EP2663789A1 - Feststellvorrichtung für ausgleichsgetriebe - Google Patents

Feststellvorrichtung für ausgleichsgetriebe

Info

Publication number
EP2663789A1
EP2663789A1 EP11793674.0A EP11793674A EP2663789A1 EP 2663789 A1 EP2663789 A1 EP 2663789A1 EP 11793674 A EP11793674 A EP 11793674A EP 2663789 A1 EP2663789 A1 EP 2663789A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connecting element
locking device
differential
output shaft
braking position
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11793674.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Martin
Karsten Fabian
Lothar Wolf
Daniela Kern
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke 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
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP2663789A1 publication Critical patent/EP2663789A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T1/00—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles
    • B60T1/02—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels
    • B60T1/06—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels acting otherwise than on tread, e.g. employing rim, drum, disc, or transmission or on double wheels
    • B60T1/062—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels acting otherwise than on tread, e.g. employing rim, drum, disc, or transmission or on double wheels acting on transmission parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/08—Differential gearings with gears having orbital motion comprising bevel gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/34—Locking or disabling mechanisms
    • F16H63/3416—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission
    • F16H63/3441—Parking locks engaging axially

Definitions

  • the invention relates to a locking device for a differential, in particular a locking device for a differential gear of a motor vehicle.
  • Locking devices are used in particular for motor vehicles and are provided for selectively locking the vehicle at a standstill, so that it can be secured against unintentional movement.
  • There are various embodiments of locking devices are known, which are used in dependence on the type of transmission provided in the vehicle.
  • parking brakes or parking brakes are known. These have, for example, a arranged in the passenger compartment lever for actuating a rear wheel brake of the vehicle, wherein a force transmission, for example via a Bowden cable or the parking brake as an electromechanical parking brake with additional elektrpmechanischen components for actuating the
  • the known parking brakes have the disadvantage that they provide only a small slope holding force. Also, the effect of the parking brake is negatively influenced by environmental factors, such as corrosion or frost. In addition, the parking brake usually offers only a small anti-theft function.
  • the described parking brake usually a so-called parking brake used. This is usually done by inserting a speed dial
  • the automatic transmission is activated in the "P" position and is designed as a mechanical lock, whereby a pawl, which is moved by actuating a locking member, engages in a parking lock wheel which is connected in a rotationally fixed manner to an output shaft
  • Another blocking element prevents self-locking by releasing the pawl under load
  • an additional release device is required with which the parking brake can be unlocked.
  • such a parking brake for an automated motor vehicle transmission with at least one spring accumulator for engaging the parking brake is known. This includes one
  • Release device for opening the parking brake and one of the spring force from at least one spring memory counteracting arranged holding device for holding the parking brake in the open state, wherein the release device can be actuated by a gear actuator.
  • the well-known parking barriers generally have the disadvantage that when the parking brake is released, in particular on gradients, a shift of the parking brake occurs, which is perceived by a user as unpleasant and annoying.
  • the parking brake can not be provided alone in the vehicle, since it offers no possibility to brake the vehicle while driving and therefore does not meet the legal requirements.
  • a parking brake additionally provide a parking brake or a parking brake.
  • a high degree of crosslinking increases, which results in a high complexity of the arrangements.
  • a parking brake for motor vehicles with manual transmission which comprises a driven-side component of the differential gear, which is positively lockable with an operable from the driver's seat, movably supported on the vehicle locking member.
  • a locking device for a differential with an actuator and at least one connecting element.
  • the at least one connecting element is movable by means of the actuator between a respective open position and a respective braking position.
  • An output shaft of the differential gear is rotatably connected by means of a first connecting element of the at least one connecting element in the associated braking position with a housing of the differential gear.
  • the actuator is intended to act on the at least one connecting element in such a way and to act on this so that the connecting element can be selectively moved between the two positions mentioned by means of the actuator.
  • the first of the at least one connecting element is in its open position, the output shaft is released and freely rotatable relative to the housing. Operation of the vehicle is possible without restrictions.
  • the first connecting element is in its braking position, then the output shaft is non-rotatably connected to the housing, so that a relative movement of the two components is blocked or braked relative to one another.
  • the first connecting element can be arranged either as a link between the housing and the output shaft and thus connect the two components together or act on at least one of the two components, that they are directly related to each other and thus the relative movement is blocked. If a plurality of connecting elements are provided, then each of these connecting elements can have its individual open position or its own braking position. If the first connecting element is in the braking position, the vehicle is consequently secured against unintentional movement. Since the locking device provides a connection of the output shaft to the housing of the differential gear, this is thus independent of a selected gear shape and can also be provided both for differential gear on a front and on a rear axle. The locking device is therefore also independent of a drive form of the vehicle and therefore suitable for both front and / or rear wheel drives.
  • the first connecting element is non-rotatably connected to the output shaft.
  • the first connecting element is fixed at least in the circumferential direction of the output shaft and allows transmission of torque from the output shaft to the connecting element. If the connecting element is moved into its braking position in which it is additionally connected in a rotationally fixed manner to the housing, then the output shaft is prevented from moving relative to the housing via the first connecting element.
  • the first connecting element is arranged in spite of its rotationally fixed connection with the output shaft in an axial direction of the output shaft displaceable thereto. This can be done by means of a positive connection, such as an axial longitudinal groove.
