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Die Erfindung betrifft eine Differentialgetriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug und einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Differentialgetriebeanordnung.
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Im Stand der Technik sind schaltbare Differentiale bekannt, bei denen es möglich ist, eine Kraftübertragung zwischen Ausgleichsrädern und einem Differentialkorb zu unterbrechen. Auf diese Weise können Schleppmomente entkoppelt werden. Die
DE 102017201818 A1 offenbart beispielsweise eine Differentialgetriebeanordnung, bei der es möglich ist, ein Drehmoment variabel steuerbar zu übertragen.
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Offenbart ist eine Differentialgetriebeanordnung für ein Fahrzeug. Das Fahrzeug kann einen elektrischen Antrieb, einen Verbrennungsmotor oder eine Kombination aus Verbrennungsmotor und Elektroantrieb aufweisen. Des Weiteren kann das Fahrzeug einen Vorderachsantrieb, einen Hinterachsantrieb oder einen Allradantrieb aufweisen. Der Allradantrieb kann zu- und abschaltbar ausgebildet sein.
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Die Differentialgetriebeanordnung weist eine Abtriebswelle, ein um die Abtriebswelle herum angeordnetes Abtriebszahnrad und eine Kopplungsvorrichtung auf. Die Abtriebswelle kann beispielsweise eine Seitenwelle eines Fahrzeugs sein. Um die Abtriebswelle herum ist das Abtriebszahnrad angeordnet. Das bedeutet im Kontext der vorliegenden Offenbarung, dass das Abtriebszahnrad die Abtriebswelle zumindest teilweise umgibt. Anders gesagt ist die Abtriebswelle zumindest teilweise in dem Abtriebszahnrad aufgenommen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Abtriebswelle und das Abtriebszahnrad in Kontakt miteinander sind.
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Die Kopplungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, eine Kraftübertragung zwischen dem Abtriebszahnrad und der Abtriebswelle wahlweise herzustellen oder zu unterbrechen. Auf diese Weise ist ein schaltbares Differential geschaffen, bei welchem das Abtriebszahnrad und die Abtriebswelle entkoppelbar sind, um eine Kraftübertragung zu vermeiden. Gemäß der vorliegenden Offenbarung sind das Abtriebszahnrad und die Abtriebswelle durch die Kopplungsvorrichtung mittels Formschluss drehfest koppelbar. Auf diese Weise ist eine Kraftübertragung zwischen dem Abtriebszahnrad und der Abtriebswelle kostengünstig und zuverlässig herstellbar oder unterbrechbar.
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Die Kopplungsvorrichtung kann ein drehfest mit und axial verschieblich auf der Abtriebswelle vorgesehenes Eingriffselement aufweisen. Das Eingriffselement kann dabei eingerichtet sein, um mit dem Abtriebszahnrad wahlweise in Eingriff zu gelangen. Das Eingriffselement kann ringartig ausgebildet sein. Insbesondere kann das Eingriffselement in der Form eines Klauenrings vorgesehen sein.
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Das Eingriffselement kann mittels Steckverzahnung drehfest mit der Abtriebswelle verbunden sein. Durch eine derartige Verbindung kann eine axiale Verschieblichkeit des Eingriffselements auf der Abtriebswelle bereitgestellt werden. Das Eingriffselement kann als Klauenelement ausgebildet sein. Das Eingriffselement kann einen Eingriffsbereich aufweisen, bei welchem das Eingriffselement in Eingriff mit der Abtriebswelle ist. In diesem Eingriffsbereich kann die bereits vorstehend erwähnte Steckverzahnung eingriffselementseitig vorgesehen sein. Das Eingriffselement kann ferner einen Klauenbereich aufweisen, der dazu eingerichtet ist, um mit dem Abtriebszahnrad in Eingriff zu gelangen. Der Klauenbereich kann Zähne aufweisen, die mit korrespondierenden Zähnen auf dem Abtriebszahnrad in Eingriff gelangen können. Die Zähne bilden dabei einen Fortsatz oder Vorsprung, der mit entsprechenden Vertiefungen in dem Abtriebszahnrad in Eingriff gelangen können, um eine formschlüssige Verbindung herzustellen.
