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Die Erfindung betrifft ein Stirnraddifferenzialgetriebe mit einem Aktor zur Betätigung einer Kupplung, wobei ein Gehäuse mit einer Drehmomentübertragungsstelle, etwa zum Ein- oder Ausleiten von Drehmoment, bspw. über ein gehäusefestes Stirnrad, vorhanden ist, innerhalb dessen ein relativ zum Gehäuse in zumindest einer Stellung rotierbarer Differenzialkorb / Planetenträger vorhanden ist, an dem zwei in einer ersten Verzahnungsebene miteinander in kämmender Wirkbeziehung stehende Planetenradsätze gelagert sind, von denen der erste Planetenradsatz in einer zweiten Verzahnungsebene mit einem ersten Sonnenrad in kämmender Wirkbeziehung steht und der zweite Planetenradsatz in einer dritten Verzahnungsebene mit einem zweiten Sonnenrad in kämmender Wirkbeziehung steht.
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Aus dem Stand der Technik sind grundsätzlich Planetengetriebe bekannt, auch solche, die Kupplungseinrichtungen verwenden. So offenbart bspw. die
DE 10 2012 216 231 B3 ein grundlegendes Planetengetriebe. Das dort offenbarte Planetengetriebe umfasst eine Kupplungseinrichtung, welche ein Kupplungsorgan, ein Feststellorgan und Verbindungskörper aufweist. Das Hohlrad weist einen Deckelbereich auf, wobei das Kupplungsorgan zwischen dem Deckelbereich und dem Planetenträger angeordnet ist. Das Kupplungsorgan ist drehfest mit dem Planetenträger als einem ersten Kupplungspartner gekoppelt, sodass dieses bei einer Drehung um die Drehachse mitgenommen wird. Das Kupplungsorgan ist in axialer Richtung parallel zur gemeinsamen Drehachse über einen Verbindungskörper verschiebbar in dem Planetenträger angeordnet, wobei der Verbindungskörper in dem ersten Kupplungskörper axial verschiebbar geführt und/oder gelagert ist. Wird nun eine axiale Kraft F auf das Verstellorgan aufgebracht, so wird das Verstellorgan mit den Verbindungskörpern und dem Kupplungsorgan in axialer Richtung verschoben und gegen einen Deckelbereich des Hohlrades als zweiten Kupplungspartner in einen Reibbereich gepresst, sodass dann eine Reibschlussverbindung entsteht. Durch die Reibschlussverbindung sind dann der Planetenträger und das Hohlrad miteinander drehfest gekoppelt, sodass bei einer Rotation des Planetenträgers als Eingang das Hohlrad als Ausgang des Planetengetriebes mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit rotiert wird oder vice versa. Durch diese ältere Druckschrift ist somit ein schaltbares Planetengetriebe offenbart, welches in Abhängigkeit der Schaltstellung zwei unterschiedliche Drehzahlumsetzungen realisieren kann.
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Aus dem Stand der Technik sind auch Differenzialgetriebe bekannt, so bspw. aus der
DE 10 2013 206 749 A1 . So offenbart diese Druckschrift, dass bei bestimmten Anwendungsfällen, insbesondere bei Allradfahrzeugen, Differenzialgetriebe eingesetzt werden, die dann, wenn kein Allradantrieb erforderlich ist, eine schaltbare Unterbrechung des Antriebsstranges zulassen, um das Fahrzeug über lediglich eine Achse anzutreiben und hierdurch Reibungsverluste des momentan nicht erforderlichen, sonst mitgeschleppten Antriebssystems, zu reduzieren. Diese ältere Druckschrift hat sich zur Aufgabe gesetzt, ein möglichst geringes Schleppmoment zu generieren und verweist auch auf die
DE 10 2008 037 885 A1 .
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Neuerdings ergibt sich bei Differenzialen der Bedarf bauraumeffizienter und gewichtsreduzierter zu arbeiten, weswegen immer mehr Stirnraddifferenzialgetriebe verwendet werden.
