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DE102006052616A1 - Differential gear of a motor vehicle - Google Patents

Differential gear of a motor vehicle Download PDF

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DE102006052616A1
DE102006052616A1 DE200610052616 DE102006052616A DE102006052616A1 DE 102006052616 A1 DE102006052616 A1 DE 102006052616A1 DE 200610052616 DE200610052616 DE 200610052616 DE 102006052616 A DE102006052616 A DE 102006052616A DE 102006052616 A1 DE102006052616 A1 DE 102006052616A1
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plate clutch
differential
actuator
motor
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Alois BÖCK
Martin Spiess
Karl-Hermann Dr. Ketteler
Kai Heinrich
Michael Keckeisen
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ausgleichsgetriebe (1) eines Kraftfahrzeugs, mit einer eine Lamellenkupplung aufweisenden Ausgleichssperre (2) zur Sperrung eines Drehzahlausgleichs zwischen Rädern einer Antriebsachse, wobei die Lamellenkupplung der Ausgleichsperre von einem Aktuator derart betätigbar ist, dass ein variables Drehzahlverhältnis zwischen den Rädern der Antriebsachse einstellbar ist, wobei der Aktuator einen Elektromotor (3) und ein auf Lamellen der Lamellenkupplung einwirkendes Betätigungselement (4) aufweist, welches eine Drehbewegung des Elektromotors in eine Linearbewegung zur Betätigung der Lamellenkupplung umsetzt. Erfindungsgemäß treibt der Elektromotor (3) das Betätigungselement (4) direkt bzw. unmittelbar an.The invention relates to a differential (1) of a motor vehicle having a differential lock having a multi-plate clutch (2) for blocking a speed compensation between wheels of a drive axle, wherein the multi-plate clutch of the differential lock of an actuator is actuated such that a variable speed ratio between the wheels of the drive axle is adjustable, wherein the actuator has an electric motor (3) and acting on slats of the multi-plate clutch actuator (4), which converts a rotational movement of the electric motor into a linear movement for actuating the multi-plate clutch. According to the invention, the electric motor (3) drives the actuating element (4) directly or directly.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ausgleichsgetriebe eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a differential gear of a motor vehicle the preamble of claim 1.

Ausgleichsgetriebe von Kraftfahrzeugen werden auch als Differentialgetriebe bezeichnet, wobei Ausgleichsgetriebe unterschiedliche Drehzahlen an Antriebsrädern z. B. bei einer Kurvenfahrt oder bei Unebenheiten der Fahrbahn ausgleichen sollen, um so das Drehmoment auf die Antriebsräder gleichmäßig zu verteilen. Ausgleichsgetriebe verfügen über Ausgleichssperren, um unter gewissen Bedingungen die Wirkungen des Ausgleichsgetriebes ganz oder teilweise aufzuheben. So kann mit Ausgleichssperren bei einer Fahrt auf einer glatten oder weichen Fahrbahn ein Drehzahlausgleich zwischen den Antriebsrädern einer Antriebsachse gesperrt werden, um so ein Durchdrehen von angetriebenen Rädern zu vermeiden.differential of motor vehicles are also referred to as differential gear, wherein differential gear different speeds of drive wheels z. B. when cornering or unevenness of the road so as to evenly distribute the torque to the drive wheels. differential have balancing locks, under certain conditions, the effects of the differential gear to be lifted in whole or in part. So can with balancing locks at a ride on a smooth or soft road a speed compensation between the drive wheels be locked to a drive axle, so a spin of driven Wheels too avoid.

