Die Erfindung betrifft eine Differentialanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem Differential zum Weiterleiten und Aufteilen eines Drehmomentes eines Motors an zwei Abtriebswellen und mit einer Koppelvorrichtung sowie mit einer Stellvorrichtung, wobei die Koppelvorrichtung öffenbar und schließbar ausgebildet ist und im Drehmomentfluss zwischen dem Differential und einer der Abtriebswellen so angeordnet ist, dass der Drehmomentfluss zwischen der Abtriebswelle und dem Differential mit der Koppelvorrichtung abtrennbar und verbindbar ist, und wobei die Koppelvorrichtung mit der Stellvorrichtung betätigbar ist.The invention relates to a differential assembly for a drive train of a motor vehicle, with a differential for forwarding and splitting a torque of a motor to two output shafts and with a coupling device and with an adjusting device, wherein the coupling device is openable and closable and in the torque flow between the differential and a the output shafts is arranged so that the torque flow between the output shaft and the differential with the coupling device is separable and connectable, and wherein the coupling device is operable with the adjusting device.
Aus der DE 10 2006 001 334 B3 ist ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer Differentialanordnung und mit einem Getriebemodul für diese Differentialanordnung bekannt. Die Differentialanordnung weist einen drehend angetriebenen Differentialkorb, mehrere Ausgleichsräder und mehrere Achswellenräder auf. Im Differentialkorb sind die Ausgleichsräder drehbar gelagert. Die Achswellenräder sind mit den Ausgleichsrädern kämmend angeordnet. Das Getriebemodul weist eine Planetengetriebestufe und eine mit der Planetengetriebestufe verbundene Reibkupplung auf. Das Getriebemodul verbindet den Differentialkorb der Differentialanordnung mit einem der Achswellenräder. Mittels des Getriebemoduls kann das Achswellenrad beschleunigt werden. Das Schließen der Reibkupplung des Getriebemoduls bewirkt somit eine asymmetrische Drehmomentverteilung zwischen den Achswellenrädern bzw. zwischen den beiden Abtriebswellen.From the DE 10 2006 001 334 B3 is a powertrain of a motor vehicle with a differential assembly and with a transmission module for this differential arrangement known. The differential assembly has a rotationally driven differential carrier, a plurality of differential gears and a plurality of axle shaft gears. In the differential carrier, the differential gears are rotatably mounted. The axle-shaft gears are meshed with the differential gears. The transmission module has a planetary gear stage and a friction clutch connected to the planetary gear stage. The transmission module connects the differential cage of the differential assembly with one of the axle shaft gears. By means of the gear module, the axle shaft can be accelerated. The closing of the friction clutch of the transmission module thus causes an asymmetric torque distribution between the axle gears or between the two output shafts.
Aus der DE 10 2007 018 024 A1 ist eine Differentialanordnung eines Antriebsstranges, mit einem selbstsperrenden Differential bekannt. Das Differential ist als Mittendifferential ausgebildet. Das Mittendifferential weist einen mit einer Antriebswelle drehfest verbundenen Differentialkorb auf. Der Differentialkorb trägt mehrere drehbar angeordnete Ausgleichsräder. Ferner sind zwei Achswellenräder vorgesehen. Die Achswellenräder sind mit jeweils einer Abtriebswelle drehfest verbunden und über die Ausgleichsräder miteinander gekoppelt. Die Antriebswelle und die beiden Abtriebswellen sind um eine gemeinsame geometrische Achse drehbar gelagert. Die eine Abtriebswelle ist als Hohlwelle ausgebildet. Die andere Abtriebswelle sowie die Antriebswelle sind koaxial zur Hohlwelle angeordnet. Dieses Mittendifferential hat die Funktion, ein durch die Antriebswelle übertragenes Drehmoment auf zwei Abtriebswellen zu verteilen und dabei einen Drehzahlausgleich zwischen den beiden Abtriebswellen zu ermöglichen. Zur Vermeidung einer traktionsabhängigen Begrenzung des übertragbaren Drehmoments ist das Mittendifferential mit einer Sperrvorrichtung zur Hemmung des Drehzahlausgleichs zwischen den beiden Abtriebsrädern bzw. den beiden Abtriebswellen versehen. Eine selbsttätig wirksame Reibungsbremse wird als Sperrvorrichtung verwendet. Die Sperrvorrichtung wirkt zwischen mindestens zwei Bauteilen des Differentialgetriebes, z. B. zwischen dem Differentialkorb und einem der Abtriebsräder. Durch die Hemmung der Relativdrehung der beiden Bauteile wird die Ausgleichsfunktion des Differentialgetriebes reduziert und damit das übertragbare Drehmoment erhöht.From the DE 10 2007 018 024 A1 is a differential arrangement of a drive train, known with a self-locking differential. The differential is designed as a center differential. The center differential has a rotatably connected to a drive shaft differential carrier. The differential carrier carries a plurality of rotatably mounted differential gears. Furthermore, two axle-shaft wheels are provided. The axle shaft gears are rotatably connected to one output shaft and coupled to each other via the differential gears. The drive shaft and the two output shafts are rotatably mounted about a common geometric axis. The one output shaft is formed as a hollow shaft. The other output shaft and the drive shaft are arranged coaxially with the hollow shaft. This center differential has the function of distributing a torque transmitted through the drive shaft to two output shafts while allowing a speed compensation between the two output shafts. To avoid a traction-dependent limitation of the transmittable torque, the center differential is provided with a locking device for inhibiting the speed compensation between the two output wheels and the two output shafts. An automatically effective friction brake is used as a locking device. The locking device acts between at least two components of the differential gear, z. B. between the differential carrier and one of the driven wheels. By inhibiting the relative rotation of the two components, the compensation function of the differential gear is reduced and thus increases the transmittable torque.
