WO2007138002A1

WO2007138002A1 - Einrichtung zur axialeinstellung wenigstens eines lamellenschaltelementes

Info

Publication number: WO2007138002A1
Application number: PCT/EP2007/055083
Authority: WO
Inventors: Alois BÖCK; Detlef Baasch; Robert Peter; Florian Knedler; Claus Granzow
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2007-12-06
Also published as: DE102006025061A1; EP2021646A1

Abstract

Es wird eine Einrichtung zur Axialeinstellung wenigstens eines Lamellenschaltelementes mit einem Schwenkrad (89) und einer hieran angrenzenden Kugelrampenscheibe (91 ) vorgeschlagen, wobei das Schwenkrad (89) axialfest und drehbar und die Kugelrampenscheibe (91 ) drehfest und axial verschiebbar gelagert ist, und wobei das Schwenkrad (89) mit der Kugelrampenscheibe (91 ) mittels Wälzkörpern (97) zusammenwirkt, welche in tiefenvariierenden Nuten (95) des Schwenkrades (89) und in damit korrespondierenden Nuten (93) der Kugelrampenscheibe (91 ) angeordnet sind, wobei die Nuten (93, 95) über ihrem Verlauf eine variable Steigung aufweisen. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Nuten (93, 95) ausgehend von einer Anfangsposition der Wälzkörper (97) bei geöffnetem Zustand des Lamellenschaltelementes in einer ersten Bewegungsrichtung (I) des Schwenkrades (89) eine Anfangssteigung zwischen 10° und 25° in einem Lüftspielbereich (130) des Lamellenschaltelements und eine Steigung von wenigstens 1,4° in einem Arbeitsbereich (132) des Lamellenschaltelements aufweisen.

Description

Einrichtung zur Axialeinstellunq wenigstens eines Lamellenschalfelementes

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Axialeinstellung wenigstens eines Lamellenschaltelementes nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art,

Eine derartige Einrichtung zur Axialeinstellung eines Lamellenschaltelementes ist beispielsweise aus der EP 0 340 451 A2 bekannt Darin ist eine Einrichtung zur Axialeinstellung beschrieben, welche mittels eines selektiv betätigbaren Drehantriebs über einen Druckring eine Reibanordnung betätigt Hierzu ist ein von einem Elektromotor über ein Ritzel antreibbarer Stellring vorgesehen, welcher eine Axialverstellung des Druckrings bewirkt.

Der Druckring ist selbst undrehbar gegenüber einem Gehäuse angeordnet. An den einander zugewandten Stirnflächen des Druckrings und des Stellrings sind Steuerkurven bzw. Steuerprofile vorgesehen, welche eine nichtlineare Änderungsrate der auf den Druckring wirksamen Axial komponente über den Verdrehwinkel des Stellrings aufweisen, und welche zwischen dem Druckring und dem Stellring in abstützender, den Druckring bei Verdrehung des Stellrings verschiebender Wirkverbindung stehen. Dabei wird u. a. vorgeschlagen, die Steuerkurven als sich in dem Stellring und dem Druckring befindliche Nuten auszuführen, wobei der Stellring mit dem Druckring mittels Kugeln zusammenwirkt, welche sich in den korrespondierend zueinander angeordneten Nuten des Stellrings und des Druckrings befinden.

Die Steuerkurve weist dabei eine nicht-lineare Änderungsrate auf, wodurch in einer ersten Phase der Betätigung der Reibanordnung ein steiler Anstieg der wirksamen Axialkomponenten zur Überwindung des Spiels von Lamellen der Reibanordnung eine starke Spreizungsrate zwischen dem Stellring und dem Druckring bewirkt. Der Anstieg der Axial komponente fällt danach progressiv ab, bis der gewünschte Anstieg für den Arbeitsbereich der Sperrwirkung erreicht wird und dann bis zum Ende der Bahn konstant bleibt Für die Änderungsrate wird bei Kugelrillen ein Anfangswinkel bereich von 6° bis 9° und ein Auslaufwinkel von 1 ° bis 1 ,5° als angemessen vorgeschlagen, wobei der Auslaufwinkel bis zum Ende der Bahn konstant bleibt

