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Die Erfindung betrifft ein Differenzialgetriebe mit steuerbarer Differenzialsperre, wobei das Getriebe ein mittels eines Ritzels antreibbares Tellerrad mit Verzahnung aufweist, das mit mindestens einem Gehäuseteil eines Achsdifferenzialgehäuses drehfest verbunden ist, wobei innerhalb des Achsdifferenzialgehäuses ein schaltbares Lamellenpaket zum Sperren des Differenzials angeordnet ist.
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Ein derartiges Differenzialgetriebe ist aus der
DE 10 2011 050 793 A1 bekannt. Bei diesem Differenzialgetriebe ist das Achsdifferenzialgehäuse durch zwei Gehäuseteile gebildet, die miteinander verschraubt sind. Mittels der Verschraubung erfolgt gleichfalls die Befestigung des Tellerrades am Achsdifferenzialgehäuse. Das schaltbare Lamellenpaket ist innerhalb des Innendurchmessers des Tellerrades angeordnet, innerhalb eines Schulterbereichs eines der Gehäuseteile, das das Tellerrad aufnimmt.
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Das derart ausgebildete Differenzialgehäuse erlaubt zwar ein einfaches und unkompliziertes Montieren des Differenzialgetriebes, insbesondere der dort Verwendung findenden Differenzialbolzen, die Ausgleichsplanetenräder aufnehmen, welche mit Ausgleichskegelrädern kämmen, weil das Achsdifferenzialgehäuse zusammenschraubbar ist. Nachteilig ist aber die Anordnung des Lamellenpakets relativ weit radial innen, mit der Konsequenz, dass zum Übertragen eines ausreichenden Sperrmoments mittels des Lamellenpakets eine relativ hohe Anzahl von Lamellen erforderlich ist, sodass ein relativ großer Bauraum in Achsrichtung der Abtriebsachse des Differenzialgetriebes erforderlich ist. Diese Anordnung des Lamellenpakets relativ weit radial innen bedingt ferner, dass Schaltmittel zum Schalten des Lamellenpakets, die aus Platzgründen relativ weit radial außen in einem Gehäusedeckel des Differenzialgetriebes angeordnet sind, Schaltbewegungen von einem Ringkolben auf Druckstücke, die mit dem Lamellenpaket zusammenwirken, recht aufwendig gestaltet übertragen müssen, gleichfalls mit der Konsequenz einer nachteiligen Ausbildung des Differenzialgetriebes mit Bauraumbedarf in Axialrichtung der Abtriebsachse des Differenzialgetriebes.
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Ein Differenzialgetriebe, das die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, ist aus der
DE 199 29 070 A1 bekannt. Bei diesem Differenzialgetriebe sind die Gehäuseteile eines Achsdifferenzialgehäuses miteinander verschraubt. Es ist in Axialrichtung zwischen einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil des Achsdifferenzialgehäuses ein Tellerrad angeordnet und diese Komponenten mittels Schraubverbindungen zu einer Einheit verbunden. Das Tellerrad ist als tragendes Gehäuseteil des Achsdifferenzialgehäuses ausgebildet. Aufgrund der erforderlichen Schraubverbindungen stellen sich die einzelnen Gehäuseteile des Achsdifferenzialgehäuses baulich recht kompliziert dar und es ist aufgrund der Anordnung des Lamellenpakets relativ weit radial innen eine relativ hohe Anzahl von Lamellen erforderlich, um ein ausreichendes Sperrmoment mittels des Lamellenpaketes zu übertragen. Dies bedingt einen relativ großen Bauraum in Achsrichtung der Abtriebsachse des Differenzialgetriebes.
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In der US 2005 / 0 090 358 A1 ist ein Differenzialgetriebe beschrieben, bei dem ein Lamellenpaket in einem einer Verzahnung eines Tellerrades zugewandten Bereich des Tellerrades angeordnet ist. Das Lamellenpaket ist axial neben Schweißanordnungen zum Verbinden des Tellerrades mit zwei Gehäuseteilen des Achsdifferenzialgehäuses angeordnet. Demzufolge benötigt dieses Differenzialgetriebe einen erheblichen axialen Bauraum bei aufwendiger Montage des Differenzialgetriebes, insbesondere des innerhalb des Achsdifferenzialgehäuses anzuordnenden Lamellenpakets.
