-
Die Erfindung betrifft ein Achsgetriebe mit einem Differenzial.
-
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 Ringmagneten, einen elektrischen Stellmotor oder ein hydraulisches System.
-
Soll eine Ankopplung auch im Fahrbetrieb erfolgen, so ist aus akustischen Gründen ein entsprechender Steuerungsaufwand für die Drehzahlsynchronisierung notwendig.
-
Wird bei einer Klauenkupplung im Störfall, zum Beispiel bei einem Maschinenkurzschluss, 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.
-
In der
DE 21 26 364 A1 ist ein Differenzialgetriebe mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle beschrieben, wobei die Eingangswelle mit einer napfartigen Trommel, die eine kegelstumpfförmige Innenfläche aufweist, drehfest verbunden ist und die Ausgangswelle mit einem mit der Trommel zusammenwirkenden, kegelstumpfförmigen Kupplungselement drehfest verbunden ist, wobei zwischen dem Kupplungselement und der Trommel eine reibschlüssige Verbindung herstellbar ist.
-
In der
EP 2 637 885 A1 ist eine Kraftübertragungseinheit beschrieben, die eine Klauenkupplung und eine Konuskupplung aufweist.
-
In der
EP 1 142 743 A1 ist ein Differenzialgetriebe für ein Elektrofahrzeug beschrieben, wobei das Differenzialgetriebe eine Klauenkupplung und eine Konuskupplung aufweist.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Achsgetriebe mit einem Differenzial, bei dem das Differenzial eine reibschlüssig wirkende Trennkupplung zum An- und Abkoppeln einer elektrischen Maschine aufweist, die Trennkupplung mit hoher Leistungsdichte darzustellen. Unter dem Aspekt von Weiterbildungen des Achsgetriebes ist es insbesondere Aufgabe, bei einfacher Ansteuerung eine kompakte Gestaltung der Trennkupplung mit hoher Leistungsdichte darzustellen, die trotz hoher Drehmomentkapazität nur geringe Betätigungs-/Haltekräfte benötigt und einen einfach gestalteten Aktuator zum Betätigen der Trennkupplung zur Folge hat.
-
Die Erfindung schlägt ein Achsgetriebe vor, das gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Das erfindungsgemäße Achsgetriebe weist ein Differenzial auf, wobei das Differenzial eine als Konuskupplung ausgebildete Trennkupplung zum An- und Abkoppeln einer elektrischen Maschine aufweist. Die Konuskupplung ist mittels eines Ausrücklagers betätigbar. Ein Konustopf der Konuskupplung ist über eine Mitnahmeverzahnung mit einem Differenzialplanetenträger des Differenzials verbunden. Die Mitnahmeverzahnung ist mit einem Flankenwinkel ausgeführt.
-
Durch Betätigen des Ausrücklagers, somit axiales Bewegen des Ausrücklagers unter Einwirkung eines Aktuators werden relativ zueinander rotierbare Konusflächen der Konuskupplung aufeinander zu bewegt und aneinander gepresst, sodass über die Konuskupplung ein Drehmoment übertragen werden kann. Die Konuskupplung kann unterschiedlich gestaltet sein. Sie weist insbesondere zwei, vier oder sechs bei geöffneter Stellung der Konuskupplung relativ zueinander rotierbare Konusflächen auf. Diese Konusflächen sind Reibflächen, somit Flächen im Bereich derer die Drehmomentübertragung erfolgt. Wirken nur zwei Konusflächen miteinander, handelt es sich um eine Einfachkonuskupplung. Wirken vier Konusflächen paarweise, handelt es sich um eine als Doppelkonuskupplung ausgebildete Konuskupplung. Bei sechs miteinander wirkenden Konusflächen spricht man von einer Dreifachkonuskupplung.
