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Dokumentenidentifikation DE102005007726B4 03.01.2008
Titel Ausgleichs- und Verteilergetriebe mit aktiver Sperre
Anmelder GETRAG Driveline Systems GmbH, 50735 Köln, DE
Erfinder Nett, Hans-Peter, 53518 Adenau, DE;
Höck, Michael, 53819 Neunkirchen-Seelscheid, DE
Vertreter Bungartz, K., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 50933 Köln
DE-Anmeldedatum 18.02.2005
DE-Aktenzeichen 102005007726
Offenlegungstag 02.11.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 03.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse F16H 48/20(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Ausgleichs- und Verteilergetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einer einen Sperrwert des Getriebes beeinflussenden aktiven Sperre zur Einstellung des Sperrwertes, wobei das Getriebe einen Antriebskorb, eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle aufweist. Die aktive Sperre wird von wenigstens einem Aktuator und wenigstens einer, über den Aktuator durch Aufbringen einer Druckkraft schaltbaren Kupplung gebildet. Die Kupplung weist mit der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle drehfest verbundene Kupplungslamellen auf, über deren zusammengepresste Wirkflächen die Kupplungskräfte übertragbar sind, und wobei die Kupplung zumindest eine weitere, drehfest mit dem Antriebskorb verbundene und in Richtung der Kupplungslamellen verschiebbare Krafteinleitungslamelle aufweist und der Aktuator die Druckkraft auf die Krafteinleitungslamelle aufzubringen vermag.

Derartige Getriebe werden als Ausgleichs- oder Verteilergetriebe im Kraftfahrzeugbau als Quer- oder Längsausgleich der bei Kurvenfahrt unterschiedlichen Drehzahlen der einzelnen Räder allgemein verwendet, um Verspannungen im Antriebsstrang zu vermeiden. Sie dienen ferner der gezielten Antriebskraftverteilung auf einzelne Antriebsräder. Die Drehzahlen der Antriebsräder können sich mit Hilfe dieser Getriebe unabhängig voneinander entsprechend den unterschiedlichen Weglängen der einzelnen Fahrspuren einstellen, wobei das Antriebsmoment idealer Weise symmetrisch und damit giermomentenfrei auf die einzelnen Räder übertragen wird. Eine über den Antriebskorb eingebrachte Eingangsleistung wird dabei auf in der Regel zwei Abtriebswellen übertragen. Bei Geradeausfahrt läuft das Getriebe im Block um und die Drehzahlen und Momente der beiden Abtriebswellen und des Antriebskorbs sind identisch.

Übliche Anwendungen hierfür sind beispielsweise Differentialausgleichsgetriebe zwischen Rädern derselben Achse (Querausgleich). Bei mehreren angetriebenen Achsen, etwa beim 4-Radantrieb, werden durch diese Art der Getriebe auch die unterschiedlichen Drehzahlen der Antriebsräder verschiedener Achsen ausgeglichen (Längsausgleich). Darüber hinaus gewinnen Verteilergetriebe an Bedeutung, die insbesondere bei mehreren angetriebenen Achsen die Antriebskraft in einem definierten Verhältnis auf die anzutreibenden Achsen verteilen. Gebräuchlichste Ausführungsformen sind Kegelraddifferentiale, Stirnraddifferentiale, insbesondere in Planetenbauweise, oder Schneckenraddifferentiale.

Durch das Vorsehen einer Sperre wird der wesentliche Nachteil dieser Getriebe überwunden, dass nämlich ohne eine vorgesehene Sperrwirkung bei unterschiedlichen Kraftschlusspotentialen der angetriebenen Räder sich die Höhe des auf die Abtriebswellen übertragbaren Drehmoments nach dem Antriebsrad mit dem geringeren Kraftschlusspotential richtet. Bei Durchdrehen eines Antriebsrades ist somit das auf das andere Antriebsrad übertragbare Moment äußerst gering. Durch die Sperre kann nun erreicht werden, dass diese Ausgleichsbewegung behindert wird und sich das Moment, das auf das Antriebsrad mit dem höheren Kraftschlusspotential übertragbar ist, erhöht. Der Grad der Behinderung dieser Ausgleichsbewegung ist der Sperrwert, der zwischen 0 bzw. 0% (verlustfreies, nicht sperrendes Differentialgetriebe) und 1 bzw. 100% (starrer Durchtrieb) liegen kann.

