DE102019007513A1

DE102019007513A1 - Kegelrad-differentialgetriebe

Info

Publication number: DE102019007513A1
Application number: DE102019007513.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Bloder
Original assignee: Technische Universitaet Graz
Current assignee: Technische Universitaet Graz
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2021-04-29
Also published as: WO2021083788A1

Abstract

Kegelrad-Differentialgetriebe (1) umfassend einen Differentialkorb (2), in dessen Inneren zwei Kegelräder (3) gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die Kegelräder (3) um jeweils eine Abtriebsachse (5) drehbar gelagert sind, das Kegelrad-Differentialgetriebe (1) weiters umfassend mindestens ein Ausgleichskegelrad (4), das im Differentialkorb (2) um eine Ausgleichskegelradachse (7) drehbar gelagert ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das mindestens eine Ausgleichskegelrad (4) entlang seiner Ausgleichskegelradachse (7) und/oder zumindest eines der Kegelräder (3) entlang seiner Abtriebsachse (5) zwischen einer Eingriffsposition (9) und einer Freigabeposition (10) verschiebbar ist, wobei in der Eingriffsposition (9), aber nicht in der Freigabeposition (10), das mindestens eine Ausgleichskegelrad (4) in Eingriff mit den beiden Kegelrädern (3) steht und diese miteinander verbindet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kegelrad-Differentialgetriebe umfassend einen Differentialkorb, in dessen Inneren zwei Kegelräder gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die Kegelräder um jeweils eine Abtriebsachse drehbar gelagert sind, das Kegelrad-Differentialgetriebe weiters umfassend mindestens ein Ausgleichskegelrad, das im Differentialkorb um eine Ausgleichskegelradachse drehbar gelagert ist.
STAND DER TECHNIK
Differentialgetriebe sind aus dem Fahrzeugbau wohlbekannt, um zwei Räder einer Achse so anzutreiben, dass sie sich in Kurven unterschiedlich schnell drehen können. Insbesondere haben sich hierfür Kegelrad-Differentialgetriebe etabliert. Letztere weisen im Inneren eines Differentialkorbs Kegelräder auf, die mit anzutreibenden, zumindest abschnittswiese außerhalb des Differentialkorbs befindlichen Seitenwellen drehfest verbunden sind. Der Differentialkorb wird über ein Außenrad angetrieben. Die Kegelräder sind im Differentialkorb über zumindest ein um eine Ausgleichskegelradachse drehbares Ausgleichskegelrad verbunden, welches sich nur dann um seine Ausgleichskegelradachse dreht, wenn sich die Räder und damit die Seitenwellen unterschiedlich schnell drehen, insbesondere bei Kurvenfahrt.
Bei Allradfahrzeugen, die sich im PKW-Bereich steigender Beliebtheit erfreuen aber natürlich auch im LKW-Bereich eine Rolle spielen, sind für jede Achse Differentialgetriebe vorgesehen. Viele Allradfahrzeuge weisen heutzutage einen zuschaltbaren Allradantrieb auf. Hierbei werden zumeist zusätzliche Schaltelemente, insbesondere in Form von Klauenkupplungen, verwendet, um einen Teil des Antriebsstranges stillzusetzen.
Beispielsweise sind aus der US 6027422 A und der DE 19716386 A1 Differentialgetriebe mit integrierter Entkopplungsfunktion bekannt, bei denen das Herstellen bzw. Aufheben des Kraftschlusses mit den Seitenwellen jeweils über eine Klauenkupplung innerhalb des Differentialkorbs des jeweiligen Differentialgetriebes erfolgt.
Nachteilig an diesen bekannten Lösungen sind aufgrund ihrer hohen Kosten die Verzahnungen der Schaltelemente; bei besagten Klauenkupplungen sind das insbesondere die Zähne der beiden Klauenkupplungshälften.
Um die Schaltelemente möglichst klein und kostengünstig zu halten, wird oft auch nur eine der Seitenwellen geschaltet. Dies führt jedoch dazu, dass im Inneren des Differentialkorbs die Kegelräder weiterhin umlaufen müssen und das Potential zur Schleppmomentreduktion nur unvollständig genutzt werden kann, was ebenfalls nachteilig ist.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kegelrad-Differentialgetriebe zur Verfügung zu stellen, das die wahlweise Ein- und Ausschaltung des Antriebs der Seitenwellen zulässt und dabei die oben genannten Nachteile vermeidet.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht darin, statt kostenintensiver zusätzlicher Schaltelemente das mindestens eine Ausgleichskegelrad und/oder zumindest eines der Kegelräder zu nutzen, um den Kraftschluss zu den Seitenwellen (von der auf den Differentialkorb übertragenen Antriebskraft) wahlweise aufzuheben bzw. herzustellen. Entsprechend ist es bei einem Kegelrad-Differentialgetriebe umfassend einen Differentialkorb, in dessen Inneren zwei Kegelräder gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die Kegelräder um jeweils eine Abtriebsachse drehbar gelagert sind, das Kegelrad-Differentialgetriebe weiters umfassend mindestens ein Ausgleichskegelrad, das im Differentialkorb um eine Ausgleichskegelradachse drehbar gelagert ist, erfindungsgemäß vorgesehen, dass das mindestens eine Ausgleichskegelrad entlang seiner Ausgleichskegelradachse und/oder zumindest eines der Kegelräder entlang seiner Abtriebsachse zwischen einer Eingriffsposition und einer Freigabeposition verschiebbar ist, wobei in der Eingriffsposition, aber nicht in der Freigabeposition, das mindestens eine Ausgleichskegelrad in Eingriff mit den beiden Kegelrädern steht und diese miteinander verbindet.
D.h. die Kegelräder sowie das mindestens eine Ausgleichskegelrad sind im Differentialkorb angeordnet.
Egal ob nur das mindestens eine Ausgleichskegelrad entlang seiner Ausgleichskegelradachse oder nur zumindest eines der Kegelräder entlang seiner Abtriebsachse oder sowohl das mindestens eine Ausgleichskegelrad entlang seiner Ausgleichskegelradachse als auch zumindest eines der Kegelräder entlang seiner Abtriebsachse verschiebbar angeordnet sind, in der Eingriffsposition sind die Kegelräder und das mindestens eine Ausgleichskegelrad in Eingriff miteinander, sodass die bekannte, eingangs beschriebene Differentialfunktion erfüllt ist. Insbesondere kann hierbei das mindestens eine Ausgleichskegelrad ungleiche Drehzahlen der Kegelräder ausgleichen.
Durch die rotatorische Verbindung der Kegelräder über das mindestens eine Ausgleichskegelrad wird letztlich der Kraftschluss zwischen mit den Kegelrädern drehfest verbundenen Seitenwellen und dem Differentialkorb hergestellt, sodass die Seitenwellen angetrieben werden, wenn der Differentialkorb angetrieben wird. Der Antrieb des Differentialkorbs kann dabei in an sich bekannter Weise über ein Außenrad stattfinden, das drehfest mit dem Differentialkorb verbunden bzw. Teil von diesem ist.