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Das Eingriffselement kann in axialer Richtung der Abtriebswelle zwischen einer Freigabeposition und einer Eingriffsposition bewegbar sein. In der Freigabeposition ist das Eingriffselement nicht in Eingriff mit dem Abtriebszahnrad. Dagegen ist das Eingriffselement dann, wenn es sich in der Eingriffsposition befindet, in Eingriff mit dem Abtriebszahnrad. Somit ist das Eingriffselement zwischen zwei Endlagen beweglich. In einer Endlage ist eine formschlüssige Verbindung zwischen Abtriebswelle und Abtriebszahnrad hergestellt. In der anderen Endlage ist das Abtriebszahnrad von der Abtriebswelle vollständig entkoppelt.
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Die Kopplungsvorrichtung kann einen Aktuator zum Bewegen des Eingriffselements zwischen der Freigabeposition und der Eingriffsposition aufweisen. Der Aktuator kann ein elektromagnetischer Aktuator sein. Insbesondere kann der Aktuator ein Reluktanzaktuator sein. Der Aktuator kann ein Betätigungselement aufweisen oder mit einem Betätigungselement verbunden sein, welches mit dem Eingriffselement wirkverbunden ist. Das Betätigungselement kann dabei mit einem Betätigungsbereich des Eingriffselements wirkverbunden sein, um den Aktuator und das Eingriffselement zu koppeln. Der an dem Eingriffselement vorgesehene Betätigungsbereich kann beispielsweise in der Art einer Ringnut vorgesehen sein. Das Betätigungselement kann einen Kopplungsbereich aufweisen, der in dem Betätigungsbereich des Eingriffselements, beispielsweise der Ringnut, aufgenommen ist. Da das Eingriffselement drehfest an der Abtriebswelle vorgesehen ist, ist der Kopplungsbereich des Betätigungselements so ausgebildet, dass sich das Eingriffselement in Bezug auf das Betätigungselement drehen kann. Der Kopplungsbereich ist daher vorzugsweise mit Spiel in dem Betätigungsbereich aufgenommen, so dass dieser in dem Betätigungsbereich, beispielsweise der Ringnut, des Eingriffselements gleitend aufgenommen ist. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird somit eine Verbindung zwischen dem Abtriebszahnrad und der Abtriebswelle über die Kopplungsvorrichtung wahlweise hergestellt oder unterbrochen.
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Das Abtriebszahnrad kann eine Axialverzahnung aufweisen, die korrespondierend zu einer Verzahnung des Eingriffselements vorgesehen ist. Unter Axialverzahnung ist dabei im Kontext der Erfindung eine Verzahnung zu verstehen, bei der die Zähne sich in axialer Richtung des Abtriebszahnrads beziehungsweise der Abtriebswelle erstrecken beziehungsweise in axialer Richtung von dem Abtriebszahnrad hervorragen. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann das Eingriffselement korrespondierende Zähne aufweisen, die so ausgestaltet sind, dass diese mit der Axialverzahnung in Eingriff gebracht werden können. Das Eingriffselement kann eine Axialverzahnung oder eine Radialverzahnung aufweisen. Wichtig ist in diesem Zusammenhang lediglich, dass die Verzahnung des Eingriffselements in Eingriff mit der Axialverzahnung des Abtriebszahnrads gelangen kann. Auch andere Arten der formschlüssigen Verbindung sind dabei möglich.
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Wie bereits vorstehend erwähnt, kann das Eingriffselement über eine Steckverzahnung drehfest mit der Abtriebswelle verbunden sein. Die Verbindung des Eingriffselements mit der Abtriebswelle mittels Steckverzahnung ermöglicht einerseits eine drehfeste Verbindung zwischen beiden Elementen und andererseits eine Beweglichkeit des Eingriffselements entlang der Abtriebswelle.
