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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Derzeit
besteht aufgrund der steigenden Preise für Kraftstoffe auf Erdölbasis und
aufgrund von Umweltbelangen das Bestreben, mehr Kraftstoff sparende
Fahrzeuge zu konstruieren. Fahrzeuge müssen jedoch eine gute Traktion
und Stabilität
aufrechterhalten. Neben diesen Anforderungen müssen Fahrzeuge mit Vierradantriebssystemen
mit bremsbasierenden Fahrdynamikregelungs-Systemen (FDR-Systemen)
im Fahrzeug kompatibel sein. Diese Konstruktionsparameter schienen
im Widerspruch zueinander zu stehen, und es gab einen Kompromiss zwischen
dem Aufrechterhalten von Kompatibilität mit FDR-Systemen und dem
Bewahren von Traktion und Stabilität durch die Verwendung eines Antriebsstrangdrehmomentverteilungssystems,
während
gleichzeitig versucht wird, die Kraftstoffeinsparung durch Verwendung
eines effizienten und effektiven Verteilungssystems zu vergrößern. In
einigen Differentialen mit Frontausgabe sind leichte, kompakte passive
Vierradantriebsmomentverteilungssysteme auf Reibungsbasis konstruiert
worden. Die passive Beschaffenheit dieser Systeme hat sie weniger kompatibel
mit FDR-Systemen gemacht, während ein
günstiger
Grad an Drehmomentverteilung aufrechterhalten wurde.
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KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Um
den obigen Bedarf zu erfüllen
sowie die aufgezählten
Nachteile und andere Einschränkungen der
verwandten Technik zu überwinden,
stellt die vorliegende Erfindung eine kompakte Vierradantriebsstrangkupplung
bereit, die einen günstigen
Grad an Drehmomentverteilung mit FDR-Systemen aufrechterhält.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kupplungsvorrichtung
zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug bereitgestellt. Die Kupplungsvorrichtung
weist ein Eingangsglied, ein erstes Ausgangsglied, ein zweites Ausgangsglied
und einen Planetenradsatz mit mehreren Zahnrädern und einem Planetenradträger auf.
Das Eingangsglied, das erste Ausgangsglied und das zweite Ausgangsglied sind
jeweils mit dem Planetenradträger
oder einem Zahnrad des Planetenradsatzes verbunden. Eine modulierende
Verteilungskupplungsanordnung verbindet gezielt zwei des Eingangsglieds,
des ersten Ausgangsglieds und des zweiten Ausgangsglieds miteinander.
Die modulierende Kupplungsanordnung enthält einen elektrischen Kupplungsausrücker und ein
Paar Kupplungsplatten, die eine erste und eine zweite Kupplungsplatte
enthalten. Die erste Kupplungsplatte ist mit dem Eingangsglied,
dem ersten Ausgangsglied oder dem zweiten Ausgangsglied verbunden,
und die zweite Kupplungsplatte ist mit einem anderen des Eingangsglieds,
des ersten Ausgangsglieds und des zweiten Ausgangsglieds verbunden. Die
erste und die zweite Kupplungsplatte sind nebeneinander angeordnet.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Planetendifferential
zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Planetendifferential
weist ein Eingangsglied, ein erstes Ausgangsglied und ein zweites
Ausgangsglied auf, die koaxial angeordnet sind. Das Eingangsglied und
das zweite Ausgangsglied sind des Weiteren konzentrisch angeordnet.
Des Weiteren enthält
das Planetendifferential einen Planetenradsatz mit einem Sonnenrad,
einem Planetenradträger
mit einem Satz Planetenräder
und ein Hohlrad. Das Eingangsglied ist mit dem Planetenradträger verbunden,
das erste Ausgangsglied ist mit dem Hohlrad verbunden und das zweite
Ausgangsglied ist mit dem Sonnenrad verbunden. Eine modulierende
Verteilungskupplungsanordnung verbindet gezielt das erste Ausgangsglied
mit dem zweiten Ausgangsglied und enthält einen elektrischen Kupplungsausrücker und Kupplungsplatten,
die eine erste Gruppe von Kupplungsplatten und eine zweite Gruppe
von Kupplungsplatten enthalten. Die erste Gruppe von Kupplungsplatten
ist mit dem ersten Ausgangsglied verbunden, und die zweite Gruppe
von Kupplungsplatten ist mit dem zweiten Ausgangsglied verbunden.
