DE102006001302A1 - Drive arrangement for controlled locking of differential arrangement in drive train of motor vehicle, has tolerance ring that is placed in annular gap between inner lamella carrier and lateral shaft - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zum gesteuerten Sperren eines Differentialgetriebes, insbesondere für den Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Derartige Antriebsanordnungen umfassen üblicherweise eine Reibungskupplung mit zwei gegeneinander drehbaren und miteinander koppelbaren Kupplungsteilen sowie einen Aktuator zum Betätigen der Reibungskupplung. Die Reibungskupplung weist einen Außenlamellenträger, an dem Außenlamellen drehfest und axial verschiebbar gehalten sind, und einen Innenlamellenträger, an dem Innenlamellen drehfest und axial verschiebbar gehalten sind, auf, wobei die Außenlamellen und die Innenlamellen axial abwechselnd angeordnet sind und gemeinsam ein Lamellenpaket bilden. Der Aktuator kann hydraulisch betätigt sein und eine Kolben-Zylinder-Einheit umfassen, die das Lamellenpaket mit einer Axialkraft beaufschlagt. Alternativ hierzu kann der Aktuator auch in Form einer Kugelrampenanordnung gestaltet sein, die üblicherweise zwei relativ zueinander verdrehbare, koaxial zueinander angeordnete Scheiben aufweist, die in Umfangsrichtung tiefenveränderliche Paare von Kugelrillen zur Aufnahme von Kugeln haben. Von den Scheiben ist eine axial in einem Gehäuse abgestützt und die andere gegen die Rückstellkräfte von Federmitteln axial im Gehäuse verschiebbar. Bei Verdrehung der beiden Scheiben relativ zueinander beaufschlagt die axial verschiebbare Scheibe das Lamellenpaket mit einer Axialkraft.The The invention relates to a drive arrangement for controlled locking a differential gear, in particular for use in the drive train of a motor vehicle. Such drive arrangements usually include a friction clutch with two mutually rotatable and with each other coupling coupling parts and an actuator for actuating the Friction clutch. The friction clutch has an outer disk carrier the outer lamellae rotatably and axially displaceably held, and an inner disc carrier, on the Inner disks are rotationally fixed and held axially displaceable on, the outer plates and the inner disks are arranged axially alternately and together form a disk pack. The actuator may be hydraulically actuated and a piston-cylinder unit include, which acts on the disk set with an axial force. Alternatively, the actuator may also be in the form of a ball ramp arrangement be designed, usually two rotatable relative to each other, coaxially arranged Having discs, the depth-variable in the circumferential direction Having pairs of ball grooves for receiving balls. From the slices is an axial in a housing supported and the other against the restoring forces of Spring means axially in the housing displaceable. Upon rotation of the two discs relative to each other applied to the axially displaceable disc, the disk set with a Axial force.
Aus
der
Bei den bekannten Antriebsanordnungen kann es, insbesondere beim Einsatz in der Vorderachse eines frontgetriebenen Kraftfahrzeugs, zu Schwingungen kommen, die vom Fahrgast als unangenehmes Wummern wahrgenommen werden. Dies führte bei Automobilherstellern zur Entwicklung aufwendiger Konussysteme und Polygon-Lager zur Lagerung der Seitenwelle.at the known drive arrangements can, especially during use in the front axle of a front-wheel drive motor vehicle, to vibrations come, which are perceived by the passenger as unpleasant thumping. This resulted at automobile manufacturers for the development of complex cone systems and polygon bearings for supporting the side shaft.
Aus
der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die ein verbessertes NVH-Verhalten ('noise-vibration-harshness') aufweist und einfach aufgebaut ist.Of the The present invention is based on the object, a drive arrangement to propose the type mentioned, the improved NVH behavior ('noise-vibration-harshness') and easy is constructed.
