DE102019203015A1

DE102019203015A1 - Differentialgetriebe eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019203015A1
Application number: DE102019203015.7A
Authority: DE
Inventors: Davi Trovon
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2020-09-10
Also published as: CN113508249A; WO2020178324A1; US20220186819A1; US11746872B2; EP3935290A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Differentialgetriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem Tellerrad 1 und einem damit verbundenen Ausgleichsgehäuse 4 Weiterhin mit auf Ausgleichsbolzen 13 angeordneten Ausgleichskegelrädern 14, 15), wobei die Ausgleichsbolzen 13 mit dem Ausgleichsgehäuse 4 verbunden sind. Mit einem ersten Achskegelrad 11, das auf einer ersten Antriebswelle 9 drehfest angeordnet ist und einem zweiten Achskegelrad 12, das auf einer zweiten Antriebswelle 10 drehfest angeordnet ist. Mit einem ersten Lamellenpaket 16, das axial zur ersten Antriebswelle 9 zwischen dem Tellerrad 1 und dem ersten Achskegelrad 11 angeordnet ist und einem zweiten Lamellenpaket 21, das axial zur zweiten Antriebswelle 10 zwischen dem Tellerrad 1 und dem Ausgleichsgehäuse 4 angeordnet ist. Eines oder beide Lamellenpakete 16, 21 ist von einer schaltbaren Betätigungseinrichtung gegen das dem jeweiligen Lamellenpaket 16, 21 zugeordnete Achskegelrad 11, 12 kraftbeaufschlagbar.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Differentialgetriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem Tellerrad und einem damit verbundenen Ausgleichsgehäuse, mit auf Ausgleichsbolzen angeordneten Ausgleichskegelrädern, wobei die Ausgleichsbolzen mit dem Ausgleichsgehäuse verbunden sind, mit einem ersten Achskegelrad, das auf einer ersten Antriebswelle drehfest angeordnet ist und einem zweiten Achskegelrad, das auf einer zweiten Antriebswelle drehfest angeordnet ist, mit einem ersten Lamellenpaket, das axial zur ersten Antriebswelle zwischen dem Tellerrad und dem ersten Achskegelrad angeordnet ist und einem zweiten Lamellenpaket, das axial zur zweiten Antriebswelle zwischen dem Tellerrad und dem Ausgleichsgehäuse angeordnet ist.
Bei einem derartigen Differentialgetriebe eines Kraftfahrzeugs tritt ein Grundsperrmoment bei höheren Differenzdrehzahlen zwischen den beiden Antriebswellen durch Zusammendrücken der beiden Lamellenpakete ein. Zusätzlich kann eine betätigbare Lamellensperre mit einem dritten Lamellenpaket vorhanden sein, die bei Bedarf extern betätigt wird und durch die das Differentialgetriebe gesperrt wird, wobei das Tellerrad oder das Ausgleichsgehäuse mittels des dritten Lamellenpakets kraftschlüssig mit einer Antriebswelle gekuppelt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Differentialgetriebe eines Kraftfahrzeugs der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei geringem Bauteil- und Bauraumaufwand auch extern betätigbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eines oder beide Lamellenpakete von einer schaltbaren Betätigungseinrichtung gegen das dem jeweiligen Lamellenpaket zugeordnete Achskegelrad kraftbeaufschlagbar ist.
Dabei wird ein Lamellenpaket, bevorzugt aber beide Lamellenpakete, des Differentialgetriebes gleichzeitig für eine extern betätigbare Sperre benutzt. Auf ein drittes Lamellenpaket wird verzichtet, so dass sich eine wesentliche Reduzierung der benötigten Bauteile und des Bauraums ergibt.
Die Betätigung der Betätigungseinrichtung kann durch jede geeignete Kraftbeaufschlagung des oder der Lamellenpakete erfolgen.
Vorzugsweise ist die Betätigungseinrichtung eine hydraulische Betätigungseinrichtung.
Dazu kann in einfacher Ausbildung in dem Tellerrad und/oder in dem Ausgleichsgehäuse oder einem damit fest verbundenen Bauteil ein zur jeweiligen Antriebswelle koaxialer Zylinder ausgebildet sein, der eine zu dem ihm zugeordneten Lamellenpaket zugewandte Öffnung aufweist, wobei in dem Zylinder ein Kolben verschiebbar angeordnet ist und wobei der Zylinder auf der dem Lamellenpaket abgewandten Seite des Kolbens von einem hydraulischen Druck beaufschlagbar und der Kolben mit seiner dem Lamellenpaket zugewandten Seite gegen das Lamellenpaket kraftbeaufschlagbar ist.