Bei einer derartig gewählten Änderungsrate ist die Dauer zur Überwindung des Lüftspiels klein. Da die Steigungen der vorgesehenen Kugelrillen sehr geringe Werte annehmen, ist der axiale Einstellweg zur Betätigung der Lamellen der Reibanordnung nachteilhafterweise gering.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Axialeinstellung eines Lamellenschaltelementes der eingangs genannten Art derart zu gestalten, dass eine schnelle und sichere Betätigung des Lamellenschaltelementes sichergestellt ist und auf einfache Weise zu steuern ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Getriebeeinheit mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst

Es ist mithin eine Einrichtung zur Axialeinstellung wenigstens eines Lamellenschaltelementes mit einem Schwenkrad und einer hieran angrenzenden Kugelrampenscheibe vorgesehen, wobei das Schwenkrad axialfest und drehbar und die Kugelrampenscheibe drehfest und axial verschiebbar gelagert ist, und wobei das Schwenkrad mit der Kugelrampenscheibe mittels Wälzkörpern zusammenwirkt, welche in tiefenvariierenden Nuten des Schwenkrades und in damit korrespondierenden Nuten der Kugelrampenscheibe angeordnet sind, wobei die Nuten über ihrem Verlauf eine variable Steigung aufweisen. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Nuten ausgehend von einer Anfangsposition der Wälzkörper bei geöffnetem Zustand des Lamellenschaltelementes in einer ersten Bewegungsrichtung des Schwenkrades eine Anfangssteigung zwischen 10° und 25° in einem Lüftspiel bereich des Lamellenschaltelements und eine Steigung von wenigstens 1 ,3° bis 1 ,7°, in einem Arbeitsbereich des Lamellenschaltelements aufweisen.

Mittels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung zur Axialeinstellung kann bereits durch eine geringe Verdrehung des Schwenkrades das Lüftspiel des Lamellenschaltelementes, welches eine Lamellenkupplung oder eine Lamellenbremse sein kann, überwunden werden, wodurch vorteilhafterweise sehr kurze Betätigungszeiten des Lamellenschaltelements erzielt werden können und eine optimale Kombination aus Stellkraft und Stellzeit erreicht wird.

Werden die Steigung im Lüftspiel bereich und die Steigung im Arbeitsbereich als konstante Steigungen, d, h. als kontinuierliche Steigungen ohne Krümmungsradius, ausgebildet, welche mittels eines Radius ineinander übergehen, so ist eine sehr einfache Steuerkurve des Ansteuermechanismus des Lamellenschaltelementes ausgebildet.

Abweichend hiervon kann es aber ebenfalls vorgesehen sein, dass die Steigung des Arbeitsbereichs und des Lüftspielbereichs als eine kontinuierlich veränderliche Steigung realisiert ist

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Nuten in einem an den Lüftspiel bereich in einer zweiten Bewegungsrichtung des Schwenkrades, welche der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzt ist, angrenzenden Bereich eine Steigung von wenigstens annähernd Null aufweisen. Bei einer solchen Ausgestaltung kann die Einrichtung zur Axialeinstellung zur Betätigung zweier Lamellenschaltelemente vorgesehen sein, wobei die erste Bewegungsrichtung eine ein erstes Lamellenschaltelement schließende und eine ein zweites Lamellenschaltelement öffnende Orehbewegungsrichtung des Schwenkrades und die zweite Bewegungsrichtung eine das erste Lamel- lenschaltelement öffnende und eine das zweite Lamellenschaltelement schließende Drehbewegungsrichtung des Schwenkrades darstellt.

Es bietet sich dabei die Verwendung eines einzigen Motors zur Ansteuerung von zwei Kugelrampenscheiben an, wobei bei einem Schließen des einen Lamellenschaltelementes das andere Lamellenschaltelement nicht noch weiter geöffnet wird, wenn die Kugelrampenscheibe des anderen, nicht betätigten Lamellenschaltelementes mit einem Bereich mit einer Steigung von 0 mm pro Umdrehung ausgebildet wird. Auf diese Weise wird vorteilhafterweise Sfellweg und Bauraum eingespart

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Kugelrampenscheibe und/oder eine andererseits die Verschiebbarkeit der Lamellen begrenzende Abstützscheibe an ihrer den Lamellen zugewandten Fläche mit einem mit den Lamellen zusammenwirkenden Reibbelag ausgebildet Damit können gegenüber herkömmlichen Lösungen Bauteile der Einrichtung zur Axialeinstellung eingespart werden, wodurch zum einen Kosten eingespart werden, zum anderen aber auch der quer zur Betäfigungsrichtung der Lamellenbremse verlaufende Bauraum verkürzt wird und somit das Package optimiert wird.