-
Um die axialen Haltekräfte der Konuskupplung deutlich zu reduzieren, sind bei der Mitnahmeverzahnung zwischen dem Konustopf und dem Differenzialplanetenträger die Flankenwinkel realisiert, die einen selbstverstärkenden Servoeffekt haben. Die Flankenwinkel sind insbesondere in Axialrichtung realisiert. Vorzugsweise beträgt der Flankenwinkel bezüglich einer Parallelen zur Drehachse des Konustopfs 6,5° bis 8°, insbesondere 7,5°.
-
Insbesondere wenn die Konuskupplung als Dreifachkonuskupplung ausgebildet ist, kann wegen der erhöhten Anzahl von Konusflächen ein relativ höheres Drehmoment mittels der Konuskupplung übertragen werden.
-
Funktionell ist es besonders vorteilhaft, wenn das Ausrücklager, zum Betätigen der Konuskupplung, mittels eines Aktuators axial verlagerbar ist. Bei dem Aktuator handelt es sich beispielsweise um einen Hubmagnet.
-
Die Konuskupplung ist insbesondere innerhalb eines Differenzialgehäuses des Differenzials angeordnet. Dies erlaubt eine besonders kompakte Gestaltung des Achsgetriebes.
-
Eine innere Konusfläche der Konuskupplung ist vorzugsweise in eine Seitenwand eines Differenzialgehäuses des Differenzials integriert. Hierdurch lässt sich die Bauteilvielfalt des Achsgetriebes reduzieren. Bei dieser Seitenwand handelt es sich insbesondere um eine radial angeordnete Wand des Differenzialgehäuses.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Konuskupplung über eine axiale Druckplatte mit Reibbelag betätigbar ist. Es ist somit eine weitere Kupplung vorgesehen, insbesondere ein Axialkupplung, die mit zur Übertragung des Drehmoments beiträgt, womit die von der Konuskupplung zu übertragenden Drehmomente geringer bemessen werden können. Grundsätzlich wäre es auch möglich, statt dieser zusätzlichen Axialkupplung mit dem Reibbelag ein Wälzlager vorzusehen. In diesem Fall wäre es erforderlich, die Konuskupplung bezüglich des höheren zu übertragenden Drehmoments auszulegen.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Druckplatte über das Ausrücklager und einen Druckkörper betätigbar ist. Hierbei ist der Druckkörper insbesondere als Speichendruckkörper mit einem Speichendruckring ausgebildet, wobei Speichen des Speichendruckrings ein Gehäusefenster im Differenzialgehäuse durchsetzen. Diese Gestaltung ermöglicht auf baulich relativ einfache Art und Weise das Übertragen der Betätigungs-/Haltekräfte vom Aktuator auf die Konuskupplung.
-
Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das Ausrücklager über ein Ausrückhebel betätigbar ist. Dieser Ausrückhebel ermöglicht es, erhöhte, übersetzte Kräfte vom Aktuator auf die Konuskupplung zu übertragen.
-
Insbesondere ist vorgesehen, dass das Ausrücklager, zum Betätigen der Konuskupplung, mittels des Aktuators über Kraftverstärkungsmittel axial verlagerbar ist. Dadurch kann ein relativ einfacher Aktuator, mit dem nur relativ geringe Betätigungskräfte aufgebracht werden können, zum Einsatz gelangen. Die Betätigungskräfte des Aktuators werden dann über die Kraftverstärkungsmittel übersetzt.
-
Insbesondere weisen die Kraftverstärkungsmittel einen Kniehebel auf. Ein solcher Kniehebel reicht grundsätzlich aus, um aufgrund der Charakteristik eines Kniehebels die Kraftverstärkung herbeizuführen. Es wird aber als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Kraftverstärkungsmittel den Kniehebel und den Ausrückhebel aufweisen. In diesem Fall wirkt der Ausrückhebel mit dem Kniehebel zusammen und es können über diese zusammenwirkenden Komponenten die erhöhten Kräfte besonders günstig in die Konuskupplung eingeleitet werden.
-
Insbesondere stützt sich der Ausrückhebel an dem Kniehebel ab, der gehäusefest ist.
