DE102005003509A1

DE102005003509A1 - Differentialeinheit, insbesondere Sperrdifferential, und Antriebssystem für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE102005003509A1
Application number: DE200510003509
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Kalmbach
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2006-07-27
Also published as: WO2006079418A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Differentialeinheit, insbesondere Sperrdifferential für den Einsatz in Antriebssträngen zur Leistungsübertragung auf zwei Räder und als Ausgleichsgetriebe mit wenigstens einem Eingang und zwei Ausgängen. DOLLAR A Die Differentialeinheit ist gekennzeichnet durch folgende Merkmale: DOLLAR A - mit zwei koaxial zueinander angeordneten Ausgleichsgetrieben in Form von Dreiwellengetrieben, umfassend jeweils eine erste Welle, die mit dem Eingang drehfest gekoppelt ist, jeweils eine zweite Welle, welche mit dem Ausgang drehfest gekoppelt ist und jeweils eine dritte Welle, die drehbar gelagert ist; DOLLAR A - mit einem jedem Dreiwellengetriebe zugeordneten Umlenkgetriebe, über welches die jeweils dritte Welle mit Mitteln zur Abstützung gekoppelt ist, wobei das Umkehrgetriebe eine Drehrichtungsänderung bewirkt; DOLLAR A - mit Mitteln zur wenigstens indirekten Abbremsung der dritten Welle jedes Dreiwellengetriebes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Differentialeinheit, insbesondere ein Sperrdifferential, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1; ferner ein Antriebssystem für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge mit einer derartigen Differentialeinheit.

Differentialeinheiten zur Verteilung eines Eingangsdrehmomentes auf zwei Abtriebswellen mit einer eingebauten Sperreinrichtung sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Stellvertretend wird auf die Druckschrift DE 38 10 169 C2 und die DE-PS 35 42 184 verwiesen. Aus letzterer ist ein Sperrdifferential in Planetenbauweise bekannt, dessen Planeten einerseits mit einem innenverzahnten Hohlrad und andererseits mit einem außenverzahnten Sonnenrad kämmen, wobei alle Räder in einer Ebene angeordnet sind. Das auf die beiden Abtriebswellen abgegebene Drehmoment ist unterschiedlich groß. Die Sperrwirkung beruht dabei darauf, dass die Planeten-Stirnräder mit dem inneren Sonnenrad bei relativer Drehung der beiden Abtriebswellen, also bei Kurvenfahrt oder beim Durchdrehen der mit einer der Abtriebswellen verbundenen Räder, als Zahnradpumpen wirken. Dabei wird das innerhalb des Differentialgetriebes befindliche und radial nach außen gedrängte Druckmedium, im allgemeinen Schmieröl, von der Verzahnung der Planetenräder erfasst und radial nach innen gefördert. Dabei ist der Planetenträger als ein die Planetenräder und das innere Sonnenrad dicht umschließendes Pumpengehäuse ausgebildet. Das Sperrmoment entsteht durch den Aufbau eines hydrostatischen Druckes, der durch die Spalte zwischen der Verzahnung und/oder dem Gehäuse aufgebaut wird. Je dichter die Planeten im eng umschließenden Gehäuse anliegen, desto höher ist das Sperrmoment. Die Planeten haben somit die Tendenz, die relative Drehung zwischen dem inneren und dem äußeren Sonnenrad zu hemmen. Dieses Stirnraddifferential hat die Eigenschaft, dass sich das eingeleitete Drehmoment nur im Verhältnis der Radien des inneren bzw. äußeren Sonnenrades auf die beiden Abtriebswellen verteilt. Eine Aufteilung des Drehmomentes je zur Hälfte auf die beiden Abtriebswellen ist nicht möglich. Ferner wird bei einem Sperrdifferential der beschriebenen Art in der Sperrsituation aufgrund der kraftschlüssigen Bauweise auch das Sperrmoment im selben Verhältnis wie das Antriebsmoment verteilt.

Bei Antrieben, bei denen ein gleich hohes Drehmoment auf beiden Abtriebswellen gewünscht wird, sind Differentialgetriebe aus dem Fachbuch „Zahnradgetriebe" (Johannes Lohrmann, Konstruktionsbücher, Band 26, Springer Verlag) bekannt. Für Kegelraddifferentiale, die vor allem zwischen den beiden Rädern einer Antriebsachse verwendet werden, sind ferner Sperreinrichtungen jener Art bekannt, bei der die resultierende Axialkraft auf der Verzahnung zum Betätigen einer Reibungsbremse verwendet wird.

Aus der Druckschrift DE 38 10 169 C2 ist ein Stirnrad-Differentialgetriebe vorbekannt, das auf die beiden Abtriebswellen jeweils ein gleich hohes Drehmoment überträgt und eine Sperreinrichtung aufweist, die auf einfache Weise ein hohes Sperrmoment entwickelt, verzögerungs- und stoßfrei einsetzt und dennoch schlupffähig ist. Auch diese Ausführung ist selbstsperrend.

Aus der Druckschrift EP 0965 511 B1 ist eine Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge vorbekannt, bei welcher den beiden Schienenrädern der Achseinheit zwei dreigliedrige Überlagerungs-Radsätze zugeordnet sind, von denen jeweils ein erstes Glied mit jeweils einem Schienenrad drehfest gekoppelt ist, ein zweites Glied mit dem entsprechenden Glied des anderen Überlagerungsradsatzes über eine Welle gleichsinnig gekoppelt ist und das jeweils dritte Glied mit dem entsprechen Glied des anderen Überlagerungs-Radsatzes über ein Umkehrgetriebe gegensinnig drehend gekoppelt ist. Zur Beeinflussung des in der Achseinheit von einem Fahrzeugrad zum anderen übertragbaren Relativdrehmomentes und damit der Relativverdrehung ist ein auf die mit dem Überlagerungetriebe gekoppelte Welle passives, semiaktives oder aktives Torsionselement, beispielsweise in Form einer Bremseinrichtung, eines Drehdämpfers oder ähnliches vorgesehen. Durch Anlegen der Bremseinrichtung kann dabei die Relativverdrehung der Räder gehemmt oder wie mit einem Sperrdifferential unterbunden werden. Bei dieser Ausführung sind die zur Realisierung der Differentialfunktion erforderlichen Elemente im Bereich bzw. in unmittelbarer räumlicher Nähe zur der leistungsübertagenden Ebene angeordnet und daher bei der Auslegung mit zu berücksichtigen und in den zur Verfügung stehenden begrenzten Bauraum zu integrieren. Des weiteren ist die in dieser Ausführung beschriebenen Lösung zur Abstützung der Relativdrehmomente nicht verschleißfrei.

