DE102022129402A1

DE102022129402A1 - Drehmomentverteiler mit elektrischer Steuerung

Info

Publication number: DE102022129402A1
Application number: DE102022129402.1A
Authority: DE
Inventors: Florian Vogel; Viktor Wiege
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-11-08
Filing date: 2022-11-08
Publication date: 2024-05-08
Also published as: WO2024099503A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentverteiler (1) mit elektrischer Steuerung mit einer Rotationsachse (2) für ein Getriebe (4), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:- einen Drehmomenteingang (5);- zwei Drehmomentausgänge (6,7);- zwei Deckel (8,9), welche mit der Drehmomenteingang (5) drehmomentfest verbunden sind;- zwei Reibpakete (10,14) mit jeweils einer Anpressplatte (11,15), einer Gegenplatte (12,16) und einer axial dazwischen angeordneten Reibeinrichtung (13,17), wobei mittels des jeweiligen Reibpakets (10,14) der Drehmomenteingang (5) über den jeweiligen Deckel (8,9) mit dem jeweiligen Drehmomentausgang (6,7) lösbar drehmomentübertragend verbindbar ist;- eine erste Spule (18) zum schaltbaren Erzeugen einer ersten magnetischen Axialkraft (19);- eine zweite Spule (20) zum schaltbaren Erzeugen einer zweiten magnetischen Axialkraft (21),wobei mittels der ersten magnetischen Axialkraft (19) die erste Anpressplatte (11) betätigbar ist, undwobei mittels der zweiten magnetischen Axialkraft (21) die zweite Anpressplatte (15) betätigbar ist.Mit dem hier vorgeschlagenen Drehmomentverteiler ist ohne hydraulisches Versorgungssystem ein Drehmoment elektronisch gesteuert verteilbar.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentverteiler mit elektrischer Steuerung mit einer Rotationsachse für ein Getriebe, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

- einen Drehmomenteingang;
- zwei Drehmomentausgänge;
- zwei Deckel, welche mit der Drehmomenteingang drehmomentfest verbunden sind;
- zwei Reibpakete mit jeweils einer Anpressplatte, einer Gegenplatte und einer axial dazwischen angeordneten Reibeinrichtung, wobei mittels des jeweiligen Reibpakets der Drehmomenteingang über den jeweiligen Deckel mit dem jeweiligen Drehmomentausgang lösbar drehmomentübertragend verbindbar ist;
- eine erste Spule zum schaltbaren Erzeugen einer ersten magnetischen Axialkraft;
- eine zweite Spule zum schaltbaren Erzeugen einer zweiten magnetischen Axialkraft,

Bekannt sind hydraulisch betätigte Drehmomentverteiler, welche als Ersatz für ein mechanisches Zwischenraddifferential oder Zwischenachsdifferential in einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine, Hybridantrieb oder Elektroantrieb zum Einsatz kommen. Sie sind somit Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs. Solche hydraulisch betätigten Drehmomentverteiler übertragen das Drehmoment von einem Getriebe zu den Antriebswellen eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird das verfügbare Drehmoment kontrolliert zwischen den Antriebswellen je nach Fahrtsituation, Fahrbahnzustand und andere aktuelle Anforderungen verteilt. Ein solcher hydraulisch betätigter Drehmomentverteiler benötigt ein hydraulisches System am Fahrzeug, und somit ein Flüssigkeitsreservoir, eine Pumpe, eine mit elektronischen Steuerelementen gekoppelte hydraulische Steuereinheit, hydraulische Leitungen und weitere Komponenten. Gerade in Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb oder Elektroantrieb, wo viele Einheiten (beispielsweise elektrische Lenkunterstützung, Fahrtstabilitätssysteme, Standbremse) rein elektrisch betrieben werden, verursacht ein hydraulisch betätigter Drehmomentverteiler zusätzliche Kosten und ein zudem erhöhtes Fahrzeuggewicht.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
Die Erfindung betrifft einen Drehmomentverteiler mit elektrischer Steuerung mit einer Rotationsachse für ein Getriebe, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

- einen Drehmomenteingang;
- einen ersten Drehmomentausgang;
- einen zweiten Drehmomentausgang;
- einen ersten Deckel, welcher mit der Drehmomenteingang drehmomentfest verbunden ist;
- einen zweiten Deckel, welcher mit der Drehmomenteingang drehmomentfest verbunden ist;
- ein erstes Reibpaket mit einer zum Betätigen des ersten Reibpakets axial bewegbaren ersten Anpressplatte, einer axial fixierten ersten Gegenplatte und einer axial dazwischen angeordneten ersten Reibeinrichtung, wobei mittels des ersten Reibpakets der Drehmomenteingang über den ersten Deckel mit dem ersten Drehmomentausgang lösbar drehmomentübertragend verbindbar ist;
- ein zweites Reibpaket mit einer zum Betätigen des zweiten Reibpakets axial bewegbaren zweiten Anpressplatte, einer axial fixierten zweiten Gegenplatte und einer axial dazwischen angeordneten zweiten Reibeinrichtung, wobei mittels des zweiten Reibpakets der Drehmomenteingang über den zweiten Deckel mit dem zweiten Drehmomentausgang lösbar drehmomentübertragend verbindbar ist;
- eine erste Spule zum schaltbaren Erzeugen einer ersten magnetischen Axialkraft;
- eine zweite Spule zum schaltbaren Erzeugen einer zweiten magnetischen Axialkraft,

Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
Der hier vorgeschlagene Drehmomentverteiler ist wie eingangs beschrieben einsetzbar, vor allem als Ersatz für ein konventionelles Differential, aber vor allem auf zum sogenannten Torque-Vectoring, also dem Beeinflussen eines Giermoments, und/oder zum Verteilen eines Drehmoments zwischen mehreren Antriebsachsen. Es sei darauf hingewiesen, dass es möglich ist, ein Drehmoment derart zu verteilen, dass die Summe der Drehmomente kleiner ist als das eingehende Drehmoment, beispielsweise mittels Verschleifen eines Anteils des Drehmoments in einem Reibpaket. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass ein Teil des Drehmoments bei dem hier vorgeschlagenen Drehmomentverteiler in eine benötigte Anpresskraft umgewandelt wird, sodass also das maximale ausgehende Drehmoment geringer ist als das eingehende Drehmoment, wobei die Verluste im Wirkungsgrad jedoch auch bei einem hydraulischen System gegeben sind, weil für den erforderlichen hydraulischen Druck beziehungsweise den Volumendurchsatz (in der Regel an der Verbrennungskraftmaschine) Leistung abgezweigt werden muss.
Ein eingehendes Drehmoment wird in einem Zustand, bei welchem ein Drehmoment von der zumindest einen Antriebsmaschine an den zumindest einen Verbraucher abgegeben wird, in den Drehmomenteingang eingeleitet und als ausgehendes Drehmoment (entsprechend der aktuell gesteuerten Verteilung) an dem ersten Drehmomentausgang und/oder an dem zweiten Drehmomentausgang ausgeleitet. In vielen Anwendungen ist dieser Zustand der Hauptzustand. Dieser Zustand wird in einem Kraftfahrzeug als Zugzustand beziehungsweise das geleitete Drehmoment als Zugmoment bezeichnet. In einem anderen Zustand, oftmals dem Nebenzustand und bei einem Kraftfahrzeug als Schubzustand beziehungsweise das geleitete Drehmoment als Schubmoment bezeichnet, wird ein eingehendes Drehmoment über zumindest einen der Drehmomentausgänge eingeleitet und als ausgehende Drehmoment über den Drehmomenteingang ausgeleitet. Ein Drehmomentfluss ist also in beiden Richtungen möglich und ein Eingang nicht allein für ein eingehendes Drehmoment, sondern auch für ein ausgehendes Drehmoment eingerichtet. Dies gilt entsprechend für die Drehmomentausgänge.
Die Deckel sind aufgrund ihrer Form oder in Analogie zu einer Reibkupplung so bezeichnet und dienen als drehmomentübertragende Komponenten mit einer radialen Erstreckung, also zum Überbrücken einer radialen Distanz. In einer Ausführungsform sind die Deckel geschlossen ausgeführt, also fluidisch dicht, sodass zwei Räume voneinander separiert sind. Bevorzugt ist dann von den Deckeln ein gemeinsamer Raum umschlossen. In einer Ausführungsform sind die Deckel mit dem Drehmomenteingang einstückig gebildet oder fest gefügt.
Die Reibpakete sind, bevorzugt (gespiegelt) identisch gebildet, sind jeweils zum Übertragen eines Drehmoments eingerichtet. Dabei ist in einer Ausführungsform das maximal übertragbare Drehmoment kleiner als (beispielsweise die Hälfte, ein Drittel oder drei Viertel) eines auslegungsgemäß maximalen Zugmoments oder Schubmoments (über den Drehmomenteingang oder einen zugehörigen Drehmomentausgang). Alternativ ist das maximal übertragbare Drehmoment jedes der Reibpakete gleich groß oder größer als ein auslegungsgemäß maximales Zugmoment oder Schubmoment (über den Drehmomenteingang oder einen zugehörigen Drehmomentausgang).
Die jeweilige Anpressplatte ist axial beweglich aufgehängt, wobei sie zugleich zusammen mit der jeweiligen Gegenplatte drehmomentfest verbunden ist, beispielsweise mit dem jeweiligen Deckel oder dem jeweiligen Drehmomentausgang. Beispielsweise ist eine Blattfedereinrichtung zwischen der Gegenplatte und der zugehörigen Anpressplatte vorgesehen, somit ist ein Drehmoment bei gleichzeitiger axialer Beweglichkeit übertragbar. Alternativ oder zusätzlich ist die Anpressplatte in einem drehmomentübertragenden Korb, beispielsweise mittels einer korrespondierenden Verzahnung, drehmomentfest und zugleich axial frei verschiebbar mit der jeweiligen Gegenplatte verbunden.
Zwischen der Anpressplatte und der zugehörigen Gegenplatte ist eine Reibeinrichtung angeordnet und zwischen diesen Platten verpressbar, sodass reibschlüssig ein Drehmoment übertragbar ist. Eine solche Reibeinrichtung ist von einer oder mehreren Kupplungsscheiben (bei mehreren mit einer korrespondierenden Anzahl von Zwischenplatten) oder Reiblamellen gebildet, wobei zwischen Reiblamellen Gegenlamellen vorgesehen sind. Zwischenplatten und Gegenlamellen sind gleichartig wie eine Anpressplatte axial verschiebbar und mit der Gegenplatte drehmomentfest. Die Reibeinrichtung ist mit dem jeweiligen Drehmomentausgang oder dem Drehmomenteingang drehmomentfest verbunden, jeweils entsprechend die andere Seite als die genannten Platten und gegebenenfalls Gegenlamellen.
Hier ist nun vorgeschlagen, dass anstelle einer anderen Betätigungsart eine unmittelbar elektrisch erzeugbare Axialkraft zum Aufbringen der erforderlichen Verpressung des jeweiligen Reibpakets angelegt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Axialkraft in einer Ausführungsform zum Schließen des jeweiligen Reibpakets eingerichtet ist, also zum Verpressen eines normal offenen (also ohne aktiv von außen aufgebrachte Kraft kein Drehmoment übertragenden) Reibpakets. Alternativ ist die Axialkraft zum Lösen des jeweiligen Reibpakets eingerichtet, also zum Öffnen eines normal geschlossenen Reibpakets.
Mittels der Spule wird also magnetisch eine Axialkraft erzeugt, wenn ein entsprechender Leistungsstrom angelegt ist. Der Leistungsstrom ist aus einer lokalen Batterie, einer aktuellen Drehmomentleistung oder einer zentralen Batterie beziehbar. Beispielsweise ist die magnetische Axialkraft unmittelbar im Zusammenspiel mit der jeweiligen Anpressplatte erzeugt, zumal es oftmals bereits für andere Randbedingungen vorteilhaft ist, die Anpressplatte aus einem ferromagnetischen Material herzustellen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Spule jeweils bevorzugt fixiert ist, also weder mit dem Drehmomenteingang noch mit einem der Drehmomentausgänge verbunden ist. Dies ist jedoch nicht notwendig, erleichtert aber die elektrische Versorgung und ermöglicht damit eine kostengünstige Umsetzung. Zudem ist bei dieser Ausführungsform die von dem bereitgestellten Drehmoment mitzuschleppende Masse im Vergleich zu einer umgekehrten Anbindung reduziert und somit die Effizienz der Drehmomentübertragung im Vergleich zu einer mitrotierenden Spule gesteigert. Beispielsweise ist eine jeweilige Spule mit einem Getriebegehäuse fixiert, beispielsweise verschraubt.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Drehmomentverteilers vorgeschlagen, dass weiterhin eine ferromagnetische erste Reibscheibe, welche mit der ersten Anpressplatte drehmomentübertragend verbunden ist, und eine ferromagnetische zweite Reibscheibe, welche mit der zweiten Anpressplatte drehmomentübertragend verbunden ist, vorgesehen sind,
wobei zum Drehmomentübertragen mittels der ersten magnetischen Axialkraft die erste Reibscheibe gegen den ersten Deckel pressbar ist, und
wobei zum Drehmomentübertragen mittels der zweiten magnetischen Axialkraft die zweite Reibscheibe gegen den zweiten Deckel pressbar ist.
