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Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Differential mit einem Differentialgehäuse, in dem ein Differentialkorb angeordnet ist, in dem beispielsweise Kegelräder und Ausgleichsräder des Differentials aufgenommen sind.
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Getriebevorrichtungen für Kraftfahrzeuge, die ein Differential mit einem Differentialgehäuse aufweisen, in dem ein Differentialkorb, Kegelräder und Ausgleichsräder aufgenommen sind, sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt. Ferner ist bekannt, zur Steigerung der Effizienz der Getriebevorrichtung in der Getriebevorrichtung, zum Beispiel an dem Differential, eine Trenn- bzw. eine Kopplungseinrichtung anzuordnen, die ein bedarfsweises Ankoppeln und Abkoppeln zwischen einer Antriebsseite des Differentials und einer Abtriebsseite des Differentials ermöglicht. Beispielsweise kann in einem Betriebszustand der Getriebevorrichtung bzw. des Kraftfahrzeugs, in dem eine Übertragung von Drehmoment über das Differential an einen Abtrieb, beispielsweise die Räder der dem Differential zugeordneten Fahrzeugachse, nicht nötig ist, die Kopplungseinrichtung die Kopplung trennen, sodass der antriebsseitige Teil nicht mitgeschleppt werden muss.
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Derartige Kopplungseinrichtungen sind üblicherweise formschlüssig, zum Beispiel als Klauenschaltelemente, ausgebildet. Der Übergang zwischen dem gekoppelten Zustand und einem entkoppelten Zustand bzw. insbesondere der Übergang aus dem entkoppelten Zustand in den gekoppelten Zustand, erfordert somit eine Synchronisierung, sodass ausschließlich bei einer geeigneten Relativdrehzahl bzw. nur in einem definierten Drehzahlfenster ein Einspuren der Schaltelemente der Kopplungseinrichtung möglich ist. Eine derartige Synchronisierung ist üblicherweise aufwendig, da die Erfassung der Drehzahl bzw. ein Angleichen der Drehzahl oder ein definiertes Einstellen einer bestimmten Relativdrehzahl sowie eine Überwachung und Erfassung des Zustands der einzelnen Elemente erforderlich sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine demgegenüber verbesserte Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch eine Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wie beschrieben, betrifft die Erfindung eine Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die ein Differential mit einem Differentialgehäuse und einem Differentialkorb aufweist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass innerhalb des Differentialgehäuses wenigstens zwei Freilaufelemente, insbesondere Freilaufringe, angeordnet sind, wobei ein erstes Freilaufelement der Zugseite des Differentials und ein zweites Freilaufelement der Schubseite des Differentials zugeordnet ist. Die Begriffe „erstes Freilaufelement“ und „zweites Freilaufelement“ sind grundsätzlich beliebig austauschbar.
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Als „Zugseite“ des Differentials wird die Eingangsseite des Differentials verstanden, das heißt diejenige Seite des Differentials, auf der mittels einer Antriebseinrichtung, beispielsweise einer elektrischen Maschine und/oder einem Verbrennungsmotor gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer weiteren Getriebeeinrichtung, beispielsweise einem schaltbaren oder konstanten Getriebe, Drehmoment eingeleitet werden kann. Als „Schubseite“ wird diejenige Seite des Differentials verstanden, die dem Abtrieb der Getriebevorrichtung zugewandt ist, also diejenige Seite, über die Drehmoment an die Räder des Kraftfahrzeugs geleitet werden kann. Von der Schubseite aus kann, beispielsweise in einem Schubbetrieb, Drehmoment, beispielsweise aufgrund der Trägheit des Kraftfahrzeugs, in die Getriebevorrichtung eingeleitet werden. Durch eine Trennung bzw. Unterbrechung kann somit verhindert werden, dass Teile der Getriebevorrichtung, insbesondere auf der Zugseite, unnötig mitgeschleppt werden müssen und so die Effizienz des Kraftfahrzeugs reduzieren.