Da insbesondere für den Einsatz in Schienenfahrzeugen mechanische, formschlüssige und extern gesteuerte hydraulische Sperreinrichtungen vielfach zu aufwendig und unzuverlässig sind, während des weiteren bekannte Viskosesperreinrichtungen darüber hinaus einen zu großen Bauraum beanspruchen können, vielfach jedoch aufgrund der zunehmenden Anforderungen eine große Spreizung der Sperrwerte gewünscht wird, welche zusätzlich auch frei einstellbar ist, sowie andere Lösungen eine Anordnung der Elemente der Differentialfunktion im Bereich der leistungsübertragenden Ebene beinhalten, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Differentialeinheit, insbesondere ein Sperrdifferential, zu entwickeln, dass dieses zum einen als Ausgleichsgetriebe zur gleichmäßigen Verteilung des Eingangsdrehmomentes auf die beiden zur selben Achse gehörenden Antriebsräder unabhängig von deren Drehzahl dient und ferner ein Durchrutschen der Räder durch eine zuschaltbare Sperrfunktion vermeidet. Die erfindungsgemäße Lösung soll sich dabei durch einen geringen konstruktiven und steuerungstechnischen Aufwand auszeichnen.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben. Ein Antriebssystem für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge mit einer erfindungsgemäßen Differentialeinheit ist in Anspruch 34 beschrieben.

Die Differentialeinheit, insbesondere ein Sperrdifferential, für den Einsatz in Antriebssträngen zur Leistungsübertragung auf zwei an einer gemeinsamen Achse gelagerte Räder und/oder ein Ausgleichsgetriebe umfasst wenigstens einen Eingang und zwei Ausgänge und zwei koaxial zueinander angeordnete Ausgleichsgetriebe in Form von Dreiwellengetrieben. Jeder Ausgang ist dabei mit einem der anzutreibenden Räder wenigstens mittelbar gekoppelt, d. h. direkt oder indirekt. Jedes Dreiwellengetriebe umfasst dabei eine erste Welle, die mit dem Eingang drehfest gekoppelt ist, eine zweite Welle, die mit dem Ausgang drehfest gekoppelt ist, und jeweils eine dritte Welle, die frei drehbar gelagert ist, d. h. nicht festgesetzt ist Der Begriff Welle ist dabei funktional zu verstehen. Dies bedeutet, dass nicht lediglich nur Vollwellen oder Hohlwellen in Frage kommen, sondern auch rotierende Elemente, beispielsweise einzelne Getriebeelemente, oder an diese angeformte Naben diese Aufgaben übernehmen. Jedem der Dreiwellengetriebe ist ferner ein Getriebe zugeordnet, umfassend mindestens jeweils einen Ausgang, über welches oder welche die jeweils dritte Welle mit Mitteln zur Abstützung des Reaktionsmomentes gekoppelt ist bzw. sind. Der oder die mit den Mitteln zur Abstützung gekoppelte Ausgang bzw. die Ausgänge der Getriebe sind räumlich in einem Bereich angeordnet, der außerhalb des Abstandes der theoretischen Verbindungslinie zwischen den dritten Wellen von der theoretischen Verbindungsachse der beiden Räder liegt. Vorzugsweise ist das Getriebe als Umkehrgetriebe ausgeführt, welches eine Drehrichtungsänderung bewirkt. Ferner sind einer der Wellen jedes Dreiwellengetriebes wenigstens mittelbar, d. h. direkt, oder aber in der Kopplung zwischen den Mitteln zur Abstützung und dieser Mittel zur Abbremsung zugeordnet, wobei über die Größe des Bremsmomentes die Sperrwirkung steuerbar ist. Die Mittel zur Abstützung sind dabei derart konzipiert, dass die jeweils dritten Wellen über diese gegensinnig drehend koppelbar sind. Vorzugsweise sind die Mittel zur Abstützung als Umkehrgetriebe ausgeführt.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass das Differential, insbesondere eine Vielzahl von Elementen zur Realisierung der Differentialfunktion nunmehr nicht als ein in die Leistungsübertragung vom Antriebsstrang integriertes, rotierendes Bauteil ausgeführt ist, sondern wesentliche Funktionselemente der Differentialfunktion sich außerhalb des leistungsübertragenden Antriebsstranges befinden und nur mit geringer Differenzdrehzahl rotieren. Die zur Realisierung der Differentialfunktion neben dem Vorhandensein der Dreiwellengetriebe zusätzlich benötigten Elemente zählen nicht zur rotatorischen Masse des Antriebes. Der erforderliche Einbauraum befindet sich nicht mehr innerhalb der leistungsübertragenden Ebene, sondern kann platzsparend parallel dazu vorgesehen werden. Ferner wirken auf das Differential nicht die hohen Zentrifugalbeschleunigungen wie bei herkömmlichen Differentialanordnungen. Die Sperrfunktion durch Zuordnung der Mittel zur Abbremsung zur dritten Welle des Dreiwellengetriebes kann mit einfachen Mitteln integriert werden, wobei diese je nach Ausführung selbstsperrend oder aber durch Entscheidung des Fahrers aktivierbar ist. Aufgrund der parallelen Anordnung befinden sich die verschleißbehafteten Elemente nicht mehr zentral im Antrieb in rotierenden Komponenten, sondern sind von außen her leichter zugänglich und einfacher austauschbar.

Die Mittel zur Abstützung der Reaktionsmomente sind in axialer Richtung zwischen den beiden Dreiwellengetrieben angeordnet, jedoch nicht koaxial zu diesen, sondern dezentral. Diese parallele Anordnung ermöglicht die bereits genannten Vorteile. Die Mittel zur Abstützung selbst können dabei sehr unterschiedlich aufgebaut sein. Entsprechend der Wahl der Mittel können diese lediglich die Funktion der Abstützung allein ausführen oder aber auch zusätzlich noch die Funktion der Mittel zur wenigstens indirekten Abbremsung der dritten Welle jedes Dreiwellengetriebes mit übernehmen. Im erstgenannten Fall werden vorzugsweise mechanische Mittel zur Abstützung des Reaktionsmomentes eingesetzt, die einen Stirnradsatz oder eine Kegel- oder Kronenradstufe umfassen. Der Stirnradsatz besteht dabei aus n miteinander kämmenden Stirnrädern mit n = gerade. Dabei ist jeweils das Eingangsstirnrad drehfest mit einem Ausgang eines der beiden vorzugsweise als Umkehrgetriebe ausgeführten Getriebe verbunden, während das Ausgangsstirnrad des Stirnradsatzes jeweils mit dem Ausgang des jeweils anderen der beiden Getriebe gekoppelt ist. Die Kopplung mit dem Ausgang der Getriebe, insbesondere Umkehrgetriebe kann dabei direkt mit den diese bildenden Getriebeelementen oder aber einer, mit dieser eine bauliche Einheit bildenden Stützwelle erfolgen.