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Das Eingriffselement kann zumindest abschnittsweise zwischen dem Abtriebszahnrad und der Abtriebswelle vorgesehen sein. Dabei kann das Eingriffselement so ausgestaltet und angeordnet sein, dass dieses in beiden Endlagen zumindest abschnittsweise zwischen dem Abtriebszahnrad und der Abtriebswelle vorgesehen ist. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung ist jedoch zu verstehen, dass ein zumindest abschnittsweises Vorsehen zwischen dem Abtriebszahnrad und der Abtriebswelle auch Fälle umfassen kann, bei welchen ein Abschnitt des Eingriffselements lediglich im eingerückten Zustand des Eingriffselements zwischen dem Abtriebszahnrad und der Abtriebswelle vorgesehen ist. Beispielsweise kann der vorstehend erwähnte Eingriffsbereich des Eingriffselements, an welchem eine Steckverzahnung zur drehfesten Verbindung mit der Abtriebswelle vorgesehen ist, so ausgestaltet sein, dass dieser zumindest teilweise in einem Raum zwischen dem Abtriebszahnrad und der Abtriebswelle vorgesehen ist. Auf diese Weise kann die Differentialgetriebeanordnung kompakt verwirklicht werden.
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Das Eingriffselement kann mittels einer Rückstellvorrichtung in Richtung Freigabeposition vorgespannt sein. Die Rückstellvorrichtung kann beispielsweise eine Feder, insbesondere eine Tellerfeder, aufweisen. Die Rückstellvorrichtung kann dabei so vorgesehen sein, dass diese unmittelbar an dem Eingriffselement wirkt oder kann so vorgesehen sein, dass diese mittelbar auf das Eingriffselement einwirkt, beispielsweise über das vorstehend erwähnte Betätigungselement. Dazu kann das Betätigungselement beispielsweise einen Rückstellvorrichtungsaufnahmebereich aufweisen, in welchem eine Kraft von der Rückstellvorrichtung auf das Betätigungselement in einer Richtung ausgeübt wird, in welcher das Betätigungselement das Eingriffselement in Richtung Freigabeposition bewegt.
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Die Differentialgetriebeanordnung kann ferner zumindest ein Umlaufrad aufweisen, welches mit dem Abtriebszahnrad kämmend in Eingriff ist. Ferner kann die Differentialgetriebeanordnung einen Umlaufradträger aufweisen, an welchem das zumindest eine Umlaufrad drehbar gehalten ist. Der Umlaufradträger wird auch als Differentialkorb bezeichnet. In dem Umlaufradträger kann ein Bolzen vorgesehen sein, auf welchem das zumindest eine Umlaufrad drehbar gehalten sein kann. Je nach Art des Aufbaus der Differentialgetriebeanordnung kann das zumindest eine Umlaufrad ein Stirnrad oder ein Kegelrad sein.
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Der Aktuator kann an einem Außenumfang des Umlaufradträgers vorgesehen sein. Der Kopplungsbereich des Betätigungselements kann ringförmig ausgestaltet sein und kann mehrere sich radial nach innen erstreckende Vorsprünge aufweisen. Die Vorsprünge können so vorgesehen sein, dass diese durch im Differentialkorb vorgesehene Öffnungen hindurchragen können, um im Inneren des Differentialkorbs mit dem Betätigungsbereich in Eingriff gelangen zu können. Die Öffnungen können schlitzartig ausgebildet sein und sich in dem Differentialkorb in axialer Richtung der Abtriebswelle erstrecken. Auf diese Weise kann ein Verdrehen des Betätigungselements relativ zu dem Aktuator vermieden werden.