Die erste und die zweite Gruppe von Kupplungsplatten sind miteinander
verschachtelt. Der elektrische Kupplungsausrücker ist dazu konfiguriert,
eine Kraft gezielt an die Gruppe von Kupplungsplatten anzulegen, um
das erste und das zweite Ausgangsglied vorzuspannen.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine andere Ausführungsform
eines Planetendifferentials zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug
verwendet. Das Planetendifferential weist ein Eingangsglied, ein
erstes Ausgangsglied und ein zweites Ausgangsglied auf, die koaxial angeordnet
sind. Das Eingangsglied und das zweite Ausgangsglied sind des Weiteren
konzentrisch angeordnet. Des Weiteren enthält das Planetendifferential einen
Planetenradsatz mit einem ersten Sonnenrad, einem Planetenradträger, der
einen ersten Satz Planetenräder
und einen zweiten Satz Planetenräder aufweist,
und einem zweiten Sonnenrad. Der erste Satz Planetenräder steht
mit dem ersten Sonnenrad in Eingriff, und der zweite Satz Planetenräder steht mit
dem zweiten Sonnenrad in Eingriff. Des Weiteren stehen der erste
und der zweite Satz Planetenräder miteinander
in Eingriff. Das Eingangsglied ist mit dem Planetenradträger verbunden,
das erste Ausgangsglied ist mit dem ersten Sonnenrad verbunden und das
zweite Ausgangsglied ist mit dem zweiten Sonnenrad verbunden. Eine
modulierende Verteilungskupplungsanordnung verbindet gezielt das
Eingangsglied mit dem ersten Ausgangsglied und enthält einen
elektrischen Kupplungsausrücker
und Kupplungsplatten, die eine erste Gruppe von Kupplungsplatten
und eine zweite Gruppe von Kupplungsplatten enthalten, wobei die
erste Gruppe von Kupplungsplatten mit dem Eingangsglied verbunden
ist und die zweite Gruppe von Kupplungsplatten mit dem ersten Ausgangsglied
verbunden ist. Die erste und zweite Gruppe von Kupplungsplatten
sind miteinander verschachtelt. Der elektrische Kupplungsausrücker ist
dazu konfiguriert, gezielt eine Kraft an die Gruppen von Kupplungsplatten
anzulegen, um das Eingangsglied und das erste Ausgangsglied vorzuspannen.
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Weiteren
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
für den
Fachmann nach Durchsicht der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen und Ansprüche,
die angehängt
sind und einen Teil der vorliegenden Schrift bilden, offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs, das eine Kupplung
nach den Grundzügen
der vorliegenden Erfindung enthält;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Kupplung gemäß den Grundzügen der
vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine andere perspektivische Ansicht der Kupplung nach 2 gemäß den Grundzügen der
vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine Schnittansicht der Kupplung nach den 2 und 3 gemäß den Grundzügen der
vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine perspektivische Schnittansicht der Kupplung nach den 2–4,
bei der mehrere Teile entfernt sind, gemäß den Grundzügen der vorliegenden
Erfindung;
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6 ist
eine andere perspektivische Schnittansicht der Kupplung nach den 2–5, bei
der mehrere Teile entfernt sind, gemäß den Grundzügen der
vorliegenden Erfindung;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Kupplung gemäß den Grundzügen der
vorliegenden Erfindung;
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8 ist
eine Vorderansicht der Kupplung nach 7 gemäß den Grundzügen der
vorliegenden Erfindung;
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9 ist
eine Rückansicht
der Kupplung nach den 7 und 8 gemäß den Grundzügen der
vorliegenden Erfindung;
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10 ist
eine perspektivische Schnittansicht der Kupplung nach den 7–9 gemäß den Grundzügen der
vorliegenden Erfindung;
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11 ist
eine Schnittansicht der Kupplung nach den 7–10 gemäß den Grundzügen der vorliegenden
Erfindung;
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12 ist
eine teilweise auseinander gezogene Ansicht der Kupplung nach den 7–11 gemäß den Grundzügen der
vorliegenden Erfindung; und
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13 ist
eine andere teilweise auseinander gezogene Ansicht der Kupplung
nach den 7–12 gemäß den Grundzügen der
vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nunmehr
auf 1 Bezug nehmend, wird ein Vierradfahrzeugantriebsstrang
eines Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt und mit der Bezugszahl 10 bezeichnet.
Der Vierradfahrzeugantriebsstrang 10 enthält einen
Motor oder ein Antriebsaggregat 12, der bzw. das mit einem
Getriebe 14 verbunden ist und es direkt antreibt, wobei
das Getriebe gewünschte
Gangübersetzungen
zur Kopplung des Antriebsaggregats 12 an andere Antriebsstrangkomponenten
gewährleistet.
Das Getriebe 14 kann entweder ein Automatik- oder ein Handschaltgetriebe
sein. Die Ausgabe des Getriebes 14 treibt ein Verteilergetriebe
oder eine Kupplung 16 an, die einem hinteren Triebstrang 20,
der eine hintere Antriebswelle 22, ein hinteres Differential 24,
ein Paar Hinterachsen 26 und ein jeweiliges Paar Hinterreifenreifen-
und -radanordnungen 28 umfasst, Antriebskraft zuführt.
