DE102019100366A1 - Helical gear differential - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Differentialgetriebe, mit einem Getriebegehäuse, einem Umlaufgehäuse, das in dem Getriebegehäuse um eine Getriebeachse drehbar angeordnet ist, einem in dem Umlaufgehäuse zur Getriebeachse koaxial drehbar angeordneten Planetenträger, einem ersten Sonnenrad, das in dem Planetenträger aufgenommen ist, einem zweiten Sonnenrad, das ebenfalls in dem Planetenträger aufgenommen ist, einer Koppelplanetenanordnung zur gegensinnig drehbaren Kopplung der Sonnenräder in dem Planetenträger, einer Kopplungseinrichtung mit einer Koppellamellenpackung zur Generierung eines den Planetenträger mit dem Umlaufgehäuse koppelnden Kopplungsmomentes und einer Betätigungsmechanik zur Generierung einer an der Koppellamellenpackung angreifenden Axialkraft, wobei die Betätigungsmechanik 5 einen Rampenring RK1, daran anlaufende Rollkörper ZR und einen Druckabnahmering VR aufweist, der Rampenring RK1 axial angestellte Rampenflächen RF bildet und der Rampenring RK1 oder der Druckabnahmering VR mit dem Planetenträger reibschlüssig zum gemeinsamen Umlauf mit diesem gekoppelt sind. Das Koppelmoment ist derart abgestimmt, dass damit ein zumindest initiales Aktivwerden der Betätigungsmechanik 5 ermöglicht ist.The invention relates to a differential gear, with a gear housing, a circulating housing which is arranged in the gear housing rotatably about a gear axis, a planet carrier arranged coaxially rotatably in the circulating housing with the gear axis, a first sun gear which is accommodated in the planet carrier, a second Sun gear, which is also accommodated in the planet carrier, a coupling planetary arrangement for counter-rotating coupling of the sun gears in the planet carrier, a coupling device with a coupling plate pack for generating a coupling torque coupling the planet carrier with the rotating housing, and an actuating mechanism for generating an axial force acting on the coupling plate pack, whereby the actuating mechanism 5 has a ramp ring RK1, rolling bodies ZR running thereon and a pressure reduction ring VR, the ramp ring RK1 forms axially positioned ramp surfaces RF and the ramp ring RK1 or the pressure drop ahmering VR are frictionally coupled to the planet carrier for common circulation with it. The coupling torque is coordinated in such a way that the actuation mechanism 5 is at least initially activated.
Description
Gebiet der ErfindungField of the Invention
Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnraddifferentialgetriebe mit einem Getriebegehäuse, einem Umlaufgehäuse, das in dem Getriebegehäuse um eine Getriebeachse drehbar gelagert ist, und einem Planetenträger, der in dem Umlaufgehäuse sitzt, wobei durch dieses Stirnraddifferentialgetriebe die an das Umlaufgehäuse angelegte Antriebsleistung verzweigt wird und der Planetenträger und das Umlaufgehäuse über eine Kupplungseinrichtung selektiv reibschlüssig koppelbar sind.The invention relates to a spur gear differential gear with a gear housing, a rotating housing which is rotatably mounted in the gear housing about a gear axis, and a planet carrier which is seated in the rotating housing, the spur gear differential branching the drive power applied to the rotating housing and the planet carrier and the circulation housing can be selectively coupled in a frictionally locking manner via a coupling device.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Differentialgetriebe werden allgemein als Umlaufrädergetriebe ausgeführt und dienen überwiegend der Verzweigung oder Verteilung einer über einen Leistungseingang zugeführten Eingangsleistung auf zwei Antriebswellen. Am häufigsten werden Differentialgetriebe als sog. Achsdifferentialgetriebe im Automobilbau verwendet. Hierbei wird die durch einen Antriebsmotor bereitgestellte Antriebsleistung über das Differentialgetriebe auf Radantriebswellen von getriebenen Fahrzeugrädern verteilt. Die beiden zu den Fahrzeugrädern führenden Radantriebswellen werden hierbei mit je gleich großem Drehmoment d.h. ausgeglichen angetrieben. Bei Geradeausfahrt drehen beide Fahrzeugräder gleich schnell. Bei Kurvenfahrt unterscheiden sich die Drehzahlen der Fahrzeugräder voneinander. Das Achsdifferentialgetriebe ermöglicht diese Drehzahldifferenz. Die Drehzahlen können sich frei einstellen, der Mittelwert der beiden Geschwindigkeiten bleibt jedoch gleich.Differential gears are generally designed as epicyclic gears and are mainly used to branch or distribute an input power supplied via a power input to two drive shafts. Differential gears are most commonly used as so-called axle differential gears in automotive engineering. Here, the drive power provided by a drive motor is distributed to wheel drive shafts of driven vehicle wheels via the differential gear. The two wheel drive shafts leading to the vehicle wheels are each with the same torque i.e. balanced driven. When driving straight ahead, both vehicle wheels turn at the same speed. When cornering, the speeds of the vehicle wheels differ from one another. The axle differential gear enables this speed difference. The speeds can be set freely, but the average of the two speeds remains the same.
