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Die
Erfindung betrifft eine Differentialgetriebeeinheit zur aktiven
Steuerung einer Drehmomentverteilung.
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Eine
gewöhnliche
Differentialgetriebeeinheit dient zum Ausgleich von Drehzahlunterschieden
zwischen zwei Ausgangswellen, wobei die Verteilung der Drehmomente
während
des Betriebs nicht beeinflusst werden kann. Eine Differentialgetriebeeinheit mit
Sperrfunktion ermöglicht
es, eine der Ausgangswellen mit dem Eingangsglied der Differentialgetriebeeinheit
oder mit der anderen der Ausgangswellen direkt zu koppeln, um beispielsweise
in vorbestimmten Fahrzuständen
eines Kraftfahrzeugs den ansonsten erwünschten Drehzahlausgleich zu
verhindern.
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Eine
Differentialgetriebeeinheit mit aktiver Steuerung einer Drehmomentverteilung
ermöglicht dahingegen
eine gezielte Einflussnahme auf die Verteilung des Drehmoments,
das beispielsweise an Räder
eines Kraftfahrzeugs abgegeben wird. Derartige Differentialgetriebeeinheiten
können
sowohl als Achsdifferential, d. h. zwischen den Rädern einer Achse,
als auch als Zwischenachsdifferential, d. h. zwischen zwei angetriebenen
Achsen, verwendet werden. In einer Anwendung als Achsdifferential kann
beispielsweise in einer Kurve dem schneller rotierenden kurvenäußeren Rad
des Kraftfahrzeugs ein zusätzliches
Antriebsmoment zugeführt
werden. Durch die aktive Steuerung der Drehmomentverteilung wird
somit bewusst in die Fahrdynamik des Fahrzeugs eingegriffen und
diese verbessert.
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Differentialgetriebeeinheiten
der eingangs genannten Art umfassen zumeist ein Differentialgetriebe,
das ein Eingangsglied und zwei Ausgangswellen umfasst, wobei jeder
Ausgangswelle eine steuerbare Reibungskupplung zugeordnet ist. Durch
eine selektive Aktuierung der Reibungskupplungen kann der Betrag
des auf die jeweilige Ausgangswelle übertragenen Drehmoments variiert
werden. Bei der Aktuierung der Reibungskupplungen werden Axialkräfte von
bis zu 15 kN aufgebracht, um Kupplungsmomente von bis zu 12.500
Nm zu erzeugen. Dies bedeutet, dass die Aktuatorik der Reibungskupplungen
entsprechend ausgelegt sein muss, um die genannten Kräfte erzeugen
zu können.
Herkömmliche
Aktuatoriksysteme beanspruchen relativ viel Platz im knapp bemessenen
Bauraum der Achsregionen und belasten – je nach Ausgestaltung des
Aktuators – das
hydraulische und/oder elektrische Bordnetz des Fahrzeugs in nicht
unerheblicher Weise.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Differentialgetriebeeinheit
zu schaffen, die kompakter und effizienter ausgestaltet ist als
herkömmliche
Differentialgetriebeeinheit der eingangs genannten Art, und die
gleichzeitig aber auch eine zuverlässige und schnelle Drehmomentverteilung
ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird von einer Differentialgetriebeeinheit mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Differentialgetriebeeinheit
zur aktiven Steuerung einer Drehmomentverteilung, insbesondere in
einem Kraftfahrzeug, weist ein Differentialgetriebe auf, das ein
Eingangsglied und zwei Ausgangswellen umfasst. Jeder Ausgangswelle
ist eine steuerbare Reibungskupplung zugeordnet, die einen mit dem
Eingangsglied antriebswirksam verbundenen Primärteil und einen mit der zugeordneten
Ausgangswelle antriebs wirksam verbundenen Sekundärteil aufweist. Zumindest eine
der antriebswirksamen Verbindungen umfasst eine erste kupplungsseitige
Verzahnung und eine zweite Verzahnung, die ineinander greifen. Die
erste kupplungsseitige Verzahnung und die zweite Verzahnung sind
Schrägverzahnungen.
Ein die erste kupplungsseitige Verzahnung aufweisendes jeweiliges
Bauteil ist bezüglich
der entsprechenden Ausgangswelle axial verschiebbar, wobei das Bauteil
einen Betätigungsabschnitt
aufweist, der mit der jeweiligen Reibungskupplung zusammenwirkt.