Bei Ausführung der Mittel zur Abstützung in Form eines Kegelradsatzes umfasst dieser zwei, jeweils mit einem Ausgang des Umkehrgetriebes drehfest gekoppelte Kegelräder, die über ein Zwischenrad miteinander kämmen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Funktionen der Mittel zur Abstützung mit der Funktion der Abbremsung der dritten Welle des Dreiwellengetriebes zusammengefasst. In diesem Fall wird von einer mechanischen Lösung Abstand genommen und es werden zur Abstützung zwei Hydromotoren verwendet, deren Antriebswellen jeweils mit den Ausgängen der einzelnen Umkehrgetriebe verbunden sind. Die beiden Hydromotoren sind hydraulisch miteinander gekoppelt und über Kreuz verschaltet. Zusätzlich können Mittel zur Steuerung der Leistungsabgabe durch die Hydromotoren vorgesehen werden, die eine freie Einstellbarkeit der Bremswirkung auf jede dritte Welle des Dreiwellengetriebes ermöglichen. Diese Lösung arbeitet nahezu verschleißfrei und stellt hinsichtlich des konstruktiven Aufwandes eine besonders einfach zu realisierende kompakte Lösung dar. Erfolgt die Kopplung eines Hydromotors mit der dritten Welle über einen Kegel- oder Kronenradsatz, kann in besonders vorteilhafter Weise der Einbau der Hydromotoren in Längsrichtung des Fahrzeuges erfolgen, was eine noch optimalere Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraumes erlaubt.

Im einfachsten Fall weist jedes einem Dreiwellengetriebe zugeordnete Getriebe nur einen Ausgang auf. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung können jedoch auch mehrere Ausgänge und damit miteinander über die Mittel zur Abstützung koppelbare Stützwellen pro Getriebe zum Ausgleich von Radialkräften und für Redundanz vorgesehen werde. Dies bietet ferner den Vorteil, dass insbesondere bei Verwendung von Hydromotoren zur Abstützung und Abbremsung, welche beispielsweise in 2 × 180° oder 3 × 120° – Anordnung angeordnet werden, hinsichtlich ihrer Auslegung mehrere jedoch kleinere Einheiten verwendet werden können. Bezüglich der Zuordnung von Mitteln zur Abbremsung zu den einzelnen Stützwellen bestehen dabei die folgenden Möglichkeiten:

a) nur an einer der Stützwellen
b) an mehreren Stützwellen
c) an allen Stützwellen
d) an den Mitteln zur Abstützung
e) direkt an einer der Wellen
f) eine Kombination aus einer der Möglichkeiten a) bis c) mit einer der Möglichkeiten gemäß d) oder e).

Mittels der Bremseinrichtung bzw. Bremseinrichtungen kann dabei ein dauerhaftes Bremsmoment (Grundkoppelmoment) oder aber ein variables Bremsmoment (Sperrmoment) erzeugt werden.

Die als Ausgleichsgetriebe vorgesehenen Dreiwellengetriebe sind vorzugsweise als Planetenradgetriebe ausgebildet und weisen vorzugsweise ein erstes Getriebeelement in Form eines Sonnenrades, ein zweites Getriebeelement in Form eines Hohlrades, ein drittes Getriebeelement in Form von Planetenrädern und ein viertes Getriebeelement in Form eines Steges auf. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung werden jeweils die ersten Wellen der Dreiwellengetriebe von den Sonnenrädern der Planetenradgetriebe, die zweiten Wellen von den Stegen und die dritten Wellen von den Hohlrädern der Planetenradgetriebe gebildet. Andere Zuordnungen, beispielsweise die Zuordnung der ersten Welle zum Hohlrad oder Steg und dementsprechende Zuordnung der Funktionen der zweiten und dritten Welle zu den anderen Getriebegliedern sind denkbar. Beide Dreiwellengetriebe sind koaxial angeordnet. Die Dreiwellengetriebe können dabei zur Erzeugung der notwendigen Getriebeübersetzung genutzt werden. Dies bietet den Vorteil der Einsparung eines zusätzlichen Übersetzungsgetriebes. Das mit der dritten Welle gekoppelte und vorzugsweise als Umkehrgetriebe ausgeführte Getriebe kann vielgestaltig ausgeführt werden. Denkbar sind im einfachsten Fall die Ausführung als

a) Stirnradstufe
b) Kegelradstufe
c) Kronenradsatz

mit n miteinander kämmenden Rädern, wobei n = gerade ist. Vorzugsweise sind dabei Umkehrgetriebe und Dreiwellengetriebe jeweils in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Gemäß einer besonders kompakten Bauweise wird der Eingang des Umkehrgetriebes von einem die dritten Welle bildenden Getriebeelement oder einem drehfest mit diesem gekoppelten Element gebildet. Dazu wird bei Ausführungen mit Ausbildung der dritten Wellen von den Hohlrädern der Planetenradgetriebe das jeweilige Hohlrad mit einer entsprechenden Außenverzahnung versehen, wobei diese gleichzeitig den Eingang des Umkehrgetriebes bildet. Der Ausgang des Umkehrgetriebes wird dann vom entsprechenden Rad oder aber einer drehfest mit diesem gekoppelten Stützwelle gebildet.

Bezüglich der Ausführung der Mittel zur wenigstens indirekten Abbremsung der dritten Welle des Dreiwellengetriebes besteht eine Vielzahl von Möglichkeiten. Denkbar sind

a) mechanische
b) hydraulische, insbesondere hydrodynamische oder hydrostatische Lösungen
c) elektrische Bremseinrichtungen
d) eine Kombination aus den Möglichkeiten a) bis c).

Dabei können die Bremseinrichtungen entweder direkt jeweils den einzelnen Stützwellen, der dritten Welle des Dreiwellengetriebes oder einem Element des Umkehrgetriebes oder aber der Mittel zur Abstützung zugeordnet werden. Dabei kann jeder Radebene eine einzelne Bremseinrichtung zugeordnet werden, wobei diese in Summe gemeinsam wirken, jedoch den Vorzug von kleineren bzw. redundanteren Einheiten liefern, oder aber beiden Radebenen eine gemeinsame Bremseinheit.