Um nicht mit den Antriebswellen in Kollision zu kommen und trotzdem eine geringen Bauraum erfordernde koaxiale Konstruktion zu erhalten, kann der Zylinder ein Ringzylinder und der Kolben ein Ringkolben sein.
Dabei kann eine erste Druckleitung von einer schaltbaren Druckquelle zu dem Zylinder oder Ringzylinder auf der dem Lamellenpaket abgewandten Seite des Kolbens führen.
Es können eine oder mehrere zweite Druckleitungen den dem einen Lamellenpaket zugeordneten Zylinder oder Ringzylinder mit dem dem anderen Lamellenpaket zugeordneten Zylinder oder Ringzylinder verbinden.
Dies ermöglicht es die Kolben beider Lamellenpakete über einen einzigen Druckanschluss mit einem Hydraulikdruck zu beaufschlagen. Damit wird das Bauraumerfordernis reduziert.
Sind dabei die eine oder mehrere zweite Druckleitungen im Ausgleichsgehäuse angeordnet, so wird der erforderliche Bauraum noch weiter reduziert.
Um eine Gewichtsexzentrizität des Ausgleichsgehäuses dabei zu vermeiden, können jeweils zwei zweite Druckleitungen einander diametral gegenüberliegend im Ausgleichsgehäuse angeordnet sein.
Sind dabei in dem Ausgleichsgehäuse zum Inneren des Ausgleichsgehäuses offene Nuten ausgebildet, in denen die Druckleitungen angeordnet sind, so ergibt sich eine einfache Montagemöglichkeit der Druckleitungen.
Die Montage wird dabei noch weiter vereinfacht, wenn die zweiten Druckleitungen an ihren Enden Steckanschlüsse aufweisen, die in entsprechende in dem Ausgleichsgehäuse oder dem Tellerrad ausgebildete, zu den Zylindern oder Ringzylindern führende Anschlussöffnungen einsteckbar sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

1 einen Längsschnitt eines Differentialgetriebes
2 einen Teillängsschnitt der rechten Seite des Differentialgetriebes nach 1
3 einen Teillängsschnitt der linken Seite des Differentialgetriebes nach 1
4 einen Längsschnitt eines Ausgleichsgehäuses des Differentialgetriebes nach 1
5 eine Druckleitung des Differentialgetriebes nach 1
6 zwei perspektivische Stirnansichten des Ausgleichsgehäuses des Differentialgetriebes nach 1
7 eine Ausschnittsansicht der linken Seite des Differentialgetriebes nach 3 mit vergrößerter Darstellung eines Endes der Druckleitung nach 5 mit Sicherungselement
8 einen Ausschnitt der linken Seite des Differentialgetriebes nach 1 im Längsschnitt mit perspektivischer Darstellung von Komponenten
9 einen Ausschnitt der rechten Seite des Differentialgetriebes nach 1 im Längsschnitt
10 eine perspektivische Darstellung eines Verschlussdeckels des Differentialgetriebes nach 1
11 eine perspektivische Darstellung von Differentialdeckeln des Differentialgetriebes nach 1.

Das in den Figuren dargestellte selbstsperrende Differentialgetriebe eines Kraftfahrzeugs weist ein Tellerrad 1 auf, das über ein Antriebsritzel 2 von einer nicht dargestellten Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs um eine Drehachse 3 drehbar angetrieben wird.
Koaxial zum Tellerrad 1 ist ein topfartiges Ausgleichsgehäuse 4 fest mit dem Tellerrad 1 verbunden.
Die Öffnung des topfartigen Ausgleichsgehäuses 4 ist von einem Verschlussdeckel 6 verschlossen, der fest mit dem Ausgleichsgehäuse 4 verbunden ist.
Die Baueinheit von Ausgleichsgehäuse 4 und Differentialdeckel 6 ist über Wälzlager 5 in Axialöffnungen von Differentialdeckeln 7 drehbar gelagert, wobei die Differentialdeckel 7 wiederum in einer Achsbrücke 8 fest angeordnet sind.
Koaxial zueinander und zur Drehachse 3 sind zwei Antriebswellen 9 und 10 angeordnet, die jeweils nicht dargestellte Räder des Kraftfahrzeugs antreiben. Auf der ersten Antriebswelle 9 ist ein erstes Achskegelrad 11 und auf der zweiten Antriebswelle 10 ein zweites Achskegelrad 12 fest angeordnet.