Aus der DE 39 24 520 C2 ist eine gattungsgemäße Differentialanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit Allradantrieb bekannt. Als Differential ist ein Vorderachsdifferential vorgesehen. Das Drehmoment des Motors teilt das Vorderachsdifferential auf zwei Abtriebswellen für die Vorderräder und eine Kardanwelle auf. Die Kardanwelle ist mit einem Achsantrieb verbunden, wobei der Achsantrieb mit zwei Abtriebswellen für die beiden Hinterräder verbunden ist. Die Räder der Vorderachse werden ständig über das Vorderachsdifferential angetrieben. Der Antrieb für die Räder der Hinterachse erfolgt über die Kardanwelle und den Achsantrieb. Der Achsantrieb weist eine Koppelvorrichtung in Form von zwei ein- und auskuppelbaren Flüssigkeitsreibungskupplungen auf. Die beiden Flüssigkeitsreibkupplungen bilden eine Koppelvorrichtung zum An- und Abkoppeln der beiden Abtriebswellen der Hinterräder. Diese Koppelvorrichtung ist mit einer Stellvorrichtung betätigbar. Dieser Achsantrieb wird anstelle eines Hinterraddifferentials eingesetzt.From the DE 39 24 520 C2 is a generic differential assembly for a powertrain of a motor vehicle with four-wheel drive known. As a differential front axle differential is provided. The torque of the engine divides the front differential onto two output shafts for the front wheels and a cardan shaft. The cardan shaft is connected to an axle drive, wherein the final drive is connected to two output shafts for the two rear wheels. The wheels of the front axle are constantly driven by the Vorderachsdifferential. The drive for the wheels of the rear axle via the cardan shaft and the final drive. The final drive has a coupling device in the form of two on and disengageable fluid friction clutches. The two fluid friction clutches form a coupling device for coupling and uncoupling the two output shafts of the rear wheels. This coupling device can be actuated with an adjusting device. This final drive is used instead of a rear differential.
Die im Stand der Technik bekannten Differentialanordnungen sind noch nicht optimal ausgebildet. Die Aufteilung des Drehmomentflusses auf die Vorder- und Hinterachse erfordert Energie, was zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und damit zu einem erhöhten CO2-Ausstoss führt. Die vorgeschlagene Koppelvorrichtung zum An- und Abkoppeln der beiden Abtriebswellen der Hinterräder ist auch nur sehr aufwendig herzustellen.The differential arrangements known in the prior art are not yet optimally designed. The distribution of torque flow to the front and rear axle requires energy, resulting in increased fuel consumption and thus increased CO 2 emissions. The proposed coupling device for coupling and uncoupling the two output shafts of the rear wheels is also very expensive to produce.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Differentialanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass ein aufwendiges An- und Abkoppeln zumindest einer Abtriebswelle, insbesondere auch ein damit einhergehender aufwendiger konstruktiver und komplizierter Aufbau sowie ein erhöhter Kraftstoffverbrauch eines Kraftfahrzeuges vermieden ist.The invention is therefore an object of the invention to design a differential assembly and further, so that a costly coupling and uncoupling at least one output shaft, in particular a concomitant complex constructive and complicated structure and increased fuel consumption of a motor vehicle is avoided.
Diese zuvor aufgezeigte Aufgabe wird nun dadurch gelöst, dass die Stellvorrichtung derart auf das Differential wirkt, so dass das Differential im geöffneten Zustand der Koppelvorrichtung zumindest teilweise gesperrt ist. Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Weise das Drehmoment nicht mehr permanent auf die beiden Abtriebswellen verteilt wird, sondern nur im Bedarfsfall das Drehmoment auf beide Antriebswellen verteilt wird. Das Differential ist insbesondere als Mittendifferential ausgebildet. In Fahrsituationen, in denen kein Allradantrieb benötigt wird, kann die eine Abtriebswelle, insbesondere die der Hinterachse zugeordnete Abtriebswelle, durch die Koppelvorrichtung von dem Drehmomentfluss getrennt werden, so dass Kraftstoff eingespart wird und der CO2-Ausstoss dadurch verringert wird. Die Koppelvorrichtung kann insbesondere als Lamellenkupplung ausgebildet sein. Die Koppelvorrichtung wird mit einer Stellvorrichtung betätigt. Im Grundzustand bzw. im entspannten Zustand der Stellvorrichtung trennt die Koppelvorrichtung die eine Abtriebswelle von dem Drehmoment des Motors. Im eingelegten bzw. gespannten Zustand der Stellvorrichtung wird das Drehmoment auf die nun angekoppelte Abtriebswelle übertragen. Im abgekoppelten Zustand übertragen die Hinterräder keine Momente mehr. Hierbei ist das Mittendifferential zumindest teilweise gesperrt. Dazu ist die Stellvorrichtung doppeltwirkend ausgeführt. In dem Schaltzustand, in dem die Abtriebswelle abgekoppelt ist, ist das Mittendifferential zumindest teilweise gesperrt bzw. kurzgeschlossen. Das Mittendifferential weist insbesondere eine Lamellenbremse auf, wobei die Lamellenbremse funktional zwischen zwei Bauteilen des Mittendifferentials, insbesondere zwischen einem Differentialkorb und den relativ zum Differentialkorb drehbar angeordneten Ausgleichsrädern wirkt. Diese Lamellenbremse wird beim Abkoppeln der Abtriebswelle durch die doppeltwirkende Stellvorrichtung betätigt. Hierdurch kann das Mittendifferential ein entsprechendes Drehmoment auf die andere insbesondere nicht abkoppelbare Abtriebswelle, insbesondere auf die Abtriebswelle der Vorderachse, übertragen. Wenn über die Stellvorrichtung die abkoppelbare Abtriebswelle wieder angekoppelt wird, wird gleichzeitig der Kurzschluss des Mittendifferentials, d. h. die Lamellenbremse gelöst. Hierdurch arbeitet das Mittendifferential wieder als selbstsperrendes Mittendifferential und stellt einen Allradantrieb bereit. Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.This previously indicated object is now achieved in that the adjusting device acts on the differential in such a way that the differential in the opened state of the coupling device is at least partially blocked. This has the advantage that in a simple way the torque is no longer permanently distributed to the two output shafts, but only in case of need, the torque both drive shafts is distributed. The differential is designed in particular as a center differential. In driving situations in which no four-wheel drive is required, the one output shaft, in particular the output shaft associated with the output shaft can be separated by the coupling device of the torque flow, so that fuel is saved and the CO 2 emissions is reduced thereby. The coupling device may be formed in particular as a multi-plate clutch. The coupling device is actuated with an actuating device. In the normal state or in the relaxed state of the adjusting device, the coupling device separates the one output shaft from the torque of the motor. In the engaged or tensioned state of the adjusting device, the torque is transmitted to the now coupled output shaft. When decoupled, the rear wheels do not transmit any more moments. Here, the center differential is at least partially locked. For this purpose, the adjusting device is double-acting. In the switching state in which the output shaft is decoupled, the center differential is at least partially blocked or short-circuited. The center differential has, in particular, a multi-disc brake, wherein the multi-disc brake functions functionally between two components of the center differential, in particular between a differential carrier and the differential wheels rotatably arranged relative to the differential carrier. This multi-disc brake is actuated when uncoupling the output shaft by the double-acting actuator. As a result, the center differential can transmit a corresponding torque to the other, in particular not decoupled, output shaft, in particular to the output shaft of the front axle. If the decoupled output shaft is coupled again via the adjusting device, the short circuit of the center differential, ie the multi-disc brake is released simultaneously. As a result, the center differential again works as a self-locking center differential and provides an all-wheel drive ready. The disadvantages mentioned above are therefore avoided and achieved corresponding advantages.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Differentialanordnung in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird nun eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:There are now a variety of ways to design the differential assembly according to the invention in an advantageous manner and further. For this purpose, reference may first be made to the claims subordinate to claim 1. In the following, a preferred embodiment of the invention will now be explained in more detail with reference to the drawing and the associated description. In the drawing shows:
1 in einer stark schematischen Darstellung eine Differentialanordnung mit einem Mittendifferential und mit einer Koppelvorrichtung, wobei die Koppelvorrichtung geschlossen ist und eine abkoppelbare Abtriebswelle angekoppelt ist, und 1 in a highly schematic representation of a differential assembly with a center differential and with a coupling device, wherein the coupling device is closed and a decoupled output shaft is coupled, and
2 in einer stark schematischen Darstellung die Differentialanordnung aus 1, wobei die Koppelvorrichtung geöffnet ist und daher die abkoppelbare Abtriebswelle abgekoppelt ist. 2 in a highly schematic representation of the differential assembly 1 , wherein the coupling device is open and therefore the decoupled output shaft is decoupled.
In 1 und 2 ist eine Differentialanordnung 1 gut zu erkennen. Die Differentialanordnung 1 weist ein Differential 2 auf. Das Differential 2 dient zum Weiterleiten und Aufteilen des Drehmomentes eines nicht dargestellten Motors an zwei Abtriebswellen.In 1 and 2 is a differential arrangement 1 clearly visible. The differential arrangement 1 has a differential 2 on. The differential 2 serves to forward and split the torque of a motor, not shown, to two output shafts.
In den 1 und 2 ist rechts die Abtriebswelle 3 dargestellt. Die andere, links dargestellte Abtriebswelle 4 ist funktional wirksam drehfest mit einem Zahnrad 4a verbunden. Der Motor ist über eine Antriebswelle 5 mit dem Differential 2 verbunden. Die Antriebswelle 5 dient als nicht näher bezeichneter Eingang der Differentialanordnung 1. Die Abtriebswellen 3, 4 bzw. das Zahnrad 4a dienen als zwei nicht näher bezeichnete Ausgänge der Differentialanordnung 1. Die Abtriebswelle 4 dient zum Antrieb der Vorderräder (nicht dargestellt). Die Abtriebswelle 3 dient zum Antrieb der Hinterräder (nicht dargestellt). Alternativ kann die Abtriebswelle 3 den Vorderrädern und die Abtriebswelle 4 den Hinterrädern zugeordnet sein. Das Differential 2 ist als Mittendifferential 8 ausgebildet. Die Abtriebswelle 4 ist insbesondere der Frontachse zugeordnet. Die Abtriebswelle 3 ist vzw. der Hinterachse zugeordnet.In the 1 and 2 right is the output shaft 3 shown. The other, shown on the left output shaft 4 is functionally effective against rotation with a gear 4a connected. The engine is via a drive shaft 5 with the differential 2 connected. The drive shaft 5 serves as unspecified input of the differential assembly 1 , The output shafts 3 . 4 or the gear 4a serve as two unspecified outputs of the differential assembly 1 , The output shaft 4 used to drive the front wheels (not shown). The output shaft 3 serves to drive the rear wheels (not shown). Alternatively, the output shaft 3 the front wheels and the output shaft 4 be assigned to the rear wheels. The differential 2 is as a center differential 8th educated. The output shaft 4 is assigned in particular to the front axle. The output shaft 3 is vzw. assigned to the rear axle.