-
Vorzugsweise weist der Kniehebel zwei gelenkig miteinander verbundene Hebelabschnitte auf. Die Hebelabschnitte schließen bei betätigter Konuskupplung einen größeren Winkel miteinander ein als bei nicht betätigter Konuskupplung. Bei betätigter Konuskupplung ist die Konuskupplung geschlossen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Hebelabschnitte bei betätigter Konuskupplung einen Winkel von 172° bis 178°, vorzugsweise 174° bis 176°, insbesondere 175° miteinander einschließen. Bei betätigter Konuskupplung befindet sich der Kniehebel somit nahezu in seiner gestreckten Position.
-
Vorzugsweise ist eine Winkelendlage des Kniehebels durch eine Einstellscheibe am Ausrücklager einstellbar. Hierzu kann eine Einstellscheibe definierter Stärke verwendet werden. In der nahezu gestreckten Position des Kniehebels ist dessen Streckbewegung somit begrenzt. Der Kniehebel kann somit nicht in seine vollständig gestreckte Position bewegt werden. Dies gewährleistet, dass der Kniehebel sicher in seine weniger gestreckte Position zurückgeführt werden kann, beim Öffnen der Konuskupplung.
-
Vorzugsweise ist ein elektrischer Haftmagnet im Bereich eines Mittengelenks des Kniehebels angeordnet. Der Haftmagnet kontaktiert bei betätigter Konuskupplung einen der Hebelabschnitte des Kniehebels. Dieser elektrische Haftmagnet ist insbesondere gehäusefest. Der Haftmagnet unterstützt die Haltekräfte des Aktuators bzw. Hubmagnets in der im Wesentlichen gestreckten Kniehebelposition, somit bei betätigter Konuskupplung.
-
Vorzugsweise ist zwischen dem Differenzialplanetenträger und dem Konustopf ein Federmittel angeordnet, das die Konuskupplung in deren Öffnungsstellung vorspannt. Bei diesem Federmittel handelt es sich insbesondere um eine Tellerfeder. Dieses Federmittel unterstützt somit das Lüften der Konuskupplung, wenn der Aktuator und/oder der elektrische Haftmagnet nicht wirksam ist.
-
Vorteilhaft ist zwischen dem Differenzialgehäuse und dem Druckkörper ein Federmittel angeordnet, zur Sicherstellung einer ununterbrochenen Anpresskraft am Ausrücklager. Auch bei diesem Federmittel handelt es sich insbesondere um eine Tellerfeder.
-
Vorzugsweise wirkt auf das Ausrücklager ein Federmittel ein, für eine weichere Kraft-Weg-Kennlinie zur Reduzierung eines Kraftverlusts bei einem Setzen der Konuskupplung. Auch dieses Federmittel ist insbesondere als Tellerfeder ausgebildet. Dieses Federmittel und die Einstellscheibe dienen der Reduzierung der Axialkraftveränderung durch Bauteiltoleranzen und Setzverhalten der Konuskupplung und/oder Axialkupplung. Zudem ergibt sich eine reduzierte Toleranzempfindlichkeit der Winkellage bei längerem Kniehebel.
-
Die Erfindung und deren Weiterbildung schlägt somit insbesondere ein Achsgetriebe mit einer Konuskupplung, die vorzugsweise als Doppel- oder Dreifachkonuskupplung ausgebildet ist, vor, wobei die Konuskupplung in das Differenzialgehäuse integriert ist und über ein Ausrücklager betätigt wird. Um die axialen Haltekräfte der Konuskupplung deutlich zu reduzieren, sind bei der Mitnahmeverzahnung zwischen Konustopf und innerem Differenzialplanetenträger Flankenwinkel in Axialrichtung realisiert, die einen selbstverstärkenden Servoeffekt haben. In Kombination mit einem Kniehebel unterstützten Ausrückhebel am Ausrücklager können die Haltekräfte am Aktuator so reduziert werden, dass die Betätigung durch einen einfachen Aktuator, insbesondere einen Hubmagneten erfolgen kann.