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Des
Weiteren liefert die Kupplung 16 Antriebskraft an einen
vorderen Triebstrang 30, der eine vordere Ausgangswelle 32,
eine vordere Differentialanordnung 34, ein Paar Vorderachsen 36 und
ein jeweiliges Paar Vorderreifen- und -radanordnungen 38 umfasst.
Die Vorderreifen- und -radanordnung 38 ist direkt mit einer
jeweiligen des Paars Vorderachsen 36 verbunden und würde (nicht
gezeigte) Lenkmechanismen aufweisen. Sowohl der hintere Triebstrang 20 als
auch der vordere Triebstrang 30 sowie die Achsen 26, 36 können geeignete
und angemessen angeordnete Kardangelenke 44 aufweisen (die
in Form von so genannten "homokinetischen" Gelenken vorliegen
könnten),
die auf herkömmliche
Weise funktionieren, um statische und dynamische Versatze und Fehlausrichtungen
zwischen verschiedenen Wellen und Komponenten zu gestatten.
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Unter
Bezugnahme auf die 2–3, wird
die Kupplung 16 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt.
Die Kupplung 16 enthält
eine Ummantelung 48 mit einem vorderen Flansch 52.
Der vordere Flansch 52 ist zur Verbindung mit dem Gehäuse des
Getriebes 14 an einer Vorderseite 64 der Kupplung 16 konfiguriert;
bei der Alternative könnte der
vordere Flansch 52 mit einer anderen stationären Struktur
verbunden sein. Ein hinterer Flansch 50 ist an der Rückseite 66 der
Kupplung 16 vorgesehen und vorzugsweise mit einem Kardan-
oder homokinetischen Gelenk 44 verbunden, um die Kupplung 16 mit
der hinteren Antriebswelle 22 zu verbinden (siehe 1).
Da der hintere Flansch 50 mit einem drehbaren Objekt (der
hinteren Antriebswelle 22) verbunden ist, muss auch der
hintere Flansch 50 drehbar sein. Somit ist der hintere
Flansch 50 an einem ersten Ausgangsglied 46 der
Kupplung 16 vorgesehen. Es versteht sich, dass ein Kardangelenk 44 zwischen
der Kupplung 16 und irgendwelchen beweglichen Komponenten,
mit denen die Kupplung 16 verbunden ist, positioniert sein
könnte,
zum Beispiel könnte
ein Kardangelenk 44 einen beweglichen Teil der Kupplung 16 mit
der vorderen Ausgangswelle 32 verbinden.
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Die
Kupplung 16 weist ein Eingangsglied 45, ein erstes
Ausgangsglied 46 und ein zweites Ausgangsglied 47 auf.
Bei dieser Ausführungsform
handelt es sich bei dem ersten Ausgangsglied 46 um ein hinteres
Ausgangsglied und bei dem zweiten Ausgangsglied 47 um ein
vorderes Ausgangsglied. Die Kupplung 16, ist als ein Planetendifferential
konfiguriert, obgleich natürlich
auch andere Konfigurationen verwendet werden könnten, die unter den Gedanken und
den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen. Demgemäß weist
die Kupplung 16 einen Planetenradträger 54, ein Sonnenrad 56 (siehe 4) und
ein Hohlrad 58 auf. Der Planetenradträger 54 weist mehrere
Planetenräder
auf, die an Verbindungspunkten 60 drehbar gehalten werden.
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Bei
der Ausführungsform
nach den 2–6 ist das
Eingangsglied 45 der Kupplung 16 mit dem Planetenradträger 54 verbunden.
Wie hier verwendet, hat "verbunden
mit" eine beliebige Bedeutung
wie dem Fachmann bekannt und sollte allgemein so interpretiert werden,
dass die Glieder aneinander befestigt sein können, durch ein anderes Teil
oder durch andere Teile miteinander verbunden oder integral als
ein Stück
ausgebildet sein können. Das
Eingangsglied 45 ist so konfiguriert, dass es weiter mit
dem Ausgang des Getriebes 14 verbunden ist. Deshalb liefert
das Getriebe 14 eine Antriebskraft an die Kupplung 16 durch
das Eingangsglied 45. Das Eingangsglied 45 überträgt die Antriebskraft
auf den Planetenradträger 54.
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Das
erste Ausgangsglied 46 der Kupplung 16 ist an
das Hohlrad 58 gekoppelt oder damit verbunden und ist zur
Verbindung mit der hinteren Antriebswelle 22 konfiguriert.
Somit liefert das erste Ausgangsglied 46 ein Ausgangsdrehmoment
an die hintere Antriebswelle 22 auf der Rückseite 66 der Kupplung 16.
Das zweite Ausgangsglied 47 der Kupplung 16 ist
an das Sonnenrad 56 gekoppelt oder damit verbunden und
ist zur weiteren Verbindung mit der vorderen Ausgangswelle 32 konfiguriert,
um ihr an der Vorderseite 64 der Kupplung 16 ein
Ausgangsdrehmoment zuzuführen.
