DE102008000449B4

DE102008000449B4 - Differentialgetriebe eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102008000449B4
Application number: DE102008000449.9A
Authority: DE
Inventors: Ditmar Salg
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2028-03-01
Also published as: DE102008000449A1

Abstract

Differenzialgetriebe eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Tellerrad (8), ein Ausgleichsgehäuse (4), Ausgleichskegelräder (5) und Achskegelräder (7), wobei das Tellerrad (8) zwei Anlageflächen (8a, 8b) aufweist, wobei das Tellerrad (8), die Ausgleichs- und die Achskegelräder (5, 7) sowie das Ausgleichsgehäuse (4) als Gleichteile eines Grundmoduls für ein Baukastensystem ausgebildet sind, wobei das Grundmodul mit unterschiedlichen Zusatzmodulen einer Differenzialsperre kombinierbar ist dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Zusatzmodul als schaltbare, reibschlüssige Sperre, insbesondere Lamellensperre (12) ausgebildet ist, wobei das zweite Zusatzmodul einen dritten Lamellensatz (14) umfasst, welcher an der zweiten Anlagefläche (8b) des Tellerrades (8) abstützbar ist, oder dass ein drittes Zusatzmodul als schaltbare, formschlüssige Sperre, insbesondere als Klauensperre (15) ausgebildet ist, wobei das dritte Zusatzmodul eine erste Kupplungshälfte (15a) aufweist, welche an die zweite Anlagefläche (8b) des Tellerrades (8) anflanschbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Differentialgetriebe, auch Ausgleichsgetriebe genannt, dienen dem Ausgleich von unterschiedlichen Drehzahlen der Räder einer angetriebenen Achse. Es ist bekannt, Differenzialgetriebe mit einer Differenzialsperre auszustatten, um die Traktion des Fahrzeuges bei einem durchrutschenden Rad zu verbessern. Bekannt sind selbst sperrende Differenzialgetriebe, automatisch sperrende Differenzialgetriebe und Differenzialgetriebe mit schaltbarer Sperre, z. B. mittels einer Klauenkupplung oder Klauensperre.
Durch die DE 199 29 070 A1 der Anmelderin wurde ein Ausgleichsgetriebe bekannt, welches zwei Formen von Differenzialsperren zeigt. Das bekannte Differenzialgetriebe umfasst im Wesentlichen folgende Komponenten: ein Ausgleichsgehäuse, auch Differenzialkorb genannt, Achskegelräder, Ausgleichskegelräder sowie ein Tellerrad, welches von einem Antriebsritzel motorseitig angetrieben wird. Weitere Differentialgetriebe des Stands der Technik sind aus der WO 99/04 118 A1 , aus der DE 38 08 066 A1 und aus der DE 39 35 115 A1 vorbekannt. Die Ausgleichskegelräder sind im Ausgleichsgehäuse gelagert und rotieren mit dem Tellerrad, welches mit dem Ausgleichsgehäuse verbunden ist. Bei einer ersten Ausführungsform ist das Differenzialgetriebe, im Folgenden auch Differenzial genannt, mit einer hydraulisch schaltbaren Lamellensperre ausgestattet, wobei die eine Seite des Lamellenpaketes an einer ersten Anlagefläche des Tellerrades anliegt. Die Differenzialsperre kann somit bei Bedarf extern betätigt werden, wobei das Tellerrad bzw. das Ausgleichsgehäuse kraftschlüssig mit einer Abtriebswelle gekuppelt werden. In einer zweiten Ausführungsform ist ein selbst sperrendes Differenzial offenbart, welches zwei Lamellenpakete innerhalb des Ausgleichsgehäuses aufweist. Der Sperreffekt tritt bei einer erhöhten Differenzdrehzahl zwischen beiden Achswellen auf. Dabei üben die Ausgleichskegelräder einen Axialschub über die Verzahnung auf die Achswellenkegelräder aus, sodass die Lamellenpakete zusammengedrückt werden und damit ein Reibmoment vom Achsgehäuse auf die Achswellen übertragen. Eines der beiden Lamellenpakete liegt dabei an einer zweiten Anlagefläche des Tellerrades an. Das Tellerrad kann somit sowohl für eine Selbstsperre als auch für eine fremd betätigte Lamellensperre verwendet werden.
Durch die DE 10 2005 037 559 A1 der Anmelderin wurde eine schaltbare Differenzialsperre bekannt, welche als Klauenkupplung ausgebildet ist. Eine Hälfte der Klauenkupplung ist am Tellerrad des Differenzialgetriebes befestigt, während die andere Hälfte der Klauenkupplung als Schiebemuffe ausgebildet ist und hydraulisch über einen Kolben betätigt wird. Bei einer Sperrung wird das Tellerrad durch die Klauenkupplung formschlüssig mit einer Antriebswelle verbunden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Baureihe von Differenzialgetrieben der eingangs genannten Art für mehrere Funktionen, insbesondere mit unterschiedlichen Differenzialsperren zu schaffen, wobei die Getriebe möglichst wirtschaftlich herstellbar sein sollen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist ein Baukastensystem vorgesehen, welches sich aus einem einheitlichen Grundmodul und einer Reihe von Zusatzmodulen zusammensetzt, die einzeln oder auch mehrfach mit dem Grundmodul kombinierbar sind. Das Grundmodul umfasst dabei im Wesentlichen vier Komponenten, die jeweils als Gleichteile ausgebildet sind und das Rumpf- oder Grundgetriebe bilden. Die vier Komponenten umfassen das Tellerrad, die Ausgleichskegelräder, die Achskegelräder und das Ausgleichsgehäuse. Damit wird der Vorteil erreicht, dass das jeweils verwendete Grundmodul bei allen Kombinationsmöglichkeiten dasselbe ist und die gleichen Teile aufweist. Damit ergibt sich eine wirtschaftliche Herstellung aufgrund erhöhter Stückzahlen der Gleichteile. Vorteilhaft ist auch, dass das Grundmodul als Baueinheit vormontiert werden kann, ebenso wie die betreffenden Zusatzmodule - das verkürzt die Zeit für die Fertigmontage.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist ein erstes Zusatzmodul als Selbstsperre ausgebildet, d. h. vorzugsweise in Form von zwei im Ausgleichsgehäuse angeordneten Lamellenpaketen. Eines der beiden Lamellenpakte kann dabei an der Innenseite des Tellerrades, d. h. an dessen zweiter Anlagefläche anliegen.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein zweites Zusatzmodul als extern oder fremd betätigbare Lamellensperre ausgebildet, die vorzugsweise mittels eines Druckmediums über einen Kolben betätigt werden kann. Vorteilhaft weist die Lamellensperre ein Lamellenpakt auf, welches an der ersten Anlagefläche des Tellerrades abgestützt ist. Das zweite Modul umfasst ferner einen Deckel, welcher das Lamellenpaket aufnimmt und mit dem Tellerrad verbunden ist.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein drittes Modul vorgesehen, welches als schaltbare formschlüssige Sperre, insbesondere als Klauensperre ausgebildet ist. Vorteilhaft weist das dritte Modul eine erste Kupplungshälfte auf, welche an die zweite Anlagefläche des Tellerrades anflanschbar ist.
Somit ergibt sich eine Reihe von Kombinationsmöglichkeiten des Grundmoduls einerseits mit einem Zusatzmodul oder mit zwei Zusatzmodulen andererseits. Beispielsweise kann die Selbstsperre mit einer extern betätigbaren Lamellensperre oder mit einer Klauensperre kombiniert werden. Andererseits ist es auch möglich, die extern betätigbaren Sperren ohne eine Selbstsperre mit dem Grundmodul zu kombinieren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