Bei bestimmten Anwendungsfällen, insbesondere bei Allradfahrzeugen werden Differentialgetriebe eingesetzt, die dann, wenn kein Allradantrieb erforderlich ist, eine schaltbare Unterbrechung des Antriebsstranges ermöglichen, um das Fahrzeug über lediglich eine Achse anzutreiben und hierdurch die Reibungsverluste des momentan nicht erforderlichen, ansonsten mitgeschleppten Antriebssystems zu reduzieren. Ein entsprechendes Differentialgetriebe ist beispielsweise aus
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Differentialgetriebe zu schaffen, das eine schaltbare Aufhebung der Antriebsverbindung zwischen dem Leistungseingang und den beiden Leistungsausgängen ermöglicht und sich durch ein vorteilhaftes mechanisches Betriebsverhalten auszeichnet.The invention has for its object to provide a differential gear that enables a switchable cancellation of the drive connection between the power input and the two power outputs and is characterized by an advantageous mechanical operating behavior.
Erfindungsgemäße LösungSolution according to the invention
Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Differentialgetriebe mit:
- - einem Getriebegehäuse,
- - einem Umlaufgehäuse, das in dem Getriebegehäuse um eine Getriebeachse drehbar angeordnet ist,
- - einem in dem Umlaufgehäuse zur Getriebeachse gleichachsig drehbar angeordneten Planetenträger,
- - einem ersten Sonnenrad, das in dem Planetenträger aufgenommen ist,
- - einem zweiten Sonnenrad, das ebenfalls in dem Planetenträger aufgenommen ist,
- - einer Koppelplanetenanordnung zur gegensinnig drehbaren Kopplung der beiden Sonnenräder in dem Planetenträger,
- - einer ersten Kopplungseinrichtung mit einer ersten Koppellamellenpackung zur Generierung eines den Planetenträger mit dem Umlaufgehäuse koppelnden Kopplungsmomentes nach Maßgabe einer an der ersten Koppellamellenpackung angreifenden Axialkraft, und
- - einer Betätigungsmechanik zur Generierung der an der ersten Koppellamellenpackung angreifenden Axialkraft, wobei
- - die Betätigungsmechanik einen Rampenring, daran anlaufende Rollkörper und einen Druckabnahmering umfasst,
- - der Rampenring axial angestellte Rampenflächen bildet und
- - der Rampenring oder der Druckabnahmering mit dem Planetenträger zum gemeinsamen Umlauf mit diesem reibschlüssig drehbar gekoppelt sind und das Koppelmoment derart abgestimmt ist, dass damit zumindest ein initiales Aktivwerden der Betätigungsmechanik ermöglicht ist.
- - a gearbox,
- a circulation housing which is arranged in the transmission housing so as to be rotatable about a transmission axis,
- a planet carrier which is arranged in the revolving housing with respect to the gear axis and can be rotated coaxially
- a first sun gear which is received in the planet carrier,
- a second sun gear, which is also received in the planet carrier,
- a coupling planetary arrangement for coupling the two sun gears in the planet carrier rotatable in opposite directions,
- a first coupling device with a first coupling plate pack for generating a coupling torque coupling the planet carrier with the revolving housing in accordance with an axial force acting on the first coupling plate pack, and
- - An actuating mechanism for generating the axial force acting on the first coupling plate pack, wherein
- the actuating mechanism comprises a ramp ring, rolling bodies running thereon and a pressure reduction ring,
- - The ramp ring forms axially adjusted ramp surfaces and
- - The ramp ring or the pressure reduction ring are rotatably coupled to the planet carrier for common rotation with the latter and the coupling torque is coordinated in such a way that at least initial activation of the actuation mechanism is thereby made possible.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Differentialgetriebe zu schaffen, bei welchem die Aktuierung der zur Übertragung des am Umlaufgehäuse anliegenden Drehmomentes auf den Planetenträger vorgesehene Kopplungseinrichtung durch eine in das Umlaufgehäuse eingebundene Rampenmechanik bewerkstelligbar ist, wobei in einem Passivzustand die der Druckabnahmering oder der Rampenring der Betätigungsmechanik nur im Ausmaß des Reibmomentes mit dem Planetenträger gekoppelt ist.This advantageously makes it possible to create a differential gear in which the coupling device provided for transmitting the torque applied to the rotating housing to the planet carrier can be actuated by means of a ramp mechanism integrated into the rotating housing, with the pressure reduction ring or the ramp ring in a passive state the actuating mechanism is coupled to the planet carrier only to the extent of the frictional torque.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die reibschlüssige Koppelung über ein Wälzlager bewerkstelligt. Diese Wälzlager kann insbesondere als Nadellager ausgebildet sein. Das Reibmoment dieses Wälzlagers kann dann durch konstruktive Gestaltung desselben, insbesondere durch Gestaltung der Käfigeinrichtung, einer Dichtungseinrichtung und/oder auch der Schmierstoffüllung herbeigeführt werden. Weiterhin ist es möglich die reibschlüssige Koppelung durch eine ggf. zusätzlich zum Wälzlager vorgesehene Gleitlagereinrichtungen oder Reibflächensysteme herbeizuführen.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the frictional coupling is accomplished via a roller bearing. This roller bearing can in particular be designed as a needle bearing. The frictional torque of this roller bearing can then be brought about by constructive design thereof, in particular by designing the cage device, a sealing device and / or the lubricant filling. Furthermore, it is possible to bring about the frictional coupling by means of a slide bearing device or friction surface system which may be provided in addition to the roller bearing.
