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Die Erfindung betrifft ein ölgeschmiertes, bezüglich seines Sperrgrades, steuerbares Achsgetriebe, also ein sogenanntes Sperrdifferential oder sperrbares Differential, gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs, ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Sperrdifferentials und einen Antriebsstrang mit einem solchen Sperrdifferential. Ein ölgeschmiertes, sperrbares Differential gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs ist aus der
DE 103 10 713 A1 bekannt.
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Im Kraftfahrzeugbau ist es allgemein üblich bestimmte Funktionen auf kleinem Bauraum zu verwirklichen. Ein Sperrdifferential dient dazu die Antriebskräfte zwischen zwei Rädern einer antreibbaren Kraftfahrzeugachse oder zwischen zwei antreibbaren Kraftfahrzeugachsen zu verteilen. Der sogenannte Sperrgrad stellt ein Maß dafür da, wie leicht oder schwer diese beiden Räder oder diese beiden antreibbaren Kraftfahrzeugachsen gegeneinander verdrehbar sind. Bei einem Sperrgrad von 100% sind die beiden Räder oder antreibbaren Kraftfahrzeugachsen nicht gegeneinander verdrehbar und rotieren beim Antrieb des Kraftfahrzeugs mit der gleichen Drehzahl. Um die Sperrwirkung zu erzeugen sind unterschiedliche Möglichkeiten aus dem Stand der Technik bekannt. Das vorgeschlagene ölgeschmierte Sperrdifferential sind eine Reibkupplung mit wenigstens einer Reiblamelle zu bereitstellen der Sperrwirkung vor. Weiter ist diese Reibkupplung ölgeschmiert um insbesondere Wärme beim Betrieb der Reibkupplung aus dieser abzuführen.
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Die Aufgabe des vorgeschlagenen ölgeschmierten Sperrdifferentials ist es, ein steuerbares Sperrdifferential mit verbesserter Funktionalität anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Sperrdifferential nach Anspruch X beziehungsweise durch einen Antriebsstrang gemäß Anspruch Y gelöst, zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Im Sinn der Erfindung ist unter einem ölgeschmierten Sperrdifferential für ein Kraftfahrzeug eine Getriebeeinrichtung zum Verteilen von Antriebskräften zwischen zwei antreibbaren Rädern einer Kraftfahrzeugachse beziehungsweise zum Verteilen von Antriebskräften zwischen zwei antreibbaren Kraftfahrzeugachsen zu verstehen. Derartige Differentiale sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Bauformen, insbesondere als Kegelrad oder Stirnraddifferential bekannt. Durch das Differential sind die beiden antreibbaren Räder oder die beiden antreibbaren Fahrzeugachsen kinematisch miteinander gekoppelt. Weiter ist es bekannt, diese kinematische Koppelung mittels Zahnrädern (Kegel- oder Stirnrädern) zu erreichen, wobei die Zahneingriffe dieser Zahnräder mittels eines Schmiermittels beziehungsweise eines Öls geschmiert werden.
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Das ölgeschmierte Sperrdifferential weist ein Sperrdifferentialgehäuse auf, in welchem ein sogenannter Sperrdifferentialkorb gegenüber dem Sperrdifferentialgehäuse drehbar gelagert ist. Weiter weist dieses Sperrdifferential eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle auf, wobei diese erste und diese zweite Abtriebswelle drehbar gegenüber dem Sperrdifferentialkorb gelagert sind. Weiter sind die beiden Abtriebswellen, je nach Anwendung des Sperrdifferentials, je mit einem antreibbaren Rade oder einer antreibbaren Kraftfahrzeugachse gekoppelt beziehungsweise koppelbar. Zum Herstellen einer kinematischen Koppelung weist das Sperrdifferential einen Sperrdifferentialzahnradsatz auf. Weiter ist eine Reibkupplung in diesem Sperrdifferential vorgesehen, welche zum selektiven Verbinden der ersten Abtriebswelle mit dem Sperrdifferentialkorb oder mit der zweiten Abtriebswelle eingerichtet ist. Weiter ist diese Reibkupplung derart ausgebildet, dass mit dieser ein sogenannter Sperrgrad des Sperrdifferentials einstellbar ist. Derartige Sperrdifferentiale mit Reibkupplung sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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In dem vorgeschlagenen Sperrdifferentialgehäuse ist wenigstens eine und vorzugsweise eine Vielzahl von sperrdifferentialgehäusefesten Ölzuführeinrichtung vorgesehen. Dabei ist mit mehreren Ölzuführeinrichtungen eine größere Menge an Schmierstoff den Sperrdifferentialzahnradsatz beziehungsweise der Reibkupplung zuführbar und mit einer einzelnen Ölzuführeinrichtung ist ein einfacher und platzsparender Aufbau des Sperrdifferentials ermöglicht.
