DE102007017185B4

DE102007017185B4 - Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102007017185B4
Application number: DE102007017185A
Authority: DE
Original assignee: FZGmbH
Current assignee: Hoehn De GmbH
Priority date: 2007-04-12
Filing date: 2007-04-12
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2027-04-13
Also published as: JP2010530044A; US20100167862A1; EP2134564B1; DE102007017185A1; JP5364697B2; WO2008125364A3; WO2008125364A2; EP2134564A2; US8430779B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einem angetriebenen Differenzial, das über Ausgleichselemente auf zwei Abtriebswellen abtreibt, wobei das Abtriebsmoment an den Abtriebswellen mittels eines durch Planetenradgetriebe gebildeten, mit den Abtriebswellen mittelbar oder unmittelbar trieblich verbundenen Überlagerungsgetriebes und einer angekoppelten Antriebsmaschine veränderbar ist und wobei die Übersetzung des Überlagerungsgetriebes derart ausgelegt ist, dass bei Gleichlauf der Abtriebswellen die Antriebsmaschine still steht. Zur Erzielung einer präziseren und schneller ansprechenden Umverteilung der Abtriebsmomente bei einer baulich günstigen Konstruktion des Überlagerungsgetriebes und der Antriebsmaschine wird vorgeschlagen, dass dem Überlagerungsgetriebe (26) zumindest ein mit dem Differenzial (U) zusammenwirkendes, momentenreduzierendes Umlaufgetriebe (Uz, Uz2, U1, U2) vorgeschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiges Verteilergetriebe ist in der DE 10 2005 021 023 A1 dargestellt. Dabei treibt das Differenzial, hier ein Achsdifferenzial, über zwei Abtriebswellen zwei angetriebene Räder des Kraftfahrzeuges an. Ferner ist ein durch zwei trieblich miteinander verknüpfte Planetenradgetriebe gebildetes Überlagerungsgetriebe mit einer Antriebsmaschine vorgesehen, mittels dem die Abtriebsmomente an die Abtriebswellen über das Differenzial umverteilbar sind. Die Übersetzungsverhältnisse des Überlagerungsgetriebes sind vorteilhafterweise so ausgelegt, dass die treibende Welle der Antriebsmaschine bei Gleichlauf der Abtriebswellen (= Geradeausfahrt des Kraftfahrzeuges ohne Drehzahlunterschied der Räder) still steht. Da dieser Antriebszustand bei Kraftfahrzeugen vorwiegend gegeben ist, ist eine hinsichtlich des Wirkungsgrades und des Verschleißes von Antriebsteilen günstige Konstruktion geschaffen; des weiteren kann die Antriebsmaschine präzise und schnell aus dem Stand in beide Drehrichtungen zur Umverteilung von Antriebsmomenten angesteuert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verteilergetriebe der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass bei unverändert gutem Getriebewirkungsgrad eine noch präzisere und schneller ansprechende Umverteilung der Abtriebsmomente bei einer baulich günstigen Konstruktion des Überlagerungsgetriebes und der Antriebsmaschine erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verteilergetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen entnehmbar.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass dem Überlagerungsgetriebe zumindest ein mit dem Differenzial zusammenwirkendes, momentenreduzierendes Umlaufgetriebe vorgeschaltet ist. Das Umlaufgetriebe läuft bei einem Gleichlauf der Abtriebswellen als Block um, verschlechtert also nur unmaßgeblich den Getriebewirkungsgrad. Über das Umlaufgetriebe gelingt es, den umgesteuerten Momentenfluss T in größerem Umfange direkt über das Differenzial zu leiten, so dass die Beanspruchung des Überlagerungsgetriebes reduziert ist. Ferner können das Überlagerungsgetriebe und die Antriebsmaschine, die ein Hydraulikmotor oder bevorzugt ein Elektromotor sein kann, in den Abmessungen verringert werden, da geringere Steuermomente zur Umverteilung aufzubringen sind.
Prinzipiell können Umlaufgetriebe wie vorgeschlagen an die drei Wellen des Differenziales angeschlossen werden, um die erforderlichen Momente zur Umverteilung zu reduzieren. Es können auch mehrere Umlaufgetriebe an einem Differenzial angeschlossen sein. Als Verteilergetriebe kann anstelle eines Achsdifferenziales oder zusätzlich auch ein Längsdifferenzial bei einem allrad-getriebenem Kraftfahrzeug entsprechend ausgeführt sein. Das Differenzial kann ggf. als Kegelraddifferenzial ausgeführt sein.