Die
Lösung
liegt in einer Antriebsanordnung für den Einsatz im Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeugs, umfassend
eine Antriebswelle, die um
eine Drehachse in einem Gehäuse
drehbar gelagert und drehend antreibbar ist; eine koaxial zur Antriebswelle
angeordnete Reibungskupplung mit einem drehend antreibbaren Außenlamellenträger, an
dem Außenlamellen
drehfest und axial verschiebbar angeordnet sind, und einem mit der
Antriebswelle drehfest verbundenen Innenlamellenträger, an
dem Innenlamellen drehfest und axial verschiebbar angeordnet sind,
wobei die Außenlamellen
und die Innenlamellen axial abwechselnd angeordnet sind und gemeinsam
ein Lamellenpaket bilden; einen Aktuator, der koaxial zur Drehachse
angeordnet und gegenüber
dem Gehäuse
axial abgestützt ist
und das Lamellenpaket über
eine Druckplatte axial beaufschlagen kann; und einen Toleranzring,
der in einem Ringspalt zwischen dem Innenlamellenträger und
der Antriebswelle einsitzt.The solution lies in a drive arrangement for use in the drive train of a motor vehicle, comprising
a drive shaft which is rotatably supported about a rotation axis in a housing and is rotatably drivable; a coaxially arranged to the drive shaft friction clutch with a rotatably driven outer disk carrier on the outer disk rotatably and axially displaceably arranged, and rotatably connected to the drive shaft inner disk carrier, rotatably and axially slidably disposed on the inner disk, wherein the outer disk and the inner disk axially arranged alternately are and together form a disc pack; an actuator which is arranged coaxially to the axis of rotation and axially supported relative to the housing and can axially act on the disk set via a pressure plate; and a tolerance ring which is seated in an annular gap between the inner disk carrier and the drive shaft.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist, daß der Toleranzring als dämpfendes Element unter Vorspannung zwischen dem Innenlamellenträger und der Antriebswelle wirksam ist, so daß Schwingungen entkoppelt werden. Hierdurch ergibt sich ein verbessertes NVH-Verhalten, so daß eine ungewünschte Geräuschentwicklung deutlich reduziert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäße Antriebsanordnung einfach aufgebaut ist. Es ist lediglich ein zusätzliches Bauteil, nämlich der Toleranzring, erforderlich, so daß der zusätzliche Fertigungs- und Montageaufwand gering ist. Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung kann vielseitig im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden, um ein verbessertes NVH-Verhalten zu erreichen. Beispielsweise ist der Einsatz der Antriebsanordnung zum Sperren eines Differentialgetriebes möglich, ebenso wie zum bedarfsweisen Zuschalten eines weiteren Antriebsstrangs, der zusätzlich zu einem permanent angetriebenen Antriebsstrang angetrieben wird (Hang-on Kupplung).Of the Advantage of the drive arrangement according to the invention is that the Tolerance ring as a damping element under bias between the inner disc carrier and the drive shaft is effective is, so that vibrations be decoupled. This results in an improved NVH behavior, so that one undesirable noise is significantly reduced. Another advantage is that the drive arrangement according to the invention is simple. It is only an additional component, namely the Tolerance ring, required, so that the additional manufacturing and assembly costs is low. The drive arrangement according to the invention can be used in many ways in the powertrain of a motor vehicle to achieve improved NVH performance. For example is the use of the drive assembly for locking a differential gear possible, as well as the on-demand connection of another powertrain, the additional is driven to a permanently driven drive train (Hang-on clutch).
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Innenlamellenträger in Form einer Hülse gestaltet und weist eine innere Längsverzahnung auf, die in eine äußere Gegenverzahnung der Antriebswelle drehfest eingreift. Hierdurch ergibt sich ein platzsparender Aufbau. Der Innenlamellenträger trägt an seinem kupplungsseitigen Ende vorzugsweise eine Stützplatte, gegen die das Lamellenpaket axial abgestützt ist, und hat an seinem entgegengesetzten Ende einen radialen Kragen, der über das Lager relativ zum Gehäuse axial abgestützt ist. Die Antriebwelle ist gegenüber dem Gehäuse somit mittelbar über den Innenlamellenträger, auf dem das Lager sitzt, drehbar gelagert. An seiner dem Lager entgegengesetzten Seite weist der Kragen eine Stirnfläche auf, die gegen eine Anlagefläche der Antriebswelle axial abgestützt ist. Das Lager ist vorzugsweise als Schrägkugellager ausgebildet, das Axial- und Radialkräfte aufnehmen kann. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Längsverzahnung axial im Bereich der Reibungskupplung angeordnet, so daß Drehmomente direkt von der Stützplatte und dem Innenlamellenträger in die Antriebswelle eingeleitet werden können.According to a preferred embodiment, the inner disk carrier is designed in the form of a sleeve and has an inner longitudinal toothing, which engages in an outer counter-toothing of the drive shaft rotatably. This results in a space-saving design. The inner disk carrier carries at its coupling end preferably a support plate against which the disk set is axially supported, and has at its opposite End a radial collar which is axially supported via the bearing relative to the housing. The drive shaft is thus indirectly mounted relative to the housing via the inner disk carrier on which the bearing sits, rotatably mounted. On its side opposite the bearing, the collar has an end face which is axially supported against a contact surface of the drive shaft. The bearing is preferably designed as angular contact ball bearings, which can absorb axial and radial forces. According to a preferred embodiment, the longitudinal toothing is arranged axially in the region of the friction clutch so that torques can be introduced directly from the support plate and the inner disk carrier into the drive shaft.