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Durch das Vorsehen der wenigstens zwei Freilaufelemente und das Zuordnen der Freilaufelemente zu der Schubseite und der Zugseite ist es möglich, in verschiedenen Zuständen der Getriebevorrichtung eine weitgehend selbsttätige Ankopplung und Abkopplung der Zugseite bzw. der Schubseite zu erreichen. Die Freilaufelemente benötigen hierbei keine dedizierte Synchronisierung, wie diese beispielsweise bei anderen bekannten formschlüssigen Schaltelementen, zum Beispiel Klauen, erforderlich ist. Es ist insbesondere nicht nötig, die Freilaufelemente zur Ankopplung auf ein bestimmtes Drehzahlfenster zu bringen, sondern die Freilaufelemente können selbsttätig ihre Verzahnung in Eingriff bringen bzw. kann der Freilaufzustand ebenfalls selbstständig eingestellt werden und somit eine Entkopplung bedarfsweise automatisch erfolgen.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass keine dedizierte Wegüberwachung und Kontrolle der Zustände der Freilaufelemente nötig ist, da die Freilaufelemente letztlich in einem entsprechenden Zustand der Getriebevorrichtung selbsttätig eingelegt oder ausgelegt werden. Hierzu können Federelemente, beispielsweise Tellerfedern, vorgesehen sein, die die Freilaufelemente in die eingelegte Position bewegen. Wird der Freilaufbetrieb bzw. Überholbetrieb eingestellt, können die Freilaufelemente entgegen der durch die Federelemente bewirken Federkräfte aus ihren Verzahnungen bewegt bzw. gehoben werden und somit frei drehen bzw. durchrutschen. Wird der Freilaufzustand beendet, beispielsweise bei Drehrichtungsumkehr und somit einer Drehmomentübertragung über das entsprechende Freilaufelement, kann das Federelement die Verzahnungen ineinander drücken und somit sicherstellen, dass das Freilaufelement Drehmoment überträgt.
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Die Getriebevorrichtung kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass der Differentialkorb einen Differentialring mit stirnseitigen Freilaufverzahnungen aufweist oder als solcher ausgebildet ist, wobei die Freilaufverzahnungen mit den Freilaufelementen, insbesondere den Freilaufringen, in Eingriff stehen oder in Eingriff bringbar sind. Wie beschrieben, können die Freilaufelemente in Eingriff gebracht werden bzw. außer Eingriff gebracht werden, um Drehmoment zu übertragen oder einen Freilaufzustand zu ermöglichen, in denen das entsprechende Freilaufelement entkoppelt ist. Dazu umfasst der Differentialkorb einen Differentialring bzw. kann der Differentialkorb oder einer seiner Bestandteile als Differentialring ausgebildet sein. Der Differentialring weist stirnseitig Freilaufverzahnungen auf, die zu den Verzahnungen der Freilaufelemente korrespondieren. Die Freilaufelemente können insbesondere als Freilaufringe ausgebildet sein, wobei jeweils ein Freilaufring in Axialrichtung benachbart zu dem Differentialring angeordnet sein kann. Die Verzahnungen der Freilaufelemente sind somit ebenfalls in Axialrichtung auf einem Grundkörper der Freilaufelemente ausgebildet und weisen in Richtung der Freilaufverzahnungen des Differentialkorbs.
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Ist das entsprechende Freilaufelement mit seiner Verzahnung in Eingriff mit der korrespondierenden stirnseitigen Freilaufverzahnung des Differentialrings, ist eine Drehmomentübertragung zwischen Freilaufelement und Differentialring möglich. Wie bereits beschrieben, kann ein Federelement vorgesehen sein, dass das Freilaufelement gegen den Differentialring bewegt, sodass sich die Freilaufverzahnungen in Eingriff befinden. Die Freilaufverzahnungen sind derart ausgebildet, dass bei einer der beschriebenen Drehmomentübertragung gegenüberliegenden Drehbewegung ein Freilauf bzw. ein „Durchrutschen“ möglich ist, bei dem das Federelement einfedern kann und die Drehbewegung des Freilaufelements relativ zu dem Differentialring zulassen kann, sodass ein Freilaufzustand eingestellt werden kann.
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Der Differentialkorb der Getriebevorrichtung kann in einen „äußeren“ Differentialkorb und einen „inneren“ Differentialkorb unterteilt werden. Der Teil des Differentialkorbs, der den zuvor beschriebenen Differentialring aufweist oder als solcher ausgebildet ist, ist der innere Differentialkorb, der gegenüber dem äußeren Differentialkorb radialinnenliegend ausgebildet ist. Der innere Differentialkorb umgibt die üblichen weiteren Bestandteile des Differentials, insbesondere die Ausgleichsräder und Kegelräder.