Die Schrägverzahnungen
sind so gewählt,
dass eine Betätigung
der jeweiligen Reibungskupplung unterstützt wird.
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Bei
einer Schrägverzahnung
sind die Zähne eines
Zahnrads nicht parallel zu dessen Rotationsachse angeordnet, sondern
verlaufen schräg
dazu. Bei zwei ineinander greifenden Zahnrädern mit Schrägverzahnung
entsteht während
des Betriebs eine axiale Kraftkomponente, die oftmals als parasitär betrachtet
wird und durch geeignete Elemente axial abgestützt werden muss.
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Bei
der erfindungsgemäßen Differentialgetriebeeinheit
wird die durch die Schrägverzahnungen – die in
einer der genannten antriebswirksamen Verbindungen vorgesehen sind – entstehenden
Axialkräfte
allerdings vorteilhaft zur Unterstützung der Betätigung der
Reibungskupplungen genutzt. Ein die erste kupplungsseitige Verzahnung
aufweisendes Bauteil ist zu diesem Zweck axial verschiebbar bezüglich der
entsprechenden Ausgangswelle angeordnet. Das Bauteil weist einen
Betätigungsabschnitt auf,
der mit der jeweiligen Reibungskupplung zusammenwirkt, um eine Betätigung dieser
Reibungskupplung zu unterstützen.
Bei Betrieb der Differentialgetriebeeinheit wird das Bauteil aufgrund
der durch das Zusammenwirken der Schrägverzahnungen erzeugten Axialkraft
in axialer Richtung verschoben, wobei diese Verschiebung über den
Betätigungsabschnitt auf die
Reibungskupplung übertragen
wird. Das genannte genannte Bauteil unterstützt somit die Betätigung der
Reibungskupplung. Je nach Ausbildung der Schrägverzahnungen wird die Wirkung
der Kupplung verstärkt
oder abgeschwächt.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und
den Zeichnungen angegeben.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Differentialgetriebeeinheit besitzt jede der Reibungskupplungen einen
Aktuierungskolben und ein Lamellenpaket, wobei der jeweilige Betätigungsabschnitt
des Bauteils auf derselben Seite des jeweiligen Lamellenpakets angeordnet
ist wie der Aktuierungskolben. Diese Bauweise ist besonders kompakt
und herstellungstechnisch einfach zu realisieren. Insbesondere ist
der Betätigungsabschnitt
zwischen dem Aktuierungskolben und dem Lamellenpaket der Reibungskupplung angeordnet.
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Das
jeweilige Lamellenpaket kann an der dem Axialkolben und dem Betätigungsabschnitt
abgewandten Seite axial abgestützt
sein. Bei dieser Ausführungsform
wirken der Aktuierungskolben und der Betätigungsabschnitt beispielsweise
in die gleiche Richtung und drücken
das Lamellenpaket gegen ein axialfest angeordnetes Element zusammen,
das beispielsweise mit einem Gehäuse
der Differentialgetriebeeinheit in Verbindung steht, um einen Drehmomentübertrag
von dem Primärteil
auf den Sekundärteil – oder umgekehrt – zu bewerkstelligen.
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Weiterhin
kann ein die zweite Verzahnung aufweisendes Bauteil axialfest gelagert
sein. Die durch das Zusammenwirken der Schrägverzahnungen erzeugte Axialkraft
wird in diesem Fall vollständig
in eine axiale Verschie bung des den Betätigungsabschnitt aufweisenden
Bauteils mit der kupplungsseitigen ersten Verzahnung umgesetzt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Differentialgetriebeeinheit
sind die Schrägverzahnungen
derart ausgebildet, dass bei einer aktiven Betätigung der jeweiligen Reibungskupplung
eine axiale Bewegung des die erste Verzahnung aufweisenden Bauteils
bewirkt wird, so dass die Betätigung
im Einrücksinn
der Reibungskupplung unterstützt
wird. Mit anderen Worten sind beispielsweise eine rechtssteigende
und eine linkssteigende Schrägverzahnung
einer der antriebswirksamen Verbindungen derart angeordnet, dass
ein Einrücken
der Reibungskupplung bei deren Betätigung unterstützt wird,
d. h. eine Aktuierungskraft eines Aktuators der Reibungskupplung
wird durch die axiale Kraftkomponente verstärkt. Die selbstverstärkende Ausgestaltung
der Reibungskupplungsaktuatorik ermöglicht eine kleinere Dimensionierung
derselben.