Bei dieser Ausführungsform
erstreckt sich die vordere Ausgangswelle 32 (oder eine
mit der vorderen Ausgangswelle 32 verbundene Welle) durch
eine Hohlwelle des Getriebeausgangs zum vorderen Triebstrang 30.
Demgemäß sind das
zweite Ausgangsglied 47 und das Eingangsglied 45 auf
konzentrische, koaxiale Weise angeordnet, so dass der mit dem Eingangsglied 45 verbundene
Getriebeausgang die vordere Ausgangswelle 32, die mit dem
zweiten Ausgangsglied 47 verbunden ist, umgibt. Des Weiteren
können
das Eingangsglied 45 und das zweite Ausgangsglied 47 koaxial
zum ersten Ausgangsglied 46 angeordnet sein. Diese Anordnung
gewährleistet
ein sehr kompaktes Mitteldifferential mit aktiver Steuerung.
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Es
versteht sich, dass die hintere Antriebswelle 22 als Alternative
auch entweder an das Sonnenrad 56 oder an den Planetenradträger 54 gekoppelt
oder damit verbunden sein könnte
und dass gleichermaßen
die vordere Ausgangswelle 32 als Alternative an den Planetenradträger 54 oder
an das Hohlrad 58 gekoppelt oder damit verbunden sein könnte. Ebenso
könnte
der Getriebeausgang, der an das Eingangsglied 45 gekoppelt oder
damit verbunden ist, als Alternative an das Sonnenrad 56 oder
an das Hohlrad 58 gekoppelt oder damit verbunden sein.
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Nunmehr
auf die 4–6 Bezug
nehmend, wird eine Querschnittsansicht der Kupplung 16 dargestellt.
Der Planetenradträger 54 weist
mehrere Planetenräder 62 auf,
die an den Verbindungspunkten 60 drehbar mit dem Planetenradträger 54 verbunden
sind. Das Eingangsglied 45, das mit dem Planetenradträger 54 verbunden
ist, wird durch den Ausgang des Getriebes 14 (siehe 1)
angetrieben, der ein Dreheingangsdrehmoment an das Eingangsglied 45 und
an den Planetenradträger 54 liefert.
Der Planetenradträger 54 bewegt
die Planetenräder 62.
Die Planetenräder 62 stehen
mit dem Sonnenrad 56 in Eingriff, und deshalb übertragen
sie Bewegung auf das Sonnenrad 56. Da das Sonnenrad 56 mit
dem zweiten Ausgangsglied 47 verbunden ist, werden das
zweite Ausgangsglied 47 und die vordere Ausgangswelle 32 mit
einer Ausgabebewegung beaufschlagt. Die Zahnräder 56, 58, 62 im
Differential können
stirn-(gerad-) oder schrägverzahnt
sein. Schrägverzahnte
Zahnräder
rollen im Allgemeinen gleichmäßiger, aber
sie erzeugen einen Axialdruck, dem im Allgemeinen mit der Lagerstützstruktur
Rechnung getragen werden kann.
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Die
Planetenräder 62 stehen
auch mit dem Hohlrad 58 in Eingriff und übertragen
dadurch Bewegung auf das Hohlrad 58. Das erste (hintere)
Ausgangsglied 46 ist durch zusätzliche Verbindungsglieder,
darunter eine Verbindungskomponente 93, mit dem Hohlrad 58 verbunden.
Da das erste Ausgangsglied 46 auf der Rückseite 66 der Kupplung 16 auch mit
der hinteren Antriebswelle 22 verbunden ist, wird Bewegung
auf die hintere Antriebswelle 22 übertragen.
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Die
Kupplung 16 stellt ein Planetendifferential mit einem unverteilten
Differentialverhältnis
zwischen ca. 60/40 und 70/30 bereit, so dass das erste Ausgangsglied 46 ein
Ausgangsdrehmoment liefert, das ca. 60–70% des Eingangsdrehmoments
umfasst, und das zweite Ausgangsglied 47 ein Ausgangsdrehmoment
bereitstellt, das ca. 30–40%
des Eingangsdrehmoments umfasst. Es versteht sich, dass auch andere
Bereiche für
die Kupplung 16 der vorliegenden Erfindung konzipiert werden
könnten. Des
Weiteren könnte
die Drehmomentaufteilung entgegengesetzt sein, mit 30–40% des
Eingangsdrehmoments auf das erste Ausgangsglied 46 und 60–70% des
Eingangsdrehmoments auf das zweite Ausgangsglied 47 verteilt.