Aus der DE 103 10 713 A1 ist ein Ausgleichsgetriebe mit einer eine Lamellenkupplung aufweisenden Ausgleichssperre bekannt, wobei die Lamellenkupplung von einem Aktuator betätigbar ist. Nach der DE 103 10 713 A1 umfasst der Aktuator zur Betätigung der Lamellenkupplung einen Motor sowie einen Kugelrampenmechanismus, wobei der Kugelrampenmechanismus von zwei Kugelrampen gebildet ist. Der Motor des Aktuators treibt über ein Getriebe in eine Kugelrampe des Kugelrampenmechanismus indirekt bzw. mittelbar ein, wobei der Kugelrampenmechanismus die Drehbewegung des Motors in eine Linearbewegung zur Betätigung der Lamellenkupplung des Ausgleichgetriebes umsetzt. Bedingt dadurch, dass bei der DE 103 10 713 A1 der Motor als separate Baugruppe an das Ausgleichsgetriebe angebaut ist und über ein Getriebe indirekt bzw. mittelbar den Kugelrampenmechanismus betätigt, ergibt sich für das Ausgleichsgetriebe eine relative große Bauform. Dies kann zu Bauraumproblemen im Kraftfahrzeug führen.From the DE 103 10 713 A1 is a differential with a multi-plate clutch having balancing lock known, wherein the multi-plate clutch is actuated by an actuator. After DE 103 10 713 A1 For example, the actuator for actuating the multi-plate clutch comprises a motor and a ball ramp mechanism, wherein the ball ramp mechanism is formed by two ball ramps. The motor of the actuator drives via a gear in a ball ramp of the ball ramp mechanism indirectly or indirectly, wherein the ball ramp mechanism converts the rotational movement of the motor into a linear movement for actuating the multi-plate clutch of the differential. Due to the fact that at the DE 103 10 713 A1 the engine is mounted as a separate assembly to the differential gear and indirectly or indirectly actuates the ball ramp mechanism via a gear, results in a relatively large size for the differential gear. This can lead to installation space problems in the motor vehicle.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Ausgleichsgetriebe eines Kraftfahrzeugs zu schaffen. Dieses Problem wird durch ein Ausgleichsgetriebe gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß treibt der Elektromotor das Betätigungselement direkt bzw. unmittelbar an.Of these, Based on the present invention, the problem underlying to create a novel differential gear of a motor vehicle. This problem is solved by a differential according to claim 1 solved. According to the invention drives the electric motor, the actuator directly or directly to.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung treibt der Elektromotor des Aktuators das Betätigungselement desselben, welches vorzugsweise als Kugelrampenmechanismus ausgeführt ist, direkt bzw. unmittelbar an. Der Elektromotor ist hierzu in das Ausgleichsgetriebe, insbesondere in die Ausgleichssperre, integriert, so dass kein oder nur geringer zusätzlicher Bauraum für den Elektromotor benötigt wird. Des Weiteren entfällt das bei aus dem Stand der Technik bekannten Ausgleichsgetrieben benötigte Getriebe zwischen dem Elektromotor und dem Betätigungselement.in the In the sense of the present invention drives the electric motor of Actuator the actuator the same, which is preferably designed as a ball ramp mechanism, directly or directly to. The electric motor is for this purpose in the differential gear, especially in the balancing lock, integrated, so no or only small additional Space for the electric motor needed becomes. Furthermore, deleted in known from the prior art differential gears needed Transmission between the electric motor and the actuator.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Betätigungselement als ein zwei zusammenwirkende Rampenscheiben aufweisender Kugelrampenmechanismus ausgebildet ist, wobei ein Läufer des Elektromotors integraler Bestandteil einer der beiden Rampenscheiben ist.To An advantageous development of the invention is the actuating element as a ball ramp mechanism having two cooperating ramp discs is formed, being a runner the electric motor integral part of one of the two ramp discs is.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert.preferred Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description. Embodiments of the invention without being limited to this to be closer to the drawing explained.

Dabei zeigt:there shows:

1 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebe. 1 a section of a differential gear according to the invention.

1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Ausgleichsgetriebe 1 eines Kraftfahrzeugs im Bereich einer Ausgleichssperre 2. Das Ausgleichsgetriebe 1 bzw. die Ausgleichssperre 2 vertilgt über eine im Detail nicht-dargestellte Lamellenkupplung, wobei die Lamellenkupplung der Ausgleichssperre 2 von eifern Aktuator betätigbar ist, der einen Elektromotor 3 und eine Betätigungseinrichtung 4 umfasst. Die Betätigungseinrichtung 4 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Kugelrampenmechanismus ausgebildet, der von zwei zusammenwirkenden Kugelscheiben 5, 6 gebildet ist. Das als Kugelrampenmechanismus ausgebildete Betätigungselement 4 setzt eine Drehbewegung des Elektromotors 3 in eine Linearbewegung zur Betätigung der Lamellenkupplung der Ausgleichssperre 2 um. 1 shows a section of a differential 1 of a motor vehicle in the area of a compensation lock 2 , The differential 1 or the equalization lock 2 is eliminated by a multi-plate clutch, not shown in detail, with the multi-plate clutch of the differential lock 2 can be actuated by an actuator, which is an electric motor 3 and an actuator 4 includes. The actuating device 4 is formed in the illustrated embodiment as a ball ramp mechanism of two cooperating spherical discs 5 . 6 is formed. The trained as a ball ramp mechanism actuator 4 sets a rotary motion of the electric motor 3 in a linear movement for actuating the multi-plate clutch of the compensation lock 2 around.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung treibt der Elektromotor 3 das Betätigungselement 4 des Aktuators direkt bzw. unmittelbar an. So ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der Elektromotor 3 als Drehfeldmaschine ausgebildet, wobei ein Läufer 7 des Elektromotors 3 integraler Bestandteil der Rampenscheibe 5 des als Kugelrampenmechanismus ausgebildeten Betätigungselements ist. Ein Ständer 8 des Elektromotors 3 ist radial außen bezogen auf den Läufer 7 desselben angeordnet.In the sense of the present invention drives the electric motor 3 the actuator 4 of the actuator directly or directly to. Thus, in the embodiment shown, the electric motor 3 designed as a rotating field machine, wherein a rotor 7 of the electric motor 3 integral part of the ramp disc 5 is designed as a ball ramp mechanism actuator. A stand 8th of the electric motor 3 is radially outside relative to the rotor 7 of the same.

