WO2007071314A1 - Differentialanordnung mit zwei gemeinsam betätigten axialverstellvorrichtungen - Google Patents

Differentialanordnung mit zwei gemeinsam betätigten axialverstellvorrichtungen Download PDF

Info

Publication number
WO2007071314A1
WO2007071314A1 PCT/EP2006/011587 EP2006011587W WO2007071314A1 WO 2007071314 A1 WO2007071314 A1 WO 2007071314A1 EP 2006011587 W EP2006011587 W EP 2006011587W WO 2007071314 A1 WO2007071314 A1 WO 2007071314A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
differential
section
gear
discs
electric motor
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/011587
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Theodor Gassmann
Mark Schmidt
Kai Sorge
Kurt Müller
Ralph Mertens
Original Assignee
Gkn Driveline International Gmbh
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 Gkn Driveline International Gmbh filed Critical Gkn Driveline International Gmbh
Priority to US12/158,653 priority Critical patent/US20090163313A1/en
Priority to JP2008546176A priority patent/JP5135226B2/ja
Publication of WO2007071314A1 publication Critical patent/WO2007071314A1/de

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/20Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H48/30Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using externally-actuatable means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/20Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H48/22Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using friction clutches or brakes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/20Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H48/295Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using multiple means for force boosting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/20Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H48/30Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using externally-actuatable means
    • F16H48/34Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using externally-actuatable means using electromagnetic or electric actuators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • F16H2048/102Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears with spur gears engaging face gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • F16H2048/106Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears characterised by two sun gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/20Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H2048/204Control of arrangements for suppressing differential actions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/20Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H48/30Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using externally-actuatable means
    • F16H48/34Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using externally-actuatable means using electromagnetic or electric actuators
    • F16H2048/343Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using externally-actuatable means using electromagnetic or electric actuators using a rotary motor

