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Die
Erfindung betrifft eine Doppeldifferentialanordnung für den Einsatz
im Antriebsstrang eines mehrachsgetriebenen Kraftfahrzeugs. Mehrachsgetriebene
Kraftfahrzeuge lassen sich in solche mit automatisch zuschaltbarem
Allradantrieb, bei denen eine primäre Achse permanent angetrieben
ist und eine sekundäre
Achse bei Bedarf zugeschaltet wird (Hang-on), und solche mit permanentem
Allradantrieb, bei denen beide Achsen permanent angetrieben sind,
unterscheiden. Die konstruktive Ausgestaltung des Antriebsstrangs
wird maßgeblich
durch die Anordnung des Motors im Kraftfahrzeug beeinflußt, das
heißt
Front- oder Heckanordnung sowie Längs- oder Quereinbau. Dabei
ist der ständigen
Forderung aus der Automobilindustrie nach leichten und kompakten
Lösungen
Rechnung zu tragen.
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Es
sind bereits kombinierte Differentialanordnungen bekannt, die einerseits
Ausgleichsbewegungen zwischen den beiden Seitenwellen einer der beiden
angetriebenen Achsen, und andererseits zwischen den beiden angetriebenen
Achsen untereinander ermöglichen.
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Aus
der
EP 043 806 B1 oder
der
EP 1 239 188 B1 sind
kombinierte Differentialanordnungen bekannt. Diese umfassen jeweils
ein vom Motor angetriebenes erstes Differential zur Aufteilung des
Drehmoments auf die Vorder- und auf die Hinterachse und ein hierzu
in Reihe geschaltetes zweites Differential zur Aufteilung des Drehmoments
auf die beiden Seitenwellen der Vorderachse. Das erste Differential
ist in Form eines Planetendifferentials gestaltet, dessen Steg mit
dem Korb des zweiten Differentials fest verbunden ist.
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Aus
der
DE 33 11 175 A1 ist
eine ähnliche Differentialanordnung
bekannt. Hier ist das erste Differential als Planetendifferential
oder Kegelraddifferential ausgebildet.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte
Differentialanordnung zum Einsatz im Antriebsstrang eines mehrachsgetriebenen
Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, das kompakt aufgebaut ist und einfach
und kostengünstig hergestellt
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Doppeldifferentialanordnung, insbesondere zum Einsatz im Antriebsstrang
eines mehrachsgetriebenen Kraftfahrzeugs, gelöst, umfassend
ein erstes
Differentialgetriebe mit einem Differentialkorb, der um eine Drehachse
A drehend antreibbar ist, mehreren ersten Differentialrädern, die
im Differentialkorb auf zur Drehachse A winklig verlaufenden Achsen
B drehbar gehalten sind und gemeinsam mit dem Differentialkorb um
die Drehachse A umlaufen, sowie einem ersten Ausgangsrad und einem
zweiten Ausgangsrad, die koaxial zur Drehachse A angeordnet sind
und mit den ersten Differentialrädern
kämmen;
ein
zweites Differentialgetriebe mit einem Trägerelement, das mit dem ersten
Ausgangsrad des ersten Differentialgetriebes fest verbunden und
von diesem um die Drehachse A drehend antreibbar ist, mehreren zweiten
Differentialrädern,
die im Trägerelement auf
zur Drehachse A senkrechten zweiten Achsen C drehbar gehalten sind
und gemeinsam mit dem Trägerelement
um die Drehachse A umlaufen, sowie einem ersten Seitenwellenrad
und einem zweiten Seitenwellenrad, die koaxial zur Drehachse A angeordnet
sind und mit den zweiten Differentialrädern kämmen.
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Die
erfindungsgemäße Doppeldifferentialanordnung
hat den Vorteil eines kompakten Aufbaus, der sich dadurch ergibt,
daß zumindest
eines der beiden Differentialgetriebe, das heißt das erste oder zweite Differentialgetriebe,
in Form eines Kronenraddifferentials gestaltet ist. Als Kronenraddifferential wird
in diesem Zusammenhang ein Differentialgetriebe verstanden, bei
dem die Differentialräder
in Form von zylindrischen Stirnrädern
mit Stirnverzahnung gestaltet sind, die mit Ausgangsrädern in
Form von Kronenrädern
mit Kronenverzahnung kämmen.
Ein besonders kompakter Aufbau ergibt sich, wenn das Trägerelement
im Differentialkorb angeordnet und ge genüber diesem drehbar gelagert
ist. Damit sind der Differentialrädersatz des ersten Differentialgetriebes
und der Differentialrädersatz
des zweiten Differentialgetriebes gemeinsam in dem Differentialkorb aufgenommen.