  • the first connecting element can also be arranged rigidly on the output shaft by means of a positive, cohesive and / or frictional connection.
  • the connecting element is formed, for example to the extent necessary elastically deformable for movement between the open position and the braking position.
  • the at least one connecting element is rotationally symmetrical, wherein the connecting element extends substantially in the radial direction away from the output shaft.
  • the connecting element can thus be substantially disc-shaped, conical or cup-shaped and arranged coaxially on the output shaft.
  • the described movement between the open position and the braking position takes place coaxially with the drive shaft.
  • the locking device comprises a second connecting element, which is movable by means of the actuator between an open position and a braking position of the second connecting element.
  • a differential carrier of the differential gear is rotatably connected to the housing by means of the second connecting element in its braking position.
  • the second connection element is designed in accordance with the described first connection element, so that with regard to possible embodiments reference is made to the description given above.
  • the second connecting element differs only in its arrangement and connects in the braking position the differential carrier with the housing of the differential gear, so that then no relative movement between these two components is possible.
  • a second output shaft of the differential gear can thus be prevented from rotating by the simultaneously blocked differential basket.
  • a compound of the differential cage with the housing is to be understood such that it is designed either directly as a connection between the differential carrier and the housing or via the second connecting element as a link between the two components.
  • connection can be made indirectly via a connection of the second connecting element with the first connecting element, which is brought into connection with the housing.
  • the second connecting element can be non-rotatably connected to the differential carrier.
  • the connection of the two components may be formed according to the above-described rotationally fixed connection of the first connecting element with the output shaft and thus be correspondingly rigid or slidably connected in the axial direction.
  • the first and the second connecting element are arranged coaxially one behind the other on the output shaft and in the axial direction to each other.
  • the actuator may comprise an electric drive and / or a hydraulic drive.
  • an electric drive an actuator with an electric motor, such as a servomotor or a servomotor, is used, which provides a corresponding application of the one or more connecting elements (s) to effect a corresponding movement of the at least one connecting element.
  • the actuator may for example comprise a linear drive, which is arranged such that this allows an axial movement of the at least one connecting element.
  • the actuator can be actuated hydraulically by means of a hydraulic drive.
  • the actuator also comprises an axially movable in an axial direction of the output shaft axial nut for moving the at least one connecting element between the respective open position and the respective braking position.
  • the driven actuator comprises a displaceable axial nut, which is operatively coupled to the at least one connecting element to move it.
  • the axial nut, the first and the second connecting element are arranged coaxially in series on the output shaft, so that a displacement of the axial nut, a displacement of the second connecting element and its movement in turn causes a displacement of the first connecting element.
  • a displacement of the axial nut, a displacement of the second connecting element and its movement causes a displacement of the first connecting element.
  • another sequence is possible as well.
  • the displaceable axial nut is displaceable in the axial direction by means of a ball screw.
  • a ball screw is a possible embodiment of the linear drive described above and allows a smooth and simple relative movement of the components connected thereto, so that the axial nut described by the corresponding drive axially between its open position and its braking position is displaced.
  • the at least one connecting element each comprises a friction lining for providing a rotationally fixed connection by means of a frictional connection.
  • a rotationally fixed connection to a component acted upon thereby, for example the housing can be provided via the friction lining in order to fix the connecting element or the output shaft or the differential carrier relative thereto.
  • the at least one connecting element in each case comprises positive connection means for providing a rotationally fixed connection by means of a positive connection.
  • a fixation of the output shaft and the differential cage can be achieved relative to the transmission housing also.
  • the at least one connecting element engages by means of the positive connection means, for example, in correspondingly configured portions of the transmission housing.
  • the positive connection may be provided in addition to the frictional connection and additionally increase a maximum holding force of the frictional connection.
  • the locking device may be wet or dry.
  • the actuator may comprise a number of carriers for releasing the at least one connecting element from its respective braking position.
  • the drivers are for example provided to release a connection element located in connection with another component, for example the transmission housing, and thus to release a rotationally fixed connection therewith.
  • the at least one connecting element can be moved by means of the driver from the braking position back into the released position.
  • the drivers can be operatively coupled or connected to the displaceable axial nut, so that they follow the movement of the axial nut.
  • a differential with at least one locking device is proposed, wherein the locking device is designed according to the given description.
  • the locking device is designed according to the given description.
  • Differential gear by means of the first connecting element of the at least one connecting element in the braking position rotatably connected to a housing of the differential gear.
  • the differential comprises a plurality of output shafts, each output shaft is associated with a respective locking device.
  • each output shaft is blocked directly by the associated locking device and secured the vehicle as soon as the locking devices are in each case in the actuated state.
  • An additional connection of the differential carrier with the gear housing for blocking the other drive shafts is no longer necessary in this case.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a differential gear with a locking device according to the invention
  • FIG. 3 is a sectional perspective view of the locking device according to the invention in the installed state of FIG. 2nd
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a differential gear 10 with a locking device 15 according to the invention.
  • the differential 10 includes a drive shaft 11 and two output shafts 12a and 12b, which are operatively coupled to each other via a arranged in a differential carrier 14 differential gear.
  • the differential 10 thus corresponds to a conventional and well-known differential gear, so that no explanation is given to its construction and operation.
  • the additionally provided locking device 15 is arranged in the illustrated embodiment on the output side in the region of an output shaft 12b on the transmission housing 13 or integrated into this and includes an actuator for actuating the locking device.