Insbesondere vorteilhaft ist die Ausgestaltung der Kugelrampenscheibe mit einem Sinterwerkstoff, womit die Bearbeitung der Kugelrampenscheibe auf bestimmte lokale Bereiche beschränkt werden kann. Die Herstellungskosten für die Kugelrampenscheibe fallen dabei in vorteilhafter Weise gering aus.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und zwei unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, Es zeigt: Fig. 1 eine bereichsweise schematische Schnittdarstellung einer Hinterachsgetriebeeinheit eines Kraftfahrzeugs mit einer von einem E- lektro-Motor betätigbaren Einrichtung zur Axialeinstellung eines Lamellenschaltelementes;

Fig. 2 eine ausschnittsweise schematische Querschnittsskizze einer Nut einer Kugelrampenscheibe der Einrichtung zur Axialeinstellung und einer Nut eines Schwenkrades der Einrichtung zur Axialeinstellung der Fig. 1 , wobei eine an der Kugelrampenscheibe geführte Kugel in einer Ausgangsstellung bei geöffnetem Zustand des Lamellenschaltelementes gezeigt ist;

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung der Einrichtung zur A- xialeinstellung, wobei die Kugel in einem Übergangszustand zwischen einem Ende eines Lüftspieles und einem Anfang eines Arbeitsbereiches des Lamellenschaltelementes gezeigt ist;

Fig. 4 eine der Fig. 2 und Fig. 3 entsprechende Darstellung der Einrichtung zur Axialeinstellung, wobei die Kugel in einem Zustand des Lamellenschaltelementes in dem Arbeitsbereich gezeigt ist;

Fig. 5 eine bereichsweise schematische Schnittdarstellung einer alternativen Hinterachsgetriebeeinheit mit zwei von einem Elektro- Motor betätigbaren Einrichtungen zur Axialeinstellung; und

Fig. 6 eine ausschnittsweise schematische Querschnittsskizze der Nut einer Kugelrampenscheibe und der Nut des Schwenkrades der Einrichtungen zur Axialeinstellung der Fig. 5, wobei die Kugel in einer Neutral position dargestellt ist. In Fig. 1 ist ein Bereich einer Getriebeeinheit 1 gezeigt, welche ein von einer nur schematisch dargestellten Antriebsmaschine bzw. Brennkraftmaschine 10 bereitgestelltes, über eine Antriebswelle 2 übertragenes Antriebsmoment auf eine erste Abtriebswelle 3 und eine hierzu koaxial und bezüglich der Antriebswelle 2 symmetrisch angeordnete zweite Abtriebswelle 5 verteilt.

Die Getriebeeinheit 1 ist zum Einbau in ein Kraftfahrzeug vorgesehen und ist in der gezeigten Ausführung als Hinterachsgetriebeeinheit ausgebildet, wobei jedoch auch denkbar ist dass eine im Wesentlichen analog aufgebaute Getriebeeinheit als Vorderachsgetriebeeinheit eingesetzt wird. Ebenfalls denkbar ist ein Einsatz der vorliegenden Getriebeeinheit sowohl als Vorderachsgetriebeeinheit als auch als Hinterachsgetriebeeinheit, beispielsweise bei einem allradgetriebenen Kraftfahrzeug,

Die Abtriebswellen 3 bzw. 5, welche um eine gemeinsame Längsachse X drehbar gelagert sind, sind an ihren freien Enden jeweils mit einem nicht näher dargestellten Fahrzeugrad verbunden, wobei sich im Einbauzustand der Hinterachsgetriebeeinheit 1 ein Fahrzeugrad bezüglich der ersten Abtriebswelle 3 auf einer in Fahrzeugfrontrichtung betrachtet linken Getriebeseite 7 und ein Fahrzeugrad bezüglich der zweiten Abtriebswelle 5 auf einer rechten Getriebeseite 9 befindet. Die Hinterachsgetriebeeinheit 1 beinhaltet ein Getπ^'ebe- gehäuse 11 , welches mit einem im Wesentlichen die Antriebswelle 2 umgebenden vorderen Getriebegehäuseteil 12 mit einem der linken Getriebeseite 7 zugeordneten seitlichen Getriebegehäuseteil 13, aus dem die erste Abtriebswelle 3 seitlich herausragt, und mit einem nicht näher dargestellten der rechten Getriebeseite 9 zugeordneten seitlichen Getriebegehäuseteil, aus dem die zweite Abtriebswelle 5 seitlich herausragt, ausgebildet ist.