Bevorzugt ist das Differenzial jedoch in an sich bekannter Weise als Plus-Umlaufgetriebe ausgeführt, bei dem das Außenrad angetrieben ist und die Ab triebswellen mit dem Planetenradträger bzw. dem Sonnenrad trieblich verbunden sind, wobei in baulich besonders vorteilhafter Weise zumindest ein Planetenradsatz des Differenziales durch mindestens ein zusätzliches, koaxiales Zentralrad mit dem Überlagerungsgetriebe verbunden ist. Durch Beschleunigen oder Abbremsen des Planetenradsatzes kann in vorteilhafter Weise eine Umverteilung des Abtriebsmomentes des Differenziales gesteuert werden. Wenn die Planetenräder über die Antriebsmaschine beschleunigt oder gebremst werden, weicht das sich ergebende Drehmomentverhältnis von den Übersetzungen des Differenziales ab, wodurch eine Torque-Vectoring Funktionalität dargestellt werden kann.
Dabei kann das Umlaufgetriebe mit dem Differenzial als reduzierter Koppelsatz mit nur einem mit einem Planetenradsatz kämmenden Zentralrad ausgeführt sein (= 4 Wellengetriebe). Die beiden weiteren Elemente des Umlaufgetriebes werden somit durch die bereits vorhandenen Abtriebselemente des Differenziales gebildet, nämlich dem Planetenradträger und dem Sonnenrad. Umverteilte Abtriebsmomente verlaufen dementsprechend direkt über das Differenzial.
Die Patentansprüche 4 bis 7 beschreiben dazu baulich und übersetzungsmäßig vorteilhafte Verknüpfungen des Zentralrades des Umlaufgetriebes mit dem Differenzial.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können zwei vorgeschaltete Umlaufgetriebe zwei mit dem Differenzial zusammenwirkende Zentralräder aufweisen, die trieblich mit dem Überlagerungsgetriebe verbunden sind, wobei die Zentralräder auf die radial inneren oder auf die radial äußeren Planetenräder als Plusgetriebe und als Minusgetriebe treiben (= 5 Wellengetriebe).
Das Zentralrad kann alternativ mit einem Umlaufgetriebe kombiniert sein, das sich aus einem mit dem Überlagerungsgetriebe verbundenem Sonnenrad, mit an Stegen des Sonnenrades des Differenziales abgestützten Planetenrädern und einem mit dem Zentralrad eine Baueinheit bildenden Außenrad zusammensetzt. Das Umlaufgetriebe ist somit bei noch höheren Übersetzungsverhältnissen als Minusgetriebe baulich günstig in das Differenzial integriert.
Dabei kann baulich und fertigungstechnisch besonders vorteilhaft das Zentralrad als innen- und außenverzahntes Ringrad ausgeführt sein, das fliegend gelagert mit den äußeren Planetenrädern des Differenziales und den Planetenrädern des integrierten Umlaufgetriebes kämmt.
Alternativ kann das Zentralrad als innenverzahntes Hohlrad ausgeführt sein, das mit den inneren Planetenrädern des Differenziales und den Planetenrädern des integrierten Umlaufgetriebes kämmt.
Das Umlaufgetriebe kann des Weiteren aus der Kombination zweier Elementargetriebe dargestellt sein, das mit jeweils zwei seiner drei Wellen mit zwei der drei Wellen des Differenziales verbunden ist. Dabei können die zwei Elementargetriebe als reduzierter Satz mit einem Minusgetriebe und einem Plusgetriebe oder als Minusgetriebe ausgeführt sein. Damit gelingt es, besonders hohe Übersetzungsverhältnisse (= besonders niedrige Momentenflüsse im Überlagerungsgetriebe und der Antriebsmaschine) bereit zu stellen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Überlagerungsgetriebe durch zwei zusammengeschaltete Planetengetriebe gebildet sein, die über ein Element mit der Antriebsmaschine trieblich verbunden und über ein weiteres Element gehäusefest abgestützt sind und die über das Umlaufgetriebe und das Differenzial die Momentenverteilung bewirken.