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Ein äußerer Differentialkorb, der ein weiterer Unterbestandteil des Differentialkorbs sein kann, kann, insbesondere in Umfangsrichtung verteilte, sich in Axialrichtung erstreckende Nuten aufweisen, in dien Drehmomentabstützungen der Freilaufelemente eingreifen. Nach dieser Ausgestaltung weisen die Freilaufelemente sich in Radialrichtung von einem Grundkörper der Freilaufelemente weg erstreckende Drehmomentabstützungen auf. Die Drehmomentabstützungen können äquidistant in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sein. Die Drehmomentabstützungen greifen in Nuten des äu-ßeren Differentialkorbs ein, wobei die Drehmomentabstützungen bei Drehmomenteinwirkung die Freilaufelemente an dem äußeren Differentialkorb abstützen. Somit ist eine formschlüssige Verbindung der Freilaufelemente an dem äußeren Differentialkorb hergestellt.
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Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Freilaufelemente, insbesondere durch eine formschlüssige Kopplung über Nuten in dem äußeren Differentialkorb, eine definierte festgelegte Ausrichtung zueinander aufweisen. Die Ausrichtung der Freilaufelemente zueinander ist somit über den Betrieb des Differentials bzw. den Betrieb der Getriebevorrichtung festgelegt und nicht veränderbar. Die Ausrichtungen besitzen beispielsweise ein definiertes Spiel, das erforderlich ist, um die Freilaufverzahnungen der Freilaufelemente mit den Freilaufverzahnungen des inneren Differentialrings in Eingriff bringen zu können. Beide Freilaufelemente sind somit drehfest über den äu-ßeren Differentialkorb miteinander verbunden, wobei die Verbindung zu dem inneren Differentialkorb in Abhängigkeit des Vorliegens eines Freilaufzustands herstellbar oder trennbar ist, je nachdem, ob sich die Getriebevorrichtung in einem Schubbetrieb oder einem Zugbetrieb befindet bzw. ob aktuell eine Entkopplung oder eine Kopplung vorliegt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Getriebevorrichtung kann vorgesehen sein, dass die beiden Freilaufelemente gegenläufig angeordnet sind. Die Freilaufelemente, beispielsweise Freilaufringe, sind somit mit ihren Verzahnungen gegenläufig in der Getriebevorrichtung angeordnet. Entsprechend sind die Freilaufverzahnungen des inneren Differentialkorbs, der als Differentialring ausgeführt sein kann, dazu korrespondierend an den axialen Stirnflächen des inneren Differentialkorbs gegenläufig ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Freilaufrichtung des ersten Freilaufelements der Abstützungsrichtung des zweiten Freilaufelements und die Freilaufrichtung des zweiten Freilaufelements der Abstützungsrichtung des ersten Freilaufelements entspricht.
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Die Freilaufeinrichtung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass in einem Zugbetrieb ein Drehmoment über die Zugseite in den Differentialkorb eingeleitet werden kann, wobei in einem Schubbetrieb das zugseitige Freilaufelement von dem mit dem Differentialkorb gekoppelten schubseitigen Freilaufelement überholt wird. Mit anderen Worten kann in dem Zugbetrieb Drehmoment, insbesondere von einer Antriebseinrichtung, in das Differential eingeleitet werden und über den äußeren Differentialkorb auf die den in den Nuten des äußeren Differentialkorb angeordneten Drehmomentabstützungen des zugseitigen Freilaufelements übertragen werden. In der Übertragungsrichtung bzw. in der Abstützungsrichtung überträgt das zugseitige erste Freilaufelement das Drehmoment über die in Eingriff stehende Freilaufverzahnung in den inneren Differentialkorb. Hierbei wird das schubseitige Freilaufelement aufgrund der Kopplung über die in den Nuten des äußeren Differentialkorbs aufgenommenen Drehmomentabstützungen „mitgenommen“. Das Drehmoment wird in dem Zugbetrieb von dem inneren Differentialkorb in üblicher Weise, der Funktion eines Differentials entsprechend, an die Seitenwellen verbracht. In diesem Zustand sind sowohl die Zugseite als auch die Schubseite gekoppelt bzw. „connected“. Bei einer Umkehrung der Drehrichtung kann das zweite Freilaufelement das Drehmoment übertragen. Die Beschreibung ist entsprechend übertragbar.