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Das Abtriebszahnrad kann je nach Ausgestaltung der Differentialgetriebeanordnung ein Kegelrad oder ein Stirnrad aufweisen.
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Offenbart ist auch ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Differentialgetriebeanordnung, wie sie vorstehend beschrieben wurde. Der Antriebsstrang weist zusätzlich zu der Differentialgetriebeanordnung eine Antriebsmaschine auf, welche mit der Differentialgetriebeanordnung zur Drehmomentübertragung wirkverbunden ist. Die Antriebsmaschine kann beispielsweise eine Brennkraftmaschine oder eine elektrische Maschine sein. Auch kann die Antriebsmaschine aus einer Kombination einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine bestehen.
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Durch das vorstehend beschriebene schaltbare Differential können verschiedene Funktionen und Vorteile genutzt werden. Wird ein solches schaltbares Differential beispielsweise bei einem Achshybrid eingesetzt, also einem Verbrennungsmotor in Kombination mit einer elektrisch angetriebenen Achse, kann die elektrisch angetriebene Achse ab einer bestimmten Geschwindigkeit entkoppelt werden. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad erhöht werden, da die elektrische Maschine nicht mitgeschleppt werden muss. Zusätzlich kann auf diese Weise die elektrische Maschine vor einer Beschädigung geschützt werden. Bei Verwendung eines elektrischen Antriebs kann mit einem wie vorstehend beschriebenen schaltbaren Differential der Antrieb, beispielsweise ein elektrischer Antrieb, im Antriebsstrang entkoppelt werden. Auf diese Weise ist ein Abschleppen eines Fahrzeugs einfacher möglich. Auch kann das schaltbare Differential verwendet werden, um einen zuschaltbaren Allradantrieb zu verwirklichen.
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- 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Differentialgetriebeanordnung gemäß einer Ausführungsform in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs.
- 2 zeigt eine schematische Detailansicht der in 1 gezeigten Differentialgetriebeanordnung.
- 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Differentialgetriebeanordnung.
- 4 zeigt schematisch unterschiedliche Antriebsstranganordnungen, bei welchen die Differentialgetriebeanordnung der 1 bis 3 verwendet werden kann.
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1 zeigt in schematischer Darstellung einen Grundaufbau einer Differentialgetriebeanordnung 10 gemäß einer Ausführungsform. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Differentialgetriebeanordnung 10 an einer Hinterachse 8 eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) vorgesehen. Die Differentialgetriebeanordnung 10 ist mit einem Antriebszahnrad 18 wirkverbunden, welches von einem Antrieb (nicht dargestellt) angetrieben wird. Die Differentialgetriebeanordnung 10 ist eingerichtet, um das von dem Antriebszahnrad 18 aufgenommene Drehmoment auf ein rechtes Hinterrad 2 und ein linkes Hinterrad 3 zu übertragen.
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Die Differentialanordnung 10 weist eine Abtriebswelle 30 auf, welche mit dem rechten Hinterrad 2 gekoppelt ist. Ferner weist die Differentialanordnung 10 eine Abtriebswelle 12 auf, die mit dem linken Hinterrad 3 gekoppelt ist. Die Differentialgetriebeanordnung 10 weist einen Differentialkorb 70 mit einem Stirnrad 60 auf, welches mit dem Antriebszahnrad 18 kämmend in Eingriff ist. Auf diese Weise kann von dem Antriebszahnrad 18 eine Kraft auf den Differentialkorb 70 übertragen werden, sodass sich der Differentialkorb 70 im Betrieb dreht.
