DE102005061267B4 - Differentialanordnung mit zwei gemeinsam betätigten Axialverstellvorrichtungen - Google Patents

Differentialanordnung mit zwei gemeinsam betätigten Axialverstellvorrichtungen Download PDF

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Abstract

Differentialanordnung (2) zur variablen Drehmomentverteilung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend
ein Differentialgetriebe (21) mit einem drehend antreibbaren Differentialkorb (4) und zwei auf einer Drehachse (A) gelagerten Ausgangswellen (3, 3'), die mit dem Differentialkorb (4) über einen Differentialrädersatz (7, 9, 9') antriebsverbunden sind, wobei zwischen dem Differentialkorb (4) und jeder der Ausgangswellen (3, 3') ein erster Antriebsstrang gebildet ist;
je Ausgangswelle (3, 3') eine Getriebestufe (14, 14'), die mit dem Differentialkorb (4) einerseits und einer der Ausgangswellen (3, 3') andererseits antriebsverbunden ist und die Teil eines zum ersten Antriebsstrang funktional parallelen zweiten Antriebsstranges ist;
je Getriebestufe (14, 14') eine Reibungskupplung (15, 15') zum An- und Abkoppeln des zweiten Antriebsstranges;
je Reibungskupplung (15, 15') eine Axialverstellvorrichtung (16, 16') in Form einer Kugelrampenanordnung zur Betätigung der Reibungskupplung, mit jeweils zwei zur Drehachse (A) koaxialen Scheiben (42, 43; 42', 43'), von denen eine axial abgestützt und die andere axial verschiebbar...

Description

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

Claims (15)