Die Hinterachsgetriebeeinheit 1 verteilt das von der Antriebswelle 2 ü- bertragene Antriebsmoment auf die beiden Abtriebswellen 3 und 5 und kann dabei auch eine ungleiche Momentenvertβilung auf die beiden Abtriebswellen 3 und 5 bewirken und somit aktiv die Fahreigenschaften verbessern. Dabei wird das Antriebsmoment von der Antriebswelle 2 in eine Differenzialeinheit 15 eingeleitet, welche mit einem Differenzial 17 und einem Differenzialkorb 19 ausgebildet und mit einer Vorrichtung 14 zur Beeinflussung des Antriebsmoments auf die Abtriebswellen 3 und 5 verbunden ist. Zur Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle 2 und dem Differentialkorb 19 steht ein fest mit der Antriebswelle 2 verbundenes Antriebsritzel 21 mit einem fest mit dem Differenzialkorb 19 verbundenen Tellerrad 23 in Eingriff, wobei der Differenzialkorb 19 drehbar um die Längsachse X gelagert ist und sich in dem Getriebegehäuse 11 abstützt.

Das Differenzial 17 ist in an sich bekannter Bauweise mit zwei mit der jeweiligen Abtriebswelle 3 bzw. 5 verbundenen abtriebsseitigen Kegelrädern 25 und 27 und mit zwei mit den beiden Kegelrädern 25 und 27 kämmenden an- triebsseitigen Kegelrädern 29 und 31 ausgebildet Die beiden antriebsseitigen Kegelräder 29 und 31 sind verdrehbar auf einem Bolzen 33 angeordnet, welcher in dem Differenzialkorb 19 bezüglich einer Drehung um die Längsachse X festgelegt ist.

Die Fig. 1 zeigt zwei Ausführungsbeispiele der antriebsseitigen Kegelräder 29 und 31 und der damit zusammenwirkenden abtriebsseitigen Kegelräder 25 und 27, welche jeweils miteinander in Eingriff stehen, wobei der Fachmann entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall eine Alternative auswählen kann.

Wird von der Brennkraftmaschine 10 ein Antriebsmoment über die Antriebswelle 2 übertragen, so wird dieses über das Antriebsritzel 21 auf das Tellerrad 23 und den fest damit verbundenen Differenzialkorb 19 übertragen. Mittels des mit dem Differenzialkorb 19 verbundenen Bolzens 33 des Differen- zials 17 wird das Antriebsmoment auf die antriebsseitigen Kegelräder 29 und 31 des Differenzials 17 übertragen, welche das Antriebsmoment wiederum auf die abtriebsseitigen Kegelräder 25 und 27 des Differenzials 17 leiten und somit die Abtriebswellen 3 und 5 antreiben. Liegt keine Differenzdrehzahl zwischen den beiden Abtriebswellen 3 und 5 vor, so drehen sich die antriebsseitigen Kegelräder 29 und 31 mit dem Bolzen 33 ausschließlich um die Längsachse X. Sollte eine Abtriebswelle im Einbauzustand beispielsweise aufgrund der sich bei einer Kurvenfahrt unterschiedlich schnell drehenden Fahrzeugräder schneller rotieren als die andere, dann drehen sich die antriebsseitigen Kegelräder 29 und 31 zum Ausgleich der Drehzahldifferenz um den Bolzen 33, wobei der Bolzen 33 weiterhin das Antriebsmoment über seine Drehung um die Längsachse X auf die beiden Abtriebswellen 3, 5 weiterleitet.

