DE102008029282A1 - Differential arrangement for motor vehicle, has main differential, which distributes drive moment to two drive shafts, where drive moment is introduced over drive shaft - Google Patents

Differential arrangement for motor vehicle, has main differential, which distributes drive moment to two drive shafts, where drive moment is introduced over drive shaft Download PDF

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Armin Dr.-Ing. Sue
Andreas Lutz
Peter Prof. Dr.-Ing. Tenberge
Jörg MÖCKEL
Christian Meissner
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Abstract

The differential arrangement has a main differential (10), which distributes a drive moment to two drive shafts (1,2), where the drive moment is introduced over one of the drive shafts. Three planetary gears (20,30,40) are provided, where an auxiliary gear has third planetary gear with negative stationary gear ratio, which is coupled with two planetary gears.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine Differentialanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend

  • – ein Hauptdifferenzial, welches ein über eine Antriebswelle eingeleitetes Antriebsmoment auf eine erste und eine zweite Abtriebswelle verteilt und
  • – ein mit dem Hauptdifferential gekoppeltes, steuerbares Hilfsgetriebe, mit dem die Verteilung des Antriebsmomentes regelbar ist, wobei das Hilfsgetriebe ein erstes und ein zweites Planetengetriebe umfasst, die miteinander gekoppelt sind, jeweils eine negative Standübersetzung haben und jeweils ein bremsbares Getriebeelement aufweisen.
The invention relates to a differential assembly for a motor vehicle, comprising
  • - A main differential, which distributes an input via a drive shaft drive torque to a first and a second output shaft and
  • - A coupled to the main differential, controllable auxiliary transmission, with which the distribution of the drive torque is controllable, wherein the auxiliary transmission comprises a first and a second planetary gear, which are coupled together, each having a negative stand ratio and each having a brakable transmission element.

Stand der TechnikState of the art

Derartige Differentiale sind bekannt aus der WO 2005/116489 . Diese Druckschrift offenbart ein verstärkendes, aktives Differential.Such differentials are known from the WO 2005/116489 , This document discloses a reinforcing, active differential.

Grundsätzliche Aufgabe eines Differentials in einem Kraftfahrzeug ist es, ein eingeleitetes Antriebsmoment auf zwei Abtriebswellen zu verteilen. Hierzu sind Stirnraddifferentiale, Kegelraddifferentiale und Kronenraddifferentiale bekannt.basic Task of a differential in a motor vehicle is an initiated To distribute drive torque to two output shafts. These are Spur gear differentials, bevel gear differentials and crown gear differentials known.

Aktive Differentiale erlauben die gezielte Beeinflussung dieser Momentenverteilung, um unterschiedlichen Fahrsituationen gerecht zu werden. Hierzu werden Getriebeelemente des Differentials gezielt mittelbar oder unmittelbar gebremst und/oder miteinander gekoppelt. Man unterscheidet hierbei zwischen verstärkenden und nicht verstärkenden Anordnungen. Die DE 10 2006 008 236 beispielsweise offenbart ein aktives, nicht verstärkendes Differential, bei dem das Hauptdifferential als Planetengetriebe ausgebildet ist, dessen Sonne und dessen Steg jeweils mit einer Abtriebswelle verbunden sind und über dessen Hohlrad das Antriebsmoment eingeleitet wird. Das Hohlrad ist mit der Eingangswelle einer Beschleunigungsstufe gekoppelt, welche eine im Vergleich zu der Antriebsdrehzahl um ca. 10% höhere Ausgangsdrehzahl liefert. Zur aktiven Momentenverschiebung werden die Ausgangswelle der Beschleunigungsstufe und jeweils eine der Abtriebswellen über Reibkupplungen miteinander gekoppelt. Das gesamte zu verschiebende Moment liegt dabei in den Kupplungen an. Bei alternativen Systemen können einzelne Elemente des Differentials relativ zu einem fahrzeugfesten Gehäuse abgebremst werden. Bei diesen verstärkenden Anordnungen ist das an den Bremsen anliegende Moment deutlich geringer als das Verschiebemoment. In derartigen Systemen herrscht typischer Weise eine sehr viel größer Drehzahldifferenz, die in etwa auf Raddrehzahlniveau liegt.Active differentials allow the targeted influencing of this torque distribution to meet different driving situations. For this purpose, transmission elements of the differential are selectively directly or indirectly braked and / or coupled together. A distinction is made here between reinforcing and non-reinforcing arrangements. The DE 10 2006 008 236 For example, discloses an active, non-amplifying differential, in which the main differential is formed as a planetary gear, the sun and the web are each connected to an output shaft and the ring gear, the drive torque is initiated. The ring gear is coupled to the input shaft of an acceleration stage which provides an output speed that is about 10% higher than the input speed. For active torque shift, the output shaft of the acceleration stage and one of the output shafts are coupled to one another via friction clutches. The entire moment to be displaced rests in the clutches. In alternative systems, individual elements of the differential may be decelerated relative to a vehicle-fixed housing. In these reinforcing arrangements, the moment applied to the brakes is significantly less than the moment of displacement. In such systems, there is typically a much greater speed difference, which is approximately at the wheel speed level.

