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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfassend ein Differentialgetriebe mit zumindest einem axial verschiebbaren Differentialelement, zumindest eine Aktuatoreinheit mit zumindest einem axial verschiebbaren Verstellelement, und zumindest eine Kupplungseinheit, wobei die Kupplungseinheit durch axiales Verschieben des Differentialelements infolge der Generierung einer Abdrängkraft bei einer Momentübertragung im Differentialgetriebe und durch axiales Verschieben des Verstellelements infolge der Generierung einer Verstellkraft über die Aktuatoreinheit betätigbar ist.
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Stand der Technik
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Derartige Getriebeanordnungen finden in der Kraftfahrzeugtechnik in unterschiedlichsten Ausgestaltungen insbesondere im Bereich der allradgetriebenen Kraftfahrzeuge Anwendung.
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Die
DE 10 2011 015 997 A1 offenbart beispielsweise eine Zwischenachs-Differentialeinheit mit Entkopplungsfunktion für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Die Zwischenachs-Differentialeinheit umfasst ein Differentialgetriebe, das ein Eingangselement, ein primäres Ausgangsrad und ein sekundäres Ausgangsrad umfasst. Weiterhin umfasst die Zwischenachs-Differentialeinheit eine in Öffnungsrichtung vorgespannte Sperrkupplung zum wahlweisen Sperren des Differentialgetriebes, eine in Schließrichtung vorgespannte Trennkupplung zum wahlweisen Trennen einer sekundären Ausgangswelle von dem sekundären Ausgangsrad des Differentialgetriebes und einen Aktuator zum Betätigen der Sperrkupplung und der Trennkupplung. Die Trennkupplung ist derart mechanisch mit der Sperrkupplung gekoppelt, dass der Aktuator in der Lage ist, in einem gemeinsamen Betätigungsvorgang die Sperrkupplung zu schließen und die Trennkupplung zu öffnen. Das Differentialgetriebe ist dabei bevorzugt als Kegelrad-Differentialgetriebe ausgebildet. Das Kegelrad-Differentialgetriebe weist mehrere Ausgleichsräder auf, die mit dem primären Ausgangsrad und dem sekundären Ausgangsrad kämmen, wobei die Ausgleichsräder und die Ausgangsräder als Kegelräder ausgebildet sind. Zumindest das sekundäre Ausgangsrad des Differentialgetriebes ist bezüglich einer Rotationsachse des Differentialgetriebes axial beweglich gelagert und durch ein axiales Abdrängen des sekundären Ausgangsrads infolge einer Drehmomentübertragung im Differentialgetriebe ist die Sperrkupplung zumindest teilweise betätigbar.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine alternative Getriebeanordnung der genannten Art anzugeben, die auf einfache Art und Weise eine variable und steuerbare Drehmomentübertragung bei minimalem Energieaufwand ermöglicht.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Getriebeanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfassend ein Differentialgetriebe mit zumindest einem axial verschiebbaren Differentialelement, zumindest eine Aktuatoreinheit mit zumindest einem axial verschiebbaren Verstellelement und zumindest eine Kupplungseinheit, wobei die Kupplungseinheit durch axiales Verschieben des Differentialelements infolge der Generierung einer Abdrängkraft bei einer Momentübertragung im Differentialgetriebe und durch axiales Verschieben der Verstelleinheit infolge der Generierung einer Verstellkraft über die Aktuatoreinheit betätigbar ist, wobei das Verstellelement derart ausgebildet ist, dass es die Kupplungseinheit von der gleichen Seite, nämlich einer Betätigungsseite der Kupplungseinheit, betätigt wie das Differentialelement des Differentialgetriebes
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Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung umfasst ein Differentialgetriebe, zumindest eine Aktuatoreinheit und zumindest eine Kupplungseinheit.
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Das Differentialgetriebe weist erfindungsgemäß zumindest ein axial verschiebbares Differentialelement auf.
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Die Aktuatoreinheit weist erfindungsgemäß zumindest ein axial verschiebbares Verstellelement auf.
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Weiterhin weist die Aktuatoreinheit einen Aktuator auf.
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Der Aktuator der Aktuatoreinheit ist beispielsweise als Elektromotor, insbesondere als selbsthemmender Elektromotor, ausgeführt.
