DE102019119490B4 - Axle drive with a differential and a separating clutch - Google Patents
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Abstract
Achsgetriebe (1) mit einem Differenzial (7), einem Differenzialgehäuse (18), einer in das Differenzialgehäuse (18) integrierten Trennkupplung (8), einem Ausrücklager (19) zum Betätigen der Trennkupplung (8), einem Aktuator (22) und Kraftverstärkungsmitteln (21), wobei das Ausrücklager (19), zum Betätigen der Trennkupplung (8), über die Kraftverstärkungsmittel (21) mittels des Aktuators (22) axial verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftverstärkungsmittel (21) einen Ausrückhebel (23) und einen Kniehebel (24) aufweisen, wobei der Ausrückhebel (23) im Bereich eines Endes in einem Achsgetriebegehäuse (20) drehbar gelagert ist und im Abstand zu diesem Ende das Ausrücklager (19) kontaktiert, wobei der Kniehebel (24) zwei drehbar miteinander verbundene Hebelabschnitte (27, 28) aufweist, wobei der eine Hebelabschnitt (27) im Achsgetriebegehäuse (20) drehbar gelagert und der andere Hebelabschnitt (28) drehbar im Ausrückhebel (23), in dessen der Drehachse (25) des Ausrückhebels (23) im Achsgetriebegehäuse (20) abgewandten Endes, gelagert ist, wobei die Drehachsen (26, 29, 30) des Kniehebels (24) parallel zueinander angeordnet sind, wobei der Aktuator (22) den im Achsgetriebegehäuse (20) gelagerten Hebelabschnitt (27) in Abstand von dessen Drehachse (29) im Achsgetriebegehäuse (20) kontaktiert, wobei die Hebelabschnitte (27, 28) bei betätigter Trennkupplung (8) einen größeren Winkel miteinander einschließen als bei nicht betätigter Trennkupplung (8).Axle drive (1) with a differential (7), a differential housing (18), a separating clutch (8) integrated into the differential housing (18), a release bearing (19) for actuating the separating clutch (8), an actuator (22) and power amplification means (21), wherein the release bearing (19), for actuating the separating clutch (8), can be axially displaced via the force amplification means (21) by means of the actuator (22), characterized in that the force amplification means (21) have a release lever (23) and have a toggle lever (24), the release lever (23) being rotatably mounted in the region of one end in an axle gear housing (20) and contacting the release bearing (19) at a distance from this end, the toggle lever (24) having two lever sections rotatably connected to one another (27, 28), one lever section (27) being rotatably mounted in the axle gear housing (20) and the other lever section (28) being rotatably mounted in the release lever (23), in whose axis of rotation (25) of the release lever (2 3) in the end remote from the axle gear housing (20), the axes of rotation (26, 29, 30) of the toggle lever (24) being arranged parallel to one another, the actuator (22) supporting the lever section (27) mounted in the axle gear housing (20) at a distance from its axis of rotation (29) in the axle drive housing (20), the lever sections (27, 28) enclosing a larger angle with one another when the separating clutch (8) is actuated than when the separating clutch (8) is not actuated.
Description
Die Erfindung betrifft ein Achsgetriebe mit einem Differenzial, einem Differenzialgehäuse, einer in das Differenzialgehäuse integrierten Trennkupplung, einem Ausrücklager zum Betätigen der Trennkupplung, einem Aktuator und Kraftverstärkungsmitteln, wobei das Ausrücklager, zum Betätigen der Trennkupplung, über die Kraftverstärkungsmittel mittels des Aktuators axial verlagerbar ist.The invention relates to an axle drive with a differential, a differential housing, a separating clutch integrated into the differential housing, a release bearing for actuating the separating clutch, an actuator and power amplification means, the release bearing for actuating the separating clutch being axially displaceable via the power amplification means by means of the actuator.
Trennkupplungen in Achsgetrieben werden, zum Beispiel bei Hybridfahrzeugen, dazu eingesetzt, um elektrische Antriebsmaschinen je nach Bedarf an den Triebstrang an- bzw. von diesem abzukoppeln. Aufgrund der Leistungsdichte werden diese in der Regel als Klauenkupplungen dargestellt. Die Betätigung erfolgt je nach Anforderung über einen elektrischen Hubmagneten, einen elektrischen Stellmotor oder ein hydraulisches System.Separating clutches in axle drives are used, for example in hybrid vehicles, to couple or uncouple electric drive machines from the drive train as required. Due to the power density, these are usually represented as claw couplings. Actuation takes place via an electric lifting magnet, an electric servomotor or a hydraulic system, depending on the requirements.