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Am Differentialkorb 70 sind zwei Umlaufräder 50 drehbar gehalten. Die Umlaufräder 50 sind bei der gezeigten Ausführungsform als Kegelräder verwirklicht. Die Umlaufräder 50 sind mit einem Abtriebszahnrad 20 und mit einem Abtriebszahnrad 11 kämmend in Eingriff. Das Abtriebszahnrad 11 ist drehfest an die Abtriebswelle 12 gekoppelt. Das Abtriebszahnrad 20 ist nicht direkt an die Abtriebswelle 30 gekoppelt. Stattdessen ist eine Kopplungsvorrichtung 40 vorgesehen, welche dazu in der Lage ist, das Abtriebszahnrad 20 wahlweise mittels Formschluss drehfest an die Abtriebswelle 30 zu koppeln oder von dieser zu entkoppeln. Die Differentialgetriebeanordnung 10 gemäß dieser Ausführungsform ist somit als ein schaltbares Differential verwirklicht, bei dem eine Abtriebswelle bei Bedarf entkoppelt werden kann.
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2 zeigt eine detaillierte Ansicht des Aufbaus der in 1 gezeigten Differentialgetriebeanordnung 10. Die Differentialgetriebeanordnung 10 weist ein Gehäuse 17 auf, in welchem der Differentialkorb 70 über Wälzlager 16 drehbar gehalten ist. Der Differentialkorb 70 ist bei der gezeigten Ausführungsform zweiteilig ausgebildet. Ein erster Differentialkorbteil 71 ist in 2 auf der linken Seite dargestellt und ein zweiter Differentialkorbteil 72 ist in 2 auf der rechten Seite dargestellt.
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Im Inneren des Differentialkorbs 70 sind Abtriebswellen 12, 30 drehbar relativ zu dem Differentialkorb 70 vorgesehen. An die in 2 links gezeigte Abtriebswelle 12 ist ein Abtriebszahnrad 11 drehfest gekoppelt. Um die in 2 auf der rechten Seite dargestellten Abtriebswelle 30 ist ein Abtriebszahnrad 20 angeordnet, welches nicht in unmittelbarem Eingriff mit der Abtriebswelle 30 ist. Vielmehr ist die bereits vorstehend erwähnte Kopplungsvorrichtung 40 vorgesehen, welche das Abtriebszahnrad 20 wahlweise drehfest an die Abtriebswelle 30 koppeln kann. Das Abtriebszahnrad 11 und das Abtriebszahnrad 20 sind jeweils auf gegenüberliegenden Seiten mit dem Umlaufrad 50 in Eingriff. Das Umlaufrad 50 ist drehbar auf einem in dem Differentialkorb 70 angeordneten Bolzen 80 vorgesehen. Der Bolzen 80 erstreckt sich senkrecht zu einer axialen Erstreckungsrichtung der Abtriebswellen 12, 30. Der Bolzen 80 ist über einen Stift 81 drehfest und axial unverschieblich in dem Differentialkorb 70 gehalten.
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Das Abtriebszahnrad 20 weist einen Verzahnungsbereich 21 auf, an welchem das Abtriebszahnrad 20 kämmend in Eingriff mit einem Verzahnungabschnitt 51 des Umlaufrads 50 ist. Das Abtriebszahnrad 20 weist ferner einen Klauenbereich 22 auf, der eine Axialverzahnung 23 in Form mehrerer Fortsätze beziehungsweise Vorsprünge aufweist. Ferner weist das Abtriebszahnrad 20 einen Lagerbereich 24 auf, an welchem das Abtriebszahnrad 20 über eine nicht dargestellte geeignete Lagerung an dem Differentialkorb 70 abgestützt ist.
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In radialer Richtung zwischen der Abtriebswelle 30 und dem Abtriebszahnrad 20 ist ein Eingriffselement 41 vorgesehen. Das Eingriffselement 41 weist einen Eingriffsbereich 42 in Form einer Steckverzahnung auf. Das Eingriffselement 41 ist ringartig ausgebildet und der Eingriffsbereich 42 beziehungsweise die Steckverzahnung ist auf einer radial inneren Seite des Eingriffselements 41 vorgesehen. Über den Eingriffsbereich 42 beziehungsweise die Steckverzahnung ist das Eingriffselement 41 drehfest und axial verschieblich auf der Abtriebswelle 30 gehalten. Zu diesem Zweck ist auf der Abtriebswelle 30 ein Eingriffsabschnitt 31 mit einer zu der Steckverzahnung auf dem Eingriffselement 41 korrespondierenden Steckverzahnung vorgesehen. Das Eingriffselement 41 bildet ein Klauenelement.