Insbesondere kann in baulich und fertigungstechnisch besonders vorteilhafter Weise das Umlaufgetriebe und das Überlagerungsgetriebe als eine Baueinheit mit dem Differenzial ausgeführt sein, an die die Antriebsmaschine angebaut ist. Damit können triebliche Verknüpfungen der Teilgetriebe besonders einfach realisiert werden.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden mit weiteren Einzelheiten und Vorteilen näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 ein Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge mit möglicher Anordnung von dessen Überlagerungsgetriebe mit Antriebsmaschine vorgeschaltetem Umlaufgetriebe nach der Wolfsymbolik;
2 ein Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem als Plusgetriebe ausgeführtem Achsdifferenzial, einem als reduzierter Koppelsatz dargestelltem Umlaufgetriebe mit einem außenverzahnten Zentralrad und einem Überlagerungsgetriebe mit einem Elektromotor;
3 das Verteilergetriebe gemäß 2, jedoch mit einem innenverzahnten Hohlrad als Zentralrad;
4 das Verteilergetriebe nach den 2 und 3 und dem Überlagerungsgetriebe als Wolfsymbolik;
5 das Verteilergetriebe gemäß 2, bei dem das Zentralrad mit zusätzlich an einen Planetenradsatz des Differenziales angeformten Planetenrädern kämmt;
6 das Verteilergetriebe gemäß 2, bei dem das außenverzahnte Zentralrad mit separat an dem Planetenradträger des Differenziales gelagerten Planetenrädern kämmt;
7 das Verteilgetriebe nach den 5 und 6 als Wolfsymbolik;
8 ein Verteilergetriebe mit einem Differenzial und einem Umlaufgetriebe mit zwei Zentralrädern, die mit dem Überlagerungsgetriebe trieblich verbunden sind;
9 die zu dem Verteilergetriebe gemäß 8 sich ergebende Wolfsymbolik;
10 ein Verteilergetriebe mit einem Differenzial und einem Umlaufgetriebe, bei dem in das als Ringrad ausgeführte Zentralrad ein weiteres, als Minusgetriebe ausgeführtes Umlaufgetriebe integriert ist und mit nachgeschaltetem Überlagerungsgetriebe;
11 das Verteilergetriebe nach 10, bei dem jedoch das Zentralrad als innenverzahntes Hohlrad ausgeführt ist, das mit den inneren Planetenrädern des Differenziales und den Planetenrädern des integrierten Umlaufgetriebes kämmt;
12 das Verteilergetriebe nach den 10 und 11 als Wolfsymbolik;
13 ein weiteres Verteilergetriebe mit einem Differenzial, bei dem das Umlaufgetriebe aus der Kombination zweier Elementargetriebe dargestellt ist, das mit jeweils zwei seiner drei Wellen mit zwei der drei Wellen des Differenziales verbunden ist;
14 das Verteilergetriebe nach den 13 und 15 als Wolfsymbolik; und
15 das Verteilergetriebe nach 13, bei dem das Umlaufgetriebe wiederum aus der Kombination zweier Elementargetriebe dargestellt ist.
In der 1 ist nach der Wolfsymbolik ein Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge dargestellt, das als Längsdifferenzial (bei allradgetriebenen Kraftfahrzeugen) und/oder als Querdifferenzial bzw. Achsdifferenzial eingesetzt sein kann.
Im Ausführungsbeispiel weist das Verteilergetriebe ein Achsdifferenzial U auf, das als noch zu beschreibendes Umlaufgetriebe bzw. Planetenradgetriebe ausgeführt ist, dessen Antriebswelle 12 das von einer Antriebsquelle des Kraftfahrzeuges abgegebene Antriebsmoment auf die beiden Abtriebswellen 14, 16 und von diesen über Gelenkwellen 18, 20 auf die angetriebenen Räder 22, 24 des Kraftfahrzeuges verteilt.
Trieblich zwischen die beiden Abtriebswellen 14, 16 ist ein momentenreduzierendes Umlaufgetriebe U_z geschaltet, das über zumindest eine Eingangswelle 28 mit einem nachgeschalteten, noch zu beschreibenden Überlagerungsgetriebe 26 mit einer angebauten Antriebsmaschine verbunden ist. Das Überlagerungsgetriebe 26 ist zur Abtriebsmomenten-Umverteilung mit einer der Abtriebswellen 14, 16 rückgekoppelt. Aufgrund des Umlaufgetriebes U_z ist das umzuverteilende Abtriebsmoment T₁, T₂ auf T_St reduziert, wobei T_St ≪ T₁, T₂ ist.