1 ein selbst sperrendes Differenzialgetriebe mit schaltbarer Lamellensperre,
2 ein offenes Differenzialgetriebe mit schaltbarer Klauensperre und
3 ein selbst sperrendes Differenzial.

1 zeigt ein Differenzialgetriebe 1, auch Ausgleichsgetriebe oder kurz Differenzial genannt, für ein Kraftfahrzeug mit zwei Antriebswellen 2, 3, welche nicht dargestellte Räder antreiben. Das Differenzial 1 weist folgende aus der eingangs genannten DE 199 29 070 A1 bekannten Komponenten auf: ein Ausgleichsgehäuse 4, auch Differenzialkorb genannt, Ausgleichskegelräder 5 mit Ausgleichsbolzen 6, Achskegelräder 7, welche mit den Antriebswellen 2, 3 verbunden sind, sowie ein Tellerrad 8, welches mit dem Ausgleichsgehäuse 4 verbunden ist. Das Differenzial 1 ist als selbst sperrendes Differenzial oder kurz als Selbstsperr-Differenzial ausgebildet und weist daher zwei Lamellenpakete, ein erstes Lamellenpaket 9 und ein zweites Lamellenpaket 10 auf, welches an einer ersten Anlagefläche 8a des Tellerrades 8 anliegt. Die Wirkung des Selbstsperr-Differenzials mit den beiden Lamellenpaketen 9, 10 ist bekannt. Die Sperrwirkung tritt bei höheren Differenzdrehzahlen zwischen den beiden Antriebswellen 2, 3 durch Zusammendrücken der Lamellenpakete 9, 10 ein. Das Tellerrad 8, welches von einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges über ein Antriebsritzel 11 angetrieben wird, ist - wie in der vorgenannten DE 199 29 070 A1 der Anmelderin beschrieben - derart ausgebildet, dass es zwei Anlageflächen, eine erste Anlagefläche 8a und eine zweite Anlagefläche 8b, aufweist. Das Differenzial 1 weist ferner eine hydraulisch betätigbare Lamellensperre 12 auf, wie sie aus der vorgenannten Druckschrift der Anmelderin bekannt ist. Am Tellerrad 8 sowie am Ausgleichsgehäuse 4 ist ein Deckel 13 befestigt, welcher ein drittes Lamellenpaket 14 aufnimmt, welches sich an der zweiten Anlagefläche 8b des Tellerrades 8 abstützt. Die Wirkungsweise der Lamellensperre 12 braucht hier nicht erläutert zu werden, da sie aus der eingangs DE 199 29 070 A1 , welche vollumfänglich in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung einbezogen wird, bekannt ist.
Erfindungsgemäß ist das Differenzialgetriebe 1 nach einem Baukastensystem aufgebaut, welches aus einem Grundmodul mit Gleichteilen und verschiedenen Zusatzmodulen besteht. Das Grundmodul besteht aus dem eigentlichen Differenzialgetriebe und umfasst folgende Komponenten: Ausgleichsgehäuse 4, Ausgleichskegelräder 5, Achskegelräder 7 und Tellerrad 8. Diese Komponenten sind als Gleichteile ausgebildet, d. h. das Grundmodul ist für alle Anwendungen gleich. Dieses Grundmodul kann mit verschiedenen Zusatzmodulen kombiniert werden, wobei die Zusatzmodule jeweils als unterschiedliche Differenzialsperren, z. B. schaltbare oder selbsttätig wirkende Sperren ausgebildet sind. Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind zwei Zusatzmodule mit dem Grundmodul kombiniert. Das erste Zusatzmodul ist als Selbstsperre ausgebildet und umfasst somit die beiden Lamellenpakete 9, 10, welche in das Achsgehäuse 4 an dafür vorbereiteten Stellen eingesetzt werden. Das zweite Zusatzmodul umfasst die Lamellensperre 12, d. h. eine zuschaltbare Differenzialsperre, die zusätzlich zu der Selbstsperre eingesetzt werden kann. Durch die schaltbare Lamellensperre 12 kann ein hohes Sperrmoment, unabhängig vom Antriebsmoment, erreicht werden, während dies mit der Selbstsperre nicht möglich ist. Insofern ist diese Kombination sinnvoll. Das zweite Zusatzmodul umfasst neben dem dritten Lamellenpaket 14 den Deckel 13 sowie eine hydraulische Betätigungseinrichtung (ohne Bezugzahl). Die Lamellensperre 12 kann auch durch ein anderes Druckmedium, z. B. Druckluft oder elektrisch, betätigt werden. Das Grundmodul ist insofern an das zweite Zusatzmodul angepasst, als das Tellerrad 8 eine zweite (äußere) Anlagefläche 8b aufweist, an welcher sich das Lamellenpaket 14 abstützt.
Die Anlageflächen 8a und 8b können sich auch auf einer Scheibe befinden, die zusammen mit dem Tellerrad 8 zwischen dem Ausgleichsgehäuse 4 und jeweils den Bauteilen 13, 15a und 18 eingespannt ist.
Die Dicke der Scheibe ist geringfügig geringer als die Dicke des Tellerrad-Flansches.
2 zeigt eine weitere Kombinationsmöglichkeit des Grundmoduls mit einem dritten Zusatzmodul, welches als hydraulisch betätigbare Klauensperre 15 ausgebildet ist. Das Grundmodul ist hier mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet und umfasst die gleichen Hauptkomponenten wie im vorherigen Ausführungsbeispiel, nämlich das Ausgleichsgehäuse 4, die Ausgleichskegelräder 5, die Achskegelräder 7 sowie das Tellerrad 8 mit den beiden Anlageflächen 8a, 8b. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind in 2 im Grundmodul 16 keine Lamellenpakete 9, 10 vorgesehen, d. h. das Grundmodul 16 weist keine selbsttätig wirkende Sperre auf, das Differenzial ist offen. Die Klauensperre 15 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel, welches in der eingangs genannten DE 10 2005 037 559 A1 , deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird, gezeigt ist. Aufbau und Funktion der Klauenkupplung 15 werden daher nur kurz angedeutet. Die Klauenkupplung 15 weist eine erste Kupplungshälfte 15a auf, welche an das Tellerrad 8 angeflanscht ist, sowie eine zweite Kupplungshälfte 15b, welche formschlüssig mit einer nicht dargestellten Antriebswelle des Fahrzeuges verbunden ist. Beide Kupplungshälften 15a, 15b werden formschlüssig durch stirnseitige Klauen (keine Bezugszahl) gekuppelt, sodass das Tellerrad 8 mit einer Antriebswelle drehfest verbunden ist. Das Differenzial gemäß 2 weist also nur eine Sperre, nämlich die fremd schaltbare Klauensperre 15 auf. Selbstverständlich kann die Klauenkupplung auch pneumatisch oder mechanisch oder elektrisch durch eine Schaltgabel betätigt werden.
3 zeigt ein Selbstsperr-Differenzial 17, welches wiederum aus dem Grundmodul mit Ausgleichsgehäuse 4, Ausgleichskegelrädern 5, Achskegelrädern 7 und Tellerrad 8 besteht. Im Ausgleichsgehäuse 4 ist wie im Ausführungsbeispiel gemäß 1 - das erste Zusatzmodul, umfassend die Lamellenpakete 9, 10, montiert. Am Tellerrad 8 ist ein Lagerflansch 18 befestigt, über welchen das Sperr-Differenzial 17 in einem Achsgehäuse (keine Bezugszahl) gelagert ist.
Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele zeigen nur drei von insgesamt sechs Kombinationsmöglichkeiten, welche sich aus dem einheitlichen Grundmodul und den drei Zusatzmodulen ergeben.
Bezugszeichenliste