-
Es sind somit nur geringe Betätigungskräfte am Aktuator erforderlich, mit der Folge eines verwendbaren einfachen Aktuators. Die Steuerung kann bei Ankopplung einer elektrische Maschine im Fahrbetrieb einfach ausgebildet sein. Eine Schaltung ist akustisch unkritisch, auch bei Ansteuerproblemen der elektrischen Maschine.
-
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.
-
Es zeigt:
- 1 ein Elektrofahrzeug, das mit erfindungsgemäßen Achsantrieben bei achsparalleler Anordnung ausgebildet ist,
- 2 die achsparallele Anordnung gemäß 1 in vergrößerter Darstellung,
- 3 in einer Darstellung entsprechend 2 eine koaxiale Anordnung,
- 4 einen Schnitt durch das in 3 gezeigte Achsgetriebe im Bereich des Differenzialplanetenträgers,
- 5 die Anordnung gemäß 3 mit veranschaulichter Schalthebelbetätigung,
- 6 die Anordnung gemäß 3 mit veranschaulichter Kniehebelbetätigung,
- 7 für die Anordnung gemäß 6 eine Detaildarstellung in einem Schnitt veranschau licht,
- 8 einen Schnitt durch einen Teilbereich der Anordnung gemäß 7, für den Bereich eines Konustopfes und eines Differenzialplanetenträgers,
- 9 betreffend die Anordnung gemäß 8, eine Darstellung von Konustopf und einem eine Mitnahmeverzahnung aufweisenden Teilbereich des Differenzialplanetenträgers, gezeigt für den offenen Zustand der Konuskupplung,
- 10 die Anordnung gemäß 9, veranschaulicht für den geschlossenen Zustand der Konuskupplung,
- 11 die Anordnung gemäß 7, in einer entsprechenden Darstellung, allerdings mit zusätzlich veranschaulichtem Haftmagnet,
- 12 eine gegenüber der Anordnung gemäß 7 modifizierte Anordnung mit Einstellscheibe und Feder am Ausrücklager der Konuskupplung.
-
1 zeigt ein Elektrofahrzeug 1 mit Vorderachse 2 und Hinterachse 3. Die Vorwärtsfahrtrichtung des Elektrofahrzeugs 1 ist durch den Pfeil 4 verdeutlicht.
-
Der Vorderachse 2 bzw. der Hinterachse 3 ist jeweils ein identischer Antrieb zugeordnet, der einen Elektromotor 5, ein Achsgetriebe 6 mit Differenzial 7 und eine Trennkupplung aufweist, die als Konuskupplung 8 ausgebildet ist. Über vom Differenzial 7 abgehende Antriebswellen 9, 10 sind Räder 11 der jeweiligen Achse - Vorderachse 2 bzw. Hinterachse 3 - antreibbar.
-
2 zeigt den jeweiligen Bereich des Elektrofahrzeugs 1, der den Elektromotor 5 und das Achsgetriebe 6 betrifft, in weiteren Einzelheiten:
- Eine Ausgangswelle 12 des Elektromotors 5 ist drehfest mit einem Ritzel 13 verbunden, das mit einem Zahnrad 14 einer Zwischenwelle 15 kämmt. Drehfest mit dieser Zwischenwelle 15 ist ein weiteres Zahnrad 16 verbunden, das einen kleineren Durchmesser aufweist als das Zahnrad 14. Dieses Zahnrad 16 kämmt mit einem Finaldrive-Zahnrad 17. Dieses Zahnrad 17 ist mit einem Differenzialgehäuse 18 drehfest verbunden. In das Differenzialgehäuse 18 ist die Konuskupplung 8 integriert. Die Konuskupplung 8 ist über ein als Wälzlager ausgebildetes Ausrücklager 19 betätigbar. Dieses ist in einem Achsgetriebegehäuse 20 angeordnet, das die erörterten Komponenten 12 bis 17, das Differenzialgehäuse 18 sowie die innerhalb des Differenzialgehäuses 18 angeordneten Komponenten - Differenzial 7 und Konuskupplung 8 - aufnimmt.