Anstelle des in durchgezogenen Linien in der 1 dargestellten Umlaufgetriebes U_z zwischen den Abtriebswellen 14, 16 kann das Umlaufgetriebe U_z (gemäß den gestrichelten Linien) mit dem nachgeschalteten Überlagerungsgetriebe 26 auch trieblich zwischen der Antriebswelle 12 und den Abtriebswel len 14 oder 16 angeordnet sein. Ferner können ggf. auch mehrere Umlaufgetriebe U_z gleichzeitig verwendet sein.
Es sei bemerkt, dass unter dem Begriff „...wellen" und „trieblich verbunden" auch die mit den besagten Wellen verbundenen Umlaufgetriebe-Elemente des Differenziales U, der zusätzlichen Umlaufgetriebe U_z und des Überlagerungsgetriebes 26 zu verstehen sind, wie den nachfolgenden Zeichnungsfiguren auch ohne weiteres entnehmbar ist.
Die 2 zeigt in der baulichen Ausführung das Achsdifferenzial U als an sich bekanntes Plus-Planetenradgetriebe, mit einem angetriebenen Außenrad 32 (vgl. Antriebswelle 12 der 1), einem abtreibenden Planetenradträger 34 (vgl. Abtriebswelle 14 der 1) mit radial äußeren Planetenrädern 36 und radial inneren Planetenrädern 38 und einem zentralen Sonnenrad 40 (vgl. Abtriebswelle 16 der 1). Die Planetenräder 36 kämmen mit dem Außenrad 32 und den Planetenrädern 38; die Planetenräder 38 sind zudem mit dem Sonnenrad 40 in Eingriff.
Ferner ist ein außenverzahntes Zentralrad 42 vorgesehen, das als Abtriebselement mit dem in das Verteilergetriebe integrierten Überlagerungsgetriebe 26 wie nachstehend aufgeführt verbunden ist und das mit den Planetenrädern 36 des Differenziales U in Eingriff ist.
Das Zentralrad 42 bildet somit mit den bereits vorhandenen Elementen Planetenradträger 34 und Sonnenrad 40 des Differenziales U einen reduzierten Koppelsatz bzw. das Umlaufgetriebe U_z, das mit dem Überlagerungsgetriebe 26 trieblich verbunden ist. Durch die Integration des Umlaufgetriebes U_z lässt sich der Leistungsfluss bereits im Differenzial U verändern, ohne dass zusätzliche leistungsführende Bauteile verwendet werden müssen. Dies führt zu ei ner maßgeblichen Kosten- und Gewichtseinsparung und erhöht die Funktionssicherheit des Verteilergetriebes.
Das Überlagerungsgetriebe 26 setzt sich gemäß 2 zusammen aus zwei trieblich miteinander verknüpften Planetenradgetrieben 44, 46, die mit einer angebauten Antriebsmaschine bzw. einem Elektromotor 48 zusammenwirken. Die Übersetzung der Planetenradgetriebe 44, 46 bzw. des Überlagerungsgetriebes 26 ist so ausgelegt, dass die Antriebswelle 50 des Elektromotors 48 bei Gleichlauf der Abtriebswellen 14, 16 nicht dreht.
Dabei bildet das Zentralrad 42 des Umlaufgetriebes U_z zugleich den Planetenradträger 52 des Planetenradgetriebes 46 mit den Planetenrädern 54, während die Planetenräder 56 des Planetenradgetriebes 44 auf einem Planetenradträger 58 drehbar gelagert sind, der mit der Abtriebswelle 16 trieblich verbunden ist.
Die Planetenräder 54, 56 der Planetenradgetriebe 44, 46 kämmen mit einem gemeinsamen Außenrad 60 und mit je einem Sonnenrad 62, 64. Dabei ist das Sonnenrad 64 des Planetengetriebes 46 bei 66 gehäusefest abgestützt, während das Sonnenrad 62 mit der Antriebswelle 50 des Elektromotors 48 verbunden ist.
Die 3 zeigt ein der 2 entsprechendes Verteilergetriebe, das nur soweit beschrieben ist, als es sich von der 2 unterscheidet. Dabei ist das Zentralrad 42' als innenverzahntes Hohlrad ausgeführt, das nicht mit den radial äußeren Planetenrädern 36, sondern mit den inneren Planetenrädern 38 des Planetenradträgers 34 kämmt. Die Funktion und die Anbindung an das Überlagerungsgetriebe 26 ist entsprechend der 2.