Bei dieser Ausführungsform ist eine separate Vorrichtung vorgesehen, mittels welcher in unmittelbarem Zusammenspiel mit der zugehörigen Spule bei Anliegen eines entsprechenden Leistungsstroms die gewünschte Axialkraft erzeugbar ist. Bevorzugt ist hierbei eine axiale Beweglichkeit zwischen der Anpressplatte und der zugehörigen Reibscheibe ermöglicht, sodass ein Axialhub der Reibscheibe geringer ausführbar ist als für ein Reibpaket benötigt. Damit ist der für eine gewünschte Axialkraft erforderliche Magnetflussdichte, also der erforderliche Betrag des maximalen Leistungsstroms erheblich reduzierbar. Weiterhin bevorzugt ist die Reibscheibe mit der jeweiligen Anpressplatte drehmomentübertragend, genauer gekoppelt, verbunden. Wenn also ein Drehmoment in die Reibscheibe eingeleitet wird, wird dies (gegebenenfalls abzüglich eines Wirkungsgrads und/oder mit einer zeitlichen Verzögerung) an die zugehörige Anpressplatte weitergegeben, beispielsweise mittels einer Blattfedereinrichtung.
Es sei darauf hingewiesen, dass in einer alternativen Ausführungsform mittels der Axialkraft ein (diskreter) Formschluss oder ein formschlüssig unterstützter Reibschluss (mittelbar oder unmittelbar) mit der jeweiligen Anpressplatte erzeugbar ist. Ein formschlüssig unterstützter Reibschluss ist beispielsweise als sogenannte Wedge-Clutch ausführbar, wobei ein Konus mit einer abgerundet-polygonen Querschnittsfläche und eine korrespondierende trichterförmige Gegenaufnahme vorgesehen sind.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Drehmomentverteilers vorgeschlagen, dass zumindest eine der Reibscheiben einen ferromagnetischen Scheibenabschnitt aufweist und die korrespondierende Spule einen ferromagnetischen Ankerabschnitt aufweist,
wobei bevorzugt zumindest ein Scheibenabschnitt zumindest eine nicht-ferromagnetische erste Aussparung aufweist und der korrespondierende Ankerabschnitt zumindest zwei in Umfangsrichtung überlappend angeordnete nicht-ferromagnetische zweite Aussparungen aufweist, wobei die korrespondierenden Aussparungen zueinander radial versetzt angeordnet sind.
Bei dieser Ausführungsform ist der Magnetfluss der Spule über zwei korrespondierende ferromagnetische Komponenten in eine Axialkraft umgewandelt, also ausgerichtet und dabei bevorzugt gebündelt. In einer Ausführungsform ist die gesamte Reibscheibe von dem ferromagnetischen Scheibenabschnitt gebildet. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind korrespondierende Aussparungen der beiden magnetischen Partner (Scheibenabschnitt und Ankerabschnitt) vorgesehen, wobei in einem Querschnitt eines Ringsegments aufgrund des im Vergleich zu dem ferromagnetischen Material erhöhten magnetischen Widerstands der jeweiligen Aussparung eine mäandernder Magnetfluss erzwungen ist, sodass bei insgesamt drei Aussparungen anstelle von zwei Oberflächendurchtritten des Magnetflusses (mit einem Durchtrittswinkel von größer als 45° [fünfundvierzig Grad von 360°] zu den beiden Oberflächen), wie ohne Aussparungen der Fall, vier Oberflächendurchtritte erzeugt sind. Dafür ist notwendig, dass der Scheibenabschnitt und der Ankerabschnitt in einem dielektrischen Umfeld angeordnet sind, beispielsweise Luft und/oder Öl. In einer Ausführungsform sind insgesamt fünf oder mehr Aussparungen gebildet.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Aussparungen jeweils einen möglichst großen Bogenabschnitt abdecken und bevorzugt auf einem konstanten Radius verlaufen. In einer Ausführungsform sind die Aussparungen als in Umfangsrichtung verlaufende Schlitze oder Vertiefungen gebildet.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Drehmomentverteilers vorgeschlagen, dass weiterhin ein erstes Rampengetriebe, welches mit der ersten Anpressplatte drehmomentübertragend verbunden ist, und ein zweites Rampengetriebe, welches mit der zweiten Anpressplatte drehmomentübertragend verbunden ist, vorgesehen sind,
wobei das erste Rampengetriebe einen ersten Rampeneingang und einen mit der ersten Anpressplatte drehmomentfest verbundenen ersten Rampenausgang umfasst, von welchen infolge einer relativen Torsion gegeneinander mittels korrespondierender Rampen ein erster Axialhub ausgeübt wird,
wobei das zweite Rampengetriebe einen zweiten Rampeneingang und einen mit der zweiten Anpressplatte drehmomentfest verbundenen zweiten Rampenausgang umfasst, von welchen infolge einer relativen Torsion gegeneinander mittels korrespondierender Rampen ein zweiter Axialhub ausgeübt wird,
wobei der erste Rampeneingang mittels der ersten magnetischen Axialkraft mit dem ersten Deckel drehmomentübertragend verbunden ist, und
wobei der zweite Rampeneingang mittels der zweiten magnetischen Axialkraft mit dem zweiten Deckel drehmomentübertragend verbunden ist,
wobei bevorzugt zumindest eine der Anpressplatten mit dem jeweils korrespondierenden Rampenausgang einstückig gebildet ist.
Die hier vorgeschlagenen Rampengetriebe sind dazu eingerichtet, einen Anteil des eingehenden Drehmoments in eine Axialkraft umzuwandeln. Hierzu werden zwei Rampenelemente, nämlich der Rampeneingang und der jeweilige Rampenausgang relativ gegeneinander um einen Verdrehwinkel verdreht, sodass infolge der relativen Rampensteigung dieser Verdrehwinkel in einen Axialhub umgewandelt wird. Diese Funktion ist ausschließlich dann gegeben, wenn ein Drehmoment über dem Rampengetriebe anliegt. Wenn also eine Seite des Rampengetriebes frei mitdrehen kann, ist kein Axialhub erzeugbar.
Es sei darauf hingewiesen, dass aufgrund von Trägheiten oder von dauerhaft anliegenden Reibkräften dauerhaft ein Drehmoment übertragbar ist und somit beispielsweise in einem Rampengetriebe in einen Axialhub umwandelbar ist. Allerdings sind diese in einem geöffneten (gelösten) Zustand des jeweiligen Reibpakets beziehungsweise an der oben genannten Reibscheibe derart gering, dass diese vernachlässigbar sind, also keine nutzbare Leistung abgeben, beispielsweise in Reibung und/oder Tordierung von Material dissipieren.
Wenn also mittels der Spule eine magnetische Axialkraft erzeugt ist, wird ein an dem Drehmomenteingang anliegendes Drehmoment von dem zugehörigen Rampengetriebe zu einem (kleineren) Anteil in eine Anpresskraft der zugehörigen Anpressplatte umgewandelt und zu einem (größeren) Anteil von dem betreffenden Reibpaket reibschlüssig zu dem jeweiligen Drehmomentausgang übertragen, und umgekehrt ein an dem jeweiligen Drehmomentausgang anliegendes Drehmoment zu dem Drehmomenteingang übertragen.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Drehmomentverteilers vorgeschlagen, dass zumindest eines der Rampengetriebe ein Kugelrampengetriebe ist,
wobei bevorzugt unmittelbar zwischen dem jeweiligen Rampeneingang und Rampenausgang ein Dichtungssystem vorgesehen ist.
Ein Kugelrampengetriebe ist für ein reibungsarmes relatives Verdrehen des Rampeneingangs relativ zu dem jeweiligen Rampenausgang vorteilhaft, sodass die Drehmomentverluste gering sind. Zudem ist ein Kugelrampengetriebe für eine schnelle Reaktion bei Drehmomentveränderungen vorteilhaft. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Kugelrampengetriebe vor Umwelteinflüssen aus benachbarten Räumen geschützt, bevorzugt mit einem Schmiermittel geölt beziehungsweise gefettet. In einer Ausführungsform sind die Kugeln des Kugelrampengetriebes in einem Käfig geführt.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Drehmomentverteilers vorgeschlagen, dass zumindest eine der folgenden Komponenten mittels eines Gleitlagers an dem jeweiligen Drehmomentausgang abgestützt ist:

- der Deckel;
- die Reibscheibe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung; und
- der Rampeneingang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung.

Es sei darauf hingewiesen, dass in einer bevorzugten Ausführungsform ein Getriebegehäuse oder eine andere fixierte Komponente, welche in einer Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit dessen Chassis fixiert ist, vorgesehen ist, wobei der Drehmomentverteiler an diesem mittels eines Wälzlagers reibungsarm rotierbar abgestützt ist. In einer Ausführungsform sind die Deckel des Drehmomentverteilers unmittelbar mittels einer Wälzlageranordnung an einem Getriebegehäuse abgestützt. Der mittels eines jeweiligen Gleitlagers abgestützte Drehmomentausgang ist dann über dieses Wälzlager an dem Getriebegehäuse beziehungsweise der anderen fixierten Komponente reibungsarm abgestützt, wobei der betreffende Drehmomentausgang relativ zu dem jeweiligen Deckel reibungsarm rotierbar ist. Das Gleiche gilt für eine Reibscheibe beziehungsweise für einen Rampeneingang, wobei diese bevorzugt ein jeweils separates Gleitlager beziehungsweise Gleitlagerabschnitt aufweisen.
In einer Anwendung in einem Kraftfahrzeug ist ein Drehmomentausgang beispielsweise mit einem Vortriebsrad verbunden, und somit das Gewicht des Kraftfahrzeugs über die Gleitlager auf die Drehmomentausgänge übertragen.
Ein Gleitlager weist aufgrund seiner Bauart eine im Vergleich zu einem Wälzlager meist höhere Reibung und/oder kürzere Lebensdauer, also erhöhten Verschleiß, auf. An der hier vorgeschlagenen Position in dem Drehmomentverteiler ist die Dauer, Drehzahl und Häufigkeit einer relativen Rotation zwischen den genannten Komponenten deutlich geringer als zu einer fixierten Komponente, wie beispielsweise dem Getriebegehäuse. Damit können bei geringen Fertigungskosten und geringem Bauraumbedarf zumindest eine gleiche Lebensdauer erzielt werden, wie mit der Wälzlageranordnung, bei einem Einsatz in einem Kraftfahrzeug eine angestrebte Gesamtlebensdauer problemlos erreicht werden.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Drehmomentverteilers vorgeschlagen, dass die Gegenplatten mit dem jeweiligen Drehmomentausgang drehmomentfest verbunden sind.
wobei bevorzugt zumindest eine der Anpressplatten mit der jeweils korrespondierenden Gegenplatte mittels einer Blattfedereinrichtung dauerhaft drehmomentübertragend verbunden ist.
Hier ist vorgeschlagen, dass die Gegenplatten und damit auch die Anpressplatte, mit dem jeweiligen Drehmomentausgang drehmomentfest, bevorzugt die Gegenplatten jeweils einstückig, verbunden sind. Die Platten weisen oftmals im Vergleich zu der korrespondierenden Reibeinrichtung (meist Reibelemente aus einem organischen Material) des jeweiligen Reibpakets aufgrund der Materialwahl (meist metallisch) und/oder des Volumens (oftmals für eine hohe Wärmekapazität erwünscht) eine höhere Masse auf. Bei geöffnetem Drehmomentstrang über das jeweilige Reibpaket ist somit die dauerhaft mitzuschleppende Masse im Vergleich zu einer umgekehrten Anbindung reduziert und somit die Effizienz gesteigert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist für eine drehmomentfeste Verbindung zwischen der Anpressplatte und der zugehörigen Gegenplatte eine Blattfedereinrichtung vorgesehen, welche eine hohe Toleranz bietet beziehungsweise bei der Montage einen vernachlässigbaren Faktor beim Einstellen der erforderlichen Spalte zwischen den Reibpartnern eines Reibpakets darstellt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Blattfedereinrichtung radial innerhalb der jeweiligen Reibeinrichtung angeordnet, besonders bevorzugt eine Senkung in der Anpressplatte und/oder in der Gegenplatte vorgesehen, für einen Kopf eines Befestigungsmittels, beispielsweise eines Niets, für eine Verminderung des erforderlichen axialen Spielraums für einen Axialhub und/oder bei einer Montage.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Drehmomentverteilers vorgeschlagen, dass mittels des ersten Deckels und des zweiten Deckels ein Außenraum und ein Innenraum voneinander getrennt sind,
wobei bevorzugt der Außenraum nass und der Innenraum trocken ausgeführt ist.
Bei dieser Ausführungsform sind die Räume des Drehmomentverteilers und des Drehmomenteingangs mittels der Deckel, bevorzugt fluidisch, also flüssigkeitsdicht und/oder gasdicht, voneinander getrennt. Damit ist beispielsweise das übrige Getriebe vor Abrieb in den Reibpaketen geschützt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist einer der Räume (bevorzugt der Außenraum) nass, also zumindest anteilig mit Öl befüllt, und der andere Raum (bevorzugt der Innenraum) trocken oder mit einem geringeren Befüllungsgrad ausgeführt. Der hier als Innenraum bezeichnete Raum ist derjenige, in welchem die Reibpakete, sowie bevorzugt die übrigen genannten Komponenten des Drehmomentverteilers abgesehen von dem Drehmomenteingang und bevorzugt den Spulen (und gegebenenfalls Ankerabschnitten), angeordnet sind. Der Außenraum ist dann entsprechend der andere. Der Außenraum ist bevorzugt axial und radial außerhalb und der Innenraum im Zentrum des Außenraums angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend
einen Drehmomentverteiler nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung und ein Getriebegehäuse,
wobei der Drehmomentverteiler unmittelbar über die Deckel mittels einer Lageranordnung an dem Getriebegehäuse reibungsarm abgestützt sind,
wobei bevorzugt der Drehmomenteingang des Drehmomentverteilers als Zahnkranz ausgeführt ist.
Hier ist ein Getriebe mit einem Getriebegehäuse vorgeschlagen. Es sei darauf hingewiesen, dass dieses Getriebe in einigen Anwendungen lediglich einen Ausschnitt eines Drehmomentvermittlers darstellt, beispielsweise weiterhin ein Übersetzungsgetriebe, Schaltgetriebe und/oder zumindest eine Reibkupplung vorgesehen sind. In einer Ausführungsform ist das hier vorgeschlagene Getriebe in ein gemeinsames Getriebegehäuse für weitere hier nicht explizit genannte Getriebekomponenten untergebracht. Alternativ oder zusätzlich ist das Getriebegehäuse zumindest an einer Stelle offen gestaltet, sodass von dem Getriebegehäuse zusammen mit einem separaten Gehäuse für weitere Getriebekomponenten ein gemeinsamer Getrieberaum gebildet ist.
Das Getriebegehäuse ist mittelbar oder unmittelbar in einem Kraftfahrzeug fixierbar, sodass mittels der Lageranordnung die drehmomentübertragenden Komponenten des Drehmomentverteilers über das Getriebegehäuse reibungsarm an dem Kraftfahrzeug (beziehungsweise dessen Chassis) abgestützt sind. Die Lageranordnung ist bevorzugt mit Wälzlagern gebildet, wobei bevorzugt eine verspannte Lagerung, beispielsweise in einer sogenannten X-Anordnung, gebildet ist. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Drehmomentausgänge, besonders bevorzugt ebenso die mit dem jeweiligen Drehmomentausgang drehmomentfest verbundenen Komponenten, mittels einer Gleitlagerung über den jeweiligen Deckel an dem Getriebegehäuse reibungsarm abgestützt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Drehmomenteingang als Zahnkranz ausgeführt, welcher in einem Kraftfahrzeug beispielsweise mit einem korrespondierenden Getriebeausgangskranz eines Übersetzungsgetriebes kämmend angeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