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Tritt ein Schubbetrieb auf, wird Drehmoment von den Rädern an die Seitenwellen und von den Seitenwellen über den inneren Differentialkorb zu den Freilaufelementen geführt. Hierbei kann, je nach Drehrichtung, das Drehmoment an der Freilaufverzahnung der Schubseite oder der Zugseite abgestützt werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Getriebevorrichtung kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Freilaufelement schaltbar ist. Durch das Schalten des Freilaufelements, beispielsweise des zugseitigen ersten Freilaufelements oder des schubseitigen zweiten Freilaufelements, kann das Freilaufelement gezielt in den Freilaufzustand verbracht werden bzw. kann die Freilaufverzahnung des Freilaufelements gezielt aus der Freilaufverzahnung des Differentialrings heraus bewegt werden. Dadurch ist es möglich, dass das Freilaufelement, beispielsweise das schubseitige Freilaufelement, gezielt entkoppelt bzw. „disconnected“ wird. Durch die Entkopplung ist es möglich, eine Trennung zwischen Antriebsseite und Abtriebsseite bzw. zwischen Zugseite und Schubseite zu ermöglichen. Ist die Schubseite bzw. das schubseitige Freilaufelement getrennt, kann in einem Schubbetrieb Drehmoment von den Seitenwellen auf den inneren Differentialkorb bzw. den Differentialring übertragen werden, wobei eine Abstützung des Drehmoments an dem schubseitigen Freilaufelement nicht möglich ist, da dieses entkoppelt ist. Das zugseitige Freilaufelement geht in den Freilaufzustand über, sodass effektiv eine Entkopplung zwischen Zugseite und Schubseite erreicht ist, die Schleppverluste im Schubbetrieb reduziert. Zusätzlich ist eine Entkopplung des ersten Freilaufelements möglich.
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Die Getriebevorrichtung kann insbesondere eine Schalteinrichtung aufweisen, die eine Schiebemuffe und einen Aktor aufweist, wobei die Schalteinrichtung dazu ausgebildet ist, eines der beiden Freilaufelemente in Axialrichtung, insbesondere entgegen des zugeordneten Federelements, zu bewegen. Der Aktor kann beispielsweise als Magnetaktor dazu ausgebildet sein, einen Betätigungsstift relativ zu einer Kontur an der Schiebemuffe zu bewegen. Beispielsweise kann eine Bestromung des Aktors dazu verwendet werden, den Betätigungsstift in die Kontur zu bewegen, wobei der Stift federbetätigt aus der Kontur bewegt werden kann. Wird der Aktor somit aktiv angesteuert, kann der Betätigungsstift in die Kontur bewegt werden, die aufgrund einer Drehbewegung der Schiebemuffe die Schiebemuffe relativ zu dem Freilaufelement bewegen kann und somit durch Anlage der Schiebemuffe an dem Freilaufelement, insbesondere an den Drehmomentabstützungen, eine Axialbewegung des Freilaufelements bewirkt. Hierdurch kann das Freilaufelement entgegen der Federkraft des Federelements axial aus der Freilaufverzahnung bewegt und somit entkoppelt werden.