Kein Eingriff des mindestens einen Ausgleichskegelrads mit den beiden Kegelrädern besteht, wenn das mindestens eine Ausgleichskegelrad und/oder zumindest eines der Kegelräder sich nicht in der Eingriffsposition, sondern in der jeweiligen Freigabeposition befinden. D.h. wenn das mindestens eine Ausgleichskegelrad und/oder zumindest eines der Kegelräder sich nicht in der Eingriffsposition, sondern in der jeweiligen Freigabeposition befinden, sind die beiden Kegelräder nicht rotatorisch miteinander verbunden. Genauer müssen bei mehreren Ausgleichskegelrädern sämtliche Ausgleichskegelräder in der Freigabeposition sein, um eine rotatorische Verbindung der beiden Kegelräder auszuschließen, wenn keines der Kegelräder in eine Freigabeposition gebracht werden kann. Entsprechend werden in diesem Fall, d.h. wenn die Kegelräder nicht verbunden sind, die Seitenwellen auch nicht angetrieben, wenn der Differentialkorb angetrieben wird.
Das erfindungsgemäße Kegelrad-Differentialgetriebe kann somit bei einem Fahrzeug zum wahlweisen Ein- und Ausschalten des Antriebs einer Achse verwendet werden. Wenn die Kegelräder bzw. das mindestens eine Ausgleichskegelrad in der Eingriffsposition sind, ist der Antrieb der Achse eingeschaltet. Wenn hingegen das mindestens eine Ausgleichskegelrad und/oder zumindest eines der Kegelräder in der jeweiligen Freigabeposition sind, ist der Antrieb der Achse ausgeschaltet.
Die verschiebbare Anordnung des mindestens einen Ausgleichskegelrads entlang seiner Ausgleichskegelradachse bedeutet eine Beweglichkeit parallel zur Ausgleichskegelradachse und damit eine radiale Beweglichkeit bezogen auf den Differentialkorb. Diese Beweglichkeit kann z.B. dadurch realisiert werden, indem das Ausgleichskegelrad auf einem Lagerbolzen sowohl drehbar als auch entlang der Längsachse des Lagerbolzens verschiebbar gelagert ist.
Die verschiebbare Anordnung von zumindest einem der Kegelräder bedeutet eine Beweglichkeit parallel zur Abtriebsachse des jeweiligen verschiebbaren Kegelrads und damit eine radiale Beweglichkeit bezogen auf den Differentialkorb. Eine derartige Beweglichkeit lässt sich z.B. dadurch realisieren, indem das jeweilige Kegelrad auf einem Abschnitt der zugehörigen Seitenwelle mittels einer Schiebeverzahnung gelagert ist, sodass das Kegelrad entlang der Längsachse dieses Abschnitts verschiebbar ist.
Insgesamt ergeben sich somit für das erfindungsgemäße Kegelrad-Differentialgetriebe eine Gewichts- und Kostenreduktion durch Wegfall von zusätzlichen Schaltelementen im Vergleich zu bekannten Systemen. Insbesondere sind keine zusätzlichen kraftübertragenden Schaltelemente, z.B. Klauenkupplungen oder ähnliches, in der Nähe des Differentials notwendig. Weiters wird eine Reduktion des verbleibenden Schleppmoments erzielt im Vergleich zu Systemen, die nur eine Seitenwelle freigeben bzw. schalten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes ist vorgesehen, dass mindestens zwei Ausgleichskegelräder vorgesehen sind. Hierdurch wird die Übertragung besonders hoher Drehmomente auf die Kegelräder bzw. die Seitenwellen ermöglicht.
Insbesondere können hierbei symmetrische Anordnungen der Ausgleichskegelräder vorgesehen sein. Beispielsweise kann bei zwei oder vier Ausgleichskegelrädern die Anordnung so sein, dass sich jeweils zwei Ausgleichskegelräder im Differentialkorb symmetrisch gegenüber liegen.
Wie bereits festgehalten, ist es bei mehreren verschiebbaren Ausgleichskegelrädern notwendig, dass sämtliche Ausgleichskegelräder in der Freigabeposition sind, um eine rotatorische Verbindung der beiden Kegelräder auszuschließen, wenn keines der Kegelräder in eine Freigabeposition gebracht werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes ist vorgesehen, dass genau zwei Ausgleichskegelräder vorgesehen sind, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Eine derartige, vorzugsweise symmetrische, Anordnung ist herstellungstechnisch günstig und hat sich im Fahrzeugbau gut etabliert.
Hierbei kann für die beiden Ausgleichskegelräder lediglich ein Lagerbolzen vorgesehen werden, was sich als herstellungstechnisch besonders günstig erweist. D.h. die beiden Ausgleichskegelräder sind in diesem Fall auf demselben Lagerbolzen drehbar und verschiebbar gelagert.
Wie bereits festgehalten, ist es auch bei genau zwei verschiebbaren Ausgleichskegelrädern notwendig, dass sämtliche Ausgleichskegelräder in der Freigabeposition sind, um eine rotatorische Verbindung der beiden Kegelräder auszuschließen, wenn keines der Kegelräder in eine Freigabeposition gebracht werden kann.
Um das mindestens eine Ausgleichskegelrad bzw. zumindest eines der Kegelräder bequem von außen schalten zu können, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes vorgesehen, dass für das mindestens eine Ausgleichskegelrad und/oder zumindest eines der Kegelräder mindestens ein Betätigungselement vorgesehen ist, wobei das mindestens eine Betätigungselement beweglich gelagert ist und wobei das mindestens eine Betätigungselement einen Innenabschnitt aufweist, der mit dem Ausgleichskegelrad und/oder dem Kegelrad wirkverbunden ist, und einen Außenabschnitt, der durch den Differentialkorb derart nach außen ragt, dass der Außenabschnitt von außerhalb des Differentialkorbs kontaktierbar ist, um das Betätigungselement von außen zumindest aus einer ersten Position in eine zweite Position oder umgekehrt bewegen zu können.
Das mindestens eine Betätigungselement kann mehrteilig aufgebaut sein. Vorzugsweise ist das Betätigungselement einstückig ausgebildet.
Die Wirkverbindung zwischen dem Betätigungselement bzw. dem Innenabschnitt des Betätigungselements und dem Ausgleichskegelrad und/oder dem Kegelrad kann in an sich bekannter Art und Weise realisiert sein, beispielsweise durch Formschluss, Kraftschluss oder einer Kombination aus Form- und Kraftschluss. Beispielsweise kann die Wirkverbindung mittels eines Federelements hergestellt sein. Ein weiteres Beispiel wäre eine magnetische Koppelung zwischen dem Innenabschnitt und dem Ausgleichskegelrad und/oder dem Kegelrad.
Der Außenabschnitt muss nicht nach außen vom Differentialkorb abstehen, sondern kann z.B. auch bündig mit dem Differentialkorb nach außen abschließen. Der Außenabschnitt ist aber jedenfalls von außen kontaktierbar, um das Betätigungselement von außen zumindest aus der ersten Position in die zweite Position bewegen zu können. „Zumindest“ ist dabei so zu verstehen, dass zum einen auch die Bewirkung von anderen Bewegungen, insbesondere von der zweiten Position in die erste Position, möglich sein kann. Zum anderen kann selbstverständlich neben dem Bewegen in die zweite Position auch ein Halten des Bewegungselements in der zweiten Position durch die Einwirkung von außen auf den Außenabschnitt erzielt werden.
