WO2007138004A1 - Getriebeeinheit mit wenigstens einem lamellenschaltelement - Google Patents

Getriebeeinheit mit wenigstens einem lamellenschaltelement Download PDF

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WO2007138004A1
WO2007138004A1 PCT/EP2007/055085 EP2007055085W WO2007138004A1 WO 2007138004 A1 WO2007138004 A1 WO 2007138004A1 EP 2007055085 W EP2007055085 W EP 2007055085W WO 2007138004 A1 WO2007138004 A1 WO 2007138004A1
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ball ramp
axial adjustment
disc
lamellae
differential
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Alois BÖCK
Detlef Baasch
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the invention relates to a transmission unit with at least one lamella lenschaltelement according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art.
  • Such a gear unit is known from US 2001/0047919 A1.
  • a device for the axial adjustment of a multi-plate switching element is actuated by an electric motor, wherein the device for axial adjustment, which is formed with a swivel wheel and a ball ramp disc arranged rotationally fixed in a housing, cooperates with the multi-plate switching element.
  • a drive shaft of the electric motor is engaged with an intermediate gear, which in turn interacts with the pivot wheel of the device for axial adjustment.
  • balls are provided in depth-varying grooves of the swivel wheel and the grooves of the ball ramp disc corresponding thereto.
  • a thrust washer is arranged between the device for axial adjustment and the multi-disc brake.
  • the axial support of the multi-disc brake on the side facing away from the device for axial adjustment of the multi-disc brake is taken from a support disk.
  • the device for axial adjustment disadvantageously requires a large space extending in the axial direction of space.
  • the present invention is based on the object to design a gear unit of the type mentioned in such a way that a device for axial adjustment with a lamellar switching element is inexpensive to implement and requires a small space to ensure safe operation
  • a gear unit with at least one lamellae switching element the lamellae between a means for axial adjustment and a support disc axially displaceable and can be brought into friction contact by displacement, wherein the means for axial adjustment a rotational movement of a drive shaft of a motor receiving pivot wheel and the rotational movement of the swivel wheel in an axial movement converting ball ramp disc, which is arranged rotatably and axially displaceable in a housing, and wherein according to the invention the ball ramp disc and / or the support disk is formed on its surface facing the slats with a cooperating with the slats friction lining.
  • the possible with the invention small dimensions of the ball ramp disc offers the possibility of producing the ball ramp disc with a sintered material, whereby the processing of the ball ramp disc can be limited to certain local areas.
  • the manufacturing costs for the ball ramp disk fall in an advantageous manner from low.
  • a simple and safe operation of the lamellar switching element can be achieved in that the pivot wheel of the device for axial adjustment with the ball ramp disc by means of rolling elements, in particular balls, which are located in depth-varying grooves of the pivot wheel and arranged in corresponding depth-varying grooves of the ball ramp disc cooperates.
  • the gear unit serves to guide a drive torque from a drive shaft to two output shafts via a differential unit and a switchable by means of at least one motor, continuously adjustable device for influencing the degree of distribution of the drive torque to the output shafts
  • the differential unit a differential and operatively connected to the drive shaft differential has basket and the device for influencing the degree of distribution of the drive torque comprises a transmission stage, which is operatively connected to the differential cage and an associated output shaft and which can be switched by means of the lamellar switching element.
  • Such a gear unit is particularly advantageous in one embodiment as Hinterachsgetriebetician, but it is also conceivable that a substantially analog gear unit is used as Vorderachsgetriebetician. Also possible is an insert of the transmission unit according to the invention both as Vorderachsgetriebetician and as Schuachsgetriebetician, for example in a swollen motor vehicle.
  • An advantageous embodiment of a transmission unit according to the invention can provide that each output shaft is connected to the differential
  • a particularly good torque distribution can be achieved that the device for influencing the degree of distribution of the drive torque to the output shafts with two with respect to a transmission center axis, which is perpendicular to a longitudinal axis the output shafts runs, at least approximately symmetrically arranged torque vectoring units is formed, wherein the torque vectoring units each have a translation stage, which is operatively connected to the differential cage and the associated output shaft.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a rear axle transmission unit of a motor vehicle with a lamellae switching element, which can be actuated by a device for axial adjustment.
  • Fig. 2 is a three-dimensional view of a ball ramp disc of the means for axial adjustment of FIG. 1, wherein the ball ramp disc has at its outer edge three tabs and
  • Fig. 3 shows a principle section through a braking device of the rear axle transmission unit with the lamellar switching element and the device for axial adjustment, which has the ball ramp disc of FIG. 2 and a support disk.
  • a portion of a transmission unit 1 is shown which one of a only schematically illustrated engine or internal combustion engine 10, transmitted via a drive shaft 2 drive torque to a first output shaft 3 and a coaxial thereto and with respect to the output shaft 2 symmetrically arranged second output shaft 5 distributed.
