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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung richtet sich auf eine Kupplungsanordnung für eine um eine Getriebeachse umlaufend gelagerte Getriebekomponente, zur Bewerkstelligung einer schaltbar herbeiführbaren und schaltbar aufhebbaren reibschlüssigen Koppelung von Systemabschnitten jener bei zweckentsprechendem Betriebs ein bewegtes System darstellenden Getriebekomponente.
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Insbesondere richtet sich die Erfindung hierbei auf eine Kupplungsanordnung für ein Differentialgetriebe zur Bewerkstelligung einer schaltbar veranlassbaren, sowie schaltbar aufhebbaren reibschlüssigen Koppelung von Bauteilen jenes Differentialgetriebes, wobei die Kupplungsanordnung sich hierbei in einer umlaufenden Komponente des Differentialgetriebes befindet und vorzugsweise von einer stationär angeordneten, d.h. außerhalb der umlaufenden Komponente, z.B. in einem Getriebegehäuse montierten Stell- oder Aktuatoreinrichtung betätig wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Differentialgetriebe finden insbesondere als Achs- oder Mittendifferentiale bei Kraftfahrzeugen Anwendung und ermöglichen eine Leistungsverzweigung zwischen den Rädern einer angetriebenen Achse, oder zwischen zwei abfolgenden Achsen, oder Achsgruppen des Kraftfahrzeuges. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit mehreren angetriebenen Fahrzeugachsen besteht in bestimmten Fahrzeugbetriebssituationen kein Bedarf für einen über mehrere Achsen bewerkstelligten Fahrzeugantrieb. Zur Reduktion von Reibungsverlusten innerhalb eines Antriebssystems wird daher angestrebt, ausgewählte Abschnitte des Antriebssystems temporär abzukoppeln, sofern diese für den momentanen Fahrzeugantrieb nicht benötigt werden. Bei Differentialgetrieben wird in bestimmten Fahrzeugbetriebssituationen eine gewisse reibschlüssige Koppelung der Ausgänge gewünscht, wogegen in wiederum anderen Fahrzeugbetriebssituationen keine oder eine deutlich geringere reibschlüssige Koppelung der Ausgänge als vorteilhaft erscheint.
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Aus
DE 10 2013 206 735 A1 ist ein Differentialgetriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem über einen ersten und einen zweiten Lamellenkupplungssatz eine Antriebsverbindung zwischen den Leistungsausgängen des Differentialgetriebes und daran angeschlossenen Ausgangswellen schaltbar lösbar bzw. herstellbar ist. Zur Herbeiführung des Koppelungszustandes werden dabei die beiden Lamellenkupplungssätze axial belastet. Jene die entsprechenden Kupplungslamellen dabei axial, d.h. in Richtung der Umlaufachse des Differentialgetriebes belastende Kupplungskraft wird über eine gegenüber dem sog. Steg, oder Umlaufgehäuse stationäre Aktuatoreinrichtung generiert und über eine Axiallageranordnung in den rotierenden Systembereich übertragen.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen, durch welche sich bei der Aktuierung der Komponenten einer in einem umlaufenden Getriebesystemabschnitt angeordneten Kupplungsanordnung, Vorteile gegenüber bisherigen Bauformen ergeben.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kupplungsanordnung zur reibschlüssigen Koppelung einer ersten und einer zweiten um eine gemeinsame Getriebeachse umlaufenden Komponente eines Getriebesystems, mit:
- – einer Reibungskupplungseinrichtung mit mehreren axial abfolgend angeordneten Kupplungselementen, zur Generierung eines die beiden Getriebekomponenten reibschlüssig koppelnden Reibmomentes nach Maßgabe einer Kupplungskraft, welche die für die Übertragung des Reibungsmomentes maßgeblichen Kupplungselemente axial belastet und gegeneinander drängt,
- – einer Stellmechanik, zur Generierung zumindest einer für die Ansteuerung der Reibungskupplung maßgeblichen Stellkraft, und
- – einer Übersetzungsmechanik zur Konvertierung der Stellkraft in jene Kupplungskraft,
- – wobei die Übersetzungsmechanik in einen um die Getriebeachse umlaufenden Getriebesystemabschnitt eingebunden und derart ausgelegt ist, dass die axial auf die Kupplungselemente wirkende Kupplungskraft gegenüber der seitens der Stellmechanik aufgebrachten und in das bewegte System geführten Stellkraft, erhöht ist.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Kupplungsanordnung, insbesondere für ein Differentialgetriebe zu schaffen, bei welcher die für die Belastung der Kupplungselemente erforderliche Kupplungsbetätigungskraft nicht in voller Höher über eine Systemgrenze zwischen der stationären Betätigungsmechanik und dem bewegten Getriebesystem geführt werden muss. Hierdurch ergibt sich eine Reduktion der Belastung einer die Systemgrenze überbrückenden Axiallageranordnung, sowie auch eine Reduktion der Belastung der Lageranordnung welche das bewegte Getriebesystem gegen die Stellkraft stützt.