Zur Lagerung des Trägerelements
im Differentialkorb kann beispielsweise eine Gleitlagerung vorgesehen
werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch entsprechende Wahl
der Winkel zwischen den Achsen B und der Drehachse A die Aufteilung
des Drehmoments zwischen den beiden Ausgangsrädern bzw. zwischen der Vorder-
und der Hinterachse nach Bedarf festgelegt werden kann.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung ist das erste Differentialgetriebe
in Form eines Kronenraddifferentials gestaltet, wobei die Ausgangsräder als
Kronenräder
und die ersten Differentialräder
als zylindrische Stirnräder
gestaltet sind. Dabei verlaufen Mittellinien der Zahnflanken der
Ausgangsräder jeweils
parallel zur Achse B der ersten Differentialräder. Alternativ oder in Ergänzung hierzu
ist das zweite Differentialgetriebe auch in Form eines Kronenraddifferentials
gestaltet, wobei die Seitenwellenräder als Kronenräder und
die zweiten Differentialräder
als zylindrische Stirnräder
gestaltet sind. Dabei liegen die Mittellinien der Zahnflanken der
Kronenräder
in einer zur Drehachse A normalen Ebene. Durch die Ausgestaltung
der beiden Differentialgetriebe als Kronenraddifferentiale wird
eine besonders kompakte Bauform erreicht, da die Kronenräder eine
kurze axiale Baulänge
aufweisen. Eine besonders günstige Ausgestaltung
im Sinne eines rationellen Gleichteilekonzepts ergibt sich dadurch,
daß die
Differentialräder
des ersten Differentialgetriebes und die Differentialräder des
zweiten Differentialgetriebes gleich gestaltet sind. Hierdurch lassen
sich Fertigungskosten reduzieren.
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Nach
einer ersten Ausgestaltung liegen die Winkel zwischen den Achsen
B und der Drehachse A zwischen 10° und
90°, so
daß ein
größerer Drehmomentanteil
auf die erste Querachse übertragen
wird, als auf die zweite Querachse. Dabei kann die erste Querachse
beispielsweise die Vorderachse und die zweite Querachse die Hinterachse
des Kraftfahrzeugs sein. Es ist jedoch genauso auch eine umgekehrte
Anordnung denkbar, beispielsweise bei einem im Heck sitzenden Motor.
Zur ungleichen Drehmomentverteilung zwischen den beiden Achsen ist
vorgesehen, daß die
beiden Ausgangsräder
unterschiedliche Durchmesser haben, wobei Verzahnung des ersten Ausgangsrads
auf einem kleineren Radius in Bezug auf die Drehachse A liegt als
die Verzahnung des zweiten Ausgangsrads. Besonders günstig ist
es, wenn 60 % des in den Differentialkorb eingeleiteten Drehmoments
auf das Trägerelement
und damit auf die Vorderachse übertragen
werden, während
die übrigen
40 % auf das erste Ausgangsrad und damit die hiermit antriebsverbundene
Hinterachse entfallen. Nach einer zweiten Ausgestaltung betragen
die Winkel zwischen den Achsen B und der Drehachse A genau 90°, so daß eine symmetrische Drehmomentaufteilung
zwischen den zwei Ausgangsrädern
und damit zwischen Vorder- und Hinterachse erzeugt wird. In dieser
Ausführungsform
sind die beiden Ausgangsräder
gleich gestaltet. In einer dritten Ausgestaltung können die
Winkel zwischen den Achsen B und der Drehachse A auch größer als 90° sein, so
daß ein
größeres Drehmoment
auf das erste Ausgangsrad bzw. die Hinterachse übertragen wird. Dabei hat das
erste Ausgangsrad einen größeren Durchmesser
als das zweite Ausgangsrad.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung liegt die Verzahnung des zweiten
Ausgangsrads in Bezug auf die Drehachse A radial außerhalb
der Verzahnung des ersten Seitenwellenrads. Weiterhin liegt die Verzahnung
des zweiten Ausgangsrads in Bezug auf die Drehachse A vorzugsweise
mit teilweiser axialer Überdeckung
zum ersten Seitenwellenrad. Durch die genannten Maßnahmen
ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau der Doppeldifferentialanordnung.
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Es
ist nach einer günstigen
Weiterbildung vorgesehen, daß in
dem Differentialkorb ein Einsatzteil mit einem zentralen Durchbruch
koaxial zur Drehachse A gehalten ist, das gegen den ersten Differentialkorb
einerseits und gegen das erste Seitenwellenrad andererseits axial
abgestützt
ist. Das Einsatzteil kann somit von dem zweiten Differentialgetriebe
ausgehende axiale Spreizkräfte
aufnehmen und in den Differentialkorb einleiten. Der zentrale Durchbruch dient
zum Durchtritt für
eine mit dem ersten Seitenwellenrad drehfest zu verbindende Seitenwelle.