- zumindest eine Antriebsmaschine zum Abgeben eines Drehmoments;
- zumindest zwei Verbraucher zum Aufnehmen eines Drehmoments;
- zumindest ein Getriebe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der zumindest einen Antriebsmaschine und den Verbrauchern; und

Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang umfasst eine (erste) Antriebsmaschine, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrennerwelle, zum Versorgen zumindest eines Verbrauchers, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug die Vortriebsräder, vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist eine (zweite oder einzige) Antriebsmaschine, beispielsweise eine elektrische Antriebsmaschine mit einer Rotorwelle, um Versorgen zumindest eines Verbrauchers, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug die Vortriebsräder, vorgesehen. Mittels eines Getriebes, welches nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung ausgeführt ist, ist ein Drehmoment zwischen der Antriebsmaschine und dem Verbraucher übertragbar. Eine Drehmomentübertragung zwischen dem Verbraucher und der jeweiligen Antriebsmaschine ist bevorzugt in beiden Richtungen möglich, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zum Beschleunigen des Kraftfahrzeugs (Zugbetrieb) und in Gegenrichtung (Schubbetrieb) beispielsweise zum Einsatz der Motorbremse zum Entschleunigen des Kraftfahrzeugs oder zur Rekuperation dieser Entschleunigungsenergie. Bei einer Ausführungsform mit dem hier vorgeschlagenen Getriebe ist eine Drehmomentübertragung gezielt hin zu einem Verbraucher lenkbar oder auch vollständig unterbrechbar beziehungsweise erheblich verringerbar (per jeweiligem Reibpaket aktiv mit einem Kupplungsbefehl an die zugehörige Spule und/oder per auslegungsgemäßer Drehmomentbegrenzung passiv infolge einer voreingestellten maximalen beziehungsweise aktiv eingestellten axialen Verpresskraft auf das jeweilige Reibpaket). Es sei darauf hingewiesen, dass der Drehmomentverteiler mehrfach (mit jeweils angepasster Auslegung) in einem Antriebsstrang einsetzbar ist, beispielsweise anstelle eines Differentials, anstelle eines Verteilers zwischen Vorderachse und Hinterachse eines Kraftfahrzeugs oder auch für einen anderen Verbraucher, wobei auch an den Drehmomentausgängen voneinander unterschiedliche maximale Drehmomente übertragbar und/oder Dauerbelastungen anlegbar sind.
Mit dem hier vorgeschlagenen Antriebsstrang, welcher das oben beschriebene Getriebe umfasst, ist ein effizienter Aufbau unter Ausnutzung der bestehenden Aggregate eines Antriebsstrangs, vor allem ohne ein hydraulisches Hochdrucksystem, ausgenutzt, wobei nicht mehr als ein üblicherweise verfügbarer Bauraum für einen solchen Drehmomentverteiler benötigt wird. Zudem sind Effizienzsteigerungen mit einem Rampengetriebe infolge der Ausnutzung des bereitgestellten Drehmoments der zumindest einen Antriebsmaschine im Zusammenspiel mit einem relativ geringen Leistungsstrombedarf der jeweiligen Spule erzielbar.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend einen Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung und zumindest ein Vortriebsrad, wobei zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs das zumindest eine Vortriebsrad mittels des Antriebsstrangs antreibbar ist.
Der Bauraum ist gerade bei Kraftfahrzeugen aufgrund der zunehmenden Anzahl von Komponenten besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, einen Antriebsstrang kleiner Baugröße zu verwenden. Eine ähnliche Problemstellung ergibt sich bei der sogenannten Hybridisierung, bei welcher eine elektrische Antriebsmaschine im Betrieb immer häufiger in Einsatz gebracht wird oder sogar die Hauptdrehmomentquelle bildet und eine möglichst kleine Verbrennungskraftmaschine einzusetzen ist, welche aber deutlich häufiger dem Antriebsstrang zugeschaltet und wieder weggeschaltet werden muss. Auch bei einem rein elektrischen Antriebsstrang ist der zur Verfügung stehende Bauraum meist gering, weil der Bauraum für andere Komponenten wie beispielsweise einen Pulswechselrichter und/oder eine Traktionsbatterie vorgehalten werden muss. Es ist daher eine Herausforderung, alle gewünschten Funktionen bei gleichzeitig geringen Teilekosten und geringem verfügbarem Bauraum bereitzustellen.
Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner.
Mit dem hier vorgeschlagenen Kraftfahrzeug, welcher den oben beschriebenen Antriebsstrang umfasst, ist ein effizienter Aufbau unter Ausnutzung der bestehenden Aggregate des Antriebsstrangs, vor allem ohne ein hydraulisches Hochdrucksystem, ausgenutzt, wobei nicht mehr als ein üblicherweise verfügbarer Bauraum für einen solchen Drehmomentverteiler benötigt wird. Zudem sind Effizienzsteigerungen mit einem Rampengetriebe infolge der Ausnutzung des bereitgestellten Drehmoments der zumindest einen Antriebsmaschine im Zusammenspiel mit einem relativ geringen Leistungsstrombedarf der jeweiligen Spule erzielbar.
Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Audi A1, Volkswagen Polo, Opel Corsa oder Renault Clio. Bekannte (Mild-) Hybrid-Fahrzeuge sind Fiat Panda oder der Mazda3 (BP). Als vollelektrische Kraftfahrzeuge bekannt sind beispielsweise ein Audi Q4 e-tron oder ein BMW i3 oder VW ID.3.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in

1: ein Drehmomentverteiler mit Spulen und Rampengetrieben;
2: eine Spule mit Reibscheibe;
3: eine Reibscheibe mit ersten Aussparungen; und
4: ein elektrifizierter Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug.

