EP2024197A1 - Getriebeeinheit zur führung eines antriebsmoments von einer antriebswelle auf zwei abtriebswellen - Google Patents

Getriebeeinheit zur führung eines antriebsmoments von einer antriebswelle auf zwei abtriebswellen

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Publication number
EP2024197A1
EP2024197A1 EP07729511A EP07729511A EP2024197A1 EP 2024197 A1 EP2024197 A1 EP 2024197A1 EP 07729511 A EP07729511 A EP 07729511A EP 07729511 A EP07729511 A EP 07729511A EP 2024197 A1 EP2024197 A1 EP 2024197A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transmission
switching element
braking device
differential
output shafts
Prior art date
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Ceased
Application number
EP07729511A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alois BÖCK
Detlef Baasch
Robert Peter
Florian Knedler
Michael Donaubauer
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of EP2024197A1 publication Critical patent/EP2024197A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • F16H2048/423—Constructional details characterised by features of the input shafts, e.g. mounting of drive gears thereon characterised by bearing arrangement

Definitions

  • Transmission unit for guiding a drive torque from a drive shaft to two output shafts
  • the invention relates to a Getriebeeinheif for guiding a drive torque from a drive shaft to two output shafts according to the closer defined in the preamble of claim 1.
  • Such a gear unit is known for example from FR 2 864 190. It describes an asymmetrical transfer case which distributes a drive torque generated by a drive motor by means of a differential unit to two wheels connected to an output shaft. A differential of the differential unit divides the drive torque evenly on the two output shafts.
  • each of the two output shafts is associated with a so-called torque vectoring unit with a planetary set, which is arranged between a differential cage of the differential unit and the respective output shaft and with which to the respective Output shaft acting drive torque can be influenced.
  • the web of the planetary gear set to generate a so-called Torque-Vectoring- be braked by means of a brake relative to a transmission housing, whereby the supported on the gearbox torque vectoring torque by means realized with the planetary gears and the sun gears of the planetary gear set stage on the respective wheel is guided.
  • the respective output shaft and the differential cage are in each case fixedly connected to a sun gear of the planetary gear set, wherein the sun gears each have a planet gear arranged on the planet. mencade.
  • a planetary carrier of the planetary gearset is rotatably connected to the planets, wherein a bearing of the planet carrier is located in a region of the planetary gearset facing away from a transmission center.
  • the brake which is arranged on the planet carrier of the planetary gear set, is arranged with respect to a longitudinal axis of the output shafts radially outside of an axis of the planets.
  • the present invention has for its object to design a transmission unit of the type mentioned above such that a braking device for operating a device for influencing the degree of distribution of the drive torque to the driven wheels while ensuring the secure functionality with a small size is inexpensive to deploy,
  • a transmission unit in particular a Schuachsgetriebeiki, provided for guiding a drive torque from a drive shaft to two output shafts via a differential unit and a switchable by means of at least one motor, continuously adjustable device for influencing the degree of distribution of the drive torque to the output shafts, wherein the differential unit is a differential and a differential cage operatively connected to the drive shaft, and the device for influencing the degree of distribution of the drive torque sung tion of the degree of distribution of the drive torque has at least one planetary gear set as a translation stage, which is operatively connected to the differential cage and an associated output shaft and which has a braking device.
  • the differential unit is a differential and a differential cage operatively connected to the drive shaft
  • the device for influencing the degree of distribution of the drive torque sung tion of the degree of distribution of the drive torque has at least one planetary gear set as a translation stage, which is operatively connected to the differential cage and an associated output shaft and which has a braking device.
  • the braking device is laterally offset in the direction of a planetary axis next to Planenten the translation stage and at least approximately within a radial Warre- ckungs Schemees of the planet around a longitudinal axis of the output shafts.
  • the braking device and in particular its actuator due to the positioning laterally next to the planets and radially in the vicinity of the longitudinal axis of the output shafts advantageously be made very small, thereby saving space and also the manufacturing costs are reduced.
  • the entire transmission unit can be made smaller or space for other components can be created.
  • the braking device is arranged with respect to a transmission center axis which is perpendicular to the longitudinal axis of the output shafts either in a region facing a transmission center or in a region remote from the transmission center next to the planet.
  • the braking device with a switching element such.
  • the switching element can both on one of the transmission center facing away on one side of the gearset and the planetary gear set in the direction of the planetary axis between be arranged the means for axial adjustment and the planetary gear set.
  • the device for axial adjustment can also be arranged on one of the transmission center facing away as well as on a side facing away from the transmission center side planetary gear set in the direction of the planetary axis between the switching element and the planetary gearset.
  • the switching element of the braking device is designed as a multi-disc brake.
  • the smaller dimensionability of the braking device in smaller diameters of the slats affects.
  • the positioning of the brake device according to the invention occur in the multi-disc brake when not in operation only small drag losses, since the fins rotate at about the wheel speed, and the friction speeds are relatively low at high speeds.
  • the multi-disc brake can be actuated by means of an operable by at least one motor for axial adjustment such that the drive shaft of the motor interacts with a pivot wheel of the device for axial adjustment, wherein the swivel wheel formed by particular trained as balls rolling elements in depth varying grooves of the swivel wheel and in correspondingly arranged grooves of a housing fixed ball ramp disc of the device for axial adjustment, cooperating with the ball ramp disc.
  • the positioning of the brake device according to the invention has the advantageous effect that there is greater freedom in the choice of manufacturing technology of the actuator and the manufacturing costs can be reduced accordingly.