  • the actuator comprises an electric motor as electric drive 16, which drives an axial nut 19 via a linear drive which comprises a gear stage 17 and a ball screw 18 operatively coupled thereto.
  • the displaceable axial nut 19 is displaced in the direction of the second connecting element 20 during a displacement in the braking position in order to act on this.
  • the second connection The transmission element 20 is rotatably and axially displaceably connected to the differential carrier 14. If the displaceable axial nut 19 continues in the
  • first connecting element 21 which is rotatably and axially slidably connected to the output shaft 12b. If the first connecting element 21 is now likewise acted upon indirectly by the axial nut 19 via the second connecting element 20, then the first connecting element 21 is pressed against a wall section 22 of the differential housing 10.
  • the first and the second connecting element 20, 21 each have a pot shape or a conical shape in the illustrated embodiment, wherein in each case a friction lining 20a, 21a is arranged in the region of an outer edge of each connecting element, which is used to improve a friction fit or a mutual frictional connection is used.
  • the locking device 15 As shown in Fig. 1, it is possible to arrange the locking device 15 inside the differential gear 10.
  • the locking device is thus part of the differential gear and therefore represents a completely encapsulated arrangement which requires only one lead for controlling the drive.
  • the arrangement offers the advantage that its moving components are protected against environmental influences.
  • the encapsulated arrangement provides improved theft protection.
  • the axial nut 190 presses or braces the second connecting element 200 against the first connecting element 210, which in turn is pressed against the wall section 220 and thus frictionally blocks the output shaft 120b and the differential carrier 140 against a respective rotational movement.
  • the first and the second connecting element as described rotatably and slidably to be arranged on the differential carrier 140 and on the output shaft 120 b.
  • Fig. 3 is a sectional perspective view of the locking device in the installed state shown in FIG. 2, so that reference is made to the above description.
  • a designed as an electric motor drive 160 for the rotary drive of the gear stage 170 is shown.
  • Alternatively (not shown) may also be provided a hydraulic drive for providing the rotational movement of the gear stage 170 or for providing the axial linear movement of the axial nut 190.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)

Description

Feststellvorrichtung für Ausgleichsgetriebe
Die Erfindung betrifft eine Feststellvorrichtung für ein Ausgleichsgetriebe, insbesondere eine Feststellvorrichtung für ein Ausgleichsgetriebe eines Kraftfahrzeugs.
Feststellvorrichtungen kommen insbesondere bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz und sind zum wahlweisen Feststellen des Fahrzeuges im Stillstand vorgesehen, so dass dieses gegen ein unbeabsichtigtes Bewegen gesichert werden kann. Es sind verschiedene Ausführungsformen von Feststellvorrichtungen bekannt, die in Abhängigkeit von der im Fahrzeug vorgesehenen Getriebeart Verwendung finden.
Für manuelle Schaltgetriebe sind sogenannte Parkbremsen bzw. Feststellbremsen bekannt. Diese weisen beispielsweise einen im Fahrgastraum angeordneten Hebel zum Betätigen einer Hinterradbremse des Fahrzeugs auf, wobei eine Kraftübertragung beispielsweise über einen Bowdenzug erfolgt oder die Parkbremse als elektromechanische Feststellbremse mit zusätzlichen elektrpmechanischen Komponenten zur Betätigung der
Hinterradbremse ausgebildet ist.
Die bekannten Parkbremsen weisen jedoch den Nachteil auf, dass diese lediglich eine geringe Hanghaltekraft bereitstellen. Auch wird die Wirkung der Parkbremse durch Umwelteinflüsse, beispielsweise durch Korrosion oder Frost, negativ beeinflusst. Darüber hinaus bietet die Parkbremse üblicherweise lediglich eine geringe Diebstahlschutzfunktion.
Bei Automatikgetrieben kommt zusätzlich zu der für Schaltgetriebe
beschriebenen Parkbremse in der Regel eine sogenannte Parksperre zum Einsatz. Diese wird üblicherweise durch Einlegen eines Fahrstufen-Wähl- hebels des Automatikgetriebes in die„P"-Stellung aktiviert und ist als mechanische Verriegelung ausgebildet. Hierbei greift eine Klinke, welche durch Betätigen eines Sperrgliedes bewegt wird, in ein mit einer Abtriebswelle drehfest verbundenes Parksperrenrad ein. Somit wird die Parksperre verriegelt und das Fahrzeug gegen ein Wegrollen gesichert. Ein weiteres Sperrglied verhindert durch Selbsthemmung ein Lösen der Klinke unter Last. Zum Öffnen der Parksperre ist eine zusätzliche Löseeinrichtung erforderlich, mit welcher die Parksperre entriegelt werden kann.
Aus der DE 10 2004 021 981 A1 ist beispielsweise eine derartige Parksperre für ein automatisiertes Kraftfahrzeuggetriebe mit mindestens einem Federspeicher zum Einlegen der Parksperre bekannt. Dieses umfasst eine
Löseeinrichtung zum Öffnen der Parksperre und eine der Federkraft aus mindestens einem Federspeicher entgegenwirkend angeordnete Haltevorrichtung zum Halten der Parksperre im geöffneten Zustand, wobei die Löseeinrichtung durch einen Getriebeaktor betätigbar ist.