Die Kopplung der Dreiwellengetriebe mit dem Eingang des Differentialgetriebes erfolgt in der Regel über ein Verteilergetriebe oder eine Verteilereinheit. Als Verteilergetriebe kann dabei direkt ein Kegelradgetriebe oder ein Stirnradgetriebe verwendet werden. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann jedoch auch der Abtrieb der Antriebsmaschine derart ausgestaltet werden, dass ein Durchtrieb auf beide Dreiwellengetriebe, insbesondere die ersten Wellen, möglich ist.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird als Antriebsmaschine ein Elektromotor verwendet, wobei die beiden Dreiwellengetriebe auf der Antriebswelle koaxial zueinander gelagert sind. Die quer eingebaute Antriebsmaschine ermöglicht aufgrund der beschriebenen Anordnung der beiden Dreiwellengetriebe auf deren Antriebswelle die Möglichkeit der Ausgestaltung eines besonders kompakten Antriebssystems, bei welchem der zur Verfügung stehende Bauraum in Fahrtrichtung betrachtet in besonders optimaler Weise ausgenutzt wird, da sich alle Elemente in einer Ebene befinden.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird zur Minimierung der erforderlichen Bauteile das Gehäuse der Differentialeinheit vom Achsgehäuse der Räder gebildet. Insbesondere bei der zuvor beschriebenen besonders vorteilhaften Ausgestaltung wirkt die Antriebsmaschine ebenfalls als Achsgehäuse.

Die erfindungsgemäße Lösung ist für den Einsatz in Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, aber auch Elektrofahrzeugen geeignet.

Bei den Antriebssystemen kann es sich um abgefederte oder nicht abgefederte Ausführungen handeln. Dabei können einzelne Elemente, insbesondere Antriebsmaschine oder Verteilergetriebe, Differentialeinheit aus Dreiwellengetriebe und den Mitteln zur Abstützung zu einer Einheit zusammengefasst und abgefedert am Rahmen oder beliebigen Tragelement aufgehängt werden. Zwischen dem Ausgang des Dreiwellengetriebes, insbesondere der mit dem Rad gekoppelten Welle und dem Radantrieb sind dann Gelenkelemente vorgesehen. Eine alternative Ausführung besteht darin, nur eine der Einheiten – Antriebsmaschine oder Verteilergetriebe – oder Differentialeinheit als Einheit abgefedert aufzuhängen. Die jeweils andere Einheit ist dann radfest angeordnet. Bei radfester Anordnung der Dreiwellengetriebe können diese gemäß einer besonders vorteilhaften und bauraumeffizienten Lösung in der Radnabe integriert werden. Denkbar ist aber auch eine Anordnung außerhalb der Räder. Diese Möglichkeit ist vor allem bei Nutzung von Hydromotoren zur Abstützung einfach realisierbar und hinsichtlich der Funktion relativ störunanfällig, da über die Hydraulikleitungen relativ einfach Relativbewegungen ausgeglichen werden können.