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Die
erfindungsgemäße Differentialgetriebeeinheit
verfügt
somit über
eine selbstverstärkende Ausgestaltung
der Reibungskupplungsbetätigung,
so dass die entsprechenden Reibungskupplungsaktuatoren weniger leistungsfähig und
damit kleiner ausgebildet sein können.
Zudem können
bei gleichen Leistungsaufnahmen der Aktuatoren größere Axialkräfte auf
die Reibungskupplungen ausgeübt
werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass bei einer
Umkehrung des Drehsinns, d. h. beispielsweise bei einer Rückwärtsfahrt
des Fahrzeugs, das System weniger belastet wird. Bei einer Rückwärtsfahrt
ist in der großen
Mehrzahl der Fälle
eine aktive Drehmomentverteilung nicht erwünscht, so dass sich ein automatisches Öffnen der
Kupplungen vorteilhaft auswirkt.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Differentialgetriebeeinheit
ist jeder Ausgangswelle eine hierzu parallel versetzte Vor gelegewelle
zugeordnet, an der die entsprechende Reibungskupplung angeordnet
ist. Die jeweilige Reibungskupplung umgibt die Vorgelegewelle und
ist benachbart zu der zugeordneten Ausgangswelle angeordnet. Zumindest
eine der antriebswirksamen Verbindungen ist durch eine Stirnrad/Stirnrad-Paarung
gebildet. Bei dieser Variante der Differentialgetriebeeinheit ist
die kupplungsseitige erste Verzahnung an einem ersten Stirnrad angeordnet,
das drehfest mit dem Sekundärteil
der jeweiligen Reibungskupplung verbunden ist. Die zweite Verzahnung
ist an einem zweiten Stirnrad ausgebildet ist, das drehfest und
axialfest mit der Ausgangswelle verbunden ist.
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Alternativ
kann die jeweilige Reibungskupplung die zugeordnete Ausgangswelle
umgeben. Die Rotationsachse der Reibungskupplung ist dann bezüglich der
Rotationsachse der Ausgangswelle versetzt, wobei zumindest eine
der antriebswirksamen Verbindungen durch eine Hohlrad/Stirnrad-Paarung gebildet
ist.
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Gemäß einer
Weiterbildung dieser Variante der erfindungsgemäßen Differentialgetriebeeinheit weist
ein die zugeordnete Ausgangswelle umgebendes Teil der Reibungskupplung
ein schräg
verzahntes Hohlrad auf, das mit einem entsprechend außen verzahnten
Stirnrad kämmt,
das mit der zugeordneten Ausgangswelle drehfest verbunden ist. Insbesondere
bildet das die kupplungsseitige erste Verzahnung aufweisende Bauteil
das schräg
verzahnte Hohlrad.
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Die
Erfindung wird im Folgenden rein beispielhaft anhand vorteilhafter
Ausführungsformen und
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Differentialgetriebeeinheit,
und
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2 eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Differentialgetriebeeinheit.
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1 zeigt
eine Differentialgetriebeeinheit 10, die ein Differentialgetriebe 12 mit
einem Eingangsglied 14 und einer rechten Ausgangswelle 16 und
einer linken Ausgangswelle 16' umfasst. Die Differentialgetriebeeinheit 10 dient
zur aktiven Steuerung der Verteilung eines Drehmoments, das ihr über das
Eingangsglied 14, beispielsweise ein Tellerrad, zugeführt wird.
Das Eingangsglied 14 ist mit einem Differentialkorb 18 drehfest
verbunden. Mit anderen Worten soll das durch eine nicht gezeigte
Brennkraftmaschine zur Verfügung
gestellte Drehmoment je nach Bedarf auf einzelne Räder des
Fahrzeugs (nicht gezeigt) verteilt werden, die mit den Ausgangswellen 16, 16' in Verbindung
stehen.
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Da
die Differentialgetriebeeinheit 10 im Wesentlichen symmetrisch
aufgebaut ist, wird deren Aufbau und Funktionsweise im Folgenden
lediglich anhand der der rechten Ausgangswelle 16 zugeordneten
Elemente beschrieben.