Die allgemein bekannten Parksperren weisen in der Regel den Nachteil auf, dass bei einem Lösen der Parksperre, insbesondere an Steigungen, ein Auslegeschlag der Parksperre auftritt, der von einem Nutzer als unangenehm und störend wahrgenommen wird. Aufgrund ihrer Wirkungsweise kann die Parksperre darüber hinaus nicht in Alleinstellung im Fahrzeug vorgesehen sein, da sie keine Möglichkeit bietet, das Fahrzeug während der Fahrt abzubremsen und daher nicht den gesetzlichen Erfordernissen entspricht.
Somit ist es insbesondere für Fahrzeuge mit Automatikgetriebe zwingend erforderlich neben einer Parksperre zusätzlich eine Parkbremse bzw. eine Feststellbremse vorzusehen. Dies bedeutet jedoch, dass zwei gleichwirkende und somit redundante Anordnungen zur Sicherung des Fahrzeuges vorgesehen sind und daher insbesondere Bedienelemente, Aktoren, Steuergeräte und Verkabelungen in doppelter Anzahl vorgesehen werden müssen, wodurch ein hoher Materialbedarf, ein erhöhtes Gewicht des Fahrzeugs so- wie hohe Material- und Fertigungskosten entstehen. Darüber hinaus steigt im Falle elektrifizierter Komponenten der Feststellvorrichtungen ein hoher Vernetzungsgrad, der eine hohe Komplexität der Anordnungen zur Folge hat.
Auch für den Nutzer des Fahrzeugs erhöht sich die Komplexität der Bedienung mit der Anzahl der zu bedienenden Systeme. Dieser ist gemäß der voranstehenden Beschreibung mit zwei Feststellvorrichtungen konfrontiert, welche eine gleiche prinzipielle Funktionsweise aufweisen, so dass eine intuitive Bedienung erschwert wird.
Doch nicht nur für Fahrzeuge mit Automatikgetriebe sondern auch für solche mit Schaltgetriebe sind Parksperren als zusätzliche Feststellvorrichtungen aus dem Stand der Technik bekannt. So ist beispielsweise in der DE 197 10 975 A1 eine Parksperre für Kraftfahrzeuge mit Schaltgetriebe beschrieben, welche ein abtriebsseitiges Bauteil des Ausgleichsgetriebes umfasst, das mit einem vom Fahrersitz aus betätigbaren, am Fahrzeug beweglich abgestützten Sperrbauteil formschlüssig blockierbar ist. Hierbei wird das
Differentialgehäuse gegenüber dem Fahrzeug fixiert, wenn sich die Parksperre im betätigten Zustand befindet. Dies hat jedoch zur Folge, dass die beiden Abtriebswellen des Ausgleichsgetriebes dennoch über das Differential gegeneinander drehbar bleiben. Ferner erweist sich eine Abschirmung insbesondere von beweglichen Elementen der Parksperre gegen Verschmutzungen und Beschädigungen als schwierig.
Vor dem obigen Hintergrund ist es daher Aufgabe der Erfindung eine
Feststellvorrichtung insbesondere für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, welche möglichst unabhängig von einer verwendeten Getriebeart einsetzbar ist und eine Redundanz verschiedener, gleichwirkender Systeme verhindert sowie die beschriebenen Nachteile beseitigt oder zumindest reduziert.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Feststellvorrichtung für Ausgleichsgetriebe gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 1 bzw. einem Ausgleichsgetriebe mit einer entsprechenden Feststellvorrichtung nach Anspruch 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Es wird demnach eine Feststellvorrichtung für ein Ausgleichsgetriebe mit einem Aktor und mindestens einem Verbindungselement bereitgestellt. Das mindestens eine Verbindungselement ist mittels des Aktors zwischen einer jeweiligen geöffneten Stellung und einer jeweiligen Bremsstellung bewegbar. Eine Abtriebswelle des Ausgleichsgetriebes ist mittels eines ersten Verbindungselements des mindestens einen Verbindungselements in der zugehörigen Bremsstellung drehfest mit einem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes verbindbar.
Dies bedeutet, dass der Aktor dazu vorgesehen ist, auf das mindestens eine Verbindungselement derart einzuwirken und dieses derart zu beaufschlagen, dass das Verbindungselement wahlweise zwischen den beiden genannten Stellungen mittels des Aktors bewegt werden kann. Befindet sich das erste des mindestens einen Verbindungselements in seiner geöffneten Stellung, so ist die Abtriebswelle freigegeben und relativ zu dem Gehäuse frei rotierbar. Ein Betrieb des Fahrzeugs ist ohne Einschränkungen möglich. Befindet sich das erste Verbindungselement dagegen in seiner Bremsstellung, so ist die Abtriebswelle mit dem Gehäuse drehfest verbunden, so dass eine Relativbewegung beider Bauteile zueinander blockiert bzw. gebremst wird. Hierzu kann das erste Verbindungselement entweder als Bindeglied zwischen dem Gehäuse und der Abtriebswelle angeordnet sein und somit die beiden Bauteile miteinander verbinden oder derart auf mindestens eines der beiden Bauteile einwirken, dass diese direkt miteinander in Verbindung gebracht werden und somit die Relativbewegung blockiert wird. Sind mehrere Verbindungselemente vorgesehen, so kann jedes dieser Verbindungselemente seine individuelle geöffnete Stellung bzw. seine eigene Bremsstellung aufweisen. Befindet sich das erste Verbindungselement in der Bremsstellung, ist das Fahrzeug folglich gegen ein unbeabsichtigtes Bewegen gesichert. Da die Feststellvorrichtung eine Verbindung der Abtriebswelle mit dem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes bereitstellt, ist diese somit unabhängig von einer gewählten Getriebeform und kann darüber hinaus sowohl für Ausgleichsgetriebe an einer Vorder- als auch an einer Hinterachse vorgesehen werden. Die Feststellvorrichtung ist damit auch unabhängig von einer Antriebsform des Fahrzeugs und daher sowohl für Vorder- und/oder Hinterradantriebe geeignet.