Definitions

  • the invention relates to a differential arrangement for variable torque distribution in the drive train of a motor vehicle comprising a differential having an input shaft and two output shafts which have a balancing effect with each other.
  • the operation of the variable torque distribution differential assembly is such that a portion of the torque input via the input shaft is diverted from the differential carrier before splitting on the two output shafts; the branched-off torque component is additionally impressed on one of the two output shafts behind the distribution of the remaining torque.
  • a gear stage and a friction clutch are provided per output shaft.
  • the gear stage includes an input gear driven by the differential carrier that accelerates or decelerates an output gear. By coupling the output gear to the associated output shaft of the differential, the latter is accelerated or decelerated.
  • Such differential arrangements can be used for distributing the torque between the two side shafts of an axle differential, as is known, for example, from DE 103 42 164 A1, or for the controlled distribution of the torque between the two axle shafts of a center differential of a motor vehicle driven by multiple axles.
  • a drive arrangement of a motor vehicle with two driven axles is known, which can be coupled in each case via a separate friction clutch to an output shaft of the gearbox.
  • an actuator is provided which comprises an electric motor and two ball screws driven therefrom.
  • the ball screws each comprise a nut and a spindle, of which a component is in operative connection with an associated disc pack.
  • the adjustment of the spindles is, depending on the direction of rotation of the electric motor, opposite to each other. This means that in a first direction of rotation of the electric motor, the first clutch is closed while the second clutch is opened. Upon actuation of the electric motor in the opposite direction, the second clutch is closed and the first clutch is opened.
  • Axialverstellvoroplasty with double function is known.
  • the Axialverstellvorutter is part of a Swissachsgetriebean Aunt, which comprises a multi-step transmission and a lockable by means of a friction clutch differential gear.
  • the Axialverstellvorutter is designed in the form of a Kugelrampenanord- tion and comprises a central disc, a first outer disc for applying the friction clutch and a second outer disc for applying a shift sleeve for the multi-step transmission.
  • a solution according to the invention consists in a differential arrangement for variable torque distribution in the drive train of a motor vehicle, comprising a differential gear with a rotatably drivable differential carrier and two mounted on a rotation axis output shafts which are drivingly connected to the differential carrier via a differential gear set, wherein between the differential carrier and the output shafts each one first drive train is formed; each output shaft a gear stage which is drivingly connected to the differential carrier on the one hand and one of the output shafts on the other hand and is part of a second drive train functionally parallel to the first drive train; per gear stage, a friction clutch for opening and closing the second drive train;
  • Each friction clutch has an axial adjustment device in the form of a ball ramp arrangement for actuating the friction clutch, each having two disks which are coaxial with the axis of rotation, one axially supported and the other axially displaceable, of which at least one is rotationally drivable, with the two disks resting against each other facing end faces having a plurality of ball groove
  • the advantage of the differential assembly according to the invention is that this requires only a small number of parts, since only a single electric motor is provided, which actuates both Axialverstellvortechnischen. This also results in a smaller space of the arrangement and a low weight.
  • the ball grooves of the two Axialverstellvorutteren are preferably designed such Tiefenver Slich that actuation of the electric motor in one direction causes removal of the two discs of the first Axialverstellvortechnisch from each other, while the two discs of the second Axialverstellvorides the same axial distance from each other.
  • the ball grooves of the disks which can be driven in rotation in each case in plan view of the end faces, have a variable depth in the same circumferential direction, the electric motor being drive-connected to the disks which can be driven in rotation such that they are always rotated in the same direction of rotation. the.
  • the same design of the ball grooves of the two driven discs is particularly favorable in terms of a common part concept for the production.
  • the ball grooves of the two driven pulleys - each in plan view of the end faces - would have a variable depth in the opposite circumferential direction.
  • the axially supported discs of the two Axialverstellvorraumen are each rotatably held in the housing, while the axially displaceable discs are driven in rotation by the respective electric motor.
  • the ball grooves of the two discs of the two Axialverstellvoriquesen each have an idling section of constant depth and a subsequent active section with variable pitch.
  • a zero point position is preferably defined between the idling section and the active section.
  • the idle sections are each the same length or longer than the active sections to ensure full functionality of the ball ramp assembly over the entire length of the effective ranges. Starting the balls of the opposite ball ramp arrangement against end stops of the idling areas is thus precluded.
  • the ball grooves of the two Axialverstellvoriquesen are designed so that upon actuation of the electric motor - starting from the zero point - the balls of an axial adjustment are performed in the idle sections, while the balls of the other Axialverstellvorraum be guided into the active sections.
  • the zero point position is formed by latching recesses which are arranged in the ball grooves of at least one of the two ball ramp assemblies respectively in the transition region between the active sections and the idle sections and in which the associated balls can engage. Due to the defined zero position, the system can be calibrated during operation, so that always an optimal dosage of the locking torque for the friction clutch can be done.
  • the effective portions of the two Axialverstellvoriquesen each have a first portion of greater pitch and a subsequent second portion of smaller pitch.
  • the first section preferably extends over a smaller circular arc section than the second section.
  • the adjoining the first section second section has a flatter slope, so that here results in a smaller axial travel over the angle of rotation.
  • This second section serves to control the friction clutch in its working area. Due to the flat slope results in a sensitive adjustment of Axialverstellvorraum and thus a particularly accurate control of the friction clutch. Characterized in that the first groove portion extends over a smaller circular arc portion than the second groove portion is on the one hand a particularly short response time and on the other hand, a particularly sensitive control in the work area possible.
  • the electric motor has an output shaft, which is drive-connected via an intermediate gear with the rotatably driven disks of the two Axlverstellvorraumen.
  • the intermediate gear preferably comprises an intermediate shaft which is parallel to the axis of rotation. This results in a radially compact structure.
  • the electric motor is preferably arranged axially in the region of one of the two friction clutches, namely the first or the second friction clutch.
  • the friction clutches of the differential assembly according to the invention can be formed standing, that is, they are held stationary relative to a stationary housing.
  • the gear stage runs around the axis of rotation.
  • the gear stage then comprises in each case one with the differential carrier rotatably connected first sun gear, one with the associated output shaft rotatably connected second sun gear, at least one planetary gear meshing with the two Clarrä- and a the at least one planetary gear supporting web element which can rotate about the longitudinal axis.
  • the stationary friction clutch comprises outer plates which are connected non-rotatably to the housing and inner disks connected to the web element of the gear stage.
  • the friction clutches may also be designed such that they rotate about the axis of rotation.
  • the gear stage is stationary in the housing.
  • Figure 1 shows the differential assembly according to the invention in longitudinal section
  • Figure 2 shows the differential assembly of Figure 1 in longitudinal section through another sectional plane.
  • Figure 3 shows the friction clutch ball ramp unit of Figure 1 as a detail in longitudinal section
  • Figure 4 shows the friction clutch ball ramp unit of Figure 1 as a detail in cross section
  • FIG. 5 shows the adjusting disk of the first ball ramp arrangement from FIG.
  • FIG. 6 shows the support disk belonging to the adjusting disk from FIG. 5 in a top view
  • FIG. 7 shows a circumferential section through the groove base of a ball groove of the adjusting disk from FIG. 5 and the supporting disk from FIG. 6;
  • FIG. 8 shows the adjusting disk of the second ball ramp arrangement from FIG. 1 in a top view
  • FIG. 9 shows the support disk associated with the adjusting disk from FIG. 8 in a top view
  • FIGS. 1 and 2 will be described together below. It is shown a differential arrangement 2 for the variable torque distribution in the drive train of a motor vehicle.
  • the differential assembly 2 is driven by a stepped transmission, not shown here via a drive shaft and the incoming torque is distributed to two side shafts 3, 3 1 .
  • the differential assembly 2 comprises a differential cage 4 which is rotatably mounted in a stationary differential housing 5 about the axis of rotation A by means of rolling bearings 11, 11 '.
  • a ring gear 6 is fixed, which is driven by the drive shaft of the motor vehicle.
  • a plurality of differential gears 7 are rotatably mounted on the axis of rotation A perpendicular pin 8, which rotate with the differential carrier 4.
  • the differential gears 7 mesh with two side-shaft gears 9, 9 ', which in turn are rotatably connected to a respective side shaft 3, 3'.
  • the differential gears 7 and the side shaft gears 9, 9 ' together form a differential gear set for torque transmission from the differential carrier 4 to the side shafts 3, 3'.
  • a first drive train is formed between the differential carrier and the side shafts 3, 3 '.
  • the differential gear is in the form of a Kegelraddifferenti- designed as the differential gears 7 spur gears and the side shaft gears 9, 9 'crown wheels.
  • each thrust bearing 10, 10 ' are provided between the crown wheels and the differential carrier 4.
  • the visible only in Figure 2 legs 12, 12 ' are integrally connected to the differential case 5 and serve to connect the gear assembly to the body of the motor vehicle.
  • each side shaft 3, 3 ' a transmission module 13, 13' provided for the variable torque distribution. Since these are of the same design, the same components have the same reference numerals, wherein the reference numerals of the left gear module 13, 13 'are provided with primed indices.
  • the gear modules 13, 13 ' comprise as assemblies each a gear stage 14, 14', a friction clutch 15, 15 'and an axial adjustment 16, 16'.
  • the gear 14, 14 ' is connected to the differential carrier 4 on the one hand and with an associated Side shaft 3, 3 1 on the other hand drive connected. It is part of a second powertrain, which is functionally connected in parallel with the first powertrain.
  • the Axialverstellvorraum 16, 16 ' is coaxial with the axis of rotation A and is used to actuate the purpose coaxial friction clutch 15, 15'.
  • the friction clutch 15, 15 ' controls the parallel second drive train and can this opening or closing, whereby the torque distribution between the side shafts 3, 3' changes.
  • the gear modules 13, 13 ' are each connected via flange 17, 17' to the differential case 5. Since both gear modules correspond to each other in terms of their structure and operation, only one example will be described.
  • the transmission module 13 comprises a housing 18, a first shaft 19, 19 'rotatably mounted therein on the axis of rotation A and integrally formed with the respective side shaft 3, 3', and a second shaft 20, 20 rotatably mounted coaxially on the first shaft '.
  • the first shaft 19, 19 ' by means of a roller bearing 22, 22' rotatably mounted in the housing 18 and by means of a shaft seal 23, 23 'sealed with respect to this.
  • the first shaft 19, 19 ' has a longitudinal toothing 24, 24', which is inserted in a corresponding counter-toothing of the associated side tenwellenrads 9, 9 'rotatably.
  • the first shaft On the output side, the first shaft has a flange 25, 25 'for connection to an axle shaft of the motor vehicle, not shown here.
  • the second shaft 20, 20 ' which is designed in the form of a hollow shaft and slidably mounted on the first shaft 19, 19', has a longitudinal toothing 26, 26 ', which is rotatably inserted into a corresponding counter-toothing on the differential carrier 4.
  • the gear stage 14, 14 ' comprises a first sun gear 27, 27', which is integrally connected to the hollow shaft 20, 20 ', a plurality with the first sun gear 27, 27 "meshing planetary gears 28 and a meshing with the planetary gears second sun gear 29, 29th
  • the planetary gears 28 are each formed integrally and comprise two toothed sections 32, 33, 32 ', 33', one of which is connected to the first sun gear 27, 27 '. and the other meshes with the second sun gear 29, 29 ', and between the two sun gears is a thrust bearing 34, 34'. intended.
  • the two sun gears In order to achieve a speed ratio between the first shaft and the hollow shaft seated thereon, the two sun gears have a different number of teeth.
  • the numbers of teeth of the planetary gears 28 and the sun gears are so strong that a speed difference of up to 15% is achieved between the first shaft and the hollow shaft.
  • the planetary gears 28 are rotatably received on pins 35 in a web element 36, 36 'by means of needle bearings 31.
  • the web element 36, 36 ' is designed basket-shaped and largely closed to the outside.
  • On the outer peripheral surface 37, 37 'of the rod member 36, 36' engagement means are provided, in the inner disk 38, 38 'of the friction clutch 15, 15' rotatably engage.
  • the friction clutch 15, 15 ' comprises in addition to the inner plates 38, 38', which are held axially displaceable on the axis of rotation A, for this purpose coaxial outer plates 39, 39 ', which are secured against rotation relative to the housing 18 and held axially displaceable along the axis of rotation A.
  • the outer disks 39, 39 'and the inner disks 38, 38' are arranged axially alternately and together form a disk pack, which is axially supported relative to the housing 18.
  • the control of the friction clutch 15, 15 'to generate the required clutch torque via the associated Axialverstellvorraum 16, 16', which is designed as a ball ramp assembly and two coaxial with the axis of rotation A discs 42, 43; 42 ', 43'.
  • the first of the discs as a support plate 42, 42 'designed, which is axially supported relative to the differential case 5 and held against rotation therewith.
  • the second disc is designed as an axially displaceable and rotatably drivable adjusting disc 43, 43 '.
  • the two discs each have on their mutually facing end faces a plurality of circumferentially distributed and extending in the circumferential direction ball grooves 44, 45; 44 ', 45' with opposing depth.
  • a ball 41 is received, over which the two disks are supported against each other.
  • the adjusting disc 43, 43 ' exclusively radially mounted on the balls 41 relative to the support plate 42, 42', wherein the support plate is fixed in the differential housing 5.
  • Axially between the two disks is an annular disk-shaped cage 46 with circumferentially distributed windows. In each window, one of the balls 41 is received, which are held in the circumferential direction in a defined position to each other.
  • adjusting discs 43, 43' and supporting discs 42, 42 ' are in the position which is closest to one another.
  • the balls 41 run in areas of lesser depth.
  • the adjusting disc 43, 43 ' has on its rear side a radial pressure surface, which acts on an intermediate axial bearing 47, 47', a pressure plate 48, 48 'axially.
  • the thrust bearing 47, 47 * is designed as a ball bearing, wherein first bearing grooves in the pressure surface of the adjusting disc 43, 43 'are provided and second bearing grooves in the opposite surface of the pressure plate 48, 48' are incorporated.
  • the pressure plate 48, 48 ' is axially in abutment with the disk set and acts on this when actuating the ball ramp arrangement with an axial force in the closing direction.
  • an actuation of the ball ramp arrangement leads to a predetermined blocking of the friction clutch 15, 15 'and thus to a coupling of the revolving gear stage 14, 14' to the stationary housing 18, 18 " 43, 43 'are actuated in the opposite direction, whereby compression springs, which are axially supported on the gear housing and act on the adjusting disk 43, 43', which are not visible in the present section, bring about a return of the adjusting disk 43, 43 'in the direction of the support disk 42, 42'.
  • this is provided on its outer circumferential surface with an external toothing 49, 49'.
  • a pinion 50, 50' which is rotatably mounted in the housing 18, 18 * and is drive-connected with an electric motor 52.
  • the special feature of this The invention is that only one single electric motor 52 is provided for rotating the adjusting disk 43 of the first friction clutch 15 and for rotating the adjusting disk 43 'of the second friction clutch 15'.
  • the electric motor 52 is flanged to the housing 18 and drive-connected via an intermediate gear 53, 53 'with the two adjusting discs 43, 43' of the ball ramp assemblies.
  • the intermediate gear 53, 53 ' comprises two gears 54, 54' and an intermediate shaft 55, with which the two gears are rotatably connected at opposite ends of the intermediate shaft.
  • the rotationally fixed connection usually takes place via a splined shaft profile.
  • the motor-side gear 54 meshes on the one hand with the drive pin 56 of the electric motor 52 and thus drives the intermediate shaft 55; on the other hand, it meshes with the pinion 50 rotatably mounted in the housing 18, which in turn meshes with the external toothing 49 of the adjusting disk 43 of the motor-side ball ramp arrangement.
  • the wheel pairing of the opposite drive is the same.
  • the left gear 54 'seated on the intermediate shaft 55 is in meshing engagement with a corresponding pinion 50' 'mounted rotatably in the housing 18' which in turn meshes with the external gear 49 'of the adjusting disk 43' of the second ball ramp assembly It is shown that the intermediate shaft 55 is rotatably mounted at its outer ends by means of needle bearings 58, 58 'in housing bores 59, 59'
  • the toothed wheels 54, 54 ' are arranged axially at a small distance adjacent to the bearing points in order to keep lateral forces acting on the intermediate shaft 55.
  • the intermediate shaft 55 is sealed relative to the housing cover by means of a sealing ring 60 Lubricant spaces between the engine-side transmission module 13 for the right output shaft 3 and the Sevengeset ZT directed transmission module 13 'for the left output shaft 3'.
  • the unit consisting of electric motor 52, intermediate gear 53, 53 ', right and left ball ramp assembly and right and left friction clutch 15, 15' is shown in Figure 3.
  • the friction clutches are inoperative, so that the adjusting discs 43, 43 'and the support discs 42, 42' of the two ball ramp assemblies each have a smallest axial distance from each other.
  • the balls 41 of the two ball ramp assemblies are not visible in this figure because they are in other cutting planes.
  • the teeth of the two pinions 50, 50 ' which extend over a greater axial length than the respective adjusting disc 43, 43' in order to remain in engagement with the outer toothing even when the adjusting disc is displaced axially.
  • the said components or parts thereof are to be seen in supervision.
  • the pinion 50 has a first gear portion 62 of larger diameter, which meshes with the gear 54, and a second gear portion 63 of smaller diameter, which is the outer lubveriereung 49 of the adjusting disk 43 in engagement.
  • FIGS. 5 and 6 show the support disk 42 and the associated adjusting disk 43 of one of the two ball ramp arrangements. It can be seen that four circumferentially distributed ball grooves 44, 45 are provided for each disk 42, 43, which are designed to be identical, that is to say have the same profile in the circumferential direction.
  • the adjusting disc 43 has a bore 51 into which a locking pin is to be inserted for rotationally fixed fixation. Approximately diametrically opposite a recess 61 is provided, on which the associated pinion 50 is guided past.
  • Figure 7 shows a ball groove 44 representative of both discs 42, 43 in the circumferential section through the RiI- len ground.
  • the ball groove 44 has an idle section 64 of constant depth and an adjoining effective portion 65 with - starting from the idling section - decreasing depth.
  • the idling section 64 extends over a larger arcuate section (v) than the arc section ( ⁇ + ⁇ ) of the kneading section 65.
  • Idler section 64 and knitting section 65 of the first ball ramp assembly 16 are relative to idle section 64 'and active section 65 "of the second ball ramp arrangement 16 'arranged so that - starting from a zero point position - upon actuation of the electric motor in a first direction of rotation, the balls of a ball ramp assembly run into the active sections, while the balls of the second ball ramp assembly run in the idle sections the balls of the second ball ramp assembly into the knuckle sections while the balls of the first ball ramp assembly run into the idle sections.
  • the corresponding ones have Discs 42, 43; 42 ', 43' the smallest distance from each other and the associated friction clutch 15, 15 'is in the unactuated state.
  • the axial displacement of the discs takes place in the active portions 65, 65 'of the discs, so that the associated friction clutch 15, 15' is actuated.
  • the active sections 65, 65 'of the two ball ramp arrangements 16, 16' each comprise a first section 66, 66 'or effective area of greater pitch and a second section 67, 67' or active area of smaller pitch adjoining thereto.
  • the first active region 66, 66 * extends over a circular arc section ⁇ of up to 5 ° with a linear gradient of about 5 ° to 10 °.
  • This first operative portion 66, 66 ' is relatively steep, so that a large travel is covered over the angle of rotation. This is favorable in order to quickly overcome the clutch clearance of the friction clutch 15, 15 ', starting from the non-actuated state.
  • the second effective region 67, 67 ' extends over a circular arc section ⁇ of up to 30 ° with a linear gradient of approximately 1.5 ° to 2.5 °.
  • the shallow rise of the second effective range is particularly favorable for the working range of the friction clutch 15, 15 * in order to be able to set the friction torque precisely.
  • a connecting transition region 68, 68 ' is provided, which is curved with a small radius and has a relatively short length.
  • the idling section 64, 64 * has an arc section Y of up to 35 °.
  • Figures 8 and 9 show the discs 42 ', 43' of the second ball ramp assembly. With regard to their construction and their mode of operation, these correspond as far as possible to those of the first ball ramp arrangement. It is referred to the above description in terms of the similarities.
  • the only difference of the present discs is that between the idle sections 64 'and the operative portions 65' of the ball grooves 44 ', 45' Rastausneh- are provided 69, in which the corresponding balls 41 can engage. These recesses 69 serve to calibrate the system during operation, that is to define a zero point position.
  • the locking recesses 69 are each in the form of grooves extending transversely to the groove, which - viewed in the circumferential section through the groove base - are concavely curved and have a smaller radius than the balls 41.
  • the located in the zero point balls 41 - in the circumferential section viewed through the groove bottom - supported at two points and held in a defined circumferential position.
  • This neutral position of the balls 41 is designated in FIGS. 8 and 9 by 'A', while the ball bearings with the greatest axial spread are denoted by 'B' and the ball layers in end positions within the idling sections are designated by 'C'.
  • the ball ramp assemblies 16, 16 have an extremely short response time and a sensitive working range, whereby regular calibration of the system by means of the zero point definition also ensures accurate control over the entire service life.
  • the transmission modules 13, 13 allow precise control of the drive torque of the motor vehicle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