  • the transmission unit 1 provided for installation in a motor vehicle is designed as a rear axle transmission unit
  • the rotatably mounted about a common longitudinal axis X output shafts 3 and 5 are connected at their free ends in each case with a not-shown vehicle, wherein in the installed state of the Schuachsgetriebetechnik 1 a vehicle with respect to the first output shaft 3 on a viewed in vehicle front left side transmission 7 and another vehicle on the second output shaft. 5 res vehicle wheel on the second output shaft 5 on a right Geretesei- te 9 is located.
  • the Hinterachsgetriebetician 1 includes a transmission housing 11, which with a substantially surrounding the drive shaft 2 front gear housing part 12, with one of the left side gear 7 associated side gear housing part 13 from which protrudes the first output shaft 3 side, and with a not shown the right side of the transmission 9 associated lateral gear housing part, from which the second output shaft 5 protrudes laterally, is formed.
  • the transmitted from the drive shaft 2 drive torque is distributed from the Schuachsgetriebeizi 1 on the two output shafts 3 and 5, with an uneven torque distribution to the two output shafts 3 and 5 and thus active improvement of driving characteristics is possible.
  • the drive torque is introduced from the drive shaft 2 into a differential unit 15 which is formed with a differential 17 and a differential cage 19 and is connected to a device 14 for influencing the drive torque to the output shafts 3 and 5,
  • a fixedly connected to the drive shaft 2 drive pinion 21 is connected to a firmly connected to the differential cage 19 ring gear 23 for operative connection between the drive shaft 2 and the differential carrier 19 into engagement, wherein the differential cage 19 is rotatably mounted about the longitudinal axis X and in the transmission housing 11th supported.
  • the differential 17 is formed with two output-side bevel gears 25 and 27 connected to the respective output shaft 3 and 5 and with two bevel gears 29 and 31 meshing with the two bevel gears 25 and 27.
  • the two drive-side bevel gears 29 and 31 are fixedly mounted on a bolt 33, which in the differential cage 19 is determined with respect to a rotation about the longitudinal axis X and rotatably mounted with respect to a rotation about a perpendicular to the longitudinal axis X by the bolt 33 extending transmission center axis Y.
  • Fig. 1 shows two embodiments of the drive side bevel gears 29 and 31 and the cooperating output side bevel gears 25 and 27, which are each engaged with each other, the expert can select an alternative according to the particular application.
  • a drive torque is transmitted by the internal combustion engine 10 via the drive shaft 2, this is transmitted via the drive pinion 21 to the ring gear 23 and the differential cage 19 firmly connected thereto.
  • the drive torque is transmitted to the drive-side bevel gears 29 and 31 of the differential 17, which in turn guide the drive torque to the output-side bevel gears 25 and 27 and thus drive the output shafts 3 and 5.
  • the bevel gears 29 and 31 rotate with the bolt 33 exclusively about the longitudinal axis X. Should an output shaft in the installed state, for example, rotate faster than when cornering at different speeds rotating vehicle wheels the other, then rotate the drive side bevel gears 29 and 31 to compensate for the speed difference around the bolt 33, wherein the bolt 33 further passes the drive torque via its rotation about the longitudinal axis X on the two output shafts 3, 5.
  • the device 14 is provided for influencing the drive torque to the output shafts 3 and 5 with two symmetrical to the transmission axis Y arranged identical Torque vectoring units, of the two torque vectoring units in Fig. 1, only the left transmission side 7 associated torque vectoring unit 35 is shown, which will be described below.
  • the torque vectoring units are arranged in the gear housing 11 and are in the present case continuously adjusted and actuated by a respective, switchable electric motor 37.
  • this has a planetary gear set formed as a translation stage 39 without a ring gear and an actuatable by the electric motor 37 brake device 51, wherein the translation stage 39 is formed with two sun gears 61 and 63, of which a first sun gear 61 fixed to the differential cage 19 and a second sun gear 63 fixed to the output shaft 3 is connected.
  • the sun gears 61 and 63 cooperate with present three rotatably mounted on a planet carrier 65 planet, of which two each have a continuous toothing 73 having planetary 69 and 71 are visible.
  • the brake device 51 has a lamellar shift element embodied as a lamellar brake 77, the lamellar brake 77, which is infinitely variable with regard to its transmission capability, having inner lamellae 75 arranged on the planet carrier 65 as lamellae, which interact with outer lamellae 79 fixed in the transmission housing 11.
  • the electric motor 37 actuates the brake device 51 via an intermediate gear 85 which is driven by its drive shaft 83 and is fixed to the drive shaft 83 of the electric motor 37 and actuates a device 87 for axial adjustment of the multi-disc brake 77.
  • the means 87 for axial adjustment of the multi-disc brake 77 is in the embodiment shown from a pivot wheel 89 which is in engagement with the intermediate 85 and how the idler 85 is disposed on the transmission center axis Y side facing away from the multi-disc brake 77, and one between the pivot wheel 89th and the multi-disc brake 77 arranged ball ramp plate 91 constructed.
