe (16) vorgesehen ist und dass zwischen dem nicht schaltbaren Achskegelrad (6, 7) und dem Differentialkorb (3) eine zweite Anlaufschreibe vorgesehen ist.Differential gear according to one of the Claims 3 to 6 , characterized in that a first thrust washer (16) is provided between the support ring (13) arranged on the differential cage (3) and the switchable axle bevel gear (6, 7) and between the non-switchable axle bevel gear (6, 7) and the Differential cage (3) a second start letter is provided. Differentialgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskegelräder (4, 5) auf einem gemeinsamen Differentialbolzen (2) drehbar gelagert sind.Differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that the differential bevel gears (4, 5) are rotatably mounted on a common differential pin (2). Elektrische Antriebsachse eines Fahrzeuges mit einem Differentialgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche.Electric drive axle of a vehicle with a differential gear according to one of the preceding claims. Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Vorderachsen-Differential (21) und einem Hinterachsen-Differential (23), wobei zumindest eines der Differentiale als Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgeführt ist.Drive train of a vehicle with a front axle differential (21) and a rear axle differential (23), at least one of the differentials as a differential gear according to one of the Claims 1 to 8th is executed.
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