Differentialanordnung 2 zur variablen Drehmomentverteilung, umfassend ein Differentialgetriebe 21 mit einem drehend antreibbaren Differentialkorb 4 und zwei auf einer Drehachse A gelagerten Ausgangswellen 3, 3', die mit dem Differentialkorb 4 über einen Differentialrädersatz 7, 9, 9' antriebsverbunden sind, wobei zwischen dem Differentialkorb 4 und jeder der Ausgangswellen 3, 31 ein erster Antriebsstrang gebildet ist; je Ausgangswelle 3, 3' eine Getriebestufe 14, 14', die mit dem Differentialkorb 4 einerseits und einer der Ausgangs wellen 3, 3' andererseits antriebsverbunden ist und die Teil eines zum ersten Antriebsstrang funktional parallelen zweiten Antriebs Stranges ist; je Getriebestufe 14, 14' eine Reibungskupplung 15, 15' zum An- und Abkoppeln des zweiten Antriebsstranges; je Reibungskupplung 15, 15' eine Axialverstellvorrichtung 16, 16' in Form einer Kugelrampenanordnung zur Betätigung der Reibungskupplung, mit jeweils zwei zur Drehachse A koaxialen Scheiben 42, 43; 42' , 43' , die auf ihren einander zugewandten Stirnflächen mehrere tiefenveränderliche Kugelrillen 44, 45; 44' , 45' aufweisen, in denen Kugeln 41 gehalten sind; sowie einen einzigen Elektromotor 52, der mit den drehend antreibbaren Scheiben 43; 43' beider Axialverstellvorrichtungen 16, 16' antriebsverbunden ist.