Die Differentialanordnung 1 weist eine Koppelvorrichtung 6 auf. Ferner weist die Differentialanordnung 1 eine Stellvorrichtung 7 auf. Die Abtriebswelle 3 ist von dem Differential 2 mit der Koppelvorrichtung 6 abtrennbar. Die Koppelvorrichtung 6 kann geöffnet und geschlossen werden, so dass der Drehmomentfluss von dem Differential 2 zu der Abtriebswelle 3 unterbrochen oder weitergeleitet werden kann. Die Koppelvorrichtung 6 ist mit der Stellvorrichtung 7 betätigbar, so dass die Koppelvorrichtung 6 öffenbar und schließbar ist.The differential arrangement 1 has a coupling device 6 on. Furthermore, the differential arrangement 1 an actuator 7 on. The output shaft 3 is from the differential 2 with the coupling device 6 severable. The coupling device 6 Can be opened and closed, allowing the torque flow from the differential 2 to the output shaft 3 interrupted or forwarded. The coupling device 6 is with the actuator 7 operable so that the coupling device 6 can be opened and closed.
Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass die Stellvorrichtung 7 derart auf das Differential 2 wirkt, so dass das Differential 2 im geöffneten Zustand der Koppelvorrichtung 6 zumindest teilweise gesperrt ist. Die Stellvorrichtung 7 ist derart doppeltwirkend ausgebildet, dass die Stellvorrichtung 7 im geöffneten Zustand der Koppelvorrichtung 6 das Differential 8 sperrt bzw. kurzschließt, so dass das Drehmoment des Motors auf die nicht abgekoppelte Abtriebswelle 4 weitergeleitet wird. Insbesondere wird das Drehmoment des Motors an das nicht abkoppelbare Zahnrad 4a weitergeleitet.The disadvantages mentioned are now avoided by the fact that the adjusting device 7 so on the differential 2 acts, so the differential 2 in the open state of the coupling device 6 is at least partially blocked. The adjusting device 7 is designed so double-acting that the adjusting device 7 in the open state of the coupling device 6 the differential 8th locks or short circuits, so that the torque of the motor on the non-decoupled output shaft 4 is forwarded. In particular, the torque of the engine to the non-decoupled gear 4a forwarded.
Das Differential 2 ist als selbstsperrendes Mittendifferential 8 ausgebildet. Dieses Mittendifferential 8 ist ein fahrdynamisch, hochaktives, in Echtzeit arbeitendes, mechanisches System. Im geschlossenen Zustand der Koppelvorrichtung 6 erfolgt eine Momentenverteilung über die beiden zugeordneten Abtriebswellen 3, 4 an die Vorder- und Hinterachse des Kraftfahrzeuges. Der Kraftstoffverbrauch und damit der CO2-Ausstoss des Kraftfahrzeuges kann reduziert werden, indem mittels der Stellvorrichtung 7 die Koppelvorrichtung 6 geöffnet wird, wodurch die Abtriebswelle 3 vom Drehmomentfluss des Motors abgekoppelt ist. Gleichzeitig wirkt die Stellvorrichtung 7 derart auf das Mittendifferential 8 ein, dass das Mittendifferential 8 kurzgeschlossen wird. Dass heißt, die Stellvorrichtung 7 ist doppeltwirkend ausgeführt. Wenn die Stellvorrichtung 7 wiederum betätigt wird und die Koppelvorrichtung 6 geschlossen wird, d. h. in die Abtriebswelle 3 wird wieder ein Drehmoment eingeleitet, dann wirkt die Stellvorrichtung 7 wiederum derart auf das Mittendifferential 8 ein, so dass die Sperrung des Mittendifferentials 8 bzw. der Kurzschluss des Mittendifferentials 8 gelöst wird. Der Antriebsstrang arbeitet nun wieder als Allradantriebsstrang mit dem selbstsperrenden Mittendifferential 8.The differential 2 is as a self-locking center differential 8th educated. This center differential 8th is a dynamic, highly active, real-time, mechanical system. in the closed state of the coupling device 6 there is a torque distribution over the two associated output shafts 3 . 4 to the front and rear axle of the motor vehicle. The fuel consumption and thus the CO 2 emissions of the motor vehicle can be reduced by means of the adjusting device 7 the coupling device 6 is opened, causing the output shaft 3 is decoupled from the torque flow of the engine. At the same time the adjusting device acts 7 so on the center differential 8th one that the center differential 8th shorted. That is, the actuator 7 is double-acting. When the adjusting device 7 in turn is actuated and the coupling device 6 is closed, ie in the output shaft 3 If a torque is again introduced, then the adjusting device acts 7 in turn so on the center differential 8th one, allowing the blocking of the center differential 8th or the short circuit of the center differential 8th is solved. The powertrain is now working again as a four-wheel drive train with the self-locking center differential 8th ,
Das Mittendifferential 8 weist einen Differentialkorb 9 auf. Der Differentialkorb 9 wird von der Antriebswelle 5 angetrieben. Das Mittendifferential 8 weist ferner mindestens ein Ausgleichsrad, vzw. mehrere Ausgleichsräder 10, 11 auf. Die Ausgleichsräder 10, 11 sind drehbar am Differentialkorb 9 gelagert. Die Ausgleichsräder 10, 11 sind umfänglich beabstandet innerhalb des Differentialkorbes 9 angeordnet. Die Ausgleichsräder 10, 11 sind relativ zu jeweils einer Radialachse 12 drehbar angeordnet. Die Antriebswelle 5 ist vzw. mit der Radialachse 12 drehfest verbunden und treibt so den Differentialkorb 9 an.The center differential 8th has a differential carrier 9 on. The differential carrier 9 is from the drive shaft 5 driven. The center differential 8th also has at least one balance wheel, vzw. several differential gears 10 . 11 on. The differential gears 10 . 11 are rotatable on the differential carrier 9 stored. The differential gears 10 . 11 are circumferentially spaced within the differential cage 9 arranged. The differential gears 10 . 11 are relative to each of a radial axis 12 rotatably arranged. The drive shaft 5 is vzw. with the radial axis 12 rotatably connected and drives so the differential carrier 9 at.