Nach einer günstigen Weiterbildung ist der Toleranzring an einem zur Längsverzahnung entgegengesetzten Ende des Innenlamellenträgers angeordnet. So wird ein sicherer radialer Sitz des Innenlamellenträgers über seine gesamte Länge gegen über der Antriebswelle erreicht. Vorzugsweise ist der Toleranzring axial im Bereich des Lagers angeordnet. Dies hat den Vorteil einer guten radialen Abstützung sowie einer optimalen Entkopplung von Schwingungen zwischen der Antriebswelle und dem Gehäuse. Es ist für ein gutes NVH-Verhalten besonders günstig, wenn der Toleranzring eine größere axiale Länge aufweist als die Breite des Lagers. Axial zwischen der Längsverzahnung und dem Toleranzring hat der Innenlamellenträger radiale Durchbrüche zur Schmiermittelversorgung der Lamellenkupplung und eines axial zwischen dem Lamellenpaket und dem Aktuator angeordneten Axiallagers. Die Durchbrüche kommunizieren mit einer umlaufenden Ausnehmung der Antriebswelle.To a cheap one Training is the tolerance ring on one to the longitudinal teeth arranged opposite end of the inner disk carrier. This is how it is secure radial seat of the inner disk carrier over its entire length against the Drive shaft reached. Preferably, the tolerance ring is axial arranged in the area of the warehouse. This has the advantage of a good one radial support as well an optimal decoupling of vibrations between the drive shaft and the housing. It is for a good NVH behavior particularly favorable when the tolerance ring a larger axial Length as the width of the warehouse. Axial between the splines and the tolerance ring has the inner disk carrier radial breakthroughs for supplying lubricant to the multi-plate clutch and an axial between the disk set and the actuator arranged thrust bearing. The breakthroughs communicate with a circumferential recess of the drive shaft.
Der Toleranzring ist unter Vorspannung zwischen der Antriebswelle und dem Innenlamellenträger eingespannt und hat eine federnde Wirkung. Nach einer günstigen Ausgestaltung hat die Antriebswelle eine umlaufende Ausnehmung, in der der Toleranzring einsitzt. Hierdurch ergibt sich ein platzsparender Aufbau. Vorzugsweise sind axial benachbart zu der umlaufenden Ausnehmung ringförmige Vorsprünge gebildet, mittels derer sich der Innenlamellenträger auf der Antriebswelle radial abstützen kann. Dabei sind die Toleranzen so gewählt, daß die Vorsprünge mit dem Innenlamellenträger in Kontakt sind oder daß zwischen den genannten Bauteilen ein Radialspiel gebildet ist. Selbstverständlich kann der Toleranzring als Alternative auch in einer umlaufenden inneren Ausnehmung des Innenlamellenträgers aufgenommen sein, wobei die Antriebswelle dann im Bereich des Toleranzrings außenzylindrisch gestaltet wäre. Der Toleranzring hat über den Umfang verteilt vorzugsweise mehrere Ausprägungen bzw. Einprägungen. Durch die Ausprägungen bzw. Einprägungen ergibt sich ein im Querschnitt betrachtet welliges Profil, das eine federnde Wirkung erzeugt. Die federnde Wirkung wird zusätzlich dadurch erzeugt, daß der Toleranzring aus Federstahl hergestellt ist. Die Prägungen können längs oder winklig zur Längsachse des Toleranzrings verlaufen. Der Toleranzring ist mittels eines Schlitzes geteilt, so daß ein C-Profil gebildet ist. So ergibt sich eine einfache Montierbarkeit zwischen der Antriebswelle und dem koaxial hierzu liegenden Innenlamellenträger, wobei Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können.Of the Tolerance ring is under bias between the drive shaft and the inner disk carrier clamped and has a spring