Heutzutage sind eine Vielzahl von Systemen mit unterschiedlichen Wirkprinzipien und Sperrwerten bekannt. Bei modernen Getrieben der eingangs genannten Art sind Sperren vorgesehen, deren Sperrwert elektronisch geregelt ist und die über Aktuatoren je nach Fahrsituation sehr schnell und unabhängig von Differenzdrehzahlen einzelner Räder jederzeit optimal eingestellt werden können.

Auch kann das Auftreten von Störmomenten, die durch den Eingriff moderner Regelsysteme wie ABS oder ESP im Antriebsstrang hervorgerufen werden können, unterbunden werden. Diese aktiven Sperrensysteme gewinnen auch in Bezug auf die Fahrdynamik immer mehr an Bedeutung, da sie eine gute Möglichkeit bieten, die Verteilung der Antriebskräfte auf die einzelnen Antriebsräder optimal dem Fahrzustand und dem Kraftschlusspotential der einzelnen Antriebsräder anzupassen und so die Fahrdynamik und Fahrsicherheit positiv zu beeinflussen.

Als Sperren sind Kupplungen üblich, deren Kupplungslamellen so angeordnet sind, dass sie die Ausgleichsbewegungen behindern. Bei der Anordnung der Kupplungslamellen unterscheidet man dabei im Wesentlichen zwei Typen. Bei der Welle-Korb-Anordnung sind die Kupplungslamellen der einen Kupplungsseite am Antriebskorb angeordnet, die der anderen Kupplungsseite an einer der Abtriebswellen. Bei einem klassischen Kegelraddifferential, zum Beispiel mit einer sogenannten Lamellenviscokupplung, bildet der Differentialkorb als Antriebskorb also einen Außenlamellenträger, eine der Abtriebswellen hingegen den Innenlamellenträger. Bei der sogenannten Welle-Welle-Anordnung sind hingegen die Kupplungslamellen mit den Abtriebswellen drehfest verbunden.

Der wesentliche Unterschied zwischen der Welle-Korb- und der Welle-Welle-Anordnung besteht darin, dass bei der Welle-Korb-Anordnung die Differenzdrehzahl zwischen Kupplungseingangsseite und Kupplungsausgangsseite dem Betrag nach nur halb so groß wie die Drehzahldifferenz zwischen den Abtriebswellen. Infolge des Abzweigens des in der Kupplung übertragenen Drehmoments direkt von dem Antriebskorb ist ferner der an den Rädern anliegende Drehmomentunterschied bei der Welle-Korb-Anordnung nur halb so groß wie bei der Welle-Welle-Anordnung. Daher ist bei der Welle-Korb-Anordnung zur Erzielung desselben Sperrwerts eine deutlich höhere Kupplungskennung erforderlich. Da sich mit niedrigerer Umfangsgeschwindigkeit auch das Regelverhalten von Kupplungen verschlechtert (Übergang zwischen Haft- und Gleitreibung), ist eine Welle-Welle-Anordnung auch aus regelungstechnischer Sicht wünschenswert.

Die Anwendung einer passiven, also einer nicht von außen fremdgeschalteten Sperre, stellt keine großen Probleme dar, denn hier ist die Kupplung innerhalb des Differentialkorbs angeordnet und es müssen keine Kräfte eines Aktuators, beispielsweise durch den als Antriebskorb dienenden, rotierenden Differentialkorb hindurch, auf die Kupplung geleitet werden. Bei einer aktiven Sperre ist dies hingegen erforderlich. Es müssen Abdichtungsmaßnahmen zwischen rotierenden Teilen vorgesehen und Vorkehrungen getroffen werden, die die Differenzdrehzahlen zwischen verschiedenen Teilen des Aktuators, die entweder ortsfest angeordnet sein können oder mit dem Antriebskorb oder den Abtriebswellen rotieren, ausgleichen.