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Es ist vorgesehen, dass der Sperrdifferentialkorb wenigstens eine erste und wenigstens eine zweite Ölzuführausnehmung aufweist und damit weist der Sperrdifferentialkorb mehr als eine Ausnehmung auf, wobei durch diese jede der beiden Ausnehmungen jeweils eine andere Komponente des ölgeschmierten Sperrdifferentials mit Schmierstoff versorgbar ist. Insbesondere ist durch die erste Ölzuführausnehmung dem Sperrdifferentialzahnradsatz Schmierstoff beziehungsweise Öls von der Ölzuführeinrichtung zuführbar und weiter ist durch die zweite Ölzuführausnehmung der Reibkupplung Schmierstoff beziehungsweise Öl von der Ölzuführeinrichtung zuführbar. Insbesondere durch eine gezielte Ausprägung der Ölzuführausnehmung ist es ermöglicht, die jeweilige Komponente (Reibkupplung, Sperrdifferentialzahnradsatz) bedarfsgerecht mit Schmierstoff zu versorgen und weiter ist es ermöglicht, die Bauteilfestigkeit des Sperrdifferentialkorbs gegenüber einer Variante des Sperrdifferentialkorbs zu erhöhen, bei welcher die beiden Komponenten Reibkupplung und Sperrdifferentialzahnradsatz durch eine einzige Ölzuführausnehmung versorgt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Ölzuführeinrichtung eine sogenannte Fächerölspritzdüse auf. Unter einer Fächerölspritzdüse ist eine Ölspritzdüse zu verstehen, welche zum fächerartigen Ausbringen von Öl, beziehungsweise Schmierstoff zur Versorgung der Reibkupplung und des Sperrdifferentialzahnradsatzes eingerichtet ist. Weiter ist mit einer einzigen derartigen Fächerölspritzdüse Öl sowohl dem Sperrdifferentialzahnradsatz durch die erste Ölzuführausnehmung und auch der Reibkupplung durch die zweite Ölzuführausnehmung zuführbar ist. Insbesondere mittels einer Fächerölspritzdüse ist eine besonders einfache Versorgung der Reibkupplung und des Sperrdifferentialzahnradsatzes ermöglicht. Vorzugsweise weist die Ölzuführeinrichtung eine Vielzahl von Fächerölspritzdüsen auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des ölgeschmierten Sperrdifferentials weist die Ölzuführeinrichtung eine sogenannte Zahnradsatzölspritzdüse und eine Reibkupplungsölspritzdüse auf. Im Sinne der Erfindung ist unter der Zahnradölspritzdüse eine Ölspritzdüse zu verstehen, welche dazu eingerichtet ist, planmäßig nur einer Komponente Schmierstoff beziehungsweise Öl zuzuführen, wobei diese eine Komponente der Sperrdifferentialzahnradsatz ist. Im Sinne der Erfindung ist unter der Reibkupplungsölspritzdüse eine Ölspritzdüse zu verstehen, welche dazu eingerichtet ist, planmäßig nur einer Komponente Schmierstoff beziehungsweise Öl zuzuführen, wobei diese eine Komponente die Reibkupplung ist. Vorzugsweise ist also mittels der Zahnradölspritzdüse durch die erste Ölzuführausnehmung dem Sperrdifferentialzahnradsatz Öl zuführbar ist und weiter vorzugsweise ist mittels der Reibkupplungsölspritzdüse durch die zweite Ölzuführausnehmung der Reibkupplung Öl zuführbar ist. In einer bevorzugt Ausführungsform weist die Ölzuführeinrichtung eine Vielzahl von Zahnradölspritzdüsen auf und in einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist die Ölzuführeinrichtung eine Vielzahl von Reibkupplungsölspritzdüsen auf. Insbesondere durch unterschiedliche Ölspritzdüsen für die Versorgung der Reibkupplung beziehungsweise des Sperrdifferentialzahnradsatzes ist eine bedarfsgerechte Versorgung der Reibkupplung beziehungsweise des Sperrdifferentialzahnradsatzes ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des ölgeschmierten Sperrdifferentials weist der Sperrdifferentialkorb eine Vielzahl erster Ölzuführausnehmungen und eine Vielzahl zweiter Ölzuführausnehmungen aufweist, Insbesondere durch eine Vielzahl von Ausnehmungen ist die Menge an Schmierstoff beziehungsweise Öl, welches der Reibkupplung und dem Sperrdifferentialzahnradsatz zuführbar ist erhöhbar. Weiter vorzugsweise ist die Vielzahl der Ölzuführausnehmungen symmetrisch in Umfangsrichtung um den Sperrdifferentialkorb verteilt.