In 1 ist ein Drehmomentverteiler 1 mit jeweils einer Spule 18,20 und einem Rampengetriebe 28,29 pro Drehmomentausgang 6,7 in einer Halb-Schnittansicht gezeigt. Unten in der Ansicht ist die Rotationsachse 2 mit horizontaler Ausrichtung gezeigt, um welche herum die Umfangsrichtung 3 definiert ist. Darstellungsgemäß links sind die jeweils als erste Komponenten und rechts die als zweite Komponenten bezeichneten Komponenten des Drehmomentverteilers 1 gezeigt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Drehmomenteingang 5 als Zahnkranz (hier rein optional ein separates mit den Deckeln 8,9 verschraubtes Bauteil) ausgeführt und in ein Getriebegehäuse 43 eines hier nicht dargestellten Getriebes 4 über eine verspannte Lageranordnung 44 in (rein optional) X-Anordnung gelagert, wobei hier (rein optional) Kegelrollenlager eingesetzt sind. Der erste Drehmomentausgang 6 ist außen mit einer ersten Flanschwelle 53 und der zweite Drehmomentausgang 7 ist außen mit einer zweiten Flanschwelle 54 jeweils drehmomentfest (hier beispielsweise mittels einer Steckverzahnung und Verschraubung) verbunden, und darüber hin zu einem Verbraucher, beispielsweise zu einem jeweiligen Vortriebsrad 48,49 eines Kraftfahrzeugs 42, drehmomentübertragend, bevorzugt drehmomentfest, verbunden. Hierzu ist jeweils ein dynamischer Wellendichtring 55,56 zum Abdichten des Außenraums 40 gegenüber einer Umgebung vorgesehen, wobei dieser mit seinem statischen Dichtsitz in einen Gehäusedeckel 57 des Getriebegehäuses 43 eingesetzt ist. Zudem ist hier ein Axiallager 58 für die jeweilige Flanschwelle vorgesehen (bezeichnet pars-pro-toto einzig an dem ersten Drehmomentausgang 6). Der jeweilige Drehmomentausgang 6,7 ist zudem hier mittels eines zweiten Gleitlagers 38 (alternativ einem Wälzlager, beispielsweise einem Nadellager) an dem jeweiligen Deckel 8,9 radial abgestützt.
Die Reibpakete 10,14 des jeweiligen Drehmomentausgangs 6,7 sind bei der gezeigten Ausführungsform (rein optional) gespiegelt identisch aufgebaut. Sie weisen jeweils eine (außen angeordnete) Anpressplatte 11,15 und eine Gegenplatte 12,16 auf, zwischen welchen die jeweilige verpressbare Reibeinrichtung 13,17 angeordnet ist. Bei dem links dargestellten ersten Reibpaket 10 ist pars-pro-toto die Reibeinrichtung 13 genauer bezeichnet, nämlich in der (rein optionalen) Ausführungsform mit einer Zwischenplatte 59 und seitlich davon jeweils einer Kupplungsscheibe 60,61. Die Gegenplatte 12,16 sind hier (rein optional) jeweils einstückig mit dem jeweiligen Drehmomentausgang 6,7 gebildet. Die Anpressplatten 11,15 sind jeweils über eine Blattfedereinrichtung 39 mit der zugehörigen Gegenplatte 12,16 axial bewegbar (bevorzugt axial einander abstoßend gegeneinander verspannt) und drehmomentfest miteinander verbunden (hier einzig bei dem ersten Reibpaket 10 bezeichnet). Hier ist die Blattfedereinrichtung 39 (umfassend ein Blattfederpaket und mittels Niete mit der Anpressplatte 11 beziehungsweise Gegenplatte 12 fixiert) radial innerhalb der Reibeinrichtung 13 angeordnet.
Die jeweilige Anpressplatte 11,15 wird bei dieser Ausführungsform mittels jeweils eines Rampengetriebes 28,29 betätigt, mittels welchem ein Drehmomenteintrag in einen Axialhub 32,35 umgewandelt wird. Hier sind die Rampengetriebe 28,29 beide als Kugelrampengetriebe mit einer auf der darstellungsgemäß linken Seite (also des ersten Drehmomentausgangs 6) sichtbaren Kugel 62 geführt in einem Käfig 63. Der jeweilige Rampeneingang 30,33 ist mit einer jeweiligen separaten Reibscheibe 22,23 drehmomentübertragend verbunden. Die Rampeneingänge 30,33 sind hierzu (bezeichnet pars-pro-toto einzig an dem zweiten Rampeneingang 33) mittels jeweils eines Federrings oder einer Blattfederanordnung 64 drehmomentübertragend und zugleich eine axial bewegbar, sowie mit einer axialen Vorspannung (einander anziehend für ein Sichern eines Spalts zwischen der Reibscheibe 22,23 und dem zugehörigen Deckel 8,9 im gelösten Zustand oder einander abstoßend für ein Vorhalten eines minimalen Anpressdrucks beziehungsweise eines dauerhaften Anliegens der Reibscheibe 22,23 an dem zugehörigen Deckel 8,9) mit der jeweiligen Reibscheibe 23 verbunden. Axial abgestützt sind die (axial fixierte) Rampeneingänge 30,33 (bezeichnet pars-pro-toto einzig an dem ersten Rampeneingang 30) mittels eines Sicherungsrings 65 und einer Stützscheibe 66 (aufgrund des radialen Versprungs) über ein erstes Gleitlager 37, mittels welchem der Rampeneingang 30 hier (rein optional) auch radial abgestützt ist.
Die Spulen 18,20 für das elektrische Betätigen eines jeweiligen der Reibpakete 10,14 weisen hier (bezeichnet pars-pro-toto einzig an der zweiten Spule 20) einen Magnetkern 67 auf, über welchen die jeweilige Spule 20 zu dem Getriebegehäuse 43 fixiert ist, also nicht mitrotiert. Bei Anlegen eines entsprechenden Leistungsstroms wird eine magnetische Axialkraft 19,21 erzeugt, mittels welcher die jeweilige Reibscheibe 22,23 nach außen gezogen wird und dadurch (ausschließlich) in diesem Zustand mit dem jeweiligen Deckel 8,9 reibschlüssig drehmomentübertragend verbunden ist. Damit wird dann der jeweilige Rampeneingang 30,33 mit dem zugehörigen Deckel 8,9 mitrotiert und gegenüber dem zugehörigen Rampenausgang 31,34 verdreht. Daraus resultiert ein gewünschter einwärtiger Axialhub 32,35, mittels welchem die zugehörige Anpressplatte 11,15 axial einwärts bewegt wird. Damit wird das jeweilige Reibpaket 10,14 axial verpresst und ein gewünschtes Drehmoment ist reibschlüssig auf den zugehörigen Drehmomentausgang 6,7 übertragbar. Es sei darauf hingewiesen, dass der erforderliche Hub für den Reibschluss zwischen der Reibscheibe 22,23 und dem jeweiligen Deckel 8,9 sehr gering ist (beispielsweise gleich oder weniger als 1 mm [ein Millimeter], beispielsweise 0,5 mm) und somit ein Leistungsstrom gering ist. Der Axialhub 32,35 des jeweiligen Rampengetriebes 28,29 ist deutlich größer (beispielsweise gleich oder mehr als 2 mm [zwei Millimeter] bis 5 mm) und für einen erforderlichen Betätigungshub für das zugehörige Reibpaket 10,14.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist von den Deckeln 8,9 gemeinsam ein Innenraum 41 von einem Außenraum 40 abgegrenzt, und zudem vorteilhafter Weise abgedichtet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Innenraum 41 trocken ausgeführt, wobei besonders bevorzugt die Kugeln 62 des Rampengetriebes gefettet sind und dazu ein Dichtungssystem 36 (hier rein optional radial-außen mit einer dynamischen Dichtung und radial-innen mit einem Abstreifer) vorgesehen. Der Außenraum 40 ist bevorzugt nass ausgeführt, wobei dieser besonders bevorzugt im Einsatz mit einem (gemeinsamen) Getrieberaum eines angeschlossenen Getriebesystems offen verbunden ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass in einer vorteilhaften Ausführungsform die jeweilige magnetische Axialkraft 19,21 derart steuerbar ist, dass ein übertragbares Drehmoment für den jeweiligen Bedarf kontinuierlich oder diskret zwischen gelöst und maximal verpresst einstellbar ist.
In 2 ist eine (zweite) Spule 20 mit (zweiter) Reibscheibe 23 mit vorteilhafter Anordnung von Aussparungen 26,27 in einer Detailansicht mit angeschnittenem Rampeneingang 33 und Deckel 9 gezeigt, beispielsweise wie darstellungsgemäß rechts in 1 eingesetzt, wobei dies bevorzugt dort gespiegelt als erste Spule 18 mit erster Reibscheibe 22 auch links eingesetzt ist. Die Reibscheibe 23 ist hier im gelösten Zustand, also mit (bevorzugt maximalem) axialem Abstand zu dem Deckel 9 ausgerichtet gezeigt. Zugleich ist der von der bestromten Spule 20 erzeugbare Magnetfluss 68 gezeigt, welcher infolge der ersten Aussparung 26 in dem Scheibenabschnitt 24 (hier rein optional von der gesamten Reibscheibe 23 gebildet) und den radial dazu versetzten zwei zweiten Aussparungen 27 in dem Ankerabschnitt 25 (hier rein optional einstückig mit dem Deckel 9 gebildet) mäandernd viermal durch die angrenzenden Oberflächen des Scheibenabschnitts 24 und des Ankerabschnitts 25 verläuft, und zwar mit einem Winkel von jeweils gleich oder größer 45° bezogen auf die jeweilige Oberfläche. Infolgedessen ist die magnetische Axialkraft 21 verstärkt, welche die Reibscheibe 23 darstellungsgemäß nach rechts gegen den Ankerabschnitt 25 zieht.
Es sei darauf hingewiesen, dass in einer Ausführungsform die erste Aussparung 26 nicht als Durchgangsöffnung, sondern als Sackloch, ausgeführt ist und/oder (umgekehrt) in einer Ausführungsform die zweite Aussparung 27 als Durchgangsöffnung, und nicht als Sackloch, ausgeführt ist. Bei einer zweiten Aussparung 27 als Durchgangsöffnung ist bevorzugt ein Dichtmittel in der zweiten Aussparung 27 angeordnet, sodass der Innenraum 41 und der Außenraum 40 getrennt beziehungsweise die Spule geschützt ist. Unabhängig davon ist in einer Ausführungsform ein Dichtmittel oder Reibmittel, bevorzugt aus einem Kunststoff, in einer der Aussparungen 26,27 angeordnet.
In 3 ist eine Reibscheibe 22,23 mit ersten Aussparungen 26 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt, wie sie beispielsweise in 2 eingesetzt ist. Die ersten Aussparungen 26, von welchen hier pars-pro-toto nur eine bezeichnet ist, verlaufen schlitzförmig mit längster Erstreckung in Umfangsrichtung 3 (vergleiche 1) mit einem konstanten Radius ausgeführt. Die zweiten Aussparungen 27 (vergleiche 2) sind radial innerhalb und außerhalb der ersten Aussparung 26 anzuordnen. Diese zweiten Aussparungen 26,27 sind bevorzugt ebenfalls schlitzförmig in Umfangsrichtung 3 mit jeweils konstantem Radius ausgeführt.
In 4 ist ein elektrifizierter Antriebsstrang 45 in einem Kraftfahrzeug 42 in einer schematischen Draufsicht mit einer zentralen Traktionsbatterie 69 gezeigt, wobei die Längsachse 70 des Kraftfahrzeugs 42 horizontal dargestellt ist. Hierbei sind mittels einer Verbrennungskraftmaschine 46 und/oder einer elektrischen Antriebsmaschine 47 an einer vorderen Antriebsachse 51 ein linkes Vortriebsrad 48 und/oder ein rechtes Vortriebsrad 49, sowie an einer hinteren Antriebsachse 52 ein linkes Vortriebsrad 48 und/oder ein rechtes Vortriebsrad 49 mit einem Drehmoment versorgbar. Sowohl in der vorderen Antriebsachse 51 als auch in der hinteren Antriebsachse 52 ist hier rein beispielhaft jeweils ein Drehmomentverteiler 1 als Ersatz für ein Differential 50, aber bevorzugt auch zum sogenannten Torque-Vectoring, eingesetzt. Rein optional ist zudem in der gemeinhin oft wegen des meist notwendigen Kardangelenks als Kardanwelle bezeichneten Verteilerwelle zwischen den Antriebsachsen 51,52 ein weiterer Drehmomentverteiler 1 vorgesehen, wobei dieser in einer Ausführungsform beispielsweise nicht symmetrisch aufgebaut ist, sondern ein unterschiedliches maximales Drehmoment auf die Drehmomentausgänge 6,7 verteilbar ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die hier gezeigten Drehmomentverteiler 1 jeweils unabhängig voneinander einsetzbar sind und unabhängig davon auch weitere Einsatzorte denkbar sind.
Mit dem hier vorgeschlagenen Drehmomentverteiler ist ohne hydraulisches Versorgungssystem ein Drehmoment elektronisch gesteuert verteilbar.
Bezugszeichenliste