  • the transmission housing fixed intermediate wheel 85 serves to bridge the distance of the electric motor 37 from the longitudinal axis X, wherein the distance is bridged in particular by the diameter of the intermediate gear 85.
  • the ratio is determined by a number of teeth of the electric motor 37 and a number of teeth of the pivot wheel 89.
  • the transmission stage 39 rotates about the longitudinal axis X without torque transmission. If a frictional connection in the multi-disc brake 77 is triggered via the electric motor 37, a torque / ectoring torque acting on the respective output shaft 3 or 5 is generated from the drive torque. This is done by a support of the planet carrier 65 via the braking device 51 in the gear housing 11.
  • the ball ramp disk 91 shown in greater detail in FIG. 2, of the device 87 for axial adjustment is produced in the present case from a sintered material.
  • the ball ramp disk 91 in the present case has three tabs 92, which in their semicircular shape resemble the shape of tabs 104 of the outer disks 79 of the multi-disk brake 77, which are uniformly distributed over the circumference of the ball ramp disk 91 and at an angle form 120 ° to each other.
  • the number of tabs of the ball ramp disc may also vary in an alternative embodiment of the ball ramp disc, wherein the ball ramp plate may in particular have six tabs.
  • three depth-varying grooves 93 are formed in the ball ramp disk 91, which in the installed state of the ball ramp disk 91 correspond to grooves 95 of the swivel wheel 89 which likewise vary in their depth. Between the grooves 93, 95 of the ball ramp disk 91 and the pivot wheel 89 formed as balls 97 rolling elements are arranged. A rotation of the swivel wheel 89 thus results in an axial almony the ball ramp plate 91 through which the multi-disc brake 77 can either be opened or closed.
  • FIG. 3 shows the brake device 51 with the multi-disc brake 77 and the device 87 for axial adjustment in isolation.
  • the tabs 92 of the ball ramp disk 91 are arranged in the present six radially around the output shafts 3 and 5 arranged bores representing recesses 102 of the gear housing 11, in which in addition to the tabs 92 of the ball ramp disk 91 and the tabs 104 of the outer disk 79th the multi-disc brake 77 can be inserted to prevent rotation.
  • each of the outer disks 79 has three lugs 104 distributed uniformly around its circumference, which are opposite to the three lugs 92 of the ball ramp disk 91 in the gap, d, h. rotated by 80 ° from each other, are arranged in the six recesses 102 of the gear housing 11.
  • a respective spring element 100 is arranged, which at a first end 106 on a tab 92 of the ball ramp disk 91 and at a second end 108 is supported on a transmission housing fixed support disk 110, wherein the spring elements 1 ⁇ serve to open the disk brake 77 after previous operation.
  • spring elements are correspondingly also in those recesses which receive no tab of the disks of the multi-disc brake are arranged accordingly.
  • the ball ramp plate 91 has a friction lining on one of the disk brake 77 facing surface 112.
  • the support disk 110 which is arranged on the side facing away from the ball ramp disk 91 side of the multi-disc brake 77, on a disc brake 77 facing surface 114 a friction lining, wherein the friction lining of the support disk 1 10 and the friction lining of the ball ramp disk 91 each with the outer friction linings of the fins 75 and 77 cooperate as counterpart.
  • the ball ramp disk 91 and the support disk 110 are advantageously part of the disk brake 77, whereby separate components for supporting the inner disk 75 and the outer disk 79 can be omitted and consequently the required space in the axial direction of the disk brake 77 is very low.

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Abstract

Es wird eine Getriebeeinheit mit wenigstens einem Lamellenschaltelement (77) vorgeschlagen, dessen Lamellen (75, 79) zwischen einer Einrichtung (87) zur Axialeinstellung und einer Abstützscheibe (110) axial verschiebbar angeordnet und durch Verschiebung in Reibkontakt bringbar sind, wobei die Einrichtung (87) zur Axialeinstellung ein eine Drehbewegung einer Antriebswelle eines Motors aufnehmendes Schwenkrad (89) und eine die Drehbewegung des Schwenkrades (89) in eine Axialbewegung umsetzende Kugelrampenscheibe (91), welche drehfest und axial verschiebbar in einem Gehäuse angeordnet ist, aufweist Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kugelrampenscheibe (91 ) an ihrer den Lamellen (75, 79) zugewandten Fläche (112) mit einem mit den Lamellen (75, 79) zusammenwirkenden Reibbelag ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend kann die Abstützscheibe (110) an ihrer den Lamellen (75, 79) zugewandten Fläche (114) mit einem mit den Lamellen (75, 79) zusammenwirkenden Reibbelag ausgebildet sein.

