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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Differentialgetriebe mit einem Getriebegehäuse, einem Umlaufgehäuse, das in dem Getriebegehäuse um eine Getriebeachse drehbar gelagert ist, und einem Planetenträger der in dem Umlaufgehäuse sitzt, wobei durch dieses Differentialgetriebe die an das Umlaufgehäuse angelegte Antriebsleistung verzweigt wird und der Planetenträger und das Umlaufgehäuse über eine Kupplungseinrichtung selektiv reibschlüssig koppelbar sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Differentialgetriebe werden allgemein als Umlaufrädergetriebe ausgeführt und dienen überwiegend der Verzweigung oder Verteilung einer über einen Leistungseingang zugeführten Eingangsleistung auf zwei Antriebswellen. Am häufigsten werden Differentialgetriebe als sog. Achsdifferentialgetriebe im Automobilbau verwendet. Hierbei wird die durch einen Antriebsmotor bereitgestellte Antriebsleistung über das Differentialgetriebe auf Radantriebswellen von getriebenen Laufrädern verteilt. Die beiden zu den Laufrädern führenden Radantriebswellen werden hierbei mit je gleich großem Drehmoment d.h. ausgeglichen angetrieben. Bei Geradeausfahrt drehen beide Laufräder gleich schnell. Bei Kurvenfahrt unterscheiden sich die Drehzahlen der Laufräder voneinander. Das Achsdifferentialgetriebe ermöglicht diese Drehzahldifferenz. Die Drehzahlen können sich frei einstellen, nur der Mittelwert der beiden Geschwindigkeiten ist unverändert.
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Bei bestimmten Anwendungsfällen, insbesondere bei Allradfahrzeugen werden Differentialgetriebe eingesetzt, die dann, wenn kein Allradantrieb erforderlich ist eine schaltbare Unterbrechung des Antriebsstranges ermöglichen, um das Fahrzeug über lediglich eine Achse anzutreiben und hierdurch die Reibungsverluste des momentan nicht erforderlichen, ansonsten mitgeschleppten Antriebssystems zu reduzieren. Ein entsprechendes Differentialgetriebe ist beispielsweise aus
DE 10 2008 037 885 A1 bekannt.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Differentialgetriebe zu schaffen das eine schaltbare Aufhebung bzw. Herbeiführung der Antriebsverbindung zwischen dem Leistungseingang und den beiden Leistungsausgängen ermöglicht und sich durch einen kostengünstig realisierbaren und robusten Aufbau auszeichnet.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Differentialgetriebe, mit:
- – einem Getriebegehäuse,
- – einem Umlaufgehäuse, das in dem Getriebegehäuse um eine Getriebeachse drehbar angeordnet ist,
- – einem in dem Umlaufgehäuse zur Getriebeachse koaxial angeordneten Planetenträger,
- – einer Bremseinrichtung mit einer Bremslamellenpackung zur Generierung eines den Planetenträger mit dem Umlaufgehäuse koppelnden Koppelungsmomentes, und
- – einer Betätigungsmechanik zur Generierung einer an der Bremseinrichtung angreifenden Axialkraft, wobei
- – die Betätigungsmechanik einen axial weitbaren Hubaktuator aufweist der in dem Umlaufgehäuse aufgenommen und sich in dem Umlaufgehäuse an diesem axial abstützt.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Differentialgetriebe zu schaffen, bei welchem die zur Herbeiführung eines Kopplungszustandes der Bremseinrichtung erforderlichen axialen Kräfte innerhalb des Umlaufgehäuses geführt und nicht über die Lagerung des Umlaufgehäuses in das Getriebegehäuse abgetragen werden müssen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Hubaktuator in dem Umlaufgehäuse gegenüber diesem Umlaufgehäuse über ein erstes Axiallager drehbar axial abgestützt, wobei dieses erste Axiallager vorzugsweise als Zylinderrollenlager ausgeführt ist. Zudem ist der Hubaktuator vorzugsweise in dem Umlaufgehäuse auch gegenüber der Bremseinrichtung über ein zweites Axiallager drehbar axial abgestützt. Dieses zweite Axiallager kann als zum ersten Axiallager baugleiches Zylinderrollenlager ausgeführt sein. Das zweite Axiallager kann dabei so gestaltet sein, dass die Zylinderrollen auf einer Druckplatte abrollen, welche die Bremslamellenpackung axial belastet.