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Daneben betrifft die Erfindung einen elektrischen Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer elektrischen Maschine, einer Getriebevorrichtung und einem Wechselrichter. Der elektrische Achsantrieb zeichnet sich dadurch aus, dass die Getriebevorrichtung wie beschrieben ausgebildet ist. Die elektrische Maschine ist dabei als Traktionsantrieb ausgebildet. Die Leistungselektronik kann alleine einen Wechselrichter aufweisen, sie kann aber natürlich auch Hochsetzsteller o.ä. umfassen. Die Getriebevorrichtung kann neben dem Differential auch ein Übersetzungsgetriebe aufweisen, das zwischen der elektrischen Maschine und dem Differential angeordnet ist.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend eine zuvor beschriebene Getriebevorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines Betriebs einer Getriebevorrichtung, insbesondere einer zuvor beschriebenen Getriebevorrichtung, wobei ein Differential der Getriebevorrichtung wenigstens zwei Freilaufelemente, insbesondere Freilaufringe, aufweist, wobei ein erstes Freilaufelement der Schubseite des Differentials und ein zweites Freilaufelement der Zugseite des Differentials zugeordnet ist, wobei ein Betriebszustand der Getriebevorrichtung mittels wenigstens eines Freilaufelements eingestellt wird. Bei dem Verfahren kann insbesondere vorgesehen sein, eines der Freilaufelemente aktiv zu entkoppeln. Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die Getriebevorrichtung beschrieben wurden, sind vollständig auf das Kraftfahrzeug und das Verfahren übertragbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Explosionsdarstellung einer Getriebevorrichtung;
- 2 einen Querschnitt der Getriebevorrichtung in einem ersten Betriebszustand;
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Details der Getriebevorrichtung nach 2;
- 4 einen Querschnitt der Getriebevorrichtung in einem zweiten Betriebszustand;
- 5 eine perspektivische Ansicht eines Details der Getriebevorrichtung nach 4;
- 6 einen Querschnitt der Getriebevorrichtung in einem dritten Betriebszustand; und
- 7 eine perspektivische Ansicht eines Details der Getriebevorrichtung nach 6.
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1 zeigt eine Getriebevorrichtung 1 für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug. Die Getriebevorrichtung 1 umfasst ein Differential 2, das grundsätzlich beliebig aufgebaut sein kann. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Differential 2 ein Differentialgehäuse 3 auf, das einen Differentialkorb 4 aufweist, der in einen inneren Differentialkorb 5 und ein äußeren Differentialkorb 6 unterteilt ist.
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Die Getriebevorrichtung 1 weist weiterhin ein erstes Freilaufelement 7 und ein zweites Freilaufelement 8 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel als Freilaufringe ausgebildet sind. Das erste Freilaufelement 7 ist der Zugseite der Getriebevorrichtung 1 zugeordnet und das zweite Freilaufelement 8 ist der Schubseite der Getriebevorrichtung 1 zugeordnet. Die Freilaufelemente 7, 8 sind durch jeweils ein Federelement 9, 10 beaufschlagt und werden mit Freilaufverzahnungen 11, 12 des inneren Differentialkorbs 5 in Eingriff gebracht. Mit anderen Worten „drückt“ jedes der Federelemente 9, 10 das zugehörige Freilaufelement 7, 8 in die korrespondierende Freilaufverzahnung 11, 12 die an den axialen Stirnflächen des inneren Differentialkorbs 5 vorgesehen sind.
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Die Freilaufelemente 7, 8 weisen dabei Drehmomentabstützungen 13, 14 auf, die in Nuten 15 in dem äußeren Differentialkorb 6 aufgenommen sind und somit das Drehmoment an dem äußeren Differentialkorb 6 abstützen können und umgekehrt. Die Getriebevorrichtung 1 weist zudem einen Aktor 16 auf, der dazu ausgebildet ist, eine Schiebemuffe 17 in Axialrichtung zu bewegen. Die grundsätzliche Funktion des Aktors 16 kann beliebig gewählt werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Aktor 16 gezeigt, der einen Betätigungsstift in eine Kontur der Schiebemuffe 17 einbringen kann, sodass aufgrund der Drehbewegung zwischen Stift und Schiebemuffe die Schiebemuffe 17 in Axialrichtung bewegt werden kann. Grundsätzlich ist hierbei eine beliebige anderweitige Aktuierung ebenfalls realisierbar. Insbesondere kann der Aktor 16 als elektromechanischer, pneumatischer oder hydraulischer Aktor ausgeführt werden. Der Aktor 16 kann beispielsweise eine Schaltgabel bewegen, die in die Schiebemuffe 17 eingreift. Alternativ kann der Aktor 16 auch als Elektromagnet ausgestaltet werden, der die Schiebemuffe 17 umgibt und diese somit positionieren kann.