Vorzugsweise hat das Einsatzteil Bohrungen, in die Zapfen zur Lagerung
der ersten Differentialräder
mit inneren Enden eingesteckt sind; dabei sind die äußeren Enden
der Zapfen in radialen Durchbrüchen
des Differentialkorbs aufgenommen. Somit sind die Zapfen radial
innen und außen
gelagert, so daß die
ersten Differentialräder
in ihrer Position sicher gehalten sind. Das Einsatzelement ist gegenüber dem
Differentialkorb drehgesichert, damit auch die inneren Enden der
Zapfen gegenüber
dem Differentialkorb in Umfangsrichtung abgestützt sind.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung hat der Differentialkorb einen innenzylindrischen
Abschnitt, in dem das Trägerelement
mit einer zylindrischen Außenfläche gleitend
gelagert ist. Dieses Merkmal trägt
ebenfalls zu einer kompakten Anordnung bei. Weiterhin sind das Trägerelement
und das zweite Ausgangsrad vorzugsweise einteilig gestaltet, was
sich günstig
auf die Teilezahl auswirkt. Das Trägerelement ist vorzugsweise
ringförmig
gestaltet, wobei es mit einer ersten Stirnfläche gegen eine Radialfläche des
Differentialkorbs axial abgestützt
ist, wobei an einer entgegengesetzt gerichteten zweiten Stirnfläche das
zweite Ausgangsrad gebildet ist. Zwischen der ersten Stirnfläche des
Trägerelements
und der Radialfläche
des Differentialkorbs ist vorzugsweise ein Axialnadellager zur drehbaren
Lagerung vorgesehen. Das Trägerelement
weist in einem Mantelabschnitt radiale Bohrungen auf, in die Zapfen
zur Lagerung der zweiten Differentialräder eingesteckt sind. Dadurch,
daß radial
zwischen dem Trägerelement
und dem Differentialkorb allenfalls ein kleiner Ringspalt vorhanden
ist, sind für
die Zapfen zur Lagerung der zweiten Differentialräder keine
weiteren axialen Sicherungsmittel nötig. Die Zapfen können sich nämlich unmittelbar
an der Innenwandung des Differentialkorbs in Bezug auf ihre Zapfenachse
axial abstützen.
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Zur
radialen Abstützung
der zweiten Differentialräder
in Bezug auf die Drehachse A ist vorgesehen, daß die Kronenräder des
zweiten Differentialgetriebes Naben aufweisen, die über Kopflinien
der Kronenverzahnung axial hinausragen und gegen welche die zweiten
Differentialräder
anlaufen können.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
ergeben sich nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren. Hierin zeigt
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1 eine
erfindungsgemäße Doppeldifferentialanordnung
in einer ersten Ausführungsform
im Längsschnitt;
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2 den
Differentialrädersatz
mit Einsatzteil der Doppeldifferentialanordnung aus 1 in perspektivischer
Ansicht;
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3 eine
erfindungsgemäße Doppeldifferentialanordnung
in einer zweiten Ausführungsform im
Längsschnitt;
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4 die
Doppeldifferentialanordnung aus 1 bzw. 3 als
Prinzipdarstellung;
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5 die
Doppeldifferentialanordnung aus 4 mit eingezeichneten
Drehmomentverläufen;
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6 eine
erfindungsgemäße Doppeldifferentialanordnung
in einer dritten Ausführungsform
als Prinzipdarstellung;
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7 eine
erfindungsgemäße Doppeldifferentialanordnung
in einer vierten Ausführungsform als
Prinzipdarstellung;
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8 eine
Antriebsachse eines mehrachsgetriebenen Kraftfahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Doppeldifferentialanordnung
aus 4;
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Die 1 und 2 werden
im folgenden gemeinsam beschrieben. Es ist eine erfindungsgemäße Doppeldifferentialanordnung 2 für ein mehrachsgetriebenes
Kraftfahrzeug ersichtlich. Die Doppeldifferentialanordnung 2 umfaßt ein erstes
Differentialgetriebe 3 zum Aufteilen eines eingeleiteten Drehmoments
auf die Vorder- und die Hinterachse des Kraftfahrzeugs und ein koaxial
benachbart hierzu liegendes zweites Differentialgetriebe 4 zum
Aufteilen des auf die Vorderachse übertragenden Drehmoments zwischen
zwei Seitenwellen.