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Der Hubaktuator kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung als hydrostatischer Aktuator ausgebildet sein und hierbei einen Ringkolben und eine Ringkammer umfassen, wobei die axiale Weitung des Aktuators durch Beaufschlagung der Ringkammer mit einem Fluid bewerkstelligt wird.
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Alternativ zu der vorgenannten Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, den Hubaktuator als Rampenaktuator zu gestalteten, so dass dieser eine erste Rampenscheibe und eine zweite Rampenscheibe umfasst, wobei die erste Rampenscheibe gegenüber der zweiten Rampenscheibe um die Getriebeachse tordierbar ist. Die Tordierung der ersten Rampenscheibe gegenüber der zweiten Rampenscheibe wird hierbei vorzugsweise durch einen elektromechanischen Stellmotor bewerkstelligt der außerhalb des Umlaufgehäuses stationär in das Getriebegehäuse eingebunden ist. Der Rampenaktuator kann dabei so ausgebildet werden, dass die zweite Rampenscheibe mit dem Getriebegehäuse drehfest gekoppelt ist. Die kinematische Koppelung der ersten Rampenscheibe mit dem Elektromotor erfolgt vorzugsweise über einen Buchsenabschnitt der koaxial zur Getriebeachse aus einem Bodenbereich des Umlaufgehäuses herausgeführt und mit dem Elektromotor ggf. unter Zwischenschaltung eines Übersetzungsgetriebes gekoppelt ist.
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Das Differentialgetriebe selbst ist vorzugsweise so aufgebaut, dass dieses ein erstes Abtriebssonnenrad, ein zweites Abtriebssonnenrad, sowie eine in dem Planetenträger aufgenommene Planetenanordnung umfasst, zur gegensinnig drehbewegbaren Koppelung der beiden Abtriebssonnenräder. Die Planetenanordnung umfasst hierbei mehrere Umlaufplaneten, die als solche um Planetenachsen drehbar sind, die parallel zur Getriebeachse ausgerichtet sind. Die Bremseinrichtung und der Planetenträger sind derart aufeinander abgestimmt ausgebildet, dass sich die Bremslamellenpackung auf dem Radialniveau der Planetenachsen befindet.
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Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe ist in vorteilhafter Weise weiterhin derart ausgebildet, dass sich die Bremslamellenpackung aus mehreren, als Ringscheiben ausgebildeten Bremslamellen zusammensetzt. Diese Bremslamellen können als flache Stahlblechringscheiben ausgeführt sein, die ggf. mit einem Reibmaterialbelag beschichtet sind. Die Bremslamellenpackung kann dabei so aufgebaut werden, dass diese Bremslamellen umfasst, die über eine Innenumfangskontur drehfest, jedoch axial verschiebbar mit dem Planetenträger kinematisch gekoppelt sind. Weiterhin umfasst die Bremslamellenpackung dann auch Bremslamellen, die über eine Aussenumfangskontur drehfest, jedoch axial verschiebbar mit dem Umlaufgehäuse kinematisch gekoppelt sind.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die axiale Abstützung der Bremslamellenpackung unter Einbindung eines Druckringelements bewerkstelligt, wobei sich dieses Druckringelement auf den Stirnflächen der Planetenlagerbolzen abstützt.
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Das zur Aufnahme des Planetenträgers vorgesehene Umlaufgehäuse ist vorzugsweise als zweiteiliges Topfgehäuse ausgebildet das sich aus einem ersten Topfelement und einem zweiten Topfelement zusammensetzt, wobei das erste Topfelement einen sich radial einwärts erstreckenden Bodenabschnitt aufweist der als solcher die durch den Hubaktuator generierte Axialkraft aufnimmt.
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An das Umlaufgehäuse ist vorzugsweise ein Tellerrad angesetzt und die Leistungseinleitung in das Umlaufgehäuse wird über dieses Tellerrad bewerkstelligt. Im Zusammenspiel mit diesem Tellerrad kann ein Winkelgetriebe realisiert werden. Diese Bauform eignet sich insbesondere für den Einsatz als temporär abschaltbares Hinterachsdifferential. Es ist auch möglich, anstelle des Tellerrades dort zur Einleitung der Antriebsleistung ein Stirnrad anzuordnen.