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Die Ausführung des Aktuators als selbsthemmenden Elektromotor stellt bei einem über die Aktuatoreinheit gestellten Moment an der Kupplungseinheit bei Entfall der Kraftübertragung aus dem Differentialgetriebe sicher, dass das zuvor eingestellte Moment, resultierend aus der Abdrängkraft des Differentialelements und der Verstellkraft des Verstellelements der Aktuatoreinheit, gehalten wird. Derart wird ein besonders ausfallsicherer Aufbau der Getriebeanordnung gewährleistet.
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Alternativ kann die Aktuatoreinheit auch elektromagnetisch, hydraulisch oder elektrohydraulisch ausgeführt sein.
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Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung dient der Drehmomentübertragung von einem Antriebselement auf zumindest zwei Abtriebselemente, nämlich auf ein erstes Abtriebselement und ein zweites Abtriebselement.
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Die Begrifflichkeit „axial“ entspricht einer Richtung entlang oder parallel einer Längsachse des ersten Abtriebselements und/oder des zweiten Abtriebselements.
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Die Begrifflichkeit „radial“ entspricht einer Richtung normal auf die Längsachse des ersten Abtriebselements und/oder des zweiten Abtriebselements.
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Die Kupplungseinheit ist erfindungsgemäß durch axiales Verschieben des Verstellelements der Aktuatoreinheit und durch axiales Verschieben des Differentialelements des Differentialgetriebes betätigbar.
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Das axiale Verschieben des Differentialelements des Differentialgetriebes erfolgt erfindungsgemäß über die Generierung einer Abdrängkraft bei einer Momentübertragung im Differentialgetriebe.
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Das axiale Verschieben des Verstellelements der Aktuatoreinheit erfolgt erfindungsgemäß über die Generierung einer Verstellkraft über die Aktuatoreinheit.
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Das Verstellelement ist gemäß der vorliegenden Erfindung derart ausgebildet, dass es die Kupplungseinheit von der gleichen Seite, nämlich einer Betätigungsseite der Kupplungseinheit, betätigt wie das Differentialelement des Differentialgetriebes – d.h. die Kupplungseinheit der Getriebeanordnung ist über das Differentialelement und/oder das Verstellelement betätigbar, wobei sowohl das Differentialelement wie auch das Verstellelement von der gleichen Seite, nämlich der Betätigungsseite, auf die Kupplungseinheit einwirken.
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Vermittels der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung ist es möglich auf einfache Art und Weise eine variabel steuerbare Drehmomentübertragung bei minimalem Energieaufwand zu erzielen.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
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Bevorzugt setzt sich eine Betätigungskraft, die auf der Betätigungsseite der Kupplungseinheit auf die Kupplungseinheit einwirkt, aus der Abdrängkraft und der Verstellkraft zusammen.
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Die Betätigungskraft der Kupplungseinheit ist somit immer ein Verhältnis aus der Abdrängkraft und der Verstellkraft.
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Die axiale Verschiebung des Differentialelements entspricht einem axialen Verschiebeweg des Differentialelements aufgrund der im Differentialgetriebe generierten Abdrängkraft infolge einer Momentübertragung im Differentialgetriebe. Der Verschiebeweg des Differentialelements korreliert somit mit der Abdrängkraft. Die axiale Verschiebung des Verstellelements entspricht einem axialen Verschiebeweg des Verstellelements aufgrund der in der Aktuatoreinheit generierten Verstellkraft. Der Verschiebeweg des Verstellelements korreliert somit mit der Verstellkraft.
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Die Abdrängkraft des Differentialelements ist vorzugsweise über die Verstellkraft des Verstellelements steuerbar.
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Zwischen der Kupplungskapazität, der Betätigungskraft der Kupplungseinheit sowie dem axialen Verschieben des Differentialelements und/oder des Verstellelements an der Betätigungsseite der Kupplungseinheit besteht ein Zusammenhang, wodurch die Steuerung der Kupplungseinheit sowohl über eine Kraftvorgabe wie auch eine Positionsvorgabe erfolgen kann.
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Bei der Kraftsteuerung gibt der Aktuator der Aktuatoreinheit über die Verstellkraft die Kupplungskapazität vor.