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Solche Stirnraddifferenzialgetriebe können mit Aktoren versehen werden, um nachgelagerte Kupplungen zu aktuieren. Allerdings sind dabei die bisher aufgetretenen Probleme in puncto Bauraum und eine dauerhafte Funktionsgewährleitung bei Ausschluss von Verbindungen und Verkippungen der Bauteile zu beachten. So sollen Verzahnungsebenen in einem Differenzialgetriebe möglichst „unterhalb“ einer Verzahnungsebene eines Antriebsrades angeordnet sein, um Kippmomente zu vermeiden. Wird dies beachtet, wird leider der Bauraum für die Kupplung und die Betätigung auf einer Seite häufig zu knapp. Auch tritt oft das Problem auf, dass die aus der Betätigung der Kupplung resultierenden Stützmomente und Kräfte innerhalb des Differenzialgetriebes angeordnet sind und nicht von außerhalb auf das Differenzialgetriebe wirken.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bei gattungsgemäßen Stirnraddifferenzialgetrieben den Bauraum effizienter zu nutzen, trotzdem eine dauerhafte Funktionsgewährleistung zu ermöglichen, insbesondere Verbindungen und Verkippungen der Bauteile auszuschließen und noch dazu eine kostengünstige Lösung zu präsentieren. Es sollen darüberhinaus die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden oder zumindest abgemildert werden.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Stirnraddifferenzialgetriebe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Aktor zumindest ein Durchgriffselement zum vorzugsweise axialen Verlagern eines Kupplungsbestandteiles besitzt, das in Axialrichtung durch alle drei Verzahnungsebenen greift. Auf diese Weise wird somit eine effiziente Betätigung einer Kupplung mit abschaltbarem Stirnraddifferenzialgetriebe möglich. Insbesondere kann bei Betätigung einer Kupplung eine Allradabschaltung erzwungen werden. Auch ist der Einsatz bei Torque-Vectoring-Aufgaben sinnvoll.
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Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn die drei Verzahnungsebenen axial zueinander versetzt sind und/oder durch eine Vielzahl über den Umfang, vorzugsweise gleichmäßiger verteilter Durchgriffselemente, grundsätzlich in jedem Betriebszustand, durchdrungen sind. Eine gleichmäßige Kraftübertragung ist dann die Folge und ein reibungsloses Funktionieren der Einzelbauteile gewährleistet.
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Es hat sich auch als vorteilhaft herausgestellt, wenn zumindest ein Durchgriffselement, vorzugsweise alle Durchgriffselemente, durch (je) einen Lagerbereich der Planetenräder des ersten Planetenradsatzes und/oder des zweiten Planetenradsatzes hindurch greift / greifen. Eine direkte Kraftübertragung kann gewährleistet werden, ohne aber Verwindungen in Kauf nehmen zu müssen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform ist auch dadurch gekennzeichnet, dass ein Hauptteil des Aktors mit dem Gehäuse (dauerhaft) gekoppelt ist und ein mit dem wenigstens einen Durchgriffselement verbundenes Verlagerungsteil mit dem Differenzialkorb / Planetenträger drehgekoppelt ist. Eine besonders störunempfindliche Getriebeausgestaltung ist dann realisierbar.
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Es hat sich auch bewährt, wenn die Durchgriffselemente alle den gleichen (geometrischen) Querschnitt besitzen und eine längliche, bspw. zylinderartige oder polygonale Form besitzen. Die Fertigung kann dann kostengünstig gehalten werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Getriebesystem mit einem erfindungsgemäßen, aktoraufweisenden Stirnraddifferenzialgetriebe, bei dem auf der aktorabgewandten Seite eine Kupplung, bspw. als Lamellen- oder Mehrscheibenkupplung, angeordnet ist, die in einer Schaltstellung in durch das Durchgriffselement geschaltenem Kontakt steht. Mit anderen Worten betrifft das Getriebesystem somit ein Stirnraddifferenzialgetriebe der erfindungsgemäßen Art, bei der eines oder mehrere Durchgriffselemente eine Kupplung direkt betätigt / betätigen.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn erste Lamellen der Kupplung am Gehäuse drehfest aber axial verlagerbar angebunden sind und zweite Lamellen der Kupplung am Differenzialkorb / Planetenträger drehfest aber axial verlagerbar angebunden sind. Ein gezieltes Abkoppeln, bspw. eines nachgelagerten Allradantriebsstranges, kann dann einfach realisiert werden.