Description

Differentialanordnung mit zwei gemeinsam betätigten Axialverstellvorrichtungen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Differentialanordnung zur variablen Drehmomentverteilung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, die ein Differential mit einer Eingangswelle und zwei Ausgangswellen, die untereinander eine ausgleichende Wirkung haben, umfaßt Die Funktionsweise der Differentialanordnung zur variablen Drehmomentverteilung ist dergestalt, daß ein Teil des über die Eingangswelle eingeleiteten Drehmoments vor einer Aufteilung auf die beiden Ausgangswellen vom Differentialkorb abgezweigt wird; der abgezweigte Drehmomentanteil wird einer der beiden Aus- gangswellen hinter der Aufteilung des übrigen Drehmoments zusätzlich aufgeprägt. Hierfür sind je Ausgangswelle eine Getriebestufe sowie eine Reibungskupplung vorgesehen. Die Getriebestufe umfaßt ein vom Differentialkorb angetriebenes Eingangsrad, das ein Ausgangrad beschleunigt oder verzögert. Durch Ankoppeln des Ausgangsrads an die zugehörige Ausgangswelle des Differentials wird letztere be- schleunigt oder verzögert. So kann auf eine der beiden Ausgangswellen bedarfsweise ein größeres Drehmoment übertragen werden als auf die andere der Ausgangswellen, um die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs zu erhöhen. Solche Differentialanordnungen können zum Verteilen des Drehmoments zwischen den beiden Seitenwellen eines Achsdifferentials, wie sie beispielsweise aus der DE 103 42 164 A1 be- kannt ist, oder zum gesteuerten Verteilen des Drehmoments zwischen den beiden Achswellen eines Mittendifferentials eines mehrachsgetriebenen Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommen.
Aus der WO 2005/035294 A1 ist eine Antriebsanordnung eines Kraftfahrzeugs mit zwei angetriebenen Achsen bekannt, die jeweils über eine separate Reibungskupplung an eine Ausgangswelle des Schaltgetriebes ankoppelbar sind. Zum Betätigen der Reibungskupplungen ist eine Aktuatorik vorgesehen, die einen Elektromotor und zwei hiervon angetriebene Kugelgewindetriebe umfaßt. Die Kugelgewindetriebe umfassen jeweils eine Mutter und eine Spindel, von denen ein Bauteil mit einem zugehörigen Lamellenpaket in Wirkverbindung steht. Die Verstellung der Spindeln ist, in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Elektromotors, zueinander entgegengesetzt. Das bedeutet, daß bei einer ersten Drehrichtung des Elektromotors die erste Kupplung geschlossen wird, während die zweite Kupplung geöffnet wird. Bei Betätigen des Elektromotors in entgegengesetzter Richtung wird die zweite Kupplung geschlossen und die erste Kupplung geöffnet.
Aus der DE 101 60 026 A1 ist eine Axialverstellvorrichtung mit doppelter Funktion bekannt. Die Axialverstellvorrichtung ist Teil einer Zwischenachsgetriebeanordnung, die ein Stufengetriebe und ein mittels einer Reibungskupplung sperrbares Differentialgetriebe umfaßt. Die Axialverstellvorrichtung ist in Form einer Kugelrampenanord- nung gestaltet und umfaßt eine mittlere Scheibe, eine erste außenliegende Scheibe zum Beaufschlagen der Reibungskupplung sowie eine zweite außenliegende Scheibe zum Beaufschlagen einer Schaltmuffe für das Stufengetriebe. Es ist ein einziger Elektromotor zur Verdrehung der Scheiben vorgesehen, wobei entweder die mittlere Scheibe angetrieben wird, während die äußeren Scheiben drehfest gehalten sind, oder die äußeren Scheiben synchron angetrieben werden, während die mittlere Scheibe drehfest gehalten ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Differentialanordnung mit zwei Reibungskupplungen zur variablen Drehmomentverteilung zwischen zwei Wellen im An- triebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, die kurze Ansprechzeiten hat, einfach aufgebaut ist und kostengünstig herstellbar ist.
Eine erfindungsgemäße Lösung besteht in einer Differentialanordnung zur variablen Drehmomentverteilung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Differentialgetriebe mit einem drehend antreibbaren Differentialkorb und zwei auf einer Drehachse gelagerten Ausgangswellen, die mit dem Differentialkorb über einen Differentialrädersatz antriebsverbunden sind, wobei zwischen dem Differentialkorb und den Ausgangswellen jeweils ein erster Antriebsstrang gebildet ist; je Ausgangs- welle eine Getriebestufe, die mit dem Differentialkorb einerseits und einer der Ausgangswellen andererseits antriebsverbunden ist und Teil eines zum ersten Antriebsstrang funktional parallelen zweiten Antriebsstranges ist; je Getriebestufe eine Reibungskupplung zum Öffnen und Schließen des zweiten Antriebsstranges; je Rei- bungskupplung eine Axialverstellvorrichtung in Form einer Kugelrampenanordnung zur Betätigung der Reibungskupplung, mit jeweils zwei zur Drehachse koaxialen Scheiben, von denen eine axial abgestützt und die andere axial verschiebbar ist und von denen zumindest eine drehend antreibbar ist, wobei die beiden Scheiben auf ihren einander zugewandten Stirnflächen mehrere Kugelrillen aufweisen, die - je- weils in Draufsicht auf die Stirnflächen - in gleicher Umfangsrichtung eine variable Tiefe haben, wobei in Paaren von einander gegenüberliegenden Kugelrillen jeweils eine Kugel aufgenommen ist; sowie einen einzigen Elektromotor, der mit den drehend antreibbaren Scheiben beider Axialverstellvorrichtungen antriebsverbunden ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Differentialanordnung ist, daß diese mit einer geringen Teilezahl auskommt, da lediglich ein einziger Elektromotor vorgesehen ist, der beide Axialverstellvorrichtungen betätigt. Hieraus ergibt sich auch ein kleinerer Bauraum der Anordnung sowie ein geringes Gewicht. Die Kugelrillen der beiden Axialverstellvorrichtungen sind vorzugsweise derart tiefenveränderlich gestaltet, daß ein Betätigen des Elektromotors in einer Drehrichtung ein Entfernen der beiden Scheiben der ersten Axialverstellvorrichtung voneinander bewirkt, während die beiden Scheiben der zweiten Axialverstellvorrichtung den gleichen axial Abstand zueinander beibehalten. Beim Antrieb des Elektromotors in entgegengesetzter Drehrichtung wird zunächst ein Annähern der beiden Scheiben der ersten Axialverstellvorrichtung auf- einander zu und, nach Durchlaufen einer Nullstellung, ein Entfernen der beiden Scheiben der zweiten Axialverstellvorrichtung voneinander bewirkt. Während sich die Scheiben der zweiten Axialverstellvorrichtung axial spreizen, behalten die Scheiben der ersten Axialverstellvorrichtung ihren Abstand zueinander bei.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung haben die Kugelrillen der drehend antreibbaren Scheiben - jeweils in Draufsicht auf die Stirnflächen - in gleicher Umfangsrichtung eine variable Tiefe, wobei der Elektromotor derart mit den drehend antreibbaren Scheiben antriebsverbunden ist, daß diese stets im gleichen Drehsinn verdreht wer- den. Die gleiche Ausführung der Kugelrillen der beiden angetriebenen Scheiben ist im Sinne eines Gleichteilekonzepts für die Fertigung besonders günstig. Es ist jedoch auch eine Ausgestaltung mit Drehrichtungsumkehrstufe denkbar, bei der die beiden angetriebenen Scheiben bei Betätigung des Elektromotors in unterschiedliche Dreh- richtungen angetrieben werden. Hierfür müßten die Kugelrillen der beiden angetriebenen Scheiben - jeweils in Draufsicht auf die Stirnflächen - in entgegengesetzter Umfangsrichtung eine variable Tiefe haben. Vorzugsweise sind die axial abgestützten Scheiben der beiden Axialverstellvorrichtungen jeweils drehfest im Gehäuse gehalten, während die axial verschiebbaren Scheiben jeweils vom Elektromotor dre- hend antreibbar sind.
Es ist weiterhin vorgesehen, daß die Kugelrillen der beiden Scheiben der beiden Axialverstellvorrichtungen jeweils einen Leerlaufabschnitt gleichbleibender Tiefe und einen hieran anschließenden Wirkabschnitt mit variabler Steigung aufweisen. Dabei ist zwischen dem Leerlaufabschnitt und dem Wirkabschnitt vorzugsweise eine Nullpunktlage definiert. Nach einer bevorzugten Weiterbildung sind die Leerlaufabschnitte jeweils gleich lang oder länger als die Wirkabschnitte, um die volle Funktionsfähigkeit der Kugelrampenanordnung über die gesamte Länge der Wirkbereiche zu gewährleisten. Ein Anlaufen der Kugeln der gegenüberliegenden Kugelrampenanord- nung gegen Endanschläge der Leerlaufbereiche wird somit ausgeschlossen. Die Kugelrillen der beiden Axialverstellvorrichtungen sind derart gestaltet, daß bei Betätigung des Elektromotors - ausgehend von der Nullpunktlage - die Kugeln der einen Axialverstellvorrichtung in die Leerlaufabschnitte geführt werden, während die Kugeln der anderen Axialverstellvorrichtung in die Wirkabschnitte geführt werden. Nach ei- ner bevorzugten Ausgestaltung ist die Nullpunktlage durch Rastausnehmungen gebildet, die in den Kugelrillen von zumindest einer der beiden Kugelrampenanordnungen jeweils im Übergangsbereich zwischen den Wirkabschnitten und den Leerlaufabschnitten angeordnet sind und in die die zugehörigen Kugeln einrasten können. Durch die definierte Nullpunktlage kann das System während des Betriebs kalibriert werden, so daß stets eine optimale Dosierung des Sperrmoments für die Reibungskupplung erfolgen kann. Hierdurch werden besonders genaue Eingriffe in die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs erreicht, so daß eine hohe Fahrstabilität gewährleistet ist. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung haben die Wirkabschnitte der beiden Axialverstellvorrichtungen jeweils einen ersten Teilabschnitt größerer Steigung und einen hieran anschließenden zweiten Teilabschnitt kleinerer Steigung. Dabei erstreckt sich der erste Teilabschnitt vorzugsweise über einen kleineren Kreisbogenabschnitt als der zweite Teilabschnitt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, daß - ausgehend von der Nullpunktlage, in der die beiden Scheiben den axial kürzesten Abstand zueinander aufweisen - in der betätigten Scheibe zunächst ein großer axialer Stellweg über dem Verdrehwinkel zurückgelegt wird, um das Spiel des Lamellenpakets zu über- winden. Hieraus ergibt sich eine besonders kurze Ansprechzeit des Systems. Der an den ersten Teilabschnitt anschließende zweite Teilabschnitt hat eine flachere Steigung, so daß sich hier ein kleinerer axialer Stellweg über dem Verdrehwinkel ergibt. Dieser zweite Teilabschnitt dient zum Steuern der Reibungskupplung in ihrem Arbeitsbereich. Durch die flache Steigung ergibt sich eine feinfühlige Verstellung der Axialverstellvorrichtung und damit eine besonders genaue Ansteuerung der Reibungskupplung. Dadurch, daß sich der erste Rillenabschnitt über einen kleineren Kreisbogenabschnitt erstreckt als der zweite Rillenabschnitt ist einerseits eine besonders kurze Ansprechzeit und andererseits eine besonders feinfühlige Steuerung im Arbeitsbereich möglich.
In Konkretisierung weist der Elektromotor eine Ausgangswelle auf, die über ein Zwischengetriebe mit den drehend antreibbaren Scheiben der beiden Axialverstellvorrichtungen antriebsverbunden ist. Das Zwischengetriebe umfaßt vorzugsweise eine Zwischenwelle, die parallel zur Drehachse verläuft. Hierdurch ergibt sich eine radial kompakt bauende Anordnung. Der Elektromotor ist vorzugsweise axial im Bereich einer der beiden Reibungskupplungen, nämlich der ersten oder der zweiten Reibungskupplung, angeordnet.