  • the pressure axis of the ball ramp disk can advantageously be in the range of the diameter of the slats.
  • Figure 1 is a partially schematic sectional view of a Häachsgetriebeiki of a motor vehicle with a planetary gear set designed as a translation stage, which is formed with a with a switching element and a switching element actuated means for axial adjustment formed braking device.
  • FIG. 2 shows a partially sectional view of the Schusachssgetriebeischen of FIG. 1 with an alternative arrangement of the braking device.
  • a portion of a transmission unit 1 is shown which one of a only schematically illustrated engine or internal combustion engine 10, transmitted via a drive shaft 2 drive torque to a first output shaft 3 and a coaxial thereto and with respect to the drive shaft 2 symmetrically arranged second Abfriebswelle 5 distributed.
  • the gear unit 1 is provided for installation in a motor vehicle and is designed in the embodiment shown as Schuachsgetriebetician, but it is also conceivable that a substantially analog gear unit is used as Vorderachsgetriebetician. It is also conceivable to use the present transmission unit both as a front axle transmission unit and as a rear axle transmission unit, for example in a four-wheel drive motor vehicle.
  • the output shafts 3 and 5 which are rotatably mounted about a common longitudinal axis X, are connected at their free ends in each case with a vehicle wheel, not shown, wherein in the installed state of the Schuachsgetriebeiki 1 a vehicle with respect to the output shaft 3 on a viewed in the vehicle front left Transmission side 7 and a vehicle wheel with respect to the output shaft 5 on a right side gear 9 is located.
  • the Hinterachsgetriebetician 1 includes a transmission housing 11, which with a substantially surrounding the drive shaft 2 front gear housing part 12, with one of the left side gear 7 associated side gear housing part 13 from which protrudes the first output shaft 3 side, and with a not shown the right side of the transmission 9 associated lateral gear housing part, from which the second output shaft 5 protrudes laterally, is formed.
  • the rear axle transmission unit 1 distributes the drive torque transmitted from the drive shaft 2 to the two output shafts 3 and 5 and can thereby also effect an uneven torque distribution on the two output shafts 3 and 5 and thus actively improve the driving characteristics.
  • the drive torque is introduced from the drive shaft 2 in a differential unit 15, which with a differential 17 and a differential cage 19th is formed and connected to a device 14 for influencing the drive torque to the output shafts 3 and 5.
  • differential cage 19 For operative connection between the drive shaft 2 and the differential cage 19 is fixedly connected to the drive shaft 2 drive pinion 21 with a fixed connected to the differential cage 19 ring gear 23 into engagement, wherein the differential cage 19 is rotatably mounted about the longitudinal axis X and in the transmission housing 11th supported.
  • the differential 17 is formed in a manner known per se with two output-side bevel gears 25 and 27 connected to the respective output shaft 3 and 5 and with two bevel gears 29 and 31 meshing with the two bevel gears 25 and 27.
  • the two bevel gears 29 and 31 are rotatably mounted on a bolt 33 which is fixed in the differential cage 19 with respect to a rotation about the longitudinal axis X.
  • Fig. 1 shows two embodiments of the drive side bevel gears 29 and 31 and the cooperating output side bevel gears 27 and 25, which are each engaged with each other, the expert can select an alternative according to the particular application.
  • the bevel gears 29 and 31 rotate with the bolt 33 exclusively about the longitudinal axis X. Should an output shaft in the installed state, for example, rotate faster than when cornering at different speeds rotating vehicle wheels the other, then rotate the drive side bevel gears 29 and 31 to compensate for the speed difference around the bolt 33, wherein the bolt 33 further passes the drive torque via its rotation about the longitudinal axis X on the two output shafts 3, 5.
  • the device 14 is provided for influencing the drive torque to the output shafts 3 and 5 with two symmetrical to the transmission axis Y arranged identical Torque vectoring units, of the two torque vectoring units in Fig. 1, only the left transmission side 7 associated with torque-representing unit 35, which will be described below.
  • the torque vectoring units are arranged in the gear housing 11 and are in the present case continuously adjusted and actuated by an associated, switchable electric motor 37.
  • the illustrated torque vectoring unit 35 has a planetary gear set formed as an upper stage 39 and an actuatable by the electric motor 37 brake device 51, wherein the Translation stage 39 is formed with two sun gears 61 and 63, of which a first sun gear 61 fixed to the differential cage 19 and of which a second sun gear 63 is fixedly connected to the output shaft 3.
  • the sun gears 61 and 63 cooperate with present three rotatably mounted on a planetary carrier 65 planet, of which two planets 69 and 71 are visible, and which have a continuous toothing 73.
  • the braking device 51 is formed with a designed as a multi-disc brake 77 switching element and a cooperating with the switching element means 87 for axial adjustment.
  • the with respect to their transmission capability infinitely adjustable multi-disc brake 77 has arranged on the planet carrier 65 inner plates 75 which cooperate with defined in the gear housing 11 outer plates 79 by their axial adjustability such that they can be brought into a frictional contact or from a frictional contact.
  • the electric motor 37 actuates the axial adjustment device 87 provided with a swivel wheel 89 and a ball ramp disk 91 via an idler gear 85 which is driven by its drive shaft 83 and which is connected on one side to the drive shaft 83 of the electric motor 37 and on the other side with the pivot wheel 89 of the means 87 for axial adjustment is engaged.