Die 4 zeigt das den 2 und 3 entsprechende Verteilergetriebe U und U_z mit Überlagerungsgetriebe 26 als Wolfsymbolik. Die Summenwelle (als Doppellinie eingezeichnet) des hineinreduzierten Minusgetriebes U_z ist mit dem Planetenradträger 34 des Differenziales U identisch. Wie ferner ersichtlich ist, sind die Abtriebswelle 14 und die Abtriebswelle 16 des Differenziales U identisch mit den eingezeichneten Abtriebswellen 14, 16 des hineinreduzierten Umlaufgetriebes U_z.
Die 5 und 6 zeigen weitere Verteilergetriebe, die ebenfalls nur soweit beschrieben sind, als sie sich wesentlich von den vorstehend angeführten Verteilergetrieben unterscheiden. Funktionell gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß 5 kämmt das außenverzahnte Zentralrad 42'' mit Planetenrädern 38a, die koaxial an den inneren Planetenrädern 38 des Differenziales U bzw. des Planetenradträgers 34 angeordnet sind, wobei deren Wälzkreisdurchmesser unterschiedlich zu den benachbarten Planetenrädern 38 ausgeführt ist. Dies ermöglicht mit baulich einfachen Mitteln eine weitere Momentenreduzierung über das Umlaufgetriebe U_z.
Entsprechend 6 ist das Zentralrad 42''' mit weiteren Planetenrädern 68 in Eingriff, die ferner mit den äußeren Planetenrädern 36 des Planetenradträgers 34 kämmen. Die Planetenräder 68 sind wie ersichtlich ebenfalls an dem Planetenradträger 34' drehbar gelagert. Die Zwischenschaltung der weiteren Planetenräder 68 ermöglicht eine noch weitergehendere Auslegung der Momentenreduzierung des zusätzlichen Umlaufgetriebes U_z.
Wie anhand der Wolfsymbolik gemäß 7 ersichtlich ist, ist die Summenwelle (Doppellinie) des hier hineinreduzierten Plusgetriebes U_z mit dem Sonnenrad 40 identisch.
Die 8 zeigt ein weiteres, alternatives Verteilergetriebe, das nur soweit beschrieben ist, als es sich von den vorstehenden Ausführungen wesentlich unterscheidet. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß 8 sind zwei zusätzliche Umlaufgetriebe U_z und U_z2 vorgesehen, die zwei mit dem Differenzial U zusammenwirkende Zentralräder 42, 42''' aufweisen. Die Zentralräder 42, 42''' sind trieblich mit dem Überlagerungsgetriebe 26 (nicht dargestellt) verbunden. Das eine außenverzahnte Zentralrad 42''' kämmt dabei zur Bildung eines Plusgetriebes mit separat an dem einzigen Planetenradträger 34'' des Differenziales U gelagerten Planetenrädern 68, die ferner mit den radial äußeren Planetenrädern 36 des Differenziales U in Eingriff sind. Das andere, außenverzahnte Zentralrad 42 wirkt als Minusgetriebe direkt auf die äußeren Planetenräder 36.
Durch die Integration der zwei Umlaufgetriebe U_z und U_z2 in das Differenzial U wird die Übersetzung auf den Elektromotor 48 nochmals erhöht bzw. das Steuermoment reduziert. Legt man gegensinnige Momente an die beiden Zentralräder 42, 42''' an, so werden die inneren Planetenräder 38 „doppelt" in eine Richtung angetrieben und somit die Momentenverteilung des Differenziales U entsprechend beeinflusst.
Anstelle der gezeigten Ausführung gemäß 8 kann die triebliche Verknüpfung mit zwei Zentralrädern 42 auch mit den radial inneren Planetenrädern 38 in Verbindung mit einem Satz Umkehrplanetenrädern 68 ausgeführt sein.
Die 9 gibt die Wolfsymbolik für das Verteilergetriebe gemäß 8 in der beschriebenen oder davon abgeleiteten Versionen wieder.