Das Mittendifferential 8 weist ferner mehrere Achswellenräder 13, 14 auf. Das Achswellenrad 13 ist drehfest mit der Abtriebswelle 4 verbunden. Das Achswellenrad 14 ist drehfest mit einer Verbindungswelle 15 verbunden. Die Verbindungswelle 15 erstreckt sich zwischen dem Mittendifferential 8 und der Koppelvorrichtung 6. Die Achswellenräder 13, 14 greifen kämmend in die Ausgleichsräder 10, 11 ein. Über den Differentialkorb 9 wird das Drehmoment des Motors auf die Ausgleichsräder 10, 11 und von da aus jeweils auf die Achswellenräder 13, 14 aufgeteilt. Durch die Ausgleichsräder 10, 11 wird eine Relativdrehung der Achswellenräder 13, 14 und somit ein Drehzahlausgleich zwischen den beiden Achswellenrädern 13, 14 und damit der Abtriebswelle 4 und der Verbindungswelle 15 ermöglicht. Die Verbindungswelle 15 ist mittels der Koppelvorrichtung 6 drehfest mit der Abtriebswelle 3 verbindbar. Durch Öffnen der Koppelvorrichtung 6 kann die Abtriebswelle 3 von der Verbindungswelle 15 drehmomenttechnisch getrennt werden.The center differential 8th also has several axle-shaft wheels 13 . 14 on. The axle shaft wheel 13 is non-rotatable with the output shaft 4 connected. The axle shaft wheel 14 is non-rotatable with a connecting shaft 15 connected. The connecting shaft 15 extends between the center differential 8th and the coupling device 6 , The axle shaft wheels 13 . 14 meshing with the differential gears 10 . 11 one. About the differential carrier 9 The torque of the engine is applied to the differential gears 10 . 11 and from there each on the axle gears 13 . 14 divided up. Through the differential gears 10 . 11 becomes a relative rotation of the axle shaft gears 13 . 14 and thus a speed compensation between the two axle gears 13 . 14 and thus the output shaft 4 and the connecting shaft 15 allows. The connecting shaft 15 is by means of the coupling device 6 rotatably with the output shaft 3 connectable. By opening the coupling device 6 can the output shaft 3 from the connecting shaft 15 be separated by torque technology.
Die beiden Achswellenräder 13, 14 weisen unterschiedlich große mittlere Wälzkreisradien auf. Hierdurch ist eine asymmetrische Verteilung der Antriebsmomente auf die beiden Abtriebswellen 3, 4 möglich. Die Achswellenräder 13, 14 sind kronenverzahnt. Der Wälzkreisradius des Achswellenrades 13. ist vzw. kleiner als der Wälzkreisradius des Achswellenrades 14.The two axle gears 13 . 14 have different sized mean Wälzkreisradien. This results in an asymmetrical distribution of the drive torques on the two output shafts 3 . 4 possible. The axle shaft wheels 13 . 14 are crown-toothed. The pitch circle radius of the axle shaft gear 13 , is vzw. smaller than the pitch circle radius of the axle shaft gear 14 ,
Das Mittendifferential 8 weist eine Sperrvorrichtung 17a auf. Die Sperrvorrichtung 17a wirkt zwischen mindestens zwei Bauteilen des Differentials 2, z. B. zwischen dem Differentialkorb 9 und einem der Achswellenräder 13, 14. Durch die Hemmung der Relativdrehung der beiden Bauteile wird die Ausgleichsfunktion des Mittendifferentials 8 reduziert und damit das übertragbare Drehmoment erhöht und das Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges verbessert.The center differential 8th has a locking device 17a on. The locking device 17a acts between at least two components of the differential 2 , z. B. between the differential carrier 9 and one of the axle shaft gears 13 . 14 , By inhibiting the relative rotation of the two components is the compensation function of the center differential 8th reduces and thus increases the transmittable torque and improves the handling of the motor vehicle.