Bei der Welle-Welle-Anordnung kommt hierbei erschwerend hinzu, dass nicht nur die oben erwähnten Differenzdrehzahlen zwischen den ortsfest angeordneten und den mit dem Antriebskorb rotierenden Teilen des Aktuators ausgeglichen werden müssen, sondern dass zudem noch ein Drehzahlunterschied zwischen dem Antriebskorb und den Kupplungslamellen besteht, denn die Abtriebswellen, und somit auch die daran drehfest angeordneten Kupplungslamellen, rotieren bei Drehzahlausgleich zwischen den Abtriebswellen nicht mit der Antriebskorbdrehzahl.

Daher wurden früher Ausgleichs- und Verteilergetriebe mit aktiver Sperre oft im Rahmen einer Welle-Korb-Anordnung vorgesehen, da die Antriebskorbseitigen Kupplungslamelle definitionsgemäß mit Antriebskorbdrehzahl rotieren. Bei Welle-Welle-Anordnungen sind infolge der konstruktiv schwierigeren Situation seltener Systeme mit aktiver Sperre verwirklicht worden. Es wäre jedoch wünschenswert, eine aktive Sperre auch bei der Welle-Welle-Anordnung in einfacher Weise vorzusehen, um die Vorteile einer solchen Anordnung mit denen einer aktiven Sperre effizienter verbinden zu können.

Aus der DE 43 12 145 A1 ist ein Differential mit einer Differentialsperre gemäß einer Welle-Welle-Anordnung bekannt, bei der durch eine sich mit Korbdrehzahl drehende Krafteinleitungslamelle in Form einer fest über Stege mit dem Antriebskorb verbundenen Druckplatte eine Lamellenkupplung betätigt wird. Die Stege stützen dabei das aufgebrachte Drehmoment gegenüber dem Antriebskorb ab. Die Konstruktion des Aktuators mit einer Betätigung der Druckplatte über die durch den Antriebskorb hindurch ragenden Stege ist aufwendig und erfordert einen hohen Bauraum. Die Stege als Teil des Aktuators müssen zudem so dimensioniert sein, dass aufgebrachte Kräfte und Momente sicher abgeleitet werden können. Die Stege müssen ferner den Antriebskorb in einer Weise durchdringen, dass der Schmierstoff behaftete Raum innerhalb des Antriebskorbs nach außen sicher abgedichtet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ausgleichs- und Verteilergetriebe mit aktiver Sperre zu schaffen, das einen geringeren Bauraum erfordert und gegenüber den bekannten Systemen zu einem Kostenvorteil führt. Darüber hinaus soll ermöglicht werden, die Betätigungseinrichtung von den auftretenden Kupplungsmomenten freizuhalten.

Ferner soll die Erfindung möglichst ein Getriebe schaffen, das bei verbesserter Leistungsdichte Wirkungsgradnachteile bekannter Lösungen vermeiden und Bauteile einsparen kann. Die Vorteile der Welle-Welle Lösung sollen dabei weitgehend unter Optimierung konstruktiver Gestaltungen erhalten bleiben.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die Krafteinleitungslamelle als Innenlamelle oder als Außenlamelle ausgeführt ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt es, einen Ausgleich bzw. Verteilergetriebe der eingangs genannten Art vorzusehen, das nach dem Welle-Welle Prinzip arbeitet und bei dem ein Eingriff zur Betätigung einer Reibkupplung durch den An- triebskorb hindurch möglich ist, ohne dabei einen zusätzlichen Drehzahlunterschied zwischen dem Antriebskorb und den an den Abtriebswellen angeordneten Kupplungslamellen der Kupplung ausgleichen zu müssen. Hierdurch können die beschriebenen Vorteile der Welle-Welle Anordnung genutzt werden, wobei die oben erwähnten konstruktiven Gestaltungsschwierigkeiten umgangen werden.

Wird eine drehfest zum Antriebskorb angeordnete Kupplungslamelle als Krafteinleitungslamelle genutzt, also dazu genutzt, die Betätigungskräfte des Aktuators auf die Kupplung zu übertragen, so besteht zwischen dieser Krafteinleitungslamelle und den Teilen des Aktuators, die mit Anriebskorbdrehzahl rotieren, kein Drehzahlunterschied mehr. Der Drehzahlunterschied besteht nun ausschließlich zwischen der dem Aktuator abgewandten Seite der Krafteinleitungslamelle und der benachbarten zu einer der Abtriebswellen drehfest angeordneten Kupplungslamelle. Da es sich hierbei vorzugsweise um eine ohnehin vorgesehene Reibpaarung der Kupplung handelt, kann das übertragende Reibmoment gleichzeitig als Sperrmoment genutzt werden.