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Die
rechte Ausgangswelle 16 ist mit einem zugeordneten Ausgangselement
des Differentialgetriebes 12 gekoppelt, wobei es sich bei
dem Differentialgetriebe 12 beispielsweise um ein übliches
Kegelrad-Differentialgetriebe handeln kann. Weiterhin weist die
Differentialgetriebeeinheit 10 eine rechte Überlagerungswelle 20 auf
(eine linke Überlagerungswelle 20' ist nur ansatzweise
links des Differentialgetriebes 12 gezeigt), welche als
Hohlwelle ausgebildet ist und welche die ihr zugeordnete Ausgangswelle 16 koaxial
umgibt. Die Überlagerungswelle 20 ist
drehfest mit dem Differentialkorb 18 verbunden und kann
auch einstückig
mit diesem ausgebildet sein. Auch kurze Wellenansätze an dem
Differentialkorb 18 können
grundsätzlich
die Funktion der Überlagerungswelle 20 erfüllen.
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Die
Ausgangswelle 16 und die Überlagerungswelle 20 sind
mit einem rechten Überlagerungsgetriebe 22 verbunden.
Mit anderen Worten ist dem rechten Rad der Achse des Fahrzeugs ein
eigenes Überlagerungsgetriebe 22 zugeordnet.
Das linke Überlagerungsgetriebe
entspricht im Wesentlichen dem rechten Überlagerungsgetriebe 22 und
ist daher in 2 nicht dargestellt.
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Wie
bereits ausgeführt,
geht der Differentialkorb 18 in die als Hohlwelle ausgebildete Überlagerungswelle 20 über. Die Überlagerungswelle 20 weist an
ihrem dem Differentialgetriebe 12 abgewandten Ende ein
Stirnrad 24 auf, welches mit einem Zahnrad 26 – das ebenfalls
als Stirnrad ausgebildet ist – kämmt. Das
Zahnrad 26 ist drehfest mit einem Kupplungskorb 28 einer
Reibungskupplung 30 verbunden. Die Reibungskupplung 30 weist
mit dem Kupplungskorb 28 drehfest und axial verschiebbar
verbundene Außenlamellen 32 sowie
Innenlamellen 34 auf, die drehfest und axial verschiebbar
mit einer Kupplungsnabe 38 gekoppelt sind. Die Lamellen 32, 34 bilden zusammen
ein Lamellenpaket.
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Die
Kupplungsnabe 38 umfasst einen Hohlwellenabschnitt, der
eine Vorgelegewelle 40 koaxial umgibt. Die Kupplungsnabe 38 kann
sich in axialer Richtung gegenüber
der Vorgelegewelle 40 bewegen und ist auch nicht drehfest
mit dieser gekoppelt. Weiterhin ist die Kupplungsnabe 38 drehfest
mit einem als Stirnrad ausgebildeten Zahnrad 42 verbunden, welches
mit einem drehfest und axialfest mit der Ausgangswelle 16 gekoppelten
Stirnrad 44 kämmt.
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Die
Vorgelegewelle 40 dient bei der dargestellten Ausführungsform
der Differentialgetriebeeinheit 10 somit primär der Lagerung
des Kupplungskorbs 28 und der Kupplungsnabe 38 der
Reibungskupplung 30 und der ihnen jeweils zugeordneten Zahnräder 26 bzw. 42.
Die Vorgelegewelle 40 kann beispielsweise in einem Gehäuse der
Differentialgetriebeeinheit 10 gelagert sein, was in 1 nicht
näher dargestellt
ist.
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Das
Zahnrad 42 und das Stirnrad 44 weisen jeweils
eine Schrägverzahnung 42s bzw. 44s auf,
die in 1 durch schräge
Linien rein schematisch dargestellt sind.
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Bei
einer Betätigung
der Reibungskupplung 30 werden die Lamellen 32, 34 in
Reibschluss miteinander gebracht, so dass ein von der Überlagerungswelle 20 über das
Stirnrad 24 und das Zahnrad 26 auf den Kupplungskorb 28 übertragenes
Drehmoment auf die Kupplungsnabe 38 übertragen wird. Dieses Drehmoment
wird wiederum über
das starr mit der Kupplungsnabe 38 verbundene Zahnrad 42 und
das Stirnrad 44 auf die Ausgangswelle 16 übertragen. Durch
eine selektive Betätigung
der Reibungskupplung 30 kann der Betrag des übertragenen
Drehmoments den Erfordernissen entsprechend gesteuert werden. Das Überlagerungsgetriebe 22 ist
dergestalt ausgebildet, dass die Drehbewegung des Zahnrads 44 bezüglich der
Drehbewegung der Überlagerungswelle 20 ins
Schnelle übersetzt
wird.