-
Das Ausrücklager 19 ist mittels eines Aktuators 21 axial verlagerbar, in Richtung der Konuskupplung 8. Dieser Aktuator 21 weist einen Ringkolben 22 auf.
-
Die Konuskupplung 8 ist als Dreifachkonuskupplung ausgebildet. Sie weist einen Konustopf 23 mit zwei jeweils Reibflächen bildenden Konusabschnitten 24, 25 auf. Diese befinden sich bei geschlossener Konuskupplung 8 in reibschlüssiger Verbindung mit Konusabschnitten 26, 27, die mit einer Seitenwand 28 des Differenzialgehäuses 18 verbunden sind, wobei der innere Konusabschnitt 27 in die Seitenwand 28 integriert ist. Die Konusabschnitte 25 und 26 sind als lose, axial verschiebbare Konusringe ausgebildet, die jeweils über Mitnahmekonturen drehfest mit dem Konustopf 23 bzw. der Seitenwand 28 verbunden sind. Wie der Darstellung der 4 zu entnehmen ist, ist der Konustopf 23 über eine Mitnahmeverzahnung 29 mit einem Differenzialplanetenträger 30 verbunden. Hierbei ist die Mitnahmeverzahnung 29 mit einem Flankenwinkel 62 ausgeführt. Mit den Antriebswellen 9 und 10 verbundene Zahnräder 58, 59 kämmen mit Planetenrädern 31 des Differenzials 7. Mit der Bezugsziffer 60 ist ein Planetenbolzen des Differenzials 7 bezeichnet.
-
Beim Betätigen der Konuskupplung 8 wirkt der Aktuator 21 auf das Ausrücklager 19, bewegt dieses in axialer Richtung und verschiebt hierbei entsprechend einen als Speichendruckkörper ausgebildeten Druckkörper 32. Dieser wirkt auf eine Druckplatte 33 mit Reibbelag ein, womit diese Druckplatte als Axialkupplung 34 in reibschlüssige Verbindung mit dem Konustopf 23 bringbar ist. Der Druckkörper 32 ist mit einem Speichendruckring ausgebildet. Speichen des Speichendruckrings durchsetzen Gehäusefenster 35 im Differenzialgehäuse 18.
-
3 zeigt eine grundsätzliche Anordnung gemäß 2 und 4, allerdings bei koaxialem Achsgetriebe 6. Mit der Ausführungsform nach den 2 und 4 hinsichtlich Aufbau und Funktion übereinstimmende Bauteile sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Insofern wird, zur Vermeidung von Wiederholungen, auf die Ausführungen zu diesen Figuren verwiesen. Bei diesem koaxialen Achsgetriebe ist die Ausgangswelle 12 des Elektromotors 5 als Hohlwelle ausgebildet, wobei die Antriebswelle 9 die Hohlwelle durchsetzt. Die Ausgangswelle 12 ist drehfest mit einem Sonnenrad 36 eines Planetengetriebes 37 verbunden. Über in einem Planetenträger 38 gelagerte Planetenräder 39 ist das Sonnenrad 36 an ein Hohlrad 40 des Planetengetriebes 37 angebunden. Das Hohlrad 40 ist im Achsgetriebegehäuse 20 gelagert und mit diesem drehfest verbunden. Der Planetenträger 38 ist fest mit dem Differenzialgehäuse 18 verbunden.
-
5 zeigt für eine erste Variante, dass das Ausrücklager 19, zum Betätigen der Konuskupplung 8 mittels des Aktuators 21, über Kraftverstärkungsmittel 41 axial verlagerbar ist. Hierbei ist das Kraftverstärkungsmittel 41 als Ausrückhebel 42 ausgebildet, der um eine Achse 43 im Achsgetriebegehäuse 20 drehbar gelagert ist. Der als Hubmagnet ausgebildete Aktuator 21 kontaktiert mit einem Stellglied 44 des Hubmagneten den Ausrückhebel 42 im Bereich dessen der Achse 43 abgewandten Endes. In einem zentralen Bereich 45, etwa auf halber Länge des Ausrückhebels 42, wirkt der Ausrückhebel 42 auf das Ausrücklager 19 ein. Aufgrund des bezüglich der Achse 43 weiter entfernten Angriffspunktes des Stellglieds 44 des Aktuators 21 überträgt der Ausrückhebel 42 eine verstärkte Kraft auf das Ausrücklager 19.