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Das hier vorgesehene im Inneren des Umlaufgehäuses aufgenommene Innendifferential ist als Stirnraddifferential mit zwei über eine Planetenanordnung gegensinnig drehbewegbaren Abtriebssonnenrädern ausgeführt. Dieses Stirnraddifferential wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einer Verzahnung nach Wildhaber/Novikov ausgeführt. Einzelheiten zu den hierbei an den jeweiligen Zahnrädern vorzugsweise realisierten Geometrien, sowie zu den Kopf- und Fußkreisdurchmessern der Abtriebssonnenräder und der an diesen angreifenden Umlaufplanetenräder werden in der Figurenbeschreibung vertieft abgehandelt.
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Die Betätigung der im Umlaufgehäuse aufgenommenen Kupplungseinrichtung erfolgt über eine in das Umlaufgehäuse eingesetzte und in diesem wirkende Rampenstelleinheit die vorzugsweise über einen externen, d.h. außerhalb des Umlaufgehäuses angeordneten elektromechanischen Stelltrieb, insbesondere über einen Elektromotor betätigt wird.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes bei welchem die Ankoppelung des Planetenträgers an ein diesen aufnehmendes Topfgehäuse über eine Bremslamellenpackung bewerkstelligt wird die sich bezüglich der Getriebeachse auf dem Bahn- oder Radialniveau der Planetenradlagerbolzenachsen erstreckt, wobei die zur Herbeiführung des Koppelungszustandes erforderliche axiale Belastung der Bremslamellenpackung durch einen axial weitbaren, an sich stationären Hubaktuator bewerkstellig wird der in dem Umlaufgehäuse aufgenommen und darin drehbar gelagert ist;
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2 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus des innerhalb des Umlaufgehäuses drehbar angeordneten Hubaktuators.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Die Darstellung nach 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe. Dieses umfasst hier ein Getriebegehäuse G und ein Umlaufgehäuse U das in dem Getriebegehäuse G um eine Getriebeachse X drehbar gelagert ist. In dem Umlaufgehäuse U ist ein Planetenträger 3 aufgenommen, der wiederum zur Getriebeachse X koaxial angeordnet ist.
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Das Differentialgetriebe umfasst weiterhin ein erstes Abtriebssonnenrad 1, ein zweites Abtriebssonnenrad 2 und eine in dem Planetenträger 3 aufgenommene Planetenanordnung P zur gegensinnig drehbewegbaren Koppelung der beiden Abtriebssonnenräder 1, 2. In dem Differentialgetriebe befindet sich eine Bremseinrichtung BLP die hier als Bremslamellenpackung ausgeführt ist, zur Generierung eines den Planetenträger 3 mit dem Umlaufgehäuse U selektiv koppelnden Koppelungsmomentes nach Maßgabe einer an der Bremslamellenpackung BLP angreifenden Axialkraft.
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Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Differentialgetriebe eine Betätigungsmechanik 5 zur Generierung jener an der Bremslamellenpackung BLP angreifenden Axialkraft. Die Bremslamellenpackung BLP ist derart in das Differentialgetriebe eingebunden, dass diese bei entsprechender axialer Belastung den Planetenträger 3 mit dem Umlaufgehäuse U reibschlüssig koppelt. Durch diesen Ansatz wird es möglich, durch Entlastung der Bremslamellenpackung BLP die Antriebsverbindung zwischen dem Planetenträger 3 und dem Umlaufgehäuse U aufzuheben, bzw. durch axiale Belastung der Bremslamellenpackung BLP den Planetenträger 3 mit dem Umlaufgehäuse U reibschlüssig zu koppeln.
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Die Betätigungsmechanik 5 ist derart gestaltet, dass diese einen axial weitbaren Hubaktuator 6 aufweist der in dem Umlaufgehäuse U aufgenommen ist und sich in dem Umlaufgehäuse U an diesem drehbar axial abstützt. Der Hubaktuator 6 ist hierzu in dem Umlaufgehäuse U gegenüber diesem Umlaufgehäuse U über ein erstes Axiallager AX1 drehbar axial abgestützt. Dieses erste Axiallager AX1 ist hier als Zylinderrollenlager ausgeführt. Zudem ist der Hubaktuator 6 in dem Umlaufgehäuse U auch gegenüber der Bremseinrichtung BLP über ein zweites Axiallager AX2 drehbar axial abgestützt. Dieses zweite Axiallager AX2 ist ebenfalls als Zylinderrollenlager ausgeführt. Die Zylinderrollen des Axiallagers AX2 rollen auf einer Druckplatte 4c ab welche die Bremslamellenpackung BLP im Betätigungsfall axial belastet.