  • the intermediate gear 85 serves to set a gear ratio between the electric motor 37 and the swing gear 89, which is determined by a number of teeth of the electric motor 37 and a number of teeth of the pivot wheel 89, and for bridging the distance of the electric motor 37 from the longitudinal axis X, wherein the distance is bridged in particular by the diameter of the intermediate gear 85. It is left to the skilled person to use for bridging the distance between the electric motor and the longitudinal axis in addition to the embodiment formed as an intermediate single-stage spur gear according to the particular space conditions also a two-stage or multi-stage spur gear.
  • the ball ramp disk 91 which is mounted so as to be non-rotatable and axially displaceable in the gearbox housing 11, has at least three grooves 93 which vary in their depth over their radius.
  • the grooves 93 of the ball ramp disk 91 corresponding also varying in depth grooves 95 of the pivot wheel 89 are at least three trained as balls 97 rolling elements over which an axial movement of the ball ramp disk 91 results in a caused by the electric motor 37 turning the pivot wheel 89 , so that upon an axial movement in the direction of the Y-axis, the housing-fixed outer disks 79, after overcoming a clearance of the means for axial position 87 with the inner disk 75 of the brake device 51 enter into a frictional engagement.
  • the transfer stage 39 runs around the longitudinal axis X without torque transfer. If a friction connection in the multi-disc brake 77 is triggered via the electric motor 37, a torque vectoring torque acting on the respective output shaft 3 or 5 is generated from the drive torque. This is done by a support of the planet carrier 65 via the brake device 51 in the gear housing 11. It is thus a torque transfer from the drive shaft 2 via the differential cage 19 and from there by means of the planet carrier 65 from the first sun gear 61 to the respective output shaft 3 and 5 connected second sun gear 63 generated by means of which a different torque distribution to the left output shaft 3 and the right Abfriebswelle 5 can be achieved.
  • the brake device 51 is arranged on a region of the transmission stage 39 facing away from the transmission center 8, whereby the braking device 51 is approximately the same distance from the longitudinal axis X as a planetary axis Z and thus advantageously small in size having
  • the multi-disc brake 77 is presently arranged in the direction of the planetary axis Z between the translation stage 39 and the axial actuation device 87 which can be actuated by the motor 37, whereby the swivel wheel 89 of the axial adjustment device 87 is easy to actuate.
  • FIG. 2 shows the gear unit 1 with an alternative arrangement of the brake device 51 'with respect to the gear stage 39 ", wherein the brake device 51' is arranged on a region of the gear stage 39 'facing the gear center 8.
  • the disk brake 77' is corresponding to that in FIG Fig. 1 embodiment shown in the direction of the planetary axis Z between the means 87 'for axial adjustment and the translation stage 39',

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Abstract

Es wird eine Getriebeeinheit, insbesondere Hinterachsgetriebeeinheit, zur Führung eines Antriebsmomentes von einer Antriebswelle (2) auf zwei Abtriebswellen (3, 5) über eine Differenzialeinheit (15) und eine mittels wenigstens eines Motors (37) zuschaltbare, stufenlos einstellbare Vorrichtung (14) zur Beeinflussung des Verteilungsgrades des Antriebsmoments auf die Abtriebswellen (3, 5) vorgeschlagen, wobei die Differenzialeinheit (15) ein Differenzial (17) und einen mit der Antriebswelle (2) wirkverbundenen Differenzialkorb (19) aufweist und die Vorrichtung (14) zur Beeinflussung des Verteilungsgrades des Antriebsmoments wenigstens einen Planetensatz als Übersetzungsstufe (39) aufweist, welche mit dem Differenzialkorb (19) und einer zugeordneten Abtriebswelle (3 bzw, 5) wirkverbunden ist und welche eine Bremsvorrichtung (61) aufweist Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Bremsvorrichtung (51 ) in Richtung einer Planetenachse (Z) seitlich versetzt neben Planenten (69, 71) der Übersetzungsstufe (39) und wenigstens annähernd innerhalb eines radialen Erstreckungsbereiches der Planeten (69, 71) um eine Längsachse (X) der Abtriebswellen (3, 5) angeordnet ist.

Description

Getriebeeinheit zur Führung eines Antriebsmoments von einer Antriebswelle auf zwei Abtriebswellen
Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheif zur Führung eines Antriebsmoments von einer Antriebswelle auf zwei Abtriebswellen nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Eine solche Getriebeeinheit ist beispielsweise aus der FR 2 864 190 bekannt. Darin wird ein asymmetrisches Verteilergetriebe beschrieben, welches ein von einem Antriebsmotor erzeugtes Antriebsmoment mittels einer Differen- zialeinheif auf zwei mit einer Abtriebswelle verbundene Räder verteilt. Ein Differenzial der Differenzialeinheit teilt das Antriebsmoment dabei gleichmäßig auf die beiden Abtriebswellen auf.
Um eine beispielsweise aufgrund von einer Kurvenfahrt benötigte andere Momentenaufteilung zu erreichen, ist jeder der beiden Abtriebswellen eine sogenannte Torque-Vectoring-Einheit mit einem Planetensatz zugeordnet, welche zwischen einem Differenzial korb der Differenzialeinheit und der jeweiligen Abtriebswelle angeordnet ist und mit welcher das auf die jeweilige Abtriebswelle wirkende Antriebsmoment beeinflusst werden kann. Hierzu kann der Steg des Planetensatzes zur Erzeugung eines so genannten Torque-Vectoring- Moments mittels einer Bremse gegenüber einem Getriebegehäuse abgebremst werden, wodurch das sich am Getriebegehäuse abstützende Torque-Vectoring- Moment mittels einer mit den Planetenrädern und den Sonnenrädern des Planetensatzes realisierten Übersetzungsstufe auf das jeweilige Rad geführt wird.