Die Reibungskupplungen der erfindungsgemäßen Differentialanordnung können ste- hend ausgebildet sein, das heißt, daß sie ortsfest gegenüber einem stehenden Gehäuse gehalten sind. In diesem Fall läuft die Getriebestufe um die Drehachse um. Vorzugsweise umfaßt die Getriebestufe dann jeweils ein mit dem Differentialkorb drehfest verbundenes erstes Sonnenrad, ein mit der zugehörigen Ausgangswelle drehfest verbundenes zweites Sonnenrad, zumindest ein mit den beiden Sonnenrä- dern kämmendes Planetenrad und ein das zumindest eine Planetenrad tragendes Stegelement, das um die Längsachse umlaufen kann. Die stehende Reibungskupplung umfaßt jeweils mit dem Gehäuse drehfest verbundene Außenla- mellen und mit dem Stegelement der Getriebestufe verbundene Innenlamellen. Nach einer alternativen Ausführungsform können die Reibungskupplungen auch derart ausgebildet sein, daß sie um die Drehachse drehen. In diesem Fall ist die Getriebestufe ortsfest im Gehäuse angeordnet.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigt
Figur 1 die erfindungsgemäße Differentialanordnung im Längsschnitt;
Figur 2 die Differentialanordnung aus Figur 1 im Längsschnitt durch eine andere Schnittebene;
Figur 3 die Reibungskupplung-Kugelrampen-Einheit aus Figur 1 als Einzelheit im Längsschnitt;
Figur 4 die Reibungskupplung-Kugelrampen-Einheit aus Figur 1 als Einzelheit im Querschnitt;
Figur 5 die Stellscheibe der ersten Kugelrampenanordnung aus Figur 1 in Auf- sieht;
Figur 6 die zur Stellscheibe aus Figur 5 zugehörige Stützscheibe in Aufsicht;
Figur 7 einen Umfangsschnitt durch den Rillengrund einer Kugelrille der Stell- Scheibe aus Figur 5 bzw. der Stützscheibe aus Figur 6;
Figur 8 die Stellscheibe der zweiten Kugelrampenanordnung aus Figur 1 in Aufsicht; Figur 9 die zur Stellscheibe aus Figur 8 zugehörige Stützscheibe in Aufsicht;
Die Figuren 1 und 2 werden im folgenden gemeinsam beschrieben. Es ist eine Diffe- rentialanordnung 2 zur variablen Drehmomentverteilung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Differentialanordnung 2 wird von einem hier nicht dargestellten Stufengetriebe über eine Antriebswelle angetrieben und das eingehende Drehmoment wird auf zwei Seitenwellen 3, 31 verteilt. Die Differentialanordnung 2 umfaßt einen Differentialkorb 4, der in einem stehenden Differentialgehäuse 5 um die Drehachse A mittels Wälzlager 11 , 11' drehbar gelagert ist. An dem Differentialkorb 4 ist ein Tellerrad 6 befestigt, das von der Antriebswelle des Kraftfahrzeugs angetrieben wird. Im Differentialkorb 4 sind mehrere Ausgleichsräder 7 auf zur Drehachse A senkrecht stehenden Zapfen 8 drehbar gelagert, die mit dem Differentialkorb 4 umlaufen. Die Ausgleichsräder 7 kämmen mit zwei Seitenwellenrädern 9, 9', die wieder- um mit jeweils einer zugehörigen Seitenwelle 3, 3' drehfest verbunden sind. Die Ausgleichsräder 7 und die Seitenwellenräder 9, 9' bilden gemeinsam einen Differentialrädersatz zur Drehmomentübertragung vom Differentialkorb 4 auf die Seitenwellen 3, 3'. So ist zwischen dem Differentialkorb und den Seitenwellen 3, 3' jeweils ein erster Antriebsstrang gebildet. Das Differentialgetriebe ist in Form eines Kegelraddifferenti- als gestaltet, wobei die Ausgleichsräder 7 Stirnräder und die Seitenwellenräder 9, 9' Kronenräder sind. Zur Aufnahme der Spreizkräfte sind zwischen den Kronenrädern und dem Differentialkorb 4 jeweils Axiallager 10, 10' vorgesehen. Die lediglich in Figur 2 sichtbaren Schenkel 12, 12' sind einstückig mit dem Differentialgehäuse 5 verbunden und dienen zur Anbindung der Getriebeanordnung an die Karosserie des Kraftfahrzeugs.
Seitlich benachbart zum Differentialgetriebe 21 ist je Seitenwelle 3, 3' ein Getriebemodul 13, 13' zur variablen Drehmomentverteilung vorgesehen. Da diese gleich aufgebaut sind, haben gleiche Bauteile die gleichen Bezugsziffern, wobei die Bezugszif- fern des linken Getriebemoduls 13, 13' mit gestrichenen Indizes versehen sind. Die Getriebemodule 13, 13' umfassen als Baugruppen jeweils eine Getriebestufe 14, 14', eine Reibungskupplung 15, 15' und eine Axialverstellvorrichtung 16, 16'. Die Getriebestufe 14, 14' ist mit dem Differentialkorb 4 einerseits und mit einer zugehörigen Seitenwelle 3, 31 andererseits antriebsverbunden. Sie ist Teil eines zum ersten Antriebsstrang funktional parallelgeschalteten zweiten Antriebsstrangs. Die Axialverstellvorrichtung 16, 16' ist koaxial zur Drehachse A angeordnet und dient zum Betätigen der hierzu koaxialen Reibungskupplung 15, 15'. Die Reibungskupplung 15, 15' steuert den parallelen zweiten Antriebsstrang und kann diesen Öffnen oder Schließen, wodurch sich die Drehmomentverteilung zwischen den Seitenwellen 3, 3' verändert. Die Getriebemodule 13, 13' sind jeweils über Flanschverbindungen 17, 17' mit dem Differentialgehäuse 5 verbunden. Da beide Getriebemodule einander hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise entsprechen, wird beispielhaft nur eines beschrieben.
Das Getriebemodul 13 umfaßt ein Gehäuse 18, eine hierin auf der Drehachse A drehbar gelagerte erste Welle 19, 19', die einstückig mit der jeweiligen Seitenwelle 3, 3' ausgebildet ist, und eine koaxial auf der ersten Welle drehbar gelagerte zweite Welle 20, 20'. Dabei ist die erste Welle 19, 19' mittels eines Wälzlagers 22, 22' in dem Gehäuse 18 drehbar gelagert und mittels eines Wellendichtrings 23, 23' gegenüber diesem abgedichtet. Eingangsseitig hat die erste Welle 19, 19' eine Längsverzahnung 24, 24', die in eine entsprechende Gegenverzahnung des zugehörigen Sei- tenwellenrads 9, 9' drehfest eingesteckt ist. Ausgangsseitig hat die erste Welle einen Flansch 25, 25' zum Verbinden mit einer hier nicht dargestellten Achswelle des Kraftfahrzeugs. Die zweite Welle 20, 20', die in Form einer Hohlwelle gestaltet und gleitend auf der ersten Welle 19, 19' gelagert ist, hat eine Längsverzahnung 26, 26', die in eine entsprechende Gegenverzahnung am Differentialkorb 4 drehfest eingesteckt ist.
Die Getriebestufe 14, 14' umfaßt ein erstes Sonnenrad 27, 27', das einstückig mit der Hohlwelle 20, 20' verbunden ist, mehrere mit dem ersten Sonnenrad 27, 27" kämmende Planenetenräder 28 sowie ein mit den Planetenrädern kämmendes zweites Sonnenrad 29, 29', das mit der ersten Welle über eine Längsverzahnung 30, 30' drehfest verbunden ist. Die Planenetenräder 28 sind jeweils einstückig gestaltet und umfassen zwei Verzahnungsabschnitte 32, 33; 32', 33', von denen einer mit dem ersten Sonnenrad 27, 27' und der andere mit dem zweiten Sonnenrad 29, 29' kämmend in Eingriff ist. Zwischen den beiden Sonnenrädern ist ein Axiallager 34, 34' vorgesehen. Um eine Drehzahlübersetzung zwischen der ersten Welle und der hierauf sitzenden Hohlwelle zu erreichen, haben die beiden Sonnenräder eine unterschiedliche Zähnezahl. Dabei sind die Zähnezahlen der Planenetenräder 28 und der Sonnenräder so gewält, daß zwischen erster Welle und Hohlwelle ein Drehzahlun- terschied von bis zu 15 % erreicht wird. Die Planenetenräder 28 sind auf Zapfen 35 in einem Stegelement 36, 36' mittels Nadellagern 31 drehbar aufgenommen. Das Stegelement 36, 36' ist korbförmig gestaltet und nach außen hin weitestgehend geschlossen. An der Außenumfangsfläche 37, 37' des Stegelements 36, 36' sind Eingriffsmittel vorgesehen, in die Innenlamellen 38, 38' der Reibungskupplung 15, 15' drehfest eingreifen.
Die Reibungskupplung 15, 15' umfaßt neben den Innenlamellen 38, 38', die auf der Drehachse A axial verschiebbar gehalten sind, hierzu koaxiale Außenlamellen 39, 39', die gegenüber dem Gehäuse 18 drehgesichert und längs zur Drehachse A axial verschiebbar gehalten sind. Die Außenlamellen 39, 39' und die Innenlamellen 38, 38' sind axial abwechselnd angeordnet und bilden gemeinsam ein Lamellenpaket, das gegenüber dem Gehäuse 18 axial abgestützt ist. Durch Betätigen der Reibungskupplung 15, 15' wird das drehende Stegelement 36, 36' der Getriebestufe 14, 14' gegenüber dem ortsfesten Gehäuse 18, 18' abgebremst, um ein zusätzliches Drehmoment direkt am Differentialkorb 4 abzugreifen und über den parallelen zweiten Antriebsstrang, das heißt die Hohlwelle 20, 20' und die Getriebestufe 14, 14', auf die entsprechende Seitenwelle 3, 3' zu übertragen.
Die Ansteuerung der Reibungskupplung 15, 15' zur Erzeugung des erforderlichen Kupplungsmoments erfolgt über die zugehörige Axialverstellvorrichtung 16, 16', die als Kugelrampenanordnung gestaltet ist und zwei zur Drehachse A koaxiale Scheiben 42, 43; 42', 43' aufweist. Dabei ist die erste der Scheiben als Stützscheibe 42, 42' gestaltet, die gegenüber dem Differentialgehäuse 5 axial abgestützt und gegenüber diesem drehfest gehalten ist. Die zweite Scheibe ist als axial verschiebbare und drehend antreibbare Stellscheibe 43, 43' gestaltet. Die beiden Scheiben weisen je- weils auf ihren einander zugewandten Stirnflächen mehrere umfangsverteilte und in Umfangsrichtung verlaufende Kugelrillen 44, 45; 44', 45' mit gegensinnig veränderlicher Tiefe auf. In jeweils einem Paar von einander gegenüberliegenden Kugelrillen 44, 45; 441, 451 ist eine Kugel 41 aufgenommen, über die sich die beiden Scheiben aneinander abstützen. Dabei ist die Stellscheibe 43, 43' ausschließlich über die Kugeln 41 gegenüber der Stützscheibe 42, 42' radial gelagert, wobei die Stützscheibe im Differentialgehäuse 5 fixiert ist. Axial zwischen den beiden Scheiben ist ein ring- scheibenförmiger Käfig 46 mit umfangsverteilten Fenstern vorgesehen. In jedem Fenster ist eine der Kugeln 41 aufgenommen, die so in Umfangsrichtung in einer definierten Position zueinander gehalten werden.
Im Ausgangszustand, das heißt bei vollständig geöffneter Reibungskupplung 15, 15' befinden sich Stellscheibe 43, 43' und Stützscheibe 42, 42' in der zueinander nächstmöglichen Position. Bei entsprechender Verdrehung der Stellscheibe 43, 43', auf die unten noch detailliert eingegangen wird, laufen die Kugeln 41 in Bereiche geringerer Tiefe. So findet zwischen den Scheiben eine Spreizung statt, wobei die Stellscheibe 43, 43' axial in Richtung zur Reibungskupplung 15, 15' verschoben wird. Die Stellscheibe 43, 43' hat an ihrer Rückseite eine radiale Druckfläche, die über ein zwischengeschaltetes Axiallager 47, 47' eine Druckplatte 48, 48' axial beaufschlagt. Das Axiallager 47, 47* ist als Kugellager gestaltet, wobei erste Lagerrillen in der Druckfläche der Stellscheibe 43, 43' vorgesehen sind und zweite Lagerrillen in die gegenüberliegende Fläche der Druckplatte 48, 48' eingearbeitet sind. Die Druckplatte 48, 48' ist mit dem Lamellenpaket axial in Anlage und beaufschlagt dieses bei Betätigen der Kugelrampenanordnung mit einer Axialkraft im Schließsinn. So führt eine Betätigung der Kugelrampenanordnung zu einer vorbestimmten Sperrung der Reibungskupplung 15, 15' und damit einer Ankopplung der umlaufenden Getriebestufe 14, 14' an das stehende Gehäuse 18, 18". Zum erneuten öffnen der Reibungskupp- lung 15, 15' wird die Stellscheibe 43, 43' in entgegengesetzte Richtung betätigt. Dabei bewirken axial am Getriebegehäuse abgestützte und die Stellscheibe 43, 43' beaufschlagende Druckfedern, die im vorliegenden Schnitt nicht sichtbar sind, eine Rückstellung der Stellscheibe 43, 43' in Richtung zur Stützscheibe 42, 42'.