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Bei der Positionssteuerung gibt der Aktuator der Aktuatoreinheit über die Position der Betätigungsseite der Kupplungseinheit die Kupplungskapazität vor – die Position der Betätigungsseite wird über die Aktuatoreinheit, beispielsweise mittels einer geeigneten Sensorik, festgestellt und in weiterer Folge kann auf die gestellte Kupplungskapazität rückgeschlossen werden.
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Besonders bevorzugt ist die Getriebeanordnung an einer Antriebsstrangquerachse, wie beispielsweise einer Vorderachse und/oder einer Hinterachse, eines Kraftfahrzeugs angeordnet.
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Die Abdrängkraft ist dabei bevorzugt proportional zur Momentübertragung an der Antriebsstrangquerachse.
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Weiterhin ist das an der Antriebsstrangquerachse übertragbare Moment vorzugsweise abhängig von der Momentenkapazität der Kupplungseinheit.
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Weiterhin bevorzugt ist das Differentialgetriebe als Kegelradgetriebe oder Kronenradgetriebe mit einem Tellerrad, einem Differentialgehäuse, einem Differentialbolzen, zumindest zwei Ausgleichsrädern und zumindest zwei Seitenrädern ausgebildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eines der Seitenräder das axial bewegbare Differentialelement des Differentialgetriebes.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist das Tellerrad das axial bewegbare Differentialelement des Differentialgetriebes.
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In einer dritten bevorzugten Ausführungsform ist das Differentialgehäuse zweiteilig, nämlich aufweisend ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil, ausgebildet, wobei das zweite Gehäuseteil relativ zum ersten Gehäuseteil axial bewegbar ist. Vorzugsweise ist bei der dritten Ausführungsvariante das zweite Gehäuseteil das axial bewegbare Differentialelement des Differentialgetriebes.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung in einer ersten Ausführungsvariante.
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2 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung in einer zweiten Ausführungsvariante.
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3 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung in einer dritten Ausführungsvariante.
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4 zeigt eine Detailansicht der Getriebeanordnung gemäß 3.
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5 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung in einer vierten Ausführungsvariante.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die in 1 bis 5 dargestellten erfindungsgemäßen Getriebeanordnungen 1 in unterschiedlichen Ausführungen sind jeweils an einer Antriebsstrangquerachse 15, nämlich einer Hinterachse 15‘, eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Es handelt sich bei den in 1 bis 5 gezeigten Getriebeanordnungen 1 jeweils somit um ein Hinterachsgetriebe. Eine Anordnung der Getriebeanordnung 1 an einer anderen Antriebsstrangquerachse 15, wie beispielsweise einer Vorderachse eines Kraftfahrzeugs, ist ebenso denkbar.
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Durch die Anordnung der Getriebeanordnung 1 an der Hinterachse 15‘ kann somit das Moment gesteuert werden, welches an der Hinterachse 15‘ eines Kraftfahrzeugs abgesetzt werden soll.
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Die in 1 bis 5 gezeigten unterschiedlichen Ausführungsvarianten erfindungsgemäßer Getriebeanordnungen 1 dienen der wahlweisen Drehmomentübertragung von einem Antriebselement 16, hier einer Antriebsstranglängsachse 16‘, auf ein erstes Abtriebselement 17, hier eine erste Halbachse 17‘ der Hinterachse 15‘, und ein zweites Abtriebselement 18, hier eine zweite Halbachse 18‘ der Hinterachse 15‘.
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Die in 1 bis 5 gezeigten Getriebeanordnungen 1 weisen jeweils ein Differentialgetriebe 2 mit einem axial verschiebbaren Differentialelement 3, eine Aktuatoreinheit 4 mit einem axial verschiebbaren Verstellelement 5 und eine Kupplungseinheit 6 auf.
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Die Kupplungseinheit 6 ist in sämtlichen dargestellten Ausführungsvarianten einer Getriebeanordnung 1 als Lamellenkupplung mit mehreren Außenlamellen 26 und mehreren Innenlamellen 27, ausgeführt. Über die Kupplungseinheit 6 erfolgt die Übertragung von Moment seitens des Antriebselements 16 auf die beiden Abtriebselemente 17, 18 – je nach Betriebszustand der Kupplungseinheit 6 wird ein gewünschtes Moment übertragen oder nicht. Im Falle, dass die Kupplungseinheit 6 geöffnet ist, ist der Momentfluss über die Kupplungseinheit 6 nicht mehr möglich und in den in 1 bis 5 dargestellten Getriebeanordnungen 1 kann kein Moment mehr an der Hinterachse zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs genutzt werden.