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Die Stellmechanik befindet sich in vorteilhafter Weise in einem stationären Getriebebereich, insbesondere einem Getriebegehäuse und damit in einem gegenüber jenem umlaufenden Getriebesystemabschnitt unbewegten Systemabschnitt. Die Stellmechanik kann in vorteilhafter Weise als elektromechanischer Stelltrieb, als fluidmechanischer („hydraulischer“) Aktuator oder beispielsweise auch als Hebel- und/oder Keilflächenmechanik ausgeführt sein. Die kinematische Koppelung der Stellmechanik mit der Übersetzungsmechanik erfolgt vorzugsweise über eine axial tragende und im Rahmen einer Stelloperation axial wandernde Lageranordnung.
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Die Einbindung der Übersetzungsmechanik in den umlaufenden Systembereich erfolgt vorzugsweise derart, dass sich die Übersetzungsmechanik an der ersten Getriebekomponente axial abstützt hierdurch ergibt sich eine im wesentlichen vollständige Führung der für die Belastung der Kupplungselemente erforderlichen Kupplungskraft innerhalb des umlaufenden Systembereichs.
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Die erfindungsgemäße Kupplungsanordnung ist vorzugsweise derart aufgebaut, dass die Übersetzungsmechanik einen nach Maßgabe der Stellkraft axial belasteten und axial verlagerbaren Druckring umfasst. Dieser Druckring kann dann zur Betätigung einer Keil- oder Rollkörpermechanik herangezogen werden. Über die Keil- oder Rollkörpermechanik wird dabei jene Kupplungskraft generiert, die die zur reibschlüssigen Drehmomentenübertragung vorgesehenen Komponenten der Reibungskupplungseinrichtung belastet.
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Die Reibungskupplungseinrichtung ist gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung vorzugsweise als Lamellenkupplung ausgeführt. Die Lamellenkupplung kann dabei als sog. nasse Kupplung ausgeführt sein, bei welcher sich in unbelastetem Zustand der Kupplungslamellen zwischen diesen ein mit Schmierstoff befrachteter Schmierstoffspalt befindet, der im Falle der axialen Belastung der Kupplungslamellen zunächst abgebaut wird bis die Kupplungslamellen miteinander in Reibkontakt treten und entsprechend der axialen Belastung ein Drehmoment übertragen.
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Die Reibungskupplungseinrichtung kann derart in eine Differentialgetriebeanordnung eingebunden werden, dass diese darin als Kopplungsglied zwischen einem Antriebszahnrad und einem zu diesem gleichachsig angeordneten Umlaufgehäuse eines Differentialgetriebes fungiert. Durch diesen Ansatz wird es möglich, die Antriebsverbindung zwischen den Rädern einer Fahrzeugachse und dem Antriebsstrang aufzuheben, indem das Differentialgetriebe vom Antriebsstrang abgekoppelt wird. Dieser Antriebsstrang wird dann vorzugsweise durch eine weitere Kupplungseinrichtung von einem im Leistungsfluss vorgelagerten Bereich abgekoppelt und temporär stillgelegt, so dass in diesem vom Differentialgetriebe abgekoppelten Antriebsstrang keine Reibungsverluste anfallen.
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Es ist auch möglich, eine erste erfindungsgemäße Kupplungsanordnung zwischen einem ersten Leistungsausgang des Differentialgetriebes und einer ersten Ausgangswelle, und eine zweite erfindungsgemäße Kupplungsanordnung zwischen einem zweiten Leistungsausgang des Differentialgetriebes und einer zweiten Ausgangswelle anzuordnen. Dadurch wird es möglich, das Differentialgetriebe von den Radantriebswellen vollständig abzukoppeln und das Differentialgetriebe und den dieses treibenden vorgelagerten Antriebsstranges schaltbar vollständig stillzulegen.