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Um besonders erschütterungs- und störunanfällig zu werden, hat es sich ferner bewährt, wenn der Differenzialkorb / Planetenträger über zumindest ein Radial(wälz)lager am Gehäuse abgestützt ist.
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Dafür ist es auch von Vorteil, wenn das Verlagerungsteil des Aktors über zumindest ein Axial(wälz)lager am Gehäuse abgestützt ist.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform betrifft eine Weiterbildung derart, dass ein Durchgriffselement radial außerhalb beider Sonnenräder durch zwei radial ausgerichtete Hälften des Differenzialkorbes / Planetenträgers und wenigstens ein Planetenrad eines der beiden Planetenradsätze hindurch ragt und mit einem distalen freien Ende eine Lamelle kontaktiert, um im Betätigungsfall eine Allradabschaltung zu erzwingen.
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In einer speziellen Anordnung kann bspw. der Aktor links von einem Differenzialgetriebe, nämlich einem Stirnraddifferenzialgetriebe angeordnet werden, wohingegen die Kupplung rechts davon angeordnet ist. Ein Ausrückkamm kann von links aus durch den Differenzialkorb / Planetenträger des Stirnraddifferenzialgetriebes / Planetenträgers hindurch nach rechts zur Kupplung ragen. Der Kern der Erfindung ist somit das Durchführen von Betätigungslaschen durch die beiden / alle drei Verzahnungsebenen des Differenzialgetriebes hindurch.
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Die Erfindung betrifft, insbesondere bei Betrachtung des gesamten Getriebesystems, eine All-wheel-drive-disconnect-clutch (AWD Disconnect-Kupplung), die zwischen dem Differenzialgehäuse / Planetenträger / Differenzialkorb und einem Achsgehäuse geschalten ist. Eine Lamellenseite der Kupplung außenseitig steht dabei formschlüssig mit dem Achsgehäuse in Kontakt, wohingegen die andere Lamellenseite innen mit dem Differenzialkorb / Planetenträger in Eingriff steht. Ein Betätigungsring mit den Betätigungslaschen rotiert im Betrieb mit dem Differenzialgehäuse, wohingegen der Betätigungsteil / der Aktor am Achsgehäuse befestigt ist. Deshalb ist eine rotative Trennstelle zwischen dem Aktor und dem Betätigungsring von Vorteil.
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Es ist erwähnenswert, dass Durchgangslöcher in Planetenbolzen, die die Planetenräder der einzelnen Planetenradsätze lagern, Führungslöcher für die Durchgriffselemente bzw. den Kamm durch das Stirnraddifferenzialgetriebe hindurch stellen. Hier ist auch der Einsatz von Gleitbuchsen denkbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Dabei ist ein erstes Ausführungsbeispiel als Grundlage genommen. Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Getriebesystems, aufweisend ein erfindungsgemäßes Stirnraddifferenzialgetriebe mit einem Aktor, wobei auf einer aktorabgewandten Seite des Stirnraddifferenzialgetriebes eine Kupplung in dem gemeinsamen Gehäuse integriert ist,
- 2 eine singuläre, perspektivische Darstellung des Stirnraddifferenzialgetriebes, wie es in dem Getriebesystem nach 1 verbaut ist,
- 3 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines Verlagerungsteils mit Durchgriffselementen des Aktors aus 1, und
- 4 eine perspektivische Darstellung des Verlagerungsteils mit Durchgriffselementen des Aktors aus 3.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stirnraddifferenzialgetriebes 1 mit einem Aktor 2 dargestellt. Es ist ferner eine Kupplung 3 in einem gemeinsamen Gehäuse 4 verbaut. Das Stirnraddifferenzialgetriebe 1, der Aktor 2 und die Kupplung 3 bilden ein gemeinsames Getriebesystem 5 aus.
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Das Gehäuse 4 ist mehrteilig, insbesondere zweiteilig, kann jedoch auch einteilig ausgebildet werden.