Die Bewegung des Betätigungselements zwischen der ersten und zweiten Position muss keine lineare Bewegung sein, sondern kann auch eine Drehbewegung oder eine Kombination aus linearer und Drehbewegung sein.
Die erste Position des mindestens einen Betätigungselements kann z.B. mit der Freigabeposition des einen Ausgleichskegelrads oder der mehreren, insbesondere der zwei, Ausgleichskegelräder assoziiert sein. Analog kann die erste Position des mindestens einen Betätigungselements z.B. mit der Freigabeposition von zumindest einem der Kegelräder assoziiert sein. In diesen Fällen ist die zweite Position des mindestens einen Betätigungselements typischerweise mit der Eingriffsposition assoziiert.
Aufgrund der oben genannten Wirkverbindung bewegt das Betätigungselement beim Übergang von der ersten in die zweite Position oder beim Übergang von der zweiten in die erste Position das mindestens eine Ausgleichskegelrad und/oder zumindest eines der Kegelräder von der Freigabeposition in die Eingriffsposition.
Für die Retourbewegung des mindestens einen Ausgleichskegelrads und/oder des zumindest einen der Kegelräder kann ggf. ein weiterer Mechanismus, z.B. ein an sich bekannter Federmechanismus, vorgesehen sein.
Oder es kann das Betätigungselement auch für die Retourbewegung vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Wirkverbindung zwischen dem Innenabschnitt des Betätigungselements und dem Ausgleichskegelrad und/oder dem Kegelrad sowohl formschlüssig als auch magnetisch sein, wobei der Formschluss für die Bewegung in die eine Richtung benutzt wird und die magnetische Verbindung für die Bewegung in die andere Richtung.
Pro verschiebbarem Ausgleichskegelrad bzw. pro verschiebbarem Kegelrad können ein oder mehrere Betätigungselemente vorgesehen sein.
Weiters kann für jedes verschiebbare Ausgleichskegelrad bzw. für jedes verschiebbare Kegelrad ein eigenes Betätigungselement vorgesehen sein, oder es können mehrere Ausgleichskegelräder und/oder beide Kegelräder über ein gemeinsames Betätigungselement betätigt/geschaltet werden.
Entsprechend dem oben Gesagten ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes vorgesehen, dass die Wirkverbindung zwischen dem Innenabschnitt des mindestens einen Betätigungselements und dem mindestens einen Ausgleichskegelrad und/oder dem zumindest einen der Kegelräder derart ausgelegt ist, dass das Ausgleichskegelrad und/oder das Kegelrad in der Freigabeposition ist, wenn sich das Betätigungselement in der ersten Position befindet, und in der Eingriffsposition, wenn sich das Betätigungselement in der zweiten Position befindet, oder umgekehrt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes ist vorgesehen, dass das mindestens eine Betätigungselement, vorzugsweise parallel zur Ausgleichskegelradachse des mindestens einen Ausgleichskegelrads und/oder quer zur Abtriebsachse des zumindest einen der Kegelräder, verschiebbar ist. Dies gestattet eine konstruktiv einfache und kostengünstige Ausführung.
Hierbei kann das mindestens eine Betätigungselement insbesondere normal zur Abtriebsachse verschiebbar sein.
Die Verschiebbarkeit des mindestens einen Betätigungselements gestattet insbesondere eine lineare Bewegung des Betätigungselement zwischen seiner ersten und zweiten Position und umgekehrt.
Wie bereits erwähnt, kommt als Wirkverbindung zwischen Innenabschnitt und Ausgleichskegelrad bzw. Kegelrad beispielsweise ein Formschluss in Frage. Entsprechend ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes vorgesehen, dass das mindestens eine Betätigungselement mit seinem Innenabschnitt am mindestens einen Ausgleichskegelrad und/oder dem zumindest einen der Kegelräder zumindest abschnittsweise anliegt, um bei der Bewegung von der ersten Position in die zweite Position und/oder von der zweiten Position in die erste Position gegen das Ausgleichskegelrad und/oder das Kegelrad zu drücken und dieses zu bewegen. D.h. der jeweilige Innenabschnitt kontaktiert das jeweilige Ausgleichskegelrad und/oder Kegelrad und kann so gegen letzteres drücken.
Insbesondere wenn durch das Drücken die Bewegung des Betätigungselements nur in eine Richtung bewirkt wird, kann für die Zurückbewegung des mindestens einen Ausgleichskegelrads bzw. des zumindest einen der Kegelräder ein weiterer Mechanismus, z.B. ein Federmechanismus vorgesehen sein.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes ist vorgesehen, dass eine bewegbare, insbesondere verschiebbare, Schaltmuffe vorgesehen ist, die außerhalb des Differentialkorbs angeordnet und mit dem Außenabschnitt des mindestens einen Betätigungselements in Eingriff bringbar ist, um das Betätigungselement zumindest aus der ersten Position in die zweite Position bewegen zu können.
Es wäre denkbar, dass die Schaltmuffe alternativ oder zusätzlich verdrehbar ist, sodass deren Bewegung eine Drehbewegung oder eine kombinierte lineare und rotatorische Bewegung ist.
Durch die Bewegung der Schaltmuffe kann die Schaltmuffe in Eingriff mit dem Außenabschnitt des mindestens einen Betätigungselements gebracht werden und das mindestens eine Betätigungselement bewegen. Durch eine entgegengesetzte Bewegung der Schaltmuffe kann der Eingriff der Schaltmuffe mit dem Außenabschnitt des mindestens einen Betätigungselements wieder gelöst werden.
Das mindestens eine Betätigungselement kann sodann entweder durch die Schaltmuffe bei deren Retourbewegung retour bewegt werden. Oder die Retourbewegung des jeweiligen Betätigungselements kann durch einen zusätzlichen Mechanismus erfolgen, der beispielsweise durch das mindestens eine Ausgleichskegelrad bzw. das mindestens eine der Kegelräder vermittelt wird. Der zusätzliche Mechanismus kann z.B. ein an sich bekannter Federmechanismus sein, der für die Retourbewegung des mindestens einen Ausgleichskegelrads und/oder des zumindest einen der Kegelräder vorgesehen sein kann, wobei über eine Wirkverbindung zwischen dem mindestens einen Ausgleichskegelrad und/oder dem zumindest einen der Kegelräder schließlich auch das mindestens eine Betätigungselement durch den zusätzlichen Mechanismus bewegbar ist.
Beim Eingriff der Schaltmuffe mit dem Außenabschnitt des mindestens einen Betätigungselements wird im Allgemeinen eine Wirkverbindung zwischen der Schaltmuffe und dem jeweiligen Außenabschnitt hergestellt. Hierbei kann z.B. ein Formschluss zwischen den beteiligten Elementen realisiert werden oder ein Kraftschluss oder eine Kombination hiervon. Aber auch andere an sich bekannte Wirkverbindungen, z.B. eine magnetische Wirkverbindung, sind alternativ oder zusätzlich denkbar.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes ist vorgesehen, dass die Schaltmuffe am Differentialkorb, vorzugsweise parallel zu einer der Abtriebsachsen, verschiebbar gelagert ist. Dies gestattet eine sehr kompakte sowie herstellungstechnisch und kostenmäßig günstige Ausführung.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes ist vorgesehen, dass der Außenabschnitt des mindestens einen Betätigungselements eine Anlauffläche aufweist, die vorzugsweise schräg zu einer der Abtriebsachsen verläuft. Die Anlauffläche kann die Herstellung des Eingriffs der Schaltmuffe mit dem Außenabschnitt begünstigen.