Die gattungsbildende WO 2005/116489 offenbart eine Anordnung mit einem Hauptdifferential und einem steuerbaren Hilfsgetriebe, welches zwei Planetengetriebe umfasst. Durch die Hilfsgetriebe, deren Sonnenräder jeweils über regelbare Bremsen gegenüber dem fahrzeugfesten Gehäuse abbremsbar sind, werden Elemente des Hauptdifferentials nur mittelbar gebremst. Hierdurch ergibt sich eine Reduktion des in den Bremsen anliegenden, maximalen Drehmoments. Die Planetengetriebe sind als so genannte Minusgetriebe, d. h. Planetengetriebe mit negativen Standübersetzungen, ausgebildet. Dies führt im Vergleich zu ähnlichen Anordnungen mit Plusgetrieben, d. h. Getrieben mit positiven Standübersetzungen, wie sie beispielsweise aus der US 6120407 bekannt sind, zu einem besseren Wirkungsgrad und einer verbesserten Regelbarkeit, da Momentensprünge, wie sie insbesondere bei beim Wechsel der Kurvenrichtung und der damit verbundenen Richtungsumkehr der Planetenabwälzbewegung auftreten können, deutlich reduziert werden. Allerdings hat die gattungsgemäße Differentialanordnung gegenüber der Anordnung mit Plusgetrieben den Nachteil deutlich größerer maximaler Drehzahldifferenzen. Um hier eine erwünschte maximale Drehzahldifferenz von ca. 10% zu erreichen, müssten die Minusgetriebe der bekannten Anordnung Standübersetzungen von –4 bis –5 aufweisen, was unter Bauraumaspekten in typischen Kraftfahrzeugen nur schwer oder gar nicht möglich ist.The generic WO 2005/116489 discloses an arrangement with a main differential and a controllable auxiliary transmission comprising two planetary gears. By the auxiliary gear, the sun gears are braked in each case via adjustable brakes relative to the vehicle-fixed housing, elements of the main differential are only indirectly braked. This results in a reduction of the applied in the brakes, maximum torque. The planetary gears are designed as so-called negative gear, ie planetary gear with negative stand ratios. This leads compared to similar arrangements with positive gears, ie transmissions with positive state ratios, as for example from the US 6120407 are known, to a better efficiency and improved controllability, since torque jumps, as they can occur especially when changing the direction of the curve and the associated direction reversal of Planetenabwälzbewegung be significantly reduced. However, the generic differential arrangement over the arrangement with positive gears has the disadvantage of significantly greater maximum speed differences. In order to achieve a desired maximum speed difference of about 10% here, the negative gear of the known arrangement would have stand ratios of -4 to -5, which is difficult or impossible under construction space aspects in typical motor vehicles.

Aufgabenstellungtask

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gattungsgemäßes Getriebe derart weiterzubilden, das bei guter Regelbarkeit eine geringe maximale Drehzahldifferenz realisierbar ist.It the object of the present invention is a generic one To develop such a transmission, with good controllability a low maximum speed difference is feasible.

Darlegung der ErfindungPresentation of the invention

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass das Hilfsgetriebe (20, 30, 40) ein drittes Planetengetriebe (20) mit negativer Standübersetzung umfasst, welches mit dem ersten (30) und dem zweiten (40) Planetengetriebe gekoppelt ist, wobei die Standübersetzungen der drei Planetengetriebe (20, 30, 40) folgende Randbedingung erfüllen:

Figure 00030001
wo i01, die Standübersetzung des ersten Planetengetriebes, i02 die Standübersetzung des zweiten Planetengetriebes und i03 die Standübersetzung des dritten Planetengetriebes ist. Mit anderen Worten hat die Summe aus der Differenz der Standübersetzungen des ersten und zweiten Planetengetriebes einerseits und dem Quotienten aus den Standübersetzungen des zweiten und des dritten Planetengetriebes andererseits einen Wert, der zwischen 0,9 und 1,1 liegt.This object is achieved in conjunction with the features of the preamble of claim 1, characterized in that the auxiliary transmission ( 20 . 30 . 40 ) a third planetary gear ( 20 ) with negative stand translation, which coincides with the first ( 30 ) and the second ( 40 ) Planetary gear is coupled, wherein the state translations of the three planetary gear ( 20 . 30 . 40 ) satisfy the following boundary conditions:
Figure 00030001
where i 01 , the state ratio of the first planetary gear, i 02 is the state ratio of the second planetary gear and i 03 is the state ratio of the third planetary gear. In other words, the sum of the difference of the state ratios of the first and second planetary gear on the one hand and the ratio of the stationary ratios of the second and the third planetary gear on the other hand has a value which is between 0.9 and 1.1.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.preferred Embodiments of the invention are the subject of the dependent Claims.

Kern der Erfindung ist die Verwendung eines Hilfsgetriebes mit drei im Wesentlichen gleich ausgebildeten Planetengetrieben. Unter einem Planetengetriebe soll hier definitionsgemäß ein Getriebe verstanden werden, welches wenigstens ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg, der wenigstens einen Satz Planetenräder trägt, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen, aufweist. Eingeschlossen sind dabei auch Doppelplaneten, die jeweils nur paarweise mit Sonnen- und Hohlrad kämmen. Im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung werden die einzelnen Getriebeelemente und die jeweils zugeordneten Wellen synonym bezeichnet.core The invention is the use of an auxiliary transmission with three in the Essentially identically designed planetary gears. Under a By definition, planetary gear should enter Gear to be understood, which at least one sun gear, a Ring gear and a bridge, the at least one set planetary gears bears, which mesh with the sun gear and the ring gear, having. Included are also double planets, each one only comb in pairs with sun and ring gear. As part of The following description describes the individual transmission elements and the respective assigned waves synonymous.

Die ein Planetengetriebe wesentlich charakterisierende Eigenschaft ist seine Standübersetzung. Die Standübersetzungen der drei Planetengetriebe des Hilfsgetriebes erfüllen erfindungsgemäß eine besondere Randbedingung. Bevorzugt sind sie gleich oder annähernd gleich. Sie können betragsmäßig relativ gering ausfallen und liegen vorzugsweise zwischen –1,2 und –3,0, insbesondere zwischen –1,5 und –2,0, insbesondere zwischen –1,6 und –1,8, insbesondere bei –1,7. Planetengetriebe mit solchen Standübersetzungen sind mit relativ kleinem radialen Bauraum realisierbar.The a planetary gear is essentially characterizing property his stand translation. The stand translations the three planetary gear of the auxiliary gear according to the invention fulfill a special boundary condition. Preferably, they are the same or approximate equal. You can be relative in amount are low and are preferably between -1.2 and -3.0, in particular between -1.5 and -2.0, in particular between -1.6 and -1.8, in particular at -1.7. Planetary gear with such state translations can be realized with a relatively small radial space.

Der Fachmann würde zunächst vermuten, dass die Anordnung dreier miteinander gekoppelter Planetengetriebe zu einem erheblichen axialen Bauraumbedarf führen würde. Dies ist jedoch nicht der Fall. Insbesondere bei der besonders bevorzugten Ausführungsform, bei der der Steg des ersten Planetengetriebes mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes, der Steg des zweiten Planetengetriebes mit dem Hohlrad des dritten Planetengetriebes und der Steg des dritten Planetengetriebes mit dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes verbunden ist, wobei, wie weiter bevorzugt vorgesehen, das Hohlrad des dritten Planetengetriebes mit der ersten Abtriebswelle und der Steg des dritten Planetengetriebes mit der zweiten Abtriebswelle verbunden ist, und wobei, wie noch weiter bevorzugt vorgesehen, das Sonnenrad des dritten Planetengetriebes mit dem Steg des ersten Planetengetriebes verbunden ist, wird lediglich das dritte Planetengetriebe mit nahezu dem gesamten Verschiebemoment belastet. Das erste und zweite Planetengetriebe hingegen wird lediglich mit etwa einem Viertel bzw. einem Sechstel des Verschiebemomentes belastet. Hierdurch ist es möglich, diese Getriebe bauraumsparend und insbesondere als Blechformteile kostengünstig auszubilden. Bevorzugt können zum Aufbau des ersten und zweiten Planetengetriebes weitgehend Gleichteile verwendet werden. Dies reduziert die Fertigungs- und Montagekosten weiter.Of the A professional would first suspect that the arrangement dreier coupled planetary gear to a considerable axial space requirement would result. This is however not the case. Especially in the particularly preferred embodiment, in which the web of the first planetary gear with the ring gear of second planetary gear, the bridge of the second planetary gear with the ring gear of the third planetary gear and the bridge of the third Planetary gear connected to the ring gear of the first planetary gear is, as further preferably provided, the ring gear of the third Planetary gear with the first output shaft and the bridge of the third planetary gear connected to the second output shaft and, as still more preferably provided, the sun gear of the third planetary gear with the web of the first planetary gear is connected, only the third planetary gear with almost the loaded total displacement torque. The first and second planetary gear on the other hand, only about a quarter or one-sixth is used loaded the displacement torque. This makes it possible This gear space saving and especially as sheet metal parts to train cost-effectively. Preference may be given to Structure of the first and second planetary gear largely identical parts be used. This reduces the manufacturing and assembly costs further.