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Das
erste Differentialgetriebe 3 umfaßt einen Differentialkorb 5,
der um eine Drehachse A drehend antreibbar ist, mehrere in dem Differentialkorb 5 auf zur
Drehachse A winklig verlaufenden Achsen B drehbar gelagerte Differentialräder 6,
die gemeinsam mit dem Differentialkorb um die Drehachse A umlaufen,
sowie ein erstes und ein zweites Ausgangsrad 7, 8,
die mit den Differentialrädern 6 in
Verzahnungseingriff sind. Die Ausgangsräder 7, 8 sind
im Differentialkorb 5 koaxial zur Drehachse A drehbar gelagert
und dienen zum Antreiben der Vorder- bzw. Hinterachse des Kraft fahrzeugs.
Das erste Differentialgetriebe 3 ist in Form eines Kronenraddifferentials
gestaltet, das heißt,
die Differentialräder 6 sind
als zylindrische Stirnräder
mit Stirnverzahnung gestaltet, und die Ausgangsräder 7, 8 sind
als Kronenräder
mit Kronenverzahnung gestaltet. Dabei verlaufen die Berührlinien
der Zahneingriffe zwischen den Kronenrädern und den Stirnrädern jeweils
parallel zur entsprechenden Achse B des Stirnrads.
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Der
Differentialkorb 5 ist zweiteilig aufgebaut und umfaßt ein topfförmiges erstes
Korbteil 9 und ein hiermit über eine Flanschverbindung 10 verbundenes
deckelförmiges
zweites Korbteil 12. Die Flanschverbindung 10 umfaßt mehrere
umfangsverteilte Bohrungen 11, in die Schrauben einzustecken
und zu verspannen sind. An das erste und das zweite Korbteil 9, 12 sind
an axial entgegengesetzt gerichteten Enden des Differentialkorbs 5 hülsenförmige Ansätze 13, 14 zur
Aufnahme von hier nicht dargestellten Lagermitteln angeformt, die
koaxial zur Drehachse A angeordnet sind. Die Lagermittel dienen
zum drehbaren Lagern des Differentialkorbs 5 in einem hier
nicht dargestellten Getriebegehäuse.
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In
dem ersten Korbteil 9 sind zu den Achsen B koaxiale Bohrungen 15 vorgesehen,
in die jeweils ein Zapfen 16. mit einem radial außenliegenden Ende
eingesteckt ist. Zwischen den Achsen B und der Drehachse A ist jeweils
ein Winkel α eingeschlossen,
der in der vorliegenden Ausführungsform
zwischen 45° und
90° liegt
und etwa 70° beträgt. Hierdurch
ergibt sich eine asymmetrische Drehmomentverteilung zwischen dem
ersten Kronenrad 7, das zum Antrieb der Hinterachse dient,
und dem zweiten Kronenrad 8, das zum Antrieb der Vorderachse
dient. Vorliegend hat die Kronenverzahnung des ersten Kronenrads 7 einen
kleineren Durchmesser als die Kronenverzahnung des zweiten Kronenrads 8,
so daß ein
größeres Drehmoment
auf die Vorderachse übertragen
wird. Dabei kann die Drehmomentverteilung durch entsprechende Wahl
des Winkels α und damit
der Durchmesser der Kronenverzahnungen der Kronenräder 7, 8 definiert
werden.
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Auf
jedem der Zapfen 16 ist ein zugehöriges Stirnrad 6 drehbar
gelagert. Die Stirnräder 6 haben jeweils
eine sphärische
Außenfläche 17,
mit der sie gegen eine passende Innenfläche 18 des ersten Korbteils 9 radial
abgestützt
sind. Mit ihren radial in nenliegenden Enden sind die Zapfen 16 in
Bohrungen 19 eines Einsatzelements 20 eingesteckt,
das besonders gut in 2 zu sehen ist. Dabei sind Achsen
B jeweils durch die Bohrungen 15 des Differentialkorbs 5 und
die Bohrungen 19 im Einsatzelement 20 definiert.
Es ist ersichtlich, daß insgesamt
drei Differentialräder 6 vorgesehen
sind, die jeweils auf einem zugehörigen Zapfen 16 drehbar
gelagert sind. Somit hat das Einsatzelement 20 auch drei
Bohrungen 15, in die die Zapfen 16 eingesteckt
sind.