effect. After a cheap Embodiment, the drive shaft has a circumferential recess, in which the tolerance ring is located. This results in a space-saving Construction. Preferably, axially adjacent to the circumferential recess annular projections formed by means of which the inner disk carrier on the drive shaft radially support can. The tolerances are chosen so that the projections with the inner disk carrier are in contact or that between the said components a radial clearance is formed. Of course you can the tolerance ring as an alternative in a circumferential inner Recess of the inner disk carrier be received, the drive shaft then in the tolerance ring externally cylindrical would be designed. The tolerance ring has over The circumference preferably distributes several characteristics or impressions. By the characteristics or imprints results in a wavy profile seen in cross section, the one produces a springy effect. The spring effect is additionally characterized generates that Tolerance ring is made of spring steel. The embossments can be along or angled to the longitudinal axis of the tolerance ring run. The tolerance ring is by means of a Split split so that one C-profile is formed. This results in a simple mountability between the drive shaft and the coaxial thereto inner disc carrier, wherein Manufacturing tolerances can be compensated.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Aktuator in Form einer Kugelrampenanordnung gestaltet. Diese umfaßt vorzugsweise zwei auf der Drehachse zentrierte Scheiben, von denen eine axial abgestützt ist und die andere axial verschiebbar ist und von denen zumindest eine drehend antreibbar ist; dabei weisen die beiden Scheiben jeweils auf ihren einander zugewandten Stirnflächen mehrere in Umfangsrichtung verlaufende Kugelrillen auf, die in entgegengesetzte Umfangsrichtung eine ansteigende Tiefe haben, wobei in Paaren von einander gegenüberliegenden Kugelrillen jeweils eine Kugel aufgenommen ist, über die sich die erste und die zweite Scheibe aneinander abstützen. Es ist nach einer günstigen Ausgestaltung vorgesehen, daß die axial abgestützte Scheibe als Stützscheibe gestaltet, die drehfest im Gehäuse fixiert ist, und daß die axial verschiebbare Scheibe als Stellscheibe gestaltet ist, die mittels eines Elektromotors drehend antreibbar ist. Alternativ zur Kugelrampenanordnung kann der Aktuator auch in Form einer elektromotorisch angesteuerten Kugelspindelanordnung oder einer hydraulisch betätigten Kolben-Zylinder-Einheit gestaltet sein.To In a preferred embodiment, the actuator is designed in the form of a ball ramp arrangement. This includes preferably two disks centered on the axis of rotation, of which one axially supported is and the other is axially displaceable and of which at least a rotationally driven; in this case, the two discs each several in the circumferential direction on their facing end faces extending ball grooves, in the opposite circumferential direction have an increasing depth, being in pairs of opposite ones Ball grooves each a ball is added, over which the first and support the second disc together. It is for a cheap Design provided that the axially supported Washer as a support disk designed, the rotation in the housing is fixed, and that the axially displaceable disc is designed as a control disc, which means an electric motor is driven in rotation. Alternative to the ball ramp arrangement the actuator can also be in the form of an electric motor driven Ball screw arrangement or a hydraulically actuated piston-cylinder unit designed be.
