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Patent Searching and Data


Title:
POWER DIVIDER FOR MOTOR VEHICLES AND LUBRICATION THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/015394
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a power divider for motor vehicles, comprising a housing (1, 2), a primary shaft (4) and a secondary shaft (7), wherein a friction clutch (8) consisting of an outer part (11) which is rigidly connected to the primary shaft, and an inner part (12), derives torque from the primary shaft (4) and delivers said torque to the secondary shaft (7) by means of the inner part (12) and a displacement drive (18, 19, 22). In order to ensure a sufficient supply of lubrication oil under all conditions, a oil reservoir (30) which at least partially surrounds the ramp ring (25, 26) is fixed in the housing (1, 2) between the coupling (8) and the displacement drive (18, 19), whereby the base of said oil reservoir (30) comprises at least one opening (40) which is adjacent to the upper part of the periphery of the ramp ring (25, 26), and the oil reservoir (30) has at least one guiding device (36) which extends into the centrifugal area of the displacement drive (18, 19), through which the centrifuged lubrication oil is received in the reservoir (30).

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Inventors:
GRATZER FRANZ (AT)
KRAXNER MARKUS (AT)
VOCKENHUBER MARIO (AT)
Application Number:
PCT/AT2005/000293
Publication Date:
February 16, 2006
Filing Date:
July 26, 2005
Export Citation:
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Assignee:
MAGNA DRIVETRAIN AG & CO KG (AT)
GRATZER FRANZ (AT)
KRAXNER MARKUS (AT)
VOCKENHUBER MARIO (AT)
International Classes:
B60K17/344; F16H57/04; F16H48/20; (IPC1-7): B60K17/344; F16H57/04
Foreign References:
US4699249A1987-10-13
EP0268904A21988-06-01
US4531421A1985-07-30
EP0268904A21988-06-01
Attorney, Agent or Firm:
Kovac, Werner (Liebenauer Hauptstrasse 317, Graz, AT)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Gehäuse (1,2), einer Primärwelle (4) und einer Sekundärwelle (7), wobei eine aus einem mit der Primärwelle drehfest verbundenen Aussenteil (11) und aus einem Innenteil (12) bestehende Reibungskupplung (8) von der Primärwel Ie (4) Drehmoment abzweigt und über den Innenteil (12) und einen Versatztrieb der Sekundärwelle (7) zufährt, und zur Betätigung der Kupp¬ lung zwischen ihr und dem Versatztrieb zwei gegeneinander verdrehbare Rampenringe (25,26) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass a) im Gehäuse (1,2) zwischen Kupplung (8) und Versatztrieb (18,19) ein die Rampenringe (25,26) teilweise umgreifendes Ölreservoir (30) befes¬ tigt ist, dessen Boden (31) mindestens eine erste Öffnung (40) hat, die an einen oberen Teil des Umfanges der Rampenringe (25,26) anschließt, b) das Ölreservoir (30) mindestens eine in den Förderbereich des Versatz¬ triebes (18,19) reichende Leiteinrichtung (36;36*) hat, durch die vom Versatztrieb(18,19) gefördertes Schmieröl in das Reservoir (30) ge¬ langt.
2. Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölreservoir (30) nebst dem Boden (31) eine Vorderwand (32), eine Rückwand (33) und eine äussere Umfangswand (34) hat, wobei die Leitein¬ richtung (36,36*) an der Vorderwand (32) angeordnet ist und der Boden (31) als erste Öffnung (40) einen Schlitz hat, der unter Zwischenschaltung von Dichtungen (46) an beide Rampenringe (25,26) anschließt, sodass Schmieröl zwischen diese gelangt.
3. Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass na he der von Boden (31) und Rückwand (33) gebildeten Kante des Ölreser voirs (30) mindestens eine zweite Öffnung (41) ist, durch die Schmieröl zu dem Lamellenpaket (13) der Kupplung (8) gelangt.
4. Verteilergetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der der mindestens einen zweiten Öffnung (41) zugewandte Teil (15) der Kupplung (8) eine rotierende Auffangkammer (43) und von dieser mindes¬ tens eine zu dem Lamellenpaket (13) fuhrende auswärts geneigte Bohrung (47) hat.
5. Verteilergetriebe nach Anspruch 2, wobei der Kupplungsinnenteil (12) mittels einer Kuppelverzahnung (44) mit einer zum Versatztrieb (18, 19) führenden Hohlwelle (17) drehfest verbunden ist, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Kuppelverzahnung (44) einzelne Zähne (60;61;60,61) fehlen, wodurch Ölkanäle (62;63;62,63) entstehen, durch die Schmieröl zu radialen Kanälen (45) im Kupplungsinnenteil (12) strömt, die zu dem La¬ mellenpaket (13) der Kupplung (8) fuhren.
6. Verteilergetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Umfangswand (34) des Ölreservoirs (30) über die Rückwand (33) hinaus und in den Schleuderbereich der Kupplung (8) reicht, sodass von der Kupplung abgeschleudertes Öl in das Ölreservoir (30) gelangt.
7. Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung (36*) mindestens eine Huze (50) ist.
8. Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung (36) ein an das Ölreservoir (30) anschließender sichel¬ förmiger Kammerteil ist, der aussen von einer Verlängerung (37) der äusse ren Umfangswand (34), an der von der Kupplung (8) abgewandten Seite von einer Stirnwand (55) und von einer im Schleuderbereich des Versatz¬ triebes liegenden Innenfläche (53), welche Schlitze (54) zum Auffangen des abgeschleuderten Öles hat.
Description:
VERTEILERGETRIEBE FUR KRAFTFAHRZEUGE UND DESSEN SCHMIERUNG