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Der Aktor 16 ist somit in der Lage, die Schiebemuffe 17 in Axialrichtung zu bewegen, um das Freilaufelement 8 aus der Freilaufverzahnung 12 herauszubewegen, um dieses zu entkoppeln. Durch die Entkopplung des Freilaufelements 8 wird die Zugseite von der Schubseite entkoppelt, sodass Schleppverluste in einem entsprechenden Betriebszustand der Getriebevorrichtung 1 bzw. des Kraftfahrzeugs reduziert werden können. Bewegt sich das Kraftfahrzeug im Schubbetrieb betrieben, können so die Schleppverluste reduziert werden, da die Komponenten der Zugseite nicht mitgeschleppt werden müssen.
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Zwischen dem Differentialgehäuse 3 und dem Federelement 9 befindet sich ein Differentialdeckel 18. Dieser dient der Abstützung des Federelements 9.
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Die einzelnen Betriebszustände der Getriebevorrichtung 1 sollen nachfolgend in Bezug auf die 2-7 erläutert werden.
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2 zeigt die Getriebevorrichtung 1 in einem ersten beispielhaften Betriebszustand in einem Querschnitt, wobei 3 die zugehörige perspektivische Darstellung eines Ausschnitts der Getriebevorrichtung 1 zeigt. In 3 sind entsprechend nur die Freilaufelemente 7, 8 sowie der innere Differentialkorb 5 dargestellt und die restlichen Elemente sind ausgeblendet. Gleiches gilt für die Darstellungen der 5, 7 in Bezug zu 4, 6. Der in 2 dargestellte Betriebszustand kann auch als gekoppelter Zustand bezeichnet werden, wobei sich die Getriebevorrichtung 1 in einem Zugbetrieb befinden kann. Hierbei ist die Schiebemuffe 17 in einer Grundstellung angeordnet und das Freilaufelement 8 entsprechend durch das Federelement 10 in die Freilaufverzahnung 12 des inneren Differentialkorbs 5 gedrückt. Das Freilaufelement 8 ist somit durch den Eingriff mit der Freilaufverzahnung 12 an den inneren Differentialkorb 5 gekoppelt bzw. „connected“.
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Das Freilaufelement 7 auf der gegenüberliegenden axialen Seite des inneren Differentialkorbs 5 befindet sich mit seiner Verzahnungen ebenfalls in Eingriff mit der Freilaufverzahnung 1 des inneren Differentialkorbs 5. Ersichtlich sind die Freilaufverzahnungen der Freilaufelemente 7, 8 gegenläufig angeordnet bzw. weist der inneren Differentialkorb 5 gegenläufige Freilaufverzahnungen 11, 12 an beiden axialen Stirnflächen auf, die mit den Freilaufelementen 7, 8 in Eingriff gebracht werden können bzw., wie in 2, 3 dargestellt, in Eingriff stehen.
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In der in 2, 3 dargestellten Betriebssituation kann somit Drehmoment von einer Antriebseinrichtung über das Stirnrad des Differentials 2 in den äußeren Differentialkorb 6 eingeleitet werden und über die Drehmomentabstützungen 13, 14 in die Freilaufelemente 7, 8 übertragen werden. Da beide Freilaufelemente 7, 8 in Eingriff mit den Freilaufverzahnungen 11, 12 stehen, kann das Drehmoment in den inneren Differentialkorb 5 und somit in bekannter Weise, zum Beispiel über Kegelräder und Ausgleichsräder, an die Seitenwellen und somit zu den Rädern des Kraftfahrzeugs übertragen werden. In einem Schubbetrieb kann das Drehmoment aufgrund des Eingriffs der Freilaufverzahnungen 11, 12 in umgekehrter Weise übertragen werden.
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4, 5 zeigt einen zweiten Betriebszustand der Getriebevorrichtung 1, bei der der Aktor 16 die Schiebemuffe 17 in Axialrichtung verlagert hat, sodass die Schiebemuffe 17 das Freilaufelement 8, das schubseitig angeordnet ist, ausgelenkt hat. Insbesondere wurde das Freilaufelement 8, wie gezeigt, aus der Freilaufverzahnung 12 heraus bewegt. Die Aktorbewegung wird insbesondere entgegen der Federkraft des Federelements 10 ausgeführt, sodass das Federelement 10 vorgespannt ist und bei Entfall der Aktorbetätigung das Freilaufelement 8 zurück in die in 2, 3 gezeigte gekoppelte Stellung bewegt. In der in 4, 5 gezeigten Stellung ist das Freilaufelement 8 somit aktiv entkoppelt bzw. „disconnected“.