Die jeweilige Abtriebswelle und der Differenzialkorb sind dabei jeweils fest mit einem Sonnenrad des Planetensatzes verbunden, wobei die Sonnenräder mit jeweils einem auf dem Planeten angeordneten Planetenrad zusam- menwirken. Des Weiteren ist ein Planetenträger des Planetensatzes drehbar mit den Planeten verbunden, wobei sich eine Lagerung des Planetenträgers in einem einer Getriebemitte abgewandten Bereich des Planetensatzes befindet. Die Bremse, welche an dem Planetenträger des Planetensatzes angeordnet ist, ist dabei bezüglich einer Längsachse der Abtriebswellen radial außerhalb einer Achse der Planeten angeordnet.
Bei der aus der FR 2 864 190 bekannten Getriebeeinheit mit einer oben beschriebenen Anordnung einer Bremsvorrichtung nimmt die Bremse nach- tei I hafterweise einen sehr großen Bauraum ein, wodurch entsprechend hohe Material- und Fertigungskosten anfallen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeeinheit der eingangs genannten Art derart zu gestalten, dass eine Bremsvorrichtung zur Betätigung einer Vorrichtung zur Beeinflussung des Verteilungsgrades des Antriebsmoments auf die Abtriebsräder unter Gewährleistung der sicheren Funktionalität mit einer geringen Baugröße kostengünstig bereitstellbar ist,
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Getriebeeinheit zur Führung eines Antriebsmomentes auf zwei Abtriebswellen mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Es ist somit eine Getriebeeinheit, insbesondere eine Hinterachsgetriebeeinheit, zur Führung eines Antriebsmomentes von einer Antriebswelle auf zwei Abtriebswellen über eine Differenzialeinheit und eine mittels wenigstens eines Motors zuschaltbare, stufenlos einstellbare Vorrichtung zur Beeinflussung des Verteilungsgrades des Antriebsmoments auf die Abtriebswellen vorgesehen, wobei die Differenzialeinheit ein Differenzial und einen mit der Antriebswelle wirkverbundenen Differenzialkorb aufweist und die Vorrichtung zur Beeinflussung des Verteilungsgrades des Antriebsmoments sung des Verteilungsgrades des Antriebsmoments wenigstens einen Planetensatz als Übersetzungsstufe aufweist, welche mit dem Differenzialkorb und einer zugeordneten Abtriebswelle wirkverbunden ist und welche eine Bremsvorrichtung aufweist. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Bremsvorrichtung in Richtung einer Planetenachse seitlich versetzt neben Planenten der Übersetzungsstufe und wenigstens annähernd innerhalb eines radialen Erstre- ckungsbereiches der Planeten um eine Längsachse der Abtriebswellen angeordnet ist.
Bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Getriebeeinheit kann die Bremsvorrichtung und insbesondere deren Aktuator aufgrund der Positionierungen seitlich neben den Planeten und radial in der Nähe der Längsachse der Abtriebswellen vorteilhafterweise sehr klein ausgebildet werden, wodurch Bauraum eingespart wird und auch die Herstell kosten gesenkt werden. Durch die Reduzierung des Bauraums der Bremsvorrichtung kann die gesamte Getriebeeinheit verkleinert werden bzw. Bauraum für andere Komponenten geschaffen werden.
Je nach Anwendungsfall kann es zweckmäßig sein, wenn die Bremsvorrichtung bezüglich einer Getriebemittelachse, welche senkrecht zu der Längsachse der Abtriebswellen verläuft entweder in einem einer Getriebemitte zugewandten Bereich oder in einem der Getriebemitte abgewandten Bereich neben den Planeten angeordnet ist.
Vorzugsweise ist die Bremsvorrichtung mit einem Schaltelement wie z. B. einem Lamellenschaltelement und einer Einrichtung zur Axialeinstellung des Schaltelements ausgebildet Je nach den an die Getriebeeinheit gestellten bauraumtechnischen Anforderungen kann das Schaltelement sowohl auf einer der Getriebemitte zugewandten als auch auf einer der Getriebemitte abgewandten Seite des Planetensatzes in Richtung der Planetenachse zwischen der Einrichtung zur Axialeinstellung und dem Planetensatz angeordnet sein. Weiterhin kann auch die Einrichtung zur Axialeinstellung sowohl auf einer der Getriebemitte zugewandten als auch auf einer der Getriebemitte abgewandten Seite Planetensatzes in Richtung der Planetenachse zwischen dem Schaltelement und dem Planetensatz angeordnet sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Getriebeeinheit ist das Schaltelement der Bremsvorrichtung als Lamellenbremse ausgebildet. Hierbei wirkt sich die kleinere Dimensionierbarkeit der Bremsvorrichtung in geringeren Durchmessern der Lamellen aus. Infolge der erfindungsgemäßen Positionierung der Bremsvorrichtung treten bei der Lamellenbremse bei Nichtbetätigung nur geringe Schleppverluste auf, da die Lamellen etwa mit der Raddrehzahl drehen, und die Reibgeschwindigkeiten bei hohen Drehzahlen vergleichsweise niedrig sind.