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Alternativ zu der vorangehend genannten Maßnahme ist es auch möglich, die Reibungskupplungseinrichtung derart in eine Differentialgetriebeanordnung einzubinden, dass diese darin als Kopplungsglied zwischen einem Getriebeausgang und einem zu diesem gleichachsig angeordneten Umlaufgehäuse fungiert. Dadurch wird es möglich ein Differentialgetriebe zu schaffen dessen Sperrwirkung in vorteilhafter Weise einstellbar ist, ohne dass hierbei die gesamte Kupplungsbetätigungskraft über eine Systemgrenze zwischen einem stationären Bereich und dem umlaufenden Bereich des Differentialgetriebes geführt werden muss. Eine vorteilhafte Einstellung des reibschlüssigen Sperrmoments eines Differentialgetriebes kann auch erreicht werden, indem die Reibungskupplungseinrichtung derart in eine Differentialgetriebeanordnung eingebunden ist, dass diese darin als Kopplungsglied zwischen einem ersten und einem zweiten Getriebeausgang fungiert.
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Die Kupplungsanordnung kann derart aufgebaut werden, dass der Druckring in eine Endstellung verlagerbar ist, wobei in dieser Endstellung vorzugsweise eine maximale Kupplungskraft bei reduziertem Stellkraftbedarf generiert wird. Durch eine derartige nicht-lineare Übersetzungscharakteristik wird es möglich, den Kupplungseingriffszustand aufrecht zu erhalten, ohne dass hierzu permanent hohe Stellkräfte aus dem Bereich der stationäre Aktuatoreinrichtung in das bewegte System geführt werden müssen.
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Die Kupplungsanordnung kann weiterhin so aufgebaut sein, dass die Übersetzungsmechanik eine Nachstelleinrichtung umfasst, zur Kompensation eines Verschleißes der Reibungskupplungseinrichtung.
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Die Übersetzungsmechanik kann als Baugruppe vorbereitet sein, die im Rahmen der Montage eines Differentialgetriebes als ringartige Komponente in den entsprechenden Aufnahmeraum eingesetzt wird. Diese Baugruppe kann ggf. in zwei Komponenten zerlegt werden, wobei jedoch die Kleinteile der jeweiligen Komponente in dieser verliersicher gehalten sind. So kann die Übersetzungsmechanik aus einer vorzugsweise schon mit einem Dauerschmierstoff befüllten Innenbaugruppe bestehen die beispielsweise die Rollkörpermechanik umfasst. Der in die Rollkörpermechanik eingreifende Druckring kann dann von außen her angesetzt werden.
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Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht die Schaffung eines Differentialgetriebes mit integrierter Allrad-Abschaltungsfunktion, wobei hier innerhalb des umlaufenden Systemabschnitts eine Kraftverstärkung über einen Übersetzungsmechanismus bewerkstelligt wird, der beispielsweise als Rollkörper-Rampenmechanismus, insbesondere Kugelrampenmechanismus ausgeführt sein kann. Die Übersetzungsmechanik ist vorzugsweise so aufgebaut, dass diese eine über den Umfang der Kupplungslamellen gleichmäßige Verteilung der Druckkräfte bewirkt. Dies kann insbesondere erreicht werden, indem die Übersetzungsmechanik zahlreiche in Umfangsrichtung in enger Nachbarschaft abfolgende Übersetzungssysteme umfasst die beispielsweise durch jeweils ein Rollen-, Kugel- oder Tonnenrollenpaar gebildet sind, das auf der Wandung einer über den Umfang durchgängigen Keilrinne abrollt.