Description

Getriebeβinheit mit wenigstens einem Lamellenschaltelemenf
Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit mit wenigstens einem Lamel- lenschaltelement nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der US 2001/0047919 A1 ist eine solche Getriebeeinheit bekannt. Hierbei wird eine Einrichtung zur Axialeinstellung eines Lamellenschaltelemen- tes von einem Elektro-Motor betätigt, wobei die Einrichtung zur Axialeinstellung, welche mit einem Schwenkrad und einer verdrehfest in einem Gehäuse angeordneten Kugelrampenscheibe ausgebildet ist, mit dem Lamellenschalt- element zusammenwirkt. Eine Antriebswelle des Elektro-Motors steht dabei mit einem Zwischenrad in Eingriff, welches wiederum mit dem Schwenkrad der Einrichtung zur Axialeinstellung zusammenwirkt.
Eine rotatorische Bewegung, welche von dem Elektro-Motor auf das Schwenkrad der Einrichtung zur Axialeinstellung übertragen wird, wird von der Einstellung zur Axialeinstellung in eine translatorische Bewegung umgewandelt, welche die Innenlamellen und die Außenlamellen des als Lamellenbremse ausgebildeten Schaltelementes in Reibkontakt und in Lösestellung bringen kann. Zur Umwandlung der rotatorischen Bewegung in die translatorische Bewegung sind Kugeln in tiefenvariierenden Nuten des Schwenkrades und den damit korrespondierenden Nuten der Kugelrampenscheibe vorgesehen.
Zur Kraftübertragung der translatorischen Bewegung auf die Lamellenbremse ist zwischen der Einrichtung zur Axialeinstellung und der Lamellenbremse eine Druckscheibe angeordnet Die axiale Abstützung der Lamellenbremse auf der der Einrichtung zur Axialeinstellung abgewandten Seite der Lamellenbremse wird dabei von einer Stützscheibe übernommen. Bei einer derartig ausgestalteten Einrichtung zur Axialeinstellung sind sehr viele Bauteile notwendig, um die gewünschte Funktionalität zu erreichen. Dementsprechend hoch sind nachteilhafterweise die Kosten der Einrichtung zur Axialeinstellung. Zudem benötigt die Einrichtung zur Axialeinstellung in nachteilhafter Weise einen großen in axialer Richtung verlaufenden Bauraum.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Getriebeeinheit der eingangs genannten Art derart zu gestalten, dass eine Einrichtung zur Axialeinstellung mit einem Lamellenschaltelement kostengünstig realisierbar ist und unter Gewährleistung einer sicheren Funktionsweise einen geringen Bauraum benötigt
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Getriebeeinheit mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Es wird somit eine Getriebeeinheit mit wenigstens einem Lamellenschaltelement vorgeschlagen, dessen Lamellen zwischen einer Einrichtung zur Axialeinstellung und einer Abstützscheibe axial verschiebbar angeordnet und durch Verschiebung in Reibkontakt bringbar sind, wobei die Einrichtung zur Axialeinstellung ein eine Drehbewegung einer Antriebswelle eines Motors aufnehmendes Schwenkrad und eine die Drehbewegung des Schwenkrades in eine Axialbewegung umsetzende Kugelrampenscheibe, welche drehfest und axial verschiebbar in einem Gehäuse angeordnet ist, aufweist, und wobei erfindungsgemäß die Kugel rampenscheibe und/oder die Abstützscheibe an ihrer den Lamellen zugewandten Fläche mit einem mit den Lamellen zusammenwirkenden Reibbelag ausgebildet ist.
In vorteilhafter Weise werden durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Getriebeeinheit gegenüber herkömmlichen Lösungen Bauteile der Einrichtung zur Axialeinstellung eingespart, wodurch zum einen Kosten eingespart werden, zum anderen aber auch der quer zur Betätigungsrichtung der Lamellenbremse verlaufende Bauraum verkürzt wird und somit das Package optimiert wird.
Die mit der Erfindung mögliche kleine Dimensionierung der Kugelrampenscheibe bietet die Möglichkeit der Herstellung 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.
Wirkt die Antriebswelle des Motors mit dem Schwenkrad der Einrichtung zur Axialeinstellung mittels einer wenigstens einstufigen Stirnradstufe zusammen, so ist ein sehr einfacher Mechanismus zur Betätigung des Lamellen- schaltelementes realisiert.
Eine einfache und sichere Betätigung des Lamellenschaltelementes kann dadurch erreicht werden, dass das Schwenkrad der Einrichtung zur Axialeinstellung mit der Kugelrampenscheibe mittels Wälzkörpern, insbesondere Kugeln, welche sich in tiefenvariierenden Nuten des Schwenkrades und in korrespondierend dazu angeordneten tiefenvariierenden Nuten der Kugelrampenscheibe befinden, zusammenwirkt.