Das Mittendifferential 8 weist als Sperrvorrichtung 17a vorzugsweise zwei Reibungsbremsen, insbesondere zwei Lamellenbremsen 16, 17 auf. Die beiden Lamellenbremsen 16, 17 weisen jeweils Innenlamellen 18 und Außenlamellen 19 auf. Die Innenlamellen 18 und die Außenlamellen 19 sind wechselweise angeordnet. Die Innenlamellen 18 sind jeweils drehfest, aber axial verschiebbar an einem Innenlamellenträger 20 angeordnet. Die beiden Lamellenbremsen 16, 17 weisen die zum einen mit dem Differentialkorb 9 drehfest verbundenen Außenlamellen 19 und zum anderen die mit dem jeweiligen Ausgleichsrad 10, 11 drehfest verbundenen Innenlamellen 18 auf. Die Achswellenräder 13, 14 sind zusammen mit den Innenlamellen 18 relativ zu den Außenlamellen 19 axial verschiebbar angeordnet. Die Außenlamellen 19 sind jeweils an einem Lamellenträger 21 angeordnet. Die beiden Lamellenträger 21 für die Außenlamellen 19 sind drehfest mit dem Differentialkorb 9 verbunden. Die beiden Lamellenträger 21 können integral an dem Differentialkorb 9 ausgebildet sein.The center differential 8th has as a locking device 17a preferably two friction brakes, in particular two disc brakes 16 . 17 on. The two multi-disc brakes 16 . 17 each have inner plates 18 and outer plates 19 on. The inner disks 18 and the outer plates 19 are arranged alternately. The inner disks 18 are each rotationally fixed, but axially displaceable on an inner disk carrier 20 arranged. The two multi-disc brakes 16 . 17 have the one with the differential carrier 9 rotatably connected outer plates 19 and on the other hand with the respective balancing wheel 10 . 11 rotatably connected inner plates 18 on. The axle shaft wheels 13 . 14 are together with the inner plates 18 relative to the outer disks 19 arranged axially displaceable. The outer disks 19 are each on a plate carrier 21 arranged. The two plate carriers 21 for the outer plates 19 are rotatable with the differential carrier 9 connected. The two plate carriers 21 can be integral with the differential carrier 9 be educated.
Die Achswellenräder 13, 14 sind jeweils axial verschiebbar auf der Abtriebswelle 4 bzw. auf der Verbindungswelle 15 angeordnet. Die beiden Achswellenräder 13, 14 können bspw. über eine Steckverzahnung (nicht näher dargestellt) mit der Abtriebswelle 4 bzw. der Verbindungswelle 15 verbunden sein. Durch diese axial bewegliche Verbindung der Achswellenräder 13, 14 werden die Lamellenbremsen 16, 17 selbsttätig durch die Axialkomponente der zwischen den Achswellenräder 13, 14 und den Ausgleichsrädern 10, 11 wirksamen Verzahnungskräfte verschoben. Durch diese Verschiebung werden die Lamellenbremsen 16, 17 betätigt.The axle shaft wheels 13 . 14 are each axially displaceable on the output shaft 4 or on the connecting shaft 15 arranged. The two axle gears 13 . 14 can, for example, via a spline (not shown in detail) with the output shaft 4 or the connecting shaft 15 be connected. Through this axially movable connection of the axle-shaft wheels 13 . 14 become the multi-disc brakes 16 . 17 automatically by the axial component of the between the axle gears 13 . 14 and the balancing wheels 10 . 11 effective meshing forces postponed. By this shift, the disk brakes 16 . 17 actuated.
Das Mittendifferential 8 ist selbstsperrend ausgebildet. Die Lamellenbremsen 16, 17 werden über die vom Antriebsmoment abhängige, axiale Abdrängkraft durch die Ausgleichsverzahnung angesteuert. Diese Abdrängkraft kann linear vom Antriebsmoment abhängen. Wenn die Lamellenbremsen 16, 17 vollständig geschlossen sind, entspricht die Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle 4 und der Verbindungswelle 15 der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 5. In diesem Fall ist das Mittendifferential 8 vollständig gesperrt. Wenn die Lamellenbremsen 16, 17 nur teilweise geschlossen sind, d. h. schlupfend arbeiten, dann ist das Mittendifferential 8 nur teilweise gesperrt.The center differential 8th is self-locking. The multi-disc brakes 16 . 17 are controlled by the drive gear dependent, axial Abdrängkraft by the differential gear. This Abdrückkraft can depend linearly on the drive torque. When the multi-disc brakes 16 . 17 are completely closed, corresponds the rotational speed of the output shaft 4 and the connecting shaft 15 the rotational speed of the drive shaft 5 , In this case, the center differential is 8th completely locked. When the multi-disc brakes 16 . 17 are only partially closed, ie work slipping, then the center differential 8th only partially blocked.
Die Abtriebswelle 3 und die Abtriebswelle 4 sowie die Verbindungswelle 15 sind vzw. koaxial zueinander angeordnet. Die Antriebswelle 5 und die beiden Abtriebswellen 3, 4 sind um eine gemeinsame geometrische Achse drehbar gelagert. Die Abtriebswelle 4 ist als nicht näher bezeichnete Hohlwelle ausgebildet und umschließt die Antriebswelle 5. Die Verbindungswelle 15 ist vzw. ebenfalls als Hohlwelle ausgebildet.The output shaft 3 and the output shaft 4 as well as the connecting shaft 15 are vzw. arranged coaxially with each other. The drive shaft 5 and the two output shafts 3 . 4 are rotatably mounted about a common geometric axis. The output shaft 4 is designed as unspecified hollow shaft and surrounds the drive shaft 5 , The connecting shaft 15 is vzw. also formed as a hollow shaft.