Die Lamellenbremse kann mittels einer von wenigstens einem Motor betätigbaren Einrichtung zur Axialeinstellung derart betätigbar sein, dass die Antriebswelle des Motors mit einem Schwenkrad der Einrichtung zur Axialeinstellung wechselwirkt, wobei das Schwenkrad mittels insbesondere als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern, welche sich in tiefenvariierenden Nuten des Schwenkrades und in korrespondierend angeordneten Nuten einer gehäusefesten Kugel rampenscheibe der Einrichtung zur Axialeinstellung befinden, mit der Kugelrampenscheibe zusammenwirkt.
Wirkt die Antriebswelle des Motors mit dem Schwenkrad der Einrichtung zur Axialeinstellung mittels einer wenigstens einstufigen Stirnradstufe zusammen, so kann ein sehr einfacher Mechanismus zur Betätigung des Schaltelementes realisiert werden. Hinsichtlich der Einrichtung zur Axialeinstellung der Lamellenbremse wirkt sich die erfindungsgemäße Positionierung der Bremsvorrichtung dahingehend vorteilhaft aus, dass eine größere Freiheit bei der Wahl der Fertigungstechnologie der Aktuatorik besteht und die Fertigungskosten entsprechend reduziert werden können. Bei Verwendung einer Kugelrampenscheibe als Aktuator kann die Druckachse der Kugelrampenscheibe vorteilhaft im Bereich der Durchmesser der Lamellen liegen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel. Es zeigt:
Fig. 1 eine bereichsweise schematische Schnittdarstellung einer Hinterachsgetriebeeinheit eines Kraftfahrzeugs mit einem als Übersetzungsstufe ausgebildeten Planetensatz, welche mit einer mit einem Schaltelement und einer das Schaltelement betätigenden Einrichtung zur Axialeinstellung ausgebildeten Bremsvorrichtung ausgebildet ist; und
Fig. 2 eine bereichsweise schematische Schnittdarstellung der Hinter- achsgetriebeeinheit der Fig. 1 mit einer alternativen Anordnung der Bremsvorrichtung.
In Fig. 1 ist ein Bereich einer Getriebeeinheit 1 gezeigt, welche ein von einer nur schematisch dargestellten Antriebsmaschine bzw. Brennkraftmaschine 10 bereitgestelltes, über eine Antriebswelle 2 übertragenes Antriebsmoment auf eine erste Abtriebswelle 3 und eine hierzu koaxial und bezüglich der Antriebswelle 2 symmetrisch angeordnete zweite Abfriebswelle 5 verteilt. Die Getriebeeinheit 1 ist zum Einbau in ein Kraftfahrzeug vorgesehen und ist in der gezeigten Ausführung als Hinterachsgetriebeeinheit ausgebildet, wobei jedoch auch denkbar ist, dass eine im Wesentlichen analog aufgebaute Getriebeeinheit als Vorderachsgetriebeeinheit eingesetzt wird. Ebenfalls denkbar ist ein Einsatz der vorliegenden Getriebeeinheit sowohl als Vorderachsgetriebeeinheit als auch als Hinterachsgetriebeeinheit, beispielsweise bei einem allradgetriebenen Kraftfahrzeug.
Die Abtriebswellen 3 bzw. 5, welche um eine gemeinsame Längsachse X drehbar gelagert sind, sind an ihren freien Enden jeweils mit einem nicht näher dargestellten Fahrzeugrad verbunden, wobei sich im Einbauzustand der Hinterachsgetriebeeinheit 1 ein Fahrzeugrad bezüglich der Abtriebswelle 3 auf einer in Fahrzeugfrontrichtung betrachtet linken Getriebeseite 7 und ein Fahrzeugrad bezüglich der Abtriebswelle 5 auf einer rechten Getriebeseite 9 befindet.
Die Hinterachsgetriebeeinheit 1 beinhaltet ein Getriebegehäuse 11 , welches mit einem im Wesentlichen die Antriebswelle 2 umgebenden vorderen Getriebegehäuseteil 12, mit einem der linken Getriebeseite 7 zugeordneten seitlichen Getriebegehäuseteil 13, aus dem die erste Abtriebswelle 3 seitlich herausragt, und mit einem nicht näher dargestellten der rechten Getriebeseite 9 zugeordneten seitlichen Getriebegehäuseteil, aus dem die zweite Abtriebswelle 5 seitlich herausragt, ausgebildet ist.
Die Hinterachsgetriebeeinheit 1 verteilt das von der Antriebswelle 2 ü- bertragene Antriebsmoment auf die beiden Abtriebswellen 3 und 5 und kann dabei auch eine ungleiche Momentenverteilung auf die beiden Abtriebswellen 3 und 5 bewirken und somit aktiv die Fahreigenschaften verbessern. Dabei wird das Antriebsmoment von der Antriebswelle 2 in eine Differenzialeinheit 15 eingeleitet, welche mit einem Differenzial 17 und einem Differenzialkorb 19 ausgebildet und mit einer Vorrichtung 14 zur Beeinflussung des Antriebsmoments auf die Abtriebswellen 3 und 5 verbunden ist.
Zur Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle 2 und dem Differentialkorb 19 steht ein fest mit der Antriebswelle 2 verbundenes Antriebsritzel 21 mit einem fest mit dem Differenzialkorb 19 verbundenen Tellerrad 23 in Eingriff, wobei der Differenzialkorb 19 drehbar um die Längsachse X gelagert ist und sich in dem Getriebegehäuse 11 abstützt.