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Auf der Außenseite des Gehäuses 4 ist eine Drehmomentübertragungsstelle 6 vorhanden. An dieser Stelle ist ein Stirnrad 7 vorhanden.
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Im Gehäuse 4 weist das Stirnraddifferenzialgetriebe 1 einen Differenzialkorb / Planetenträger 8 auf. Dieses Bauteil besitzt eine erste Hälfte 9 und eine zweite Hälfte 10.
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Es gibt einen ersten Planetenradsatz 11 und einen zweiten Planetenradsatz 12. Die beiden Planetenradsätze 11 und 12 kämmen in einer ersten Verzahnungsebene 13 zusammen. In einer zweiten Verzahnungsebene 14 kämmen die Planetenräder des ersten Planetenradsatzes 11 mit einem ersten Sonnenrad 15. In einer dritten Verzahnungsebene 16 kämmen die Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes 12 mit einem zweiten Sonnenrad 17.
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Der Aktor 2 besitzt einen Hauptteil 18 und einen Verlagerungsteil 19. Der Verlagerungsteil 19 ist besonders gut in den 3 und 4 zu erkennen.
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Zurückkommend auf 1 sei erläutert, dass auf der aktorgegenüberliegenden Seite des Stirnraddifferenzials die Kupplung 3 erste Lamellen 20 und zweite Lamellen 21 besitzt. Jeweils nur eine dieser Lamellen 20 und 21 sind mit dem jeweiligen Bezugszeichen aus Übersichtlichkeitsgründen versehen. Die ersten Lamellen 20 sind am Gehäuse 4 drehfest aber axial verlagerbar angeordnet, wohingegen die zweiten Lamellen 21 drehfest aber axial verlagerbar auf der Außenseite des Differenzialkorbs / Planetenträgers 8 angeordnet sind. In der 1 sind die besser in den 3 und 4 erkennbaren Durchgriffselemente 22 nicht dargestellt. Die Durchgriffselemente 22 kontaktieren entweder die ersten Lamellen 20 oder die zweiten Lamellen 21.
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In der 2 ist der Differenzialabschnitt des Stirnraddifferenzialgetriebes 1 in Alleinstellung dargestellt. In den beiden Hälften 9 und 10 des Differenzialkorbs / Planetenträgers 8 sind eine Vielzahl von Durchgangslöchern / Löchern 23 vorhanden. In einigen dieser Löcher 23 sind Planetenbolzen 24 enthalten. Die Planetenbolzen 24 sind hohl ausgestaltet. Durch die Löcher 23 und/oder die Planetenbolzen 24 greifen die Durchgriffselemente 22 hindurch, was in der 2 jedoch nicht dargestellt ist.
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In den 3 und 4 sind die Durchgriffselemente 22 gut zu erkennen. Auf einer Zwischenhülse 25 ist ein Axiallager 26 angeordnet. Jenes Axiallager 26 und ein in 1 dargestelltes Radiallager 27 tragen erheblich zur Stabilität des Stirnraddifferenzialgetriebes bzw. der Einzelteile innerhalb des Gehäuses 4 bei.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stirnraddifferenzialgetriebe
- 2
- Aktor
- 3
- Kupplung
- 4
- Gehäuse
- 5
- Getriebesystem
- 6
- Drehmomentübertragungsstelle
- 7
- Stirnrad
- 8
- Differenzialkorb / Planetenträger
- 9
- erste Hälfte
- 10
- zweite Hälfte
- 11
- erster Planetenradsatz
- 12
- zweiter Planetenradsatz
- 13
- erste Verzahnungsebene
- 14
- zweite Verzahnungsebene
- 15
- erstes Sonnenrad
- 16
- dritte Verzahnungsebene
- 17
- zweites Sonnenrad
- 18
- Hauptteil
- 19
- Verlagerungsteil
- 20
- erste Lamelle / erste Lamellen
- 21
- zweite Lamelle / zweite Lamellen
- 22
- Durchgriffselement
- 23
- Loch
- 24
- Planetenbolzen
- 25
- Zwischenhülse
- 26
- Axiallager
- 27
- Radiallager
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012216231 B3 [0002]
- DE 102013206749 A1 [0003]
- DE 102008037885 A1 [0003]