Gemäß 1 erstrecken sich Läufer 7 sowie Ständer 8 des Elektromotors 3 nicht über den gesamten Umfang der Kugelscheibe 5, sondern lediglich über einen kreissegmentförmigen Sektor, weshalb der Elektromotor 3 als Sektormotor ausgebildet ist. Dabei kann der Sektormotor als Synchronmaschine oder auch als Asynchronmaschine ausgeführt sein. Dann, wenn der Elektromotor 3 als Synchronmaschine ausgeführt ist, kann eine höhere Leistungsdichte desselben erreicht werden.According to 1 Runners extend 7 as well as stands 8th of the electric motor 3 not over the entire circumference of the spherical disk 5 , but only via a circular segment-shaped sector, which is why the electric motor 3 is designed as a sector motor. In this case, the sector motor can be designed as a synchronous machine or as an asynchronous machine. Then, if the electric motor 3 is designed as a synchronous machine, a higher power density the same can be achieved.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung treibt demnach der Elektromotor 3 das als Kugelrampenmechanismus ausgebildete Betätigungselement 4 direkt bzw. unmittelbar an, wobei hierzu der Elektromotor 3 in das Ausgleichsgetriebe 1, insbesondere in die Ausgleichssperre 2 desselben, integriert ist. So ist der Läufer 7 des Elektromotors 3 integraler Bestandteil einer Rampenscheibe des Kugelrampenmechanismus.For the purposes of the present invention, therefore, drives the electric motor 3 the trained as a ball ramp mechanism actuator 4 directly or directly, in which case the electric motor 3 in the differential 1 , in particular in the equalization lock 2 the same is integrated. That's the runner 7 of the electric motor 3 integral part of a ramp disc of the ball ramp mechanism.

11
Ausgleichsgetriebedifferential
22
Ausgleichssperredifferential lock
33
Elektromotorelectric motor
44
Betätigungselementactuator
55
Rampenscheiberamp disk
66
Rampenscheiberamp disk
77
Läuferrunner
88th
Ständerstand

Claims (7)

Ausgleichsgetriebe eines Kraftfahrzeugs, mit einer eine Lamellenkupplung aufweisenden Ausgleichssperre zur Sperrung eines Drehzahlausgleichs zwischen Rädern einer Antriebsachse, wobei die Lamellenkupplung der Ausgleichssperre von einem Aktuator derart betätigbar ist, dass ein variables Sperrmoment zwischen den Rädern der Antriebsachse einstellbar ist, wobei der Aktuator einen Elektromotor und ein auf Lamellen der Lamellenkupplung einwirkendes Betätigungselement aufweist, welches eine Drehbewegung des Elektromotors in eine Linearbewegung zur Betätigung der Lamellenkupplung umsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) das Betätigungselement (4) direkt bzw. unmittelbar antreibt.Differential gear of a motor vehicle, with a multi-plate clutch having balancing lock for blocking a speed compensation between wheels of a drive axle, wherein the multi-plate clutch of the differential lock of an actuator is actuated such that a variable locking torque between the wheels of the drive axle is adjustable, wherein the actuator is an electric motor and a Acting on lamellae of the multi-plate clutch actuating element which converts a rotational movement of the electric motor into a linear movement for actuating the multi-plate clutch, characterized in that the electric motor ( 3 ) the actuating element ( 4 ) drives directly or directly. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) in die Ausgleichssperre integriert ist.Differential according to claim 1, characterized in that the electric motor ( 3 ) is integrated in the equalization lock. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) als Drehfeldmaschine ausgebildet ist, wobei ein Läufer (7) der Drehfeldmaschine in das Betätigungselement (4) der Lamellenkupplung integriert ist.Differential according to claim 1 or 2, characterized in that the electric motor ( 3 ) is designed as a rotating field machine, wherein a runner ( 7 ) of the induction machine in the actuator ( 4 ) of the multi-plate clutch is integrated. Ausgleichsgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (4) als ein zwei zusammenwirkende Rampenscheiben (5, 6) aufweisender Kugelrampenmechanismus ausgebildet ist, und dass ein Läufer (7) des Elektromotors (3) integraler Bestandteil einer der beiden Rampenscheiben (5) ist.Differential according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the actuating element ( 4 ) as a two cooperating ramp discs ( 5 . 6 ) having ball ramp mechanism is formed, and that a runner ( 7 ) of the electric motor ( 3 ) integral part of one of the two ramp discs ( 5 ). Ausgleichsgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotor (3) als Sektormotor ausgebildet ist.Differential according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the electric motor ( 3 ) is designed as a sector motor. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sektormotor als Synchronmaschine ausgebildet ist.Differential according to claim 5, characterized in that that the sector motor is designed as a synchronous machine. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sektormotor als Asynchronmaschine ausgebildet ist.Differential according to claim 5, characterized in that that the sector motor is designed as an asynchronous machine.
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