Die Erfindung betrifft ein Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Gehäuse, einer Primärwelle und einer Sekundärwelle, wobei ei- ne aus einem mit der Primärwelle drehfest verbundenen Aussenteil und aus einem Innenteil bestehende Reibungskupplung von der Primärwelle Dreh¬ moment abzweigt und über den Innenteil und einen Versatztrieb der Se¬ kundärwelle zufuhrt, wobei zur Betätigung der Kupplung zwischen ihr und dem Versatztrieb zwei gegeneinander verdrehbare Rampenringe vorgese- hen sind.

Verteilergetriebe werden bei allradgetriebenen Fahrzeugen zur Verteilung des Drehmomentes auf mehrere Achsen, insbesondere auf Vorderachse und Hinterachse eingesetzt. Das ist in verschiedenen Modi möglich, etwa mit einem von einer Lamellenkupplung sperrbaren Längsdifferential. Ein wei¬ terer Modus besteht in der Zuschaltung der Verbindung zur Sekundärwelle, die meist der vorderen Achse zugeordnet ist. Bei der Zuschaltung mittels einer steuerbaren Reibungskupplung spricht man von „Torque on Demand". Die Schmierung von Verteilergetrieben mit ihren wegen des Versatztriebes großen Höhenunterschieden und dem hohen Kühlölbedarf der Reibungs¬ kupplung, vor allem bei Schlupfbetrieb, erfordert üblicherweise eine eigene von der Primärwelle aus angetriebene Ölpumpe, die wegen des nicht regel¬ baren Antriebes auf den maximalen Schmierölbedarf bei schleifender Kupplung ausgelegt sein muss. Dadurch ist der durch die Ölpumpe verur¬ sachte Leistungsverlust im Verteilergetriebe erheblich.

Aus der EP 268 904 ist ein Verteilergetriebe mit Längsdifferential und Lamellenkupplung bekannt, bei dem unter Verzicht auf eine Ölpumpe Öl von einem die Primärwelle umgebenden Ringraum bis zur weit entfernten Kupplung gelangen soll. Dazu ist ein rotierender Kragen vorgesehen, des¬ sen zylindrischer Teil innen schraubenförmige Ölförderwulste hat. Der Ringraum zwischen der Primärwelle und einer sie umgebenden Hohlwelle, die Teil des Versatztriebes ist, ist lang und eng, sodaß die ausreichende und sichere Ölversorgung bezweifelt werden mag, insbesondere wenn die Rei¬ bungskupplung länger mit Schlupf betrieben wird.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, bei einem Verteilergetriebe eine unter allen Bedingungen ausreichende Versorgung mit Schmieröl sicherzustellen. Erfindungsgemäß wird das mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Anspruches erreicht. So wird das Schmieröl vom Versatztrieb empor ge¬ fördert, an die Leiteinrichtung geschleudert, durch diese in das Ölreservoir geleitet, in dem sich ein hoch gelegener Ölspiegel einstellt, und gelangt durch die erste(n) Öfmung(en) zwischen die Rampenringe. Da diese nicht mitrotieren (nur beim Verstellen der Kupplung drehen sie sich langsam um einen Winkel von maximal etwa 90 Grad), kann das Schmieröl radial ein¬ wärts fließen und gelangt so zu den Schmierstellen, das sind die Lager der Wellen und die Kupplung, diese ausgiebig versorgend. In Weiterbildung der Erfindung hat das Ölreservoir nebst dem Boden eine Vorderwand, eine Rückwand und eine äussere Umfangswand, wobei die Leiteinrichtungen an der Vorderwand angeordnet sind und der Boden als erste Öffnung einen Schlitz hat, der unter Zwischenschaltung von Dichtun- gen an beide Rampenringe anschließt, sodass Schmieröl zwischen diese gelangt (Anspruch 2). Das hoch gelegene Ölreservoir ist ein geschlossener Raum, in dem sich keine rotierenden Teile befinden, sodass keine Plansch¬ verluste auftreten. Der Schlitz und die ihn umgebenden Abdichtungen sor¬ gen im Zusammenwirken mit dem hohen Ölspiegel im Ölreservoir dafür, dass viel Öl zwischen die meist stillstehenden Rampenringe gelangt, ohne dass viel daneben geht. Dadurch kann auf Ölbohrungen in der Primärwelle verzichtet werden.