Die 10 und 11 zeigen weitere alternative Verteilergetriebe, die wiederum nur soweit beschrieben sind, als sie sich von den vorstehenden Ausführungen wesentlich unterscheiden. Funktionell gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß 10 ist das unter dem vorstehenden Bezugszeichen 42 aufgeführte Zentralrad als innen- und außenverzahntes Ringrad 42'''' ausgeführt, das fliegend gelagert mit den äußeren Planetenrädern 36 des Differenziales U und als innenverzahntes Außenrad funktionierend mit den Planetenrädern 70 eines integrierten, weiteren Umlaufgetriebes U_z2 kämmt. Die Planetenräder 70 sind auf Stegen 72 drehbar gelagert, die an dem Sonnenrad 40' befestigt sind. Das Sonnenrad 74 des zweiten Umlaufgetriebes U_z2 ist zugleich der Planetenradträger 58' des Überlagerungsgetriebes 26. Ferner bildet das Ringrad 42'''' des Umlaufgetriebes U_z den weiteren Planetenradträger 52' des Überlagerungsgetriebes 26, das im übrigen gemäß 2 ausgeführt und nicht nochmals beschrieben ist.
Aufgrund der Verwendung des zweiten, kompletten Umlaufgetriebes U_z2 ergibt sich zum Elektromotor 48 hin eine noch höhere Übersetzung. Es gibt zwar nun einen zweiten laufenden Steg 72, aber dieser ist mit dem Sonnenrad 40' des Differenziales U identisch. Dadurch ist eine sehr einfache Konstruktion möglich. Der Wirkungsgrad ist bezogen auf die realisierbare Übersetzung sehr gut. Das Konzept baut axial sehr schmal und besteht aus relativ wenigen Bauteilen.
Abweichend zur 10 ist in 11 das Zentralrad als innenverzahntes Hohlrad 42''''' ausgeführt, das mit den radial inneren, verbreiterten Planetenrädern 38 des Differenziales U und den Planetenrädern 70 des integrierten Umlaufgetriebes U_z2 kämmt.
Die 12 zeigt wiederum das zu den 10 und 11 gehörige Wolfsymbol zur besseren Übersicht der getriebetechnischen Verknüpfungen.
Mit den 13 bis 15 sind Verteilergetriebe beschrieben, bei denen das Umlaufgetriebe U_z aus der Kombination zweier Elementargetriebe U₁ und U₂ dargestellt ist, das mit jeweils zwei seiner drei Wellen mit zwei der drei Wellen des Differenziales U verbunden ist.
Gemäß der 13 sind die zwei Elementargetriebe als reduzierter Satz mit zwei Minusgetrieben U₁ und U₂ ausgeführt.
Dementsprechend ist das Sonnenrad 76 des Minusgetriebes U₁ mit dem des Minusgetriebes U₂ identisch. Die Planetenräder 78 kämmen mit dem Sonnenrad 76 und mit dem Außenrad 80. Dieses ist an den Planetenradträger 34 des Differenziales U angeschlossen. Der Planetenradträger 82 der Planetenräder 78 läuft frei um.
Das zweite Elementargetriebe U₂ weist ein Außenrad 84 auf, das über die Planetenräder 78 ebenfalls mit dem Sonnenrad 76 trieblich verbunden ist. Der Planetenradträger 82 ist den Elementargetrieben U1 und U2 gemeinsam.
Die zwei Elementargetriebe U₁ und U₂ sind wiederum mit dem Überlagerungsgetriebe 26 trieblich verknüpft (entsprechend 2), wobei das Außenrad 84 zugleich den Planetenradträger 58 und das Sonnenrad 76 den Planetenradträger 52 darstellt.
Sämtliche Umlaufgetriebe U₁ und U₂ sind baulich und räumlich günstig koaxial angeordnet. Das Außenrad 84 des Minusgetriebes U₂ ist mit dem Planetenradträger 58 des Umlaufgetriebes 44 (gemäß 2) zu einer Baueinheit ver bunden. Ferner ist das Sonnenrad 76 des Minusgetriebes U₁ mit dem Planetenradträger 52 des Umlaufgetriebes 46 einstückig ausgeführt.
Die beschriebene Anordnung und Verknüpfung der Elementargetriebe U₁ und U₂ ermöglicht die Bereitstellung eines hochübersetzenden, besonders wirksam momentenreduzierenden Getriebeverbundes U_z, der bei Verwendung eines schnell drehenden Elektromotors 48 mit entsprechend niedrig ausgelegtem Antriebsmoment eine sehr präzise, feinfühlige Umverteilung des Abtriebsmomentes an den Rädern 22, 24 des Kraftfahrzeuges sicherstellt.