Erfindungsgemäß ist die Krafteinleitungslamelle drehfest und vorzugsweise in Richtung der Kupplungsmittelachse axial verschieblich mit dem Antriebskorb verbunden. Die Krafteinleitungslamelle wird üblicherweise die in axialer Richtung gesehen äußere Kupplungslamelle sein, deren dem Aktuator zugewandte Seite mit dem Aktuator zusammenwirkt, während die dem Aktuator abgewandte Seite auf eine weitere, mit einer der Abtriebswellen drehfest verbundene Kupplungslamelle wirkt.

So reicht in der Regel eine einzige, dem Aktuator zugewandte und mit dem Antriebskorb drehfest verbundene Krafteinleitungslamelle aus. Selbstverständlich können auch mehrere Krafteinleitungslamellen vorgesehen sein, die mit dem Antriebskorb drehfest verbunden sind, wobei zwischen diesen Krafteinleitungslamellen dann jeweils eine oder mehrere Kupplungslamellen vorgesehen sein können, die drehfest mit einer der Abtriebswellen verbunden sind.

Die Sperre des Ausgleichs- bzw. Verteilergetriebes wird erfindungsgemäß durch eine fremdgeschaltete Kupplung gebildet. Dies kann vorzugsweise eine Lamellenkupplung, insbesondere eine Lamellenviscokupplung oder eine Kegelkupplung oder eine Konax-Kupplung sein. Es sind bei dem erfindungsgemäßen Wirkprinzip grundsätzlich eine Reihe von Kupplungen denkbar, die auf verschiedensten physikalischen Effekten beruhen. Dies können neben hydraulischen bzw. hydrostatischen Kupplungen auch elektromagnetische Kupplungen, zum Beispiel magnetische Drehfeldkupplungen oder Induktionskupplungen, sein.

Bei einer hydrostatischen Kupplung könnte beispielsweise die Primär- oder Sekundärseite außenseitig mit einer Reibfläche versehen sein, die mit der drehfest an dem Antriebskorb angeordneten Kupplungslamelle zusammenwirkt.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die mit dem Antriebskorb drehfest verbundene Krafteinleitungslamelle von einem Reibelement der Kupplung gebildet ist. Hierdurch wird der Aufbau der aktivern Sperre weiter vereinfacht. Ferner ist ein solches Reibelement konstruktiv von vorne herein dafür ausgelegt, mit einem anderen Reibelement der Kupplung zusammenzuwirken, so dass sich weitere konstruktive Maßnahmen am diesem Reibelement im Wesentlichen erübrigen. Darüber hinaus wird so eine Doppelfunktion der Krafteinleitungslamelle erreicht, in dem diese einerseits die Drehzahldifferenz ausgleicht und andererseits wirksam zum Sperrmoment beiträgt.

Vorteilhaft ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator mit seinen wesentlichen Bauteilen ortsfest in einem Getriebegehäuse angeordnet ist, beispielsweise in einem Deckel des Getriebegehäuses. Die ortsfeste Anordnung des Aktuators hat den Vorteil, dass Zuleitungen zur Aktuator über ortsfest angeordnete Verbindungselemente möglich sind, wodurch aufwendigere Dichtungs- bzw. Kontaktmaßnahmen zwischen relativ beweglichen Bauteilen weitgehend vermieden werden können. So sind lediglich Maßnahmen zum Ausgleich der Differenzdrehzahl rotierender Antriebskorb und ortsfester Aktuator vorzusehen, wofür einfache mechanische Maßnahmen ausreichend sind.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Aktuator einen vorzugsweise hydraulisch betätigten, im Getriebegehäuse angeordneten Kolben aufweist, der seinerseits einen gegen die Kupplung wirkenden Druckstempel betätigt. Eine Hydraulik wird hier meist bevorzugt sein, da diese eine kompakte und leichte Bauform ermöglicht und hohe Kräfte ermöglicht. Das Wirkmedium kann ferner relativ problemlos dem Aktuator zugeleitet werden kann. Es sind aber auch Aktuatoren denkbar, die elektromotorisch bzw. elektromagnetisch, pneumatisch oder rein mechanisch arbeiten. Die jeweils zu bevorzugende Ausführungsform wird sich nach dem individuellen Anwendungsfall richten. So ist es zum Beispiel bei Lastkraftwagen denkbar, dass ein pneumatischer Aktuator vorzuziehen ist, da ein Lastkraftwagen ohnehin über einen ausgeprägten Pneumatikkreislauf verfügt. Aus dem gleichem Grund könnte beispielsweise bei einem Elektrofahrzeug eine elektromagnetische oder eine elektromotorische Stelleinrichtung bevorzugt werden.