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In dem in 4, 5 gezeigten zweiten Betriebszustand kann weiterhin Drehmoment über das Freilaufelement 7 auf den inneren Differentialkorb 5 übertragen werden, wie dies zuvor beschrieben wurde. Steht der Antrieb still, wird beispielsweise kein Drehmoment von einer Antriebseinrichtung auf die Zugseite übertragen und bewegt sich das Kraftfahrzeug in einem Schubbetrieb, kann von dem in 4, 5 gezeigten zweiten Betriebszustand automatisch in den in 6, 7 gezeigten dritten Betriebszustand gewechselt werden.
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Bei dem in 6, 7 gezeigten dritten Betriebszustand befindet sich die Getriebevorrichtung 1 in einem Schubbetrieb, wobei das zugseitige Freilaufelement 7 von dem inneren Differentialkorb 5 bzw. der Freilaufverzahnung 11 überholt wird. Mit anderen Worten kann das Freilaufelement 7 in diesen Betriebszustand „durchrutschen“ und somit kein Drehmoment übertragen. Da das Freilaufelement 8 durch die aktive Entkopplung über den Aktor 16 und die Schiebemuffe 17 entkoppelt ist, kann auch zwischen dem Freilaufelement 8 und der Freilaufverzahnung 12 kein Drehmoment übertragen werden. Hierdurch erfolgt in Bezug auf den Schubbetrieb eine Entkopplung zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite bzw. zwischen der Zugseite und der Schubseite. Dadurch lassen sich Schleppverluste im Schubbetrieb reduzieren.
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Hierbei wäre es ebenso möglich, das Freilaufelement 7 ebenfalls aktiv zu entkoppeln, beispielsweise über einen weiteren Aktor 16 und eine weitere Schiebemuffe 17, die entsprechend auf die Drehmomentabstützungen 13 gegen das Federelement 9 wirken. Dies könnte insbesondere dazu beitragen, eine Geräuschentwicklung im Überholbetrieb zu reduzieren.
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Soll der gekoppelte Zustand wiederhergestellt werden, kann der Antrieb auf Synchrondrehzahl gebracht werden. Hierbei wird der zugseitige Freilauf bzw. das zugseitige Freilaufelement 7 automatisch in die Freilaufverzahnung 11 eingebracht, nämlich durch das Federelement 9, wenn die Differenzdrehzahl zwischen dem Freilaufelement 7 und der Freilaufverzahnung 11 gering genug ist bzw. gegen 0 geht. In diesem Fall ist automatisch eine Drehmomentübertragung wieder möglich, wenn der Schubbetrieb in den Zugbetrieb wechselt. In diesem Zustand ist es ferner möglich, nämlich über die direkte Kopplung der beiden Freilaufelemente 7, 8 über die Nuten 15 des äußeren Differentialkorbs 6, die dafür sorgt, dass die Freilaufelemente 7, 8 gleichförmig bewegt werden, dass schubseitige Freilaufelement 8 wieder in die Freilaufverzahnung 12 einzukoppeln. Somit kann von dem in 6, 7 dargestellten dritten Betriebszustand beliebig in die anderen Betriebszustände gewechselt werden, insbesondere kann in den in 2, 3 gezeigten ersten Betriebszustand, der auch als „connected“-Zustand bezeichnet werden kann, übergegangen werden.
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Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die einzelnen Fig. beschrieben wurden, sind beliebig miteinander kombinierbar, untereinander austauschbar und aufeinander übertragbar. Die Beschreibung ist ferner auf ein Verfahren zum Betreiben einer hierin beschriebenen Getriebevorrichtung sowie auf ein Kraftfahrzeug, das eine solche Getriebevorrichtung aufweist, übertragbar.
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Bezugszeichen
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- 1
- Getriebevorrichtung
- 2
- Differential
- 3
- Differentialgehäuse
- 4
- Differentialkorb
- 5
- innerer Differentialkorb
- 6
- äußerer Differentialkorb
- 7, 8
- Freilaufelement
- 9, 10
- Federelement
- 11, 12
- Freilaufverzahnung
- 13, 14
- Drehmomentabstützungen
- 15
- Nut
- 16
- Aktor
- 17
- Schiebemuffe
- 18
- Differentialdeckel