Der Differentialeinheit können ferner Mittel zur Radabbremsung zugeordnet werden. Dabei sind in Abhängigkeit des Antriebskonzeptes viele Möglichkeiten denkbar. Die Bremseinheiten, bei denen es sich um die Fahrzeugbremse handelt, können dabei das Bremsmoment mechanisch, hydraulisch oder elektrisch erzeugen. Denkbar sind beispielsweise Scheiben- oder Trommelbremsen, elektrische oder hydrodynamische Retarder. Diese können wahlweise direkt auf der Antriebsebene, beispielsweise durch Anordnung einer Bremseinheit vor der Differentialeinheit oder auf der Radebene, beispielsweise zwei Bremseinheiten, d. h. jeweils eine den einzelnen Dreiwellengetrieben nachgeschaltet angeordnet sein.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. In diesen ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung eine erste Ausführung einer erfindungsgemäß gestalteten Differentialeinheit anhand eines Ausschnittes aus einem Antriebsstrang für Schienenfahrzeuge;
2 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäß gestalteten Differentialeinheit;
3 verdeutlicht eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Differentialeinheit;
4 verdeutlicht eine Ausführung gemäß 3 mit 90° verdreht ausgerichteten Stützwellen.
Die 1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung anhand eines Ausschnittes aus einem Axialschnitt durch eine Radachse 1 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Differentials 2, insbesondere eines Sperrdifferentials 3. Dieses ist Bestandteil in Antriebssträngen von Schienenfahrzeugen und dient zur Realisierung der Differentialfunktion, insbesondere der Funktion als Ausgleichsgetriebe für Drehzahldifferenzen an den einzelnen Rädern, insbesondere bei Kurvenfahrten. Die Differentialeinheit 2 umfasst dabei einen Eingang 4, und zwei koaxial zueinander angeordnete Ausgänge 5 und 6. Die Ausgänge sind dabei drehfest mit den anzutreibenden Rädern 7 und 8 gekoppelt, d. h. entweder direkt oder über weitere Zwischenelemente. Dabei umfasst die Differentialeinheit 2 zwei koaxial zueinander angeordnete Dreiwellengetriebe 9 und 10. Jeweils eine erste Welle 11 bzw. 12 der Dreiwellengetriebe 9 bzw. 10 ist drehfest mit dem Eingang 4 gekoppelt. Beide erste Wellen 11, 12 sind ist gleichem Drehsinn rotierend mit dem Eingang 4 verbunden. Jeweils eine zweite Welle 13 bzw. 14 für das erste Dreiwellengetriebe 9 und das zweite Dreiwellengetriebe 10 ist drehfest mit dem jeweiligen Ausgang 5 bzw. 6 verbunden. Die dritte Welle 15 bzw. 16 jedes der Dreiwellengetriebe 9 und 10 ist drehbar gelagert und über ein vorzugsweise als Umkehrgetriebe ausgeführtes Getriebe 17 für das erste Dreiwellengetriebe 9 und 18 für das zweite Dreiwellengetriebe 10 mit Mitteln zur Abstützung 19 gekoppelt. Der Begriff „Welle" steht hier mehr für die Funktion als für die konkrete konstruktive Ausgestaltung beispielsweise als Vollwelle, wobei diese Funktion auch von mit den einzelnen Elementen der Dreiwellengetriebe gekoppelten Anschlusselementen, die rotationssymmetrisch aufgebaut sind, gebildet werden kann. In der konkreten Ausgestaltung ist das Dreiwellengetriebe 9 bzw. das Dreiwellengetriebe 10 als Planetenradgetriebe 20 bzw. 21 ausgeführt. Jedes Planetenradgetriebe umfasst dabei mindestens ein Sonnenrad 20.1 bzw. 21.1, ein Hohlrad 20.2 bzw. 21.2, Planetenräder 20.3 bzw. 21.3 und einen Steg 20.4 bzw. 21.4. Die Funktionen der einzelnen Wellen des Dreiwellengetriebes 9 und 10 werden dabei von diesen Getriebeelementen 20.1 bis 20.4 des Planetengetriebes 20 bzw. 21.1 bis 21.4 des Planetenradgetriebes 21 oder drehfest mit diesen gekoppelten Anschlusselementen in Form von Wellen, Hohlwellen oder die entsprechende Gestaltung dieser Getriebeelemente übernommen. Im dargestellten Fall ist die Funktion der ersten Welle 11 bzw. 12 jeweils den Sonnenrädern 20.1 und 21.1, die Funktion der zweiten Welle 12 bzw. 13 den Stegen 20.4 bzw. 21.4 und die Funktion der dritten Welle 15 bzw. 16 den Hohlrädern 20.2 bzw. 21.2 der Planetenradgetriebe 20 und 21 zugeordnet. Dementsprechend sind diese Getriebeelemente auch mit dem Eingang 4 bzw. den Ausgängen 5 und 6 gekoppelt. Die Zuordnung der als Umkehrgetriebe fungierenden Getriebe 17 und 18 erfolgt jeweils zu den einzelnen Planetenradgetrieben 20 und 21. Diese sind derart ausgeführt, dass diese wenigstens einen Eingang 22 bzw. 23 für das als Umkehrgetriebe fungierende Getriebe 17 bzw. 18 und jeweils einen Ausgang 24 bzw. 25 für die Getriebe 17 und 18 umfassen. Der Eingang ist dabei drehfest mit der dritten Welle 15 bzw. 16 des Dreiwellengetriebes 9 bzw. 10, d. h. im dargestellten Fall dem Hohlrad 20.2 bzw. 21.2 des Planetenradgetriebes 20 bzw. 21 gekoppelt. Vorzugsweise wird der Eingang 22 des Getriebes 17 und der Eingang des Getriebes 18, welcher mit 23 bezeichnet ist, direkt vom Hohlrad 20.2 bzw. 21.2 gebildet. Im einfachsten Fall ist das Getriebe 17 bzw. 18 als Stirnradstufe 26 bzw. 27 ausgeführt. Dieses umfasst eine Anzahl n miteinander kämmender Stirnräder, wobei n gerade ist. Vorzugsweise sind lediglich zwei Stirnräder vorgesehen, wobei das erste Stirnrad durch Ausbildung einer Außenverzahnung 28 bzw. 29 am Hohlrad 20.2 bzw. 21.2 gebildet wird. Das zweite Stirnrad 30 bzw. 31 der Getriebe 17 bzw. 18 bildet gleichzeitig den Ausgang 24 bzw. 25 oder ist mit einer, den Ausgang 24 bzw. 25 bildenden Stützwelle 32 bzw. 33 drehfest verbunden. Die beiden Stützwellen 32 und 33 sind dabei über die Mittel zur Abstützung 19 miteinander gekoppelt. Die Mittel zur Abstützung 19 umfassen gemäß der ersten Ausführung in der 1 einen Kegelradsatz 34. Dabei sind auf jeder Stützwelle 32 und 33 Kegelräder 35 und 36 gelagert, die mit einem weiteren dritten Kegelrad 37 kämmen. Zur Realisierung der Funktion Sperrdifferential ist der Differentialeinheit 2, insbesondere den einzelnen Stützwellen 32 bzw. 33 entweder eine gemeinsame Bremseinrichtung, hier beispielhaft den Mitteln 19 zur Abstützung in unterbrochener Darstellung und mit 38 bezeichnet zugeordnet oder aber jeder Stützwelle 32 und 33 eine separate Bremseinrichtung 38.1 bzw. 38.2 zugeordnet, die in der Summe gemeinsam wirken.
Der Eingang 4 ist im Antriebssystem mit einem Fahrmotor 39 verbunden. Insbesondere wird die von diesem abgegebene Leistung über einen Verteiler, insbesondere ein Verteilergetriebe 40, auf die erste Welle 11 bzw. 12 der Dreiwellengetriebe 9 bzw. 10 aufgeteilt. Bei der in der 1 dargestellten Ausführung ist der Fahrmotor 39 quer eingebaut. Die Aufteilung der über diesen eingebrachte Leistung erfolgt auf die ersten Wellen 11 und Welle 12, d. h., das Sonnenrad 20.1 und 21.1. Planetenradgetriebe 20 und 21 und die diesen zugeordneten Getriebe 17 und 18 sind vorzugsweise in einer Ebene, die in radialer Richtung zu einer theoretischen Achse A_R verläuft, die die Rotationsachse für die Räder 7 und 8 bildet. Diese Lösung baut in axialer Richtung sehr klein und benötigt wenig Bauraum. Ferner sind die beiden Planetenradgetriebe 20 und 21 koaxial zueinander angeordnet und koaxial zur Rotationsachse der Räder. Die Anordnung der Mittel zur Abstützung 19 erfolgt in axialer Richtung betrachtet, d. h. in einer Richtung, die durch eine Parallele durch die Rotationsachse beschreibbar ist, zwischen den beiden Planetenradgetrieben 20 und 21. Dies bedeutet, dass die Stützwellen 32 und 33 zueinander gerichtet sind.