In Weiterverfolgung des Erfindungsgedankens ist nahe der von Boden und Rückwand gebildeten Kante des Ölreservoirs mindestens eine zweite Öff¬ nung, durch die Schmieröl direkt zu den Lamellen der Kupplung gelangt (Anspruch 3). Dazu hat der der mindestens einen zweiten Öffnung zuge¬ wandte Teil der Kupplung eine rotierende Auffangkammer und von dieser mindestens eine zu dem Lamellenpaket führende auswärts geneigte Boh- rung (47) (Anspruch 4). Die Auffangkammer reicht nahe an das Ölreservoir heran, fangt das aus der zweiten Öffnung austretende und das von dem axi¬ alen Nadellager geförderte Öl auf, von wo es durch Fliehkraft direkt an die Kupplungslamellen herangeführt wird.

Wenn der Kupplungsinnenteil mittels einer Kuppelverzahnung mit einer zum Versatztrieb führenden Hohlwelle drehfest verbunden ist, besteht eine vorteilhafte Weiterbildung darin, dass der Kuppelverzahnung einzelne Zähne fehlen, wodurch Ölkanäle entstehen, durch die Schmieröl zu radia- len Kanälen im Kupplungsinnenteil strömt, die zu den Lamellen der Kupp¬ lung fuhren (Anspruch 5). So wird das Schmieröl auf einem zweiten Weg zu den von dem Ölreservoir weiter entfernten Kupplungslamellen geführt. Dabei wird durch die in den radialen Kanälen herrschende Fliehkraft ein Sog ausgeübt, der das Schmieröl durch die Zahnlücken der Kuppelzähne hindurchzieht.

In einer bevorzugten Weiterbildung reicht die äussere Umfangswand des Ölreservoirs über die Rückwand hinaus in den Schleuderbereich der Kupp¬ lung, sodass von der Kupplung abgeschleudertes Öl in das Ölreservoir ge- langt (Anspruch 6). Dadurch wird der Ölspiegel im Ölreservoir hoch und im Sumpf des Versatzes tief gehalten.

Die Leiteinrichtungen können im Rahmen der Erfindung verschieden aus¬ gebildet sein. Sie haben die Aufgabe, das vom Versatztrieb geförderte Schmieröl aufzufangen und seine kinetische Energie so umzulenken, dass es in axialer Richtung zum Ölreservoir strömt. So können die Leiteinrich¬ tungen eine Huze oder mehrere Huzen sein (Anspruch 7), oder ein an das Ölreservoir anschließender sichelförmiger Kammerteil, der aussen von ei¬ ner Verlängerung der äusseren Umfangswand, an der von der Kupplung abgewandten Seite von einer Stirnwand, und von einer im Schleuderbe¬ reich des Versatztriebes liegenden Innenwand, welche Öffnungen zum Auffangen des abgeschleuderten Öles hat (Anspruch 8).

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar: - Fig. 1 : Einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßen Verteilerge¬ triebe, - Fig. 2: Schnitt nach II-II in Fig. 1, erste Ausfuhrungsform, - Fig. 3 : Schnitt nach H-II in Fig. 1, zweite Ausführungsform, - Fig. 4: Schnitt nach III-III in Fig. 1.