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Das Eingriffselement 41 weist einen Betätigungsbereich 43 auf. An dem Betätigungsbereich 43 ist ein Betätigungselement 47 eines Aktuators 46 so mit dem Eingriffselement 41 wirkverbunden, dass das Eingriffselement 41 entlang der Abtriebswelle 30 hin- und herbewegt werden kann. Im Betätigungsbereich 43 ist eine ringförmige Aussparung vorgesehen, in welcher ein Kopplungsbereich 48 des Betätigungselements 47 aufgenommen ist.
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Das Eingriffselement 41 weist einen Klauenbereich 44 auf. Der Klauenbereich 44 weist mehrere Fortsätze beziehungsweise Vorsprünge 45 auf, die eine Klauenverzahnung bilden. Die Klauenverzahnung ist korrespondierend zu der Axialverzahnung 23 des Abtriebszahnrads 20 ausgebildet.
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Das Eingriffselement 41 ist in 2 in einer Freigabeposition gezeigt. In der Freigabeposition ist das Eingriffselement 41 derart relativ zu der Abtriebswelle 30 und dem Abtriebszahnrad 20 versetzt, dass die Fortsätze beziehungsweise Vorsprünge 45 der Klauenverzahnung außer Eingriff mit der Axialverzahnung 23 des Abtriebszahnrads 20 sind. In diesem Zustand ist das Abtriebszahnrad 20 relativ zu der Abtriebswelle 30 und zu dem drehfest auf der Abtriebswelle 30 vorgesehenen Eingriffselement 41 drehbar. Eine Kraftübertragung zwischen dem Abtriebszahnrad 20 und der Abtriebswelle 30 findet somit in diesem Zustand nicht statt.
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Wird das Eingriffselement 41 bei der in 2 gezeigten Darstellung nach links bewegt, sodass die am Eingriffselement 41 vorgesehenen Fortsätze beziehungsweise Vorsprünge 45 mit der Axialverzahnung 23 formschlüssig in Eingriff gelangen, befindet sich das Eingriffselement 41 in einer Eingriffsposition. In der Eingriffsposition ist das Abtriebszahnrad 20 drehfest an die Abtriebswelle 30 gekoppelt. In der Eingriffsposition ist demnach eine Kraftübertragung von dem Abtriebszahnrad 20 auf die Abtriebswelle 30 möglich.
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Zur Bewegung des Eingriffselements 41 wird, wie bereits vorstehend erwähnt, ein Aktuator 46 verwendet. Der Aktuator 46 ist bei der gezeigten Ausführungsform ein Reluktanzaktuator. Dieser Aktuator 46 ist dazu in der Lage, ein Betätigungselement 47 zwischen zwei Endpositionen hin- und herzubewegen. Wie bereits vorstehend beschrieben ist das Betätigungselement 47 über einen Kopplungsbereich 48 mit dem Eingriffselement 41 wirkverbunden. Der Kopplungsbereich 48 des Betätigungselements 47 ist ringförmig ausgestaltet und weist mehrere sich radial nach innen erstreckende Vorsprünge auf. Die Vorsprünge sind dabei so vorgesehen, dass diese durch im Differentialkorb 70 vorgesehene Öffnungen hindurchragen können, um im Inneren des Differentialkorbs 70 mit dem Betätigungsbereich 43 in Eingriff gelangen zu können. Zur Montage des Betätigungselements 47 ist der Differentialkorb zweiteilig ausgebildet. Eine Trennebene zwischen dem ersten Differentialkorbteil 71 und dem zweiten Differentialkorbteil 72 ist im Bereich der Öffnungen vorgesehen. Somit ist es möglich, den Kopplungsbereich 48 bzw. dessen Vorsprünge sich durch den Differentialkorb hindurch erstreckend anzuordnen. Die Zweiteilung des Differentialkorbs 70 ist demnach vorgesehen, um eine Kopplung des Aktuators 46 mit dem Eingriffselement zu ermöglichen.