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Ein weiteres Planetengetriebe ist in der US 2002 /0 049 110 A1 beschrieben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Differenzialgetriebe, das die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, so weiterzubilden, dass dieses in Richtung der Abtriebsachse des Differenzialgetriebes kompakt gestaltet ist.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Differenzialgetriebe, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
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Gemäß der Erfindung ist das Lamellenpaket in dem der Verzahnung des Tellerrades abgewandten Bereich des Tellerrades angeordnet.
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Diese Ausgestaltung des Differenzialgetriebes führt somit dazu, dass das Lamellenpaket bezüglich der Abtriebsachse des Differenzialgetriebes wesentlich weiter radial außen angeordnet werden kann. Aufgrund dieser größeren Durchmesserverhältnisse kann zur Erzielung desselben zu übertragenden Sperrmoments eine deutliche Reduzierung der Lamellenanzahl des Lamellenpakets erfolgen, womit die Baubreite des Getriebes reduziert werden kann. Überdies ermöglicht die nur erforderliche niedrigere Flächenpressung zwischen den Lamellen den Einsatz von Reibbelägen mit relativ niedriger zulässiger Flächenpressung, zum Beispiel Papierlamellen statt Carbonlamellen.
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Die Anordnung des Lamellenpakets relativ weit radial außen ermöglicht es ferner, die Schaltmittel zum Schalten des Lamellenpakets wesentlich einfacher zu gestalten. Diese können nunmehr Schaltkräfte im Wesentlichen in axialer Richtung übertragen, somit parallel zur Abtriebsachse des Differenzialgetriebes. Hierdurch ergibt sich eine sehr einfache Gestaltung der Schaltmittel.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Tellerrad als tragendes Gehäuseteil des Achsdifferenzialgehäuses ausgebildet ist. Demzufolge bildet das Tellerrad Bestandteil des Achsd ifferenzialgehäuses.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Tellerrad ein Gehäuseteil des Achsdifferenzialgehäuses ist, wobei dieses Gehäuseteil zwischen zwei Gehäuseteilen des Achsdifferenzialgehäuses angeordnet ist. Das Tellerrad ist somit zwischen den anderen Gehäuseteilen des Achsdifferenzials angeordnet.
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Gemäß der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass das Tellerrad mit den beiden anderen Gehäuseteilen des Achsdifferenzialgehäuses verschweißt ist, vorzugsweise umlaufend verschweißt ist. Diese Schweißkonstruktion ist insbesondere von besonderem Vorteil unter dem Aspekt der Montage des Differenzialgetriebes. Es kann hierbei auf eine Schraubkonstruktion, somit ein Verschrauben von Gehäuseteilen des Achsdifferenzialgehäuses, insbesondere eine Verschraubung dieser Gehäuseteile mit dem Tellerrad verzichtet werden, ohne den Vorteil der einfachen Montage des Differenzialgetriebes einzubüßen. Es erfolgt eine Montage, insbesondere der Differenzialbolzen vor dem endgültigen Zusammenschweißen des Achsdifferenzialgehäuses.
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Gemäß der Erfindung ist das Tellerrad mit einem der beiden Gehäuseteile des Achsdifferenzialgehäuses in einem radial inneren Bereich des Lamellenpakets, neben diesem verschweißt. Diese Verschweißung erfolgt somit relativ weit radial innen, demnach in einem radial inneren Endbereich des Tellerrades. Bei noch nicht montiertem Tellerrad ist somit ein Bereich des Differenzialgetriebes, der recht weit nach radial innen ragt, freigelegt, und demzufolge für die Montage von Teilen des Differenzialgetriebes gut zugänglich.