In Fig. 1 sind die Elemente eines Verteilergetriebes von einem Gehäuse 1 und einem Gehäusedeckel 2 umgeben, die entlang einer vertikalen Trenn- finge 3 miteinander verschraubt sind. Im Inneren befindet sich eine im Ge¬ häuse 1, 2 in einem Lager 5 und in einem nicht mehr dargestellten zweiten Lager gelagerte Primärwelle 4 und eine versetzt und parallel angeordnete Sekundärwelle 7 (nur angedeutet), die weit unten im Gehäuse 1, 2 gelagert ist. Die Primärwelle 4 ist hier gleichzeitig Eingangswelle und Ausgangs- welle zu einer angetriebenen Achse, meist der hinteren. Von der Sekun¬ därwelle 7 führt eine nicht dargestellte Welle zu einer zweiten angetriebe¬ nen Achse, meist der Vorderachse. Um das über die Sekundärwelle 7 abge¬ führte Drehmoment regelbar von der Primärwelle 4 abzweigen zu können, ist eine Reibungskupplung 8 konzentrisch auf der Primärwelle angebracht.

Die Reibungskupplung 8 ist eine Lamellenkupplung, die aus einem glok- kenförmigen und mit der Primärwelle 4 drehfest verbundenen Kupplungs- aussenteil 11 und einem Kupplungsinnenteil 12 besteht, der über eine Hohlwelle 17 drehfest mit einem Zahnrad 18 verbunden ist. Im Inneren des Aussenteiles 11 der Kupplung 8 befindet sich in bekannter Weise ein La¬ mellenpaket 13 und ein Federpaket 14, hier radial innerhalb des Lamellen¬ paketes 13. Weiters ist ein Aktuator 16 vorgesehen, der hier aus zwei von einem nicht dargestellten Verstellantrieb gegeneinander verdrehbaren Ram¬ penringen 25,26 mit dazwischen einer Anzahl Kugeln 27 besteht. Diese setzen eine relative Verdrehung in eine axiale Verschiebung einer An- druckplatte 15 der Kupplung um. Die mittels Nadellagern 20 auf der Pri¬ märwelle 4 gelagerte, aus der Hohlwelle 17 und dem ersten Zahnrad 18 be¬ stehende Einheit, ist über eine Zahnkette 22 mit einem zweiten Zahnrad 19 5 auf der Sekundärwelle 7 antriebsverbunden. Die beiden Zahnräder 18, 19 und die Zahnkette 22 bilden einen Versatztrieb. Anstelle der Zahnkette könnten auch miteinander kämmende Zahnräder vorgesehen sein.

Das im oberen Bereich des Gehäuses 1, 2 untergebrachte Ölreservoir ist ein 10 dünnwandiger Hohlkörper, der von einem Boden 31, einer Vorderwand 32, einer Rückwand 33 und einer äußeren Umfangswand 34 gebildet ist. Der Boden 31 ist im wesentlichen zylindrisch und folgt über eine gewisse Bo¬ genlänge der Aussenkontur der Rampenringe 25, 26. Vorderwand 32 und Rückwand 33 sind ungefähr in achsnormalen Ebenen und sichelförmig. Die 15 äußere Umfangswand 34 ist Teil eines Zylinders, an ihr ist das gesamte Öl¬ reservoir 30 mittels Ohren 35 aufgehängt, die in der Trennfuge 3 zwischen den Gehäuseteilen 1, 2 eingeklemmt sind. Aus der Vorderwand 32 reichen allgemein mit 36 bezeichnete Leiteinrichtungen in den Förderbereich, ins¬ besondere Schleuderbereich, des Versatztriebes 18, 19, der eine Zahnkette 20 22 aufweisen oder nur aus Zahnrädern bestehen kann. Mögliche Ausfuh¬ rungsformen der Leiteinrichtung 36 sind anhand der Fig. 2 beschrieben. Die äußere Umfangswand 34 reicht nach hinten über die Rückwand 33 hin¬ aus, bis zum Kupplungsaußenteil 11, wobei zwischen ihr und der Rück¬ wand 33 Durchtritte 39 bestehen. Diese Verlängerung fangt von der Kup- 25 plung 8 abgeschleudertes Schmieröl auf und leitet es in das Ölreservoir 30. Im Inneren der äußeren Umfangswand 34 ist dazu noch eine Umlenkrippe 38 vorgesehen.