Das Differenzial 17 ist in an sich bekannter Bauweise mit zwei mit der jeweiligen Abtriebswelle 3 bzw. 5 verbundenen abtriebsseitigen Kegelradern 25 und 27 und mit zwei mit den beiden Kegelrädern 25 und 27 kämmenden an- triebsseitigen Kegelrädern 29 und 31 ausgebildet Die beiden antriebsseitigen Kegelräder 29 und 31 sind drehbar auf einem Bolzen 33 angeordnet welcher in dem Differenzialkorb 19 bezüglich einer Drehung um die Längsachse X festgelegt ist.
Die Fig. 1 zeigt zwei Ausführungsbeispiele der antriebsseitigen Kegelräder 29 und 31 und der damit zusammenwirkenden abtriebsseitigen Kegelräder 27 und 25, welche jeweils miteinander in Eingriff stehen, wobei der Fachmann entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall eine Alternative auswählen kann.
Wird von der Brennkraftmaschine 10 ein Antriebsmoment über die Antriebswelle 2 übertragen, so wird dieses über das Antriebsritzel 21 auf das Tellerrad 23 und den fest damit verbundenen Differenzialkorb 19 übertragen. Mittels des mit dem Differenzialkorb 19 verbundenen Bolzens 33 des Differen- zials 17 wird das Antriebsmoment auf die antriebsseitigen Kegelräder 29 und 31 des Differenzials 17 übertragen, welche das Antriebsmoment wiederum auf die abtriefasseitigen Kegelräder 25 und 27 leiten und somit die Abfriebswellen 3 und 5 antreiben.
Liegt keine Differenzdrehzahl zwischen den beiden Abtriebswellen 3 und 5 vor, so drehen sich die antriebsseitigen Kegelräder 29 und 31 mit dem Bolzen 33 ausschließlich um die Längsachse X. Sollte eine Abtriebswelle im Einbauzustand beispielsweise aufgrund der sich bei einer Kurvenfahrt unterschiedlich schnell drehenden Fahrzeugräder schneller rotieren als die andere, dann drehen sich die antriebsseitigen Kegelräder 29 und 31 zum Ausgleich der Drehzahldifferenz um den Bolzen 33, wobei der Bolzen 33 weiterhin das Antriebsmoment über seine Drehung um die Längsachse X auf die beiden Abtriebswellen 3, 5 weiterleitet.
Neben einem Ausgleich einer unterschiedlichen Drehzahl der beiden Abtriebswellen 3 und 5 kann mit der Hinterachsgetriebeeinheit 1 eine unterschiedliche Momentenaufteilung auf die beiden Abtriebswellen 3 und 5 erreicht werden. Dazu ist die Vorrichtung 14 zur Beeinflussung des Antriebsmoments auf die Abtriebswellen 3 bzw. 5 mit zwei symmetrisch zu der Getriebemittelachse Y angeordneten baugleichen Torque-Vectoring-Einheiten vorgesehen, wobei von den zwei Torque-Vectoring-Einheiten in Fig. 1 nur die der linken Getriebeseite 7 zugeordnete Torque-Vecforing-Einheit 35 dargestellt ist, welche im Folgenden beschrieben wird.
Die Torque-Vectoring-Einheiten sind in dem Getriebegehäuse 11 angeordnet und werden vorliegend von jeweils einem zugeordneten, zuschaltbaren Elektro- Motor 37 stufenlos eingestellt und betätigt.
Wie bei der dargestellten Torque-Vectoring-Einheit 35 zu sehen ist, weist diese einen als Obersetzungsstufe 39 ausgebildeten Planetensatz und eine von dem Elektro-Motor 37 betätigbare Bremsvorrichtung 51 auf, wobei die Übersetzungsstufe 39 mit zwei Sonnenrädern 61 und 63 ausgebildet ist, wovon ein erstes Sonnenrad 61 fest mit dem Differenzialkorb 19 und wovon ein zweites Sonnenrad 63 fest mit der Abtriebswelle 3 verbunden ist. Die Sonnenräder 61 und 63 wirken mit vorliegend drei drehend auf einem Planetenträger 65 gelagerten Planeten zusammen, von denen zwei Planeten 69 und 71 ersichtlich sind, und welche eine durchgängige Verzahnung 73 aufweisen.
Die Bremsvorrichtung 51 ist mit einem als Lamellenbremse 77 ausgebildetes Schaltelement und einer mit dem Schaltelement zusammenwirkenden Einrichtung 87 zur Axialeinstellung ausgebildet. Die bezüglich ihrer Übertragungsfähigkeit stufenlos einstellbare Lamellenbremse 77 weist an dem Planetenträger 65 angeordnete Innenlamellen 75 auf, welche mit in dem Getriebegehäuse 11 festgelegten Außenlamellen 79 durch ihre axiale Verstellbarkeit derart zusammenwirken, dass sie in einen Reibkontakt oder aus einem Reibkontakt bringbar sind.
Der Elektro-Motor 37 betätigt die mit einem Schwenkrad 89 und einer Kugelrampenscheibe 91 ausgebildete Einrichtung 87 zur Axialeinstellung vorliegend über ein von seiner Antriebswelle 83 angetriebenes, getriebegehäuse- fest gelagertes Zwischenrad 85, welches auf der einen Seite mit der Antriebswelle 83 des Elektro-Motors 37 und auf der anderen Seite mit dem Schwenkrad 89 der Einrichtung 87 zur Axialeinstellung in Eingriff steht.