Die erfindungsgemäße Betätigungsmechanik ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Druckabnahmering mit dem Planetenträger reibschlüssig gekoppelt ist. Der Rampenring ist dann wie nachfolgend noch vertieft werden wird über eine zweite Kopplungseinrichtung festlegbar und zwar entweder am Umlaufgehäuse oder auch am Getriebegehäuse.The actuating mechanism according to the invention is preferably designed in such a way that the pressure reduction ring is frictionally coupled to the planet carrier. The ramp ring can then, as will be deepened in the following, be fixed via a second coupling device, either on the circulating housing or also on the transmission housing.
Bei der erfindungsgemäßen Betätigungsmechanik ist vorzugsweise der Druckabnahmering gegenüber dem Planetenträger axial verlagerbar geführt und betätigt dabei mit der an ihm anliegenden Kraft die erste Kopplungseinrichtung.In the actuation mechanism according to the invention, the pressure reduction ring is preferably guided so as to be axially displaceable relative to the planet carrier and thereby actuates the first coupling device with the force applied to it.
Das zur reibschlüssigen Koppelung des Druckabnahmeringes oder des Rampenringes mit dem Planetenträger vorgesehene Koppelungssystem kann gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung derart ausgebildet sein, dass im Zuge einer axialen Belastung des Druckabnahmeringes oder des Rampenringes das Koppelungsmoment zunimmt, mit welchem der Druckabnahmering oder der Rampenring mit dem Planetenträger gekoppelt wird. Hierzu kann beispielsweise das zur reibschlüssigen Koppelung des Druckabnahmeringes mit dem Planetenträger vorgesehene Reibflächensystem so gestaltet sein, dass dessen Reibkraftübertragungsvermögen mit der Verlagerung oder Belastung des Druckabnahmeringes zunimmt.According to a particular aspect of the present invention, the coupling system provided for the frictional coupling of the pressure reduction ring or the ramp ring to the planet carrier can be designed such that, in the course of an axial load on the pressure reduction ring or the ramp ring, the coupling torque with which the pressure reduction ring or the ramp ring with the increases Planet carrier is coupled. For this purpose, for example, the friction surface system provided for the frictional coupling of the pressure reduction ring to the planet carrier can be designed in such a way that its frictional force transmission capacity increases with the displacement or loading of the pressure reduction ring.
Der Druckabnahmering ist ebenfalls gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung so gestaltet, dass dieser eine in ihrem Verlauf um die Getriebeachse durchgängig nicht axial alternierende Kontaktbahn bildet an welcher die Rollkörper anlaufen,The pressure reduction ring is also designed in accordance with a special aspect of the present invention in such a way that it forms a contact track which does not alternate axially in its course around the transmission axis and on which the rolling bodies run,
Die Kontaktbahn ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als plane Ringscheibenfläche gestaltet. Die Rollkörper sind dann vorzugsweise als Zylinderrollen ausgeführt. Die Rollkörper können dann sowohl die Ringscheibenfläche als auch die Rampenflächen jeweils im Wege eines Linien-Kontaktes kontaktieren.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the contact track is designed as a flat annular disk surface. The rolling elements are then preferably designed as cylindrical rollers. The rolling elements can then contact both the ring disk surface and the ramp surfaces in each case by way of line contact.
Alternativ zu der oben beschriebenen Ausführungsform ist es auch möglich. Die Rollkörper als Kugeln, als Kegelrollen oder als Tonnenrollen auszuführen. Im Falle der Ausführung der Rollkörper als Kugeln ist die Kontaktbahn des Druckabnahmeringes vorzugsweise als Rinne ausgebildet die mit ihrer offenen Seite dem Rampenring zugewandt ist. Im Falle der Ausführung der Rollkörper als Kegelrollen ist die Kontaktbahn des Druckabnahmeringes vorzugsweise als Kegelmantelringfläche ausgebildet. Im Falle der Ausführung der Rollkörper als Tonnen ist die Kontaktbahn als im Querschnitt komplementär konkav gewölbte Rinne ausgebildet.As an alternative to the embodiment described above, it is also possible. The rolling elements are designed as balls, as tapered rollers or as barrel rollers. In the case of the rolling bodies being designed as balls, the contact track of the pressure reduction ring is preferably designed as a channel which faces the ramp ring with its open side. In the case of the rolling bodies being designed as tapered rollers, the contact track of the pressure reduction ring is preferably designed as a conical outer ring surface. In the case of the rolling elements being designed as barrels, the contact track is designed as a groove which is concavely curved in cross section.