Zur Erzielung der Drehbewegung der Stellscheibe 43, 43' ist diese an ihrer Außen- umfangsfläche mit einer Außenverzahnung 49, 49' versehen. In die Außenverzahnung 49, 49' greift ein Ritzel 50, 50' ein, das im Gehäuse 18, 18* drehbar gelagert ist und mit einem Elektromotor 52 antriebsverbunden ist. Das Besondere der vorliegen- den Erfindung ist, daß zur Verdrehung der Stellscheibe 43 der ersten Reibungskupplung 15 und zur Verdrehung der Stellscheibe 43' der zweiten Reibungskupplung 15' lediglich ein einziger Elektromotor 52 vorgesehen ist. Der Elektromotor 52 ist an das Gehäuse 18 angeflanscht und über ein Zwischengetriebe 53, 53' mit den beiden Stellscheiben 43, 43' der Kugelrampenanordnungen antriebsverbunden.
Wie insbesondere aus den Figuren 3 und 4 hervorgeht, umfaßt das Zwischengetriebe 53, 53' zwei Zahnräder 54, 54' und eine Zwischenwelle 55, mit der die beiden Zahnräder an entgegengesetzten Enden der Zwischenwelle drehfest verbunden sind. Dabei erfolgt die drehfeste Verbindung üblicherweise über ein Keilwellenprofil. Das motorseitige Zahnrad 54 kämmt einerseits mit dem Antriebszapfen 56 des Elektromotors 52 und treibt somit die Zwischenwelle 55 an; andererseits kämmt es mit dem im Gehäuse 18 drehbar gelagerten Ritzel 50, das wiederum mit der Außenverzahnung 49 der Stellscheibe 43 der motorseitigen Kugelrampenanordnung in Verzah- nungseingriff ist. Die Räderpaarung des gegenüberliegenden Antriebs ist gleich aufgebaut. Das auf der Zwischenwelle 55 sitzende linke Zahnrad 54' ist mit einem dazugehörigen drehbar im Gehäuse 18' gelagerten Ritzel 50" in Verzahnungseingriff, das wiederum mit der Außenverzahnung 49' der Stellscheibe 43' der zweiten Kugelrampenanordnung in Verzahnungseingriff ist. Die beiden Ritzel 50, 50' sind mittels Gleit- lagerung auf einem im jeweiligen Gehäuseteil 18, 18' eingesetzten Bolzen 57, 57' drehbar gehalten. Es ist ersichtlich, daß die Zwischenwelle 55 an ihren äußeren Enden mittels Nadellagern 58, 58' in Gehäusebohrungen 59, 59' drehbar gelagert ist. Dabei sind die Zahnräder 54, 54' axial mit geringem Abstand benachbart zu den Lagerstellen angeordnet, um auf die Zwischenwelle 55 wirkende Querkräfte gering zu halten. Motorseitig ist die Zwischenwelle 55 gegenüber dem Gehäusedeckel mittels eines Dichtrings 60 abgedichtet. So erfolgt eine Trennung der Schmiermittelräume zwischen dem motorseitigen Getriebemodul 13 für die rechte Ausgangswelle 3 und dem entgegengesetzt gerichteten Getriebemodul 13' für die linke Ausgangswelle 3'.
Die Einheit bestehend aus Elektromotor 52, Zwischengetriebe 53, 53', rechter und linker Kugelrampenanordnung sowie rechter und linker Reibungskupplung 15, 15' ist in Figur 3 dargestellt. Die Reibungskupplungen sind unbetätigt, so daß die Stellscheiben 43, 43' und die Stützscheiben 42, 42' der beiden Kugelrampenanordnungen jeweils einen kleinsten axialen Abstand voneinander aufweisen. Die Kugeln 41 der beiden Kugelrampenanordnungen sind in dieser Figur nicht sichtbar, da sie sich in anderen Schnittebenen befinden. Es sind die Verzahnungen der beiden Ritzel 50, 50' zu erkennen, die sich über eine größere axiale Länge erstrecken als die jeweilige Stellscheibe 43, 43', um auch bei axial verschobener Stellscheibe mit der Außenverzahnung in Eingriff zu bleiben. In Figur 4 sind die genannten Bauteile bzw. Teile davon in Aufsicht zu sehen. Es ist ersichtlich, daß das Ritzel 50 einen ersten Verzahnungsabschnitt 62 größeren Durchmessers hat, der mit dem Zahnrad 54 kämmt, und einen zweiten Verzahnungsabschnitt 63 kleineren Durchmessers, der mit der Au- ßenverzahnung 49 der Stellscheibe 43 in Eingriff ist.
In den Figuren 5 und 6 sind die Stützscheibe 42 und die zugehörige Stellscheibe 43 einer der beiden Kugelrampenanordnungen gezeigt. Es ist ersichtlich, daß vier um- fangsverteilte Kugelrillen 44, 45 je Scheibe 42, 43 vorgesehen sind, die gegengleich gestaltet sind, das heißt in Umfangsrichtung jeweils das gleiche Profil aufweisen. Die Stellscheibe 43 hat eine Bohrung 51 , in die ein Sicherungsstift zur drehfesten Fixierung einzustecken ist. Etwa diametral gegenüberliegend ist eine Ausnehmung 61 vorgesehen, an der das zugehörige Ritzel 50 vorbeigeführt ist. Figur 7 zeigt eine Kugelrille 44 stellvertretend für beide Scheiben 42, 43 im Umfangsschnitt durch den RiI- lengrund. Es ist ersichtlich, daß die Kugelrille 44 einen Leerlaufabschnitt 64 gleichbleibender Tiefe und einen sich hieran anschließenden Wirkabschnitt 65 mit - ausgehend vom Leerlaufabschnitt - abnehmender Tiefe aufweist. Dabei erstreckt sich der Leerlaufabschnitt 64 über einen größeren Bogenabschnitt (v) als der Bogenab- schnitt (α + ß) des Wirkabschnitts 65. Leerlaufabschnitt 64 und Wirkabschnitt 65 der ersten Kugelrampenanordnung 16 sind im Verhältnis zu Leerlaufabschnitt 64' und Wirkabschnitt 65" der zweiten Kugelrampenanordnung 16' so angeordnet, daß - ausgehend von einer Nullpunktlage - bei Betätigung des Elektromotors in einer ersten Drehrichtung die Kugeln der einen Kugelrampenanordnung in die Wirkabschnitte laufen, während die Kugeln der zweiten Kugelrampenanordnung in die Leerlauf- abschnitte laufen. Bei umgekehrter Antriebsrichtung des Elektromotors 52 laufen die Kugeln der zweiten Kugelrampenanordnung in die Wirkabschnitte, während die Kugeln der ersten Kugelrampenanordnung in die Leerlaufabschnitte laufen. Wenn sich die Kugeln in den Leerlaufabschnitten 64, 64' befinden, haben die entsprechenden Scheiben 42, 43; 42', 43' den geringsten Abstand voneinander und die zugehörige Reibungskupplung 15, 15' ist in unbetätigtem Zustand. In den Wirkabschnitten 65, 65' der Scheiben findet demgegenüber die axiale Verschiebung der Scheiben voneinander statt, so daß die zugehörige Reibungskupplung 15, 15' betätigt wird.
Die Wirkabschnitte 65, 65' der beiden Kugelrampenanordnungen 16, 16' umfassen jeweils einen ersten Teilabschnitt 66, 66' bzw. Wirkbereich größerer Steigung und einen sich hieran anschließenden zweiten Teilabschnitt 67, 67' bzw. Wirkbereich kleinerer Steigung. Dabei erstreckt sich der erste Wirkbereich 66, 66* über einen Kreisbogenabschnitt α von bis zu 5° mit einer linearen Steigung von etwa 5° bis 10°. Dieser erste Wirkabschnitt 66, 66' ist relativ steil, so daß ein großer Stellweg über dem Verdrehwinkel zurückgelegt wird. Dies ist günstig, um - ausgehend vom unbe- tätigten Zustand - das Kupplungsspiel der Reibungskupplung 15, 15' schnell zu überwinden. Der zweite Wirkbereich 67, 67' erstreckt sich über einen Kreisbogenab- schnitt ß von bis zu 30° mit einer linearen Steigung von etwa 1 ,5° bis 2,5°. Der flache Anstieg des zweiten Wirkbereichs ist für den Arbeitsbereich der Reibungskupplung 15, 15* besonders günstig, um das Reibmoment genau einstellen zu können. Zwischen den beiden Wirkbereichen 66, 67; 66', 67' ist ein verbindender Übergangsbereich 68, 68' vorgesehen, der mit einem kleinen Radius gekrümmt ist und eine ver- hältnismäßig kurze Länge aufweist. Der Leerlaufabschnitt 64, 64* hat einen Bogen- abschnitt Y von bis zu 35°. Dieser ist größer als der Bogenabschnitt des Wirkabschnitts 65, 65', damit die Funktionsfähigkeit der Kugelrampenanordnung über die volle Länge der Wirkabschnitte erhalten bleibt, ohne daß sie von Endanschlägen der gegenüberliegenden Kugelrampenanordnung behindert wird. Es versteht sich, daß die Kreisbogenabschnitte und Steigungen der Wirkbereiche von der Anzahl der um- fangsverteilten Kugelrillen abhängt. Diese kann auch von vier abweichen.
Die Figuren 8 und 9 zeigen die Scheiben 42', 43' der zweiten Kugelrampenanordnung. Diese entsprechen hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise wei- testgehend denjenigen der ersten Kugelrampenanordnung. Es wird hinsichtlich der Gemeinsamkeiten insofern auf die obige Beschreibung Bezug genommen. Der einzige Unterschied der vorliegenden Scheiben besteht darin, daß zwischen den Leerlaufabschnitten 64' und den Wirkabschnitten 65' der Kugelrillen 44', 45' Rastausneh- mungen 69 vorgesehen sind, in welche die entsprechenden Kugeln 41 einrasten können. Diese Rastausnehmungen 69 dienen dazu, das System während des Betriebs zu kalibrieren, das heißt eine Nullpunktlage zu definieren. Die Rastausnehmungen 69 sind jeweils in Form von quer zur Kugelrille verlaufenden Rillen gestaltet, die - im Umfangsschnitt durch den Rillengrund betrachtet - konkav gekrümmt sind und einen kleineren Radius haben als die Kugeln 41. So werden die sich in der Nullpunktlage befindlichen Kugeln 41 - im Umfangsschnitt durch den Rillengrund betrachtet - an zwei Punkten abgestützt und so in einer definierten Umfangslage gehalten. Diese Nullpunktslage der Kugeln 41 ist in den Figuren 8 und 9 mit 'A' bezeich- net, während die Kugellagen mit größter axialer Spreizung mit 'B' und die Kugellagen in Endpositionen innerhalb der Leerlaufabschnitte mit 'C bezeichnet sind.
Die Kugelrampenanordnungen 16, 16' haben eine extrem kurze Ansprechzeit und einen sensiblen Arbeitsbereich, wobei eine regelmäßige Kalibrierung des Systems mittels der Nullpunktdefinition auch über die gesamte Lebensdauer eine genaue Steuerung gewährleistet. Somit ermöglichen die Getriebemodule 13, 13' eine exakte Regelung der Antriebsmomente des Kraftfahrzeugs.
Die Verwendung von einem einzigen Elektromotor 52 für beide Kugelrampenanord- nungen 16, 16* hat den Vorteil einer geringen Teilezahl und eines kompakten Aufbaus. Dabei ist die Anordnung so ausgelegt, daß - ausgehend von der Nullpunktlage - beim Betätigen des Elektromotors 52 in einer ersten Drehrichtung die Kugeln 41 der ersten Kugelrampenanordnung in ihre Wirkabschnitte laufen, während die Kugeln 41 der zweiten Kugelrampenanordnung in ihre Leerlaufabschnitte laufen. So wird die erste Reibungskupplung 15 im Schließsinn betätigt. Wird der Elektromotor 52 in entgegengesetzte Drehrichtung betrieben, so wird die zweite Kugelrampenanordnung - nach erneutem Durchlaufen der Nullpunktlage - gespreizt, während sich die erste Kugelrampenanordnung im Leerlaufzustand befindet. So wird die zweite Reibungskupplung 15' im Schließsinn betätigt. Es wird also zu einem Zeitpunkt lediglich eine der beiden Reibungskupplungen 15, 15" zur variablen Drehmomentverteilung betätigt, während die andere Reibungskupplung 15', 15 offen ist und keinen Einfluß auf die Drehmomentverteilung hat. Bezugszeichenliste
2 Differentialanordnung
3 Seitenwelle
4 Differentialkorb
5 Differentialgehäuse
6 Tellerrad
7 Ausgleichsrad
8 Zapfen
9 Seitenwellenrad
10 Axiallager
11 Wälzlager
12 Schenkel
13 Getriebemodul
14 Getriebestufe
15 Reibungskupplung
16 Axialverstellvorrichtung
17 Flanschverbindung
18 Gehäuse
19 erste Welle
20 zweite Welle
21 Differentialgetriebe
22 Wälzlager
23 Wellendichtring
24 Längsverzahnung
25 Flansch
26 Längsverzahnung
27 erstes Sonnenrad
28 Planetenrad
29 zweites Sonnenrad
30 Längsverzahnung
31 Nadellager
32 erster Verzahnungsabschnitt
33 zweiter Verzahnungsabschnitt
34 Axiallager
35 Zapfen Steckelement
Außenumfangsfläche
Innenlamelle
Außenlamelle
Kugel erste Scheibe/Stützscheibe zweite Scheibe/Stellscheibe erste Kugelrille zweite Kugelrille
Käfig
Axiallager
Druckplatte
Außenverzahnung
Ritzel
Bohrung
Elektromotor
Zwischengetriebe
Zahnrad
Zwischenwelle
Antriebszapfen
Bolzen
Nadellager
Gehäusebohrung
Dichtring
Ausnehmung erste Verzahnungsabschnitt zweiter Verzahnungsabschnitt
Lehrlaufabschnitt
Wirkabschnitt erster Wirkbereich zweiter Wirkbereich
Übergangsbereich
Rastausnehmung
Drehachse