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Gemäß der Erfindung ist das Tellerrad im Bereich des Tellerradinnendurchmessers mit einem der Gehäuseteile verschweißt.
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Betreffend die Schweißverbindung des Tellerrads mit dem anderen Gehäuseteil ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass diese Verschweißung in einem radial äußeren Bereich des Lamellenpakets erfolgt. Bei noch nicht verschweißtem Tellerrad ist somit ein Zugang zu einem Montagebereich des Differenzialgetriebes, der recht weit in Richtung radial außen offen ist, gegeben.
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Es wird somit bei dem Differenzialgetriebe als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das Achsdifferenzialgehäuse durch zwei Gehäuseteile und ein zwischen diesen angeordnetes, durch das Tellerrad gebildetes, drittes Gehäuseteil gebildet ist.
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Bei dem Differenzialgetriebe ist insbesondere vorgesehen, dass eines der mit dem Tellerrad verbundenen Gehäuseteile Differenzialbolzen des Differenzialgetriebes aufnimmt. Vorzugsweise nimmt das andere der mit dem Tellerrad verbundenen Gehäuseteile erste Sperrlamellen des Lamellenpakets auf.
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Unter dem Aspekt der Ausbildung des Lamellenpakets wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn ein Lamellenträger vorhanden ist, der Sperrlamellen, unter dem Aspekt der vorstehend genannten ersten Sperrlamellen als zweite Sperrlamellen bezeichnet, aufnimmt. Dieser Lamellenträger ist fest mit einem Ausgleichskegelrad des Getriebes verbunden. Der Lamellenträger dreht sich somit zusammen mit dem Ausgleichskegelrad. Der Lamellenträger kann auch mit mehreren Ausgleichskegelrädern drehfest verbunden sein.
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Betreffend die Ausbildung und Anordnung der Schaltmittel zum Schalten des Lamellenpakets wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Schaltmittel einen Ringkolben aufweisen, wobei der Ringkolben in einem ähnlichen Durchmesserbereich angeordnet ist, wie das ringförmig angeordnete Lamellenpaket. Insbesondere weisen die Schaltmittel den Ringkolben, ein Axialwälzlager, das insbesondere als Axialnadellager ausgebildet ist, ferner Druckstücke, die insbesondere als Druckstifte ausgebildet sind, auf, wobei die Anordnung aus diesen und dem Lamellenpaket axial positioniert ist, demnach in einer Achsrichtung im Wesentlichen hintereinander angeordnet ist, wobei diese Achse parallel zur Abtriebsachse des Differenzialgehäuses verläuft.
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Das Differenzialgetriebe bildet beispielsweise Bestandteil eines Doppelkupplungsgetriebes, wie es zu dem eingangs erörterten Stand der Technik beschrieben ist. Auch die Wirkungsweise der Schaltmittel kann grundsätzlich der Wirkungsweise der Schaltmittel, die zu dem genannten Stand der Technik beschrieben sind, entsprechen.
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Das beschriebene, erfindungsgemäße Differenzialgetriebe einschließlich der beschriebenen vorteilhaften Weiterentwicklungen dieses Differenzialgetriebes weist eine Vielzahl von Vorteilen auf:
- - Die Gestaltung des Differenzialgehäuses gestattet eine kompakte Bauweise mit reduzierter Baubreite. Es ist eine Montage der Differenzialbolzen vor dem Schweißen möglich.
- - Die Anordnung des Lamellenpakets in einem ähnlichen Durchmesserbereich wie der Ringkolben zum Schalten des Lamellenpakets ermöglicht eine einfache Gestaltung des Ringkolbens. Der axiale Aufbau von Ringkolben, Axiallager, Druckstücken und Lamellenpaket kann besonders kompakt gestaltet werden.
- - Durch die Anordnung des Lamellenpakets in dem der Verzahnung des Tellerrades abgewandten Bereich des Tellerrades, somit auf der Rückseite des Tellerrades ist eine sehr kompakte Bauweise möglich.