Der Druckring und der Rampenring sind vorzugsweise so gestaltet, dass diese in Umfangsrichtung durchgängige Schultern bilden, durch welche die Rollkörper verliersicher in dem zwischen dem Rampenring und dem Druckring definierten Zwischenraum gehalten sind. Zudem sind die Rollkörper vorzugsweise in einem Käfig geführt und damit miteinander derart gekoppelt, dass alle Rollkörper sich gemeinsam in Umfangsrichtung auf ihren Rampen des Rampenringes verlagern. Vorzugsweise wird weiterhin über den Käfig eine Rückstellfunktion realisiert. Hierzu kann der Käfig in Umfangsrichtung gefedert abgestützt sein, so dass dieser dann, wenn zwischen dem Druckring und dem Rampenring kein Drehmoment über die Rollkörper übertragen wird, die Rollkörper durch den Käfig in eine Passiv-Position auf dem Rampenring, d.h. in die Rampentäler zurückgedrängt oder zurückgeschwenkt werden.The pressure ring and the ramp ring are preferably designed such that they form continuous shoulders in the circumferential direction, by means of which the rolling elements are held captively in the space defined between the ramp ring and the pressure ring. In addition, the rolling elements are preferably guided in a cage and are thus coupled to one another in such a way that all rolling elements move together in the circumferential direction on their ramps of the ramp ring. A reset function is preferably also implemented via the cage. For this purpose, the cage can be spring-supported in the circumferential direction, so that if no torque is transmitted via the rolling elements between the pressure ring and the ramp ring, the rolling elements are moved through the cage into a passive position on the ramp ring, i.e. pushed back or swung back into the ramp valleys.
Der Druckabnahmering ist mit dem Planetenträger wie oben bereits ausgeführt reibschlüssig gekoppelt. Diese reibschlüssige Koppelung kann über Reibkontaktflächen bewerkstelligt werden, die z.B. mit einer Federmechanik gegen entsprechende Gegenflächen gedrängt werden. Die Reibkontaktflächen können hierbei mit dem Planetenträger verbunden sein und mit diesem umlaufen oder auch mit einem Nabenabschnitt des Druckabnahmeringes gekoppelt sein und dann entsprechend mit diesem Ring gegenüber dem Planetenträger wandern.The pressure reduction ring is frictionally coupled to the planet carrier as already explained above. This frictional coupling can be accomplished via friction contact surfaces which e.g. be pushed against corresponding counter surfaces with a spring mechanism. The frictional contact surfaces can in this case be connected to the planet carrier and circulate with it, or can also be coupled to a hub section of the pressure reduction ring and then move accordingly with this ring relative to the planet carrier.
Der Rampenring ist vorzugsweise derart gestaltet, dass dieser einen Nabenabschnitt aufweist und über eine zweite Koppeleinrichtung mit dem Umlaufgehäuse oder dem Getriebegehäuse koppelbar ist. Die zweite Koppeleinrichtung umfasst vorzugsweise eine Koppellamellenpackung mit einem Satz Koppellamellen welche mit dem Umlaufgehäuse oder dem Getriebegehäuse drehfest gekoppelt sind. Hierdurch wird es möglich, den Rampenring über die zweite Koppeleinrichtung an dem Umlaufgehäuse festzulegen und die Relativdrehung zwischen dem Planetenträger und dem Umlaufgehäuse zur weiteren Aktivierung der Rampenmechanik zu nutzen.The ramp ring is preferably designed in such a way that it has a hub section and can be coupled to the circulation housing or the gear housing via a second coupling device. The second coupling device preferably comprises a coupling plate pack with a set of coupling plates which are coupled in a rotationally fixed manner to the circulation housing or the transmission housing. This makes it possible to fix the ramp ring to the circulation housing via the second coupling device and to use the relative rotation between the planet carrier and the circulation housing for further activation of the ramp mechanism.
Die zweite Koppellamellenpackung umfasst vorzugsweise erste und zweite Koppellamellen, wobei die ersten Koppellamellen axial verlagerbar und drehfest mit dem Umlaufgehäuse gekoppelt sind und die zweiten Koppellamellen mit dem Rampenring axial verlagerbar drehfest kinematisch gekoppelt sind. Die zweiten Koppellamellen der zweiten Koppellamellenpackung können hierbei auch auf einem Buchsenelement axial verschiebbar geführt werden, wobei dann vorzugsweise der Rampenring einen Nabenabschnitt umfasst, welcher in das Buchsenelement axial eintaucht.The second coupling plate pack preferably comprises first and second coupling plates, the first coupling plates being axially displaceable and non-rotatably coupled to the circulation housing and the second coupling plates to the Ramp ring are axially displaceably coupled in a rotationally fixed kinematic manner. The second coupling plates of the second coupling plate pack can also be guided axially displaceably on a bushing element, in which case the ramp ring preferably comprises a hub section which is axially immersed in the bushing element.
Die ersten Koppellamellen der zweiten Koppellamellenpackung sind vorzugsweise ebenfalls in einem Ringelement axial verschiebbar geführt, wobei dieses Ringelement dann vorzugsweise in einem Deckelelement des Umlaufgehäuses verankert ist.The first coupling plates of the second coupling plate pack are preferably also axially displaceably guided in a ring element, this ring element then preferably being anchored in a cover element of the circulating housing.