Die Lagerung der dritten Welle 15 bzw. 16, d. h. der Hohlräder 20.2 und 21.2 erfolgt in einem, das Planetenradgetriebe 20 bzw. 21 umschließenden Gehäuse 46 bzw. 47, bei welchen es sich vorzugsweise um das Achsgehäuse 48 handelt. Die Lagerung erfolgt dabei vorzugsweise über Wälzlager.
Diese Lösung bietet den Vorteil, dass die Differentialeinheit 2 zumindest teilweise nicht mehr als ein im leistungsübertragenden Antriebsstrang integriertes rotierendes Bauteil ausgeführt ist, sondern die wesentlichen Elemente außerhalb des leistungsübertragenden Antriebsstranges angeordnet sind und nur mit geringer Differenzdrehzahl rotieren. Damit zählen die zur Differentialfunktion zusätzlich benötigten Elemente nicht mehr zur rotatorischen Masse des Gesamtantriebes. Der benötigte Einbauraum befindet sich nicht mehr innerhalb der leistungsübertragenden Ebene aufgrund der dezentralen Anordnung zur theoretischen Rotationsachse A der Räder und kann platzsparend parallel dazu angeordnet werden, wobei entsprechen der Ausgestaltung des Getriebes in der Auslegung der Mittel zur Abstützung Anpassungen an den zur Verfügung stehenden Einbauraum vorgenommen werden können. Des weiteren wirken nicht die hohen Zentrifugalbeschleunigungen wie bei herkömmlichen Differentialanordnungen. Die Sperrfunktion kann durch Vorsehen der Bremseinrichtung mit sehr einfachen Mitteln mitintegriert werden, insbesondere dadurch, dass eine Welle der Differentialfunktion gegen das feststehende Gehäuse mit jedem zu einer Bremsung geeigneten Element innerhalb oder außerhalb des Antriebes gesperrt werden kann. Dies wird gemäß 1 durch die Bremseinrichtungen 38.1, 38.2 realisiert. Die Sperrfunktion ist ebenfalls dezentral zur Rotationsachse der Räder angeordnet. Alle verschließbehafteten Elemente und/oder Betriebsöle der Steuerfunktion befinden sich ebenfalls nicht mehr zentral im Antrieb in rotierenden Komponenten und sind daher von außen sehr leicht zugänglich und einfach austauschbar. Eine innenliegende oder nach außen gehende Welle der Differentialfunktion kann festgesetzt werden, was einer Vollsperrung gleichkommt. Eine innenliegende oder nach außen gehende Welle der Differentialfunktion kann definiert und dauerhaft gebremst werden, was einem dauernd wirkenden Grundkoppelmoment gleichkommt. Bei Schienenfahrzeugen wird dies auch als Sinuslauf bezeichnet. Ferner ist eine passive Bremsung einer innenliegenden oder nach außen gehenden Welle der Differentialfunktion möglich, was einer Sperrung mit beliebigem Sperranteil bis einschließlich 100 % gleichkommt. Die Sperrmomenterzeugung, also das Maß der Bremsung, kann dabei sowohl differenzdrehzahlabhängig auch antriebsmomentabhängig sowie durch beliebige Kombinationen erzeugt werden.
Eine ideale Anordnung ergibt sich, wie in der 1 dargestellt, wenn als Fahrmotor ein Elektromotor Verwendung findet, der quer eingebaut ist und an den die beiden Planetengetriebe 20 und 21 direkt beidseitig angeflanscht werden. Diese Lösung stellt eine besonders vorteilhafte, konstruktiv einfache und kompakte Ausführung eines Antriebssystems dar.
Die 2 verdeutlicht eine alternative Ausführung einer Differentialeinheit 2.2, welche sich im wesentlichen in der Realisierung der Abstützfunktion, d. h. den Mitteln zur Abstützung 19.2 von der in der 1 beschriebenen unterscheidet. Der Grundaufbau und die Funktion entspricht ansonsten dem in 1 beschriebenen, weshalb hier im Einzelnen nicht mehr darauf eingegangen wird und für gleiche Elemente die gleichen Bezugszahlen verwendet werden. Die Mittel zur Abstützung umfassen hier einen Stirnradsatz 41, umfassend wenigstens eine Anzahl n miteinander kämmender Stirnräder, wobei n gerade ist und vorzugsweise gleich 2 beträgt. Die beiden Stirnräder sind hier mit 42 und 43 bezeichnet. Diese sind jeweils mit einem Ausgang 24.2 bzw. 25.2 des Getriebes 17.2 bzw. 18.2 gekoppelt, wobei die Kopplung direkt mit den Stirnrädern 30.2 bzw. 31.2 des Getriebes 17.2 bzw. 18.2 oder aber indirekt über die Stützwelle 32.2 bzw. 33.2 erfolgt. Daraus ist ersichtlich, dass die Stützwelle 33.2 sich zwar in Richtung der Stützwelle 32.2 erstreckt, jedoch parallel zu dieser in die Stirnradstufe 41 einläuft. Auch diese Lösung zeichnet sich durch einen geringen konstruktiven Aufwand aus. Durch das Vorsehen von Bremseinrichtungen kann auch hier eine teilweise oder auch Vollsperrung erzielt werden.
Die 1 und 2 verdeutlichen mögliche mechanische Ausführungen der Mittel 19 zur Abstützung des Reaktionsmomentes. Diese stellen dabei besonders einfache und vorteilhafte, insbesondere platzsparende Anordnungen dar. Denkbar ist jedoch auch, wie in der 3 dargestellt, als Mittel zur Abstützung hydraulische Maschinen in Form von Hydromotoren zu verwenden, welche hier mit 44 und 45 bezeichnet sind, die mit den Ausgängen 24.3, 25.3 oder Getriebe 17.3, 18.3 gekoppelt sind die über kreuz miteinander verschaltet sind. Diese Lösung stellt eine besonders komfortable und nahezu verschleißfreie Lösung zur Realisierung der Sperrfunktion dar. Insbesondere kann durch gezielte Ansteuerung der einzelnen Hydromotoren 44 und 45, beispielsweise über Mittel 49 in Form von in der Verbindung der beiden Hydromotoren 44 und 45 integrierten Ventileinrichtungen eine sehr feinfühlige Abstufung der Sperrwerte zwischen 0 und 100 Prozent erreicht werden. In diesem Fall übernimmt die Funktion der Bremseinrichtung 38.3 der jeweilige Hydromotor 44 bzw. 45 entsprechend seiner Ansteuerung. Dies bedeutet, dass keine zusätzlichen Mittel zur Abbremsung vorgesehen werden müssen.
Verdeutlicht 3 eine Ausführung mit quer eingebauten Hydromotoren 44 und 45, zeigt Figur eine alternative Ausführung mit längseingebauten Hydromotoren 44, 45. Die Getriebe 17.4 und 18.4 sind auch hier als Umkehrgetriebe ausgeführt, jedoch in Form eines Kegelradsatzes. Dieser ermöglicht eine winklige oder senkrechte Ausrichtung der einzelnen Stützwellen 32.4, 33.4 gegenüber der theoretischen Verbindungsachse A der Räder 7 und 8. Der übrige Grundaufbau und die Funktion entspricht dem in 3 beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden.
Die 1 bis 3 verdeutlichen Ausführungen mit Ausbildung der Getriebe 17 und 18 als Stirnradsatz. Es ist jedoch auch denkbar, diese als Kegelrad- oder Kronenradsatz auszubilden.