Vorzugsweise ist das erste Verbindungselement drehfest mit der Abtriebswelle verbunden. Dies bedeutet, dass das erste Verbindungselement mindestens in Umfangsrichtung der Abtriebswelle fixiert ist und eine Übertragung eines Drehmoments von der Abtriebswelle auf das Verbindungselement ermöglicht. Ist das Verbindungselement in seine Bremsstellung bewegt in in dieser zusätzlich drehfest mit dem Gehäuse verbunden, so wird die Abtriebswelle über das erste Verbindungselement an einer Relativbewegung gegenüber dem Gehäuse gehindert.
Ebenfalls vorzugsweise ist das erste Verbindungselement trotz seiner drehfesten Verbindung mit der Abtriebswelle in einer axialen Richtung der Abtriebswelle verschiebbar zu dieser angeordnet. Dies kann mittels einer formschlüssigen Verbindung, wie beispielsweise einer axialen Längsnut, erfolgen. Alternativ kann das erste Verbindungselement jedoch auch starr auf der Abtriebswelle mittels einer formschlüssigen, stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung angeordnet sein. Um trotz der starren Verbindung die voranstehend beschrieben Bewegbarkeit des Verbindungselements zwischen einer geöffneten Stellung und einer Bremsstellung zu erzielen, ist in diesem Fall das Verbindungselement beispielsweise in erforderlichem Umfang elastisch verformbar zur Bewegung zwischen der geöffneten Stellung und der Bremsstellung ausgebildet. Vorzugsweise ist das mindestens eine Verbindungselement rotationssymmetrisch ausgeführt, wobei sich das Verbindungselement im Wesentlichen in radialer Richtung von der Abtriebswelle weg erstreckt. Beispielsweise kann das Verbindungselement somit im Wesentlichen scheibenförmig, konisch oder topfförmig ausgebildet und koaxial auf der Abtriebswelle angeordnet sein. Ebenfalls vorzugsweise erfolgt die beschriebene Bewegung zwischen der geöffneten Stellung und der Bremsstellung koaxial zu der Antriebswelle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Feststellvorrichtung ein zweites Verbindungselement, welches mittels des Aktors zwischen einer geöffneten Stellung und einer Bremsstellung des zweiten Verbindungselements bewegbar ist. Ein Differentialkorb des Ausgleichsgetriebes ist mittels des zweiten Verbindungselements in dessen Bremsstellung drehfest mit dem Gehäuse verbindbar.
Vorzugsweise ist das zweite Verbindungselement entsprechend dem beschriebenen ersten Verbindungselement ausgeführt, so dass bezüglich möglicher Ausführungsformen auf die voranstehend gegebene Beschreibung verwiesen wird. Das zweite Verbindungselement unterscheidet sich lediglich in seiner Anordnung und verbindet in der Bremsstellung den Differentialkorb mit dem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes, so dass zwischen diesen beiden Bauteilen sodann keine Relativbewegung mehr möglich ist. In Verbindung mit der bereits durch das erste Verbindungselement blockierbaren Abtriebswelle kann somit über den gleichzeitig blockierten Differential korb eine zweite Abtriebswelle des Ausgleichsgetriebes an einer Drehbewegung gehindert werden. Eine Verbindung des Differentialkorbes mit dem Gehäuse ist derart zu verstehen, dass diese entweder unmittelbar als Verbindung zwischen dem Differentialkorb und dem Gehäuse oder über das zweite Verbindungselement als Bindeglied zwischen den beiden Bauteilen ausgeführt ist. Ebenso ist es möglich, dass die Verbindung mittelbar über eine Verbindung des zweiten Verbindungselements mit dem ersten Verbindungselement erfolgen kann, welches in Verbindung mit dem Gehäuse gebracht wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das zweite Verbindungselement drehfest mit dem Differentialkorb verbunden sein. Die Verbindung beider Bauteile kann entsprechend der voranstehend beschriebenen drehfesten Verbindung des ersten Verbindungselements mit der Abtriebswelle ausgebildet und somit entsprechend starr oder in der axialen Richtung verschiebbar verbunden sein. Bezüglich möglicher Ausgestaltungen wird daher ebenfalls auf die obige Beschreibung verwiesen. Vorzugsweise sind das erste und das zweite Verbindungselement koaxial hintereinander auf der Abtriebswelle angeordnet und in axialer Richtung zueinander verschiebbar.
Des Weiteren kann der Aktor einen elektrischen Antrieb und/oder einen hydraulischen Antrieb umfassen. Vorzugsweise wird als elektrischer Antrieb ein Stellglied mit einem Elektromotor, wie beispielsweise einem Servomotor oder einem Stellmotor, eingesetzt, welches eine entsprechende Beaufschlagung des bzw. der Verbindungselemente(s) bereitstellt, um eine entsprechende Bewegung des mindestens einen Verbindungselements zu bewirken. Hierzu kann das Stellglied beispielsweise einen Linearantrieb umfassen, welcher derart angeordnet ist, dass dieser eine axiale Bewegung des mindestens einen Verbindungselements ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich kann das Stellglied mittels eines hydraulischen Antriebs hydraulisch betätigt werden.