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Der Hubaktuator 6 ist als Rampenaktuator, insbesondere Kugelrampenaktuator ausgeführt und umfasst eine erste Rampenscheibe 6a und eine zweite Rampenscheibe 6b, wobei die erste Rampenscheibe 6a gegenüber der zweiten Rampenscheibe 6b um die Getriebeachse X tordierbar ist. Die zweite Rampenscheibe 6b ist mit dem Getriebegehäuse G drehfest gekoppelt. Die Tordierung der ersten Rampenscheibe 6a wird durch einen hier nicht weiter dargestellten elektromechanischen Stellmotor, oder anderweitigen Stelltrieb bewerkstelligt, der sich außerhalb des Umlaufgehäuses befindet und stationär an das Getriebegehäuse G angebunden ist. Die kinematische Koppelung der ersten Rampenscheibe 6a mit dem Stellmotor bzw. Stelltrieb erfolgt über den hier gezeigten Bund 6c, der integral mit der ersten Rampenscheibe 6a ausgebildet ist und sich aus dem Umlaufgehäuse U heraus erstreckt.
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Das hier unter Einschluss des Planetenträgers 3, der Planetenanordnung P und der Abtriebssonnenräder 1, 2 gebildete Differentialgetriebe ist als Stirnraddifferential mit zwei Abtriebssonnenrädern 1, 2 ausgeführt. Die Planetenanordnung P umfasst mehrere Umlaufplaneten P1, P2 die als solche auf Planetenbolzen 6 gelagert sind. Bei dem hier gezeigten erfindungsgemäßen Differentialgetriebe sind die Bremslamellenpackung BLP und der Planetenträger 3 derart aufeinander abgestimmt ausgebildet, dass sich die Bremslamellenpackung BLP auf dem Radial- oder Bahnniveau der zur Getriebeachse X parallelen Planetenachsen XP befindet. Durch diesen speziellen Aufbau wird erreicht, dass die an der Bremslamellenpackung BLP angreifende Axialkraft F unter Einschluss der zur Getriebeachse X parallel ausgerichteten Planetenbolzen 6 durch den Planetenträger 3 hindurch axial gegen das Umlaufgehäuse U abgetragen werden kann.
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Die Bremslamellenpackung BLP weist einen Satz erster ringartiger Bremslamellen 4a auf, die über eine Innenrandkontur mit dem Planetenträger 3 axial verschiebbar, jedoch drehfest in Eingriff stehen. Die Bremslamellenpackung BLP weist einen Satz zweiter Bremslamellen 4b auf, die über eine Außenrandkontur mit dem Umlaufgehäuse U axial verschiebbar, jedoch drehfest in Eingriff stehen. Diese Bremslamellen 4a, 4b sind als flache Stahlblechringscheiben ausgeführt und mit einem Reibmaterialbelag beschichtet.
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Die axiale Abstützung der Bremslamellenpackung BLP an den Planetenlagerbolzen 6 erfolgt unter Einbindung eines Druckringelements 4d das sich auf den Stirnflächen der Planetenlagerbolzen 6 abstützt. Der Planetenträger 3 und die Bremslamellenpackung BLP sind insgesamt so abgestimmt, dass der Radialabstand der jeweiligen Planetenbolzenachse XP von der Getriebeachse X größer ist als der Innendurchmesser einer Bremslamelle 4a, 4b und zudem kleiner ist als der Außendurchmesser jener Bremslamelle 4a, 4b.
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Das zur Aufnahme des Planetenträgers 3 vorgesehene Umlaufgehäuse U ist als zweiteiliges Topfgehäuse ausgebildet und setzt sich aus einem ersten Topfelement U1 und einem zweiten Topfelement U2 zusammen, wobei das erste Topfelement U1 sowie das zweite Topfelement jeweils einen sich radial einwärts erstreckenden Bodenabschnitt U1a, bzw. U2a aufweist.