Claims

Differentialanordnung mit zwei gemeinsam betätigten AxialverstellvorrichtungenPatentansprüche
1. Differentialanordnung (2) zur variablen Drehmomentverteilung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Differentialgetriebe (21) mit einem drehend antreibbaren Differentialkorb (4) und zwei auf einer Drehachse (A) gelagerten Ausgangswellen (3, 31), die mit dem Differentialkorb (4) über einen Differentialrädersatz (7, 9, 91) antriebsverbunden sind, wobei zwischen dem Differentialkorb (4) und jeder der Ausgangswellen (3, 3') ein erster Antriebsstrang gebildet ist; je Ausgangswelle (3, 3') eine Getriebestufe (14, 14'), die mit dem Differentialkorb (4) einerseits und einer der Ausgangswellen (3, 3') andererseits antriebsverbunden ist und die Teil eines zum ersten Antriebsstrang funktional parallelen zweiten Antriebsstranges ist; je Getriebestufe (14, 14') eine Reibungskupplung (15, 15') zum An- und Abkoppeln des zweiten Antriebsstranges; je Reibungskupplung (15, 15') eine Axialverstellvorrichtung (16, 16") in Form einer Kugelrampenanordnung zur Betätigung der Reibungskupplung, mit jeweils zwei zur Drehachse (A) koaxialen Scheiben (42, 43; 42', 43'), von denen eine axial abgestützt und die andere axial verschiebbar ist und von denen eine drehend antreibbar ist, wobei die beiden Scheiben auf ihren einander zugewandten Stirnflächen mehrere Kugelrillen (44, 45; 44', 45') aufweisen, die - jeweils in Draufsicht auf die Stirnflächen - in gleicher Umfangsrichtung eine variable Tiefe haben, wobei in Paaren von einander gegenüberliegenden Kugelrillen (44, 45; 44', 45') jeweils eine Kugel (41) aufgenommen ist; sowie einen einzigen Elektromotor (52), der mit den drehend antreibbaren Scheiben (43; 43') beider Axialverstellvorrichtungen (16, 16') antriebsverbunden ist.
2. Differentialanordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kugelrillen (44, 45; 44', 45') der beiden Axialverstellvorrichtungen (16, 16') derart tiefenveränderlich gestaltet sind, daß ein Betätigen des Elektromotors (52) in einer ersten Drehrichtung ein Annähern der beiden Scheiben (42, 43; 42', 43') aneinander bewirkt, während die beiden Scheiben (421, 43'; 42, 43) der anderen Axialverstellvorrichtung (161, 16) denselben Abstand zueinander behalten, und umgekehrt.
3. Differentialanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kugelrillen (45; 45') der drehend antreibbaren Scheiben (43; 43') der beiden Axialverstellvorrichtungen (16, 16') - jeweils in Draufsicht auf die Stirnflächen - in gleicher Umfangsrichtung eine variable Tiefe haben, wobei der Elektromotor (52) derart mit den drehend antreibbaren Scheiben (43; 43') antriebsverbunden ist, daß diese bei Betätigen des Elektromotors (52) im gleichen Drehsinn verdreht werden.
4. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die axial abgestützten Scheiben (42; 42') der beiden Axialverstellvorrichtungen (16, 16') jeweils drehfest im Gehäuse (5) gehalten sind und daß die axial verschiebbaren Scheiben (43; 43') der beiden Axialverstellvorrichtungen (16, 16') jeweils vom Elektromotor (52) drehend antreibbar sind.
5. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kugelrillen (44, 45; 44', 45') der beiden Scheiben (42, 43; 42', 43") der beiden Axialverstellvorrichtungen (16, 16') jeweils einen Leerlaufabschnitt (64, 64') gleichbleibender Tiefe und einen hieran anschließenden Wirkabschnitt (65, 65') mit variabler Steigung aufweisen.
6. Differentialanordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Leerlaufabschnitt (64, 64') zumindest über einen gleich großen Bogenabschnitt erstreckt wie der Wirkabschnitt (65, 65').
7. Differentialanordnung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Leerlaufabschnitt (64, 64') und dem Wirkabschnitt (65, 65') eine Nullpunktlage definiert ist.
8. Differentialanordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kugelrillen (44, 45; 44", 45') der beiden Axialverstellvorrichtungen (16, 16') derart gestaltet sind, daß bei Betätigung des Elektromotors (52) - ausgehend von der Nullpunktlage - die Kugeln (41) der einen Axialverstellvorrichtung (16, 16') in die Leerlaufabschnitte (64, 64') geführt werden, während die Kugeln (41) der anderen Axialverstellvorrichtung (16*. 16) in die Wirkabschnitte (65', 65) geführt werden.
9. Differentialanordnung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nullpunktlage durch Rastausnehmungen (69) gebildet ist, die in den Kugelrillen (44, 45; 44', 45') zumindest einer der Axialverstellvorrichtungen (16, 16') jeweils im Übergangsbereich zwischen dem Wirkabschnitt (65, 65') und dem Leerlaufabschnitt (64, 64') vorgesehen sind und in die die zugehörigen Kugeln (41) einrasten können.
10. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wirkabschnitte (65, 65') der beiden Axialverstellvorrichtungen (16, 16') jeweils einen ersten Teilabschnitt (66, 66') größerer Steigung und einen hieran anschließenden zweiten Teilabschnitt (67, 67') kleinerer Steigung aufweisen.
11. Differentialanordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich der erste Teilabschnitt (66, 66') über einen kleineren Kreisbogenabschnitt (α) erstreckt als der zweite Teilabschnitt (67, 67').
12. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromotor (52) einen Antriebszapfen (56) aufweist, der über ein Zwischengetriebe (53) mit den drehend antreibbaren Scheiben (43; 43") der beiden Axialverstellvorrichtungen (16, 16') antriebsverbunden ist.
13. Differentialanordnung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Zwischengetriebe (53) eine Zwischenwelle (55) umfaßt, die parallel zur Drehachse (A) verläuft.
14. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromotor (52) axial im Bereich einer der beiden Reibungskupplungen, nämlich der ersten oder der zweiten Reibungskupplung (15, 15'), angeordnet ist.
15. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Getriebestufe (14, 14') je Ausgangswelle (3, 3') jeweils ein mit dem Differentialkorb (4) drehfest verbundenes erstes Sonnenrad (27, 27'), ein mit der zugehörigen Ausgangswelle (3, 3") drehfest verbundenes zweites Sonnenrad (29, 29"), zumindest ein mit den beiden Sonnenrädern (27, 29; 27', 29") kämmendes Planetenrad (28, 28') und ein das zumindest eine Planetenrad (28, 28') tragendes Stegelement (36, 36') umfaßt, das um die Längsachse (A) umlaufen kann; und daß die Reibungskupplung (15, 15") je Getriebestufe (14, 14') jeweils mit dem Gehäuse (18, 18') drehfest verbundene Außenlamellen (39, 39') und mit dem Stegelement (36, 36') der Getriebestufe (14, 14') verbundene Innenlamellen (38, 38') aufweist.
PCT/EP2006/011587 2005-12-20 2006-12-02 Differentialanordnung mit zwei gemeinsam betätigten axialverstellvorrichtungen WO2007071314A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/158,653 US20090163313A1 (en) 2005-12-20 2006-12-02 Differential assembly with two jointly actuated axial adjustment devices
JP2008546176A JP5135226B2 (ja) 2005-12-20 2006-12-02 一緒に作動される2つの軸方向調節装置を有するディファレンシャル装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005061267.9 2005-12-20
DE102005061267A DE102005061267B4 (de) 2005-12-20 2005-12-20 Differentialanordnung mit zwei gemeinsam betätigten Axialverstellvorrichtungen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007071314A1 true WO2007071314A1 (de) 2007-06-28