Zwischen den mit dem Antriebskorb rotierenden Bauteilen des Aktuators, insbesondere den Druckstempeln, und den ortsfest angeordneten Bauteilen des Aktuators, insbesondere dem Kolben, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ein Axiallager zum Ausgleich der Relativbewegung zwischen diesen Bauteilen vorgesehen.

Eine vorteilhafte Detaillösung kann zum Beispiel vorsehen, dass ein Lagerring des Axiallagers von dem in dem Getriebegehäuse angeordneten Kolben gebildet ist und der andere Lagerring den auf die Kupplung wirkenden Druckstempel bildet. Hierdurch ist nicht nur eine kompakte Bauform möglich, bei der ein zusätzliches Bauteil entfallen kann, vielmehr kann auch auf zusätzliche Fixierungsmaßnahmen für das Axiallager verzichtet werden.

Es bietet sich ebenfalls an, die Krafteinleitungslamelle an den ebenfalls drehfest an dem Antriebskorb angeordneten Druckstempeln anzuordnen. So bilden Druckstempel und die Krafteinleitungslamelle eine kompakte Einheit, die als Verbund gute mechanische Eigenschaften aufweist. Hierdurch erübrigt es sich, Maßnahmen zu treffen, die Krafteinleitungslamelle unmittelbar am Antriebskorb anzuordnen, was gegebenenfalls wünschenswert sein kann. Grundsätzlich kann die Krafteinleitungslamelle also nicht nur unmittelbar, sondern auch mittelbar drehfest zu dem Antriebskorb angeordnet sein. Von Bedeutung ist insbesondere, dass Drehzahl und Moment des Antriebskorbs auf die Krafteinleitungslamelle übertragen wird.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Begriff Antriebskorb im Sinne dieser Anmeldung nicht einschränkend zu verstehen ist. Ein Antriebskorb im Sinne der Erfindung kann jeder Körper sein, über den die zum Antrieb der Abtriebswellen notwendige Leistung in die Getriebeanordnung gebracht werden kann. Wie eingangs erwähnt, ist somit zum Beispiel unter Antriebskorb auch ein Differenzialkorb zu verstehen. Gleiches gilt sinngemäß auch für die Abtriebswellen des Getriebes.

Alternativ kann der Aktuator auch derart angeordnet sein, dass eine Relativbewegung in Drehrichtung zwischen dem Aktuator und der Krafteinleitungslamelle nicht auftritt. In diesem Fall ist der Aktuator also in Drehrichtung mit der Krafteinleitungslamelle mitbewegt und wird über geeignete Mittel mit der Stellkraft versorgt.

Eine bevorzugte Ausgestaltung wird zum Beispiel einen hydraulischen Aktuator aufweisen, der von außen mit Druck beaufschlagbar ist. Hierzu wird der Druck einer externen Druckleitung in den Innenlamellenträger eingeleitet. Die Druckleitung ist dann mit einem an dem Innenlamellenträger angeordneten, als Stellglied dienenden Kolben verbunden. Um die Drehbewegung des Innenlamellenträgers relativ zum Getriebegehäuse ausgleichen zu können, kann beispielsweise in dem Innenlamellenträger und dem Getriebegehäuse jeweils ein ringförmiger Ringbereich angeordnet sein, der mit den Druckzu- bzw. -ableitungen kommuniziert, wobei die beiden Ringbereiche in jeder Drehstellung miteinander fließtechnisch verbunden sind.