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Die vorgenannten ersten und zweiten Umlaufplanenten P1, P2 stehen miteinander unmittelbar in Eingriff und sind damit, wie nachfolgend noch vertieft werden wird, derart miteinander getrieblich gekoppelt, dass sich diese gegensinnig drehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei bzw. vier Umlaufplaneten P1 vorgesehen die mit dem ersten Abtriebssonnenrad 1 in Eingriff stehen. Diese mit dem ersten Abtriebssonnenrad 1 in Eingriff stehenden Umlaufplaneten P1 bilden einen ersten Umlaufplanetensatz. Weiterhin sind bei diesem Ausführungsbeispiel insgesamt drei bzw. vier Umlaufplaneten P2 vorgesehen die mit dem zweiten Abtriebssonnenrad 2 in Eingriff stehen. Diese mit dem zweiten Abtriebssonnenrad 2 in Eingriff stehenden Umlaufplaneten P2 bilden einen zweiten Umlaufplanetensatz. Jeweils ein Umlaufplanet P1 des ersten Satzes steht mit einem Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes in Eingriff. Der Eingriff der Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes in die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes erfolgt in der gleichen Verzahnungsebene wie der Eingriff der Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes in das erste Abtriebssonnenrad 1. Es können auch andere Anzahlen von Umlaufplanetenpaaren vorgesehen sein, insbesondere lediglich zwei oder drei, oder auch fünf Umlaufplanetenpaare. Weiterhin ist es auch möglich, die Umlaufplaneten so auszubilden und anzuordnen, dass diese einen durch abfolgende Zahneingriffe in sich geschlossenen Vollkranzbilden.
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Das erste Abtriebssonnenrad 1 und das zweite Abtriebssonnenrad 2 sind hinsichtlich der Verzahnungsgeometrie derart aufeinander abgestimmt, dass der Kopfkreis der Stirnradverzahnung 1a des ersten Abtriebssonnenrades 1 kleiner ist als der Fußkreis der Abtriebssonnenradverzahnung 2a des zweiten Abtriebssonnenrades 2. Die Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes greifen im Bereich der Verzahnungsebene des ersten Abtriebssonnenrades 1 in die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes ein. Die beiden Abtriebssonnenräder 1, 2 befinden sich damit in unmittelbarer Nachbarschaft.
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Die beiden Abtriebssonnenräder 1, 2 sind derart ausgebildet, dass die Abtriebssonnenradverzahnung 1a des ersten Abtriebssonnenrades 1 und die Abtriebssonnenradverzahnung 2a des zweiten Abtriebssonnenrades 2 gleiche Zähnezahlen aufweisen. Auch die Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes und die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes weisen gleiche Zähnezahlen auf. Die Einleitung der Antriebsleistung in das Differentialgetriebe erfolgt über das Tellerrad 7 in das Umlaufgehäuse U. Über die Umlaufplaneten P1, P2 erfolgt eine symmetrische Momentenaufteilung und Leistungsverzweigung auf die Abtriebssonnenräder 1, 2. An den Abtriebssonnenrädern 1, 2 sind Bundabschnitte 1b, 2b ausgebildet. Diese Bundabschnitte 1b, 2b sind hier umformtechnisch durch Fließpressen gefertigt und mit einer Innenverzahnung 1c, 2c versehen. In diese Innenverzahnung 1c, 2c können entsprechend komplementär verzahnte Endabschnitte von Radantriebswellen, oder anderweitigen Leistungstransferkomponenten des jeweiligen Radantriebsstranges eingefügt werden. Anstelle der hier gezeigten Innenverzahnung sind auch anderweitige Verbindungsgeometrien zur Drehmomentenübertragung und zentrierten Aufnahme entsprechender Komponenten möglich.
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Das an das Umlaufgehäuse U drehfest angesetzte Tellerrad 7 wird über ein Hauptantriebsritzel 8 angetrieben. Das Tellerrad 7 und das Hauptantriebsritzel 8 bilden ein Winkelgetriebe. Die hier gezeigte Ausführungsform eignet sich damit insbesondere als Achsdifferential für eine selektiv vom Hauptantriebsstrang abkoppelbare Hinterachse. Anstelle der hier gezeigten Drehmomenteneinleitung über ein Winkelgetriebe ist es auch möglich, am Umlaufgehäuse U ein Stirnrad vorzusehen das beispielsweise über ein weiteres Stirnrad angetrieben wird. Eine derartige Variante eignet sich dann insbesondere für den direkten Anbau an ein Fahrzeuggetriebe.