- - Durch die spezielle Anordnung der beiden Schweißverbindungen ist das Tellerrad selbst ein Teil des Achsdifferenzialgehäuses und es kann die bei dem Stand der Technik vorhandene Gehäusewand im Schulterbereich des Tellerrades eingespart werden.
- - Der große Reibdurchmesser ermöglicht, bei gleichen Sperrmomenten, eine Reduzierung der Lamellenanzahl, beispielsweise von 12 auf 6 Lamellen.
- - Die großen Reibflächen ermöglichen aufgrund reduzierter Flächenpressung die Verwendung von Papierlamellen gegenüber Carbonlamellen, die in Verbindung mit Radsatzöl zu Quietschgeräuschen der Sperre führen können.
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Das bauraumoptimierte Differenzialgetriebe mit steuerbarer Differenzialsperre findet insbesondere Verwendung bei Sportwagen mit Doppelkupplungsgetriebe. Werden derartige Sportwagen, allgemein Kraftfahrzeuge, in Hybridbauweise gestaltet, ist die Bauraumoptimierung des Differenzialgetriebes und damit die Bauraumoptimierung des Doppelkupplungsgetriebes, insbesondere unter dem Aspekt des benötigten Bauraumes eines Elektromotors im Kupplungsglockenbereich des Doppelkupplungsgetriebes von Bedeutung. Durch die Bauraumoptimierung ist es nicht erforderlich, das Differenzialgetriebe nach außen, somit in Y-Richtung des Fahrzeugs, zu verschieben. Eine solche Verschiebung hätte zur Konsequenz, dass Seitenwellen unzulässig große Beugewinkel aufweisen und ein Gehäusedeckel des Differenzialgetriebes einen Fahrwerksträger durchdringt.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels, ohne hierauf beschränkt zu sein.
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Es zeigt:
- 1 einen Schnitt durch ein Differenzialgetriebe mit steuerbarer Differenzialsperre, geschnitten in einer Ebene, die durch die Rotationsachse eines Tellerrades des Differenzialgetriebes und die Abtriebsachse des Differenzialgetriebes verläuft, wobei Schaltmittel für die Sperre nicht veranschaulicht sind,
- 2 das Differenzialgetriebe gemäß der Ausführungsform nach 1, veranschaulicht für eine Hälfte des Differenzialgetriebes, wobei die Schaltmittel für die Sperre veranschaulicht sind.
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Das Differenzialgetriebe
1 mit steuerbarer Differenzialsperre ist Bestandteil eines Doppelkupplungsgetriebes, wie es bezüglich des grundsätzlichen Aufbaus zum Stand der Technik gemäß der
DE 10 2011 050 793 A1 veranschaulicht ist. Das Differenzialgetriebe
1 weist ein Tellerrad
2 auf, dessen Zähne
3 mit Zähnen
4 eines Ritzels
5 kämmen, wobei das Ritzel
5 eine Baueinheit mit einer Ritzelwelle
6 bildet. Das Ritzel
5 ist um die Achse
7, das Tellerrad
2 um die Achse
8 drehbar gelagert.
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Um diese Achse 8 sind eine zu einer Seite, bezogen auf die Y-Richtung des Fahrzeugs, gerichtete Abtriebswelle 9 und ein mit dieser eine Baueinheit bildender Abtriebsflansch 10 rotierbar, ferner ist zur anderen Seite hin eine Abtriebswelle 11 rotierbar, die mit einem auf der anderen Seite des Fahrzeugs angeordneten Abtriebsflansch verbunden ist. Über diese Abtriebswellen 9 und 10 werden Räder einer dem Differenzialgetriebe 1 zugeordneten Antriebsachse des Kraftfahrzeugs, insbesondere des Sportwagens, angetrieben.