Die Anlauffläche ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Bewegungsrichtung der Schaltmuffe keine oder nur eine geringe Komponente parallel zur Bewegungsrichtung des Außenabschnitts bzw. des mindestens einen Betätigungselements aufweist. In diesem Fall gestaltet sich die Herstellung des Eingriffs der Schaltmuffe mit dem jeweiligen Außenabschnitt günstig, wenn die Anlauffläche schräg zur Bewegungsrichtung der Schaltmuffe verläuft, um die Bewegungsrichtung der Schaltmuffe in die Bewegungsrichtung des Betätigungselements umzuwandeln. Eine solche Situation ist insbesondere dann gegeben, wenn die Bewegungsrichtung der Schaltmuffe parallel zu einer der Abtriebsachsen ist und die Bewegungsrichtung des mindestens einen Betätigungselements parallel zur Ausgleichskegelradachse.
Um die Herstellung des Eingriffs der Schaltmuffe mit dem jeweiligen Außenabschnitt alternativ oder zusätzlich zu erleichtern, kann die Schaltmuffe einen Gegenstückabschnitt aufweisen, der als Gegenstück zur Anlauffläche mit einer entsprechenden Schräge ausgeführt ist und zur Kontaktierung der Anlauffläche vorgesehen ist.
„Schräg zu einer der Abtriebsachsen“ heißt in diesem Zusammenhang nicht normal und nicht parallel zur Abtriebsachse bzw. schließt die Anlauffläche mit der Abtriebsachse einen spitzen Winkel ein.
Vorzugsweis ist die Anlauffläche eben ausgeführt, es ist aber auch eine gekrümmte Anlauffläche denkbar.
Gemäß dem oben Gesagten ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes vorgesehen, dass die Schaltmuffe eine Anlauffläche aufweist, um die Herstellung des Eingriffs der Schaltmuffe mit dem Außenabschnitt des mindestens einen Betätigungselements zu erleichtern. Hierzu verläuft die Anlauffläche vorzugsweise schräg zur Bewegungsrichtung der Schaltmuffe, insbesondere zu den Abtriebsachsen. Auch für die Anlauffläche der Schaltmuffe gilt, dass die Anlauffläche vorzugsweise eben ausgeführt ist, aber auch eine gekrümmte Anlauffläche denkbar ist.
Ebenso ist es gemäß dem oben Gesagten bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes vorgesehen, dass die Anlauffläche der Schaltmuffe als Gegenstück zur Anlauffläche des Außenabschnitts des mindestens einen Betätigungselements ausgebildet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes ist vorgesehen, dass die Abtriebsachsen deckungsgleich sind. Ein besonders einfacher und für den Einsatz bei Fahrzeugen besonders relevanter Aufbau ist die Folge.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes ist vorgesehen, dass die Kegelräder und das mindestens eine Ausgleichsrad als Zahnräder ausgebildet sind. Hierdurch wird insbesondere für den Fahrzeugbau eine besonders relevante Ausführungsform geschaffen.
Vorzugsweise ist auch das Außenrad als Zahnrad, insbesondere als Tellerrad (dessen Antrieb z.B. über eine Kardanwelle erfolgen kann) oder Stirnrad (dessen Antrieb z.B. über ein Stirnrad erfolgen kann), ausgebildet.
Generell ist festzuhalten, dass das erfindungsgemäße Kegelrad-Differentialgetriebe seine Funktion auch erfüllen kann, wenn die Kegelräder und das mindestens eine Ausgleichsrad nicht als Zahnräder, sondern z.B. als Reibräder ausgeführt sind. Ebenso ist es denkbar, dass das Außenrad nicht als Zahnrad, sondern z.B. als Reibrad ausgeführt ist.
Analog zum oben Gesagten ist erfindungsgemäß ein Kraftfahrzeug vorgesehen, umfassend mindestens ein erfindungsgemäßes Kegelrad-Differentialgetriebe zur wahlweisen Einschaltung und Ausschaltung des Antriebs von mit den Kegelrädern drehfest verbundenen Seitenwellen.
D.h. das erfindungsgemäße Kegelrad-Differentialgetriebe kann als Achsdifferentialgetriebe im Kraftfahrzeug Verwendung finden, um den Antrieb der mit dem erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebe ausgestatteten Achse wahlweise ein und auszuschalten. Das Außenrad des Kegelrad-Differentialgetriebes wird dabei stets angetrieben bzw. kann dabei stets angetrieben werden.
Insbesondere lässt sich auf diese Weise ein Kraftfahrzeug mit zuschaltbarem Allradantrieb realisieren.
Figurenliste
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.
Dabei zeigt:

1 eine schematische axonometrische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes, wobei ein Differentialkorb abschnittsweise aufgeschnitten gezeichnet ist und ein mit dem Differentialkorb drehfest verbundenes Außenrad nicht abgebildet ist
2 eine Aufsicht auf das Kegelrad-Differentialgetriebe der 1 entlang einer Abtriebsachse
3 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie B-B aus 2, wobei sich Ausgleichskegelräder mit Kegelrädern des Kegelrad-Differentialgetriebes in einer Eingriffsposition befinden
4 eine Schnittansicht wie 3, wobei sich die Ausgleichskegelräder jedoch in einer Freigabeposition befinden
5 eine schematische axonometrische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes, wobei der Differentialkorb abschnittsweise aufgeschnitten gezeichnet ist und das Außenrad nicht abgebildet ist
6 eine Aufsicht auf das Kegelrad-Differentialgetriebe der 5 entlang einer der Abtriebsachsen
7 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie C-C aus 6, wobei sich die Kegelräder mit den Ausgleichskegelrädern in der Eingriffsposition befinden
8 eine Schnittansicht wie 7, wobei sich eines der Kegelräder jedoch in der Freigabeposition befindet

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes 1 in einer axonometrischen Ansicht, wobei ein Differentialkorb 2 des Kegelrad-Differentialgetriebes 1 aus Klarheitsgründen abschnittsweise aufgeschnitten dargestellt ist. Falls der Differentialkorb 2 einteilig ausgeführt ist, ist aus Montagegründen tatsächlich eine, vorzugsweise verschließbare, Öffnung typischerweise im aufgeschnittenen Bereich vorgesehen, wobei auch noch zumindest eine weitere Öffnung vorgesehen sein kann, die z.B. symmetrisch gegenüberliegend zur Öffnung angeordnet ist. Falls der Differentialkorb 2 mehrteilig ausgeführt ist, wäre es denkbar, keine Öffnungen vorzusehen, wobei aber natürlich auch in diesem Fall zumindest eine, vorzugsweise verschließbare, Öffnung vorgesehen sein kann, um die Montage zu erleichtern oder ggf. eine Wartung zu ermöglichen. Weiters ist aus Klarheitsgründen ein mit dem Differentialkorb 2 drehfest verbundenes Außenrad 8 (vgl. z.B. 2), über das der Differentialkorb 2 antreibbar ist, in 1 nicht dargestellt.
