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Die
Erfindung betrifft ein Differenzialgetriebe für ein Fahrzeug gemäß der im
Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Bei
aus der Praxis bekannten Fahrzeugen wird ein von einer Antriebsmaschine
erzeugtes Antriebsmoment bedarfsgerecht über ein Getriebe zu den Antriebsrädern geleitet.
Sind Fahrzeuge, wie beispielsweise Allrad-Pkw oder allradgetriebene
Lkw, mit mehreren angetriebenen Achsen ausgeführt, wird die Leistung der
Antriebsmaschine im Antriebsstrang eines solchen Fahrzeugs zwischen
den einzelnen Antriebsachsen verteilt.
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Dabei
werden so genannte Differenzialgetriebe zur Leistungsverteilung
eingesetzt, wobei Längsdifferenziale
in Fahrtrichtung gesehen zur Längsverteilung
der Antriebsleistung der Antriebsmaschine zwischen mehreren angetriebenen
Achsen eines Fahrzeuges eingesetzt werden. Des Weiteren werden so
genannte Querdifferenziale bzw. Ausgleichsgetriebe in Bezug auf
die Fahrtrichtung eines Fahrzeugs zu einer Querverteilung der Antriebsleistung
zwischen den Antriebsrädern
einer Fahrzeugachse verwendet.
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Herkömmlich verwendete
Bauarten von Differenzialgetrieben sind unter anderem so genannte Kegelraddifferenziale,
Stirnraddifferenziale in Planetenbauweise oder auch Schneckenraddifferenziale. Insbesondere
Stirnraddifferenziale werden wegen der Möglichkeit zur unsymmetrischen
Momentenverteilung meist als Längsdifferenziale
eingesetzt.
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Das
in der Antriebsmaschine erzeugte Antriebsmoment wird bei einem Kegelraddifferenzial
auf ein beispielsweise spiral- oder hypoidverzahntes Kegelrad in
das Kegelraddifferenzial eingeleitet und über einen Differenzialkäfig bzw.
Differenzialkorb auf Ausgleichskegelräder übertragen, die wie ein Waagebalken
wirken und immer ein Drehmomentengleichgewicht zwischen zwei Abtriebswellen
des Kegelraddifferenzials herstellen. Bei Geradeausfahrt eines mit
dem Kegelraddifferenzial ausgeführten
Fahrzeuges laufen der Differenzialkäfig, die Achskegelräder, die
verdrehfest mit den Achskegelrädern
verbundenen Achswellen sowie die Ausgleichskegelräder im Inneren
des Differenzialkäfigs
als Block um, wobei zwischen Differenzialbolzen und den darauf gelagerten
Ausgleichskegelrädern
sich keine Relativbewegung einstellt.
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Während einer
Kurvenfahrt muss sich eine Achswelle bzw. eine mit dem auf der Kurvenaußenseite
befindlichen Rad einer Fahrzeugachse verbundene erste Abtriebswelle
des Kegelraddifferenzials schneller drehen als die mit dem auf der
Kurveninnenseite angeordneten Rad verbundene zweite Achswelle bzw.
zweite Abtriebswelle des Differenzials, wobei sich die Achskegelräder und
die Ausgleichskegelräder
in an sich bekannter Art und Weise derart aufeinander abwälzen, dass
der Drehzahlausgleich zwischen den Rädern einer Fahrzeugachse stattfindet.
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Letztgenannte
Differenzialgetriebe, die üblicherweise
als Querverteilergetriebe zwischen der Antriebsmaschine eines Fahrzeuges
und einem Rad einer im Bereich der Antriebsmaschine in Fahrzeugquerrichtung
verlaufenden Fahrzeugachse angeordnet werden, weisen nachteilhafterweise
in Einbaulage in Fahrzeugquerrichtung derartige äußere Abmessungen auf, dass
der in diesem Bereich eines Fahrzeuges in Fahrzeugquerrichtung zur
Verfügung stehende
Bauraum bei Vorhandensein eines Lenkgetriebes für diese Differenzialgetriebe
nicht ausreichend ist.