Bei dieser Ausführungsform
wird das erste Ausgangsglied 46 so gezeigt, dass es Ausgangsdrehmoment
der hinteren Antriebswelle 22 zuführt, und das zweite Ausgangsglied 47 wird
so gezeigt, dass es Ausgangsdrehmoment der vorderen Ausgangswelle 32 zuführt; es
versteht sich jedoch, dass das erste Ausgangsglied 46 als
Alternative auch Ausgangsdrehmoment der vorderen Ausgangswelle 32 und
das zweite Ausgangsglied 47 Ausgangsdrehmoment der hinteren
Antriebswelle 22 zuführen
könnte,
ohne von dem Gedanken und dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
abzuweichen.
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Da
die Kupplung 16 als ein Planetendifferential angeordnet
ist, versteht sich des Weiteren für einen Fachmann, dass, wenn
entweder das erste oder das zweite Ausgangsglied 46, 47 konstant
gehalten würde
(zum Beispiel wenn der Vorder- oder Rückteil des Fahrzeugs festsitzt
oder Bremsmoment angelegt ist), das jeweils andere des ersten und
zweiten Ausgangsglieds 46, 47 immer noch in der
Lage sein würde,
seinen jeweiligen Triebstrang mit Bewegung zu beaufschlagen. Wenn
ein Rad jedoch aufgrund eines niedrigen Reibungskoeffizienten oder
geringer Radbelastung durchdreht, überträgt die Kupplung 16 kein hohes
Drehmoment an die andere Achse. Um dieses Problem anzugehen, kann
die Kupplung 16 gezielt zwei von der vorderen Ausgangswelle 32,
der hinteren Antriebswelle 22 und der Ausgangswelle des
Getriebes 14 drehmomentkoppeln, wie weiter unten noch ausführlicher
beschrieben wird.
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Des
Weiteren umfasst die Kupplung 16 eine modulierende Verteilungskupplungsanordnung 70, die
das erste Ausgangsglied 46 gezielt an das zweite Ausgangsglied 47 koppelt
und sie dabei zur Drehung mit der gleichen Geschwindigkeit oder
näher an
der gleichen Geschwindigkeit antreibt, als wenn sie durch das Planetendifferential
drehmomentgekoppelt wären.
Die Kupplungsanordnung 70 enthält einen elektrischen Kupplungsausrücker, der
eine Magnetspule 72, ein Primärkupplungspaket 78 und
eine Kugelrampenbetätigungsvorrichtung 84 umfasst.
Die Magnetspule 72 erzeugt eine Zugkraft an einem Tauchanker,
zum Beispiel einem ringförmigen
Anker 74, der durch drei Verbindungsstifte 80 mit
einer Primäranlegeplatte 76 oder
Druckplatte eines Primärkupplungspakets 78 verbunden
ist. Das Primärkupplungspaket 78 umfasst
mehrere erste und zweite Primärkupplungsplatten 82, 83.
Wenn eine ausreichende Zugkraft an den Anker 74 angelegt
wird, bewegt sich der Anker 74 zur Magnetspule 72 und
zwingt die Primäranlegeplatte 76 dazu,
das Primärkupplungspaket 78 zu
komprimieren. Wenn die Primäranlegeplatte 76 das
Primärkupplungspaket 78 komprimiert, wird
eine Kugelrampenbetätigungsvorrichtung 84 eingerückt. Die
Kugelrampenbetätigungsvorrichtung 84 enthält mehrere
Kugellager 85, die sich an entsprechenden Rampen nach oben
bewegen, um die Primäranlegeplatte 76 und
eine Sekundäranlegeplatte 86 zu
trennen oder auseinander zu drücken.
Wenn die Sekundäranlegeplatte 86 von
der Primäranlegeplatte 76 weg
gedrückt
wird, komprimiert sie ein Sekundärkupplungspaket 88.
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Das
Sekundärkupplungspaket 88 weist
mehrere Kupplungsplatten 90 auf, die mehrere erste Kupplungsplatten 92 und
mehrere zweite Kupplungsplatten 94 enthalten. Bei anderen
Ausführungsformen
könnten
die mehreren Kupplungsplatten 90 lediglich eine erste Kupplungsplatte 92 und
eine zweite Kupplungsplatte 94 umfassen. Die mehreren ersten Kupplungsplatten 92 sind
dadurch, dass die mehreren ersten Kupplungsplatten 92 mit
einer an dem Hohlrad 58 befestigten Verbindungskomponente 93 verkeilt
oder drehfest damit verbunden sind, mit dem ersten Ausgangsglied 46 verbunden.