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In einem ersten Betriebszustand der Kupplungseinheit 6 befindet sich die Kupplungseinheit in einem entkoppelten, d.h. geöffneten, Betriebszustand – es kommt zu keiner Momentübertragung von dem Antriebselement 16 auf die beiden Abtriebselemente 17, 18.
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In einem zweiten Betriebszustand der Kupplungseinheit 6 befindet sich die Kupplung in einem gekoppelten, d.h. geschlossenen, Betriebszustand – es kommt zu einer Momentübertragung von dem Antriebselement 16 auf die beiden Abtriebselemente 17, 18.
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Das Differentialgetriebe 2 ist als Kegelradgetriebe ausgebildet und weist ein Tellerrad 8, ein Differentialgehäuse 9, einen Differentialbolzen 10, zwei Ausgleichsräder 11, 11‘ und zwei Seitenräder 12, 12‘, nämlich ein erstes Seitenrad 12 und ein zweites Seitenrad 12‘, auf.
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Das Tellerrad 8 ist antriebswirksam, beispielsweise über eine Hypoidverzahnung, mit dem Antriebselement 16 verbunden. Der Differentialbolzen 10 ist in dem in 1, 2 und 5 dargestellten Differentialgetriebe 2 in dem Differentialgehäuse 9 fixiert. Die Ausgleichsräder 11, 11‘ sind drehbar auf dem Differentialbolzen 10 angeordnet und kämmen jeweils mit den beiden Seitenrädern 12, 12‘. Das erste Seitenrad 12 ist antriebswirksam über die Kupplungseinheit 6 mit dem ersten Abtriebselement 17 gekoppelt und das zweite Seitenrad 12‘ ist antriebswirksam mit dem zweiten Abtriebselement 18 gekoppelt.
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Die Aktuatoreinheit 4 weist einen Aktuator (nicht dargestellt), eine Verstelleinheit 30 und ein Verstellelement 5 auf.
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Die Verstelleinheit 30 ist vermittels des Aktuators, hier eines Elektromotors, betätigbar. Die Verstelleinheit 30 ist in sämtlichen in 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispielen einer Getriebeanordnung 1 als Kugelrampenmechanismus 25 ausgebildet. Eine rotatorische Bewegung des Elektromotors wird über den Kugelrampenmechanismus 25 in eine axiale Bewegung umgelenkt.
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Der Kugelrampenmechanismus 25 umfasst eine gehäusefeste erste Rampenscheibe 20 und eine relativ zur ersten Rampenscheibe 20 axial verschiebbare und drehbare zweite Rampenscheibe 21.
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Die erste Rampenscheibe 20 und die zweite Rampenscheibe 21 weisen an ihren einander zugewandten Seitenflächen mehrere Kugelrillen auf, wobei jeweils eine Kugelrille der ersten Rampenscheibe 20 und eine Kugelrille der zweiten Rampenscheibe 21 zusammenwirken, indem sie gemeinsam eine Kugel führen. Die Kugelrillen der ersten Rampenscheibe 20 und der zweiten Rampenscheibe 21 weisen eine Steigung bezüglich einer Normalebene zur Hinterachse 15‘ auf. Durch die vermittels des Elektromotors hervorgerufene Drehbewegung der zweiten Rampenscheibe 21 relativ zu der ersten Rampenscheibe 20 wird die Kugel entlang der Steigung der Kugelrillen geführt, wodurch sich eine axiale Bewegung ergibt. Das Verstellelement 5 ist über die Verstelleinheit 30 der Aktuatoreinheit 4 axial verschiebbar.