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In
einem derartigen Fall ist es erforderlich, das Differenzialgetriebe
auf der dem Lenkgetriebe abgewandten Seite der Antriebsmaschine
anzuordnen, wobei ein Getriebeausgangsmoment eines Hauptgetriebes
von einem lenkge triebeseitig der Antriebsmaschine angeordneten Getriebeausgang
des Hauptgetriebes mittels einer aufwändigen Drehmomentführung auf
die dem Lenkgetriebe abgewandte Seite der Antriebsmaschine zum Eingang
des Differenzialgetriebes geführt
werden muss.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Differenzialgetriebe
zur Verfügung
zu stellen, mit dem eine Krafteinleitung in das Differenzialgetriebe
auf derselben Seite der Antriebsmaschine durchführbar ist, auf der ein Getriebeausgang
eines Hauptgetriebes sowie ein Lenkgetriebe eines Antriebsstranges
eines Fahrzeuges angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einem Differenzialgetriebe gemäß den Merkmalen des Patentanspruches
1 gelöst.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Differenzialgetriebe
für ein
Fahrzeug zum Verteilen eines über
eine Antriebswelle auf ein Tellerrad geleiteten Antriebsmomentes
einer Antriebsmaschine auf zwei Abtriebswellen und zum Ausgleichen
einer Drehzahldifferenz zwischen den beiden Abtriebswellen, wobei eine
Koppelstelle der Abtriebswelle von einem Differenzialkäfig umfasst
ist, der in einem Gehäuse
des Differenzialgetriebes über
wenigstens zwei Lagereinrichtungen gelagert ist, besteht auf einfache
Art und Weise die Möglichkeit,
ein Getriebeausgangsmoment eines Hauptgetriebes selbst bei beengten
Bauraumverhältnissen
auf derselben Seite der Antriebsmaschine eines Antriebsstranges
des Fahrzeuges in das Differenzialgetriebe einzuleiten, auf der
ein Getriebeausgang des Hauptgetriebes sowie ein Lenkgetriebe angeordnet
ist.
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Dies
wird dadurch ermöglicht,
dass wenigstens eine der Lagereinrichtungen am Umfang des Differenzialkäfigs im
Bereich der Koppelstelle zwischen den Austrittsbereichen der Abtriebswellen
aus dem Differenzialkäfig
angeordnet ist. Dadurch ist das Gehäuse des Differenzialgetriebes
in axialer Richtung bzw. in Einbaulage in Fahrzeugquerrichtung schmal
ausführbar
und beansprucht daher in dieser Dimension nur derart wenig Bauraum,
dass das Differenzialgetriebe auf der Seite der Antriebsmaschine angeordnet
werden kann, auf der sowohl der Getriebeausgang des Hauptgetriebes
als auch ein Lenkgetriebe eines Fahrzeuges angeordnet ist, wodurch vorteilhafterweise
auf eine aufwändige
Drehmomentführung
verzichtet werden kann.
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Das
bedeutet, dass bei dem erfindungsgemäß ausgeführten Differenzialgetriebe
wenigstens eine Lagereinrichtung im Vergleich zu einem herkömmlich ausgeführten Differenzialgetriebe
so nah wie möglich
an den Differenzialkäfig
herangerückt
ist bzw. auf den Differenzialkäfig
gesetzt ist, um ein Differenzialgetriebe mit einem möglichst
geringen Bauraumbedarf in axialer Richtung zu erhalten.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung
sind beide Lagereinrichtungen am Umfang des Differenzialkäfigs zwischen
den Austrittsbereichen der Abtriebswellen auf dem Differenzialkäfig angeordnet,
so dass ein Bauraumbedarf in axialer Richtung bzw. in Einbaulage
in Fahrzeugquerrichtung des erfindungsgemäß ausgeführten Differenzialgetriebes
im Vergleich zu herkömmlich
ausgeführten
Differenzialgetrieben weiter reduziert ist.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Patentansprüchen
und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen
Ausführungsbeispielen,
wobei zur Verbesserung der Übersichtlichkeit
in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele für bau- und
funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
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Es
zeigt:
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1 eine
stark schematisierte Vorderansicht einer Antriebsmaschine mit Komponenten
einer Fahrzeugvorderachse, bei der ein Antriebsmoment in Fahrzeugquerrichtung
zwischen den beiden Fahrzeugseiten über ein erfindungsgemäßes Differenzialgetriebe
verteilt wird;
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2 die
stark schematisierte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieles
eines erfindungsgemäß ausgeführten Differenzialgetriebes; und
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3 eine
stark schematisierte Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles
eines erfindungsgemäß ausgeführten Differenzialgetriebes.