Zweckmäßigerweise stellt das Gehäuse, in dem die Kugelrampenscheibe und die Lamellen des Lamellenschaltelementes gelagert sind, ein die Getriebeeinheit nach außen begrenzendes Getriebegehäuse dar, jedoch kann in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung auch ein anderes als Lamellen- träger ausgebildetes Gehäuse innerhalb des Getriebes zum Einsatz kommen. Eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung sieht vor, dass die Getriebeeinheit zur Führung eines Antriebsmomentes von einer Antriebswelle auf zwei Abtriebswellen über eine Differenzialeinheit und eine mittels des wenigstens eines Motors zuschaltbare, stufenlos einstellbare Vorrichtung zur Beeinflussung des Verteilungsgrades des Antriebsmoments auf die Abtriebswellen dient, wobei die Differenzialeinheit ein Differenzial und einen mit der Antriebswelle wirkverbundenen Differenzial korb aufweist und die Vorrichtung zur Beeinflussung des Verteilungsgrades des Antriebsmoments eine Übersetzungsstufe aufweist, welche mit dem Differenzialkorb und einer zugeordneten Abtriebswelle wirkverbunden ist und welche mittels des Lamellenschaltelements zuschaltbar ist.
Besonders vorteilhaft ist eine solche Getriebeeinheit bei einer Ausgestaltung als Hinterachsgetriebeeinheit, wobei jedoch auch denkbar ist, dass eine im Wesentlichen analog aufgebaute Getriebeeinheit als Vorderachsgetriebeeinheit eingesetzt wird. Ebenfalls möglich ist ein Einsatz der erfindungsgemäßen Getriebeeinheit sowohl als Vorderachsgetriebeeinheit als auch als Hinterachsgetriebeeinheit, beispielsweise bei einem aufgetriebenen Kraftfahrzeug.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Getriebeeinheit kann vorsehen, dass jede Abtriebswelle mit dem Differenzial verbunden ist Dabei kann eine besonders gute Momentenverteilung dadurch erreicht werden, dass die Vorrichtung zur Beeinflussung des Verteilungsgrades des Antriebsmomentes auf die Abtriebswellen mit zwei bezüglich einer Getriebemittelachse, welche senkrecht zu einer Längsachse der Abtriebswellen verläuft, wenigstens annähernd symmetrisch angeordneten Torque-Vectoring-Einheiten ausgebildet ist, wobei die Torque-Vectoring-Einheiten jeweils eine Übersetzungsstufe aufweisen, welche mit dem Differenzialkorb und der zugeordneten Abtriebswelle wirkverbunden ist. Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Hinterachsgetriebeeinheit eines Kraftfahrzeugs mit einem Lamellenschaltelement, welches von einer Einrichtung zur Axialeinstellung betätigt werden kann;
Fig. 2 eine dreidimensionale Ansicht einer Kugelrampenscheibe der Einrichtung zur Axialeinstellung der Fig. 1 , wobei die Kugelrampenscheibe an ihrem äußeren Rand drei Laschen aufweist und
Fig. 3 einen prinzipmäßigen Schnitt durch eine Bremsvorrichtung der Hinterachsgetriebeeinheit mit dem Lamellenschaltelement und der Einrichtung zur Axialeinstellung, welche die Kugelrampenscheibe der Fig. 2 und eine Abstützscheibe aufweist.
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 Abtriebswelle 2 symmetrisch angeordnete zweite Abtriebswelle 5 verteilt. In der gezeigten Ausführung ist die zum Einbau in ein Kraftfahrzeug vorgesehene Getriebeeinheit 1 als Hinterachsgetriebeeinheit ausgebildet
Die um eine gemeinsame Längsachse X drehbar gelagerten Abtriebswellen 3 bzw. 5 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 weiteres Fahrzeugrad an der zweiten Abtriebswelle 5 res Fahrzeug rad an der zweiten Abtriebswelle 5 auf einer rechten Getriebesei- te 9 befindet.
Die Hinterachsgetriebeeinheit 1 beinhaltet ein Getriebegehäuse 11 , welches mit einem im Wesentlichen die Antriebswelle 2 umgebenden vorderen Getriebegehäuseteil 12, mit einem der linken Getriebeseite 7 zugeordneten seitlichen Getriebegehäuseteil 13, aus dem die erste Abtriebswelle 3 seitlich herausragt, und mit einem nicht näher dargestellten der rechten Getriebeseite 9 zugeordneten seitlichen Getriebegehäuseteil, aus dem die zweite Abtriebswelle 5 seitlich herausragt, ausgebildet ist.
Das von der Antriebswelle 2 übertragene Antriebsmoment wird von der Hinterachsgetriebeeinheit 1 auf die beiden Abtriebswellen 3 und 5 verteilt, wobei auch eine ungleiche Momentenverteilung auf die beiden Abtriebswellen 3 und 5 und somit aktive Verbesserung der Fahreigenschaften möglich ist. Hierzu wird das Antriebsmoment von der Antriebswelle 2 in eine Differenzial- einheit 15 eingeleitet, welche mit einem Differenzial 17 und einem Differenzial- korb 19 ausgebildet ist und mit einer Vorrichtung 14 zur Beeinflussung des Antriebsmoments auf die Abtriebswellen 3 und 5 verbunden ist,
Ein fest mit der Antriebswelle 2 verbundenes Antriebsritzel 21 steht mit einem fest mit dem Differenzialkorb 19 verbundenen Tellerrad 23 zur Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle 2 und dem Differentialkorb 19 in Eingriff, wobei der Differenzialkorb 19 drehbar um die Längsachse X gelagert ist und sich in dem Getriebegehäuse 11 abstützt.