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Weiter ist ein Verfahren zum Betreiben eines ölgeschmierten Sperrdifferentials der zuvor beschriebenen Bauart vorgeschlagen, wobei bei diesem Verfahren ein Ölvolumenstrom zur Versorgung der Reibkupplung und des Sperrdifferentialzahnradsatzes gefördert wird und somit ist die Ölzuführeinrichtung mit einem Ölspritzdruck versorgbar. Das ölgeschmierte Sperrdifferential ist in wenigstens zwei Betriebsmodi betreibbar von welchen ein Betriebsmodus ein Standardbetriebsmodus und der wenigstens eine zweite Betriebsmodus ein Highperformance Betriebsmodus ist, wobei sich der Highperformancebetriebsmodus durch eine erhöhte Temperaturbelastung wenigstens in der Reibkupplung oder im Sperrdifferentialzahnradsatz oder in beiden kennzeichnet. Dieser Highperformancebetriebsmodus kann vorzugsweise durch eine Fahrereingabe erkannt werden, vorzugsweise durch einen Fahrmoduswahlschalter, vorzugsweise durch eine Fahrsituation oder bevorzugt durch eine Messung von Betriebsparametern, wie insbesondere Temperaturen oder Schlupfwerte am Sperrdifferential. Es ist vorgeschlagen, dass der Ölspritzdruck im Standardbetriebsmodus auf einem ersten Druckniveau gehalten wird und beim Erkennen oder Aktivieren des Highperformancebetriebsmodus auf ein zweites Druckniveau erhöht wird. Insbesondere durch die Erhöhung des Ölspritzdrucks von dem ersten auf das zweite Druckniveau kann der Volumenstrom an Öl beziehungsweise Schmierstoff, welcher durch die wenigstens eine Fächerölspritzdüse oder durch die jeweils wenigstens eine Reibkupplungsölspritzdüse und die Zahnradsatzölspritzdüse ausgebracht wird. erhöht werden. Insbesondere durch die Menge des ausgebrachten Schmierstoffs ist eine verbesserte Versorgung der Komponenten ermöglicht.
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In einer bevorzugt Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben des ölgeschmierten Sperrdifferentials wird zum Detektieren des Highperformancebetriebsmodus eine Reibkupplungstemperatur gemessen. Vorzugsweise wird diese Reibkupplungstemperatur unmittelbar an wenigstens einem Bauteil der Reibkupplung gemessen und bevorzugt wird diese Reibkupplungstemperatur mittelbar gemessen, vorzugsweise durch Messen einer Schmierstofftemperatur. Vorzugsweise wird die Reibkupplungstemperatur für die jeweiligen Betriebsbedingungen aus einem Kennfeld ausgelesen oder weiter vorzugsweise wird die Reibkupplungstemperatur aufgrund bekannter Randbedingungen berechnet. Insbesondere durch die Ermittlung der Reibkupplungstemperatur nach einer der beschriebenen Methoden und die Steuerung des Druckniveaus nach dieser Reibkupplungstemperatur ist eine bedarfsgerechte Steuerung des ölgeschmierten Sperrdifferentials ermöglicht.