Ein sich quer zur Drehachse erstreckender Ausgleichsbolzen 13 ragt mit seinen Enden in entsprechende Ausnehmungen des Ausgleichsgehäuses 4 und ist dort befestigt.
Sich gegenüberliegend sind auf dem Ausgleichsbolzen 13 ein erstes Ausgleichskegelrad 14 und ein zweites Ausgleichskegelrad 15 angeordnet.
In dem Innenraum des Ausgleichsgehäuses 4 ist auf der Seite des Verschlussdeckels 6 ein ringartiges erstes Lamellenpaket 16 angeordnet, das mit seiner einen Seite über einen ersten tellerartigen Ring 18 an einem ersten Ringkolben 19 abgestützt ist, wobei der erste Ringkolben 19 in einem im Verschlussdeckel 6 ausgebildeten ersten Ringzylinder 20 axial geführt ist.
Mit seiner dem Verschlussdeckel 6 abgewandten Seite ist das erste Lamellenpaket 16 an einer ersten Anlagefläche 17 des ersten Achskegelrades 11 in Anlage.
In dem Innenraum des Ausgleichsgehäuses 4 ist auf der dem Verschlussdeckel 6 abgewandten Seite 6 ein ringartiges zweites Lamellenpaket 21 angeordnet, das mit seiner einen Seite über einen zweiten tellerartigen Ring 22 an einem zweiten Ringkolben 23 abgestützt ist, wobei der zweite Ringkolben 23 in einem im Boden des Ausgleichsgehäuses 4 ausgebildeten zweiten Ringzylinder 24 axial geführt ist.
Mit seiner dem Verschlussdeckel 6 zugewandten Seite ist das zweite Lamellenpaket 21 an einer zweiten Anlagefläche 25 des zweiten Achskegelrades 12 in Anlage.
Die Lamellenpakete 16 und 21 bestehen aus abwechselnd nebeneinander angeordneten inneren Lamellen und äußeren Lamellen, wobei die inneren Lamellen über eine Abstützverzahnung mit den Achskegelrädern 11 und 12 verbunden sind, während die äußeren Lamellen sich im Ausgleichsgehäuse 4 abstützen.
In der Achsbrücke 8 ist ein Druckanschluß 26 ausgebildet, von dem eine erste Druckleitung 27 auf der dem ersten Lamellenpaket 16 abgewandten Seite des ersten Ringkolbens 19 in den ersten Ringzylinder 20 führt.
Von dem ersten Ringzylinder 20 führt eine zweite Druckleitung 28 zu der dem zweiten Lamellenpaket 21 abgewandten Seite des zweiten Ringkolbens 23 in den zweiten Ringzylinder 24.
Zwischen dem ersten Ringkolben 19 und dem ersten tellerartigen Ring 18 ist ein erster Käfig 29 und zwischen dem zweiten Ringkolben 23 und dem zweiten tellerartigen Ring 22 ist ein zweiter Käfig 30 angeordnet. Durch diese Käfige 29 und 30 werden der erste tellerartigen Ring 18 und der zweite tellerartige Ring 22 an ihrer Position gehalten (siehe 9).
Wird von der Druckquelle einer nicht dargestellten Betätigungseinrichtung über den Druckanschluss 26 und die Druckleitungen 27 und 28 ein hydraulischer Druck auf die Ringzylinder 20 und 24 ausgeübt, pressen die Ringkolben 19 und 23 die Lamellenpakete 16 und 21 zusammen und sperren das Differentialgetriebe (siehe 2 und 3).
Wie die 4 bis 6 zeigen, sind in der Innenwand des Ausgleichsgehäuses 4 zwei zum Inneren des Ausgleichsgehäuses 4 hin offene, sich diametral gegenüberliegend Nuten 31 ausgebildet, in denen zwei zweite Druckleitungen 28 angeordnet sind.
7 zeigt eine Ausschnittsansicht der linken Seite des Differentialgetriebes nach 3 mit vergrößerter Darstellung eines Endes der zweiten Druckleitung 28 nach 5 mit einem Sicherungselement. Das Ende der zweiten Druckleitung 28 ist in eine in den zweiten Ringzylinder mündende Bohrung 33 eingesetzt, und weist eine radial umlaufende Sicherungsnut 34 auf. Das Sicherungselement besteht aus einem Sicherungsbolzen 32, der in eine zur Bohrung 33 tangentiale Querbohrung 35 so einführbar ist, dass der Sicherungsbolzen 32 in die Sicherungsnut 34 eingreift und das Ende der zweiten Druckleitung 28 in seiner Einbaulage hält.