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Die
Betätigung
der Reibungskupplung 30 erfolgt durch einen Aktuierungskolben 46,
wobei die Aktuierung beispielsweise hydraulisch und/oder elektrisch
gesteuert sein kann. Der Aktuierungskolben 46 drückt bei
Betätigung
das aus den Außen-
und Innenlamellen 32 bzw. 34 bestehende Lamellenpaket
zusammen, da diese axial verschiebbar an dem Kupplungskorb 28 bzw.
der Kupplungsnabe 38 der Reibungskupplung 30 angeordnet
sind. Zwischen dem Aktuierungskolben 46 und dem Lamellenpaket
ist ein Betätigungsabschnitt 48 angeordnet,
der zumindest axialfest mit der Kupplungsnabe 38 verbunden
ist. Der Betätigungsabschnitt 48 dient
zur Übertragung einer
axialen Bewegung der Kupplungsnabe 38 auf die Lamellen 32, 34 der
Reibungskupplung 30. Die axiale Bewegung der Kupplungsnabe 38 ist
wiederum das Resultat der Axialkraft F, die durch das Zusammenwirken
der Schrägverzahnungen 42s, 44s des
Zahnrads 42 bzw. des Stirnrads 44 erzeugt werden.
Ein eventuelles Nadellager – beispielsweise zwischen
dem Aktuierungskolben 46 und dem Betätigungsabschnitt 48 – ist in 1 nicht
näher dargestellt.
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Beginnt
bei einer Aktuierung der Reibungskupplung 30 ein Reibschluss
zwischen den Lamellen 32 und 34 aufzutreten, so
wird durch den damit einsetzenden Drehmomentübertrag von dem Kupplungskorb 28 auf
die Kupplungsnabe 38 das Zahnrad 42 angetrieben,
das mit dem Stirnrad 44 kämmt. Aufgrund der Schrägverzahnungen 42s, 44s des
Zahnrads 42 bzw. des Stirnrads 44, entsteht die
bereits genannte Axialkraft F. Die Schrägverzahnung ist dabei derart
ausgebildet, dass bei einer Vorwärtsfahrt des
Fahrzeugs eine Betätigung
der Kupplung zu einer Axialverschiebung des Zahnrads 42 nach
rechts führt.
Mit anderen Worten ist die Axialkraft F in diesem Fall nach rechts
gerichtet. Durch die axialfeste Kopplung der Kupplungsnabe 38 mit
dem Zahnrad 42 wird auch der Betätigungsabschnitt 48 nach rechts
gedrückt
und trägt
zum Zusammenpressen des Lamellenpakets bei.
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Somit
wird die durch den Aktuierungskolben 46 aufgebrachte Aktuierungskraft
durch die mittels der Schrägverzahnungen 42s, 44s erzeugte
Axialkraft F unterstützt,
d. h. es liegt ein selbstverstärkendes
System vor. Je größer die
von dem Aktuierungskolben 46 ausgeübte Kraft ist, desto größer ist
auch der Drehmomentübertrag über die
antriebswirksame Ver bindung des Zahnrad 42 und des Stirnrad 44,
wodurch wiederum die die Kupplungsbetätigung unterstützende Axialkraft
F ansteigt.
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Das
Zusammendrücken
des Lamellenpakets wird in axialer Richtung durch eine Platte 50 und
ein Lager 52 axial abgestützt, das mit einem axialfesten Bauteil 53,
etwa dem Gehäuse
der Differentialgetriebeeinheit 10, verbunden ist. Die
axiale Abstützung der
Axialkraft F erfolgt durch die starre Verbindung des Stirnrads 44 mit
der Ausgangswelle 16.
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Es
ist anzumerken, dass die beschriebenen Wirkungen von dem Drehsinn
der beteiligten Elemente und der Ausbildung der Schrägverzahnungen 42s, 44s abhängen. Vorstehende
Ausführungen
beschreiben beispielhaft eine Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs. Bei
einer Rückwärtsfahrt
erzeugt das Zusammenwirken der Schrägverzahnungen 42s, 44s eine die
Kupplungsaktuierungskraft abschwächende
Axialkraft F (Bewegung der Kupplungsnabe 38 nach links),
was in vielen Fällen
auch vorteilhaft ist. Bei bestimmten Anwendungen können die
Schrägverzahnungen 42s, 44s auch
derart ausgebildet sein, dass in einem „Normalbetrieb” – entsprechend
einer Vorwärtsfahrt
des Fahrzeugs – eine
abschwächende Axialkraft
F erzeugt wird.