Es sei bemerkt, dass das oben Gesagte auch für die Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelrad-Differentialgetriebes 1 in 5 analog gilt, weshalb auch in 5 aus Klarheitsgründen der Differentialkorb 2 aufgeschnitten dargestellt und das Außenrad 8 nicht abgebildet ist.
Im Inneren des Differentialkorbs 2 sind zwei Kegelräder 3 gegenüberliegend angeordnet. Die Kegelräder 3 sind jeweils um eine Abtriebsachse 5 drehbar gelagert, wobei die Abtriebsachsen 5 der beiden Kegelräder 3 in den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen deckungsgleich sind oder mit anderen Worten nur eine Abtriebsachse 5 für beide Kegelräder 3 gegeben ist.
Die Kegelräder 3 sind dabei drehfest mit jeweils einer Seitenwelle 6 verbunden, wobei die Abtriebsachsen 5 die Drehachsen der Seitenwellen 6 sind.
Wenn der Differentialkorb 2 über das Außenrad 8 angetrieben wird, dreht sich der Differentialkorb 2 ebenfalls um die Abtriebsachsen 5.
Das Kegelrad-Differentialgetriebe 1 umfasst weiters mindestens ein Ausgleichskegelrad 4, welches um eine Ausgleichskegelradachse 7 drehbar gelagert ist. In den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen sind genau zwei Ausgleichskegelräder 4 vorgesehen, die im Differentialkorb 2 gegenüberliegend so angeordnet sind, dass die Ausgleichskegelradachsen 7 deckungsgleich sind oder mit anderen Worten nur eine Ausgleichskegelradachse 7 für beide Ausgleichskegelräder 4 gegeben ist. Entsprechend genügt ein einziger, durchgehender Lagerbolzen 13 zur drehbaren Lagerung der beiden Ausgleichskegelräder 14, wobei die Ausgleichskegelradachse 7 mit der Längsachse des Lagerbolzens 13 deckungsgleich ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das mindestens eine Ausgleichskegelrad 4 entlang seiner Ausgleichskegelradachse 7 und/oder zumindest eines der Kegelräder 3 entlang seiner Abtriebsachse 5 zwischen einer Eingriffsposition 9 und einer Freigabeposition 10 verschiebbar ist, wobei in der Eingriffsposition 9, aber nicht in der Freigabeposition 10, das mindestens eine Ausgleichskegelrad 4 in Eingriff mit den beiden Kegelrädern 3 steht und diese miteinander verbindet.
D.h. in der Eingriffsposition 9 sind die Kegelräder 3 und das mindestens eine Ausgleichskegelrad 4 in Eingriff miteinander. Beim Antrieb des Differentialkorbs 2 (über das Außenrad 8) erfolgt entsprechend ein Antrieb der Seitenwellen 6, wobei das Kegelrad-Differentialgetriebe 1 die übliche Differentialfunktion erfüllt und unterschiedliche Drehzahlen der Kegelräder 3 bzw. Seitenwellen 6 zulässt, wie sie z.B. bei Kurvenfahrt auftreten. Hierbei gleicht das mindestens eine Ausgleichskegelrad 4 die ungleichen Drehzahlen der Kegelräder 3 aus.
Sind hingegen alle Ausgleichskegelräder 4 und/oder eines der Kegelräder 3 in seiner Freigabeposition 10, besteht keine rotatorische Verbindung mehr zwischen den Kegelrädern 3. Entsprechend erfolgt dann kein Antrieb der Seitenwellen 6, wenn der Differentialkorb 2 (über das Außenrad 8) angetrieben wird.
Im ersten Ausführungsbeispiel der 1, 2, 3 und 4 sind nur die beiden Ausgleichskegelräder 4 verschiebbar, nicht jedoch die Kegelräder 3. 5, 6, 7 und 8 illustrieren hingegen das zweite Ausführungsbeispiel, bei dem nur eines der beiden Kegelräder 3 verschiebbar ist. Das andere Kegelrad 3 sowie die beiden Ausgleichskegelräder 4 sind im zweiten Ausführungsbeispiel nicht verschiebbar. Grundsätzlich sind aber auch Ausführungsvarianten denkbar, bei denen sowohl das mindestens eine Ausgleichskegelrad 4 als auch zumindest eines der Kegelräder 3 verschiebbar sind.
Generell ist noch anzumerken, dass in den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen die Kegelräder 3, die Ausgleichskegelräder 4 sowie das Außenrad 8 als Zahnräder ausgebildet sind.
Die Details des ersten Ausführungsbeispiels werden in 3 und 4 deutlich, welche eine schematische Schnittansicht gemäß der Schnittlinie B-B aus 2 zeigen, wobei die Pfeile in 2 die Blickrichtung andeuten. Die beiden Ausgleichskegelräder 4 sind am Lagerbolzen 13 nicht nur drehbar, sondern auch parallel zur Ausgleichskegelradachse 7 verschiebbar gelagert, um durch Verschiebung zwischen der Freigabeposition 10 und der Eingriffsposition 9 hin und her bewegt werden zu können.
3 zeigt die Eingriffsposition 9, in der die beiden Ausgleichskegelräder 4 jeweils in Eingriff mit beiden Kegelrädern 3 stehen und letztere rotatorisch miteinander verbinden. Die beiden zueinander weisenden Pfeile in 3 deuten dabei die Bewegungsrichtung der beiden Ausgleichskegelräder 4 aus ihrer jeweiligen Freigabeposition 10 in die Eingriffsposition 9 an.
Demgegenüber zeigt 4 die beiden Ausgleichskegelräder 4 in ihrer Freigabeposition 10, in welcher kein Eingriff der Ausgleichskegelräder 4 mit den Kegelrädern 3 besteht und die Kegelräder 3 daher nicht rotatorisch miteinander verbunden sind. Die beiden voneinander weg weisenden Pfeile in 4 deuten dabei die Bewegungsrichtung der beiden Ausgleichskegelräder 4 aus der Eingriffsposition 9 in die jeweilige Freigabeposition 10 an.
Um die Bewegung der Ausgleichskegelräder 4 von außerhalb des Differentialkorbs 2 bewirken zu können, ist für jedes Ausgleichskegelrad 4 jeweils ein Betätigungselement 11 vorgesehen. Die Betätigungselemente 11 sind ebenfalls am Lagerungsbolzen 13 parallel zur Ausgleichskegelradachse 7 verschiebbar gelagert, wobei sie zwischen einer ersten Position 17 und einer zweiten Position 18 hin und her bewegt werden können.
Die Betätigungselemente 11 umfassen zueinander weisende Innenabschnitte 14, zwischen denen die beiden Ausgleichskegelräder 4 angeordnet sind. Konkret kontaktieren die Innenabschnitte 14 die Ausgleichskegelräder 4 bzw. liegen die Innenabschnitte 14 an den Ausgleichskegelrädern 4 zumindest abschnittsweise an, wodurch eine formschlüssige Wirkverbindung zwischen den Ausgleichskegelrädern 4 und den Innenabschnitten 14 gegeben ist.
Es wäre theoretisch auch denkbar, dass die Innenabschnitte 14 zur Herstellung der Wirkverbindung fix oder zumindest drehfest (z.B. durch Klauen) mit den Ausgleichskegelrädern 4 verbunden sind, wobei die Betätigungselemente 11 dann auch drehbar um die Ausgleichskegelradachse 7 am Lagerbolzen 13 gelagert sein müssen.