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Das
Einsatzelement 20 ist insgesamt ringförmig gestaltet und hat einen
zentralen Durchbruch 21, durch die eine hier nicht dargestellte
Seitenwelle hindurchtreten kann. Weiterhin weist das Einsatzelement 20 im
Bereich der Bohrungen 15 sich in Umfangsrichtung erstreckende
radiale Ausnehmungen 48 auf, in denen die Differentialräder 6 Platz
finden. Zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen 48 sind
sich in Umfangsrichtung erstreckende radiale Vorsprünge 49 ausgebildet,
mit denen das Einsatzteil 20 in dem Differentialkorb 5 radial
gehalten ist. In den Vorsprüngen 49 sind
axial verlaufende Bohrungen 50 ersichtlich, in die jeweils
ein Bolzen 51 zur Verdrehsicherung gegenüber dem
Differentialkorb 5 eingesteckt ist. Es sind insgesamt drei
Bolzen 51 über
den Umfang vorgesehen, die in entsprechende Bohrungen im Differentialkorb 5 eingreifen.
So sind das Einsatzteil 20 und der Differentialkorb 5 drehfest
miteinander verbunden. Es ist weiter ersichtlich, daß das Einsatzteil 20 an
seinen Vorsprüngen 49 zylindrische Außenflächen 41 aufweist,
mit denen es gegenüber einer
innenzylindrischen Fläche
des Differentialkorbs 5 auf der Drehachse A zentriert ist.
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Das
zweite Differentialgetriebe 4 umfaßt ein Trägerelement 22, das
einteilig mit dem zweiten Kronenrad 8 des ersten Differentialgetriebes 3 ausgebildet
ist und als Differentialkorb für
das zweite Differentialgetriebe 4 dient. Dabei ist das
Trägerelement 22 ringförmig gestaltet
und hat eine zylindrische Außenfläche 23,
mit der es gegenüber
einer zylindrischen Innenfläche 24 des
Differentialkorbs 5 geführt
bzw. gleitend gelagert ist.
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Das
zweite Differentialgetriebe 4 umfaßt neben dem Trägerelement 22 mehrere
gemeinsam mit diesem um die Drehachse A umlaufende Differentialräder 25 sowie
ein erstes und ein zweites Seitenwellenrad 26, 27.
Die beiden Seitenwellenräder 26, 27 sind
koaxial zur Drehachse A einander gegenüberliegend im Trägerelement 22 angeordnet
und kämmen mit
den Differentialrädern 25.
Das zweite Differentialgetriebe 4 ist ebenfalls als Kronenraddifferential
gestaltet, das heißt,
die Differentialräder 25 sind
als zylindrische Stirnräder
mit Stirnverzahnung gestaltet, und die Seitenwellenräder 26, 27 sind
als Kronenräder
mit Kronenverzahnung gestaltet. Die beiden Kronenräder 26, 27 haben
jeweils eine Nabe 28, 29 mit einer Innenverzahnung 30, 31,
in die hier nicht dargestellte Seitenwellen drehfest eingesteckt
werden können.
Die Naben 28, 29 der Kronenräder 26, 27 stehen
axial über
die Kronenverzahnung vor und bilden zylindrische Ansätze, die
als Anlauffläche 32, 33 für die Differentialräder 25 dienen.
Die Differentialräder 25 haben
radial außen
jeweils eine sphärische
Außenfläche 34,
mit der sie gegen eine passende sphärische Innenfläche 35 des
Trägerelements 22 in
Bezug auf die Drehachse A radial abgestützt sind. Vorliegend sind genau
zwei Differentialräder 25 vorgesehen,
die auf einem gemeinsamen Zapfen 36 drehbar gelagert sind.
Der Zapfen 36 weist schraubenförmig umlaufende Schmiernuten 41 zur
Schmierung der Lagerbereiche auf.
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Bei
Drehmomentübertragung
vom Differentialkorb 5 auf den Differentialrädersatz
des ersten Differentialgetriebes 3 und den Differentialrädersatz
des zweiten Differentialgetriebes 4 entstehen Spreizkräfte, die
in Bezug auf die Drehachse A in axial entgegengesetzte Richtung
wirksam sind. Die am ersten Differentialgetriebe 3 wirksamen
Spreizkräfte
werden einerseits über
eine Radialfläche 59 des
ersten Ausgangsrads 7 und andererseits über eine Radialfläche 60 des
mit dem zweiten Ausgangsrad 8 fest verbundenen Trägerelements 22 in
das zweite Korbteil 12 eingeleitet. Die am zweiten Differentialgetriebe 4 wirksamen
Spreizkräfte
werden in die eine axiale Richtung über eine Radialfläche 61 des
ersten Seitenwellenrads 26, das gegen eine radiale Stützfläche 62 des
Einsatzelements 20 in Anlage ist, in den Differentialkorb 5 eingeleitet,
gegen den das Einsatzelement mit einer entsprechenden Radialfläche abgestützt ist.