Der Boden 31 des Ölreservoirs 30 hat eine Reihe von ersten Öffnungen 30 oder einen Schlitz 40, durch die Schmieröl zwischen die Rampenringe 25, 26 strömt. Wenn die erste Öffnung 40 ein in Umfangsrichtung verlaufender Schlitz ist, kann er auf einer oder auf beiden Seiten zu den Rampenringen 25, 26 hin abgedichtet sein. Weil die Rampenringe 25, 26 nur zeitweise und dann langsam drehen, sind an die Dichtungen 46 keine hohen Anforderun¬ gen zu stellen. In der Nähe der Verschneidung von Boden 31 und Rück¬ wand 33 ist mindestens eine zweite Öffnung 41 (vorzugsweise auch ein Schlitz) vorgesehen, durch die ebenfalls Öl aus dem Ölreservoir 30 aus¬ strömt. Die Andruckplatte 15 der Kupplung 8 reicht sehr nahe an die Rückwand 33 heran und hat eine rotierende Auffangkammer 43. Von die¬ ser fuhren leicht auswärts geneigte Bohrungen 47 in das Innere der Kupp¬ lung. Durch die Neigung der Bohrungen 47 fördert die Fliehkraft Schmier¬ öl in die Kupplung.

Das aus den ersten Öffnungen 40 beziehungsweise dem Schlitz zwischen die Rampenringe 25, 26 eintretende Schmieröl fließt an den Kugeln 27 vorbei nach innen, gelangt zu den Nadellagern und in den Raum, in dem sich die Tellerfedern 14 befinden. Dazu hat der Kupplungsinnenteil 12 ein¬ gefräste Nuten 48. Das Schmieröl gelangt auf verschiedenen Wegen zu dem Lamellenpaket 13. Zum ersten wirken die Nadeln des Nadellagers 42 als Förderschaufeln, die Öl in die rotierende Auffangkammer 43 in der An¬ druckplatte 15 schleudern, zum zweiten strömt auch Öl aus dem Raum der Tellerfedern 14 durch weitere Bohrungen 49 zum Lamellenpaket, und zum dritten gelangt Schmieröl zu Kuppelzähnen 44, die die Verbindung zwi- sehen dem Kupplungsinnenteil 12 und der Hohlwelle 17 herstellen in an¬ hand der Fig. 3 zu beschreibender Weise zu radialen Kanälen 45, die die Verbindung zum Lamellenpaket 13 der Kupplung 8 herstellen und so eine reichliche Kühlströmung bieten.

In Fig. 2 ist die sichelförmige Gestalt des Ölreservoirs 30 erkennbar. Es kann aus Blech oder einem geeigneten Kunststoff bestehen. Die allgemein mit 36 bezeichnete Leiteinrichtung bildet in dieser Ansicht den oberen Teil der Sichel mit einer sich über dem Versatztrieb erstreckenden ungefähr zy- lindrischen Innenfläche 53. Diese weist eine Anzahl von axial gerichteten Schlitzen 54 auf, in die das vom Versatztrieb geforderte Öl eintritt und so in das Ölreservoir 30 gelangt.

In der Variante der Fig. 3 sind die Leiteinrichtungen 36* einzelne Huzen 50, von denen 2 eingezeichnet sind. Jede der Huzen 50, 50' ist im Quer¬ schnitt quaderförmig beziehungsweise trapezförmig und bildet eine Prall¬ wand 51 und eine Rinne 52. Die Prallwand 51 fangt das angeförderte Schmieröl auf, die gegebenenfalls nach innen gebördelte Rinne 52 leitet es in das Ölreservoir 30.

Fig. 4 zeigt die besondere Ausgestaltung der Kuppelzähne 44, die den Durchtritt von Schmieröl in axialer Richtung gestattet. Der Kupplungsin¬ nenteil 12 hat nach innen ragende Kuppelzähne 60, die Hohlwelle 17 nach außen ragende Kuppelzähne 61 so wie bei einer üblichen Kuppelverzah- nung, wobei der Querschnitt der Kuppelzähne 60, 61 beliebig ist, insbeson¬ dere aber rechteckig oder dreieckig. Um den Durchtritt von Schmieröl zu gestatten sind jedoch einzelne Kuppelzähne weggelassen oder entfernt. So entstehen entweder Zahnlücken 62 durch Weglassen einzelner Kuppelzäh¬ ne 61 oder Zahnlücken 63 durch Weglassen einzelner Kuppelzähne 60.