1: Differenzialgetriebe
2: Antriebswelle
3: Antriebswelle
4: Ausgleichsgleichgehäuse
5: Ausgleichsgleichkegelräder
6: Ausgleichsbolzen
7: Achskegelräder
8: Tellerrad
8a: erste Anlagefläche
8b: zweite Anlagefläche
9: erstes Lamellenpaket
10: zweites Lamellenpaket
11: Antriebsritzel
12: Lamellensperre
13: Deckel
14: drittes Lamellenpaket
15: Klauensperre (Klauenkupplung)
15a: erste Kupplungshälfte
15b: zweite Kupplungshälfte
16: Grundmodul
17: Selbstsperr-Differenzial
18: Lagerflansch

Claims

Differenzialgetriebe eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Tellerrad (8), ein Ausgleichsgehäuse (4), Ausgleichskegelräder (5) und Achskegelräder (7), wobei das Tellerrad (8) zwei Anlageflächen (8a, 8b) aufweist, wobei das Tellerrad (8), die Ausgleichs- und die Achskegelräder (5, 7) sowie das Ausgleichsgehäuse (4) als Gleichteile eines Grundmoduls für ein Baukastensystem ausgebildet sind, wobei das Grundmodul mit unterschiedlichen Zusatzmodulen einer Differenzialsperre kombinierbar ist dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Zusatzmodul als schaltbare, reibschlüssige Sperre, insbesondere Lamellensperre (12) ausgebildet ist, wobei das zweite Zusatzmodul einen dritten Lamellensatz (14) umfasst, welcher an der zweiten Anlagefläche (8b) des Tellerrades (8) abstützbar ist, oder dass ein drittes Zusatzmodul als schaltbare, formschlüssige Sperre, insbesondere als Klauensperre (15) ausgebildet ist, wobei das dritte Zusatzmodul eine erste Kupplungshälfte (15a) aufweist, welche an die zweite Anlagefläche (8b) des Tellerrades (8) anflanschbar ist.
Differenzialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Zusatzmodul als Selbstsperre ausgebildet ist.
Differenzialgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zusatzmodul einen ersten und einen zweiten Lamellensatz (9, 10) umfasst, welche im Ausgleichsgehäuse (4) beiderseits der Achskegelräder (7) montierbar sind.
Differenzialgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lamellensatz (10) an der ersten Anlagefläche (8a) des Tellerrades (8) abstützbar ist.
Differenzialgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zusatzmodul einen Deckel (13) umfasst, welcher das dritte Lamellenpaket (14) aufnimmt und an der zweiten Anlagefläche (8b) des Tellerrades (8) anflanschbar ist.