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Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht insbesondere:
- – Eine Vergrößerung der Kupplungskraft durch Verlängerung des Aktuierungsweges;
- – Eine daraus resultierende Verringerung der Lamellenanzahl und somit Bauraumeinsparung;
- – Eine Realisierung über einen Rampen-/Kugelmechanismus in rotationssymmetrischer Bauweise;
- – Eine Integration in das Gehäuse eines Differenzials mit Allradabschaltung
- – Die Funktion als Differenzial plus Allradabschaltung plus Aktuierungskraftverstärkung; und
- – Eine Schmierung als Lebensdauerfettschmierung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe erfindungsgemäß auch gelöst durch eine Kupplungsanordnung zur reibschlüssigen Koppelung einer ersten und einer zweiten um eine gemeinsame Getriebeachse umlaufenden Getriebekomponente, mit:
- – einer Reibungskupplungseinrichtung zur Generierung eines die beiden Getriebekomponenten reibschlüssig koppelnden Reibmomentes nach Maßgabe einer Kupplungskraft welche die für die Übertragung des Reibungsmomentes maßgeblichen Kupplungselemente der Reibungskupplungseinrichtung axial belastet,
- – einer Stellmechanik, zur Generierung zumindest einer für die Ansteuerung der Reibungskupplung maßgeblichen Stellkraft, und
- – einer Kraftübersetzungsmechanik zur Konvertierung der Stellkraft in eine jener Kupplungskraft entgegen gesetzte Kupplungslösungskraft,
- – wobei die Kraftübersetzungsmechanik in einen um die Getriebeachse umlaufenden Getriebesystemabschnitt eingebunden und derart ausgelegt ist, dass die Kupplungslösekraft gegenüber der Stellkraft betragsmäßig erhöht ist.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Differentialgetriebe zu schaffen bei welchem im Grundzustand der Kupplungsanordnung eine reibschlüssige Koppelung der entsprechenden Getriebekomponenten gegeben ist und wobei diese Koppelung durch eine Stellkraft aufgehoben werden kann die geringer ist als die die Kupplung in den Eingriffszustand drängende Kupplungskraft. Diese Kupplungskraft kann durch eine Federeinrichtung generiert werden. Diese Anordnung eignet sich insbesondere für Differentialgetriebe die überwiegend an den Antriebsstrang angekoppelt sind und nur temporär abgekoppelt werden.
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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 konzeptionellen Aufbaus eines mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung ausgestatteten, ebenfalls erfindungsgemäßen Differentialgetriebes;
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2 eine Detaildarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung;
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3 eine Skizze zur Illustration der Übersetzungsmechanik;
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4 eine Darstellung zur weiteren Veranschaulichung von Komponenten der Kupplungseinrichtung sowie des Außengehäuses.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Die Darstellung nach 1 zeigt eine Differentialgetriebeeinrichtung die mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung K versehen ist. Die Differentialgetriebeeinrichtung umfasst ein Außengehäuse GA das mit einem Antriebszahnrad 3 starr gekoppelt ist. In dem Außengehäuse GA ist ein Differentialgetriebekern 1 drehbar aufgenommen. Das Außengehäuse GA ist über Lager B3, B4 in einem hier nicht näher dargestellten Getriebegehäuse gelagert.
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Der Differentialgetriebekern 1 umfasst ein Umlaufgehäuse H, ein erstes als Stirnrad ausgeführtes Sonnenrad S1, das in dem Umlaufgehäuse H aufgenommen ist, ein zweites, ebenfalls als Stirnrad ausgeführtes Sonnenrad S2 das wiederum in dem Umlaufgehäuse H aufgenommen und zu der die Getriebeachse darstellenden Umlaufachse X1 des ersten Sonnenrades S1 gleichachsig angeordnet ist, sowie eine mit dem Umlaufgehäuse H umlaufende Planetenanordnung P. Die Planetenanordnung P koppelt die beiden Sonnenräder S1, S2 derart, dass diese zueinander gegensinnig drehbar sind. Die Planetenanordnung P umfasst erste und zweite Planeten P1, P2. Die ersten Planeten P1 stehen mit dem ersten Sonnenrad S1 in Eingriff. Die zweiten Planeten P2 stehen mit dem zweiten Sonnenrad S2 in Eingriff. Die ersten und die zweiten Planeten P1, P2 stehen miteinander in Eingriff und sind damit gegensinnig drehbar gekoppelt. Die zweiten Planeten P2 sind derart gestaltet und angeordnet, dass diese nicht in den Kopfkreis des ersten Sonnerades S1 eingreifen. Die Erfindung kann in besonders vorteilhafter Weise in Verbindung mit einem derartigen Stirnraddifferentialgetriebeaufbau realisiert werden, sie ist jedoch nicht auf diese Bauform beschränkt und kann beispielsweise auch in Verbindung mit einem Differentialgetriebekern umgesetzt werden, der als Kegelraddifferential ausgeführt ist.
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Das Umlaufgehäuse H setzt sich aus zwei Gehäuseelementen H1, H2 zusammen und ist gegenüber dem Außengehäuse GH um die Getriebeachse X drehbar. Diese Lagerung wird durch zwei zur Getriebeachse X konzentrische Lager B1, B2 bewerkstelligt.