Die Aktuierung der zweiten Koppellamellenpackung erfolgt vorzugsweise auf elektromagnetischem Wege durch eine Spule. Durch das vermittels dieser Spule generierte Magnetfeld können die Koppellamellen der Koppellamellenpackung axial zusammengedrängt werden, so dass zwischen abfolgenden ersten und zweiten Koppellamellen ein Reibmoment übertragen wird. Über das Magnetfeld kann auch ein Druckring gegen die Lamellenpackung gedrängt werden.The second coupling plate pack is preferably actuated electromagnetically by a coil. By means of the magnetic field generated by means of this coil, the coupling plates of the coupling plate pack can be axially pressed together, so that a frictional torque is transmitted between subsequent first and second coupling plates. A pressure ring can also be pressed against the plate pack via the magnetic field.
Die Lagerung des Umlaufgehäuses im Getriebegehäuse wird vorzugsweise über eine erste und eine zweite Lagereinrichtung bewerkstelligt, wobei gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dann die Spule in einem von der zweiten Lagereinrichtung umsäumten Bereich angeordnet ist.The circulation housing is preferably mounted in the gear housing via a first and a second bearing device, the coil then being arranged in an area surrounded by the second bearing device according to a particularly preferred embodiment of the invention.
Das Umlaufgehäuse ist vorzugsweise als gebaute Struktur gefertigt und setzt sich aus einem ersten Deckelelement, einem Topfgehäuse und einem zweiten Deckelelement zusammen, wobei dann vorzugsweise die zweite Koppellamellenpackung in einem von dem zweiten Deckelelement umgriffenen Bereich angeordnet ist.The circulating housing is preferably manufactured as a built structure and is composed of a first cover element, a pot housing and a second cover element, the second coupling plate pack then preferably being arranged in an area encompassed by the second cover element.
Die zweite Lagereinrichtung kann in vorteilhafter Weise als Wälzlager, insbesondere als Schrägkugellager ausgebildet sein, wobei dann deren Lageraußenring in einem Lagersitz aufgenommen sein kann, der durch das zweite Deckelelement gebildet ist.The second bearing device can advantageously be designed as a roller bearing, in particular as an angular contact ball bearing, in which case its outer bearing ring can then be accommodated in a bearing seat which is formed by the second cover element.
Die zweite Koppellamellenpackung ist vorzugsweise gegenüber der zweiten Lagereinrichtung axial in Richtung zu den Koppelplaneten hin versetzt in dem zweiten Deckelelement aufgenommen. Die Spule kann dann axial in das zweite Deckelelement und hierbei in den von der zweiten Lagereinrichtung umsäumten Bereich eintauchen.The second coupling plate pack is preferably accommodated in the second cover element, offset axially in the direction of the coupling planet, with respect to the second bearing device. The coil can then plunge axially into the second cover element and in this case into the area surrounded by the second bearing device.
Die erste Koppellamellenpackung ist vorzugsweise zwischen einem nabenseitigen inneren Lamellensitz und einem gehäuseseitigen äußeren Lamellensitz axial belastbar geführt. Der Planententräger kann hierbei derart ausgebildet sein, dass zumindest ein Teilabschnitt des inneren Lamellensitzes der ersten Koppellamellenpackung noch den Gehäuseabschnitt des Planetenträgergehäuses erfasst, welcher die Koppelplaneten umgreift.The first coupling plate pack is preferably guided axially loadable between a hub-side inner plate seat and a housing-side outer plate seat. The planet carrier can be designed in such a way that at least a portion of the inner plate seat of the first coupling plate pack still captures the housing section of the planet carrier housing, which surrounds the coupling planet.
Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe ist hierbei vorzugsweise derart aufgebaut, dass der die Koppelplanetenanordnung umgreifende Gehäuseabschnitt eine sich axial über das Stirnflächenniveau der Koppelplaneten fortsetzende Zylinderwandung bildet und sich der innere Lamellensitz der ersten Koppelalmellenpackung auf dieser Zylinderwandung fortsetzt.The differential gear according to the invention is preferably constructed in such a way that the housing section encompassing the coupling planet arrangement forms a cylinder wall that continues axially above the end face level of the coupling planet and the inner lamella seat of the first coupling clutch pack continues on this cylinder wall.
Die erste Koppellamellenpackung kann in vorteilhafter Weise derart aufgebaut sein, dass diese innere Kopplungslamellen, äußere Kopplungslamellen und einen Anlagering umfasst, wobei die inneren Kopplungslamellen an dem inneren Lamellensitz axial verlagerbar und hierbei jedoch drehfest geführt sind, die äußeren Kopplungslamellen an dem äußeren Lamellensitz axial verlagerbar und wiederum und drehfest geführt sind und die Koppellamellenpackung sich über den Anlagering an einer Ringstufe in dem Umlaufgehäuse abstützt.The first coupling plate pack can advantageously be constructed in such a way that it comprises inner coupling plates, outer coupling plates and a contact ring, the inner coupling plates on the inner plate seat being axially displaceable and in this case non-rotatably guided, the outer coupling plates on the outer plate seat being axially displaceable and are in turn and rotatably guided and the coupling lamella pack is supported on the ring on a ring step in the circulation housing.