Jede Kupplungsplatte der mehreren zweiten Kupplungsplatten 94 ist
drehfest mit dem zweiten Ausgangsglied 47 verbunden. Die
mehreren ersten und zweiten Kupplungsplatten 92, 94 sind
miteinander verschachtelt. In einem nicht komprimierten Zustand
sind die Kupplungsplatten 92, 94 modulierend,
wobei sie sich jeweils mit dem Teil, mit dem sie verbunden sind,
drehen. Wenn durch die Sekundäranlegeplatte 86 an das
Sekundärkupplungspaket 88 eine
Kraft angelegt wird, bewegen sich die Kupplungsplatten der mehreren
ersten und zweiten Kupplungsplatten 92, 94 enger
zusammen und es wird zwischen ihnen Reibung erzeugt. Die Reibung
zwischen den Kupplungsplatten wirkt der Bewegung der mehreren ersten
und zweiten Kupplungsplatten 92, 94 relativ zueinander entgegen,
wodurch das erste und das zweite Ausgangsglied 46, 47 vorgespannt
werden. Die Verbindung der mehreren ersten sowie der mehreren zweiten
Kupplungsplatten 92, 94 mit dem ersten oder dem
zweiten Ausgangsglied 46, 47 erreicht eine Verstärkungswirkung
auf die Verteilungskupplung und führt deshalb zu einem geringeren
Aktordrehmomenteingabeerfordernis, um die gleiche Verteilung Achse
zu Achse statt Verteilung zwischen dem Eingangsglied 45 und
dem ersten oder dem zweiten Ausgangsglied 46, 47 zu
erreichen. Die Kupplung 16 führt alle Funktionen eines herkömmlichen
Verteilergetriebes aus, während
sie aufgrund der erfindungsgemäßen kompakten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung weniger als die Hälfte wiegt und viel kleiner ist.
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Die
modulierende Kupplungsanordnung 70 kann so ausgeführt sein,
dass die mehreren ersten und zweiten Kupplungsplatten 92, 94 noch
immer eine gewisse Relativbewegung aufweisen, selbst wenn das Sekundärkupplungspaket 88 komprimiert ist.
Bei solch einer Ausführung
ist die Kupplung 16 ein Verteilungsdifferential. Mit anderen
Worten, bei Anlegen einer Kraft an das Sekundärkupplungspaket 88 bewegen
sich das erste und das zweite Ausgangsglied 46, 47 mit
Geschwindigkeiten, die näher an
einer gleichen Geschwindigkeit liegen, aber sie sind nicht miteinander
verriegelt. Auf diese Weise können
die Drehgeschwindigkeiten der vorderen und der hinteren Antriebswelle 22, 32 so
verteilt werden, dass sie näher
an der gleichen Geschwindigkeit liegen.
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Als
Alternative oder zusätzlich
dazu kann die modulierende Kupplungsanordnung 70 so ausgeführt sein,
dass sie ein Sperrdifferential wird, so dass sich bei Komprimierung
des Sekundärkupplungspakets 88 das
erste und das zweite Ausgangsglied 46, 47 und
somit die vordere und die hintere Antriebswelle 32, 33 mit
gleichen Geschwindigkeiten zusammen drehen. Für den Durchschnittsfachmann
versteht sich, dass, wenn das erste und das zweite Ausgangsglied 46, 47 miteinander
verriegelt sind, sie sich mit dem Eingangsglied 45 drehen.
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Obgleich
die 2–6 die
modulierende Kupplungsanordnung 70 so zeigen, dass sie
zur Vorspannung des ersten und des zweiten Ausgangsglieds 46, 47 betätigbar ist,
versteht sich, dass die Kupplungsanordnung 70 als Alternative
auch zur Vorspannung des Eingangsglieds 45 gegen das erste
oder das zweite Ausgangsglied 46, 47 betätigt werden
könnte.
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Die
modulierende Verteilungskupplungsanordnung der vorliegenden Erfindung
kann auch andere geeignete Konfigurationen aufweisen, die nicht zwangsweise
eine Magnetspule 72, ein Primärkupplungspaket 78 und
eine Kugelrampenbetätigungsvorrichtung 84 enthalten.
Andere Beispiele umfassen elektromechanische Vorrichtungen und elektrohydraulische
Vorrichtungen, sind aber nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel könnte die
Kupplungsanordnung 70 eine einstufige Kupplung sein, bei
der die Kraft durch eine Zylinderkolbenanordnung angelegt wird.
Die Kupplung 16 kann irgendeinen geeigneten Elektromotor
enthalten, der dazu konfiguriert ist, die Kupplungsplatten 90 mechanisch
zu komprimieren, ohne von dem Gedanken und dem Schutzbereich der vorliegenden
Erfindung abzuweichen. Eine elektrohydraulische Vorrichtung kann
eine elektrische Pumpe und/oder ein elektrisch betätigtes Ventil
enthalten, um die Kupplungsplatten 90 zu betätigen.