Eine weitergehende Lösung der obengenannten Aufgabe besteht in einer Differentialanordnung für den Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Differentialkorb, der um eine Drehachse drehend antreibbar ist; mehrere im Differentialkorb drehbar gehaltene und gemeinsam mit diesem um die Drehachse umlaufende Ausgleichsräder; zwei im Differentialkorb auf der Drehachse drehbar gehaltene Seitenwellenräder, die mit den Ausgleichsrädern in Verzahnungseingriff sind; sowie eine Antriebsanordnung nach obengenannter Art, wobei die Antriebswelle mit einem der Seitenwellenräder drehfest verbunden ist, und wobei der Außenlamellenträger mit dem Differentialkorb drehfest verbunden ist.A further solution The above object is a differential arrangement for the Use in the drive train of a motor vehicle, comprising a Differential carrier, which is rotatably driven about a rotation axis; several rotatably held in the differential carrier and together with this circulating about the rotation axis differential gears; two in the differential carrier On the axis of rotation rotatably supported side gears, the with the balancing wheels are in meshing engagement; and a drive arrangement of the type mentioned above, wherein the drive shaft rotatably with one of the side shaft gears is connected, and wherein the outer disk carrier with the differential carrier is rotatably connected.
Die erfindungsgemäße Differentialanordnung bietet dieselben Vorteile eines günstigen NVH-Verhaltens und eines einfachen Aufbaus wie die Antriebsanordnung, die Teil der Differentialanordnung ist und eine der obengenannten Ausgestaltungen aufweisen kann. Die Differentialanordnung kann sowohl als Vorder- oder Hinterachsdifferential eines ein- oder mehrachsgetriebenen Kraftfahrzeugs, oder als Mittendifferential eines mehrachsgetriebenen Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.The differential arrangement according to the invention offers the same advantages of cheap NVH behavior and a simple structure as the drive assembly, the part of Differential arrangement is and one of the above embodiments can have. The differential arrangement can be used both as front or rear differential of a mono- or multi-axle driven Motor vehicle, or as the center differential of a multi-axle driven motor vehicle be used.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigtOne preferred embodiment The invention will be explained below with reference to the drawing. Here in shows
Das
Differentialgetriebe
Die
Seitenwellen
Die
erfindungsgemäße Antriebsanordnung
Die
Reibungskupplung
Der
Innenlamellenträger
Die
Antriebswelle
Der
Aktuator
Die
Funktionsweise der Kugelrampenanordnung
Die
- 22
- Differentialanordnungdifferential assembly
- 33
- Antriebsanordnungdrive arrangement
- 44
- Differentialgetriebedifferential gear
- 55
- Differentialkorbdifferential carrier
- 66
- Gehäusecasing
- 77
- Lagercamp
- 88th
- Tellerradcrown
- 99
- Ausgleichsradpinion
- 1010
- Zapfenspigot
- 1212
- Sicherungsstiftsafety pin
- 1313
- Seitenwellenradsideshaft
- 1414
- Seitenwellesideshaft
- 1515
- Längsverzahnungspline
- 1616
- Schraubescrew
- 1717
- Kopfhead
- 1818
- Innenkonusinner cone
- 1919
- Muttermother
- 2222
- Reibungskupplungfriction clutch
- 2323
- Aktuatoractuator
- 2424
- AußenlamellenträgerExternal disk carrier
- 2525
- InnenlamellenträgerInner disk carrier
- 2626
- Lamellenpaketdisk pack
- 2727
- Hohlwellehollow shaft
- 2828
- Längsverzahnungspline
- 2929
- Lagercamp
- 3232
- Längsverzahnungspline
- 3333
- Lagercamp
- 3434
- Stützscheibesupport disc
- 3535
- Kragencollar
- 3636
- Stützflächesupport surface
- 3737
- Durchbruchbreakthrough
- 3838
- Ausnehmungrecess
- 3939
- Ausnehmungrecess
- 4040
- Toleranzringtolerance ring
- 4242
- Schlitzslot
- 4343
- Ausprägungshaping
- 4444
- erste Scheibe/Stützscheibefirst Disc / support disc
- 4545
- zweite Scheibe/Stellscheibesecond Washer / adjusting disk
- 4646
- Kugelrilleball groove
- 4747
- Kugelrilleball groove
- 4848
- KäfigCage
- 4949
- Elektromotorelectric motor
- 5050
- Antriebsritzelpinion
- 5252
- Zahnradgear
- 5353
- Außenverzahnungexternal teeth
- 5454
- Axiallagerthrust
- 5555
- Druckplatteprinting plate
- 5656
- Druckscheibethrust washer
- 5757
- TellerfederBelleville spring
- AA
- DrehacheDrehache
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