Der innere Lamellensitz kann dabei direkt durch den Planetenträger gebildet werden, oder auch durch ein beispielsweise innen- und außen axialverzahntes, buchsenartiges Bauteil gebildet sein, das mit dem Planetenträger über eine Verzahnung drehfest verbunden ist. Der äußere Lamellensitz ist vorzugsweise durch das Umlaufgehäuse gebildet oder ebenfalls durch ein topf- oder buchsenartiges Bauteil gebildet, das mit dem Umlaufgehäuse drehfest verbunden ist. Im Falle der Bereitstellung der Lamellensitze durch separate Bauteile wird es möglich, die zur Führung der Lamellen vorgesehenen Geometrien im Rahmen eines von der Fertigung des Planetenträgergehäuses oder des Umlaufgehäuses abgekoppelten Fertigungsprozesses zu auszubilden. Die ring-, topf- oder buchsenartigen Teile können dann insbesondere als Tiefziehteile gefertigt werden und die entsprechenden Geometrien, insbesondere axialen Profilierungen, können dabei dann insbesondere auf umformtechnischem Wege gefertigt werden.The inner lamella seat can be formed directly by the planet carrier, or can also be formed by a bush-like component, for example axially internally and externally toothed, which is connected in a rotationally fixed manner to the planet carrier by means of teeth. The outer lamella seat is preferably formed by the circulation housing or likewise by a pot-like or bush-like component which is connected to the circulation housing in a rotationally fixed manner. If the lamella seats are provided by separate components, it becomes possible to design the geometries provided for guiding the lamellae within the framework of a manufacturing process that is decoupled from the manufacture of the planet carrier housing or the rotating housing. The ring-like, pot-like or bush-like parts can then be produced in particular as deep-drawn parts, and the corresponding geometries, in particular axial profiles, can then be produced in particular by means of forming technology.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Differentialgetriebe vorzugsweise derart aufgebaut, dass der äußere Lamellensitz der ersten Koppellamellenpackung das Axialniveau der Verzahnung zumindest eines der beiden Sonnenräder noch erfasst, d.h. die Axialposition zumindest einer Lamelle noch mit diesem Axialniveau überlappt. Die erste Koppellamellenpackung kann dann auf den hinsichtlich seines Durchmessers größten Bereich des Planetenträgergehäuses aufgesteckt werden und sitzt dann zumindest teilweise auf dem außenseitig zylindrischen Abschnitt des Planetenträgergehäuses, welcher die Koppelplaneten umhaust. Die Außenverzahnung der ersten Koppellamellenpackung verläuft auf einem Radialniveau das nochmals größer ist als das Radialniveau der zylindrischen Außenwandung des Planetenträgergehäuses, d.h. jenes Abschnitts der die Koppelplaneten umhaust. Sobald die erste Koppellamellenpackung auf das Planetenträgergehäuse aufgeschoben ist erscheint diese Koppellamellenpackung als Lamellenring oder Lamellenringstapel, der auf dem Gehäuseabschnitt des Planetenträgergehäuses sitzt, welcher die Koppelplaneten umhaust.According to a further aspect of the present invention, the differential gear is preferably constructed such that the outer plate seat of the first coupling plate pack still detects the axial level of the teeth of at least one of the two sun gears, ie the axial position of at least one plate still overlaps this axial level. The first coupling plate pack can then be plugged onto the largest area of the planet carrier housing in terms of its diameter and then sits at least partially on the outside cylindrical portion of the Planet carrier housing, which surrounds the coupling planet. The external toothing of the first coupling plate pack runs at a radial level which is even greater than the radial level of the cylindrical outer wall of the planet carrier housing, that is to say that section which surrounds the coupling planet. As soon as the first coupling plate pack is pushed onto the planet carrier housing, this coupling plate packing appears as a plate ring or stack of plates, which sits on the housing section of the planet carrier housing, which surrounds the coupling planet.
Die Koppelplaneten sind gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung vorzugsweise über ihre Kopfkreisflächen radial in dem Planetenträgergehäuse gelagert. Die Koppelplaneten stützen sich weiterhin vorzugsweise über ihre Stirnflächen axial in dem Planetenträgergehäuse ab. Die Koppelplaneten sitzen mit leichtem axialem Spiel in dem Planetenträgergehäuse und leisten keinen Beitrag zur Übertragung etwaiger an dem Planetenträgergehäuse angreifender Axialkräfte.According to a further special aspect of the present invention, the coupling planets are preferably mounted radially in the planet carrier housing via their tip circular surfaces. The coupling planets are preferably supported axially in the planet carrier housing via their end faces. The coupling planets sit with slight axial play in the planet carrier housing and make no contribution to the transmission of any axial forces acting on the planet carrier housing.