Alternativ kann bei allen Ausgestaltungen auch ein elektrisch betätigter Aktuator vorgesehen werden, wobei in diesem Fall über übliche Mittel der Versorgungsstrom auf das Stellglied des Aktuators übertragen wird. Bei relativ zum Getriebegehäuse bewegtem Aktuator kann dies beispielsweise über einen Schleifringkontakt erfolgen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.

In den Zeichnungen zeigt:

1 ein erfindungsgemäßes Sperrdifferential für ein Achsgetriebe,

2 die aktive Sperre mit einer Reibkupplung gemäß dem Achsgetriebe nach 1 im Detail und

3 eine weitere Ausgestaltung eines Ausgleichsgetriebes.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes aktives Sperrdifferential für ein Achsgetriebe dargestellt. Der Antriebskorb 1 ist hier durch den Differentialkorb gebildet, der beispielhaft mit einem kegelförmig verzahnten Tellerrad, über das die Antriebsleistung in das Getriebe eingebracht wird, eine drehfeste Einheit bildet. Der Differentialkorb ist über zwei Wälzlager drehbar in einem Getriebegehäuse 8 gelagert. Das in 1 dargestellte Sperrdifferential ist hier beispielhaft als Stirnraddifferential in Planetenbauweise ausgeführt. Eine hiervon abweichende Ausführung, beispielsweise als Kegelraddifferential oder Schneckenraddifferential, ist natürlich ebenfalls möglich.

Innerhalb des Differentialkorbs sind eine erste Abtriebswelle 2 und eine zweite Abtriebswelle 3 angeordnet, auf welche die in das Getriebe eingebrachte Leistung verteilt wird. Ähnlich einem Sperrdifferential mit passiver Sperre wirkt die durch die Kupplung 4 ausgeübte Sperrwirkung zwischen der ersten Abtriebswelle 2 und der zweiten Abtriebswelle 3, wobei als Kupplung 4 hier rein beispielhaft eine Lamellenkupplung dargestellt ist. Dabei ist ein Außenlamellenträger 13 mit der ersten Abtriebswelle 2 und ein Innenlamellenträger 12 mit der zweiten Abtriebswelle 3 verbunden. An den beiden Lamellenträgern 12, 13 sind hier jeweils drei Kupplungslamellen 6 der Kupplung 4 angeordnet. Das dargestellte Ausgleichs- und Verteilergetriebe arbeitet also zumindest auch nach dem eingangs beschriebenen Welle-Welle System.

Um nun eine Beeinflussung des Sperrwerts dieser Lamellenkupplung zu erzielen, ist im Getriebegehäuse 8 ein hydraulisch angetriebener Aktuator 5 vorgesehen. Dieser muss, um auf die Kupplung 4 wirken zu können, Kräfte durch den Antriebskorb 1 hindurch auf die Kupplung 4 übertragen. Da der Antriebskorb 1 jedoch relativ zum Getriebegehäuse 8 rotiert, ist zwischen den Bauteilen des Aktuator 5 eine diese Relativbewegung ausgleichende Maßnahme notwendig. In der gezeigten Ausgestaltung ist beispielhaft ein Axiallager 10 vorgesehen.

Das Axiallager ist zwischen einem hydraulisch betätigten Kolben, der drehfest zum Getriebegehäuse 8 angeordnet und in Form eines Kolbenrings ausgeführt ist und einem Druckring 14, der auf in den Antriebskorb 1 eingelassene Druckstempel 9 wirkt, angeordnet. Dabei rotieren Druckstempel 9 und Druckring 14 mit dem Antriebskorb 1. Der Druckring ist über eine wellenförmige Ringfeder 15 gegen das Axiallager 10 angestellt und hält die einzelnen Komponenten in spielfreier Anlage.

Wird der im Getriebegehäuse 8 befindliche Öldruckraum 16 mit Drucköl beaufschlagt, drückt der Kolben über das Axiallager 10 gegen den Druckring 14 und die Druckstempel 9. Um zu vermeiden, dass zwischen Druckstempel 9 und einer Kupplungslamelle der Sperre eine weitere Relativbewegung auftritt, ist, wie insbesondere auch aus 2 ersichtlich ist in der Kupplung 4 die dem Druckstempel 9 zugewandte Kupplungslamelle erfindungsgemäß als Krafteinleitungslamelle 6 ausgebildet. Die Krafteinleitungslamelle 6 ist nicht am Außen- oder Innenlamellenträger 12, 13 angeordnet, sondern drehfest mit dem Antriebskorb 1 verbunden.