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Besondere
Situationen ergeben sich bei engen Kurvenfahrten eines Fahrzeugs,
bei denen sich ein kurvenäußeres Rad
deutlich schneller dreht als ein kurveninneres, nämlich schneller
als dies dem Übersetzungsverhältnis des
erläuterten Überlagerungsgetriebes 22 entspricht.
Dann kann der oben genannte abschwächende Effekt in Form einer
Momentenumkehr auftreten, was eine Selbstöffnung des Systems unterstützt. Dies
hat den Vorteil, dass nicht den Rädern auf der falschen Seite
des Fahrzeugs zusätzliches
Drehmoment zugeführt
wird, wenn die maximal mögliche
Dreh zahldifferenz des Überlagerungsgetriebes 22 (beispielsweise
ca. 10%) erschöpft
ist.
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Die
Schrägverzahnungen 42s, 44s können insbesondere
derart ausgebildet sein, dass ihr Zusammenwirken bis zu zwei Drittel
der tatsächlich
das Lamellenpaket beaufschlagenden Kraft bereitstellt. D. h. durch
den Aktuierungskolben 46 wird in etwa ein Drittel der Aktuierungskraft
erbracht, während zwei
Drittel der Aktuierungskraft durch den Betätigungsabschnitt 48 aufgebracht
werden.
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Der
selbstverstärkende
Effekt ermöglicht
es, dass die dem Aktuierungskolben 46 zugeordnete Aktuatorik
kleiner dimensioniert werden kann, was einerseits zu Bauraumeinsparungen
führt,
andererseits auch einen geringeren Energiebedarf zur Aktuierung
der Reibungskupplung 30 zur Folge hat. Außerdem zeichnet
sich ein derartiges selbstverstärkendes
System durch eine größere Stelldynamik aus.
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Eine
alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Differentialgetriebeeinheit 10 mit
einer selbstverstärkenden
Funktion ist in 2 gezeigt. Auch in 2 ist
lediglich der rechte Teil der Differentialgetriebeeinheit 10 dargestellt,
wobei das Differentialgetriebe 12 der 2 im
Wesentlichen dem der 1 entspricht (Kegelrad-Differentialgetriebe).
Für die
funktionell gleichen Elemente werden in 2 die entsprechenden
Bezugszeichen der 1 verwendet.
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Bei
der in 2 dargestellten Ausführungsform der Differentialgetriebeeinheit 10 geht
die Überlagerungswelle 20 an
ihrem dem Differentialgetriebe 12 abgewandten Ende in einen
erweiterten Bereich über,
der ein Hohlrad 54 aufweist. Das Hohlrad 54 steht
mit einem Stirnrad 56 in antriebswirksamer Verbindung,
wobei die Rotationsachse 58 des Stirnrads 56 parallel
versetzt zu der Rotationsachse 60 der Überlagerungswelle 20 und
der Ausgangswelle 16 angeordnet ist.
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Das
Stirnrad 56 steht in axial- und drehfester Verbindung mit
dem Kupplungskorb 28 der Reibungskupplung 30.
Auch die Reibungskupplung 30 der in 2 dargestellten
Ausführungsform
weist Außenlamellen 32 und
Innenlamellen 34 auf, die mit dem Kupplungskorb 28 bzw.
der Kupplungsnabe 38 drehfest aber axial verschiebbar gekoppelt
sind.
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Ein
Unterschied zu der Ausführungsform
von 1 ist, dass bei der vorliegenden Variante keine Vorgelegewelle 40 vorgesehen
ist. Vielmehr umgibt die Reibungskupplung 30 die Ausgangswelle 16 in
einer desaxierten Anordnung.
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Die Übertragung
eines Drehmoments der Kupplungsnabe 38 – also wenn die Reibungskupplung 30 aktuiert
ist und die Kupplungsnabe 38 von dem Kupplungskorb 28 angetrieben
wird – auf
die Ausgangswelle 16 erfolgt über ein Hohlrad 62,
welches drehfest und axialfest mit der Kupplungsnabe 38 verbunden
ist. Das Hohlrad 62 kämmt
mit einem Stirnrad 64, welches starr mit der Ausgangswelle 16 verbunden
ist.