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In 1 sind
mehrere Komponenten einer Fahrzeugvorderachse 1 eines Fahrzeuges
zusammen mit einer Antriebsmaschine 2 in stark schematisierter
Darstellung gezeigt. Dabei wird ein Antriebsmoment der Antriebsmaschine 2 zunächst einem nicht
näher dargestellten
Hauptgetriebe, mittels dem mehrere Übersetzungen darstellbar sind
und jedes an sich aus der Praxis bekannte Getriebe sein kann, zugeführt und
einem vorliegend als Querverteilergetriebe ausgeführten Differenzialgetriebe 3 in
Form eines der in dem Hauptgetriebe eingestellten Übersetzung
entsprechend transformierten Getriebeausgangsmoment des Hauptgetriebes
zugeführt
und wird von dort auf die beiden Abtriebswellen 4, 5,
welche mit den Antriebsrädern 6, 7 der
Fahrzeugvorderachse 1 verbunden sind, weitergeleitet.
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Das
Differenzialgetriebe 3 ist vorliegend als Querdifferenzial
zum Verteilen des dem Differenzialgetriebe 3 zugeführten Drehmomentes
in Fahrzeug querrichtung zwischen den beiden Antriebsrädern 6, 7 der
antreibbaren Fahrzeugachse 1 ausgeführt und kann hiervon abweichend
auch als ein Längsdifferenzial
zum Verteilen eines Antriebsmomentes einer Antriebsmaschine in Fahrzeuglängsrichtung
zwischen zwei antreibbaren Fahrzeugachsen ausgeführt sein. Dabei kann das Differenzialgetriebe
beispielsweise als ein Kegel-, Stirn- oder Kronenraddifferenzial ausgebildet
sein.
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Die
Einleitung des Getriebeausgangsmomentes des Hauptgetriebes in das
Differenzialgetriebe 3 erfolgt über ein jeweils in 2 bzw. 3 dargestelltes
Tellerrad 8 des Differenzialgetriebes 3 kämmendes
Kegelrad 9, das über
eine Seitenwelle 10 mit dem Getriebeausgang des Hauptgetriebes verbunden
ist. Das Differenzialgetriebe 3 ist vorliegend zwischen
der Antriebsmaschine 1 und einem Lenkgetriebe 11 des
Fahrzeuges angeordnet.
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2 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäß ausgeführten Differenzialgetriebes,
bei dem ein Differenzialkäfig 12 in
einem Gehäuse 13 des
Differenzialgetriebes 3 über zwei Lagereinrichtungen 14 und 15 gelagert
ist. Bei dieser Ausführung
des Differenzialgetriebes 3 ist die Lagereinrichtung 14 am
Umfang des Differenzialkäfigs 12 im Bereich
einer Koppelstelle der beiden Abtriebswellen 4 und 5 zwischen
Austrittsbereichen 17, 18 der Abtriebswellen 4 und 5 aus
dem Differenzialkäfig 12 angeordnet.
Die Lagereinrichtung 15 ist hingegen im Bereich des Austrittsbereiches 18 der
Abtriebswelle 5 angeordnet.
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Diese
Anordnung der beiden Lagereinrichtungen 14 und 15 ermöglicht das
in 2 dargestellte Differenzialgetriebe 3 im
Vergleich zu herkömmlich ausgeführten Differenzialgetrieben,
bei welchen die Lagereinrichtungen zwischen dem Differenzialkäfig und
dem Gehäuse
des Differenzialgetriebes in der selben Art und Weise wie die Lagereinrichtung 15 angeordnet
sind, auf der der Abtriebswelle 4 zugewandten Seite mit
einem reduzierten axialen Bauraumbe darf auszuführen, so dass das Differenzialgetriebe 3 in
der in 1 dargestellten Art und Weise zwischen der Antriebsmaschine 2 und
dem Lenkgetriebe 11 anordenbar ist.
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Die
Abtriebswellen 4 und 5 sind im Bereich ihrer in
einen Innenraum 19 vorkragenden Enden jeweils mit einem
Achskegelrad 20, 21 ausgeführt, welche jeweils mit den
Ausgleichsrädern 22, 23 des
Differenzialgetriebes 3 in bekannter Art und Weise kämmen.