Das Zwischenrad 85 dient zur Einstellung einer Übersetzung zwischen dem Elektro-Motor 37 und dem Schwenkrad 89, welche durch eine Zähnezahl des Elektro-Motors 37 und eine Zähnezahl des Schwenkrades 89 bestimmt ist, und zur Überbrückung des Abstandes des Elektro-Motors 37 von der Längsachse X, wobei der Abstand insbesondere durch den Durchmesser des Zwischenrades 85 überbrückt wird. Es bleibt dem Fachmann überlassen, zur Überbrückung des Abstandes zwischen dem Elektro-Motor und der Längsachse neben der im Ausführungsbeispiel als Zwischenrad ausgebildeten einstufigen Stirnradstufe entsprechend den insbesondere bauräumlichen Bedingungen auch eine zweistufige oder mehrstufige Stirnradstufe einzusetzen.
Die Kugelrampenscheibe 91, welche drehfest und axial verschiebbar in dem Getriebegehäuse 11 gelagert ist, weist über ihrem Radius verteilt min- destends drei in ihrer Tiefe variierende Nuten 93 auf. In mit den Nuten 93 der Kugelrampenscheibe 91 korrespondierenden ebenfalls in ihrer Tiefe variierende Nuten 95 des Schwenkrades 89 befinden sich mindestens drei als Kugeln 97 ausgebildete Wälzkörper, über welche bei einem durch den Elektro- Motor 37 verursachten Verdrehen des Schwenkrades 89 eine Axialbewegung der Kugelrampenscheibe 91 resultiert, so dass bei einer Axialbewegung in Richtung der Y-Achse die gehäusefesten Außenlamellen 79 nach Überwindung eines Lüftspieles der Einrichtung zur Axialstellung 87 mit den Innenlamellen 75 der Bremseinrichtung 51 eine Reibverbindung eingehen.
In einem offenen Zustand der Lamellenbremse 77 läuft die Übersef- zungsstufe 39 ohne Momentenüberfragung um die Längsachse X um. Wird über den Elektro-Motor 37 eine Reibverbindung in der Lamellenbremse 77 ausgelöst, so wird aus dem Antriebsmoment ein auf die jeweilige Abtriebswelle 3 bzw. 5 wirkendes Torque-Vectoring-Moment erzeugt. Dies geschieht durch eine Abstützung des Planetenträgers 65 über die Bremsvorrichtung 51 in dem Getriebegehäuse 11. Es wird somit eine Momentenübertragung von der Antriebswelle 2 über den Differenzialkorb 19 und von dort mittels des Planetenträgers 65 von dem ersten Sonnenrad 61 auf das jeweilige mit der Abtriebswelle 3 bzw. 5 verbundene zweite Sonnenrad 63 erzeugt, mittels welcher eine unterschiedliche Momentenverteilung auf die linke Abtriebswelle 3 und die rechte Abfriebswelle 5 erreicht werden kann. Bei der in der Fig. 1 gezeigten Getriebeeinheit 1 ist die Bremsvorrichtung 51 an einem einer Getriebemitte 8 abgewandten Bereich der Übersetzungsstufe 39 angeordnet, wobei die Bremsvorrichtung 51 von der Längsachse X ungefähr den gleichen Abstand wie eine Planetenachse Z und somit eine in vorteilhafter Weise geringe Baugröße aufweist
Die Lamellenbremse 77 ist vorliegend in Richtung der Planetenachse Z zwischen der Übersetzungsstufe 39 und der von dem Motor 37 betätigbaren Einrichtung 87 zur Axialeinstellung angeordnet, wodurch das Schwenkrad 89 der Einrichtung 87 zur Axialeinstellung einfach zu betätigen ist.
Die Fig. 2 zeigt die Getriebeeinheit 1 mit einer alternativen Anordnung der Bremsvorrichtung 51' gegenüber der Übersetzungsstufe 39", wobei die Bremsvorrichtung 51' an einem der Getriebemitte 8 zugewandten Bereich der Übersetzungsstufe 39' angeordnet ist. Die Lamellenbremse 77' ist dabei entsprechend dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel in Richtung der Planetenachse Z zwischen der Einrichtung 87' zur Axialeinstellung und der Übersetzungsstufe 39' angeordnet,
Es bleibt dem Fachmann überlassen, die Einrichtung zur Axialeinstellung sowohl in einem der Getriebemitte zugewandten Bereich als auch in einem der Getriebemitte abgewandten Bereich der Übersetzungsstufe zwischen der Lamellenbremse und der Übersetzungsstufe anzuordnen und dadurch den spezifischen Bauraumgegebenheiten zu genügen. Bezugszeichen
1 Hinterachsgetriebeeinheit
2 Antriebswelle
3 erste Abtriebswelle
5 zweite Abtriebswelle
7 linke Getriebeseite
8 Getriebemitte
9 rechte Getriebeseite
10 Brennkraftmaschine
11 Getriebegehäuse
12 vorderer Getriebegehäuseteil
13 seitlicher Getriebegehäuseteil
14 Vorrichtung zur Beeinflussung des Verteilungsgrades des Antriebsmo ments auf die Abtriebswellen
15 Differenzialeinheit
17 Differenzial
19 Differenzialkorb
21 Antriebs ritzel
23 Tellerrad
25 linkes abtriebsseitiges Kegelrad
27 rechtes abtriebsseitiges Kegelrad
29 oberes antriebsseitiges Kegelrad
31 unteres antriebsseitiges Kegelrad
33 Bolzen
35 linke Torque-Vectoring-Einheit
37 Elektro-Motor
39 Übersetzungsstufe
39' Übersetzungsstufe 51 Bremsvorrichtung
51 ' Bremsvorrichtung
61 erstes Sonnen rad
63 zweites Sonnenrad
65 Planetenträger
69 Planet
71 Planet
73 Verzahnung Planet