Family

ID=37770960

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2006/011587 WO2007071314A1 (de) 2005-12-20 2006-12-02 Differentialanordnung mit zwei gemeinsam betätigten axialverstellvorrichtungen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20090163313A1 (de)
JP (1) JP5135226B2 (de)
DE (1) DE102005061267B4 (de)
WO (1) WO2007071314A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2105633A3 (de) * 2006-05-30 2009-12-02 ZF Friedrichshafen AG Getriebeeinheit zur Führung eines Antriebsmomentes von einer Antriebswelle auf zwei Abtriebswellen

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010022344A1 (de) * 2010-06-01 2011-12-01 Gkn Driveline Deutschland Gmbh Selbstsperrendes Kronenraddifferential und Verwendung desselben
DE102010037317B4 (de) * 2010-09-03 2017-05-04 FEV Europe GmbH Betätigungsvorrichtung für die Betätigung einer Kupplungsanordnung
DE102011083047A1 (de) * 2011-09-20 2013-03-21 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Axialverstelleinheit
CN104159770B (zh) * 2012-03-07 2017-05-03 丰田自动车株式会社 动力传递装置
US9103427B2 (en) 2013-03-15 2015-08-11 American Axle & Manufacturing, Inc. Axle assembly
US9157515B2 (en) 2013-03-15 2015-10-13 American Axle & Manufacturing, Inc. Axle assembly
US9254713B2 (en) 2013-03-15 2016-02-09 American Axle & Manufacturing, Inc. Axle assembly with inboard axle shaft bearings that support a differential mechanism
US9028358B2 (en) * 2013-03-15 2015-05-12 American Axle & Manufacturing, Inc. Disconnecting axle assembly
US10267401B2 (en) 2015-11-25 2019-04-23 American Axle & Manufacturing, Inc. Axle assembly
US10487889B2 (en) 2016-03-25 2019-11-26 American Axle & Manufacturing, Inc. Disconnecting axle assembly
US10280987B2 (en) 2017-04-24 2019-05-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Axial movement compensation of clutch actuation device
US10927937B2 (en) 2018-09-06 2021-02-23 American Axle & Manufacturing, Inc. Modular disconnecting drive module with torque vectoring augmentation
US10704663B2 (en) 2018-09-06 2020-07-07 American Axle & Manufacturing, Inc. Modular disconnecting drive module with torque vectoring augmentation
DE102018124444A1 (de) 2018-10-04 2020-04-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Rampenaktuator und Schrägkugellagereinheit mit kaltumgeformtem Außenring und geprägter Rampenkontur sowie Verfahren zum Herstellen einer Rampenscheibe
DE102022129620A1 (de) 2022-11-09 2024-05-16 Gkn Automotive Limited Differentialanordnung und Elektroantrieb mit einer solchen Differentialanordnung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07156681A (ja) * 1993-10-14 1995-06-20 Mitsubishi Motors Corp 車両用左右輪間トルク移動制御装置
DE19807023A1 (de) * 1997-02-21 1998-09-03 Tochigi Fuji Sangyo Kk Kupplungsmechanismus und Differentialgetriebe unter Verwendung desselben
JPH11254989A (ja) * 1998-03-09 1999-09-21 Tochigi Fuji Ind Co Ltd クラッチ機構及びこれを用いたデファレンシャル装置
US20050197228A1 (en) * 2004-03-08 2005-09-08 Showalter Dan J. Variable biasing differential

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3791501A (en) * 1972-03-14 1974-02-12 Fmc Corp Cam operated clutch
JP3103779B2 (ja) * 1996-11-22 2000-10-30 建治 三村 差動装置
US6645109B2 (en) * 2001-03-27 2003-11-11 New Venture Gear, Inc. Two-speed transfer case with ball-ramp clutch and single motor activator/shift system
US6533090B2 (en) * 2001-08-03 2003-03-18 Gkn Automotive, Inc. Integrated axle module with twin electronic torque management
DE10160026B9 (de) * 2001-12-06 2008-06-12 Gkn Driveline International Gmbh Betätigungsmechanismus zur Axialverstellung mit doppelter Funktion
GB2386653B (en) * 2002-03-22 2005-06-29 Gkn Technology Ltd Differential gear
DE10342164B4 (de) * 2003-09-12 2005-10-20 Gkn Driveline Int Gmbh Getriebeanordnung
DE10344969A1 (de) * 2003-09-27 2005-04-21 Zahnradfabrik Friedrichshafen Antriebsstrang und Verfahren zum Steuern und Regeln eines Antriebsstranges

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07156681A (ja) * 1993-10-14 1995-06-20 Mitsubishi Motors Corp 車両用左右輪間トルク移動制御装置
DE19807023A1 (de) * 1997-02-21 1998-09-03 Tochigi Fuji Sangyo Kk Kupplungsmechanismus und Differentialgetriebe unter Verwendung desselben
JPH11254989A (ja) * 1998-03-09 1999-09-21 Tochigi Fuji Ind Co Ltd クラッチ機構及びこれを用いたデファレンシャル装置
US20050197228A1 (en) * 2004-03-08 2005-09-08 Showalter Dan J. Variable biasing differential

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2105633A3 (de) * 2006-05-30 2009-12-02 ZF Friedrichshafen AG Getriebeeinheit zur Führung eines Antriebsmomentes von einer Antriebswelle auf zwei Abtriebswellen

Also Published As

Publication number Publication date
US20090163313A1 (en) 2009-06-25
JP2009520169A (ja) 2009-05-21
JP5135226B2 (ja) 2013-02-06
DE102005061267B4 (de) 2007-12-06
DE102005061267A1 (de) 2007-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005061267B4 (de) Differentialanordnung mit zwei gemeinsam betätigten Axialverstellvorrichtungen
AT502707B1 (de) Kugelrampenanordnung mit variabler steigung der kugelrillen
AT510922B1 (de) Getriebeanordnung zur variablen drehmomentverteilung
DE102005061268B4 (de) Reibungskupplung mit Aktuator und Tellerfeder
AT503360B1 (de) Getriebeanordnung zur variablen drehmomentverteilung
DE102008063904B4 (de) Antriebsanordnung
EP1859180B1 (de) Differentialgetriebeeinheit mit aktiver steuerung der momentenverteilung
EP3027455B1 (de) Antriebsstrang eines kraftfahrzeugs
EP3548772B1 (de) Traktionsgetriebe und antriebseinheit für ein kraftfahrzeug
DE10160026B9 (de) Betätigungsmechanismus zur Axialverstellung mit doppelter Funktion
DE3805284C2 (de) Mittendifferential für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb
DE102005004290A1 (de) Getriebemodul zur variablen Drehmomentverteilung
EP0368140B1 (de) Verfahren zum Verstellen von Reibungskupplungen oder -bremsen
DE202017106133U1 (de) Mehrstufiger Kugelrampenaktuator
AT503251B1 (de) Doppeldifferentialanordnung
WO2007138001A1 (de) Getriebeeinheit zur führung eines antriebsmoments von einer antriebswelle auf zwei abtriebswellen
EP1254326B1 (de) Differentialgetriebe mit sperrkupplung und mit einer solchen ausgestattetes verteilergetriebe für kraftfahrzeuge
DE112018005564T5 (de) Schnittstellenmodul für einen antriebsstrang
WO2021078893A1 (de) Getriebe, antriebsstrang und fahrzeug mit getriebe
DE102013215849A1 (de) Antriebswandlervorrichtung und Achsgetriebevorrichtung mit einer Antriebswandlervorrichtung
WO2007138002A1 (de) Einrichtung zur axialeinstellung wenigstens eines lamellenschaltelementes
DE102006001302A1 (de) Antriebsanordnung mit Toleranzring
EP3301324B1 (de) Zykloidgetriebe
WO2009007191A2 (de) Stirnraddifferentialgetriebe
WO2020143921A1 (de) Aktuatoranordnung für eine kupplungsanordnung für einen antriebsstrang eines kraftfahrzeugs

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008546176

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12158653

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06829249

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1