Vorzugsweise umfasst der Aktor außerdem eine in einer axialen Richtung der Abtriebswelle verschiebbare Axialmutter zum Bewegen des mindestens einen Verbindungselements zwischen der jeweiligen geöffneten Stellung und der jeweiligen Bremsstellung. Dies bedeutet, dass das angetriebene Stellglied eine verschiebbare Axialmutter umfasst, welche mit dem mindestens einen Verbindungselement wirkgekoppelt ist, um dieses zu bewegen.
Vorzugsweise sind die Axialmutter, das erste und das zweite Verbindungselement koaxial in Reihe auf der Abtriebswelle angeordnet, sodass ein Verschieben der Axialmutter ein Verschieben des zweiten Verbindungselements und dessen Bewegung wiederum ein Verschieben des ersten Verbindungselements bewirkt. Selbstverständlich ist ebenso eine andere Reihenfolge möglich.
Vorzugsweise ist die verschiebbare Axialmutter mittels eines Kugelgewindes in der axialen Richtung verschiebbar. Ein Kugelgewinde stellt eine mögliche Ausführungsform des voranstehend beschriebenen Linearantriebs dar und ermöglicht eine leichtgängige und einfache Relativbewegung der hierüber verbundenen Komponenten, so dass die beschriebene Axialmutter mittels des entsprechenden Antriebs axial zwischen ihrer geöffneten Stellung und ihrer Bremsstellung verschiebbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das mindestens eine Verbindungselement jeweils einen Reibbelag zur Bereitstellung einer drehfesten Verbindung mittels einer reibschlüssigen Verbindung. Über den Reibbelag kann somit eine drehfeste Verbindung zu einem hierdurch beaufschlagten Bauteil, beispielsweise dem Gehäuse, bereitgestellt werden, um das Verbindungselement bzw. die Abtriebswelle oder den Differentialkorb relativ hierzu zu fixieren.
Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst das mindestens eine Verbindungselement jeweils formschlüssige Verbindungsmittel zur Bereitstellung einer drehfesten Verbindung mittels einer formschlüssigen Verbindung. Somit kann ebenfalls eine Fixierung der Abtriebswelle bzw. des Differentialkorbes relativ zu dem Getriebegehäuse erzielt werden. Hierzu greift das mindestens eine Verbindungselement mittels der formschlüssigen Verbindungsmittel beispielsweise in entsprechend ausgestaltete Abschnitte des Getriebegehäuses ein. Die formschlüssige Verbindung kann zusätzlich zu der reibschlüssigen Verbindung vorgesehen sein und eine maximale Haltekraft der reibschlüssigen Verbindung zusätzlich erhöhen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Feststellvorrichtung nass oder trocken ausgeführt sein.
Außerdem kann der Aktor eine Anzahl von Mitnehmern zum Lösen des mindestens einen Verbindungselements aus dessen jeweiliger Bremsstellung umfassen. Die Mitnehmer sind beispielsweise dazu vorgesehen, ein sich in Verbindung mit einem anderen Bauteil, beispielsweise dem Getriebegehäuse, befindliches Verbindungselement von diesem zu lösen, und somit eine drehfeste Verbindung mit diesem aufzuheben. Vorzugsweise kann das mindestens eine Verbindungselement mittels der Mitnehmer aus der Bremsstellung zurück in die gelöste Stellung bewegt werden. Hierzu können die Mitnehmer mit der verschiebbaren Axialmutter wirkgekoppelt oder verbunden sein, so dass diese der Bewegung der Axialmutter folgen.