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Der Ablauf der Momentstellung über das axiale Verschieben des Verstellelements 5 und das axiale Verschieben des Differentialelements 3 ausgehend von dem ersten Betriebszustand der Kupplungseinheit 6, nämlich einem Zustand in dem die Kupplungseinheit 6 geöffnet ist und keine Momentübertragung im Differentialgetriebe 2 erfolgt, gliedert sich wie folgt:
- – Die Verstelleinheit 30 der Aktuatoreinheit 4 wird über den Elektromotor der Aktuatoreinheit 4 betätigt – es wird eine Verstellkraft generiert. Über die generierte Verstellkraft wird das axial verschiebbare Verstellelement 5 der Aktuatoreinheit 4 axial verschoben, wobei über das Verstellelement 5 auf der Betätigungsseite 7 der Kupplungseinheit 6 eine Initialisierungs-Betätigungskraft analog zu der Verstellkraft an der Betätigungsseite 7 der Kupplungseinheit 6 auf die Kupplungseinheit 6 aufgebracht wird. Infolge der Betätigung der Kupplungseinheit 6 über das Verstellelement 5 wird die Kupplungseinheit 6 von dem ersten Betriebszustand entsprechend der Verstellkraft in den zweiten Betriebszustand überführt, in welchem über die Kupplungseinheit 6 ein Initialisierungsmoment übertragen wird – es wird ein Moment an der ersten Halbachse 17‘ und somit der Hinterachse 15‘ abgesetzt.
- – Dadurch überträgt wiederum das Differentialgetriebe 2 ein Moment und es stellt sich im Differentialgetriebe 2 eine axiale Abdrängkraft ein, die ein axiales Verschieben des axial verschiebbaren Differentialelements 3 bewirkt. Die Abdrängkraft des Differentialgetriebes 2 verstärkt nun aufgrund der Ausbildung der Verstellelements 5 die auf der Betätigungsseite 7 der Kupplungseinheit 6 wirkende Initialisierungs-Betätigungskraft des Verstellelements 5 und bedingt eine Erhöhung der Betätigungskraft auf der Betätigungsseite der Kupplungseinheit 6, wodurch mehr Moment an der ersten Halbachse 17‘ der Hinterachse 15‘ abgesetzt werden kann.
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Die Initialisierungs-Betätigungskraft des Verstellelements 5 entspricht im Wesentlichen der Verstellkraft der Aktuatoreinheit 4. Die Abdrängkraft des Differentialgetriebes entspricht im Wesentlichen der Betätigungskraft des Differentialelements 3.
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Die Initialisierungs-Betätigungskraft, die über das Verstellelement 5 der Aktuatoreinheit 4 auf der Betätigungsseite 7 der Kupplungseinheit 6 wirkt, wird konstant gehalten und steht somit immer in einem Verhältnis zu der sich über das Abdrängen des Differentialelements 3 aufbauenden Betätigungskraft.
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Das über die Aktuatoreinheit 4 angesteuerte Moment entspricht der Summe der an der Betätigungsseite 7 der Kupplungseinheit 6 anliegenden Initialisierungs-Betätigungskraft aus der Aktuatoreinheit 4, nämlich der Verstellkraft, und der Betätigungskraft aus dem Differentialgetriebe 2, nämlich der Abdrängkraft.
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Die Initialisierungs-Betätigungskraft der Aktuatoreinheit 4, nämlich die Verstellkraft, ist kleiner als die über das Differentialelement 3 des Differentialgetriebes 2 an der Betätigungsseite 7 der Kupplungseinheit 6 eingebrachte Betätigungskraft, nämlich die Abdrängkraft.
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Das Moment regelt sich eigenständig bis zu dem über die Aktuatoreinheit 4 eingestellten Moment. Das Moment konvergiert entsprechend der seitens der Aktuatoreinheit 4 eingestellten Betätigungskraft, die auf die Betätigungsseite 7 der Kupplungseinheit 6 wirkt.
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Um eine aktive Kupplungseinheit 6 gewährleisten zu können, ist die Aktuatoreinheit 4 auch in der Lage die Kupplungseinheit 6 zu betätigen, selbst wenn noch kein Moment über das Antriebselement 16 in das Differentialgetriebe 2 geleitet wird. Somit kommt es zu keiner Verzögerung der Bereitstellung des Moments an der Hinterachse 15‘ – beim Anfahren eines Kraftfahrzeugs kann sofort Moment an die Räder geleitet werden.
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Bei allen in 1 bis 5 dargestellten Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 1 wird somit ein „Servo“-Effekt für die Aktuierung der Kupplungseinheit 6 genutzt. Der Elektromotor steuert dabei die Kräfte aus dem Differentialgetriebe 2. Derart wird nur wenig elektrische Energie benötigt, da der Großteil der Kräfte aus dem Antriebsstrang selbst entnommen wird.