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Der Planetenträger 3 sitzt zwischen einem Ringelement R und der Bremslamellenpackung BLP. Die Axialkraftabstützung zwischen dem Ringelement R und der Bremslamellenpackung BLP erfolgt hier primär über die Planetenbolzen 6 und den durch diese ausgesteiften Planetenträger 3 selbst.
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Der Planetenträger 3 setzt sich aus zwei Trägerschalen 3a, 3b und einem Trägerzapfen 3c zusammen. Die Trägerschalen 3a, 3b sind jeweils als Blechumformteile gefertigt. Diese beiden Trägerschalen 3a, 3b und der Trägerzapfen 3c sind miteinander verschweißt. An der ersten Trägerschale 3a sind hierzu Stege ausgebildet die als solche den Verzahnungsbereich überbrücken. Die erste Trägerschale 3a bildet eine Innenbohrung in welcher ein Fortsatz des ersten Abtriebssonnenrades 1 drehbar aufgenommen ist. Die Bremslamellenpackung BLP sitzt auf dem Trägerzapfen 3c. Durch Festbremsen der Bremslamellenpackung BLP ist damit der Planetenträger 3 mit dem Umlaufgehäuse U reibschlüssig koppelbar. Die Bremslamellenpackung BLP und die zur axialen Belastung derselben vorgesehene Stellmechanik 5 ist so ausgelegt, dass über diese Bremslamellenpackung BLP in axial belasteten Zustand das am Tellerrad 7 anliegenden Antriebsmoment auf den Planetenträger 3 übertragen werden kann.
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Die Lagerung des Planetenträgers 3 in dem Umlaufgehäuse U erfolgt über ein erstes Nadellager L1 und ein zweites Nadellager L2. Die Lagerung des Umlaufgehäuses U in dem Getriebegehäuse G erfolgt über Schrägkugellager L3, L4. Diese Schrägkugellager L3, L4 leiten auch die am Tellerrad 7 angreifenden, radial und axial gerichteten Zahnradreaktionskraftkomponenten in das Getriebegehäuse G ab. Das Lager L1 und auch das Lager L2 müssen jeweils keine axialen Kräfte ableiten. Hauptzweck dieser Lager L1, L2 ist die Zentrierung und Lagerung des Planetenträgers 3 in dem Umlaufgehäuse U.
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Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes ist wie folgt:
Über das Hauptantriebsritzel 8 wird das Tellerrad 7 angetrieben. Das Tellerrad 7 ist drehfest an dem Umlaufgehäuse U fixiert. Demgemäß wird über das Tellerrad 7 das Umlaufgehäuse U in Drehung versetzt. Dieses Umlaufgehäuse U ist konzentrisch zu einer Getriebeachse X angeordnet und über die Lager L3, L4 drehbar im Getriebegehäuse G gelagert.
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Gemeinsam mit dem Umlaufgehäuse U werden auch die mit diesem drehfest gekoppelten Bremslamellenringe 4b der Bremslamellenpackung BLP in Drehung versetzt. Die Bremslamellenpackung BLP wird axial durch den Druckring 4d und der Ringplatte 4c nach Maßgabe der durch die Stellmechanik 5 generierten Axialkraft belastet und damit ggf. in einen Koppelungszustand verbracht, in welchem das Umlaufgehäuse U und der Planetenträger 3 reibschlüssig gekoppelt sind. Die Stellmechanik 5 umfasst einen Hubaktuator der sich in dem Umlaufgehäuse beidseitig axial drehbar abstützt. Der Hubaktuator umfasst eine erste Rampenscheibe 6a und eine zweite Rampenscheibe 6b. Werden diese beiden Rampenscheiben 6a, 6b gegeneinander tordiert, so heben diese voaneinader axial ab, bzw. nähern sich axial einander an. Der Hubaktuator 6 wandelt also eine Torsionbewegung in eine lineare Hubbewegung in Richtung der Getriebeachse X. Die erste Rampenscheibe 6a stützt sich über das zweite Axiallager AX2 an der Druckplatte 4c der Bremslamellenpackung BLP ab. Die zweite Rampenscheibe 6b stützt sich über das erste Axiallager AX1 an dem radial einwärts vordringenden Bodenabschnitt U1a des Umlaufgehäuses U ab. Die durch die Betätigungsmechanik 5 generierte, auf die Bremslamellenpackung BLP wirkende Stellkraft wird bei dem gezeigten Differentialgetriebe innerhalb des Umlaufgehäuses geführt und greift nicht an den Lagern L3, L4 an.