Des Weiteren wird ein Ausgleichsgetriebe mit mindestens einer Feststellvorrichtung vorgeschlagen, wobei die Feststellvorrichtung gemäß der gegebenen Beschreibung ausgebildet ist. Hierbei ist eine Abtriebswelle des
Ausgleichsgetriebes mittels des ersten Verbindungselements des mindestens einen Verbindungselements in der Bremsstellung drehfest mit einem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Ausgleichsgetriebe eine Mehrzahl von Abtriebswellen, wobei jeder Abtriebswelle jeweils eine Feststellvorrichtung zugeordnet ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Ausgestaltung der einzelnen Feststellvorrichtungen, da diese lediglich ein Verbindungselement zum Verbinden der jeweiligen Abtriebswelle mit dem Getriebegehäuse erfordern. Auf diese Weise ist jede Abtriebswelle unmittelbar durch die zugehörige Feststellvorrichtung blockiert und das Fahrzeug gesichert, sobald sich die Feststellvorrichtungen jeweils in betätigtem Zustand befinden. Ein zusätzliches Verbinden des Differentialkorbs mit dem Getriebegehäuse zum Blockieren der anderen Antriebswellen ist in diesem Fall nicht mehr notwendig. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:
Fig.1 eine schematische Darstellung eines Ausgleichsgetriebes mit einer erfindungsgemäßen Feststellvorrichtung,
Fig. eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Feststellvorrichtung in eingebautem Zustand und
Fig. 3 eine geschnittene perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Feststellvorrichtung in eingebautem Zustand gemäß Fig. 2.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausgleichsgetriebes 10 mit einer erfindungsgemäßen Feststellvorrichtung 15. Das Ausgleichsgetriebe 10 umfasst eine Antriebswelle 11 sowie zwei Abtriebswellen 12a und 12b, welche über ein in einem Differentialkorb 14 angeordnetes Differentialgetriebe miteinander wirkgekoppelt sind. Das Ausgleichsgetriebe 10 entspricht also einem herkömmlichen und allgemein bekannten Ausgleichsgetriebe, so dass auf Erläuterungen zu dessen Konstruktion und Funktionsweise verzichtet wird. Die zusätzlich vorgesehene Feststellvorrichtung 15 ist in der dargestellten Ausführungsform abtriebsseitig im Bereich einer Abtriebswelle 12b an dem Getriebegehäuse 13 angeordnet bzw. in diese integriert und umfasst einen Aktor zur Betätigung der Feststellvorrichtung. Der Aktor umfasst einen Elektromotor als elektrischen Antrieb 16, der über einen Linearantrieb, welcher eine Getriebestufe 17 und ein hiermit wirkgekoppeltes Kugelgewinde 18 umfasst, eine Axialmutter 19 antreibt. Diese ist koaxial zu der Abtriebswelle 12b angeordnet und in deren axialer Erstreckungsrichtung zwischen einer geöffneten Stellung (in Fig.1 dargestellt) und einer Bremsstellung (nicht dargestellt) verschiebbar. Die verschiebbare Axialmutter 19 wird bei einer Verschiebung in die Bremsstellung in Richtung des zweiten Verbindungselements 20 verschoben, um dieses zu beaufschlagen. Das zweite Verbin- dungselement 20 ist drehfest und axial verschiebbar mit dem Differentialkorb 14 verbunden. Wird die verschiebbare Axialmutter 19 weiter in der
beschriebenen axialen Richtung verschoben, so drückt diese das zweite Verbindungselement 20 gegen ein erstes Verbindungselement 21 , welches drehfest und axial verschiebbar mit der Abtriebswelle 12b verbunden ist. Wird das erste Verbindungselement 21 nun ebenfalls mittelbar über das zweite Verbindungselement 20 durch die Axialmutter 19 beaufschlagt, so wird das erste Verbindungselement 21 gegen einen Wandabschnitt 22 des Ausgleichsgehäuses 10 gedrückt. Das erste und das zweite Verbindungselement 20, 21 weisen in der dargestellten Ausführungsform jeweils eine Topfform bzw. eine konische Form auf, wobei im Bereich eines äußeren Randes jedes Verbindungselements jeweils ein Reibbelag 20a, 21a angeordnet ist, welcher zur Verbesserung eines Reibschlusses bzw. einer gegenseitigen reibschlüssigen Verbindung dient.
In der Bremsstellung (nicht dargestellt) der Axialschraube 19 beaufschlägt diese unmittelbar das zweite Verbindungselement 20 und über dieses mittelbar das erste Verbindungselement 21 , welches wiederum gegen einen Abschnitt 9 des Getriebegehäuses gedrückt wird. Hierdurch ist somit sowohl der Differentialkorb 14 als auch die Abtriebswelle 12b mit dem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes 10 reibschlüssig verbunden. Dies bewirkt, dass nicht nur die Abtriebswelle 12b sondern auch eine gegenüberliegende zweite Abtriebswelle 12a (nicht dargestellt) blockiert ist. Dies ermöglicht somit ein Abstellen und Sichern des Fahrzeugs auf einem Untergrund mit unterschiedlicher Beschaffenheit für das jeweilige Rad, einen sogenannten μ-Split.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist es möglich, die Feststellvorrichtung 15 im Inneren des Ausgleichsgetriebes 10 anzuordnen. Die Feststellvorrichtung ist somit ein Teil des Ausgleichsgetriebes und stellt daher eine vollständig kapselbare Anordnung dar, die lediglich eine Zuleitung zur Steuerung des Antriebs erfordert. Im Übrigen bietet die Anordnung den Vorteil, dass deren beweg- liehe Komponenten vor Umwelteinflüssen geschützt sind. Darüber hinaus bietet die gekapselte Anordnung einen verbesserten Diebstahlschutz.
Fig.2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Feststellvorrichtung in eingebautem Zustand, wobei auf eine Darstellung des vollständigen Ausgleichsgetriebes verzichtet wurde. Wie bereits zu Fig. 1 erläutert, wird die Getriebestufe 170 von dem Antrieb 160 (vgl. Fig. 3) angetrieben und relativ zu dem Getriebegehäuse 130 gedreht. Mittels des Kugelgewindes 240 erfolgt eine axiale Längsverschiebung der Axialmutter 190 in axialer Richtung der Abtriebsachse 120b. Diese beaufschlägt das zweite Verbindungselement 200 unmittelbar, sodass dieses ebenfalls in der axialen Richtung gegen das erste Verbindungselement 210 verschoben wird. Das erste Verbindungselement 210 wird folglich mittelbar von der Axialmutter 190 in axialer Richtung gegen den Wandabschnitt 220 des Getriebegehäuses 130 gedrückt. In der Bremsstellung drückt bzw. verspannt die Axialmutter 190 das zweite Verbindungselement 200 also gegen das erste Verbindungselement 210, welches wiederum gegen den Wandabschnitt 220 gedrückt wird, und somit die Abtriebswelle 120b und den Differentialkorb 140 reibschlüssig gegen eine jeweilige Drehbewegung blockiert. Hierzu sind das erste und das zweite Verbindungselement wie beschrieben drehfest und verschiebbar an dem Differentialkorb 140 bzw. an der Abtriebswelle 120b anzuordnen.