-
6 veranschaulicht eine alternative Gestaltung des Kraftverstärkungsmittels 41. Der Unterschied zur Variante gemäß der 5 besteht darin, dass das Stellglied 44 über einen Kniehebel 46 auf den Ausrückhebel 42 einwirkt. Der Kniehebel 46 weist zwei um eine Achse 47 drehbar miteinander verbundene Hebelabschnitte 48, 49 auf. Hierbei ist der Hebelabschnitt 48 um eine Achse 50 im Achsgetriebegehäuse 20 drehbar gelagert und es ist der andere Hebelabschnitt 49 um eine Achse 51 drehbar im Ausrückhebel 42 gelagert, und zwar im Bereich des der Achse 43 des Ausrückhebels 42 abgewandten Endes. Die Achsen 43, 47, 50 und 51 sind parallel zueinander angeordnet. Der Aktuator 21 kontaktiert mit seinem Stellglied 44 den Hebelabschnitt 48 in Abstand von dessen Achse 50. Im Detail weist der Hebelabschnitt 48 im Bereich der Achse 50 einen Ansatz 52 auf, den das Stellglied 44 kontaktiert. Bei einer Ausfahrbewegung des Stellglieds 44 schwenkt dieses den Hebelabschnitt 48 derart, dass der Kniehebel 46 von der weniger gestreckten Stellung in eine stärker gestreckte Stellung überführt wird. Die Hebelabschnitte 48, 49 schließen bei betätigter Konuskupplung 8 einen größeren Winkel miteinander ein als bei nicht betätigter Konuskupplung 8. Gezeigt ist der Zustand der betätigten Konuskupplung 8. Hierbei nehmen die Hebelabschnitte 48, 49 eine nahezu gestreckte Stellung ein, mit einer Abweichung von einer Hebelstrecklage um wenige Winkelgrade, insbesondere ca. 5°.
-
Der Hebelabschnitt 48 ist aufgrund des Angriffsbereichs für den Aktuator 21 L-förmig ausgebildet. Die Hebelabschnitte 48, 49 weisen dieselbe Hebellänge, bezogen auf die Abstände der Achsen 47 und 50 bzw. 47 und 51, auf. Die Hebellänge des Ausrückhebels 42 ist, bezogen auf den Abstand der Achsen 43 und 51, 2- bis 4-mal so groß, vorzugsweise 2,5- bis 3,5-mal so groß, insbesondere 3-mal groß wie die Hebellänge des Kniehebels 46, bezogen auf den Abstand der abgewandten Achsen 50, 51 bei betätigter Konuskupplung 8. Durch diese Ausbildung der Kraftverstärkungsmittel 41 lassen sich hohe Haltekräfte am Ausrücklager 19 bei kleinen Betätigungskräften am Aktuator 21 erzeugen.
-
Grundsätzlich ist es bevorzugt, wenn die Hebelabschnitte 48, 49 bei betätigter Konuskopplung 8 einen Winkel von 172° bis 178°, vorzugsweise 174° bis 176°, insbesondere 175° miteinander einschließen. Letztgenannter Winkelbetrag entspricht 5° vor Hebelstrecklage.
-
Betreffend die grundsätzliche Anordnung gemäß der 6 ist in 7 die Gestaltung der Anordnung im Detail veranschaulicht:
- 7 zeigt mit durchgezogenen Linien die Kraftverstärkungsmittel 41 bei betätigter Konuskupplung 8, somit bei geschlossener Konuskupplung 8 wenige Winkelgrade (5°) vor Hebelstrecklage. Hierbei ist das Stellglied 44 des Aktuators 21 bzw. Hubmagneten ausgefahren. Mit punktierten Linien ist die Situation bei nichtbetätigter Konuskupplung 8, somit bei geöffneter Konuskupplung dargestellt. Hierbei sind die Hebelabschnitte 48, 49 des Kniehebels 46 deutlich stärker abgeknickt.