1: Drehmomentverteiler
2: Rotationsachse
3: Umfangsrichtung
4: Getriebe
5: Drehmomenteingang
6: erster Drehmomentausgang
7: zweiter Drehmomentausgang
8: erster Deckel
9: zweiter Deckel
10: erstes Reibpaket
11: erste Anpressplatte
12: erste Gegenplatte
13: erste Reibeinrichtung
14: zweites Reibpaket
15: zweite Anpressplatte
16: zweite Gegenplatte
17: zweite Reibeinrichtung
18: erste Spule
19: erste Axialkraft
20: zweite Spule
21: zweite Axialkraft
22: erste Reibscheibe
23: zweite Reibscheibe
24: Scheibenabschnitt
25: Ankerabschnitt
26: erste Aussparung
27: zweite Aussparung
28: erstes Rampengetriebe
29: zweites Rampengetriebe
30: erster Rampeneingang
31: erster Rampenausgang
32: erster Axialhub
33: zweiter Rampeneingang
34: zweiter Rampenausgang
35: zweiter Axialhub
36: Dichtungssystem
37: erstes Gleitlager
38: zweites Gleitlager
39: Blattfedereinrichtung
40: Außenraum
41: Innenraum
42: Kraftfahrzeug
43: Getriebegehäuse
44: Lageranordnung
45: Antriebsstrang
46: Verbrennungskraftmaschine
47: elektrische Antriebsmaschine
48: linkes Vortriebsrad
49: rechtes Vortriebsrad
50: Differential
51: vordere Antriebsachse
52: hintere Antriebsachse
53: erste Flanschwelle
54: zweite Flanschwelle
55: erster Wellendichtring
56: zweiter Wellendichtring
57: Gehäusedeckel
58: Axiallager
59: Zwischenplatte
60: äußere Kupplungsscheibe
61: innere Kupplungsscheibe
62: Kugel des Kugelrampengetriebes
63: Käfig
64: Blattfederanordnung
65: Sicherungsring
66: Stützscheibe
67: Magnetkern
68: Magnetfluss
69: Traktionsbatterie
70: Längsachse