Die in entgegengesetzte Richtung wirkenden Spreizkräfte des
zweiten Differentialgetriebes 4 werden über eine Radialfläche 63 des
zweiten Seitenwellenrads 27, das gegen eine entsprechende Stützfläche 64 abgestützt ist,
in den Differentialkorb 5 eingeleitet. Zwischen den Radialflächen und
den Stützflächen sind
jeweils verschleißmindernde
Anlaufscheiben 65 vorgesehen.
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Die
beiden Differentialgetriebe 3, 4 sind in Bezug
auf die Drehachse A axial nah zueinander angeordnet. Dabei liegen
die Verzahnungseingriffe zwischen den ersten Differentialrädern 6 und
dem zweiten Ausgangsrad 8 radial außerhalb des ersten Seitenwellenrads 26 und
mit teilweiser axialer Überdeckung
hierzu bezüglich
der Drehachse A. Diese Ausgestaltung ist besonders platzsparend,
so daß das Gewicht
der Differentialanordnung gering ist. Weiterhin sind die Verzahnungseingriffe
zwischen den ersten Differentialrädern 6 und dem ersten
Ausgangsrad 7 etwa auf einem Durchmesser mit den Kronenverzahnungen
der Seitenwellenräder 26, 27.
Insgesamt hat das Doppeldifferential somit eine geringe radiale Baugröße in Bezug
auf die Drehachse A, was günstig für den Einsatz
in einem mehrachsgetriebenen Kraftfahrzeug mit quer eingebautem
Motor ist. Die als Stirnräder
gestalteten Differentialräder 6, 25 der
beiden Differentialgetriebe 3, 4 sind gleich gestaltet,
so daß die
Teilevielfalt reduziert ist, was sich günstig auf die Fertigungskosten
auswirkt.
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2 zeigt
den Differentialrädersatz
des ersten Differentialgetriebes 3 und den Differentialrädersatz
des zweiten Differentialgetriebes 4. Dabei ist das zweite
Ausgangsrad des ersten Differentialgetriebes mit einteilige angeschlossenem
Trägerelement
hier nicht dargestellt.
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3 zeigt
eine ähnliche
Doppeldifferentialanordnung 2', die der in 1 gezeigten
Anordnung weitestgehend entspricht. Insofern wird auf die obige
Beschreibung Bezug genommen, wobei gleiche Bauteile mit gleichen
Bezugsziffern, und abgewandelte Bauteile mit Bezugsziffern mit gestrichenen Indizes
versehen sind. Der einzige Unterschied besteht in der Anzahl der
Differentialräder
der beiden Differentialgetriebe, die jeweils vier beträgt. Dabei sind
die vier Differentialräder 6 des
ersten Differentialgetriebes 3' regelmäßig über den Umfang verteilt. Entsprechend
sind im Differentialkorb 5' vier
Bohrungen 15' zur
Aufnahme von vier Zapfen 16' vorgesehen,
die jeweils um 90° versetzt
um die Drehachse A angeordnet sind. Weiterhin ist auch das Einsatzteil 20' mit vier Bohrungen 19' ausgestattet,
in die die Zapfen 16' mit
ihren innenliegenden Enden eingesteckt sind. Die vorliegende Doppeldifferentialanordnung
mit vier Differentialrädern 6 eignet
sich zur Übertragung
höherer
Drehmomente, als die obengenannte Ausführungsform, da das vom Differentialkorb 5 auf
die Aus gangsräder 7, 8 zu übertragende Drehmoment über insgesamt
vier Verzahnungseingriffe übertragen
wird. Die Anzahl der Differentialräder 25 des zweiten
Differentialgetriebes beträgt ebenfalls
vier. Es sind folglich zwei querverlaufende Zapfen 37 vorgesehen,
die in eine zentrale Durchgangsbohrung des Zapfens 36 eingesteckt
sind und auf denen die zusätzlichen
beiden Differentialräder gelagert
sind. Auch bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Differentialräder 6, 25 der
beiden Differentialgetriebe 3', 4 gleich gestaltet,
so daß die Teilevielfalt
reduziert ist.
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4 zeigt
die Doppeldifferentialanordnung aus 1 bzw. 3 als
Prinzipbild. Es sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern
versehen. Zusätzlich
zu den Bauteilen in 1 ist vorliegend auch ein Eingangsrad 38 zur
Einleitung des Drehmoments in den Differentialkorb 5 sowie
die Lagermittel 39, 40 zur Lagerung des Differentialkorbs 5 ersichtlich.