Wird bei einer Klauenkupplung im Störfall, bei dem es sich beispielsweise um einen Maschinenkurzschluss handelt, eine definierte Funktion, insbesondere ein selbsttätiges Öffnen gefordert, so ist ein abweisender Flankenwinkel notwendig, der hohe Haltekräfte im Betrieb erforderlich macht. Dieses führt zu entsprechend großen, aufwendigen Aktuatorsystemen, wie zum Beispiel bei hydraulischen Lösungen mit Pumpe, Ventil und Zylinder. Aktuatorsysteme mit elektrischen Stellmotoren sind aufgrund der großen Antriebsübersetzung stromlos nicht selbstöffnend.If a defined function, in particular automatic opening, is required in a claw clutch in the event of a malfunction, such as a machine short circuit, then a deflecting flank angle is necessary, which requires high holding forces during operation. This leads to correspondingly large, complex actuator systems, such as in hydraulic solutions with pumps, valves and cylinders. Actuator systems with electric servomotors are not self-opening due to the large drive ratio when de-energized.
Ein Achsgetriebe das die Merkmale der eingangs genannten Art sowie die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, ist aus der
In der
Aus der
In der
Aus der
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Achsgetriebe der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass bei einfacher Gestaltung der Mittel zum Betätigen der Trennkupplung nur geringe Haltekräfte bei betätigter Trennkupplung notwendig sind.The object of the present invention is to develop an axle drive of the type mentioned at the outset in such a way that, with a simple design of the means for actuating the separating clutch, only low holding forces are necessary when the separating clutch is activated.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Achsgetriebe, das gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.The object is achieved by an axle drive which is designed according to the features of claim 1.
Bei dem Achsgetriebe weisen die Kraftverstärkungsmittel einen Ausrückhebel und einen Kniehebel auf. Hierbei ist der Ausrückhebel im Bereich eines Endes in einem Achsgetriebegehäuse drehbar gelagert und kontaktiert in Abstand zu diesem Ende, etwa auf halber Länge des Ausrückhebels, das Ausrücklager. Der Kniehebel weist zwei drehbar miteinander verbundene Hebelabschnitte auf, wobei der eine Hebelabschnitt im Achsgetriebegehäuse drehbar gelagert ist und der andere Hebelabschnitt drehbar im Ausrückhebel, in dessen der Drehachse des Ausrückhebels im Achsgetriebegehäuse abgewandten Endes, gelagert ist. Die Drehachsen des Kniehebels sind parallel zueinander angeordnet. Der Aktuator kontaktiert den im Achsgetriebegehäuse gelagerten Hebelabschnitt in Abstand von dessen Drehachse im Achsgetriebegehäuse. Die Hebelabschnitte schließen bei betätigter Trennkupplung einen größeren Winkel miteinander ein als bei nicht betätigter Trennkupplung.In the case of the axle drive, the force amplification means have a release lever and a toggle lever. Here, the release lever is rotatably mounted in an axle drive housing in the region of one end and contacts the release bearing at a distance from this end, approximately halfway along the release lever. The toggle lever has two lever sections rotatably connected to one another, one lever section being rotatably mounted in the axle gear housing and the other lever portion being rotatably mounted in the release lever in whose end facing away from the axis of rotation of the release lever in the axle gearbox housing. The axes of rotation of the toggle lever are arranged parallel to one another. The actuator makes contact with the lever section mounted in the axle gear housing at a distance from its axis of rotation in the axle gear housing. The lever sections close when the disconnect clutch is actuated a larger angle with each other than when the disconnect clutch is not actuated.