In Fig. 3 ist eine geschnittene perspektivische Ansicht der Feststellvorrichtung in eingebautem Zustand gemäß Fig. 2 dargestellt, so dass auf die voranstehende Beschreibung verwiesen wird. Darüber hinaus ist eine beispielhafte Anordnung eines als Elektromotor ausgeführten Antriebs 160 zum Drehantrieb der Getriebestufe 170 dargestellt. Alternativ (nicht dargestellt) kann ebenso ein hydraulischer Antrieb zur Bereitstellung der Drehbewegung der Getriebestufe 170 oder zur Bereitstellung der axialen Linearbewegung der Axialmutter 190 vorgesehen sein. Bezugszeichenliste:
10 Ausgleichsgetriebe
11 Antriebswelle
12a Abtriebswelle
12b Abtriebswelle
13 Getriebegehäuse
14 Differentialkorb
15 Feststellvorrichtung
16 Antrieb
17 Getriebestufe
18 Kugelgewinde
19 Axialmutter
20 zweites Verbindungselement 20a Reibbelag
21 erstes Verbindungselement 21a Reibbelag
22 Wandabschnitt
120b Abtriebswelle
130 Getriebegehäuse
140 Differentialkorb
150 Feststellvorrichtung
160 Antrieb
170 Getriebestufe
190 Axialmutter
200 zweites Verbindungselement
210 erstes Verbindungselement
220 Wandabschnitt
230 Mitnehmer
240 Kugelgewinde

Claims

Patentansprüche
1. ) Feststellvorrichtung für ein Ausgleichsgetriebe (10), mit
- einem Aktor (16, 17,18,19) und
- mindestens einem Verbindungselement (20,2 ),
wobei das mindestens eine Verbindungselement (20,21 ) mittels des Aktors (16, 17,18,19) zwischen einer jeweiligen geöffneten Stellung und einer jeweiligen Bremsstellung bewegbar ist und eine Abtriebswelle (12b) des Ausgleichsgetriebes (10) mittels eines ersten Verbindungselements (21 ) des mindestens einen Verbindungselements (20,21 ) in dessen zugehöriger Bremsstellung drehfest mit einem Gehäuse ( 3) des Ausgleichsgetriebes (10) verbindbar ist.
2. ) Feststellvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei das erste Verbindungselement (21 ) drehfest mit der Abtriebswelle (12b) verbunden ist.
3. ) Feststellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Feststellvorrichtung (15) ein zweites Verbindungselement (20) umfasst, welches mittels des Aktors (16, 17,18,19) zwischen einer geöffneten Stellung und einer Bremsstellung des zweiten Verbindungselements (20) bewegbar ist, wobei ein Differentialkorb (14) des Ausgleichsgetriebes (10) mittels des zweiten Verbindungselements (20) in dessen Bremsstellung drehfest mit dem Gehäuse (13) verbindbar ist.
4. ) Feststellvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das zweite Verbindungselement (20) drehfest mit dem Differentialkorb (14) verbunden ist.
5. ) Feststellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der
Aktor (16, 17,18,19) einen elektrischen Antrieb (16) und/oder einen hydraulischen Antrieb umfasst.
6. ) Feststellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der
Aktor (16, 17,18,19) außerdem eine in einer axialen Richtung der Abtriebswelle (12b) verschiebbare Axialmutter (19) zum Bewegen des mindestens einen Verbindungselements (20,21) zwischen der jeweiligen geöffneten Stellung und der jeweiligen Bremsstellung umfasst.
7. ) Feststellvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die verschiebbare Axialmutter (19) mittels eines Kugelgewindes (18) in der axialen Richtung verschiebbar ist.
8. ) Feststellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das mindestens eine Verbindungselement (20,21) jeweils einen Reibbelag (20a, 21a) zur Bereitstellung einer drehfesten Verbindung mittels einer reibschlüssigen Verbindung umfasst.
9. ) Feststellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das mindestens eine Verbindungselement (20,21 ) jeweils formschlüssige Verbindungsmittel zur Bereitstellung einer drehfesten Verbindung mittels einer formschlüssigen Verbindung umfasst.
10. ) Feststellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der
Aktor (16, 17,18,19) eine Anzahl von Mitnehmern (230) zum Lösen des mindestens einen Verbindungselements (20,21 ,200,210) aus dessen jeweiliger Bremsstellung umfasst. Ausgleichsgetriebe mit mindestens einer Feststellvorrichtung, wobei die Feststellvorrichtung (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist, und wobei eine Abtriebswelle (12b) des Ausgleichsgetriebes (10) mittels des ersten Verbindungselements (21 ) des mindestens einen Verbindungselements (20,21 ) in der Bremsstellung drehfest mit einem Gehäuse (13) des Ausgleichsgetriebes (10) verbunden ist.
Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 11 , wobei das Ausgleichsgetriebe (10) eine Mehrzahl von Abtriebswellen (12a, 12b) umfasst und jeder Abtriebswelle (12a, 12b) jeweils eine Feststellvorrichtung (15) zugeordnet ist.
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