Diese sind üblicherweise
als Wälzlager
gestaltet. Weiterhin ist ein Winkeltrieb 42 zum Übertragen
des für
die Hinterachse bestimmten Drehmoments von dem ersten Ausgangsrad 7 auf
die Längsantriebswelle 43 des
Kraftfahrzeugs. Der Winkeltrieb 42 umfaßt ein drehfest mit dem ersten
Ausgangsrad 7 verbundenes Tellerrad 44 und ein
hiermit kämmendes
Ritzel 45, das wiederum mit der Längsantriebswelle 43 fest
verbunden ist. Es sind ferner die Seitenwellen 46, 47 der Vorderachse
gezeigt, die koaxial zur Drehachse A liegen.
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In 5 sind
die Drehmomentverläufe
vom Eingangsrad 38 zu den Seitenwellen 46, 47 der
Vorderachse und zur Längsantriebswelle 43 dargestellt. Das
vom Motor über
das Eingangsrad 38 in das erste Differentialgetriebe 3 eingeleitete
Drehmoment wird hier aufgrund der unterschiedlichen Zähnezahlen
der Ausgangsräder 7, 8 zu
ungleichen Teilen verteilt. Daraus resultiert eine Winkellage der
Ausgleichsräder
gegenüber
der Drehachse A. Dabei sind die Winkel α der Achsen B so gewählt, daß etwa 40
% des in den Differentialkorb 5 eingeleiteten Drehmoments auf
das erste Ausgangsrad 7 über den Winkeltrieb 42 auf
die Hinterachse übertragen
werden, während
60 % des Drehmoments über
das zweite Ausgangsrad 8 und das zweite Differentialgetriebe 3 auf
die Vorderachse übertragen
wird. Dabei wird das auf das zweite Differentialgetriebe 3 übertragene
Drehmoment wiederum auf die beiden Seitenwellenräder 26, 27 zu gleichen
Teilen aufgeteilt, so daß auf
jede der beiden Seitenwellen 46, 47 30 % des in
die Doppeldifferentialanordnung eingeleiteten Dreh moments entfallen. Die
beiden Seitenwellen der Hinterachse werden entsprechend mit jeweils
20 % des gesamten zur Verfügung
stehenden Drehmoments angetrieben.
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6 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Doppeldifferentialanordnung.
Diese entspricht hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise
weitestgehend den Ausführungsformen
gemäß den 1 bis 4.
Insofern wird auf obige Beschreibung Bezug genommen, wobei gleiche
Bauteile mit gleichen und abgewandelte Bauteile mit Bezugszeichen
mit um zwei gestrichenen Indizes versehen sind. Die vorliegende
Ausführungsform
ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Differentialräder 6 des
ersten Differentialgetriebes 4'' auf zur
Drehachse A senkrechten Achsen B'' gehalten sind. Durch
diese Ausgestaltung ergibt sich eine Drehmomentverteilung zu gleichen
Teilen auf das erste und zweite Ausgangsrad 7'', 8'' bzw.
die Hinterachse und die Vorderachse. Das erste Differentialgetriebe 3'' ist, wie auch bei der obigen Ausführungsform,
als Kronenraddifferential gestaltet, das heißt die Differentialräder 6 sind
als zylindrisch Stirnräder gestaltet,
und die Ausgangsräder 7'', 8'' sind
als Kronenräder
gestaltet. Dabei liegen die Kronenverzahnungen der Kronenräder bei
der vorliegenden Ausführungsform
in Radialebenen zur Drehachse A. Auch bei der vorliegenden Ausführungsform
sind die ersten Differentialräder 6 und
die zweiten Differentialräder 25 gleich
gestaltet, was sich günstig
auf die Herstellung auswirkt.
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7 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Doppeldifferentialanordnung.
Diese entspricht hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise
weitestgehend den obigen Ausführungsformen.
Insofern wird auf obige Beschreibung Bezug genommen, wobei gleiche
Bauteile mit gleichen und abgewandelte Bauteile mit Bezugszeichen
mit um drei gestrichenen Indizes versehen sind. Die Besonderheit
der vorliegenden Ausführungsform ist,
daß die
Winkel α''',
den die Achsen B''' mit der Drehachse A einschließen größer sind
als 90° und etwa
110° betragen.
So wird ein größeres Drehmoment
auf das erste Ausgangsrad 7''' bzw. die Hinterachse übertragen,
als auf das zweite Ausgangsrad 8''' bzw. die Vorderachse.