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Die Koppelung des Umlaufgehäuses H mit dem Außengehäuse GA wird durch die Kupplungsanordnung K bewerkstelligt. Die Kupplungsanordnung K ist als Reibungskupplungseinrichtung ausgebildet und umfasst mehrere axial abfolgend angeordnete Kupplungslamellen L1, L2, zur Generierung eines die beiden Getriebekomponenten H, GA reibschlüssig koppelnden Reibmomentes nach Maßgabe einer Kupplungskraft, welche die für die Übertragung des Reibungsmomentes maßgeblichen Kupplungslamellen L1, L2 axial belastet und gegeneinander drängt. Die Kupplungsanordnung K umfasst eine hier nicht weiter dargestellte Stellmechanik, zur Generierung zumindest einer für die Ansteuerung der Reibungskupplung maßgeblichen Stellkraft FA, sowie eine Übersetzungsmechanik 2 zur Konvertierung der Stellkraft FA in jene Kupplungskraft, wobei die Übersetzungsmechanik 2 in einen um die Getriebeachse X umlaufenden Getriebesystemabschnitt, hier in das Außengehäuse GH eingebunden und derart ausgelegt ist, dass die axial auf die Kupplungslamellen L1, L2 wirkende Kupplungskraft gegenüber der seitens der Stellmechanik aufgebrachten Stellkraft FA erhöht ist.
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Die Übersetzungsmechanik 2 stützt sich an dem Außengehäuse GA axial ab. Die Übersetzungsmechanik 2 umfasst einen nach Maßgabe der Stellkraft FA axial belasteten und axial verlagerbaren Druckring 4. Dieser Druckring 4 betätigt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Rollkörpermechanik 5. Über diese Rollkörpermechanik 5 wird jene die Reibungskupplungseinrichtung K belastende Kupplungskraft generiert die aufgrund der Gestaltung der Übersetzungsmechanik 2 gegenüber der am Druckring 4 anliegenden Stellkraft FA erhöht ist.
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In 2 ist der Aufbau der Reibungskupplungseinrichtung K weiter veranschaulicht. Die Reibungskupplungseinrichtung K ist derart in die Differentialgetriebeanordnung eingebunden, dass diese darin als Kopplungsglied zwischen dem über das Antriebszahnrad 3 angetriebenen Außengehäuse GH dem darin drehbar gelagerten Umlaufgehäuse H fungiert.
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Die Reibungskupplungseinrichtung K ist als Lamellenkupplung ausgeführt. Die Lamellen L1 sind hierbei mit dem Außengehäuse GA drehfest und axial verschiebbar gekoppelt. Die Lamellen L2 sind mit dem Umlaufgehäuse H drehfest und axial verschiebbar gekoppelt. Die Lamellen L1, L2 sind wechselweise geschichtet und weisen jeweils einander zugewandte Reibflächen auf. Die axiale Belastung der so gebildeten Lamellenpackung wird über einen Pressring 6 bewerkstelligt. Dieser ist vorzugsweise ebenfalls mit dem Außengehäuse GA drehfest und axial verschiebbar gekoppelt. Der Pressring 6 wird über einen Ringstempel 7 betätigt. Der Ringstempel 7 bildet Bestandteil der Übersetzungsmechanik 2 die hier als Rollkörpermechanik ausgeführt ist. Diese Rollkörpermechanik bewirkt, dass zur Betätigung des Ringstempels 7 der Druckring 4 um eine axiale Wegstrecke bewegt werden muss die größer ist als die axiale Wegstrecke des Ringstempels 7. Die Rollkörpermechanik stützt sich hierbei an einem Endabschnitt 4a des Druckringes 4, an dem Außengehäuse GA und dem Ringstempel 7 ab. Es handelt sich hierbei um eine Schrägflächenmechanik mit hohem mechanischem Wirkungsgrad.
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Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Druckring 4 bei weiterer axialer Verlagerung in Richtung des Ringstempels 7 in eine Endstellung verbringbar, in welcher dieser am Außengehäuse GA anliegt. Die Übersetzungsmechanik 2 kann so ausgelegt sein, dass diese in jener Endstellung einen Totpunkt erreicht, in welchem eine maximale Kupplungskraft bei reduziertem Stellkraftbedarf generiert wird und sich die Rollkörper axial im wesentlichen nur noch an dem Ringstempel 7 und dem Außengehäuse GA abstützen.