Um die Haltekräfte in geschalteter Endlage zu reduzieren, wird somit der Ausrückhebel vom Aktuator indirekt über einen Kniehebelmechanismus betätigt. Dieser stützt sich in dieser Schaltposition vorteilhaft in nahezu gestreckter Ausrichtung gegen eine Lagerung im Achsgetriebegehäuse ab. Es sind somit nur geringe Betätigungskräfte am Aktuator erforderlich. Unter diesem Aspekt ist der Aktuator vorzugsweise elektrisch wirkend. Er ist zum Beispiel als elektrischer Hubmagnet ausgebildet. Der Aktuator weist beispielsweise einen elektrischen Ringmagneten oder einen elektrischen Stellmotor auf.In order to reduce the holding forces in the switched end position, the release lever is operated indirectly by the actuator via a toggle mechanism. In this switching position, this is advantageously supported in an almost straight alignment against a bearing in the axle drive housing. Only small actuation forces are therefore required on the actuator. From this point of view, the actuator is preferably electrically operative. It is designed, for example, as an electric lifting magnet. The actuator has, for example, an electric ring magnet or an electric servomotor.
Vorzugsweise sind nicht nur die Drehachsen der Hebelabschnitte parallel zueinander angeordnet, sondern auch diese Drehachsen und die Drehachse des Ausrückhebels parallel zueinander angeordnet. Dies vereinfacht die bauliche Gestaltung des Achsgetriebes und die Anordnung von Kniehebel und Ausrückhebel im Achsgetriebe.Preferably, not only are the axes of rotation of the lever sections arranged parallel to one another, but also these axes of rotation and the axis of rotation of the release lever are arranged parallel to one another. This simplifies the structural design of the axle drive and the arrangement of toggle lever and release lever in the axle drive.
Vorzugsweise ist im Achsgetriebegehäuse ein elektrischer Haftmagnet gelagert, wobei der Kniehebel im Bereich dessen die Hebelteile verbindenden Mittengelenks in der relativ gestreckten Kniehebelposition, entsprechend dessen Stellung bei betätigter Trennkupplung, den Haftmagnet kontaktiert. Dieser elektrische Haftmagnet unterstützt die Haltekräfte des Aktuators, beispielsweise des Hubmagnets, in der gestreckten Kniehebelposition.An electrical holding magnet is preferably mounted in the axle drive housing, the toggle lever contacting the holding magnet in the area of its central joint connecting the lever parts in the relatively extended toggle lever position, corresponding to its position when the separating clutch is actuated. This electric holding magnet supports the holding forces of the actuator, for example the lifting magnet, in the extended toggle lever position.
Vorteilhaft ist zwischen dem Differenzialgehäuse und dem Ausrücklager eine Tellerfeder angeordnet, wobei die Tellerfeder eine Anpresskraft am Ausrücklager bewirkt. Die Tellerfeder stellt somit eine ununterbrochene Anpresskraft am Ausrücklager sicher.A plate spring is advantageously arranged between the differential housing and the release bearing, the plate spring exerting a contact pressure on the release bearing. The disc spring thus ensures an uninterrupted contact pressure on the release bearing.
Bei der Trennkupplung handelt es sich insbesondere um eine Klauenkupplung. Diese Klauenkupplung weist insbesondere abweisende Flankenwinkel auf. Diese Gestaltung der Klauenkupplung bewirkt, dass in einem Störfall, zum Beispiel einem Maschinenkurzschluss, insbesondere ein selbsttätiges Öffnen der Klauenkupplung gewährleistet ist, ungeachtet der Anforderung, dass ein abweisender Flankenwinkel notwendig ist, der hohe Haltekräfte im Betrieb erforderlich macht. Die Betätigung der Klauenkupplung über die beschriebenen Kraftverstärkungsmittel mit hoher Endübersetzung erfordert nur kleine Haltekräfte, die vom Aktuator aufzubringen sind, womit ein recht einfacher Aktuator eingesetzt werden kann.The separating clutch is, in particular, a claw clutch. This claw coupling has in particular repelling flank angles. This design of the claw coupling ensures that in the event of a malfunction, for example a machine short circuit, in particular automatic opening of the claw coupling is guaranteed, regardless of the requirement that a deflecting flank angle is necessary, which requires high holding forces during operation. The actuation of the claw clutch via the force amplification means described with a high final translation requires only small holding forces that have to be applied by the actuator, with which a very simple actuator can be used.
Vorteilhaft weist ein Schaltring der Klauenkupplung Drucksegmente auf, die sich durch Öffnungen des Differenzialgehäuses erstrecken.A shift ring of the dog clutch advantageously has pressure segments which extend through openings in the differential housing.