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Die Kupplungseinheit 6 ist in den 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispielen der Getriebeanordnung 1 zwischen unterschiedlichen Bauteilen des Differentialgetriebes 2 wirksam.
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Bei der in 1 dargestellten Getriebeanordnung 1 ist die Kupplungseinheit 6 zwischen dem ersten Seitenrad 12 und der ersten Halbachse 17‘ der Hinterachse 15‘ wirksam. Das erste Seitenrad 12 ist korbartig ausgebildet, wobei die Außenlamellen 26 der Kupplungseinheit 6 an dem ersten Seitenrad 12 angeordnet sind und die Innenlamellen 27 der Kupplungseinheit 6 an der ersten Halbachse 17‘ angeordnet sind.
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Die Verstelleinheit 30, nämlich der Kugelrampenmechanismus 25, der Aktuatoreinheit 4 ist in Bezug auf 1 auf der rechten Seite der Kupplungseinheit 6 ausgebildet. Die zweite Rampenscheibe 21 des Kugelrampenmechanismus 25 ist derart mit dem ersten Seitenrad 12 verbunden, dass bei einer axialen Bewegung der zweiten Rampenscheibe 21 eine axiale Bewegung des ersten Seitenrads 12, in Bezug auf 1 nach rechts, erfolgt.
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In der in 1 gezeigten Ausführungsform der Getriebeanordnung 1 ist das erste Seitenrad 12 als Verstellelement 5 sowie als Differentialelement 3 ausgebildet.
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Das erste Seitenrad 12 ist in Bezug auf 1 links von der Kupplungseinheit 6 angeordnet. Nach anfänglicher Betätigung der Kupplungseinheit 6 über die Aktuatoreinheit 4 wird die Kupplungseinheit 6 von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand gesteuert und das erste Seitenrad 12 des Differentialgetriebes 2 wird infolge einer Momentübertragung im Differentialgetriebe 2 über die Ausgleichsräder 11, 11‘ und deren Verzahnung 22 des Differentialgetriebes 2 axial abgedrängt, in Bezug auf 1 nach rechts
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Das Differentialgehäuse 9 des Differentialgetriebes 2 ist mit dem Tellerrad 8 fest verbunden. Das Differentialgehäuse 9 ist um eine axiale Abdrängung des ersten Seitenrads 12 zu ermöglichen auf Seiten des ersten Seitenrads 12 offen ausgebildet. Das Moment wird über das Antriebselement 16, das antriebswirksam mit dem Tellerrad 8 verbunden ist, an das Differentialgehäuse 9, den Differentialbolzen 10 und somit auf die Ausgleichsräder 11, 11‘ übertragen. Die Abdrängkraft in der Verzahnung 22 zwischen dem ersten Seitenrad 12 und den Ausgleichsrädern 11, 11‘ wird genutzt, um die Kupplungseinheit 6 zu betätigen. Die resultierende Abdrängkraft bewegt das erste Seitenrad 12 axial in Richtung zur Betätigungsseite 7 der Kupplungseinheit 6. Die Kupplungseinheit 6 wird so über das erste Seitenrad 12 und die Aktuatoreinheit 4 betätigt und befindet sich in einem zweiten Betriebszustand – die Hinterachse 15‘ wird angetrieben.
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Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 1 ist die Kupplungseinheit 6 zwischen dem Tellerrad 8 und dem Differentialgehäuse 9 wirksam. Das Tellerrad weist einen axialen Fortsatz 23 auf, wobei die Außenlamellen 26 der Kupplungseinheit 6 an dem axialen Fortsatz 23 angeordnet sind und die Innenlamellen 27 der Kupplungseinheit 6 an dem Differentialgehäuse 9 angeordnet sind. Das Tellerrad 8 ist auf dem Differentialgehäuse 9 drehbar gelagert.
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Die Verstelleinheit 30, nämlich der Kugelrampenmechanismus 25, der Aktuatoreinheit 4 ist in Bezug auf 2 auf der linken Seite der Kupplungseinheit 6 ausgebildet. In dem Ausführungsbeispiel der Getriebeanordnung 1 gemäß 2 stellt die zweite Rampenscheibe 21 das Verstellelement 5 der Aktuatoreinheit 4 dar.