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Der über die Übersetzungsmechanik 2 bewerkstelligbare maximale Stellweg des die Lamellen L1, L2 belastenden Druckrings 6 ist so ausgelegt, dass dieser auch bei maximalem Verschleiß der Lamellen L1, L2 noch eine ausreichende Belastung derselben vornehmen kann. Es ist auch möglich, zwischen dem Druckring 6 und dem Ringstempel 7 eine Nachstelleinrichtung vorzusehen, zur Kompensation eines Verschleißes der Reibungskupplungseinrichtung K.
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In 3 ist das Funktionsprinzip der hier als Rollkörpermechanik ausgeführten Übersetzungsmechanik 2 weiter veranschaulicht. Der Innenendbereich 4a des Druckringes 4 bildet eine innere und eine äußere Ringflanke 4b, 4c. Beide Flanken 4b, 4c liegen jeweils an einem vorzugsweise als Kugel oder kurze Zylinderrolle ausgebildeten Rollkörper 8 an. Die Rollkörper bilden zwei Reihen die sich unter Bildung zweier Rollkörper-Kreiskränze um die Getriebeachse X (vgl. 1) herum erstrecken. Die dem Druckring 4 zugewandte Stirnseite des Ringstempels bildet eine von einer Bodenwand 7a und Keilwänden 7b, 7c begrenzte Ringrinne. Der Anstellwinkel α1 der Flanke 4b ist derart auf einen Keilrampenwinkel α2 der Keilwand 7c des Ringstempels 7 abgestimmt, dass sich bei einer Verlagerung des Druckringes 4 um die Wegstrecke x1 ein Verlagerungsweg x2 des Ringstempels 7 ergibt welcher kleiner ist als die Wegstrecke x1. Entsprechend ist die die den Ringstempel 7 belastende Kupplungskraft FN größer als die zur Verlagerung des Druckringes 4 erforderliche Stellkraft FA. Bei der axialen Verlagerung des Druckringes 4 wandern die Rollkörper 8 in radialer Richtung. Die Rollkörper 8 sind vorzugsweise in einer Käfigstruktur geführt die als solche eine radiale Wanderung der Rollkörper zwischen den Keilwänden 7b, 7c und den Flanken 4b, 4c zulässt. Die Käfigeinrichtung kann eine leicht federnde Führung der Rollkörper 8 bewirken, so dass über die Käfigeinrichtung eine Rückstellwirkung herbeigeführt wird.
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Die zur Betätigung des Druckrings 4 vorgesehenen Stellkraft FA muss nicht zwingend im Bereich eines stationären Abschnitts des Gesamtsystems generiert werden. Es ist auch möglich, diese Stellkraft FA im mitlaufenden Bereich zu generieren, beispielsweise durch eine Fliehmassenmechanik, oder eine elektromagnetisch operierende Mechanik. Durch die erfindungsgemäß im mitlaufenden System vorgesehene Übersetzungsmechanik 2 werden dann die Stellkräfte übersetzt und höhere zur Betätigung der Kupplungseinrichtung K vorgesehene Kräfte FN generiert.
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Die Funktionsweise des mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung ausgestatteten Differentialgetriebes wird im Folgenden erläutert:
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Über eine vorgelagerte Getriebeeinrichtung, beispielsweise ein Schalt- oder Automatikgetriebe wird das Antriebszahnrad 3 eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes angetrieben. Das Antriebszahnrad 3 setzt das mit diesem starr verbundene Außengehäuse GA in Drehung. Dieses Außengehäuse GA ist über die Lager B3, B4 in einem stationären Getriebegehäuse gelagert. An dem Druckring 4 liegt zunächst keine Stellkraft an und die Kupplungseinrichtung K befindet sich zunächst in einem Freilaufzustand in welchem keine relevante Pressung zwischen den als Kupplungslamellen L1, L2 ausgebildeten Kupplungselementen besteht.