Neben einem Ausgleich einer unterschiedlichen Drehzahl der beiden Abtriebswellen 3 und 5 kann mit der Hinterachsgetriebeeinheit 1 eine unterschiedliche Momentenaufteilung auf die beiden Abtriebswellen 3 und 5 erreicht werden. Dazu ist die Vorrichtung 14 zur Beeinflussung des Antriebsmoments auf die Abtriebswellen 3 bzw. 5 mit zwei symmetrisch zu der Getriebemittelachse Y angeordneten baugleichen Torque-Vectoring-Einheiten ausgebildet wobei von den zwei Torque-Vectoring-Einheiten in Fig. 1 nur die der linken Getriebeseite 7 zugeordnete Torque-Vectoring-Einheit 35 dargestellt ist. welche im Folgenden beschrieben wird. Die Torque-Vectoring-Einheiten sind in dem Getriebegehäuse 11 angeordnet und werden vorliegend von jeweils einem zugeordneten, zuschaltbaren Elektro-Motor 37 stufenlos eingestellt und betätigt.

Wie bei der dargestellten Torque-Vectoring-Einheit 35 zu sehen ist, weist diese einen als Übersetzungsstufe 39 ausgebildeten Planetensatz ohne Hohlrad und eine von dem Elektro-Motor 37 betätigbare Bremsvorrichtung 51 auf, wobei die Übersetzungsstufe 39 mit zwei Sonnenrädern 61 und 63 ausge- bildet ist, wovon ein erstes Sonnenrad 61 fest mit dem Differenzialkorb 19 und wovon ein zweites Sonnenrad 63 fest mit der Abtriebswelle 3 verbunden ist Die Sonnenräder 61 und 63 wirken mit vorliegend drei drehend auf einem Planetenträger 65 gelagerten Planeten zusammen, von denen zwei Planeten 69 und 71 ersichtlich sind, und welche eine durchgängige Verzahnung 73 aufweisen.

Die Bremsvorrichtung 51 weist ein als Lamellenbremse 77 ausgebildetes Lamellenschaltelement auf. Die bezüglich ihrer Übertragungsfähigkeit stufenlos einstellbare Lamellenbremse 77 weist als Lamellen an dem Planetenträger 65 angeordnete Innenlamellen 75 auf, welche mit in dem Getriebegehäuse 11 festgelegten Außenlamellen 79 durch ihre axiale Verstellbarkeit derart zusammenwirken, dass sie in einen Reibkonfakt oder aus einem Reibkontakt bringbar sind. Der Elektro-Motor 37 betätigt die Bremsvorrichtung 51 vorliegend über ein von seiner Antriebswelle 83 angetriebenes, getriebegehäusefest gelagertes Zwischenrad 85, welches mit der Antriebswelle 83 des Elektro-Motors 37 in Eingriff steht und eine Einrichtung 87 zur Axialeinstellung der Lamellenbremse 77 betätigt. Die Einrichtung 87 zur Axialeinstellung der Lamellenbremse 77 ist mit einem Schwenkrad 89, welches mit dem Zwischenrad 85 in Eingriff steht und wie das Zwischenrad 85 auf der der Getriebemittelachse Y abgewandten Seite der Lamellenbremse 77 angeordnet ist, und einer zwischen dem Schwenkrad 89 und der Lamellenbremse 77 angeordneten Kugelrampenscheibe 91 aufgebaut

In einem offenen Zustand der Lamellenbremse 77 läuft die Übersetzungsstufe 39 ohne Momentenübertragung um die Längsachse X um. Wird über den Elektro-Mofor 37 eine Reibverbindung in der Lamellenbremse 77 ausgelöst so wird aus dem Antriebsmoment ein auf die jeweilige Abtriebswelle 3 bzw. 5 wirkendes Torque-Vectoring-Ivloment erzeugt. Dies geschieht durch eine Abstützung des Planefenträgers 65 über die Bremsvorrichtung 51 in dem Getriebegehäuse 11. Es wird somit eine Momentenübertragung von der Antriebswelle 2 über den Differenzialkorb 19 und von dort mittels des Planetenträgers 65 von dem ersten Sonnenrad 61 auf das jeweilige mit der Abtriebswelle 3 bzw. 5 verbundene zweite Sonnenrad 63 erzeugt, mittels welcher eine unterschiedliche Momentenverteilung auf die erste Abtriebswelle 3 und die zweite Abtriebswelle 5 erreicht werden kann.