1: Radachse
2, 2.2, 2.3, 2.4: Differentialeinheit
3: Sperrdifferential
4: Eingang
5: Ausgang
6: Ausgang
7: Rad
8: Rad
9: Dreiwellengetriebe
10: Dreiwellengetriebe
11: erste Welle des Dreiwellengetriebes 9
12: erste Welle des Dreiwellengetriebes 10
13: zweite Welle des Dreiwellengetriebes 9
14: zweite Welle des Dreiwellengetriebes 10
15: dritte Welle des Dreiwellengetriebes 9
16: dritte Welle des Dreiwellengetriebes 10
17, 17.2, 17.3, 17.4: Getriebe
18, 18.2, 18.3, 18.4: Getriebe
19, 19.2, 19.3, 19.4: Mittel zur Abstützung
20: Planetenradgetriebe
21: Planetenradgetriebe
20.1, 21.1: Sonnenrad
20.2, 21.2: Hohlrad
20.3, 21.3: Planetenrad
20.4, 21.4: Steg
22: Eingang des Getriebes 17
23: Eingang des Getriebes 18
24, 24.2, 24.3, 24.4: Getriebes 17
25, 25.2, 25.3, 25.4: Ausgang des Getriebes 18
26: Stirnradstufe
27: Stirnradstufe
28: Außenverzahnung
29: Außenverzahnung
30, 30.2: zweites Stirnrad der Stirnradstufe 26
31, 31.2: zweites Stirnrad der Stirnradstufe 27
32, 32.2, 32.3, 32.4: Stützwelle
33, 33.2, 33.3, 33.4: Stützwelle
34: Kegelradsatz
35: Kegelrad
36: Kegelrad
37: Kegelrad
38: Bremseinrichtung
38.1, 38.2: Bremseinrichtung
39: Fahrmotor
40: Verteiler
41: Stirnradstufe
42: Stirnrad
43: Stirnrad
44: Hydromotor
45: Hydromotor
46: Gehäuse
47: Gehäuse
48: Achsgehäuse
49: Mittel zur Ansteuerung der Hydromotoren
A: theoretische Verbindungsachse zwischen zwei Rädern