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Das Betätigungselement 47 ist mittels einer Tellerfeder 15 so vorgespannt, dass das Betätigungselement 47 in eine Richtung gedrängt wird, in welcher dieses das Eingriffselement 41 in die Freigabeposition bewegt. Wahlweise kann das Bestätigungselement 47 also von der Tellerfeder in Eingriffsposition geschoben werden. Die Tellerfeder 15 liegt einerseits an einer Außenseite des Differentialkorbs 70 an und ist andererseits in Kontakt mit einem Federaufnahmebereich 49 des Betätigungselements 47 in Form eines sich in radialer Richtung erstreckenden Flansches. Aufgrund dieser Anordnung übt die Tellerfeder 15 eine Kraft in einer Richtung auf das Betätigungselement 47 aus, die das Eingriffselement 41 in die Freigabeposition bewegt. Bei Betätigung des Aktuators 46 wird auf das Betätigungselement 47 eine Kraft aufgebracht, welche in entgegengesetzter Richtung der Federkraft wirkt. Auf diese Weise kann bei Betätigung des Aktuators 46 das Eingriffselement 41 gegen die Federkraft der Feder 15 in eine Eingriffsposition bewegt werden. In dieser Eingriffsposition ist eine Kraftübertragung zwischen dem Abtriebszahnrad 20 und der Abtriebswelle 30 ermöglicht.
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Insgesamt ist somit eine schaltbare Differentialgetriebeanordnung geschaffen, bei welcher eine Kraftübertragung zwischen dem Abtriebszahnrad 20 und der Abtriebswelle 30 wahlweise unterbrochen werden kann. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Anordnung, bei welcher das Eingriffselement 41 zumindest abschnittsweise zwischen dem Abtriebszahnrad 20 und der Abtriebswelle 30 vorgesehen ist, baut die Differentialgetriebeanordnung äußerst kompakt.
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3 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Differentialgetriebeanordnung. Im Gegensatz zu der in den 1 und 2 gezeigten Differentialgetriebeanordnung handelt es sich bei der in 3 dargestellten Differentialgetriebeanordnung um ein Stirnraddifferential. Die in 3 dargestellte Differentialgetriebeanordnung 100 weist ein erstes Stirnrad 200 und ein zweites Stirnrad 600 auf, die über Umlaufräder 500, 501 miteinander wirkverbunden sind. Das Stirnrad 600 ist drehfest an eine Abtriebswelle 700 gekoppelt. Das Stirnrad 200 ist über eine Kopplungsvorrichtung 400 mit einem Eingriffselement 401 wahlweise drehfest mit der Abtriebswelle 300 verbindbar. Die Kopplungsvorrichtung 400 kann analog zu der in den 1 und 2 beschriebenen Kopplungsvorrichtung 40 ausgebildet sein. Das Eingriffselement 401 ist einerseits drehfest über eine Steckverzahnung an die Abtriebswelle 300 gekoppelt und andererseits über eine weitere Verzahnung drehfest an das Stirnrad 200 koppelbar. Insgesamt ist die unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebene Technik zur Herstellung eines Formschlusses zwischen einem Abtriebszahnrad und einer Abtriebswelle somit auch bei einem Stirnraddifferential anwendbar.