  1. Differentialanordnung (2) zur variablen Drehmomentverteilung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Differentialgetriebe (21) mit einem drehend antreibbaren Differentialkorb (4) und zwei auf einer Drehachse (A) gelagerten Ausgangswellen (3, 3'), die mit dem Differentialkorb (4) über einen Differentialrädersatz (7, 9, 9') antriebsverbunden sind, wobei zwischen dem Differentialkorb (4) und jeder der Ausgangswellen (3, 3') ein erster Antriebsstrang gebildet ist; je Ausgangswelle (3, 3') eine Getriebestufe (14, 14'), die mit dem Differentialkorb (4) einerseits und einer der Ausgangswellen (3, 3') andererseits antriebsverbunden ist und die Teil eines zum ersten Antriebsstrang funktional parallelen zweiten Antriebsstranges ist; je Getriebestufe (14, 14') eine Reibungskupplung (15, 15') zum An- und Abkoppeln des zweiten Antriebsstranges; je Reibungskupplung (15, 15') eine Axialverstellvorrichtung (16, 16') in Form einer Kugelrampenanordnung zur Betätigung der Reibungskupplung, mit jeweils zwei zur Drehachse (A) koaxialen Scheiben (42, 43; 42', 43'), von denen eine axial abgestützt und die andere axial verschiebbar ist und von denen eine drehend antreibbar ist, wobei die beiden Scheiben auf ihren einander zugewandten Stirnflächen mehrere Kugelrillen (44, 45; 44', 45') aufweisen, die – jeweils in Draufsicht auf die Stirnflächen – in gleicher Umfangsrichtung eine variable Tiefe haben, wobei in Paaren von einander gegenüberliegenden Kugelrillen (44, 45; 44', 45') jeweils eine Kugel (41) aufgenommen ist; sowie einen einzigen Elektromotor (52), der mit den drehend antreibbaren Scheiben (43; 43') beider Axialverstellvorrichtungen (16, 16') antriebsverbunden ist.
  2. Differentialanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrillen (44, 45; 44', 45') der beiden Axialverstellvorrichtungen (16, 16') derart tiefenveränderlich gestaltet sind, daß ein Betätigen des Elektromotors (52) in einer ersten Drehrichtung ein Annähern der beiden Scheiben (42, 43; 42', 43') aneinander bewirkt, während die beiden Scheiben (42', 43'; 42, 43) der anderen Axialverstellvorrichtung (16', 16) denselben Abstand zueinander behalten, und umgekehrt.
  3. Differentialanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrillen (45; 45') der drehend antreibbaren Scheiben (43; 43') der beiden Axialverstellvorrichtungen (16, 16') – jeweils in Draufsicht auf die Stirnflächen – in gleicher Umfangsrichtung eine variable Tiefe haben, wobei der Elektromotor (52) derart mit den drehend antreibbaren Scheiben (43; 43') antriebsverbunden ist, daß diese bei Betätigen des Elektromotors (52) im gleichen Drehsinn verdreht werden.
  4. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axial abgestützten Scheiben (42; 42') der beiden Axialverstellvorrichtungen (16, 16') jeweils drehfest im Gehäuse (5) gehalten sind und daß die axial verschiebbaren Scheiben (43; 43') der beiden Axialverstellvorrichtungen (16, 16') jeweils vom Elektromotor (52) drehend antreibbar sind.
  5. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrillen (44, 45; 44', 45') der beiden Scheiben (42, 43; 42', 43') der beiden Axialverstellvorrichtungen (16, 16') jeweils einen Leerlaufabschnitt (64, 64') gleichbleibender Tiefe und einen hieran anschließenden Wirkabschnitt (65, 65') mit variabler Steigung aufweisen.
  6. Differentialanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Leerlaufabschnitt (64, 64') zumindest über einen gleich großen Bogenabschnitt erstreckt wie der Wirkabschnitt (65, 65').
  7. Differentialanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Leerlaufabschnitt (64, 64') und dem Wirkabschnitt (65, 65') eine Nullpunktlage definiert ist.
  8. Differentialanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrillen (44, 45; 44', 45') der beiden Axialverstellvorrichtungen (16, 16') derart gestaltet sind, daß bei Betätigung des Elektromotors (52) – ausgehend von der Nullpunktlage – die Kugeln (41) der einen Axialverstellvorrichtung (16, 16') in die Leerlaufabschnitte (64, 64') geführt werden, während die Kugeln (41) der anderen Axialverstellvorrichtung (16', 16) in die Wirkabschnitte (65', 65) geführt werden.
  9. Differentialanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nullpunktlage durch Rastausnehmungen (69) gebildet ist, die in den Kugelrillen (44, 45; 44', 45') zumindest einer der Axialverstellvorrichtungen (16, 16') jeweils im Übergangsbereich zwischen dem Wirkabschnitt (65, 65') und dem Leerlaufabschnitt (64, 64') vorgesehen sind und in die die zugehörigen Kugeln (41) einrasten können.
  10. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkabschnitte (65, 65') der beiden Axialverstellvorrichtungen (16, 16') jeweils einen ersten Teilabschnitt (66, 66') größerer Steigung und einen hieran anschließenden zweiten Teilabschnitt (67, 67') kleinerer Steigung aufweisen.
  11. Differentialanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Teilabschnitt (66, 66') über einen kleineren Kreisbogenabschnitt (α) erstreckt als der zweite Teilabschnitt (67, 67').
  12. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (52) einen Antriebszapfen (56) aufweist, der über ein Zwischengetriebe (53) mit den drehend antreibbaren Scheiben (43; 43') der beiden Axialverstellvorrichtungen (16, 16') antriebsverbunden ist.
  13. Differentialanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengetriebe (53) eine Zwischenwelle (55) umfaßt, die parallel zur Drehachse (A) verläuft.
  14. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (52) axial im Bereich einer der beiden Reibungskupplungen, nämlich der ersten oder der zweiten Reibungskupplung (15, 15'), angeordnet ist.
  15. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebestufe (14, 14') je Ausgangswelle (3, 3') jeweils ein mit dem Differentialkorb (4) drehfest verbundenes erstes Sonnenrad (27, 27'), ein mit der zugehörigen Ausgangswelle (3, 3') drehfest verbundenes zweites Sonnenrad (29, 29'), zumindest ein mit den beiden Sonnenrädern (27, 29; 27', 29') kämmendes Planetenrad (28, 28') und ein das zumindest eine Planetenrad (28, 28') tragendes Stegelement (36, 36') umfaßt, das um die Längsachse (A) umlaufen kann; und daß die Reibungskupplung (15, 15') je Getriebestufe (14, 14') jeweils mit dem Gehäuse (18, 18') drehfest verbundene Außenlamellen (39, 39') und mit dem Stegelement (36, 36') der Getriebestufe (14, 14') verbundene Innenlamellen (38, 38') aufweist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006025071A1 (de) * 2006-05-30 2007-12-06 Zf Friedrichshafen Ag Getriebeeinheit zur Führung eines Antriebsmomentes von einer Antriebswelle auf zwei Abtriebswellen
DE102010022344A1 (de) * 2010-06-01 2011-12-01 Gkn Driveline Deutschland Gmbh Selbstsperrendes Kronenraddifferential und Verwendung desselben
DE102010037317B4 (de) * 2010-09-03 2017-05-04 FEV Europe GmbH Betätigungsvorrichtung für die Betätigung einer Kupplungsanordnung
DE102011083047A1 (de) * 2011-09-20 2013-03-21 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Axialverstelleinheit
CN104159770B (zh) * 2012-03-07 2017-05-03 丰田自动车株式会社 动力传递装置
US9028358B2 (en) * 2013-03-15 2015-05-12 American Axle & Manufacturing, Inc. Disconnecting axle assembly
US9103427B2 (en) 2013-03-15 2015-08-11 American Axle & Manufacturing, Inc. Axle assembly
US9157515B2 (en) 2013-03-15 2015-10-13 American Axle & Manufacturing, Inc. Axle assembly
US9254713B2 (en) 2013-03-15 2016-02-09 American Axle & Manufacturing, Inc. Axle assembly with inboard axle shaft bearings that support a differential mechanism
US10267401B2 (en) 2015-11-25 2019-04-23 American Axle & Manufacturing, Inc. Axle assembly
CN108700183B (zh) 2016-03-25 2022-05-06 美国轮轴制造公司 断开式车桥总成
US10280987B2 (en) 2017-04-24 2019-05-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Axial movement compensation of clutch actuation device
US10927937B2 (en) 2018-09-06 2021-02-23 American Axle & Manufacturing, Inc. Modular disconnecting drive module with torque vectoring augmentation
US10704663B2 (en) 2018-09-06 2020-07-07 American Axle & Manufacturing, Inc. Modular disconnecting drive module with torque vectoring augmentation
DE102018124444A1 (de) 2018-10-04 2020-04-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Rampenaktuator und Schrägkugellagereinheit mit kaltumgeformtem Außenring und geprägter Rampenkontur sowie Verfahren zum Herstellen einer Rampenscheibe