Die Betätigungselemente 11 weisen weiters jeweils einen Außenabschnitt 15 auf, der durch den Differentialkorb 2 nach außen ragt, wobei entsprechende Ausnehmungen im Differentialkorb 2 für die Außenabschnitte 15 vorgesehen sind. Indem von außen der jeweilige Außenabschnitt 15 kontaktiert und auf diesen gedrückt wird, kann das jeweilige Betätigungselement 11 aus der ersten Position 17 in die zweite Position 18 bewegt bzw. in der zweiten Position 18 gehalten werden.
Aufgrund des Formschlusses bzw. des Kontakts zwischen den Innenabschnitten 14 und den Ausgleichskegelrädern 4 werden die Ausgleichskegelräder 4 aus ihrer Freigabeposition 10 in die Eingriffsposition 9 gedrückt, wenn die Betätigungselemente 11 von der ersten Position 17 in die zweite Position 18 bewegt werden. Bzw. werden die Ausgleichskegelräder 4 in der Eingriffsposition 9 gehalten, wenn die Betätigungselemente 11 in der zweiten Position 18 gehalten werden. Entsprechend sind die Betätigungselemente 11 in 3 in der zweiten Position 18 dargestellt und in 4 in der ersten Position 17.
Wenn von außen nicht gegen den jeweiligen Außenabschnitt 15 gedrückt wird, kann das jeweilige Betätigungselement 11 aus der zweiten Position 18 in die erste Position 17 bewegt werden. Hierzu ist im ersten Ausführungsbeispiel mindestens ein Federelement (aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt) vorgesehen, das die Ausgleichskegelräder 4 und damit auch die Betätigungselemente 11 parallel zur Ausgleichskegelradachse 7 nach außen drückt. Entsprechend bewegen sich die Ausgleichskegelräder 4 aufgrund der Federkraft aus der Eingriffsposition 9 in ihre Freigabepositionen 10 und die Betätigungselemente 11 aus den zweiten Positionen 18 in ihre ersten Positionen 17.
Zur Bewegung der Betätigungselemente 11 ist im ersten Ausführungsbeispiel eine Schaltmuffe 12 vorgesehen, die außerhalb des Differentialkorbs 2 am Differentialkorb 2 parallel zu den Abtriebsachsen 5 verschiebbar gelagert ist. Durch die Verschiebung der Schaltmuffe 12 kann diese in Eingriff mit dem jeweiligen Außenabschnitt 15 der Betätigungselemente 11 gebracht werden, um die Betätigungselemente 11 aus der ersten Position 17 in die zweite Position 18 zu bewegen bzw. in der zweiten Position 18 zu halten. Hierbei kontaktiert die Schaltmuffe 12 die Außenabschnitte 15 und drückt gegen diese.
In 3 deutet der punktierte Pfeil die Bewegung der Schaltmuffe 12 parallel zu den Abtriebsachsen 5 und auf die Ausgleichskegelradachse 7 zu an, um den Eingriff mit den Außenabschnitten 15 herzustellen und die Betätigungselemente 11 und damit auch die Ausgleichskegelräder 4 parallel zur Ausgleichskegelradachse 7 nach innen bzw. aufeinander zu zu bewegen, wodurch die Betätigungselemente 11 in die zweite Position 18 und die Ausgleichskegelräder 4 in die Eingriffsposition 9 gebracht bzw. in dieser gehalten werden. Analog deutet der punktierte Pfeil in 4 die Bewegung der Schaltmuffe 12 parallel zu den Abtriebsachsen 5 und von der Ausgleichskegelradachse 7 weg an, um den Eingriff mit den Außenabschnitten 15 aufzuheben, sodass sich die Betätigungselemente 11 und die Ausgleichskegelräder 4 im Zusammenspiel mit dem oben genannten mindestens einen Federelement parallel zur Ausgleichskegelradachse 7 nach außen bzw. voneinander weg bewegen können, wodurch die Betätigungselemente 11 in die erste Position 17 und die Ausgleichskegelräder 4 in die Freigabeposition 10 gelangen.
Da die Bewegungsrichtung der Schaltmuffe 12 einerseits und die Bewegungsrichtung der Betätigungselemente 11 andererseits im Wesentlichen normal aufeinander stehen, weisen die Außenabschnitte 15 ebene Anlaufflächen 16 auf, die schräg zur Bewegungsrichtung der Schaltmuffe 12 bzw. schräg zu den Abtriebsachsen 5 verlaufen und mit den Abtriebsachsen 5 einen spitzen Winkel einschließen. Die Schaltmuffe 12 weist einen entsprechenden Gegenstückabschnitt 21 auf, der eine Anlauffläche der Schaltmuffe 12 ausbildet und als Gegenstück zu den Anlaufflächen 16 ausgeführt ist, um die Herstellung des Eingriffs der Schaltmuffe 12 mit den Außenabschnitten 15 zu erleichtern. Dabei gleiten die Anlaufflächen 16 und der Gegenstückabschnitt 21 aufeinander ab, sodass die Betätigungselemente 11 quer bzw. im Wesentlichen normal zur Bewegungsrichtung der Schaltmuffe 12 bewegt werden.
Die Details des zweiten Ausführungsbeispiels werden in 7 und 8 besonders deutlich, welche eine schematische Schnittansicht gemäß der Schnittlinie C-C aus 6 zeigen, wobei die Pfeile in 6 die Blickrichtung andeuten.
Die beiden Ausgleichskegelräder 4 sind am Lagerbolzen 13 nur drehbar gelagert. Eines der Kegelräder 3 (in 7 und 8 links dargestellt) ist auf der zugehörigen Seitenwelle 6 mittels einer Schiebeverzahnung 20 parallel zur Abtriebsachse 5 verschiebbar gelagert. Das andere Kegelrad 3 (in 7 und 8 rechts dargestellt) ist mit der zugehörigen Seitenwelle 6 ebenfalls über eine Schiebeverzahnung verbunden, welche jedoch so dimensioniert ist, dass sich das Kegelrad 3 nicht parallel zur Abtriebsachse 5 bewegen kann.
7 zeigt die Eingriffsposition 9, in der auch das verschiebbare Kegelrad 3 mit den beiden Ausgleichskegelräder 4 in Eingriff steht. Entsprechend sind die beiden Kegelräder 3 über die Ausgleichskegelräder 4 rotatorisch miteinander verbunden. Der voll gezeichnete Pfeil in 7 deutet dabei die Bewegungsrichtung des verschiebbaren Kegelrads 3 aus seiner Freigabeposition 10 in die Eingriffsposition 9 an.
Demgegenüber zeigt 8 das verschiebbare Kegelrad 3 in seiner Freigabeposition 10, in welcher das verschiebbare Kegelrad 3 nicht in Eingriff mit den Ausgleichskegelrädern 4 steht. Die Kegelräder 3 sind daher nicht rotatorisch miteinander verbunden. Der voll gezeichnete Pfeil in 8 deutet dabei die Bewegungsrichtung des verschiebbaren Kegelrads 3 aus der Eingriffsposition 9 in die Freigabeposition 10 an.