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Das Differenzialgetriebe 1 weist ein Achsdifferenzialgehäuse 21 auf, das durch ein erstes Gehäuseteil 12, ein zweites Gehäuseteil 13 und das zwischen diesen Gehäuseteilen angeordnete Tellerrad 2 gebildet ist. Hierbei ist das Gehäuseteil 12 über ein Differenziallager 14 in einem Getriebegehäuse 15 gelagert. Radial außen nimmt das Gehäuseteil 12 miteinander, vorzugsweise umlaufend, das Tellerrad 2 in dessen radial inneren Bereich auf. In diesem Bereich, in dem das Tellerrad 2 in das Gehäuseteil 12 eingepasst ist, sind das Tellerrad 2 und das Gehäuseteil 12 Die Schweißverbindung, die dem Getriebegehäuse 15 zugewandt ist, ist mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet.
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Auf der den Zähnen 3 des Tellerrads 2 abgewandten Seite nimmt das Tellerrad 2 das Gehäuseteil 13 auf. Dieses ist im Bereich eines Ringvorsprungs 17 in einen komplementären Rücksprung des Tellerrads 2 eingesteckt und zentriert die beiden Teile hiermit zueinander. Im Bereich der radial äußeren Kontur des Gehäuseteils 13 ist dieses mit dem Tellerrad 2 umlaufend verschweißt. Die von radial außen gesetzte Schweißverbindung ist mit der Bezugsziffer 18 bezeichnet. Die beiden Gehäuseteile 12 und 13 sowie das dazwischen angeordnete Tellerrad 2 bilden somit eine Baueinheit. Diese rotiert aufgrund der Lagerung im Getriebegehäuse 15 mittels des Differenziallagers 14 um die Achse 8, bei Antrieb über das Ritzel 5.
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Auf der dem Differenziallager 14 abgewandten Seite des Getriebeteils 13 nimmt dieses ein weiteres Differenziallager 19 auf. Über dieses ist das Gehäuseteil 13 stationär in einem seitlichen Gehäusedeckel 20 gelagert.
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Im Inneren des Achsdifferenzialgehäuses 21 nehmen Ansätze des Gehäuseteils 12 Differenzialbolzen auf, wobei nur zu einem Ansatz 22 ein in diesem gelagerter Differenzialbolzen 23 veranschaulicht ist. Beispielsweise weist das Differenzialgetriebe 1 vier Differenzialbolzen auf. Diese sind in einem zentralen Stützring 38 gelagert, in dem drehbar ein Zentrierzapfen 39 des Abtriebsflansches 10 gelagert ist. Der jeweilige Differenzialbolzen, vorliegend der Differenzialbolzen 23, nimmt ein Ausgleichsplanetenrad 24 auf, das mit zwei Ausgleichskegelrädern 25, 26 kämmt. Das Ausgleichskegelrad 25 ist drehfest mit der Abtriebswelle 9, das Ausgleichskegelrad 26 drehfest mit der Abtriebswelle 11 verbunden.
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Das insoweit beschriebene, die Funktion eines Differenzialgetriebes aufweisende Getriebe ist mit zusätzlichen Komponenten zur Erzielung der Funktion einer steuerbaren Differenzialsperre ausgestattet. So ist innerhalb des Achsdifferenzialgehäuses 21 ein schaltbares Lamellenpaket 27 zum Sperren des Differenzials angeordnet, wobei das Lamellenpaket 27 konzentrisch zur Achse 8 angeordnet ist. Dieses Lamellenpaket 27 ist in dem in der Verzahnung 3 abgewandten Bereich des als tragendes Gehäuseteil ausgebildeten Tellerrads 2 angeordnet. Die Schweißverbindung 16 befindet sich dabei, bezogen auf die Längserstreckung einer Achse, die parallel zur Achse 8 verläuft, neben dem Lamellenpaket 27. Die andere Schweißverbindung 18 ist in einem Bereich angeordnet, der radial außerhalb des radial äußeren Bereichs des Lamellenpakets 27, benachbart dem Lamellenpaket 27, positioniert ist.