Zur Betätigung der Lamellenbremse 77 weisen die drehfest und axial- verschieblich in dem Getriebegehäuse 11 gelagerte Kugelrampenscheibe 91 und das Schwenkrad 89 um die erste Abtriebswelle 3 der Einrichtung 87 zur Axialeinstellung über ihren Radius verteilt drei in ihrer Tiefe variierende Nuten 93 auf. In mit den Nuten 93 der Kugelrampenscheibe 91 korrespondierenden, ebenfalls in ihrer Tiefe variierende Nuten 95 des Schwenkrades 89 befinden sich drei als Kugeln 97 ausgebildete Wälzkörper, über welche bei einem durch den Elektro-Motor 37 gesteuerten Verdrehen des Schwenkrades 89 eine Axialbewegung der Kugel rampenscheibe 91 resultiert, so dass die gehäusefesten Außenlamellen 79 nach Überwindung eines Lüftspieles der Lamellenbremse 77 mit den Innenlamellen 75 der Lamellenbremse 77 eine Reibverbindung eingehen.

Da bei Verwendung einer Kugelrampenscheibe 91 mit konstantem Teilkreisdurchmesser der Kugelbahn der maximale verfügbare Verdrehwinkel bei 360° dividiert durch die Anzahl der Kugeln 97 liegt, kann bei einer Ausführung mit drei Kugeln 97 der maximale Verdrehwinkel der Kugelrampenscheibe 91 realisiert werden. Weiterhin ist durch die Verwendung von nur drei Kugeln 97 der Traganteil pro Kugel maximal, wobei die Traglast im Verhältnis zur Kugelanzahl aufgrund von Fertigungstoleranzen durch weitere Kugeln nicht erhöht werden kann. Ein maximaler Verdrehwinkel des Schwenkrades 89 weist somit aufgrund der vorliegend mit drei Kugeln 97 ausgebildeten Einrichtung 87 zur Axialeinstellung einen Wert von etwa 120° auf. Es besteht aber auch die Möglichkeit, mehr Kugeln zu verwenden,

Die Nuten 93 der Kugelrampenscheibe 91 , welche vorliegend ein Bauteil aus Sinterwerkstoff darstellt, sowie die Nuten 95 des Schwenkrades 89 sind in der Fig. 2 in einem Querschnitt gezeigt und weisen ausgehend von einer in dieser Figur gezeigten Startposition, in welcher die Kugelrampenscheibe 91 und das Schwenkrad 89 einen minimalen axialen Abstand zueinander aufweisen, über einen Umfangbereich, welcher einem axialen, einem Lüftspielbereich 130 des Lamellenschaltelementes 77 zugeordneten Stellweg S1 zugeordnet ist, eine konstante große Steigung und über einen anschließenden Umfangsbereich, welcher einem Stellweg S2 eines Arbeitsbereichs 132 mit einem Aufbau eines Kupplungsmomentes zugeordnet ist, eine konstante kleine Steigung auf. Die Kugelbahnabschnitte des Lüftspielbereichs 130 und des Arbeitsbereichs 132 sind dabei über einen Radius 134 miteinander verbunden.

Wie auch den Fig. 3 und Fig. 4 zu entnehmen ist, welche die Kugel 97 in weiteren Stadien bei einer Verdrehung des Schwenkrades 89 in eine erste Bewegungsrichtung I, welche einer die Lamellenbremse 77 schließende Drehbewegung darstellt, zeigt, nimmt in dem Lüftspielbereich 130 die Steigung einen Wert zwischen 10° und 25° ein. Dadurch kann vorteilhafterweise bereits durch eine sehr kleine Verdrehung des Schwenkrades 89 das Lüftspiel der Lamellenbremse 77 überwunden werden. Der Arbeitsbereich 132 weist dagegen eine relativ geringe Steigung mit 1 ,4° bis 1 ,7° auf, wodurch die axiale Einstellung der Lamellenbremse 77 sehr genau vorgenommen werden kann und an dem Elektro-Motor 37 nur ein geringes Moment zum Aufbau eines Kupplungsmomentes anliegt. Zudem kann das Lüftspiel der Lamellenbremse 77 bei einer gegebenen maximalen Drehzahl des Elektro-Motors 37 schnell durchlaufen werden und im Arbeitsbereich 132 eine hohe Stellgenauigkeit bei einer hohen Anzahl von Umdrehungen des Elektro-Motors erzielt werden. Eine hohe Anzahl von Umdrehungen des Elektro-Motors 37 resultiert dabei in einer guten Positionsregelung, welche zweckmäßigerweise mit einem nicht näher dargestellten Sensor ausgebildet ist.