Um die Bewegung des verschiebbaren Kegelrads 3 von außerhalb des Differentialkorbs 2 bewirken zu können, sind für das verschiebbare Kegelrad 3 zwei Betätigungselemente 11' vorgesehen. Die Betätigungselemente 11' sind einander gegenüberliegend angeordnet und normal zur Abtriebsachse 5 verschiebbar gelagert, wobei die Betätigungselemente 11' zwischen der ersten Position 17 und der zweiten Position 18 hin und her bewegt werden können. Bei der Bewegung von der ersten Position 17 in die zweite Position 18 bewegen sich die beiden Betätigungselemente 11' aufeinander bzw. jeweils auf die Abtriebsachse 5 zu. Bei der Bewegung von der zweiten Position 18 in die erste Position 17 bewegen sich die beiden Betätigungselemente 11' entsprechend voneinander bzw. jeweils von der Abtriebsachse 5 weg.
Die Betätigungselemente 11' sind dabei entlang der Abtriebsachse 5 und in Richtung des Lagerbolzens 13 gesehen zumindest abschnittsweise vor dem verschiebbaren Kegelrad 3 angeordnet, wenn sich das verschiebbare Kegelrad 3 in der Eingriffsposition 9 befindet.
Die Betätigungselemente 11' umfassen zueinander weisende Innenabschnitte 14, die einen Kontaktabschnitt 19 des verschiebbaren Kegelrads 3 kontaktieren bzw. am Kontaktabschnitt 19 zumindest abschnittsweise anliegen, wodurch eine Wirkverbindung zwischen dem Kontaktabschnitt 19 bzw. dem verschiebbaren Kegelrad 3 und den Innenabschnitten 14 gegeben ist.
Der Kontaktabschnitt 19 kann einstückig mit dem restlichen verschiebbaren Kegelrad 3 ausgeführt sein oder kann als separates Element ausgeführt sein, das mit dem restlichen verschiebbaren Kegelrad 3 verbunden ist.
Die Betätigungselemente 11' weisen weiters jeweils einen Außenabschnitt 15 auf, der durch den Differentialkorb 2 nach außen ragt, wobei entsprechende Ausnehmungen im Differentialkorb 2 für die Außenabschnitte 15 vorgesehen sind. Indem von außen der jeweilige Außenabschnitt 15 kontaktiert und auf diesen gedrückt wird, kann das jeweilige Betätigungselement 11' aus der ersten Position 17 in die zweite Position 18 bewegt bzw. in der zweiten Position 18 gehalten werden.
Aufgrund des Kontakts zwischen den Innenabschnitten 14 und dem Kontaktabschnitt 19 wird das verschiebbare Kegelrad 3 aus seiner Freigabeposition 10 parallel zur Abtriebsachse 5 und auf die Ausgleichskegelradachse 7 zu in die Eingriffsposition 9 gedrückt, wenn die Betätigungselemente 11' von der ersten Position 17 in die zweite Position 18 bewegt werden. Bzw. wird das verschiebbare Kegelrad 3 in der Eingriffsposition 9 gehalten, wenn die Betätigungselemente 11' in der zweiten Position 18 gehalten werden. Entsprechend sind die Betätigungselemente 11' in 7 in der zweiten Position 18 dargestellt und in 8 in der ersten Position 17.
Da die Bewegungsrichtung der Betätigungselemente 11' einerseits und die Bewegungsrichtung des verschiebbaren Kegelrads 3 andererseits im Wesentlichen normal aufeinander stehen, weist der Kontaktabschnitt 19 eine Anlauffläche 22 auf, die schräg zur Bewegungsrichtung der Betätigungselemente 11' bzw. schräg zur Ausgleichskegelradachse 7 verläuft und mit der Ausgleichskegelradachse 7 einen spitzen Winkel einschließt. Die Betätigungselemente 11' weisen jeweils einen entsprechenden Gegenstückabschnitt 23 auf, der als Gegenstück zur Anlauffläche 22 ausgeführt ist. Hierdurch können die Gegenstückabschnitte 23 und die Anlauffläche 22 aufeinander abgleiten, sodass der Kontaktabschnitt 19 bzw. das verschiebbare Kegelrad 3 quer bzw. im Wesentlichen normal zur Bewegungsrichtung der Betätigungselemente 11' bewegt wird.
Wenn von außen nicht gegen den jeweiligen Außenabschnitt 15 gedrückt wird, kann das jeweilige Betätigungselement 11' aus der zweiten Position 18 in die erste Position 17 bewegt werden. Hierzu sind im zweiten Ausführungsbeispiel mehrere Federelemente (aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt) vorgesehen, die einerseits die Betätigungselemente 11' nach außen bzw. in die erste Position 17 bewegen und andererseits das verschiebbare Kegelrad 3 entlang der Abtriebsachse 5 aus der Eingriffsposition 9 in die Freigabeposition 10. Zur Bewegung der Betätigungselemente 11' ist auch im zweiten Ausführungsbeispiel die Schaltmuffe 12 vorgesehen, die außerhalb des Differentialkorbs 2 am Differentialkorb 2 parallel zu den Abtriebsachsen 5 verschiebbar gelagert ist. Durch die Verschiebung der Schaltmuffe 12 kann diese in Eingriff mit dem jeweiligen Außenabschnitt 15 der Betätigungselemente 11' gebracht werden, um die Betätigungselemente 11' aus der ersten Position 17 in die zweite Position 18 zu bewegen bzw. in der zweiten Position 18 zu halten. Hierbei kontaktiert die Schaltmuffe 12 die Außenabschnitte 15 und drückt gegen diese.
In 7 deutet der punktierte Pfeil die Bewegung der Schaltmuffe 12 parallel zu den Abtriebsachsen 5 und auf die Ausgleichskegelradachse 7 zu an, um den Eingriff mit den Außenabschnitten 15 herzustellen und die Betätigungselemente 11' nach innen bzw. aufeinander zu zu bewegen. Hierdurch werden die Betätigungselemente 11' in die zweite Position 18 gebracht, wobei das verschiebbare Kegelrad 3 durch Verschiebung parallel zur Abtriebsachse 5 und auf die Ausgleichskegelradachse 7 zu in die Eingriffsposition 9 gebracht bzw. in dieser gehalten wird. Analog deutet der punktierte Pfeil in 8 die Bewegung der Schaltmuffe 12 parallel zu den Abtriebsachsen 5 und von der Ausgleichskegelradachse 7 weg an, um den Eingriff mit den Außenabschnitten 15 aufzuheben, sodass sich die Betätigungselemente 11' nach außen bzw. voneinander weg bewegen können. Hierdurch werden im Zusammenspiel mit den oben genannten Federelementen die Betätigungselemente 11' in die erste Position 17 gebracht, wobei das verschiebbare Kegelrad 3 durch Verschiebung parallel zur Abtriebsachse 5 und von der Ausgleichskegelradachse 7 weg in die Freigabeposition 10 gelangt.
Ergänzend sei bemerkt, dass auch eine Ausführung mit nur einem einzigen Federelement (nicht dargestellt) denkbar wäre, z.B. so, dass die Betätigungselemente 11' bei Freigabe durch die Schaltmuffe 12 durch Fliehkraft nach außen bewegt werden, wodurch das einzige Federelement das verschiebbare Kegelrad 3 in die Freigabeposition 10 bringen kann und die Betätigungselemente 11' in weiterer Folge über den Kontaktabschnitt 19 des verschiebbaren Kegelrads 3 in der ersten Position 17 gehalten werden.