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Mit
anderen Worten weist diese Ausführungsform
zwei Hohlrad-/Stirnrad-Paarungen
(54, 56 und 62, 64) auf, um
von dem Eingangsglied 14 über das Überlagerungsgetriebe 22 ein
Drehmoment auf die Ausgangswelle 16 übertragen zu können. Die Ausführungsform
der 1 nutzt zu diesem Zweck zwei Stirnrad-/Stirnrad-Paarungen
(24, 26 und 42, 44).
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Um
den bereits anhand von 1 beschriebenen Effekt der Selbstverstärkung der
Reibungskupplungsbetätigung
zu erzielen, weisen das Hohlrad 62 und das Stirnrad 64 Schrägverzahnungen 62s bzw. 64s auf.
Bei einer Vorwärtsfahrt
des Fahrzeugs und einer Betätigung
der Reibungskupplung 30 wird durch die durch die Schrägverzahnungen 62s, 64s erzeugte
Axialkraft F eine Bewegung der Kupplungsnabe 38 in axialer
Richtung erzeugt, die die Betätigung
der Reibungskupplung 30 durch den Aktuierungskolben 46 unterstützt. Mit
anderen Worten wird die durch Lager 52 gelagerte und in
axialer Richtung verschiebbare Kupplungsnabe 38 bei Betätigung der Reibungskupplung 30 durch
eine von den Schrägverzahnungen 62s, 64s erzeugte
Axialkraft F nach links verschoben, wodurch der Betätigungsabschnitt 48 sich
ebenfalls nach links bewegt und zusammen mit der Aktuierungskraft
des Aktuierungskolbens 46 das Lamellenpaket der Lamellen 32, 34 zusammendrückt. Die Übertragung
eines Drehmoments ist somit eine Funktion der Aktuierungskraft,
die durch den Aktuierungskolben 46 ausgeübt wird,
wobei diese Kraft durch die Wirkung der Schrägverzahnungen 62s, 64s des
Hohlrads 62 bzw. des Stirnrads 64 verstärkt wird.
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Die
Addition der Axialkraft F und der Aktuierungskraft des Aktuierungskolbens 46 lässt sich
auf einfache Weise realisieren, indem der zumindest axialfest mit
der Kupplungsnabe 38 verbundene Betätigungsabschnitt 48 zwischen
dem Lamellenpaket und dem Aktuierungskolben 46 angeordnet
ist. Die axiale Lagerung der Reibungskupplung 30 erfolgt
in 2 durch die Lagerung des Kupplungskorbes 28 an
dem axialfesten Bauteil 53 über ein weiteres Lager 52.
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Die
beiden beschriebenen Ausführungsformen
weisen somit eine Selbstverstärkung
einer durch einen Kupplungsaktuator aufgebrachten Aktuierungskraft
auf. Durch die Schrägverzahnungen 42s, 44s bzw. 62s, 64s kann
diese selbstverstärkende
Charakteristik auf einfache Weise realisiert werden, d. h. der Grundgedanke
der Erfindung kann auf vorteilhafte Weise in bekannten Differentialgetriebeeinheiten
integriert werden. Die vorlie gende Erfindung ermöglicht die Reduzierung der
Leistungsaufnahme der erfindungsgemäßen Differentialgetriebeeinheit,
spart Bauraum ein und erhöht
gleichzeitig die Stelldynamik des Gesamtsystems.
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- 10
- Differentialgetriebeeinheit
- 12
- Differentialgetriebe
- 14
- Eingangsglied
- 16,
16'
- Ausgangswelle
- 18
- Differentialkorb
- 20,
20'
- Überlagerungswelle
- 22
- Überlagerungsgetriebe
- 24
- Stirnrad
- 26
- Zahnrad
- 28
- Kupplungskorb
- 30
- Reibungskupplung
- 32
- Außenlamelle
- 34
- Innenlamelle
- 38
- Kupplungsnabe
- 40
- Vorgelegewelle
- 42
- Zahnrad
- 42s,
44s, 62s, 66s
- Schrägverzahnung
- 44
- Stirnrad
- 46
- Aktuierungskolben
- 48
- Betätigungsabschnitt
- 50
- Platte
- 52
- Lager
- 53
- axialfestes
Bauteil
- 54
- Hohlrad
- 56
- Stirnrad
- 58,
60
- Rotationsachse
- 62
- Hohlrad
- 64
- Stirnrad
- F
- Axialkraft