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4 zeigt schematisch einige Anwendungsbeispiele der Differentialgetriebeanordnungen gemäß den vorstehenden Ausführungsformen in einem Antriebsstrang 1 eines Fahrzeugs. Anwendungsbeispiel A zeigt einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, in welchem eine Brennkraftmaschine M im Bereich einer Vorderachse 7 eines Fahrzeugs angeordnet ist. Von der Brennkraftmaschine M wird über ein nicht dargestelltes Getriebe eine Antriebskraft auf ein linkes Vorderrad 4 und ein rechtes Vorderrad 5 übertragen und über eine Längsantriebsachse 6 eine Kraft zu einer wie vorstehend beschriebenen Differentialgetriebeanordnung 10 übertragen. Die Differentialgetriebeanordnung 10 befindet sich bei diesem Beispiel im Bereich einer Hinterachse 8 des Antriebsstrangs 1 und überträgt eine Antriebskraft auf ein linkes Hinterrad 3 und ein rechtes Hinterrad 2.
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Mit dem Buchstaben B ist eine alternative Ausführungsform gekennzeichnet, bei welcher die Vorderachse einen elektrischen Antrieb E aufweist, um die Vorderräder 4, 5 anzutreiben. Die Differentialgetriebeanordnung 10 ist wiederum im Bereich der Hinterachse 8 vorgesehen und wird von einer weiteren elektrischen Maschine E mit einer Antriebsleistung versorgt. Der Antriebsstrang 1 weist somit zwei separate elektrische Maschinen zum Antreiben der jeweiligen Achsen auf.
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Mit Buchstabe C ist eine Ausführungsform gezeigt, die ähnlich der mit Buchstaben B gekennzeichneten Anordnung ist. Der Unterschied liegt lediglich darin, dass die an der Vorderachse vorgesehene Antriebsvorrichtung eine Brennkraftmaschine M ist.
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Die mit dem Buchstaben D gekennzeichnete Ausführungsform unterscheidet sich von den mit den Buchstaben B und C gekennzeichneten Ausführungsformen darin, dass kein zusätzlicher Antrieb an der Vorderachse 7 vorgesehen ist. Insgesamt lässt sich die Differentialgetriebeanordnung 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung somit auf unterschiedlichste Weise in Antriebssträngen eines Fahrzeugs einsetzen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Rechtes Hinterrad
- 3
- Linkes Hinterrad
- 4
- Linkes Vorderrad
- 5
- Rechtes Vorderrad
- 6
- Längsantriebsachse
- 7
- Vorderachse
- 8
- Hinterachse
- 10
- Differentialgetriebeanordnung
- 11
- Abtriebszahnrad
- 12
- Abtriebswelle
- 15
- Tellerfeder
- 16
- Wälzlager
- 17
- Gehäuse
- 18
- Antriebszahnrad
- 20
- Abtriebszahnrad
- 21
- Verzahnungsbereich
- 22
- Klauenbereich
- 23
- Axialverzahnung
- 24
- Lagerungsbereich
- 30
- Abtriebswelle
- 31
- Eingriffsabschnitt
- 40
- Kopplungsvorrichtung
- 41
- Eingriffselement
- 42
- Eingriffsbereich
- 43
- Betätigungsbereich
- 44
- Klauenbereich
- 45
- Vorsprung
- 46
- Aktuator
- 47
- Betätigungselement
- 48
- Kopplungsbereich
- 49
- Federaufnahmebereich
- 50
- Umlaufrad
- 51
- Verzahnungsabschnitt
- 60
- Stirnrad
- 70
- Differentialkorb
- 71
- Erster Differentialkorbteil
- 72
- Zweiter Differentialkorbteil
- 80
- Bolzen
- 81
- Stift
- M
- Brennkraftmaschine
- E
- Elektrische Maschine
- 100
- Differentialgetriebeanordnung
- 200
- Abtriebszahnrad
- 300
- Abtriebswelle
- 400
- Kopplungsvorrichtung
- 401
- Eingriffselement
- 500
- Umlaufrad
- 501
- Umlaufrad
- 600
- Abtriebszahnrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017201818 A1 [0002]