Die Koppelvorrichtung 6 ist vzw. als eine Lamellenkupplung 22 ausgebildet. Die Lamellenkupplungen 22 weist einen Außenlamellenträger 23 und einen Innenlamellenträger 24 auf. Der Außenlamellenträger 23 trägt nicht näher bezeichnete Außenlamellen und der Innenlamellenträger 24 trägt nicht näher bezeichnete Innenlamellen. Die Innenlamellen und die Außenlamellen sind hierbei wechselweise geschichtet angeordnet. Die Außenlamellen und die Innenlamellen sind jeweils drehfest, aber axial verschiebbar relativ zu dem Außenlamellenträger 23 und dem Innenlamellenträger 24 angeordnet. Die Innenlamellen und die Außenlamellen bilden ein Lamellenpaket 25. Die Lamellenkupplung 22 weist das Lamellenpaket 25 auf. Der Außenlamellenträger 23 ist drehfest mit der Abtriebswelle 3 verbunden. Der Innenlamellenträger 24 ist drehfest mit der Verbindungswelle 15 verbunden. Durch Komprimierung des Lamellenpaketes 25 schließt die Lamellenkupplung 22 bzw. die Koppelvorrichtung 6 und es wird zwischen der Verbindungswelle 15 und der Abtriebswelle 3 eine drehfeste Verbindung hergestellt.The coupling device 6 is vzw. as a multi-plate clutch 22 educated. The multi-plate clutches 22 has an outer disc carrier 23 and an inner disc carrier 24 on. The outer disc carrier 23 carries unspecified outer disks and the inner disk carrier 24 carries unspecified inner fins. The inner plates and the outer plates are hereby arranged alternately layered. The outer disks and the inner disks are each rotationally fixed, but axially displaceable relative to the outer disk carrier 23 and the inner disc carrier 24 arranged. The inner disks and the outer disks form a disk pack 25 , The multi-plate clutch 22 has the disk pack 25 on. The outer disc carrier 23 is non-rotatable with the output shaft 3 connected. The inner disc carrier 24 is non-rotatable with the connecting shaft 15 connected. By compression of the disk pack 25 closes the multi-plate clutch 22 or the coupling device 6 and it gets between the connecting shaft 15 and the output shaft 3 made a non-rotatable connection.
Die Stellvorrichtung 7 ist doppeltwirkend ausgebildet. Die Stellvorrichtung 7 weist ein axial verschiebbares Betätigungsmittel 26 auf, wobei das Betätigungsmittel 26 zwischen der Koppelvorrichtung 6 und der Sperrvorrichtung 17a des Mittendifferentials 8 angeordnet ist. Die Stellvorrichtung 7 ist insbesondere zwischen der Koppelvorrichtung 6, nämlich der Lamellenkupplung 22 und der Lamellenbremse 17 angeordnet. Die Stellvorrichtung 7 wirkt mit dem Betätigungsmittel 26 auf das Lamellenpaket 25 der Koppelvorrichtung 6 und das nicht näher bezeichnete Lamellenpaket der Lamellenbremse 17 ein. Das Betätigungsmittel 26 ist radial außerhalb der Verbindungswelle 15 angeordnet. Das Betätigungsmittel 26 umgibt die Verbindungswelle 15.The adjusting device 7 is double-acting. The adjusting device 7 has an axially displaceable actuating means 26 on, wherein the actuating means 26 between the coupling device 6 and the locking device 17a of the center differential 8th is arranged. The adjusting device 7 is in particular between the coupling device 6 namely, the multi-plate clutch 22 and the multi-disc brake 17 arranged. The adjusting device 7 acts with the actuating means 26 on the disk pack 25 the coupling device 6 and the unspecified disk pack of the multi-disc brake 17 one. The actuating means 26 is radially outside the connecting shaft 15 arranged. The actuating means 26 surrounds the connecting shaft 15 ,
Die Stellvorrichtung 7 weist einen Stellmotor M auf. Der Stellmotor M treibt vzw. eine Kugelrampe 27 an, wodurch das Betätigungsmittel 26 in Axialrichtung verschiebbar ist. In 1 ist das Betätigungsmittel 26 derart angeordnet, so dass das Lamellenpaket 25 komprimiert ist und damit die Koppelvorrichtung 6 geschlossen ist. Die Sperrvorrichtung 17a ist durch die Stellvorrichtung 7 nicht betätigt, wenn mit der Stellvorrichtung 7 die Koppelvorrichtung 6 geschlossen ist. Die Lamellenbremse 16 ist durch das Betätigungsmittel 26 nicht betätigt. Die Lamellenbremse 16 ist in 1 geöffnet dargestellt. In 1 ist daher die Abtriebswelle 3 angekoppelt und das selbstsperrende Mittendifferential 8 ist aktiv. Je nach Fahrsituation und anliegendem Drehmoment arbeitet das Mittendifferential 8 als selbstsperrendes Mittendifferential 8 und stellt einen Allradantrieb an der Vorder- und Hinterachse bereit. Beide Antriebswellen 3, 4 werden dabei angetrieben.The adjusting device 7 has a servomotor M on. The servomotor M drives vzw. a ball ramp 27 on, whereby the actuating means 26 is displaceable in the axial direction. In 1 is the actuating means 26 arranged so that the plate pack 25 is compressed and thus the coupling device 6 closed is. The locking device 17a is through the actuator 7 not actuated when with the actuator 7 the coupling device 6 closed is. The multi-disc brake 16 is by the actuating means 26 not activated. The multi-disc brake 16 is in 1 opened. In 1 is therefore the output shaft 3 coupled and the self-locking center differential 8th is active. Depending on the driving situation and applied torque, the center differential works 8th as a self-locking center differential 8th and provides four-wheel drive on the front and rear axles. Both drive shafts 3 . 4 are being driven.
In 2 ist die Abtriebswelle 3 abgekoppelt. Hierzu ist das Betätigungsmittel 26 in der entgegengesetzten Richtung – hier nach links – verschoben, so dass das Lamellenpaket 25 entspannt ist und im Wesentlichen kein Drehmoment von der Verbindungswelle 15 auf die Abtriebswelle 3 übertragen wird. Das Betätigungsmittel 26 betätigt die Lamellenbremse 17, so dass der Differentialkorb 9 und das Achswellenrad 14 mit der gleichen Drehgeschwindigkeit umlaufen. Dadurch wird die Drehbewegung des Differentialkorbs 9 über die Ausgleichsräder 10, 11 ebenfalls auf die andere Abtriebswelle 4 übertragen. Das Mittendifferential 8 ist kurzgeschlossen bzw. gesperrt.In 2 is the output shaft 3 decoupled. For this purpose, the actuating means 26 in the opposite direction - here to the left - shifted so that the disk set 25 is relaxed and essentially no torque from the connecting shaft 15 on the output shaft 3 is transmitted. The actuating means 26 operates the multi-disc brake 17 so that the differential carrier 9 and the axle shaft 14 revolve at the same rotational speed. This will cause the rotational movement of the differential carrier 9 over the differential gears 10 . 11 also on the other output shaft 4 transfer. The center differential 8th is shorted or locked.