Die Steigung in den verschiedenen Bereichen 130, 132 kann je nach der geforderten Auflösung derart gewählt werden, dass eine optimale Wegauflösung am Elektro-Motor 37 erreicht wird und dass die Nichtlinearität von Reibbelägen der Lamellen 75, 79 der Lamellenbremse 77 kompensiert wird, wobei die Steigung bei steiferem Reibbelag flacher ausgebildet wird.

In besonders Bauraum sparender Weise sind vorliegend die Kugelrampenscheibe 91 und eine gegenüberliegende Abstützscheibe des Lamellen- schaltelementes 77 mit einem Reibbelag versehen, womit diese Elemente als Endlamellen des Lamellenschaltelementes 77 dienen,

In Fig. 5 ist eine weitestgehend der Hinterachsgetriebeeinheit der Fig. 1 entsprechende Hinterachsgetriebeeinheit 1 gezeigt, welche im Unterschied zu der Hinterachsgetriebeeinheit der Fig. 1 nur einen einzigen Elektro-Motor 37^! zur Ansteuerung der sowohl der Torque-Vectoring-Einheit 35' der in Fahrzeugfrontrichtung linken Getriebeseite 7 als auch der Torque-Vectoring-Einheit 36 der in Fahrzeugfrontrichtung rechten Getriebeseite 9 zugeordneten Einrichtung 87' zur Axialeinstellung aufweist.

Der Elektro-Motor 37' steht mit einer Verbindungswelle 105 in Eingriff, welche wiederum mittels jeweils eines Zwischenrades 85', 86 mit jeweils einem einer Abtriebswelle 3 bzw. 5 zugeordneten Schwenkrad 89' bzw. 90 der Einrichtung 87' zur Axialeinstellung zusammenwirkt.

Die Fig. 6 zeigt exemplarisch die Ausbildung der Nuten 93' der Kugelrampenscheibe 91' und des Schwenkrades 89' an der ersten Abtriebswelle 3, wobei die Kugelrampenscheibe 92 und das Schwenkrad 90 an der zweiten Abtriebswelle 5 im Wesentlichen baugleich ausgebildet sind. Gegenüber der Ausführung nach den Fig. 2 bis Fig. 4 weisen die Nuten 93^!, 95' ausgehend von einer Anfangsposition der Kugeln 97 bei geöffneter Lamellenbremse 77' einen Bereich ohne Steigung auf, welcher sich bezüglich der Kugeln 97 in einem dem Lüftspielbereich 130' gegenüberliegendem Bereich befindet.

Der Elektro-Motor 37' betätigt bei einer Drehung seiner Antriebswelle 83' in eine Richtung beispielsweise die der linken Getriebeseite 7 zugeordnete Lamellenbremse 77' in die erste Bewegungsrichtung I und bei einer Drehung seiner Antriebswelle 83' in die andere Richtung die der rechten Getriebeseite 9 zugeordnete Lamellenbremse 77B durch Verdrehung des Schwenkrades 90 in eine entgegengesetzte Bewegungsrichtung H.

Durch eine solche Ausbildung der Nuten 93'. 95' der Kugel rampenschei- be 91 ' und des Schwenkrades 89' wird bei einem Schließen der der jeweiligen anderen Getriebeseite 7 bzw, 9 zugeordneten Lamellenbremse 77' bzw. 77B die Kugelrampenscheibe 91 ' und das Schwenkrad 89' nur gegeneinander verdreht, ohne dass daraus ein Stellweg an der Lamellenbremse 77' bzw. 77B resultiert. Dadurch kann in vorteilhafter Weise Bauraum eingespart werden.