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Das Gehäuseteil 13 nimmt im Bereich der Schweißverbindung 18, dort aber radial innen, Sperrlamellen 28 des Lamellenpakets 27 auf. Zwischen jeweils zwei Sperrlamellen 28 sind Sperrlamellen 29 angeordnet, die in einem Lamellenträger 30 gelagert sind. Dieser Lamellenträger 30 ist zumindest in einem der Ausgleichskegelräder 25 gelagert und drehfest mit diesem verbunden. Wird das schaltbare Lamellenpaket 27 in dessen geschlossene Stellung überführt, erfolgt ein Kraftschluss von dem Achsdifferenzialgehäuse 21, konkret dessen Gehäuseteil 13, über die mit diesen verbundenen Sperrlamellen 28, von dort über die Sperrlamellen 29 in den Lamellenträger 30 und von dort in das Ausgleichskegelrad 25. Damit ist das Differenzial überbrückt, und es sind die beiden Abtriebswellen 9 und 11, bei vollständigem Kraftschluss im Lamellenpaket 27, drehmomentstarr miteinander verbunden. Geringere Betätigungskräfte ermöglichen gezielte Drehmomentübertragungen zwischen den beiden Abtriebswellen 9, 11 bei Relativdrehzahl zueinander.
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Die Innenlamellen - Sperrlamellen 29 - sind beispielsweise Papierlamellen und die Außenlamellen - Sperrlamellen 28 - beispielsweise Stahllamellen. Da das Lamellenpaket 27 radial relativ weit außen angeordnet ist, können, im Gegensatz zu einem weiter innen angeordneten Lamellenpaket, gleiche Sperrmomente bei Reduzierung der Lamellenanzahl verwirklicht werden, beispielsweise bei Reduzierung der Lamellenanzahl von zwölf auf sechs Lamellen.
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Schaltmittel 31 zum Schalten des Lamellenpakets weisen eine Membrandichtung 32 zum Abdichten unterschiedlicher Ölräume des Doppelkupplungsgetriebes und einen gleichfalls im Gehäusedeckel 20 auf dessen dem Achsdifferenzialgehäuse 21 zugewandter Seite gelagerten Ringkolben 33 auf. Dieser Ringkolben 33 wirkt über ein Axialnadellager 34 auf eine Druckplatte 35, die mit Druckstiften - veranschaulicht ist der Druckstift 36 - zusammenwirkt, welche Bohrungen im Gehäuseteil 13 durchsetzen und dem Schalten des Lamellenpakets 27, somit dem Gegeneinanderpressen der Sperrlamellen 28, 29 dienen. Diese Schaltmittel 31, konkret die genannte Anordnung dieser Schaltmittel, ist im Wesentlichen in Richtung einer Achse gerichtet, die parallel zur Achse 8 verläuft. Hierbei ist der Ringkolben 33 in einem ähnlichen Durchmesserbereich angeordnet, wie das ringförmig angeordnete Lamellenpaket 27.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Differenzialgetriebe
- 2
- Tellerrad
- 3
- Zahn
- 4
- Zahn
- 5
- Ritzel
- 6
- Ritzelwelle
- 7
- Achse
- 8
- Achse
- 9
- Abtriebswelle
- 10
- Abtriebsflansch
- 11
- Abtriebswelle
- 12
- Gehäuseteil
- 13
- Gehäuseteil
- 14
- Differenziallager
- 15
- Getriebegehäuse
- 16
- Schweißverbindung
- 17
- Ringvorsprung
- 18
- Schweißverbindung
- 19
- Differenziallager
- 20
- Gehäusedeckel
- 21
- Achsdifferenzialgehäuse
- 22
- Ansatz
- 23
- Differenzialbolzen
- 24
- Ausgleichsplanetenrad
- 25
- Ausgleichskegelrad
- 26
- Ausgleichskegelrad
- 27
- Lamellenpaket
- 28
- Sperrlamelle
- 29
- Sperrlamelle
- 30
- Lamellenträger
- 31
- Schaltmittel
- 32
- Membrandichtung
- 33
- Ringkolben
- 34
- Axialnadellager
- 35
- Druckplatte
- 36
- Druckstift
- 38
- Stützring
- 39
- Zentrierzapfen