Die 14 zeigt wiederum die dem Verteilergetriebe gemäß 13 entsprechende Wolfsymbolik.
Die 15 zeigt eine zur 13 alternative Ausgestaltung des Verteilergetriebes mit zwei Elementargetrieben, die beide als Minusgetriebe U₁ und U₂ ausgeführt sind. Das Verteilergetriebe ist nur soweit beschrieben, als es sich wesentlich von der Ausführung gemäß 13 unterscheidet. Funktionell gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Abweichend zur 13 ist in 15 das Außenrad 84' des Elementargetriebes U₂ über eine Welle 86 an das Sonnenrad 40' des Differenziales U angeschlossen, auf dem über einen Steg 88 auch die Planetenräder 56 des Umlaufgetriebes 44 des Überlagerungsgetriebes 26 drehbar gelagert sind (gemäß 2).
Die Planetenräder 78 des Elementargetriebes U₁ sind mit Planetenrädern 90 des Umlaufgetriebes U₂ auf dem gemeinsamen Planetenradträger 82' gelagert. Die Planetenräder 90 kämmen mit dem Sonnenrad 76'a, die Planetenräder 78 mit dem Sonnenrad 76'b. Die den Sonnenrädern 76'a und 76'b gemeinsame Welle 76 wirkt mit dem Überlagerungsgetriebe 26 zusammen.
Die Wolfsymbolik des Verteilergetriebes nach 15 entspricht wiederum der 14.
Auf Basis der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele sind abhängig von geforderten Wirkungsgraden und Übersetzungsverhältnissen auch weitere Verknüpfungen der Elementargetriebe U₁ und U₂ ausführbar.
Die Umlaufgetriebe U und U_z bzw. U₁, U₂ laufen bei Gleichlauf der Abtriebswellen 14, 16 im Block um, haben also keinen Wirkungsgradverlust durch Abwälzen. Da dieser Fahrzustand bei Kraftfahrzeugen überwiegend auftritt, können auch die Verzahnungen der Getriebeelemente weniger aufwändig ausgeführt sein, z. B. als einfache, robuste Geradverzahnungen.
Hingegen sind die Verzahnungen des Überlagerungsgetriebes 26 geräuschärmer (z. B. schrägverzahnt) und mit gutem Abwälzverhalten ausgeführt. Aufgrund der momentenreduzierten Anbindung des Überlagerungsgetriebes 26 kann dieses leichter in der Konstruktion ausgeführt sein; gleiches gilt für die Antriebsmaschine, die als Hydraulikmotor oder bevorzugt als Elektromotor 48 ausgelegt sein kann. Ggf. können dadurch zumindest teilweise die Zahnräder und die anderen Getriebeelemente des Überlagerungsgetriebes 26 einschließlich der nicht dargestellten Gehäuse aus höherfestem Kunststoff gefertigt sein. Da Zahnräder aus Kunststoff geräuschärmer laufen, könnten ggf. auch für das Überlagerungsgetriebe 26 Geradverzahnungen verwendet werden.

Claims

Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einem angetriebenen Differen-zial (U), das über Ausgleichselemente auf zwei Abtriebswellen (14, 16) abtreibt, wobei das Abtriebsmoment an den Abtriebswellen (14, 16) mittels eines durch Umlaufgetriebe gebildeten, mit den Abtriebswellen (14, 16) mittelbar oder unmittelbar trieblich verbundenen Überlagerungs-getriebes (26) und einer angekoppelten Antriebsmaschine (48) veränderbar ist und wobei die Übersetzung des Überlagerungsgetriebes (26) derart ausgelegt ist, dass bei Gleichlauf der Abtriebswellen (14, 16) die Antriebsmaschine (48) still steht, dadurch gekennzeichnet, dass dem Überlagerungsgetriebe (26) zumindest ein mit dem Differenzial (U) zusammenwirkendes, momentenreduzierendes Umlaufgetriebe (U_z, U_z2, U₁, U₂) vorgeschaltet ist.
Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzial (U) als Plus-Umlaufgetriebe ausgeführt ist, bei dem das Hohlrad (32) angetrieben ist und die Abtriebswellen (14, 16) mit dem Planetenradträger (34) oder dem Sonnenrad (40) trieblich verbunden sind und dass zumindest ein Planetenradsatz (36, 38) mittelbar oder unmittelbar durch mindestens ein zusätzliches, koaxiales Zentralrad (42) mit dem Überlagerungsgetriebe (26) verbunden ist.
Verteilergetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlaufgetriebe (U_z) mit dem Differenzial (U) als reduzierter Koppelsatz mit nur einem mit einem Planetenradsatz (36, 38) kämmenden Zentralrad (42) ausgeführt ist.
Verteilergetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralrad (42) als außenverzahntes Stirnrad mit den radial äußeren Planetenrädern (36) des Differenziales (U) kämmt.
Verteilergetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralrad (42') als innenverzahntes Hohlrad mit den radial innenliegenden Planetenrädern (38) des Differenziales (U) zusammenwirkt.
Verteilergetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das außenverzahnte Zentralrad (42'') mit Planetenrädern (38a) kämmt, die koaxial an den inneren Planetenrädern (38) des Differenziales (U) angeordnet sind, wobei deren Wälzkreisdurchmesser unterschiedlich zu den inneren Planetenrädern (38) ausgeführt ist.
Verteilergetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das außenverzahnte Zentralrad (42''') mit separat an dem Planetenradträger (34') des Differenziales (U) gelagerten Planetenrädern (68) kämmt, die ferner mit den radial äußeren Planetenrädern (36) des Differenziales (U) in Eingriff sind.
Verteilergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgeschalteten Umlaufgetriebe (U_z, U_z2) zwei mit dem Differenzial (U) zusammenwirkende Zentralräder (42, 42''') aufweisen, die trieblich mit dem Überlagerungsgetriebe (26) verbunden sind, wobei die Zentralräder (42, 42''') auf die radial inneren oder auf die radial äußeren Planetenräder (36, 38) als Minusgetriebe (U_z) und als Plusgetriebe (U_z2) treiben.
Verteilergetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das eine außenverzahnte Zentralrad (42''') mit separat an dem Planetenradträger (34'') des Differenziales (U) gelagerten Planetenrädern (68) kämmt, die ferner mit den radial äußeren Planetenrädern (36) des Differenziales (U) in Eingriff sind und dass das andere außenverzahnte Zentralrad (42) direkt auf die äußeren Planetenräder (36) treibt.
Verteilergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralrad (42'''', 42''''') mit einem Umlaufgetriebe (U_z2) kombiniert ist, das sich aus einem mit dem Überlagerungsgetriebe (26) verbundenem Sonnenrad (74), mit an Stegen (72) des Sonnenrades (40') des Differenziales (U) abgestützten Planetenrädern (70) und einem mit dem Zentralrad (42'''', 42''''') eine Baueinheit bildenden Hohlrad zusammensetzt.
Verteilergetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralrad (42'''') als innen- und außenverzahntes Ringrad ausge-führt ist, das fliegend gelagert mit den äußeren Planetenrädern (36) des Differenziales (U) und den Planetenrädern (70) des integrierten Umlaufgetriebes (U_z2) kämmt.
Verteilergetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralrad (42''''') als innenverzahntes Hohlrad ausgeführt ist, das mit den inneren Planetenrädern (38) des Differenziales (U) und den Planetenrädern (70) des integrierten Umlaufgetriebes (U_z2) kämmt.
Verteilergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlaufgetriebe (U_z) aus der Kombination zweier Elementargetriebe (U₁, U₂) dargestellt ist, das mit jeweils zwei seiner drei Wellen mit zwei der drei Wellen des Differenziales (U) verbunden ist.
Verteilergetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Elementargetriebe (U₁, U₂) als reduzierter Satz ausgeführt sind.
Verteilergetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Elementargetriebe als Minusgetriebe ausgeführt sind.
Verteilergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsgetriebe (26) durch zwei zusammengeschaltete Planetengetriebe (44, 46) gebildet ist, die über ein Element (62) mit der Antriebsmaschine (48) trieblich verbunden und über ein weiteres Element (64) gehäusefest abgestützt sind und die über das Umlaufgetriebe (U_z) und das Differenzial (U) die Momentenverteilung bewirken.
Verteilergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlaufgetriebe (U_z) und das Überlagerungsgetriebe (26) als eine Baueinheit mit dem Differenzial (U) ausgeführt sind, an die die Antriebsmaschine (48) angebaut ist.
Verteilergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebsmaschine ein Elektromotor (48) verwendet ist.
Verteilergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–17, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebsmaschine (48) ein hydrostatischer Motor verwendet wird.