Bezugszeichenliste

1: Tellerrad
2: Antriebsritzel
3: Drehachse
4: Ausgleichsgehäuse
5: Wälzlager
6: Verschlussdeckel
7: Differentialdeckel
8: Achsbrücke
9: erste Antriebswelle
10: zweite Antriebswelle
11: erstes Achskegelrad
12: zweites Achskegelrad
13: Ausgleichsbolzen
14: erstes Ausgleichskegelrad
15: zweites Ausgleichskegelrad
16: erstes Lamellenpaket
17: erste Anlagefläche
18: erster tellerartiger Ring
19: erster Ringkolben
20: erster Ringzylinder
21: zweites Lamellenpaket
22: zweiter tellerartiger Ring
23: zweiter Ringkolben
24: zweiter Ringzylinder
25: zweite Anlagefläche
26: Druckanschluss
27: erste Druckleitung
28: zweite Druckleitung
29: erster Käfig
30: zweiter Käfig
31: Nuten
32: Sicherungsbolzen
33: Bohrung
34: Sicherungsnut
35: Querbohrung

Claims

Differentialgetriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem Tellerrad (1) und einem damit verbundenen Ausgleichsgehäuse (4), mit auf Ausgleichsbolzen (13) angeordneten Ausgleichskegelrädern (14, 15), wobei die Ausgleichsbolzen (13) mit dem Ausgleichsgehäuse (4) verbunden sind, mit einem ersten Achskegelrad (11), das auf einer ersten Antriebswelle (9) drehfest angeordnet ist und einem zweiten Achskegelrad (12), das auf einer zweiten Antriebswelle (10) drehfest angeordnet ist, mit einem ersten Lamellenpaket (16), das axial zur ersten Antriebswelle (9) zwischen dem Tellerrad (1) und dem ersten Achskegelrad (11) angeordnet ist und einem zweiten Lamellenpaket (21), das axial zur zweiten Antriebswelle (10) zwischen dem Tellerrad (1) und dem Ausgleichsgehäuse (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder beide Lamellenpakete (16, 21) von einer schaltbaren Betätigungseinrichtung gegen das dem jeweiligen Lamellenpaket (16, 21) zugeordnete Achskegelrad (11, 12) kraftbeaufschlagbar ist.
Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung eine hydraulische Betätigungseinrichtung ist.
Differentialgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Tellerrad (1) und/oder dem Ausgleichsgehäuse (4) ein zur jeweiligen Antriebswelle (9, 10) koaxialer Zylinder ausgebildet ist, der eine zu dem ihm zugeordneten Lamellenpaket (16, 21) zugewandte Öffnung aufweist, wobei in dem Zylinder ein Kolben verschiebbar angeordnet ist und wobei der Zylinder auf der dem Lamellenpaket (16, 21) abgewandten Seite des Kolbens von einem hydraulischen Druck beaufschlagbar und der Kolben mit seiner dem Lamellenpaket (16, 21) zugewandten Seite gegen das Lamellenpaket (16, 21) kraftbeaufschlagbar ist.
Differentialgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder ein Ringzylinder (20, 24) und der Kolben ein Ringkolben (19, 23) ist.
Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Druckleitung (27) von einer schaltbaren Druckquelle zu dem Zylinder oder Ringzylinder (20) auf der dem Lamellenpaket (16) abgewandten Seite des Kolbens führt.
Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere zweite Druckleitungen (28) den dem einen Lamellenpaket (16) zugeordneten Zylinder oder Ringzylinder (20) mit dem dem anderen Lamellenpaket (21) zugeordneten Zylinder oder Ringzylinder (24) verbinden.
Differentialgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehrere zweite Druckleitungen (28) im Ausgleichsgehäuse (4) angeordnet sind.
Differentialgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei zweite Druckleitungen (28) einander diametral gegenüberliegend im Ausgleichsgehäuse (4) angeordnet sind.
Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ausgleichsgehäuse (4) zum Inneren des Ausgleichsgehäuses (4) hin offene Nuten (31) ausgebildet sind, in denen die zweiten Druckleitungen (28) angeordnet sind.
Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Druckleitungen (28) an ihren Enden Steckanschlüsse aufweist, die in entsprechende in dem Ausgleichsgehäuse (4) oder dem Tellerrad ausgebildete, zu den Zylindern oder Ringzylindern (20, 24) führende Anschlussöffnungen (33) einsteckbar sind.