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Innerhalb des Planetenträgers 3 erfolgt einen Leistungsverzweigung über die Planeten P1, P2 auf die Abtriebssonnenräder 1, 2. Das hier in dem Umlaufgehäuse U aufgenommene Umlaufrädergetriebe bildet wie bereits ausgeführt ein Stirnraddifferential. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Abtriebssonnenräder 1, 2 und die Planetenräder P1, P2 der Planetenanordnung P mit einer Verzahnung nach Wildhaber/Novikov versehen. Das erste Abtriebssonnenrad 1 hat hierbei eine Verzahnung mit kleinem Kopfreis und konkaven Zahnflankenflächen. Das zweite Abtriebssonnenrad 2 hat eine Verzahnung mit großem Kopfreis und konvexen Zahnflankenflächen. Der Kopfkreisdurchmesser des ersten Abtriebssonnenrades 1 und der theoretische Fußkreis des zweiten Abtriebssonnerades 2 entsprechen in etwa dem identischen Teilkreisdurchmesser. Beide Zahnräder 1, 2 haben gleiche Zähnezahlen. Das erste Abtriebssonnenrad 1 steht mit den Umlaufplaneten P1 in Eingriff, das zweite Abtriebssonnenrad 2 steht mit den Umlaufplaneten P2 in Eingriff. Die Umlaufplaneten P1 haben einen großen Kopfkreisdurchmesser und bilden konvexe Zahnflanken. Die Umlaufplaneten P2 haben einen kleinen Kopfkreisdurchmesser und bilden konkave Zahnflanken. Die Umlaufplaneten P1, P2 stehen paarweise miteinander in Eingriff. Der Eingriff erfolgt in der Eingriffsebene der ersten Umlaufplaneten P1 in das erste Abtriebssonnenrad 1. Die ersten Umlaufplaneten P1 haben eine Axiallänge die im Wesentlichen der Axiallänge der Verzahnung 1a des ersten Abtriebssonnenrades 1 entspricht. Die zweiten Umlaufplaneten P2 haben eine Axiallänge, die im wesentlichen der Summe der Axiallängen der Verzahnungen 1a, 2a beider Abtriebssonnenräder 1, 2 entspricht.
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Die Darstellung nach 2 veranschaulicht nochmals die Funktionswiese des erfindungsgemäß in das Umlaufgehäuse eingebundenen und in diesem Umlaufgehäuse drehbar gelagerten Hubaktuators 6. Im hier gezeigten Zustand hat der Hubaktuator 6 die kürzeste axiale Länge. Zur axialen Längung wird die erste Rampenscheibe 6a gegenüber der zweiten Rampenscheibe 6b tordiert. Die beiden Rampenscheiben 6a, 6b stützen sich über hier beispielhaft als Zylinderrollen 6d ausgeführte Wälzkörper 6d aneinander ab. Die beiden Rampenscheiben sind im Bereich der einander zugewandten Stirnflächen axial profiliert und heben sich demnach bei einer Relativdrehung axial voneinander ab. Beide Rampenscheiben 6a, 6b stützen sich über die hier nicht näher erkennbaren Axiallager AX1, AX2 drehbar axial an dem Umlaufgehäuse U bzw. der Bremslamellenpackung BLP ab. Die zweite Rampenscheibe 6b ist am Getriebegehäuse G drehfest verankert. Die erste Rampenscheibe 6a kann über den hier mit einer Verzahnung versehenen Bund 6c von einem Stelltrieb tordiert werden der sich außerhalb des Umlaufgehäuses U befindet. Der Bund 6c kann auch aus dem Getriebegehäuse G seitlich herausgeführt werden und dort mit einem Hebel verbunden werden, so dass die Aufbringung der Stellbewegung durch ein einfachen, an jenem Hebel angreifenden Geber, z.B. einen Stellzylinder oder eine entsprechend dimensionierte Unterdruckdose erfolgen kann.