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Das axial bewegbare Differentialelement 3 stellt in diesem Ausführungsbeispiel das zweite Seitenrad 12‘ dar. Nach anfänglicher teilweiser Betätigung der Kupplungseinheit 6 über die Aktuatoreinheit 4 wird die Kupplungseinheit 6 von dem ersten Betriebszustand in einen beliebigen zweiten Betriebszustand gesteuert und Moment wird von dem Antriebselement 16 über das Tellerrad 8, die Kupplungseinheit 6, das Differentialgehäuse 9, den Differentialbolzen 10 und die Ausgleichsräder 11, 11‘ an die Seitenräder 12, 12‘ übertragen. Das zweite Seitenrad 12‘ des Differentialgetriebes 2 wird infolge einer Momentübertragung im Differentialgetriebe 2 über die Ausgleichsräder 11, 11‘ des Differentialgetriebes 2 axial durch die Verzahnung 22 abgedrängt (in Bezug auf 2 nach links). Das zweite Seitenrad 12‘ drückt auf einen Hebel 24, der sich von dem zweiten Seitenrad 12‘ durch das Differentialgehäuse 9 in den Bereich zwischen der zweiten Rampenscheibe 21 und der Betätigungsseite 7 der Kupplungseinheit 6 erstreckt. Das zweite Seitenrad 12‘ wird axial in Bezug auf 2 nach links abgedrängt und der Hebel 24 ist derart ausgeformt, dass durch das axiale Verschieben des zweiten Seitenrads 12‘ eine Abdrängkraft auf die Betätigungsseite 7 der Kupplungseinheit 6 wirkt – die Abdrängkraft zwischen den Ausgleichsrädern 11, 11‘ und dem zweiten Seitenrad 12‘ wird über den Hebel 24 zur Betätigungsseite 7 der Kupplungseinheit 6 umgelenkt und wirkt somit als zusätzliche Betätigungskraft auf die Kupplungseinheit 6.
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In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 1 ist die Kupplungseinheit 6 zwischen dem ersten Seitenrad 12 und der ersten Halbachse 17‘ wirksam.
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Das Differentialgehäuse 9 des Differentialgetriebes 2 ist zweiteilig, nämlich aufweisend ein erstes Gehäuseteil 13 und ein zweites Gehäuseteil 14, ausgeführt. Das Tellerrad 8 des Differentialgetriebes 2 ist fest mit dem ersten Gehäuseteil 13 verbunden. Das erste Gehäuseteil 13 und das zweite Gehäuseteil 14 sind derart miteinander verbunden, dass bei Übertragung eines Moments auf das Tellerrad 8 des Differentialgetriebes 2 das erste Gehäuseteil 13 und das zweite Gehäuseteil 14 miteinander drehen, jedoch das zweite Gehäuseteil 14 relativ zu dem ersten Gehäuseteil 13 axial bewegbar ist (4). Zwischen dem ersten Gehäuseteil 13 und dem zweiten Gehäuseteil 14 ist der Differentialbolzen 10 angeordnet. Der Differentialbolzen 10 ist radial gesichert. Das zweite Gehäuseteil 14 liegt in dem ersten Betriebszustand der Kupplungseinheit 6 an einer Stoßstelle 28 an dem Differentialbolzen 10 an. Im Bereich der Stoßstelle 28 sind an dem zweiten Gehäuseteil 14 Schrägen 29 ausgebildet. Die Schrägen 29 verlaufen entlang einer Normalebene auf die Längsachse 19 der Hinterachse 15‘.
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Die Aktuatoreinheit ist in Bezug auf 3 rechts von der Kupplungseinheit 6 angeordnet und umfasst den Kugelrampenmechanismus 25 und das Verstellelement 5. Das Verstellelement 5 ist axial verschiebbar gelagert und derart ausgeformt, dass bei axialer Bewegung der zweiten Rampenscheibe 21 eine Bewegung des Verstellelements 5 in Bezug auf 3 nach rechts erfolgt und dadurch die Kupplungseinheit 6 über das Verstellelement 5 von ihrer Betätigungsseite 7 betätigt wird.