In an sich bekannter Bauweise ist das Differenzial 17 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 fest auf einem Bolzen 33 angeordnet, welcher in dem Differenzialkorb 19 bezüglich einer Drehung um die Längsachse X festgelegt und bezüglich einer Drehung um eine senkrecht zu der Längsachse X durch den Bolzen 33 verlaufende Getriebemittelachse Y drehbar gelagert 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 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 unter- schiedliehe Momentenaufteilung auf die beiden Abtriebswellen 3 und 5 erreicht werden. Dazu ist die Vorrichtung 14 zur Beeinflussung des Antriebsmoments auf die Abtriebswellen 3 bzw. 5 mit zwei symmetrisch zu der Getriebemittelachse Y angeordneten baugleichen Torque-Vectoring-Einheiten vorgesehen, wobei von den zwei Torque-Vectoring-Einheiten in Fig. 1 nur die der linken Getriebeseite 7 zugeordnete Torque-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 ausgebildet ist, wovon ein erstes Sonnenrad 61 fest mit dem Differenzialkorb 19 und 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 jeweils eine durchgängige Verzahnung 73 aufweisende Planeten 69 und 71 ersichtlich sind.
Die Bremsvorrichtung 51 weist ein als Lamellenbremse 77 ausgebildetes Lamellenschaltelement auf, wobei die bezüglich ihrer Übertragungsfähigkeit stufenlos einstellbare Lamellenbremse 77 als Lamellen an dem Planetenträger 65 angeordnete Innenlamellen 75 aufweist, welche mit in dem Getriebegehäuse 11 festgelegten Außenlamellen 79 zusammenwirken. Durch eine axiale Verstellbarkeit der Innenlamellen 75 und der Außenlamellen 79 können diese in oder aus einem Reibkontakt gebracht werden. 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 bei der gezeigten Ausführung aus 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. Das getriebegehäusefeste Zwischenrad 85 dient dabei zur Überbrückung des Abstandes des Elektro- Motors 37 von der Längsachse X, wobei der Abstand insbesondere durch den Durchmesser des Zwischenrades 85 überbrückt wird. Die Übersetzung wird durch eine Zähnezahl des Elektro-Motors 37 und eine Zähnezahl des Schwenkrades 89 bestimmt.
Es bleibt dem Fachmann überlassen, zur Überbrückung des Abstandes zwischen dem Elektro-Motor und der Längsachse neben der im Ausführungsbeispiel als Zwischenrad ausgebildeten einstufigen Stirnradstufe entsprechend den insbesondere bauräumlichen Bedingungen auch eine zweistufige oder mehrstufige Stirnradstufe einzusetzen.
In einem offenen Zustand der Lamellenbremse 77. welche zur Abstützung einer von der Einrichtung 87 zur Axialeinstellung in die Lamellenbremse 77 einbringbare Kraft auf ihrer der Einrichtung 87 zur Axialeinstellung abgewandten Seite eine Abstützscheibe 110 aufweist, läuft die Übersetzungsstufe 39 ohne Momentenübertragung um die Längsachse X um. Wird über den Elektro-Motor 37 eine Reibverbindung in der Lamellenbremse 77 ausgelöst, so wird aus dem Antriebsmoment ein auf die jeweilige Abtriebswelle 3 bzw. 5 wirkendes Tαrque-Λ/ectoring-Moment erzeugt. Dies geschieht durch eine Abstützung des Planetenträgers 65 über die Bremsvorrichtung 51 in dem Getriebegehäuse 11. Es wird somit eine Momentenübertra- gung 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.
Die in Fig. 2 näher dargestellte Kugelrampenscheibe 91 der Einrichtung 87 zur Axialeinstellung ist vorliegend aus einem Sinterwerkstoff hergestellt. An ihrem in Radialrichtung äußeren Rand 94 weist die Kugelrampenscheibe 91 vorliegend drei Laschen 92 auf, welche in ihrer halbkreisförmigen Form der Form von Laschen 104 der AuBenlamellen 79 der Lamellenbremse 77 gleichen, welche gleichmäßig über den Umfang der Kugelrampenscheibe 91 verteilt angeordnet sind und dabei einen Winkel von 120° zueinander bilden.
Die Anzahl der Laschen der Kugelrampenscheibe kann in einer alternativen Ausgestaltung der Kugelrampenscheibe aber auch variieren, wobei die Kugelrampenscheibe insbesondere sechs Laschen aufweisen kann.