-
Zum Betätigen der Konuskupplung 8 wird der Aktuator 21 betätigt und wirkt über dessen Stellglied 44 auf den Kniehebel 46 ein, im Sinne einer Überführung des Kniehebels 46 in eine stärker gestreckte Lage. Dies erfolgt entgegen der Kraft einer Feder 53, die im Bereich der Achse 50 gelagert ist und sich am Achsgetriebegehäuse 20 und dem Hebelabschnitt 48 abstützt. Die Feder 53 spannt somit den Kniehebel 46 in seine weniger gestreckte Stellung vor. Über den Kniehebel 46 wird beim Betätigen des Aktuators 21 der Ausrückhebel 42 geschwenkt, der über einen im Ausrückhebel 42 gelagerten Lagerdruckring 61 auf das Ausrücklager 19 und über dieses auf den Druckkörper 32 im Sinne einer axialen Verstellung, bezogen auf die Achsrichtung der Achswellen 9 und 10, wirkt. Der Druckkörper 32 der Axialkupplung 34 durchsetzt das Gehäusefenster 35 und nimmt die Druckplatte 33 der Axialkupplung 34 drehfest auf, die als Reibkupplung den Konustopf 23 axial verschiebt, womit sowohl die Konuskupplung 8 als auch die Axialkupplung 34 geschlossen wird. Somit ist eine reibschlüssige Verbindung im Bereich der Axialkupplung 34 zwischen der Druckplatte 33 und dem Konustopf 23 vorhanden, ferner eine reibschlüssige Verbindung zwischen den Konusabschnitten 24 und 26 sowie 25 und 27. Diese axiale Verschiebung des Konustopfes 23 beim Schließen der Konuskupplung 8 erfolgt entgegen der Kraft einer als Tellerfeder ausgebildeten Feder 54 zwischen Druckkörper 32 und Differenzialgehäuse 18 sowie gegen die Kraft einer als Tellerfeder ausgebildeten Feder 55 zwischen einem mit dem Konustopf 23 verbundenen Stützring 56 und einem Stützring 57 am Differenzialplanetenträger 30. Die Feder 55 unterstützt beim Öffnen der Konuskupplung 8. Die Feder 54 dient der Sicherstellung einer ununterbrochenen Anpresskraft am Ausrücklager 19.
-
8 veranschaulicht einen Teilbereich von 7, betreffend den Konustopf 23 und dessen Anbindung an das Differenzial 7.
-
8 veranschaulicht, dass der Konustopf 23 über die Mitnahmeverzahnung 29 mit dem Differenzialplanetenträger 30 verbunden ist. Hierbei ist die Mitnahmeverzahnung 29 mit dem Flankenwinkel 62, der 18° bezüglich einer Achsparallelen zu der Drehachse der Achsen 9 und 10 beträgt, ausgeführt, wie es in 9 für die offene Konuskupplung 8 und in 10 für die geschlossene Konuskupplung 8 veranschaulicht ist. Durch diese Ausbildung können die axialen Haltekräfte der Konuskopplung 8 deutlich reduziert werden. Bei der Mitnahmeverzahnung 29 zwischen Konustopf 23 und innerem Differenzialplanetenträger 30 sind Flankenwinkel 62 in Axialrichtung realisiert, die einen selbstverstärkenden Servoeffekt haben. In Kombination mit dem kniehebelunterstützten Ausrückhebel 42 am Ausrücklager 19 können die Haltekräfte am Aktuator 21 so reduziert werden, dass die Betätigung durch einen einfach Hubmagneten 21 erfolgen kann.