Alternativ zur Kugelrampe 27 kann ein Hydraulikzylinder zur axialen Verschiebung des Betätigungsmittels 26 vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Stellvorrichtung 7 derart ausgebildet, dass im gespannten Zustand Drehmoment auf die Abtriebswelle 3 übertragen wird und im entspannten Zustand der Stellvorrichtung 7 die Koppelvorrichtung 6 geöffnet ist, so dass die Abtriebswelle 3 abgekoppelt ist. Im abgekoppelten Zustand der Koppelvorrichtung 6 kann die Abtriebswelle 3 kein Drehmoment übertragen. Um ein Gleichgewicht der inneren und äußeren Momente im Mittendifferential 8 bereitzustellen, ist die Stellvorrichtung 7 doppeltwirkend ausgebildet. Im in 2 dargestellten Zustand der Differentialanordnung 1 wird nur die Abtriebswelle 4 angetrieben. Wenn das Mittendifferential 8 kurzgeschlossen ist (vgl. 2) wird aus dem Allradfahrzeug ein frontgetriebenes Kraftfahrzeug. In dem Schaltzustand der Stellvorrichtung 7, in dem die Abtriebswelle 3 abgekoppelt ist, ist das Mittendifferential 8, nämlich insbesondere die Lamellenbremse 17 zeitgleich, axial komprimiert und damit kurzgeschlossen. Es ist nun über das Mittendifferential 8 ein Drehmoment auf die Antriebswelle 4 übertragbar. Wenn über die axial wirkende Stellvorrichtung 7 die Abtriebswelle 3 über das Lamellenpaket 25 wieder angekoppelt wird, ist gleichzeitig die axiale Verspannung der Lamellenbremse 17 gelöst. Das Lamellenpaket (nicht näher bezeichnet) der Lamellenbremse 17 legt sich dann wieder an eine mechanische Anlagefläche 28 im Differentialkorb 9 bzw. am Lamellenträger 21 an. Der Antriebsstrang arbeitet nun wieder als Allradantriebsstrang mit dem selbstsperrenden Mittendifferential 8.Alternative to the ball ramp 27 may be a hydraulic cylinder for axial displacement of the actuating means 26 be provided. Preferably, the adjusting device 7 designed such that in the tensioned state torque on the output shaft 3 is transferred and in the relaxed state of the actuator 7 the coupling device 6 open, leaving the output shaft 3 disconnected. In the decoupled state of the coupling device 6 can the output shaft 3 no torque transmitted. To balance the inner and outer moments in the center differential 8th to provide, is the actuator 7 double-acting design. Im in 2 illustrated state of the differential assembly 1 only the output shaft is 4 driven. If the center differential 8th is shorted (cf. 2 ) From the four-wheel drive vehicle is a front-wheel drive. In the switching state of the adjusting device 7 in which the output shaft 3 is decoupled, is the center differential 8th , namely in particular the multi-disc brake 17 at the same time, axially compressed and thus short-circuited. It is now over the center differential 8th a torque on the drive shaft 4 transferable. If over the axially acting actuator 7 the output shaft 3 over the disk pack 25 is coupled again, is also the axial tension of the multi-disc brake 17 solved. The plate pack (unspecified) of the multi-disc brake 17 then lies down again to a mechanical contact surface 28 in the differential carrier 9 or on the plate carrier 21 at. The powertrain is now working again as a four-wheel drive train with the self-locking center differential 8th ,
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Differentialanordnungdifferential assembly
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22
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Differentialdifferential
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33
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Abtriebswelleoutput shaft
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44
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Abtriebswelleoutput shaft
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4a4a
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Zahnradgear
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55
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Antriebswelledrive shaft
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66
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Koppelvorrichtungcoupling device
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77
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Stellvorrichtunglocking device
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88th
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Mittendifferentialcenter differential
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99
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Differentialkorbdifferential carrier
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1010
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Ausgleichsradpinion
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1111
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Ausgleichsradpinion
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1212
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Radialachseradial axis
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1313
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Achswellenradside gear
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1414
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Achswellenradside gear
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1515
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Verbindungswelleconnecting shaft
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1616
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Lamellenbremsemulti-disc brake
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1717
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Lamellenbremsemulti-disc brake
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17a17a
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Sperrvorrichtunglocking device
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1818
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Innenlamelleinner plate
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1919
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Außenlamelleouter plate
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2020
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Lamellenträgerplate carrier
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2121
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Lamellenträgerplate carrier
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2222
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Lamellenkupplungmulti-plate clutch
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2323
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AußenlamellenträgerExternal disk carrier
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2424
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InnenlamellenträgerInner disk carrier
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2525
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Lamellenpaketdisk pack
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2626
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Betätigungsmittelactuating means
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2727
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Kugelrampeball ramp
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2828
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Anlageflächecontact surface
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MM
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Stellmotorservomotor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 102006001334 B3 [0002] DE 102006001334 B3 [0002]
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DE 102007018024 A1 [0003] DE 102007018024 A1 [0003]
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DE 3924520 C2 [0004] DE 3924520 C2 [0004]