Zwischen der Krafteinleitungslamelle 6 und dem Druckstempel 9 besteht also keine Differenzdrehzahl. Diese wird vielmehr zwischen der dem Druckstempel 9 zugewandten Krafteinleitungslamelle 6 und der benachbarten drehfest zum Innenlammelenträger 12 und der zweiten Abtriebswelle 3 angeordneten Kupplungslamelle ausgeglichen. Somit übernimmt die den Druckstempeln 9 zugewandte Krafteinleitungslamelle 6 erfindungsgemäß eine Doppelfunktion, denn sie übernimmt nicht nur den Ausgleich der Differenzdrehzahl sowie die Übertragung der Kupplungskräfte, sondern überträgt gleichzeitig, wie es bei einer Welle-Korb-Anordnung der Fall ist, Drehmoment vom Antriebskorb 1 auf die Kupplung 4 und somit auf die beiden Abtriebswellen 2, 3.

Im gezeigten Beispiel ist eine Krafteinleitungslamelle 6 als Außenlamelle drehfest zum Antriebskorb 1 angeordnet. Je nach gewünschter Sperrcharakteristik der Sperre bzw. je nach den individuell vorzufindenden konstruktiven Gegebenheiten können auch andere Anordnungen gewählt werden. So kann die mit dem Antriebskorb 1 drehfest verbundene Kraftübertragungslamelle 6 auch als Innenlamelle ausgeführt sein, oder es können eine Mehrzahl von Kraftübertragungslamellen 6 vorgesehen sein, die wiederum mit einer Mehrzahl von mit einer der Abtriebswellen 2 oder 3 drehfest verbundenen Kupplungslamellen zusammenwirken, um beispielsweise die Welle-Korb Charakteristik dieses erfindungsgemäßen Getriebes zu verstärken.

Grundsätzlich wird sich auch die Anzahl der Kupplungslamellen, die nach dem Welle-Welle Prinzip arbeiten, nach der gewünschten Sperrcharakteristik des Ausgleichs- bzw. Verteilergetriebes richten.

Um die von dem Aktuator 5 auf die Sperre und somit auch auf die erste Abtriebswelle 2 bzw. die zweite Abtriebswelle 3 ausgeübten Kräfte abzustützen, ist ferner Stützlager 11 vorgesehen, das hier beispielhaft zwischen der ersten Abtriebswelle 2 und dem Antriebskorb 1 angeordnet ist. Um die Kupplungskräfte biegemomentfrei auf die Kupplung 4 übertragen zu können, sind vorzugsweise eine Vielzahl von Druckstempeln 9 in regelmäßigem Abstand zueinander um die Kupplungsmittelachse angeordnet.

In 3 ist eine weitere Ausgestaltung eines Verteilergetriebes gezeigt. Hier wird die Relativbewegung zwischen dem als Aktuator 5 eingesetzten hydraulischen Kolben und der Krafteinleitungslamelle 6 dadurch vermieden, dass der Aktuator 5 ortsfest an dem Innenlamellenträger 12 angeordnet ist. Eine solche Anordnung ist insbesondere bei großen Getrieben eines Fahrzeugs interessant, das bereits serienmäßig über eine Hydraulik verfügt, wie es etwa bei Lastkraftfahrzeugen oder Landmaschinen der Fall ist.

Der Aktuator 5 wird über eine Druckleitung angesteuert, die mit einem ringförmigen Aufnahmekanal in dem Innenlamellenträger verbunden ist. Dieser Aufnahmekanal korrespondiert mit einem benachbarten, relativ zu ihm abgedichtet verdrehbaren Abgabekanal im Getriebegehäuse, in dem über einen Hydraulikdruckgeber ein Druck aufgebaut werden kann.