Bezugszeichen

1 Hinterachsgetriebeeinheit

2 Antriebswelle

3 erste Abtriebswelle

5 zweite Abtriebswelle

7 linke Getriebeseite

9 rechte Getriebeseite

10 Brennkraftmaschine

11 Getriebegehäuse

12 vorderer Getriebegehäuseteil

13 seitlicher Getriebegehäuseteil

14 Vorrichtung zur Beeinflussung des Antriebsmoments auf die Abtriebswellen

15 Differenzialeinheit

17 Differenzial

19 Differenzialkorb

21 Antriebsritzel

23 Tellerrad

25 abtriebsseitiges Kegelrad

27 abtriebsseitiges Kegelrad

29 antriebsseitiges Kegelrad

31 antriebsseitiges Kegelrad

33 Bolzen

35 Torque-Vectoring-Einheit

35^! Torque-Vectoring-Einheit

36 Torque-Vectoring-Einheit

37 Elektro-Motor

37' Elektro-Motor Übersetzungsstufe Bremsvorrichtung erstes Sonnen rad zweites Sonnenrad Planetenträger Planet Planet Verzahnung Planet Innenlamellen Lamellenbremse der Torque-Vectoring-Einheit ' Lamellenbremse der Torque-Vectoring-Einheit B Lamellenbremse der Torque-Vectoring-Einheit Außenlamellen Antriebswelle Elektro-Motor ' Antriebswelle Elektro-Motor Zwischenrad ' Zwischenrad Zwischenrad Einrichtung zur Axialeinstellung ' Einrichtung zur Axialeinstellung Einrichtung zur Axialeinstellung Schwenkrad ' linkes Schwenkrad rechtes Schwenkrad Kugelrampenscheibe ' Kugelrampenscheibe Kugelrampenscheibe Nuten der Kugelrampenscheibe ' Nuten der Kugelrampenscheibe Nuten des Schwenkrades 95' Nuten des Schwenkrades

97 Kugeln

105 Verbindungswelle

130 Lüftspielbereich

132 Arbeitsbereich

134 Radius

136 Bereich ohne Steigung

I erste Bewegungsrichtung

Il zweite Bewegungsrichtung

S1 Stellweg

S2 Stellweg

X Längsachse

Y Getriebemittelach.se

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur Axialeinstellung wenigstens eines Lamellenschaltele- mentes (77, 77', 77B) mit einem Schwenkrad (89, 89\ 90) und einer hieran angrenzenden Kugelrampenscheibe (91, 91', 92), wobei das Schwenkrad (89, 89', 90) axialfest und drehbar und die Kugelrampenscheibe (91 , 91 ', 92) drehfest und axial verschiebbar gelagert ist, und wobei das Schwenkrad (89, 89', 90) mit der Kugelrampenscheibe (91, 91', 92) mittels Wälzkörpern (97) zusammenwirkt, welche in tiefenvariierenden Nuten (95, 95'} des Schwenkrades (89, 89', 90) und in damit korrespondierenden Nuten (93, 93') der Kugelrampenscheibe (91, 91', 92) angeordnet sind, wobei die Nuten (93, 93', 95, 95') über ihrem Verlauf eine variable Steigung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (93, 93', 95, 95') ausgehend von einer Anfangsposition der Wälzkörper (97) bei geöffnetem Zustand des Lamellenschaltelementes (77, 77', 77B) in einer ersten Bewegungsrichtung (I) des Schwenkrades (89, 89', 90) eine Anfangssteigung zwischen 10° und 25° in einem Lüftspielbereich (130) des Lamellenschaltelements (77, 77', 77B) und eine Steigung von wenigstens 1,4° in einem Arbeitsbereich (132) des Lamellenschaltelements (77, 77', 77B) aufweisen.

2. Einrichtung zur Axialeinstellung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung in dem Arbeitsbereich (132) wenigstens annähernd 1,7° beträgt

3. Einrichtung zur Axialeinstellung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung im Lüftspielbereich (130) und die Steigung im Arbeitsbereich (132) konstante Steigungen darstellen, welche mittels eines Radius (134) ineinander übergehen.

4. Einrichtung zur Axialeinstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (93, 93', 95, 95') in einem an den Lüftspiel bereich (130) in einer zweiten Bewegungsrichtung (Ii) des Schwenkrades (89', 90}, welche der ersten Bewegungsrichtung (I) entgegengesetzt ist, angrenzenden Bereich (138) eine Steigung von wenigstens annähernd Null aufweisen.

5. Einrichtung zur Axialeinstellung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese zur Betätigung zweier Lamellenschaltelemen- te (77, 77', 77B) vorgesehen ist, wobei die erste Bewegungsrichtung (I) eine ein erstes tamellenschaltelement (77') schließende und eine ein zweites La- mellenschaltelement (77B) öffnende Drehbewegungsrichtung des Schwenkrades (89', 90) und die zweite Beweg ungsrichtung (II) eine das erste Lamellen- schaltelement (77') öffnende und eine das zweite Lamellenschaltelement (77B) schließende Drehbewegungsrichtung des Schwenkrades (89', 90) darstellt.