Claims

Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4), insbesondere Sperrdifferential (3) für den Einsatz in Antriebssträngen zur Leistungsübertragung auf zwei auf einer theoretischen Verbindungsachse (A) liegenden Rädern (7, 8) und als Ausgleichsgetriebe 1.1 mit wenigstens einem Eingang (4) und zwei Ausgängen (5, 6); 1.2 mit zwei koaxial zueinander angeordneten Ausgleichsgetrieben in Form von Dreiwellengetrieben (9, 10), umfassend jeweils eine erste Welle (11, 12), die mit dem Eingang (4) drehfest gekoppelt ist, jeweils eine zweite Welle (13, 14), welche mit einem Ausgang (5, 6) drehfest gekoppelt ist und jeweils eine dritte Welle (15, 16), die drehbar gelagert ist und die mit der jeweils dritten Welle (15, 16) des anderen Dreiwellengetriebes (9, 10) gegensinnig drehend gekoppelt ist; gekennzeichnet durch folgende Merkmale: 1.3 mit einem, jedem Dreiwellengetriebe (9, 10) zugeordneten Getriebe (17,18; 17.2, 18.2; 17.3, 18.3; 17.4, 18.4) mit mindestens einem Ausgang (24, 25; 24.2, 25.2; 24.3, 25.3; 24.4, 25.4), über welches die jeweils dritte Welle (15, 16) mit Mitteln (19, 19.2, 19.3; 19.4) zur Abstützung gekoppelt ist; 1.4 mit Mitteln (38; 38.1; 38.2; 38.3; 38.4) zur wenigstens indirekten Abbremsung einer Welle jedes Dreiwellengetriebes (9, 10); 1.5 der mit den Mitteln (19, 19.2, 19.3; 19.4) zur Abstützung gekoppelte Ausgang (24, 25; 24.2, 25.2; 24.3, 25.3; 24.4, 25.4) der Getriebe (17,18; 17.2, 18.2; 17.3, 18.3; 17.4, 18.4) ist räumlich in einem Bereich angeordnet, der außerhalb des Abstandes der theoretischen Verbindungslinie zwischen den dritten Wellen (15, 16) von der theoretischen Verbindungsachse (A) der beiden Räder (7, 8) liegt.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (17,18; 17.2, 18.2; 17.3, 18.3; 17.4, 18.4) als Umkehrgetriebe ausgeführt ist, wobei das Umkehrgetriebe eine Drehrichtungsänderung bewirkt;
Differentialeinheit (2.2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (19.2) zur Abstützung einen beiden Dreiwellengetrieben (9, 10) zugeordneten Stirnradsatz (41) umfassen.
Differentialeinheit (2.2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnradsatz (41) aus n miteinander kämmenden Stirnrädern (42, 43) besteht mit n = gerade, wobei jeweils ein Stirnrad (42, 43) drehfest mit einem Ausgang (24.2, 25.2) eines der beiden Getriebe (17.2, 18.2) verbunden ist.
Differentialeinheit (2.2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnradsatz (41) zwei Stirnräder (42, 43) umfasst, wobei jedes Stirnrad (42, 43) jeweils drehfest mit einer mit dem Ausgang (24,2, 25.2) des jeweiligen Getriebes (17.2, 18.2) bzw. mit diesem eine bauliche Einheit bildenden Stützwelle (32.2, 33.2) gekoppelt ist.
Differentialeinheit (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (19) zur Abstützung einen Kegelradsatz (34) oder einen Kronenradsatz umfassen, mit jeweils einem mit einem Ausgang (24, 25) des Getriebes (17, 18) drehfest gekoppelten Kegelrad (35, 36) oder Kronenrad, wobei die Kegelräder oder Kronenräder über ein Zwischenrad (37) miteinander kämmen.
Differentialeinheit (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden mit den Ausgängen (24, 25) drehfest gekoppelten Kegelräder (35, 36) oder Kronenräder koaxial zueinander und im rechten Winkel zum Zwischenrad (7) angeordnet sind.
Differentialeinheit (2.3; 2.4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (19.3; 19.4) zur Abstützung wenigstens einen, jedem Getriebe (17.3, 18.3; 17.4, 18.4) zugeordneten Hydromotor (44, 45) umfasst, der drehfest mit dem jeweiligen Ausgang (24.3, 25.3; 24.4, 25.4) des Getriebes (17.3, 18.3; 17.4, 18.4) verbunden ist.
Differentialeinheit (2.3; 2.4) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydromotoren (44, 45) über Kreuz verschaltet sind und diesen Mittel (49) zur Steuerung der Leistungsabgabe durch die Hydromotoren (44, 45) zugeordnet sind.
Differentialeinheit (2.3; 2.4) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydromotoren (44, 45) abhängig oder unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
Differentialeinheit (2.3) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (49) zur Steuerung der Leistungsabgabe durch die Hydromotoren (44, 45) jeweils eine, den einem Getriebe (44, 45) zugeordneten Hydromotoren (44, 45) zugeordnete Steuereinrichtung und über diese ansteuerbare als Stelleinrichtung fungierende Aktoren umfassen.
Differentialeinheit (2.3) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (49) zur Steuerung der Leistungsabgabe durch die Hydromotoren (44, 45) eine beiden Hydromotoren (44, 45) gemeinsam zugeordnete Steuereinrichtung und über diese ansteuerbare als Stelleinrichtung fungierende Aktoren umfassen.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (19, 19.2, 19.3, 19.4) zur Abstützung in axialer Richtung zwischen den beiden Dreiwellengetrieben (9, 10) angeordnet sind.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (19; 19.2; 19.3) zur Abstützung parallel zur theoretischen Verbindungsachse der Rotationsachsen der ersten Wellen (11, 12) der beiden Dreiwellengetriebe (9, 10) angeordnet sind.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Dreiwellengetriebe (9, 10) als Planetenradgetriebe (20, 21) ausgebildet ist und jeweils ein erstes Getriebeelement in Form eines Sonnenrades (20.1, 21.1), ein zweites Getriebeelement in Form eines Hohlrades (20.2, 21.2), ein drittes Getriebeelement in Form von Planetenrädern (20.3, 21.3) und ein viertes Getriebeelement in Form des Steges (20.4, 21.4) umfasst.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils ersten Wellen (11, 12) der Dreiwellengetriebe (9, 10) von den Sonnenrädern (20.1, 21.1) der Planetenradgetriebe (20, 21), die zweiten Wellen von den Stegen (20.4, 21.4) der Planetenradgetriebe (20, 21) und die dritten Wellen (15, 16) von den Hohlrädern (20.2, 21.2) der Planetenradgetriebe (20, 21) gebildet werden.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das einzelne Getriebe (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3,) eine Stirnradstufe (26, 27) umfasst mit n miteinander kämmenden Stirnrädern (30, 30.2, 31, 31.2), wobei n = gerade ist.
Differentialeinheit (2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Getriebe (17.4, 18.4) eine Kegelrad- oder Kronenradstufe umfasst mit n miteinander kämmenden Kegel- oder Kronenrädern, wobei n = gerade ist.
Differentialeinheit (2.4) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Ausgang (24.4, 25.4) gekoppelte Stützwelle (32.4, 33.4) in einem Winkel, vorzugsweise senkrecht zur theoretischen Verbindungsachse (A) der beiden Räder (7, 8) verläuft.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (22, 23) eines, vorzugsweise jedes Getriebes (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3; 17.4, 18.4) von einem die dritte Welle (15, 16) bildenden Getriebeelement oder einem drehfest mit diesem gekoppelten Element gebildet wird.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Ausgang (24, 25, 24.2, 25.2, 24.3, 25.3; 24.4; 25.4) jedes Getriebes (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3; 17.4, 18.4) von einem Element des Getriebes (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3; 17.4, 18.4) oder einer drehfest mit diesem gekoppelten Stützwelle (32, 33, 32.2, 33.2; 32.3, 33.3; 32.4, 33.4) gebildet wird.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (14) der Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) mit den ersten Wellen (11, 12) der Dreiwellengetriebe (9, 10) über ein Verteilergetriebe (40) verbunden ist.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilergetriebe als Kegelraddifferentialgetriebe ausgeführt ist.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilergetriebe ein Stirnradgetriebe ist.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (14) dieser bzw. die Kopplung mit den die ersten Wellen (11, 12) der Dreiwellengetriebe (9, 10) bildenden Wellen in axialer Richtung zwischen beiden Dreiwellengetrieben (9, 10) angeordnet ist.
Differentialeinheit (2; 2.3, 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Dreiwellengetriebe (9, 10) Mittel (38.1, 38.2; 38.3, 38.4) zur Abbremsung zugeordnet sind.
Differentialeinheit (2.2) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (38) zur Abbremsung beiden Dreiwellengetrieben (9, 10) gemeinsam zugeordnet sind.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Abbremsung unabhängig voneinander steuerbar sind.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (38, 38.1, 38.2; 38.3, 38.4) zur Abbremsung den dritten Wellen (15, 16) der Dreiwellengetriebe (9, 10) zugeordnet sind.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (38, 38.1, 38.2) zur Abbremsung jeweils einem Element des jeweils mit einem Dreiwellengetriebe (9, 10) gekoppelten Getriebes (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3) zugeordnet sind.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (38, 38.1, 38.2) zur Abbremsung den Mitteln (19, 19.2, 19.3) zur Abstützung oder der jeweiligen Kopplung dieser mit den Ausgängen (24, 25) der jeweiligen Getriebe (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3) zugeordnet sind.
Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (38, 38.1, 38.2; 3) zur Abbremsung mindestens eine mechanische oder hydraulische, insbesondere hydrodynamische oder hydrostatische oder elektrische Bremseinrichtung umfassen mit steuerbarem oder festem Bremsmoment.
Differentialeinheit (2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 8 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (19.3; 19.4) zur Abstützung und die Mittel (38.3, 38.4) zur Abbremsung von den Hydromotoren (44, 45) gebildet werden.
Antriebssystem für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge zum Antrieb von auf einer gemeinsamen Achse angeordneten Rädern (7, 8); 34.1 mit einer Antriebsmaschine (39); 34.2 mit einer Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 33, deren Eingang (3) mit der Antriebsmaschine (39) verbunden ist.
Antriebssystem nach Anspruch 34, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 35.1 die Antriebsmaschine (39) ist als Elektromotor ausgeführt; 35.2 die Antriebsmaschine (39) ist zwischen den beiden Dreiwellengetrieben (9, 10) quer eingebaut; 35.3 die ersten Wellen (11, 12) der Dreiwellengetriebe (9, 10) sind jeweils mit der Abtriebswelle der Antriebsmaschine (39) drehfest verbunden.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) ein Gehäuse (46, 47) umfasst, welches vom Achsgehäuse (43) der Räder (7, 8) gebildet wird.