Claims

Drehmomentverteiler (1) mit elektrischer Steuerung mit einer Rotationsachse (2) für ein Getriebe (4), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - einen Drehmomenteingang (5); - einen ersten Drehmomentausgang (6); - einen zweiten Drehmomentausgang (7); - einen ersten Deckel (8), welcher mit der Drehmomenteingang (5) drehmomentfest verbunden ist; - einen zweiten Deckel (9), welcher mit der Drehmomenteingang (5) drehmomentfest verbunden ist; - ein erstes Reibpaket (10) mit einer zum Betätigen des ersten Reibpakets (10) axial bewegbaren ersten Anpressplatte (11), einer axial fixierten ersten Gegenplatte (12) und einer axial dazwischen angeordneten ersten Reibeinrichtung (13), wobei mittels des ersten Reibpakets (10) der Drehmomenteingang (5) über den ersten Deckel (8) mit dem ersten Drehmomentausgang (6) lösbar drehmomentübertragend verbindbar ist; - ein zweites Reibpaket (14) mit einer zum Betätigen des zweiten Reibpakets (14) axial bewegbaren zweiten Anpressplatte (15), einer axial fixierten zweiten Gegenplatte (16) und einer axial dazwischen angeordneten zweiten Reibeinrichtung (17), wobei mittels des zweiten Reibpakets (14) der Drehmomenteingang (5) über den zweiten Deckel (9) mit dem zweiten Drehmomentausgang (7) lösbar drehmomentübertragend verbindbar ist; - eine erste Spule (18) zum schaltbaren Erzeugen einer ersten magnetischen Axialkraft (19); - eine zweite Spule (20) zum schaltbaren Erzeugen einer zweiten magnetischen Axialkraft (21), wobei mittels der ersten magnetischen Axialkraft (19) die erste Anpressplatte (11) betätigbar ist, und wobei mittels der zweiten magnetischen Axialkraft (21) die zweite Anpressplatte (15) betätigbar ist.
Drehmomentverteiler (1) nach Anspruch 1, wobei weiterhin eine ferromagnetische erste Reibscheibe (22), welche mit der ersten Anpressplatte (11) drehmomentübertragend verbunden ist, und eine ferromagnetische zweite Reibscheibe (23), welche mit der zweiten Anpressplatte (15) drehmomentübertragend verbunden ist, vorgesehen sind, wobei zum Drehmomentübertragen mittels der ersten magnetischen Axialkraft (19) die erste Reibscheibe (22) gegen den ersten Deckel (8) pressbar ist, und wobei zum Drehmomentübertragen mittels der zweiten magnetischen Axialkraft (21) die zweite Reibscheibe (23) gegen den zweiten Deckel (9) pressbar ist.
Drehmomentverteiler (1) nach Anspruch 2, wobei zumindest eine der Reibscheiben (22,23) einen ferromagnetischen Scheibenabschnitt (24) aufweist und die korrespondierende Spule (18,20) einen ferromagnetischen Ankerabschnitt (25) aufweist, wobei bevorzugt zumindest ein Scheibenabschnitt (24) zumindest eine nicht-ferromagnetische erste Aussparung (26) aufweist und der korrespondierende Ankerabschnitt (25) zumindest zwei in Umfangsrichtung (3) überlappend angeordnete nicht-ferromagnetische zweite Aussparungen (27) aufweist, wobei die korrespondierenden Aussparungen (26,27) zueinander radial versetzt angeordnet sind.
Drehmomentverteiler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei weiterhin ein erstes Rampengetriebe (28), welches mit der ersten Anpressplatte (11) drehmomentübertragend verbunden ist, und ein zweites Rampengetriebe (29), welches mit der zweiten Anpressplatte (15) drehmomentübertragend verbunden ist, vorgesehen sind, wobei das erste Rampengetriebe (28) einen ersten Rampeneingang (30) und einen mit der ersten Anpressplatte (11) drehmomentfest verbundenen ersten Rampenausgang (31) umfasst, von welchen infolge einer relativen Torsion gegeneinander mittels korrespondierender Rampen ein erster Axialhub (32) ausgeübt wird, wobei das zweite Rampengetriebe (29) einen zweiten Rampeneingang (33) und einen mit der zweiten Anpressplatte (15) drehmomentfest verbundenen zweiten Rampenausgang (34) umfasst, von welchen infolge einer relativen Torsion gegeneinander mittels korrespondierender Rampen ein zweiter Axialhub (35) ausgeübt wird, wobei der erste Rampeneingang (30) mittels der ersten magnetischen Axialkraft (19) mit dem ersten Deckel (8) drehmomentübertragend verbunden ist, und wobei der zweite Rampeneingang (33) mittels der zweiten magnetischen Axialkraft (21) mit dem zweiten Deckel (9) drehmomentübertragend verbunden ist, wobei bevorzugt zumindest eine der Anpressplatten (11,15) mit dem jeweils korrespondierenden Rampenausgang (31,34) einstückig gebildet ist.
Drehmomentverteiler (1) nach Anspruch 4, wobei zumindest eines der Rampengetriebe (28,29) ein Kugelrampengetriebe ist, wobei bevorzugt unmittelbar zwischen dem jeweiligen Rampeneingang (30,33) und Rampenausgang (31,34) ein Dichtungssystem (36) vorgesehen ist.
Drehmomentverteiler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der folgenden Komponenten mittels eines Gleitlagers (37,38) an dem jeweiligen Drehmomentausgang (6,7) abgestützt ist: - der Deckel (8,9); - die Reibscheibe (22,23) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3; und - der Rampeneingang (30,33) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5.
Drehmomentverteiler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gegenplatten (12,16) mit dem jeweiligen Drehmomentausgang (6,7) drehmomentfest verbunden sind. wobei bevorzugt zumindest eine der Anpressplatten (11,15) mit der jeweils korrespondierenden Gegenplatte (12,16) mittels einer Blattfedereinrichtung (39) dauerhaft drehmomentübertragend verbunden ist,
Drehmomentverteiler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels des ersten Deckels (8) und des zweiten Deckels (9) ein Außenraum (40) und ein Innenraum (41) voneinander getrennt sind, wobei bevorzugt der Außenraum (40) nass und der Innenraum (41) trocken ausgeführt ist.
Getriebe (4) für ein Kraftfahrzeug (42), aufweisend einen Drehmomentverteiler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und ein Getriebegehäuse (43), wobei der Drehmomentverteiler (1) unmittelbar über die Deckel (8,9) mittels einer Lageranordnung (44) an dem Getriebegehäuse (43) reibungsarm abgestützt sind, wobei bevorzugt der Drehmomenteingang (5) des Drehmomentverteilers (1) als Zahnkranz ausgeführt ist.
Antriebsstrang (45), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - zumindest eine Antriebsmaschine (46,47) zum Abgeben eines Drehmoments; - zumindest zwei Verbraucher (48,49) zum Aufnehmen eines Drehmoments; - zumindest ein Getriebe (4) nach einem Anspruch 9 zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der zumindest einen Antriebsmaschine (46,47) und den Verbrauchern (48,49); und wobei mittels des zumindest einen Getriebes (4) ein Drehmoment der zumindest einen Antriebsmaschine (46,47) über die zwei Drehmomentausgänge (6,7) elektrisch gesteuert verteilbar auf die Verbraucher (48,49) übertragbar ist, wobei zumindest eines der Getriebe (4) als Differential (50) und/oder zum Beeinflussen eines Giermoments und/oder zum Verteilen eines Drehmoments zwischen mehreren Antriebsachsen (51,52) eingerichtet ist.