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In diesem Ausführungsbeispiel stellt das zweite Gehäuseteil 14 das axial bewegbare Differentialelement 3 dar. Nach anfänglicher Betätigung der Kupplungseinheit 6 über die Aktuatoreinheit 4 wird die Kupplungseinheit 6 von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand gesteuert und Moment wird von dem Antriebselement 16 über das Tellerrad 8, das erste Gehäuseteil 13 und das zweite Gehäuseteil 14 übertragen. Über die Schrägen 29 an der Stoßstelle 28 des zweiten Gehäuseteils 14 und des Differentialbolzens 10 wird das Moment auf die Ausgleichräder 11, 11‘ übertragen. Durch die Abdrängkraft in der Stoßstelle 28 wird das zweite Gehäuseteil 14 axial in Richtung zur Betätigungsseite 7 der Kupplungseinheit 6 verschoben. Die Abdrängkraft zwischen dem Differentialbolzen 10 und dem zweiten Gehäuseteil 14 des Differentialgehäuses 9 wird genutzt um die Kupplungseinheit 6 zusätzlich zu der Betätigung über die Aktuatoreinheit 4 von der Betätigungsseite 7 zu betätigen. (3, 4)
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Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 1 ist die Kupplungseinheit 6 zwischen dem Tellerrad 8 und dem Differentialgehäuse 9 wirksam. Das Tellerrad 8 weist den axialen Fortsatz 23 auf, wobei die Außenlamellen 26 der Kupplungseinheit 6 an dem axialen Fortsatz 23 angeordnet sind und die Innenlamellen 27 der Kupplungseinheit 6 an dem Differentialgehäuse 9 angeordnet sind. Das Tellerrad 8 ist auf dem Differentialgehäuse 9 drehbar gelagert und mit dem Verstellelement 5 fest verbunden.
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Die Verstelleinheit 30, nämlich der Kugelrampenmechanismus 25, der Aktuatoreinheit 4 ist in Bezug auf 5 auf der rechten Seite der Kupplungseinheit 6 ausgebildet. Das Verstellelement 5 erstreckt sich in Bezug auf 5 von der Verstelleinheit 30 nach links zum Tellerrad 8. Das Verstellelement 5 ist mit dem Tellerrad 8 verbunden
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Das axial bewegbare Differentialelement 3 stellt in diesem Ausführungsbeispiel das Tellerrad 8 dar. Nach anfänglicher teilweiser Betätigung der Kupplungseinheit 6 über die Aktuatoreinheit 4 wird die Kupplungseinheit 6 von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand gesteuert und Moment wird von dem Antriebselement 16 über das Tellerrad 8, die Kupplungseinheit 6, das Differentialgehäuse 9, den Differentialbolzen 10 und die Ausgleichsräder 11, 11‘ an die Seitenräder 12, 12‘ übertragen. Das Tellerrad 8 des Differentialgetriebes 2 wird infolge einer Momentübertragung seitens des Antriebselements 16 axial in Richtung der Betätigungsseite 7 der Kupplungseinheit 6, in Bezug auf 5 nach links, verschoben. Derart erfolgt eine zusätzliche Betätigung der Kupplungseinheit 6.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebeanordnung
- 2
- Differentialgetriebe
- 3
- Differentialelement
- 4
- Aktuatoreinheit
- 5
- Verstellelement
- 6
- Kupplungseinheit
- 7
- Betätigungsseite
- 8
- Tellerrad
- 9
- Differentialgehäuse
- 10
- Differentialbolzen
- 11, 11‘
- Ausgleichsrad
- 12
- Erstes Seitenrad
- 12‘
- Zweites Seitenrad
- 13
- Erstes Gehäuseteil
- 14
- Zweites Gehäuseteil
- 15
- Antriebsstrangquerachse
- 15‘
- Hinterachse
- 16
- Antriebselement
- 16‘
- Antriebsstranglängsachse
- 17
- Erstes Abtriebselement
- 17‘
- Erste Halbachse
- 18
- Zweites Abtriebselement
- 18‘
- Zweite Halbachse
- 19
- Längsachse (der Antriebsstrangquerachse)
- 20
- Erste Rampenscheibe
- 21
- Zweite Rampenscheibe
- 22
- Verzahnung
- 23
- Axialer Fortsatz
- 24
- Hebel
- 25
- Kugelrampenmechanismus
- 26
- Außenlamelle
- 27
- Innenlamelle
- 28
- Stoßstelle
- 29
- Schrägen
- 30
- Verstelleinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011015997 A1 [0003]