Die Planetenanordnung ist vorzugsweise derart gestaltet, dass diese mehrere Koppelplaneten umfasst, die als solche um Planetenachsen drehbar sind, die parallel zur Getriebeachse ausgerichtet sind. Die erste Koppellamellenpackung ist derart ausgebildet, dass sich zumindest ein Teil der Kopplungslamellen auf dem Axialniveau der Koppelplaneten befindet.The planetary arrangement is preferably designed in such a way that it comprises a plurality of coupling planets which, as such, are rotatable about planetary axes which are aligned parallel to the transmission axis. The first coupling plate pack is designed such that at least some of the coupling plates are at the axial level of the coupling planet.
Das in dem Getriebegehäuse um die Getriebeachse drehbar gelagerte Umlaufgehäuse ist gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung vorzugsweise als mehrteiliges, axial zusammengefügtes Topfgehäuse ausgebildet. Der Planetenträger ist in dem Topfgehäuse drehbar gelagert.According to a special aspect of the present invention, the circulating housing, which is rotatably mounted in the gear housing around the gear axis, is preferably designed as a multi-part, axially assembled pot housing. The planet carrier is rotatably mounted in the pot housing.
Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe ist in vorteilhafter Weise weiterhin derart ausgebildet, dass sich die erste Koppellamellenpackung aus mehreren, als Ringscheiben ausgebildeten axial abfolgend aneinandergefügten Kopplungslamellen zusammensetzt. Diese Kopplungslamellen können als flache Stahlblechringscheiben ausgeführt sein, die ggf. mit einem Reibmaterialbelag beschichtet sind. Die Koppellamellenpackung kann dabei so aufgebaut werden, dass diese innere Kopplungslamellen umfasst, die über eine Innenumfangskontur drehfest, jedoch axial verschiebbar mit dem Planetenträgergehäuse kinematisch gekoppelt sind. Weiterhin umfasst die Koppellamellenpackung dann auch äußere Kopplungslamellen, die über eine Außenumfangskontur drehfest, jedoch axial verschiebbar mit dem Umlaufgehäuse kinematisch gekoppelt sind.The differential gear according to the invention is furthermore advantageously designed such that the first coupling plate pack is composed of a plurality of coupling plates which are axially successively joined together as ring plates. These coupling plates can be designed as flat sheet steel washers, which may be coated with a friction material lining. The coupling plate pack can be constructed in such a way that it comprises inner coupling plates which are coupled kinematically to the planet carrier housing in a rotationally fixed but axially displaceable manner via an inner peripheral contour. Furthermore, the coupling plate pack then also comprises outer coupling plates, which are coupled kinematically to the rotating housing via an outer circumferential contour, but are axially displaceable.
Das zur Aufnahme des Planetenträgergehäuses vorgesehene, vorangehend bereits genannte Umlaufgehäuse, ist vorzugsweise als mehrteiliges Topfgehäuse ausgebildet, das sich aus einem ersten Deckelement, einem Topfelement und einem zweiten, axial an das Topfelement angefügten Deckelelement zusammensetzt. Das Topfelement bildet eine innere Ringstirnfläche an welcher die Koppellamellenpackung axial abgestützt ist.The circulation housing provided for accommodating the planet carrier housing, already mentioned above, is preferably designed as a multi-part pot housing which is composed of a first cover element, a pot element and a second cover element which is axially attached to the pot element. The pot element forms an inner ring end face on which the coupling plate pack is axially supported.
Die erste Koppellamellenpackung sitzt vorzugsweise in dem Topfelement und ist über eine in dem Umlaufgehäuse, insbesondere dem zweiten Deckelelement aufgenommene Mechanik axial belastbar, zum axialen Zusammenpressen der Koppellamellenpackung. Diese Mechanik umfasst eine Rollrampenmechanik bei welcher Rollkörper zwischen einer angestellten Rampenfläche des Rampenringes und einer nicht axial alternierenden, also auf einem Axialniveau durchgängigen Bahnstruktur des Druckabnahmeringes abgestützt sind.The first coupling plate pack is preferably seated in the pot element and can be axially loaded via a mechanism accommodated in the circulating housing, in particular the second cover element, for axially pressing the coupling plate pack together. This mechanism comprises a rolling ramp mechanism in which rolling elements are supported between an adjusted ramp surface of the ramp ring and a non-axially alternating, ie continuous, axial structure of the pressure reduction ring.
An das Umlaufgehäuse ist vorzugsweise ein ringartiges Antriebsrad angesetzt. Die Leistungseinleitung in das Umlaufgehäuse wird über dieses Antriebsrad bewerkstelligt. Im Zusammenspiel mit diesem Antriebsrad kann auch ein Winkelgetriebe realisiert werden. Diese Bauform eignet sich insbesondere für den Einsatz als temporär abschaltbares Hinterachsdifferential. Zur Anbindung des Antriebsrades wird vorzugsweise eine Flanschstruktur herangezogen, die auch der Verbindung, insbesondere der axialen Kopplung des ersten Deckelelements mit dem Topfelement des Umlaufgehäuses dient.An annular drive wheel is preferably attached to the circulating housing. The power is introduced into the circulating housing via this drive wheel. In conjunction with this drive wheel, an angular gear can also be implemented. This design is particularly suitable for use as a rear axle differential that can be temporarily deactivated. To connect the drive wheel, a flange structure is preferably used, which also serves for the connection, in particular the axial coupling of the first cover element to the cup element of the circulating housing.