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Weiter
Bezug nehmend auf 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäß ausgeführten Differenzialgetriebes 3 dargestellt,
welches sich von dem in 2 dargestellten Differenzialgetriebe 3 dahingehend
unterscheidet, dass sowohl die Lagereinrichtung 14 als
auch die Lagereinrichtung 15 am Umfang des Differenzialkäfigs 12 im Bereich
der Koppelstelle 16 zwischen den Austrittsbereichen 17 und 18 der
Abtriebswellen 4 und 5 aus dem Differenzialkäfig 12 angeordnet
sind. Das bedeutet, dass die Lagereinrichtung 15 in der
selben Art und Weise zwischen dem Gehäuse 13 des Differenzialgetriebes 3 und
dem Differenzialkäfig 12 angeordnet
ist, wie die Lagereinrichtung 14, welche die Koppelstelle 16 in
radialer Richtung am Umfang des Differenzialkäfigs 12 umgreift.
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Damit
weist das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel
des Differenzialgetriebes 3 in axialer Richtung des Differenzialgetriebes 3 einen
geringeren Bauraumbedarf als das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel
des Differenzialgetriebes 3 auf, da die Lagerstelle 15 bei
dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels des Differenzialgetriebes 3 in axialer
Richtung neben der Koppelstelle 16 der Abtriebswellen 4 und 5 im
Austrittsbereich 18 des Differenzialkäfigs 12 angeordnet
ist.
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Das
bedeutet, dass die Lagereinrichtung 14 bzw. die Lagereinrichtungen 14 und 15 bei
den in 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen
des Differenzialgetriebes 3 zur Reduzierung des axialen
Bauraumbedarfes im Vergleich zu herkömmlichen Differenzialen so
nah wie möglich
an den Differenzialkäfig
heran gerückt
bzw. auf den Käfig
gesetzt sind, wobei diese Maßnahme
in radialer Richtung des Differenzialgetriebes 3 einen
erhöhten
Bauraumbedarf verursachen, da durch die Anordnung der Lagereinrichtungen 14 und 15 zwischen
dem Differenzialkäfig 12 und
dem Gehäuse 13 des
Differenzialgetriebes 3 ein größerer Abstand als bei herkömmlichen
Differenzialgetrieben vorzusehen ist.
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Der
Differenzialkäfig 12 gemäß 2 ist zweiteilig
ausgeführt,
um sowohl die Kegelräder 20, 21 sowie
Ausgleichsräder 22 und 23 im
Innenraum 19 des Differenzkäfigs 12 platzieren
und in der dargestellten Art und Weise mit den Abtriebswellen 4, 5 in Eingriff
bringen zu können.
Des Weiteren ist eine Montage der Ausgleichräder 22, 23 auf
einem Führungsbolzen 24 vereinfacht.
Die beiden Hälften
des zweiteilig ausgeführten
Differenzialkäfigs 12 werden über eine
im Bereich des Tellerrades 8 vorgesehene Verschraubung
oder Verschweißung
miteinander verbunden.
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Abweichend
hierzu ist der Differenzialkäfig 12 des
in 3 dargestellten Ausführungsbeispieles des Verteilergetriebes 3 einteilig
ausgeführt.
Um sowohl die Ausgleichsräder 22, 23 als
auch die Kegelräder 20, 21 in
den Innenraum 19 des Differenzialkäfigs 12 einführen zu
können,
ist der Differenzialkäfig 12 im
Bereich zwischen der Lagereinrichtung 15 und dem Tellerrad 8 sowie
im Bereich der Lagerstelle 14 und dem Tellerrad 8 jeweils
mit einer Montageöffnung 25 bzw. 26 ausgeführt.
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- 1
- Fahrzeugvorderachse
- 2
- Antriebsmaschine
- 3
- Differenzialgetriebe
- 4
- Abtriebswelle
- 5
- Abtriebswelle
- 6
- Antriebsrad
- 7
- Antriebsrad
- 8
- Tellerrad
- 9
- Kegelrad
- 10
- Seitenwelle
- 11
- Lenkgetriebe
- 12
- Differenzialkäfig
- 13
- Gehäuse
- 14
- Lagereinrichtung
- 15
- Lagereinrichtung
- 16
- Koppelstelle
- 17
- Austrittsbereich
- 18
- Austrittsbereich
- 19
- Innenraum
- 20
- Kegelrad
- 21
- Kegelrad
- 22
- Ausgleichsrad
- 23
- Ausgleichsrad
- 24
- Führungsbolzen
- 25
- Montageöffnung
- 26
- Montageöffnung