Des Weiteren sind in der Kugelrampenscheibe 91. drei in ihrer Tiefe variierende Nuten 93 ausgebildet, welche im Einbauzustand der Kugelrampenscheibe 91 mit ebenfalls in ihrer Tiefe variierenden Nuten 95 des Schwenkrades 89 korrespondieren. Zwischen den Nuten 93, 95 der Kugelrampenscheibe 91 und des Schwenkrades 89 sind als Kugeln 97 ausgebildete Wälzkörper angeordnet. Ein Verdrehen des Schwenkrades 89 resultiert somit in einer Axi- albewegung der Kugel rampenscheibe 91 , durch welche die Lamellenbremse 77 entweder geöffnet oder geschlossen werden kann.
Die Fig. 3 zeigt die Bremsvorrichtung 51 mit der Lamellenbremse 77 und der Einrichtung 87 zur Axialeinstellung in Alleinstellung. Im Einbauzustand der Bremsvorrichtung 51 sind die Laschen 92 der Kugelrampenscheibe 91 in vorliegend sechs radial um die Abtriebswellen 3 bzw. 5 angeordneten, Bohrungen darstellenden Ausnehmungen 102 des Getriebegehäuses 11 angeordnet, in welche neben den Laschen 92 der Kugelrampenscheibe 91 auch die Laschen 104 der Außenlamellen 79 der Lamellenbremse 77 zur Verdrehsicherung einschiebbar sind.
Die Außenlamellen 79 weisen vorliegend jeweils drei gleichmäßig an ihrem Umfang verteilte Laschen 104 auf, welche gegenüber den drei Laschen 92 der Kugelrampenscheibe 91 auf Lücke, d, h. um 80° gegeneinander verdreht, in den sechs Ausnehmungen 102 des Getriebegehäuses 11 angeordnet sind.
In denjenigen Ausnehmungen 102 des Getriebegehäuses 11 , welche eine Lasche 92 der Kugelrampenscheibe 91 aber keine Lasche 104 der Außenlamellen 79 der Lamellenbremse 77 aufweisen, ist jeweils ein Federelement 100 angeordnet, welches sich an einem ersten Ende 106 an einer Lasche 92 der Kugelrampenscheibe 91 und an einem zweiten Ende 108 an einer getriebegehäusefesten Abstützscheibe 110 abstützt, wobei die Federelemente 1 ÖÖ zur Öffnung der Lamellenbremse 77 nach vorheriger Betätigung dienen.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung mit einer Kugelrampenscheibe mit zum Beispiel sechs Laschen, welche jeweils in einer Ausnehmung des Getriebegehäuses angeordnet sind, sind entsprechend ebenfalls in denjenigen Ausnehmungen, welche keine Lasche der Lamellen der Lamellenbremse aufnehmen, Federelemente angeordnet. Die Kugel rampenscheibe 91 weist an einer der Lamellenbremse 77 zugewandten Fläche 112 einen Reibbelag auf. Ebenso weist die Abstützscheibe 110, welche an der der Kugelrampenscheibe 91 abgewandten Seite der Lamellenbremse 77 angeordnet ist, an einer der Lamellenbremse 77 zugewandten Fläche 114 einen Reibbelag auf, wobei der Reibbelag der Abstützscheibe 1 10 sowie der Reibbelag der Kugelrampenscheibe 91 jeweils mit den äußeren Reibbelägen der Lamellen 75 bzw. 77 als Gegenpartner zusammenwirken.
Somit stellen die Kugelrampenscheibe 91 und die Abstützscheibe 110 in vorteilhafter Weise einen Bestandteil der Lamellenbremse 77 dar, wodurch separate Bauteile zur Abstützung der Innenlamellen 75 und der Außenlamellen 79 entfallen können und folglich der in axialer Richtung benötigte Bauraum der Lamellenbremse 77 sehr gering ausfällt.
Bezugszeichen
1 Hinterachsgetriebe
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 Verteilungsgrades des Antriebsmo ments auf die Abtriebswellen
15 Differenzialeinheit
17 Differenzial
19 Differenzialkorb
21 Antriebsritzel
23 Tellerrad
25 linkes abtriebsseitiges Kegelrad
27 rechtes abtriebsseitiges Kegelrad
29 oberes antriebsseitiges Kegelrad
31 unteres antriebsseitiges Kegelrad
33 Bolzen
35 Torque-Vectoring-Einheit
37 Elektro-Motor
39 Übersetzungsstufe
51 Bremsvorrichtung
61 erstes Sonnen rad 63 zweites Sonnenrad
65 Planetenträger
69 Planet
71 Planet
73 Verzahnung Planet
75 Innenlamellen
77 Lamellenbremse
79 Außenlamellen
83 Antriebswelle Motor
85 Zwischenracl
87 Einrichtung zur Axialeinstellung
89 Schwenkrad
91 Kugelrampenscheibe
92 Laschen der Kugel rampenscheibe
93 Nuten der Kugelrampenscheibe
94 Äußerer Rand der Kugelrampenscheibe
95 Nuten des Schwenkrades
97 Kugeln
100 Federelement
102 Ausnehmungen des Getriebegehäuses
104 Laschen der Lamellen
106 erstes Ende des Federelements
108 zweites Ende des Federelements
110 Abstützscheibe
112 Fläche der Kugelrampenscheibe
114 Fläche der Abstützscheibe
X Längsachse
Y Getriebemittelachse

Claims

Patentansprüche
1. Getriebeeinheit mit wenigstens einem Lamellenschaltelement (77), dessen Lamellen (75, 79) zwischen einer Einrichtung (87) zur Axialeinstellung und einer Abstützscheibe (110) axial verschiebbar angeordnet und durch Verschiebung in Reibkontakt bringbar sind, wobei die Einrichtung (87) zur Axialeinstellung ein eine Örehbewegung einer Antriebswelle (83) eines Motors (37) aufnehmendes Schwenkrad (89) und eine die Drehbewegung des Schwenkrades (89) in eine Axialbewegung umsetzende Kugelrampenscheibe (91 ), welche drehfest und axial verschiebbar in einem Gehäuse (11) angeordnet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelrampenscheibe (91 ) an ihrer den Lamellen (75, 79) zugewandten Fläche (112) mit einem mit den Lamellen (75, 79) zusammenwirkenden Reibbelag ausgebildet ist.