75 Innenlamellen
77 Lamellenbremse der linken Torque-Vectoring-Einheit
77' Lamellenbremse der linken Torque-Vectoring-Einheit
79 Außenlamellen
83 Antriebswelle Elektro-Motor
85 Zwischenrad
87 Einrichtung zur Axialeinstellung
87' Einrichtung zur Axialeinstellung
89 Schwenkrad
91 Kugelrampenscheibe
93 Nuten der Kugelrampenscheibe
95 Nuten des Schwenkrades
97 Kugeln
X Längsachse
Y Getriebemittelachse
Z Planetenachse

Claims

Patentansprüche
1. Getriebeeinheit, insbesondere Hinterachsgetriebeeinheit, zur Führung eines Antriebsmomentes von einer Antriebswelle (2) auf zwei Abtriebswellen (3, 5) über eine Differenzialeinheit (15) und eine mittels wenigstens eines Motors (37) zuschaltbare, stufenlos einstellbare Vorrichtung (14) zur Beeinflussung des Verteilungsgrades des Antriebsmoments auf die Abtriebswellen (3, 5), wobei die Differenzialeinheit (15) ein Differenzial (17) und einen mit der Antriebswelle (2) wirkverbundenen Differenzialkorb (19) aufweist und die Vorrichtung (14) zur Beeinflussung des Verteilungsgrades des Antriebsmoments wenigstens einen Planetensatz als Übersetzungsstufe (39, 39') aufweist, welche mit dem Differenzialkorb (19) und einer zugeordneten Abtriebswelle (3 bzw.5) wirkverbunden ist und welche eine Bremsvorrichtung (51 , 51') aufweist dadurch ge kennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (51 , 51') in Richtung einer Planetenachse (Z) seitlich versetzt neben Planenten (69, 71) der Übersetzungsstufe (39, 39!) und wenigstens annähernd innerhalb eines radialen Erstreckungsbereiches der Planeten (69, 71 ) um eine Längsachse (X) der Abtriebswellen (3, 5) angeordnet ist.
2. Getriebeeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (51') bezüglich einer Getriebemittelachse (Y), welche senkrecht zu einer Längsachse (X) der Abtriebswellen (3, 5) verläuft, in einem einer Getriebemitte (8) zugewandten Bereich neben den Planeten (69, 71) angeordnet ist
3. Getriebeeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (51) bezüglich der Getriebemittelachse (Y) in einem einer Getriebemitte (8) abgewandten Bereich neben den Planeten (69, 71) angeordnet ist.
4, Getriebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung mit einem Schaltelement und einer Einrichtung zur Axialeinstellung des Schaltelements ausgebildet ist, wobei die Einrichtung zur Axialeinstellung in Richtung der Planetenachse zwischen den Planeten und dem Schaltelement angeordnet ist.
5. Getriebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (51 , 51 '} mit einem Schaltelement (77, 77'} und einer Einrichtung (87, 87') zur Axialeinstellung des Schaltelements (77, 771) ausgebildet ist, wobei das Schaltelement in Richtung der Planetenachse (Z) zwischen den Planeten (69, 71) und der Einrichtung (87, 87') zur Axialeinstellung angeordnet ist
8. Getriebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (14) zur Beeinflussung des Verteilungsgrades des Antriebsmoments mit zwei bezüglich einer Getriebemittelachse (Y) wenigstens annähernd symmetrisch angeordneten Torque-Vectoring- Einheiten (35) ausgebildet ist.
7. Getriebeeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Übersetzungsstufe (39, 39') mit dem nichtdrehenden, bezüglich der Übertragungsfähigkeit stufenlos einstellbaren, insbesondere reibschlüssigen Schaltelement (77, 77') der jeweiligen Torque-Vectoring-Ein- heit (35) verbindbar ist, wobei die Übertragungsfähigkeit des jeweiligen Schaltelements (77, 77:) über den wenigstens einen Motor (37) einstellbar ist.
8. Getriebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e - kennzeichnet, dass das Schaltelement der Bremsvorrichtung (51 , 51 ') als Lamellenbremse (77, 77') ausgebildet ist, wobei die Lamellenbremse (77, 77') mittels der von dem wenigstens einen Motor (37) betätigbaren Einrichtung zur Axialeinstellung (87, 87') der Bremsvorrichtung (51, 51') betätigbar ist
9. Getriebeeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebswelle (83) des Motors (37) mit einem Schwenkrad (89) der Einrichtung (87, 87') zur Axialeinstellung wechselwirkt, wobei das Schwenkrad (89) mittels insbesondere als Kugeln (97) ausgebildeten Wälzkörpern, welche sich in tiefenvariierenden Nuten (95) des Schwenkrades (89) und in korrespondierend angeordneten Nuten (93) einer gehäusefesten Kugelrampenscheibe (91) der Einrichtung (87, 87") zur Axialeinstellung befinden, mit der Kugelrampenscheibe (91) zusammenwirkt
10. Getriebeeinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (83) des Motors (37) mit dem Schwenkrad (89) mittels einer wenigstens einstufigen Stirnradstufe (85) zusammenwirkt.
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