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Weiter ist ein Antriebsstrang vorgesehen, welcher zum Verteilen von Antriebskräften ein ölgeschmiertes Sperrdifferential der zuvor beschriebenen Bauart aufweist. Im Sinne der Erfindung ist unter dem Verteilen von Antriebskräften zu verstehen, dass diese Antriebskräfte zwischen zwei Rädern einer antreibbaren Kraftfahrzeugachse oder zwischen zwei antreibbaren Kraftfahrzeugachsen verteilt werden. Insbesondere durch die Verwendung eines ölgeschmierten Sperrdifferentials der zuvor beschriebenen Bauart ist ein Antriebsstrang mit hoher Betriebssicherheit und vorzugsweise geringem Platzbedarf darstellbar.
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Nachfolgend ist eine Ausführungsform und einzelne Merkmale der Erfindung anhand einer Figur näher erläutert, dabei zeigt:
- 1:
1 zeigt eine Schnittdarstellung eines ölgeschmierten Sperrdifferentials, dieses Sperrdifferential weist ein Sperrdifferentialgehäuse 1 auf. In dem Sperrdifferentialgehäuse 1 ist ein Sperrdifferentialzahnradsatz 4 in einem Sperrdifferentialkorb 4 drehbar aufgenommen. Der Sperrdifferentialzahnradsatz 4 koppelt die beiden Abtriebswellen 9, 10 miteinander und ermöglicht so die Verteilung von Antriebskräften auf zwei antreibbare Räder (nicht dargestellt) einer antreibbaren Kraftfahrzeugachse, welche mit diesen Abtriebswellen 9, 10 verbunden sind.
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Mittels der Reibkupplung 3 ist die erste Abtriebswelle 10 mit dem Sperrdifferentialkorb 2 selektiv drehfest verbindbar. Weiter ist der Sperrgrad des Sperrdifferentials mittels der Reibkupplung 3 steuerbar. Soweit die Reibkupplung teilweise geschlossen ist und eine unterschiedliche Drehzahl zwischen dem Sperrdifferentialkorb 2 und der ersten Abtriebswelle 10 herrscht, wird in der Reibkupplung 3 Reibarbeit verrichtet, welche zu einem Wärmeeintrag in der Reibkupplung 3 führt.
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Der Sperrdifferentialkorb 2 weist eine erste Ölzuführausnehmung 7 und ein zweite Ölzuführausnehmung 8 auf. Durch die erste Ölzuführausnehmung 7 ist dem Sperrdifferentialzahnradsatz 4 von der Zahnradölspritzdüse 5 Öl zur Kühlung und Schmierung des Sperrdifferentialzahnradsatzes 4 zuführbar. Von der Reibkupplungsölspritzdüse ist der Reibkupplung 3 durch die zweite Ölzuführausnehmung Öl zur Kühlung zuführbar. Die beiden Ölspritzdüsen 5, 6 werden von einer gemeinsamen Ölzuführleitung 11 mit unter Druck stehendem Öl versorgt. Wird der Öldruck in der Ölzuführleitung 11 gegenüber einem ersten Druckniveau auf ein zweites Druckniveau erhöht, so wird damit auch die ausgebrachte Ölmenge durch die beiden Ölspritzdüsen 5, 6 erhöht und eine sowohl die Reibkupplung 3 wie auch der Sperrdifferentialzahnradsatz 4 werden stärker gekühlt, wie dies insbesondere in einem Highperformancebetriebsmodus vorteilhaft ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sperrdifferentialgehäuse
- 2
- Sperrdifferentialkorb
- 3
- Reibkupplung
- 4
- Sperrdifferentialzahnradsatz
- 5
- Zahnradölspritzdüse
- 6
- Reibkupplungsölspritzdüse
- 7
- Erste Ölzuführausnehmung
- 8
- Zweite Ölzuführausnehmung
- 9
- Zweite Abtriebswelle
- 10
- Erste Abtriebswelle
- 11
- Gemeinsame Ölzuführleitung für 5, 6
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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