2. Getriebeeinheit, insbesondere nach Anspruch 1, mit wenigstens einem Lamellenschaltelement (77), dessen Lamellen (75, 79) zwischen einer Einrichtung (87) zur Axialeinstellung und einer Abstützscheibe (110) axial verschiebbar angeordnet und durch Verschiebung in Reibkontakt bringbar sind, wobei die Einrichtung (87) zur Axialeinstellung ein eine Drehbewegung einer Antriebswelle (83) eines Motors (37) aufnehmendes Schwenkrad (89) und eine die Drehbewegung des Schwenkrades (89) in eine Axialbewegung umsetzende Kugelrampenscheibe (91 ), welche drehfest und axial verschiebbar in einem Gehäuse (11) angeordnet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützscheibe (110) an ihrer den Lamellen (75, 79) zugewandten Fläche (114) mit einem mit den Lamellen (75, 79) zusammenwirkenden Reibbelag ausgebildet ist.
3. Getriebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lamellenschaltelement als Lamellenbremse (77) ausgebildet ist.
4. Getriebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelrampenscheibe (91) und/oder das Schwenkrad (89) mit einem Sinterwerkstoff ausgebildet ist
5. Getriebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (83) des Motors (37) mit dem Schwenkrad (89) der Einrichtung (87) zur Axialeinstellung mittels einer wenigstens einstufigen Stirnradstufe (85) zusammenwirkt.
6. Getriebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e - kennzeichnet, dass das Schwenkrad (89) der Einrichtung (87) zur Axialeinstellung mit der Kugelrampenscheibe (91) der Einrichtung (87) zur Axialeinstellung mittels Wälzkörpern, insbesondere Kugeln (97), welche sich in tiefenvariierenden Nuten (95) des Schwenkrades (89) und in korrespondierend dazu angeordneten tiefenvariierenden Nuten (93) der Kugelrampenscheibe (91) befinden, zusammenwirkt
7. Getriebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (1 ), insbesondere als Hinterachsgetriebeeinheit (1), zur Führung eines Antriebsmomentes von einer Antriebswelle (2) auf zwei Abtriebswellen (3, 5) über eine Differenzialeinheit (15) und eine mittels des wenigstens eines Motors (37) zuschaltbare, stufenlos einstellbare Vorrichtung (14) zur Beeinflussung des Verteilungsgrades des Antriebsmoments auf die Abtriebswellen (3, 5) ausgebildet ist, wobei die öiffe- renzialeinheit (15) ein Differenzial (17) und einen mit der Antriebswelle (2) wirkverbundenen Differenzial korb (19) aufweist und die Vorrichtung (14) zur Beeinflussung des Verteilungsgrades des Antriebsmoments eine Überset- zungsstufe (39) aufweist, welche mit dem Differenzialkorb (19) und einer zugeordneten Abtriebswelle (3 bzw.5) wirkverbunden ist und welche mittels des Lamellenschaltelements (77) zuschaltbar ist.
8. Gefriebeeinheit nach einem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Abtriebswelle (3, 5} mit dem Differenzial (17) verbunden ist.
9. Getriebeeinheit nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (14) zur Beeinflussung des Verteilungsgrades des Antriebsmomentes auf die Abtriebswellen (3, 5) mit zwei bezüglich einer Getriebemittelachse (Y), welche senkrecht zu einer Längsachse (X) der Abtriebswellen (3, 5) verläuft, wenigstens annähern symmetrisch angeordneten Torque-Vectoring-Einheiten (35) ausgebildet ist, wobei die Tor- que-Vectoring-Einheiten (35) jeweils eine Übersetzungsstufe (39) aufweisen, welche mit dem Differenzialkorb (19) und der zugeordneten Abtriebswelle (3, 5) wirkverbunden ist
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