Bei der vorliegenden Doppeldifferentialanordnung sind die Zähnezahlen
der Ausgangsräder 7''', 8''' so
gewählt,
daß etwa
60 % des in den Differentialkorb eingeleiteten Drehmoments auf die
Hinterachse übertragen
werden, während
etwa 40 % auf die Vorder achse entfallen. Beide Differentialgetriebe 3''', 4 sind,
wie auch bei der obigen Ausführungsform,
als Kronenraddifferentiale gestaltet, das heißt, daß die ersten und zweiten Differentialräder 6, 25 als
zylindrisch Stirnräder
gestaltet sind. Dabei sind die Stirnräder des ersten und zweiten
Differentialgetriebes gleich gestaltet. Die Kronenverzahnung des
ersten Ausgangsrads 7''' hat in der vorliegenden Ausführungsform
einen größeren Durchmesser
als die Kronenverzahnung des zweiten Ausgangsrads 8''',
das mit dem Trägerelement 22 fest
verbunden ist.
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8 zeigt
die Vorderachse 52 eines hier nicht weiter dargestellten
mehrachsgetriebenen Kraftfahrzeugs. Die Vorderachse 52 umfaßt eine Doppeldifferentialanordnung 2 gemäß 4 mit
einem Winkeltrieb 42, zwei Seitenwellen 46, 47,
zwei hieran angeschlossene Gelenkwellen 53, 54 und zwei
Räder 55, 56.
Die Doppeldifferentialanordnung 2 wird über ein Ritzel 57 von
einer Motor-Getriebe-Einheit 58 angetrieben. Das Ritzel 57 ist
mit dem Eingangsrad 38 in Verzahnungseingriff, das drehfest mit
dem Differentialkorb 5 verbunden ist. Wie oben bereits
gesagt, umfaßt
die Doppeldifferentialanordnung 2 ein erstes Differentialgetriebe 3 zum
Aufteilen des Drehmoments auf die Vorder- und Hinterachse sowie
ein koaxial hierzu angeordnetes zweites Differentialgetriebe 4 zum
Aufteilen des auf die Vorderachse 52 übertragenen Drehmoments zwischen
den beiden Seitenwellen 46, 47. Dabei ermöglicht das erste
Differentialgetriebe eine Ausgleichswirkung zwischen der Vorder-
und der Hinterachse, während das
zweite Differentialgetriebe 4 eine Ausgleichswirkung zwischen
den beiden Seitenwellen 46, 47 hat, um Verspannungen
im Antriebsstrang zu vermeiden.
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Selbstverständlich kann
auch eines der erfindungsgemäßen Doppeldifferentialanordnungen
gemäß den 6 oder 7 in
der gezeigten Vorderachse zum Einsatz kommen.
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- 2
- Doppeldifferentialanordnung
- 3
- erstes
Differentialgetriebe
- 4
- zweites
Differentialgetriebe
- 5
- Differentialkorb
- 6
- Differentialrad
- 7
- erstes
Ausgangsrad
- 8
- zweites
Ausgangsrad
- 9
- erstes
Korbteil
- 10
- Flanschverbindung
- 11
- Bohrung
- 12
- zweites
Korbteil
- 13
- Ansatz
- 14
- Ansatz
- 15
- Bohrung
- 16
- Zapfen
- 17
- Außenfläche
- 18
- Innenfläche
- 19
- Bohrung
- 20
- Einsatzelement
- 21
- Durchgangsbohrung
- 22
- Trägerelement
- 23
- Außenfläche
- 24
- Außenfläche
- 25
- Differentialräder
- 26
- Seitenwellenrad
- 27
- Seitenwellenrad
- 28
- Nabe
- 29
- Nabe
- 30
- Innenverzahnung
- 31
- Innenverzahnung
- 32
- Anlauffläche
- 33
- Anlauffläche
- 34
- Außenfläche
- 35
- Innenfläche
- 36
- Zapfen
- 37
- Zapfen
- 38
- Eingangsrad
- 39
- Lagermittel
- 40
- Lagermittel
- 41
- Außenfläche
- 42
- Winkeltrieb
- 43
- Längsantriebswelle
- 44
- Tellerrad
- 45
- Ritzel
- 46
- Seitenwelle
- 47
- Seitenwelle
- 48
- Ausnehmung
- 49
- Vorsprung
- 50
- Bohrung
- 51
- Bolzen
- 52
- Vorderachse
- 53
- Gelenkwelle
- 54
- Gelenkwelle
- 55
- Rad
- 56
- Rad
- 57
- Ritzel
- 58
- Motor-Getriebe-Einheit
- 59
- Radialfläche
- 60
- Radialfläche
- 61
- Radialfläche
- 62
- Stützfläche
- 63
- Radialfläche
- 64
- Stützfläche
- 65
- Anlaufscheibe
- A
- Drehachse
- B
- Achse
- C
- Achse
- A
- Winkel