1
Antriebskorb
2
Erste Abtriebswelle
3
Zweite Abtriebswelle
4
Kupplung
5
Aktuator
6
Krafteinleitungslameile
7
Lamellenpaket
8
Getriebegehäuse
9
Druckstempel
10
Axiallager
11
Stützlager
12
Innenlamellenträger
13
Außenlamellenträger
14
Druckring
15
Ringfeder
16
Öldruckraum


Anspruch[de]
Ausgleichs- und Verteilergetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einer einen Sperrwert des Getriebes beeinflussenden aktiven Sperre zur Einstellung des Sperrwertes, das

• einen Antriebskorb (1),

• eine erste Abtriebswelle (2) und

• eine zweite Abtriebswelle (3)

aufweist, wobei die aktive Sperre von wenigstens einem Aktuator (5) und wenigstens einer, über den Aktuator (5) durch Aufbringen einer Druckkraft schaltbaren Kupplung (4) gebildet ist und die Kupplung (4) mit der ersten Abtriebswelle (2) und der zweiten Abtriebswelle (3) drehfest verbundene Kupplungslamellen aufweist, über deren zusammengepresste Wirkflächen die Kupplungskräfte übertragbar sind, und wobei die Kupplung (4) zumindest eine weitere, drehfest mit dem Antriebskorb (1) verbundene und in Richtung der Kupplungslamellen verschiebbare Krafteinleitungslamelle (6) aufweist und der Aktuator (5) die Druckkraft auf die Krafteinleitungslamelle (6) aufzubringen vermag, dadurch gekennzeichnet, dass

die Krafteinleitungslamelle (6) als Innenlamelle oder als Außenlamelle ausgeführt ist.
Ausgleichs- und Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungslamellen zu wenigstens einem Lamellenpaket (7) zusammengefaßt sind und der Aktuator (5) neben dem Lamellenpaket (7) angeordnet ist, wobei an dem, dem Aktuator (5) zugewandten Ende des Lamellenpakets (7) zumindest eine Krafteinleitungslamelle (6) angeordnet ist. Ausgleichs- und Verteilergetriebe nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafteinleitungslamelle (6) von einem Reibelement der Kupplung (4) gebildet ist. Ausgleichs- und Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (5) eine Kolben-/Zylindereinheit aufweist, deren Druckkraft der Aktuator (5) auf die Krafteinleitungslamelle (6) aufzubringen vermag. Ausgleichs- und Verteilergetriebe nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskorb (1) drehbar in einem Getriebegehäuse (8) gelagert ist und die Kolben-/Zylindereinheit an dem Getriebegehäuse (8) angeordnet ist und der Aktuator (5) die Betätigungskraft der Kolben-/Zylindereinheit auf einen an dem Antriebskorb (1) in Betätigungsrichtung verschiebbar angeordneten Druckstempel (9) zu übertragen vermag, wobei zwischen der Kolben-/Zylindereinheit und dem Druckstempel (9) ein Ausgleichslager (10) angeordnet ist. Ausgleichs- und Verteilergetriebe nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichslager (10) ein Axiallager ist. Ausgleichs- und Verteilergetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Lagerring des Axiallagers (10) vom dem im Getriebegehäuse (8) angeordneten Druckkolben gebildet ist und ein zweiter Lagerring des Axiallagers (10) von dem auf die Kupplung (4) wirkenden Druckstempel (9) gebildet ist. Ausgleichs- und Verteilergetriebe nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafteinleitungslamelle (6) von der dem Lamellenpaket (7) zugewandten Seite des Druckstempels (9) gebildet ist. Ausgleichs- und Verteilergetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (5) derart angeordnet ist, dass keine Relativbewegung in Drehrichtung zwischen dem Aktuator (5) und der Krafteinleitungslamelle (6) auftritt. Ausgleichs- und Verteilergetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (9) über einen Schleifring oder einen umlaufenden Druckkanal mit einem Stellmedium, insbesondere einem Hydraulikdruck oder einer Versorgungsspannung, versorgbar ist, der von einem zu dem Antriebskorb (1) ortsfesten Beaufschlagungsmittel mit dem Stellmedium beaufschlagbar ist. Ausgleichs- und Verteilergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (5) hydraulisch oder pneumatisch oder elektromagnetisch angetrieben ist. Verwendung einer Kupplungsanordnung mit einem Ausgleichs- und Verteilergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zum Ankoppeln einer Hilfsachse an eine Primärwelle.






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