FigurenlisteFigure list
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
-
1 eine Axial-Halbschnittdarstellung, zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes, bei welchem die Ankoppelung des Planetenträgers an ein diesen aufnehmendes Umlaufgehäuse über eine erste Koppellamellenpackung bewerkstelligt wird, die zwischen einem nabenseitigen inneren Lamellensitz und einem gehäuseseitigen äußeren Lamellensitz axial belastbar geführt ist, wobei die Aktuierung dieser Koppellamellenpackung durch eine Betätigungsmechanik erfolgt, die einen Druckabnahmering aufweist, der mit dem Planetenträger reibschlüssig gekoppelt ist, wobei das Koppelmoment so abgestimmt ist, dass dieses zumindest für eine initiale Aktivierung der Betätigungsmechanik ausreicht; -
2 eine Detaildarstellung zur weiteren Veranschaulichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Betätigungsmechanik; -
3 eine Detaildarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus des Rampenringes und des Druckabnahmeringes.
-
1 an axial half-sectional view to illustrate the structure of a differential gear according to the invention, in which the coupling of the planet carrier to a rotating housing receiving this is accomplished via a first coupling plate pack, which is axially resiliently guided between a hub-side inner plate seat and a housing-side outer plate seat, the actuation this coupling plate pack is carried out by an actuating mechanism which has a pressure reduction ring which is frictionally coupled to the planet carrier, the coupling torque being coordinated such that this is sufficient at least for an initial activation of the actuating mechanism; -
2nd a detailed view to further illustrate the structure of the actuating mechanism according to the invention; -
3rd a detailed view to illustrate the structure of the ramp ring and the pressure decrease ring.
Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures
Die Darstellung nach
Das Differentialgetriebe umfasst weiterhin ein erstes Abtriebssonnenrad
Das hier unter Einschluss des Planetenträgers
Die erste Koppellamellenpackung
Die Aktuierung dieser ersten Koppellamellenpackung
Die Betätigungsmechanik
Die durch den Druckabnahmering
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Druckabnahmering
Das zur reibschlüssigen Koppelung des Druckabnahmeringes
Obgleich hier nicht dargestellt, sind die Rollkörper
Der Druckabnahmering
Der Rampenring
Bei der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung befindet sich die Rampenkontur auf der „rechten“ Rampenscheibe, d.h. jener Rampenscheibe, die am Umlaufgehäuse
Der Rampenring
Die zweiten Koppellamellen
Die ersten Koppellamellen
Die zweite Koppellamellenpackung
Das Umlaufgehäuse
Die zweite Koppellamellenpackung
Der Planetenträger
Die erste Koppellamellenpackung
Der innere Lamellensitz
Die Axialposition der ersten Koppellamellenpackung
Die Koppelplaneten
Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe ist als Stirnraddifferentialgetriebe mit Kopfkreis-gelagerten Koppelplaneten gestaltet. Die Koppelplaneten
Die Lagerung des Umlaufgehäuses
Die Planetenanordnung
Bei dem erfindungsgemäßen Differentialgetriebe sind die erste Koppellamellenpackung
Die erste Koppellamellenpackung
Die axiale Abstützung der ersten Koppellamellenpackung
Das zur Aufnahme des Planetenträgers
Die vorgenannten ersten und zweiten Koppelplaneten
Das erste Abtriebssonnenrad
Die beiden Abtriebssonnenräder
Die Einleitung der Antriebsleistung in das Differentialgetriebe erfolgt über das Antriebsrad
Die Lagerung des Planetenträgers
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes ist wie folgt: Über ein nicht weiter dargestelltes Zahnrad wird das Antriebsrad
Gemeinsam mit dem Umlaufgehäuse
Das hier in dem Umlaufgehäuse
Die zur Aktivierung der Rampenmechanik
Die Aktivierung der Rampenmechanik
Der Rampenring
Die Aktivierung der zweiten Koppellamellenpackung
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Aktuierung der zweiten Koppellamellenpackung über eine Spuleneinrichtung. Diese umfasst eine Spule
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sitzen die erste und die zweite Koppellamellenpackung
Die Einleitung der durch die Rampenmechanik
Die Einleitung der zur Betätigung der ersten Koppellamellenpackung
Das äußere Gehäuse
Die Darstellung nach
Solange die zweite Kopplungslamellenpackung
Die Darstellung nach
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102008037885 A1 [0003]DE 102008037885 A1 [0003]
- DE 102013206749 A1 [0003]DE 102013206749 A1 [0003]
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DE102008037885A1 (en) | 2008-08-15 | 2010-03-25 | Gkn Driveline International Gmbh | Clutch arrangement and drive train arrangement for a multi-axle driven motor vehicle |
DE102013206749A1 (en) | 2013-04-16 | 2014-10-16 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | differential gear |
-
2019
- 2019-01-09 DE DE102019100366.0A patent/DE102019100366A1/en active Pending
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