-
11 zeigt, betreffend eine im Wesentlichen mit dem Ausführungsbeispiel gemäß der 7 übereinstimmende Variante, eine Modifikation dahingehend, dass der Hebelabschnitt 49 im Bereich der Achse 47 auf seiner dem Achsgetriebegehäuse 20 zugewandten Seite mit einem Vorsprung 63 versehen. Dieser kontaktiert bei betätigter Konuskupplung 8, somit in einer Position des Kniehebels 46 wenige Winkelgrade vor Hebelstrecklage, einen im Achsgetriebegehäuse 20 gelagerten Haftmagnet 64. Dieser gehäusefeste elektrische Haftmagnet 64 unterstützt im Bereich des Mittengelenks, somit der Achse 47 des Kniehebels 46, die Haltekräfte des Aktuators 21, vorliegend des Hubmagnets, in der weitgehend gestreckten Kniehebelendposition.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 12 ist, im Unterschied zu demjenigen nach der 7, zusätzlich vorgesehen, dass eine Feder 65, die als Tellerfeder ausgebildet ist, auf das Ausrücklager 19 einwirkt. Diese Feder 65 stützt sich an einer zwischen der Feder 65 und dem Ausrücklager 19 angeordneten Einstellscheibe 66 axial ab. Auf einfachste Art und Weise erfolgt der Einstellvorgang dadurch, dass entsprechend der gewünschten Winkelendlage des Kniehebels 46 eine Einstellscheibe 66 mit definierter Stärke verwendet wird. Die Feder 65 am Ausrücklager 19 dient zur Darstellung einer weicheren Kraft-Weg-Kennlinie zur Reduzierung des Kraftverlustes beim Setzen der Kupplungsanordnung, somit Setzen von Konuskupplung 8 und/oder Axialkupplung 34.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Elektrofahrzeug
- 2
- Vorderachse
- 3
- Hinterachse
- 4
- Pfeil
- 5
- Elektromotor
- 6
- Achsgetriebe
- 7
- Differenzial
- 8
- Trennkupplung/Konuskupplung
- 9
- Antriebswelle
- 10
- Antriebswelle
- 11
- Rad
- 12
- Ausgangswelle
- 13
- Ritzel
- 14
- Zahnrad
- 15
- Zwischenwelle
- 16
- Zahnrad
- 17
- Zahnrad
- 18
- Differenzialgehäuse
- 19
- Ausrücklager
- 20
- Achsgetriebegehäuse
- 21
- Aktuator/Hubmagnet
- 22
- Ringkolben
- 23
- Konustopf
- 24
- Konusabschnitt
- 25
- Konusabschnitt
- 26
- Konusabschnitt
- 27
- Konusabschnitt
- 28
- Seitenwand
- 29
- Mitnahmeverzahnung
- 30
- Differenzialplanetenträger
- 31
- Planetenträger
- 32
- Druckkörper
- 33
- Druckplatte
- 34
- Axialkupplung
- 35
- Gehäusefenster
- 36
- Sonnenrad
- 37
- Planetengetriebe
- 38
- Planetenträger
- 39
- Planetenrad
- 40
- Hohlrad
- 41
- Kraftverstärkungsmittel
- 42
- Ausrückhebel
- 43
- Achse
- 44
- Stellglied
- 45
- zentraler Bereich
- 46
- Kniehebel
- 47
- Achse
- 48
- Hebelabschnitt
- 49
- Hebelabschnitt
- 50
- Achse
- 51
- Achse
- 52
- Ansatz
- 53
- Feder
- 54
- Feder
- 55
- Feder
- 56
- Stützring
- 57
- Stützring
- 58
- Zahnrad
- 59
- Zahnrad
- 60
- Planetenbolzen
- 61
- Lagerdruckring
- 62
- Flankenwinkel
- 63
- Vorsprung
- 64
- Haftmagnet
- 65
- Feder
- 66
- Einstellscheibe
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 2126364 A1 [0005]
- EP 2637885 A1 [0006]
- EP 1142743 A1 [0007]