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Auf
die 7–9 Bezug
nehmend, wird eine andere Kupplung 116 dargestellt. Ähnlich der Kupplung 16 der 2–6 enthält die Kupplung 116 eine
Ummantelung 148 mit einem vorderen Flansch 152 an
einer Vorderseite 164, der zur Verbindung mit dem Gehäuse des
Getriebes 14 konfiguriert ist, und einem hinteren Flansch 150,
der an der Rückseite 166 der
Kupplung 116 vorgesehen ist. Wie der hintere Flansch 50 der 2–6 ist
der hintere Flansch 150 der 7–13 am
ersten Ausgangsglied 146 vorgesehen und mit der hinteren
Antriebswelle 22 verbunden. Kardangelenke 44 könnten zwischen
der Kupplung 116 und irgendwelchen beweglichen Komponenten,
mit denen die Kupplung 116 verbunden ist, positioniert
sein, zum Beispiel könnte
ein Kardangelenk 44 einen beweglichen Teil der Kupplung 116 mit
der vorderen Ausgangswelle 32 oder der hinteren Antriebswelle 22 verbinden.
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Die
Kupplung 116 weist ein Eingangsglied 145, ein
erstes Ausgangsglied 146 und ein zweites Ausgangsglied 147 auf.
Das erste Ausgangsglied 146 ist ein hinteres Ausgangsglied
und das zweite Ausgangsglied 147 ist ein vorderes Ausgangsglied. Bei
dieser Ausführungsform
erstreckt sich das zweite Ausgangsglied 147 konzentrisch
um das Eingangsglied 145. Das Eingangsglied 145 ist
zur Verbindung mit einer Getriebeausgangswelle konfiguriert.
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Das
zweite Ausgangsglied 147 ist zur Befestigung an einem Frontausgang
konfiguriert, der mit der vorderen Ausgangswelle 32 verbunden
ist. Der Frontausgang erstreckt sich von der Vorderseite 164 der
Kupplung 116 nach außen,
so dass sich die Getriebeausgangswelle zur Verbindung mit der Kupplung 116 durch
einen mittleren Teil des Frontausgangs erstreckt. Das erste Ausgangsglied 146 erstreckt
sich von der Rückseite 166 der
Kupplung 116. Somit sind das Eingangsglied 145 und
das zweite Ausgangsglied 147 koaxial und konzentrisch angeordnet.
Des Weiteren ist das erste Ausgangsglied 146 koaxial zum
Eingangsglied 145 und zweiten Ausgangsglied 147 angeordnet.
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Auf
die 10–13 Bezug
nehmend, ist die Kupplung 116 als ein Planetendifferential
konfiguriert, das einen Planetenradträger 154, ein erstes Sonnenrad 155 und
ein zweites Sonnenrad 156 aufweist. Der Planetenradträger 154 weist
mehrere erste Planetenräder 161 und
mehrere zweite Planetenräder 162 auf.
Die ersten Planetenräder 161 stehen mit
dem ersten Sonnenrad 155 in Eingriff und die zweiten Planetenräder 162 stehen
mit dem zweiten Sonnenrad 156 in Eingriff. Des Weiteren
stehen das erste und das zweite Planetenrad 161, 162 miteinander
in Eingriff. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Eingangsglied 145 mit
dem Planetenradträger 154 verbunden,
das erste Ausgangsglied 146 mit dem ersten Sonnenrad 155 verbunden
und das zweite Ausgangsglied 147 mit dem zweiten Sonnenrad 156 verbunden.
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Wenn
das Eingangsglied 145 mit der Ausgangswelle des Getriebes 14 verbunden
ist, überträgt die Ausgangswelle
des Getriebes 14 eine Antriebsbewegung auf das Eingangsglied 145.
Das Eingangsglied 145 überträgt die Antriebsbewegung
von dem Getriebe 14 auf den Planetenradträger 154,
wodurch es seine Drehung bewirkt. Der Planetenradträger 154 beaufschlagt
sowohl den ersten als auch den zweiten Satz Planetenräder 161, 162 mit
Bewegung. Da die ersten Planetenräder 161 mit dem ersten Sonnenrad 155 in
Eingriff stehen, übertragen
die ersten Planetenräder 161 Bewegung
auf das erste Sonnenrad 155. Da die zweiten Planetenräder 162 mit
dem zweiten Sonnenrad 156 in Eingriff stehen, übertragen ebenso
die zweiten Planetenräder 162 Bewegung auf
das zweite Sonnenrad 156. Das erste Sonnenrad 155 ist
mit dem ersten Ausgangsglied 146 verbunden, und daher wird
Bewegung vom ersten Sonnenrad 155 zum ersten Ausgangsglied 146 und
zu der hinteren Antriebswelle 22 übertragen. Das zweite Sonnenrad 156 ist
mit dem zweiten Ausgangsglied 147 verbunden, und deshalb
wird Bewegung von dem zweiten Sonnenrad 156 auf das zweite
Ausgangsglied 147 und die vordere Ausgangswelle 32 übertragen.