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10160026A1 (de) * 2001-12-06 2003-06-26 Gkn Automotive Gmbh Betätigungsmechanismus zur Axialverstellung mit doppelter Funktion
US6645109B2 (en) * 2001-03-27 2003-11-11 New Venture Gear, Inc. Two-speed transfer case with ball-ramp clutch and single motor activator/shift system
WO2005035294A1 (de) * 2003-09-27 2005-04-21 Zf Friedrichshafen Ag Antriebsstrang und verfahren zum steuern und regeln eines antriebsstranges
DE10342164A1 (de) * 2003-09-12 2005-04-28 Gkn Driveline Int Gmbh Getriebeanordnung
DE102005003691A1 (de) * 2004-03-08 2005-09-29 Borgwarner Inc., Auburn Hills Variable Differentialanordnung

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3791501A (en) * 1972-03-14 1974-02-12 Fmc Corp Cam operated clutch
JP2826580B2 (ja) * 1993-10-14 1998-11-18 三菱自動車工業株式会社 車両用左右輪間トルク移動制御装置
JP3103779B2 (ja) * 1996-11-22 2000-10-30 建治 三村 差動装置
JPH10231862A (ja) * 1997-02-21 1998-09-02 Tochigi Fuji Ind Co Ltd クラッチ機構およびこれを備えたディファレンシャル装置
JPH11254989A (ja) * 1998-03-09 1999-09-21 Tochigi Fuji Ind Co Ltd クラッチ機構及びこれを用いたデファレンシャル装置
US6533090B2 (en) * 2001-08-03 2003-03-18 Gkn Automotive, Inc. Integrated axle module with twin electronic torque management
GB2386653B (en) * 2002-03-22 2005-06-29 Gkn Technology Ltd Differential gear

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6645109B2 (en) * 2001-03-27 2003-11-11 New Venture Gear, Inc. Two-speed transfer case with ball-ramp clutch and single motor activator/shift system
DE10160026A1 (de) * 2001-12-06 2003-06-26 Gkn Automotive Gmbh Betätigungsmechanismus zur Axialverstellung mit doppelter Funktion
DE10342164A1 (de) * 2003-09-12 2005-04-28 Gkn Driveline Int Gmbh Getriebeanordnung
WO2005035294A1 (de) * 2003-09-27 2005-04-21 Zf Friedrichshafen Ag Antriebsstrang und verfahren zum steuern und regeln eines antriebsstranges
DE102005003691A1 (de) * 2004-03-08 2005-09-29 Borgwarner Inc., Auburn Hills Variable Differentialanordnung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022129620A1 (de) 2022-11-09 2024-05-16 Gkn Automotive Limited Differentialanordnung und Elektroantrieb mit einer solchen Differentialanordnung

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