Die Erfindung und deren Weiterbildungen schlägt somit insbesondere einen zwischen einem Ausrückhebel und einem Achsgetriebegehäuse angeordneten Kniehebelmechanismus vor. Der Kniehebel ist am beweglichen Ende des Ausrückhebels gelenkig angebunden und im Achsgetriebegehäuse gelenkig gelagert. Der Kniehebel befindet sich bei geschlossener Klauenkupplung nur wenige Winkelgrade, ca. 5°, vor dessen Hebelstrecklage. Der Ausrückhebel ist im Achsgetriebegehäuse drehbar gelagert. Die Klauenkupplung ist innerhalb des Differenzialgehäuses angeordnet. Die Betätigung der Klauenkupplung erfolgt über den Ausrückhebel und das Ausrücklager. Der Schaltring der Klauenkupplung weist Drucksegmente auf, die sich durch Öffnungen des Differenzialgehäuses erstrecken. Die Winkelendlage des Kniehebels ist durch einen Anschlag im Achsgetriebegehäuse festgelegt. Ein gehäusefester elektrischer Haftmagnet im Bereich des Mittengelenks des Kniehebels unterstützt die Haltekräfte des Aktuators, insbesondere Hubmagnets, in der weitgehend gestreckten Kniehebelposition. Eine Tellerfeder zwischen Differenzialgehäuse und Ausrücklager dient der Sicherstellung einer ununterbrochenen Anpresskraft am Ausrücklager.The invention and its developments thus propose, in particular, a toggle lever mechanism arranged between a release lever and an axle gear housing. The toggle lever is connected in an articulated manner to the movable end of the release lever and is articulated in the axle drive housing. When the claw clutch is closed, the toggle lever is only a few degrees, approx. 5 °, in front of its extended position. The release lever is rotatably mounted in the axle drive housing. The dog clutch is arranged within the differential housing. The claw clutch is actuated via the release lever and the release bearing. The switching ring of the dog clutch has pressure segments that extend through openings in the differential housing. The angular end position of the toggle lever is determined by a stop in the axle drive housing. An electrical holding magnet fixed to the housing in the area of the central joint of the toggle lever supports the holding forces of the actuator, in particular the lifting magnet, in the largely extended toggle lever position. A disc spring between the differential housing and the release bearing is used to ensure an uninterrupted contact pressure on the release bearing.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung der in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiele, ohne hierauf beschränkt zu sein.Further features of the invention emerge from the subclaims, the attached drawing and the description of the exemplary embodiments reproduced in the drawing, without being restricted thereto.
Es zeigt:
-
1 ein Elektrofahrzeug, das mit erfindungsgemäßen Achsgetrieben bei achsparalleler Anordnung ausgebildet ist, -
2 die achsparallele Anordnung gemäß1 in vergrößerter Darstellung, -
3 in einer Darstellung entsprechend2 eine koaxiale Anordnung, -
4 für die koaxiale Anordnung eine Detaildarstellung in einem Schnitt veranschaulicht, -
5 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel in einer Darstellung gemäß4 .
-
1 an electric vehicle that is designed with axle drives according to the invention with an axially parallel arrangement, -
2 the axially parallel arrangement according to1 in an enlarged view, -
3 in a representation accordingly2 a coaxial arrangement, -
4th for the coaxial arrangement illustrates a detailed representation in a section, -
5 a modified embodiment in a representation according to4th .
Der Vorderachse
Eine Ausgangswelle 12 desElektromotors 5 ist drehfest mit einemRitzel 13 verbunden, dasmit einem Zahnrad 14 einer Zwischenwelle 15 kämmt. Drehfestmit dieser Zwischenwelle 15 istein weiteres Zahnrad 16 verbunden, das einen kleineren Durchmesser aufweistals das Zahnrad 14 .Dieses Zahnrad 16 kämmt mit einem Finaldrive-Zahnrad 17 .Dieses Zahnrad 17 istmit einem Differenzialgehäuse 18 drehfest verbunden. Indas Differenzialgehäuse 18 ist dieTrennkupplung 8 , bei der es sich um eine Klauenkupplung mit abweisenden Flankenwinkeln handelt, integriert.Die Trennkupplung 8 wird über ein als Wälzlager ausgebildetes Ausrücklager19 betätigt. Dieses ist ineinem Achsgetriebegehäuse 20 angeordnet, das die erörterten Komponenten12 bis 17 ,das Differenzialgehäuse 18 sowie die innerhalb des Differenzialgehäuses18 angeordneten Komponenten -Differenzial 7 und Trennkupplung8 - aufnimmt.Im Achsgetriebegehäuse 20 sind ferner Kraftverstärkungsmittel21 angeordnet, die mittels einesam Achsgetriebegehäuse 20 angeflanschten Aktuators 22 betätigbar sind.Bei dem Aktuator 22 handelt es sich beispielsweise um einen Hubmagneten.Die Kraftverstärkungsmittel 21 weisen einen Ausrückhebel23 und einen Kniehebel24 auf.Das Ausrücklager 19 zum Betätigen der Trennkupplung8 ist bei Beaufschlagung des Aktuators22 betätigbar.