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Aus der Innenbohrung des Bunds 6c wird dann die Radantriebswelle herausgeführt die als solche drehfest in die Innenverzahnung des zweiten Sonnenrades eingreift. Die Sicherung der zweiten Rampenscheibe 6b an dem hier nicht gezeigten Getriebegehäuse G (vgl. 1) erfolgt über einen zylindrischen Bund 6b1 der entweder integral mit der zweiten Rampenscheibe ausgebildet, oder mit dieser ansonsten anderweitig torsionsfest gekoppelt ist. In diesen Bund 6b1 ist ein Gleitlagerring 6b2 eingesetzt der als solcher jenen hier erkennbaren Buchsenabschnitt 6a1 radial lagert, der sich zwischen der ersten Rampenscheibe 6a und dem verzahnten Bund 6c erstreckt.
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Die axiale, drehbare Abstützung der zweiten Rampenscheibe 6b an dem hier nicht näher gezeigten Umlaufgehäuse U erfolgt über das Zylinderrollenlager AX1. Dieses umfasst hier Zylinderrollen die in einem Käfig AX1-K geführt sind und an einem Laufring AX1-R abrollen. Der Laufring AX1-R ist als Blechumformteil gefertigt und so gestaltet, dass dieser sich in dem Umlaufgehäuse U, insbesondere an der radial einwärts vordringenden Stirnwand U1a (vgl. 1) lagerichtig mit leichtem Presssitz zentriert.
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In verbautem Zustand sitzt der Bund 6b1 drehfest im Getriebegehäuse G und sichert damit die zweite Rampenscheibe 6b gegen Torsion. Wird nunmehr in den verzahnten Bund 6c ein Drehmoment eingeleitet, so wird die erste Rampenscheibe 6a gegenüber der zweiten Rampenscheibe 6b verschwenkt. Aufgrund der Axialprofilierung der beiden Rampenscheiben 6a, 6b und der zwischen diese Rampenscheiben 6a, 6b eingesetzten Wälzkörper 6d weitet sich die Rampenscheibenanordnung wie durch das Pfeilsymbol A1 angedeutet axial. Die dementsprechenden generierten Stellkräfte werden über das hier gezeigte Axiallager AX1 von innen her an das Umlaufgehäuse und über das zweite Axiallager AX2 auf die Druckplatte 4c übertragen. Die Rampenscheibenanordnung 6a, 6b ist über die beiden Axiallager AX1, AX2 drehbar gegenüber dem Umlaufgehäuse U und den mit diesen Umlaufenden Komponenten gelagert. Die seitens der Rampenscheibenanordnung generierten, in Richtung der Getriebeachse generierten Stellkräfte wirken innerhalb der umlaufenden Einheit und werden aufgrund der beidseitigen Abstützung der Rampenscheibenanordnung in dem Umlaufgehäuse U so geführt, dass diese nicht über die zur Lagerung des Umlaufgehäuses U vorgesehenen Hauptlagerager (L3, l4) abgetragen werden müssen und damit keinen Einfluss auf die Belastung dieser Lager haben.
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Der die unter Einschluss der Rampenscheiben 6a, 6b gebildete Stellmechanik befindet sich innerhalb des Umlaufgehäuses U, die Betätigung der Rampenscheiben 6a, 6b erfolgt von außen her indem hier die erste Rampenscheibe 6a über den Bund 6c mit einem Drehmoment beaufschlagt und damit gegenüber der zweiten Rampenscheibe tordiert wird.
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Die erfindungsgemäß beidseitig drehbar abgestützt in dem Umlaufgehäuse aufgenommenen Betätigungsmechanik kann auch einen abweichenden Aufbau aufweisen. Die gesteuerte axiale Weitung der Betätigungsmechanik kann auch durch anderweitige Mechanik-Konzepte erreicht werden, so ist es insbesondere möglich, die beiden Scheiben 6a, 6b über eine Gewindestruktur gegeneinander abzustützen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008037885 A1 [0003]