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Es
versteht sich, dass als Alternative die hintere Antriebswelle 22 entweder
mit dem zweiten Sonnenrad 156 oder dem Planetenradträger 154 verbunden
sein könnte,
und gleichermaßen
könnte
die vordere Ausgangswelle 32 als Alternative mit dem Planetenradträger 154 oder
mit dem ersten Sonnenrad 155 verbunden sein. Ebenso könnte der
Ausgang des Getriebes 14, der mit dem Eingangsglied 145 verbunden
ist, als Alternative auch mit dem ersten oder mit dem zweiten Sonnenrad 155, 156 verbunden
sein.
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Nunmehr
auf die 10 und 11 Bezug nehmend,
werden Querschnittsansichten der Kupplung 116 dargestellt.
Die Kupplung 116 umfasst des Weiteren eine modulierende
Verteilungskupplungsanordnung 70, die das Eingangsglied 145 gezielt
mit dem ersten Ausgangsglied 146 verbindet. Die Kupplungsanordnung 170 funktioniert ähnlich wie
die Kupplungsanordnung 170 der 2–6,
wobei die Kupplungsanordnung 170 eine Magnetspule 172 und
einen Anker 174, der durch Stifte 180 mit einer Primäranlegeplatte 176 oder
Druckplatte verbunden ist, ein Primärkupplungspaket 178 mit
mehreren ersten und zweiten Primärkupplungsplatten 182, 183, eine
Kugelrampenbetätigungsvorrichtung 184 mit Kugellagern 185 und
ein Sekundärkupplungspaket 188 mit
einer Sekundäranlegeplatte 186 aufweist.
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Das
Sekundärkupplungspaket 188 wiest mehrere
Kupplungsplatten 190 auf, die mehrere ersten Kupplungsplatten 192 und
mehrere zweite Kupplungsplatten 194 enthalten. Die mehreren
ersten Kupplungsplatten 192 sind mit einem ringförmigen Kupplungsglied 193 verbunden,
das mit dem Eingangsglied 145 verbunden ist. Die mehreren
zweiten Kupplungsplatten 194 sind mit dem ersten Ausgangsglied 145 verbunden.
Wie die mehreren ersten und zweiten Kupplungsplatten 92, 94 der 4–6 sind
die mehreren ersten und zweiten Kupplungsplatten 192, 194 miteinander
verschachtelt. In einem nicht komprimierten Zustand sind die Kupplungsplatten 192, 194 modulierend,
wobei sie sich jeweils mit dem Teil, mit dem sie verbunden sind, drehen.
Wenn durch die Sekundäranlegeplatte 186 an
das Sekundärkupplungspaket 188 eine
Kraft angelegt wird, bewegen sich die Kupplungsplatten der mehreren
ersten und zweiten Kupplungsplatten 192, 194 näher zusammen
und zwischen ihnen wird Reibung erzeugt. Die Reibung zwischen den
Kupplungsplatten wirkt der Bewegung der mehreren ersten und zweiten
Kupplungsplatten 192, 194 relativ zueinander entgegen,
um das Eingangsglied 145 und das erste Ausgangsglied 146 vorzuspannen.
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Die
modulierende Kupplungsanordnung 170 kann so ausgeführt sein,
dass die mehreren ersten und zweiten Kupplungsplatten 192, 194 noch
immer eine gewisse Relativbewegung aufweisen, selbst wenn das Sekundärkupplungspaket 188 komprimiert ist.
Bei solch einer Ausführung
ist die Kupplung 116 ein Verteilungsdifferential. Mit anderen
Worten, bei Anlegen einer Kraft an das Sekundärkupplungspaket 188 bewegen
sich das Eingangsglied 145 und das erste Ausgangsglied 146 mit
Geschwindigkeiten, die näher
an einer gleichen Geschwindigkeit liegen, aber sie sind nicht miteinander
verriegelt. Auf diese Weise können
die Drehgeschwindigkeiten der vorderen und der hinteren Antriebswelle 22, 32 so
verteilt werden, dass sie näher
an der gleichen Geschwindigkeit liegen. Als Alternative oder zusätzlich dazu
kann die modulierende Kupplungsanordnung 710 so ausgeführt sein,
dass sie ein Sperrdifferential wird, wie oben unter Bezugnahme auf
die 4–6 beschrieben.
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Auf
die 12–13 Bezug
nehmend, werden der Vollständigkeit
halber ein Ausrichtungsteil 200, Lager 202 und
Dichtungen 204 dargestellt.
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Für einen
Fachmann liegt auf der Hand, dass die obige Beschreibung nur der
Veranschaulichung der Implementierung der Grundzüge der vorliegenden Erfindung
dient. Diese Beschreibung soll den Schutzbereich oder die Anwendung
der vorliegenden Erfindung nicht beschränken, wobei die Erfindung modifiziert,
variiert oder geändert
werden kann, ohne von dem Gedanken der vorliegenden Erfindung, wie in
den folgenden Ansprüchen
definiert, abzuweichen.