- An output shaft
12th of theelectric motor 5 is non-rotatable with a pinion13th connected that with a gear14th an intermediate shaft15th combs. Rotationally fixed with this intermediate shaft15th is anothergear 16 connected, which has a smaller diameter than the gear14th . Thisgear 16 meshes with a Finaldrive gear17th . This gear17th is with a differential case18th non-rotatably connected. In the differential housing18th is the disconnect clutch8th , which is a claw coupling with repelling flank angles. The disconnect clutch8th is via a release bearing designed as a roller bearing19th actuated. This is in an axle drive housing20th arranged that the discussed components12th to17th , the differential case18th as well as those inside the differential housing18th arranged components - differential7th and disconnect clutch8th - records. In the axle drive housing20th are alsopower amplification agents 21 arranged by means of an on the axle drive housing20th flanged actuator22nd are operable. With the actuator22nd it is, for example, a lifting magnet. The power amplification means21 have arelease lever 23 and aknee lever 24 on. The release bearing19th to operate the disconnect clutch8th is when the actuator is applied22nd operable.
Der Ausrückhebel
Der Hebelabschnitt
Die Hebelabschnitte
Die Anordnung gemäß
- In dieser Figur sind wiederum die entsprechenden zum Ausführungsbeispiel nach
3 beschriebenen Bauteile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
- In this figure are again the corresponding to the embodiment according to
3 components described with the same reference numerals.
Bezüglich des Differenzials
Der Hebelabschnitt
Zwischen dem Differenzialgehäuse
Das Ausführungsbeispiel gemäß der
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- ElektrofahrzeugElectric vehicle
- 22
- VorderachseFront axle
- 33
- HinterachseRear axle
- 44th
- Pfeilarrow
- 55
- ElektromotorElectric motor
- 66th
- AchsgetriebeAxle drive
- 77th
- Differenzialdifferential
- 88th
- TrennkupplungDisconnect clutch
- 99
- Antriebswelledrive shaft
- 1010
- Antriebswelledrive shaft
- 1111
- Radwheel
- 1212th
- AusgangswelleOutput shaft
- 1313th
- Ritzelpinion
- 1414th
- Zahnradgear
- 1515th
- ZwischenwelleIntermediate shaft
- 1616
- Zahnradgear
- 1717th
- Zahnradgear
- 1818th
- DifferenzialgehäuseDifferential housing
- 1919th
- AusrücklagerRelease bearing
- 2020th
- AchsgetriebegehäuseAxle gear housing
- 2121
- KraftverstärkungsmittelStrength reinforcement agents
- 2222nd
- AktuatorActuator
- 2323
- AusrückhebelRelease lever
- 2424
- KniehebelKnee lever
- 2525th
- Achseaxis
- 2626th
- Achseaxis
- 2727
- HebelabschnittLever section
- 2828
- HebelabschnittLever section
- 2929
- Achseaxis
- 3030th
- Achseaxis
- 3131
- Ansatzapproach
- 3232
- StellgliedActuator
- 3333
- SonnenradSun gear
- 3434
- PlanetengetriebePlanetary gear
- 3535
- PlanetenträgerPlanet carrier
- 3636
- PlanetenradPlanetary gear
- 3737
- HohlradRing gear
- 3838
- DifferenzialplanetenträgerDifferential planet carrier
- 3939
- Vorsprunghead Start
- 4040
- Anschlagattack
- 4141
- Federfeather
- 4242
- SchaltringSwitching ring
- 4343
- HaftmagnetHolding magnet
Claims (15)
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-
2019
- 2019-07-18 DE DE102019119490.3A patent/DE102019119490B4/en active Active
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