Da die Bewegungsrichtung der Schaltmuffe 12 einerseits und die Bewegungsrichtung der Betätigungselemente 11' andererseits im Wesentlichen normal aufeinander stehen, weisen die Außenabschnitte 15 ebene Anlauffläche 16 auf, die schräg zur Bewegungsrichtung der Schaltmuffe 12 bzw. schräg zu den Abtriebsachsen 5 verlaufen und mit den Abtriebsachsen 5 einen spitzen Winkel einschließen. Die Schaltmuffe 12 weist einen entsprechenden Gegenstückabschnitt 21 auf, der als Gegenstück zu den Anlaufflächen 16 ausgeführt ist, um die Herstellung des Eingriffs der Schaltmuffe 12 mit den Außenabschnitten 15 zu erleichtern. Dabei gleiten der Gegenstückabschnitt 21 und die Anlaufflächen 16 aufeinander ab, sodass die Betätigungselemente 11' quer bzw. im Wesentlichen normal zur Bewegungsrichtung der Schaltmuffe 12 bewegt werden.
Bezugszeichenliste

1: Kegelrad-Differentialgetriebe
2: Differentialkorb
3: Kegelrad
4: Ausgleichskegelrad
5: Abtriebsachse
6: Seitenwelle
7: Ausgleichskegelradachse
8: Außenrad
9: Eingriffsposition
10: Freigabeposition
11, 11': Betätigungselement
12: Schaltmuffe
13: Lagerbolzen
14: Innenabschnitt des Betätigungselements
15: Außenabschnitt des Betätigungselements
16: Anlauffläche des Außenabschnitts
17: Erste Position des Betätigungselements
18: Zweite Position des Betätigungselements
19: Kontaktabschnitt des Kegelrads
20: Schiebeverzahnung
21: Gegenstückabschnitt der Schaltmuffe
22: Anlauffläche des Kontaktabschnitts
23: Gegenstückabschnitt des Innenabschnitts

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6027422 A [0004]
DE 19716386 A1 [0004]

Claims

Kegelrad-Differentialgetriebe (1) umfassend einen Differentialkorb (2), in dessen Inneren zwei Kegelräder (3) gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die Kegelräder (3) um jeweils eine Abtriebsachse (5) drehbar gelagert sind, das Kegelrad-Differentialgetriebe (1) weiters umfassend mindestens ein Ausgleichskegelrad (4), das im Differentialkorb (2) um eine Ausgleichskegelradachse (7) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ausgleichskegelrad (4) entlang seiner Ausgleichskegelradachse (7) und/oder zumindest eines der Kegelräder (3) entlang seiner Abtriebsachse (5) zwischen einer Eingriffsposition (9) und einer Freigabeposition (10) verschiebbar ist, wobei in der Eingriffsposition (9), aber nicht in der Freigabeposition (10), das mindestens eine Ausgleichskegelrad (4) in Eingriff mit den beiden Kegelrädern (3) steht und diese miteinander verbindet
Kegelrad-Differentialgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Ausgleichskegelräder (4) vorgesehen sind.
Kegelrad-Differentialgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Ausgleichskegelräder (4) vorgesehen sind, die einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Kegelrad-Differentialgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das mindestens eine Ausgleichskegelrad (4) und/oder zumindest eines der Kegelräder (3) mindestens ein Betätigungselement (11, 11') vorgesehen ist, wobei das mindestens eine Betätigungselement (11, 11') beweglich gelagert ist und wobei das mindestens eine Betätigungselement (11, 11') einen Innenabschnitt (14) aufweist, der mit dem Ausgleichskegelrad (4) und/oder dem Kegelrad (3) wirkverbunden ist, und einen Außenabschnitt (15), der durch den Differentialkorb (2) derart nach außen ragt, dass der Außenabschnitt (15) von außerhalb des Differentialkorbs (2) kontaktierbar ist, um das Betätigungselement (11, 11') von außen zumindest aus einer ersten Position (17) in eine zweite Position (18) oder umgekehrt bewegen zu können.
Kegelrad-Differentialgetriebe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindung zwischen dem Innenabschnitt (14) des mindestens einen Betätigungselements (11, 11') und dem mindestens einen Ausgleichskegelrad (4) und/oder dem zumindest einen der Kegelräder (3) derart ausgelegt ist, dass das Ausgleichskegelrad (4) und/oder das Kegelrad (3) in der Freigabeposition (10) ist, wenn sich das Betätigungselement (11, 11') in der ersten Position (17) befindet, und in der Eingriffsposition (9), wenn sich das Betätigungselement (11) in der zweiten Position (18) befindet, oder umgekehrt.
Kegelrad-Differentialgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Betätigungselement (11, 11'), vorzugsweise parallel zur Ausgleichskegelradachse (7) des mindestens einen Ausgleichskegelrads (4) und/oder quer zur Abtriebsachse (5) des zumindest einen der Kegelräder (3), verschiebbar ist.
Kegelrad-Differentialgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Betätigungselement (11, 11') mit seinem Innenabschnitt (14) am mindestens einen Ausgleichskegelrad (4) und/oder dem zumindest einen der Kegelräder (3) zumindest abschnittsweise anliegt, um bei der Bewegung von der ersten Position (17) in die zweite Position (18) und/oder von der zweiten Position (18) in die erste Position (17) gegen das Ausgleichskegelrad (4) und/oder das Kegelrad (3) zu drücken und dieses zu bewegen.
Kegelrad-Differentialgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine bewegbare, insbesondere verschiebbare, Schaltmuffe (12) vorgesehen ist, die außerhalb des Differentialkorbs (2) angeordnet und mit dem Außenabschnitt (15) des mindestens einen Betätigungselements (11, 11') in Eingriff bringbar ist, um das Betätigungselement (11, 11') zumindest aus der ersten Position (17) in die zweite Position (18) bewegen zu können.
Kegelrad-Differentialgetriebe (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmuffe (12) am Differentialkorb (2), vorzugsweise parallel zu einer der Abtriebsachsen (5), verschiebbar gelagert ist.
Kegelrad-Differentialgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenabschnitt (15) des mindestens einen Betätigungselements (10, 11') eine Anlauffläche (16) aufweist, die vorzugsweise schräg zu einer der Abtriebsachsen (5) verläuft.
Kegelrad-Differentialgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmuffe (12) eine Anlauffläche (21) aufweist, um die Herstellung des Eingriffs der Schaltmuffe (12) mit dem Außenabschnitt (15) des mindestens einen Betätigungselements (11, 11') zu erleichtern.
Kegelrad-Differentialgetriebe (1) nach Anspruch 11 und Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche (21) der Schaltmuffe (12) als Gegenstück zur Anlauffläche (16) des Außenabschnitts (15) des mindestens einen Betätigungselements (10, 11') ausgebildet ist.
Kegelrad-Differentialgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebsachsen (5) deckungsgleich sind.
Kegelrad-Differentialgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelräder (3) und das mindestens eine Ausgleichsrad (4) als Zahnräder ausgebildet sind.
Kraftfahrzeug umfassend mindestens ein Kegelrad-Differentialgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur wahlweisen Einschaltung und Ausschaltung des Antriebs von mit den Kegelrädern (3) drehfest verbundenen Seitenwellen (6).