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Zur Herbeiführung eines Koppelungszustands in welchem das Umlaufgehäuse H des Differentialgetriebekerns 1 mit dem Außengehäuse GA gekoppelt ist wird über ein nicht weiter dargestelltes Axiallager einer Stellmechanik eine Stellkraft FA auf den Druckring 4 aufgebracht. Der Druckring 4 wandert hierbei axial in Richtung der Getriebeachse X und betätigt die Kraftübersetzungsmechanik 2. Die Kraftübersetzungsmechanik 2 generiert hierbei aus der Stellkraft FA eine Kupplungsbetätigungskraft FN, wobei diese Kupplungsbetätigungskraft FN gegenüber der Stellkraft FA betragsmäßig erhöht ist. Die Kupplungsbetätigungskraft FN belastet den Pressring 6. Dieser Pressring 6 drängt unter Wirkung der Kupplungsbetätigungskraft FN die Kupplungslamellen L1, L2 gegeneinander. Hierbei schwindet zunächst ein zwischen diesen Kupplungslamellen L1, L2 vorhandener Schmierspalt und die Kupplungslamellen L1, L2 geraten miteinander reibschlüssig in Eingriff. Nunmehr ist der Differentialgetriebekern 1 über die Kupplungsanordnung K mit dem Antriebszahnrad 3 reibschlüssig gekoppelt. Der Stellweg des Druckrings 4 ist entsprechend dem Übersetzungsverhältnis der Kraftübersetzungsmechanik 2 größer als der Verfahrweg des Pressringes 6. Zur Trennung dieser Verbindung wird der Druckring 4 entlastet. Hierdurch werden auch der Pressring 6 und die Kupplungslamellenpackung L1, L2 entlastet und die Antriebsverbindung wird aufgehoben. Der Entlastungsweg des Druckringes 4 ist wiederum größer als der Rücklaufweg des Pressringes 6.
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In 4 sind die Hauptkomponenten der Kupplungseinrichtung K, sowie das Außengehäuse GA dargestellt. Der Pressring 6 liegt in verbautem Zustand an der hier erkennbaren Stirnfläche GA1 des Außengehäuses GA an. Diese Stirnfläche GA1 ist mit Durchbrechungen GA2 versehen. In diesen Durchbrechungen GA2 sitzen die Pressstempelnasen 7N des Druckstempels 7. Die Stirnflächen 7S der Pressstempelnasen 7N sitzen auf dem Pressring 6 auf. Der Druckstempel 7 bildet auf seiner den Pressstempelnasen 7N abgewandten Rückseite die in 3 dargestellte Keilrinnenstruktur. Diese erstreckt sich über den gesamten Umfang des Pressstempels 7. In der Keilrinnenstruktur sitzen die hier als Kugel ausgeführten Rollkörper 8. Diese bilden einen zweireihigen Rollkörperkranz. In diesen Rollkörperkranz taucht der vordere Stirnabschnitt 4a des Druckringes 4 ein. Gemäß der in 3 illustrierten mechanischen Verhältnisse wird über die Geometrie des Druckringes 4, den Rollkörperkranz und die Rinne des Presstempels 7 eine Übersetzungsmechanik realisiert die dazu führt, dass der Druckring 4 über eine größere Wegstrecke wandert als der hierbei betätigte Pressstempel 7. Hierdurch wir eine Übersetzung der Stellkraft in eine erhöhte Kupplungsbetätigungskraft erreicht.
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Das erfindungsgemäße Konzept wurde oben stehend in Ausgestaltungen beschrieben, bei welchen die Stellkraft über die Übersetzungsmechanik übersetzt und in eine erhöhte Kupplungsbetätigungskraft umgesetzt wurde. Das erfindungsgemäße Konzept der Stellkraftübersetzung im Bereich des bewegten Systems kann auch in der Weise umgesetzt werden, dass hierdurch eine Kupplungseinrichtung die sich in einem Kopplungszustand befindet entlastet wird. Die im Wege der Übersetzungswirkung der Übersetzungsmechanik erhöhte Kraft kann dann als Kupplungslösekraft zur Aufhebung der Kupplungswirkung herangezogen werden. Die für den Eingriffszustand erforderliche Belastung der Lamellenkupplungspackung kann durch eine Federmechanik erfolgen, deren Spannkraft einen für die Generierung eines geforderten Drehmomentenübertragungsvermögens der Kupplungseinrichtung ausreichenden Belastungszustand bewirkt. Die Variante mit einer über die Übersetzungsmechanik bewerkstelligbaren Generierung einer Kupplungslösekraft zur Aufhebung des Kupplungszustandes, eignet sich insbesondere für Getriebeapplikationen, bei welchen der Eingriffszustand zeitlich dominiert, oder den Fail-Safe Status darstellen soll.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013206735 A1 [0004]