Allerdings muss die Kopplung des Hilfsgetriebes an das Hauptdifferential nicht zwingend über die beiden Abtriebswellen erfolgen. Es ist auch möglich, das Hilfsgetriebe an die Antriebswelle und eine der Abtriebswellen zu koppeln. Hieraus ergeben sich zwei alternative Ausführungsformen. Zum einen kann vorgesehen sein, dass das Hohlrad des dritten Planetengetriebes mit der Antriebswelle und der Steg des dritten Planetengetriebes mit der ersten oder der zweiten Abtriebswelle verbunden ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Hohlrad des dritten Planetengetriebes mit der ersten oder der zweiten Abtriebswelle und der Steg des dritten Planetengetriebes mit der Antriebswelle verbunden ist.Indeed the coupling of the auxiliary gear to the main differential does not have to mandatory over the two output shafts done. It is also possible, the auxiliary gear to the drive shaft and to couple one of the output shafts. This results in two alternative Embodiments. On the one hand, it can be provided that the ring gear of the third planetary gear with the drive shaft and the bridge of the third planetary gear with the first or the second Output shaft is connected. Alternatively it can be provided that the ring gear of the third planetary gear with the first or second output shaft and the web of the third planetary gear is connected to the drive shaft.

Wie aus dem Stand der Technik bekannt, sind die Sonnenräder des ersten und des zweiten Planetengetriebes mit einer regelbaren Bremseinrichtung bremsbar. Auf diese Weise erfolgt die gezielte Momentenverschiebung. Alternativ ist es auch möglich, die Aufprägung des Drehmoments durch eine Leistungsverzweigung mittels elektrischer Maschinen zu erreichen. Bremsen und elektrische Maschinen können in diesem Zusammenhang unter dem Begriff eines regelbaren, drehmomentaufprägenden Elementes subsummiert werden. Beispielsweise kann das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes mit einem positiven und das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes mit einem negativen Drehmoment beaufschlagt werden. Zur Realisierung ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Sonnenräder des ersten und des zweiten Planetengetriebes jeweils mit einer der beiden Wellen eines drehmomentaufprägenden Elementes verbunden sind. Z. B. kann der Stator einer elektrischen Maschine mit einem der Sonnenräder und ihr Rotor mit dem anderen Sonnenrad verbunden sein. Alternativ können die Sonnenräder des ersten und des zweiten Planetengetriebes jeweils mit einer Welle eines von zwei drehmomentaufprägenden Elementen, die untereinander gekoppelt sind, verbunden sein. Z. B. sind die Sonnenräderjeweils mit dem Rotor einer elektrischen Maschine verbunden, deren Stator am Gehäuse fixiert ist. Analoges gilt für den oben erwähnten Fall der Verwendung einer Bremse, wobei der Begriff der Welle hierbei entsprechend auszulegen ist.As known in the art, are the sun gears of the first and the second planetary gear with a controllable Brake device brakable. In this way, the targeted Torque shift. Alternatively, it is also possible to Imprint of the torque by a power split to reach by means of electrical machines. Brakes and electric Machines can be termed in this context a controllable, torque imparting element subsummiert become. For example, the sun gear of the first planetary gear with a positive and the sun gear of the second planetary gear be applied with a negative torque. To the realization is provided in one embodiment that the sun gears of the first and second planetary gear each with one of two waves of a torque imparting element are connected. For example, the stator of an electric machine with one of Sun gears and their rotor connected to the other sun gear be. Alternatively, the sun gears of the first and the second planetary gear each having a shaft of a of two torque-impressing elements, one below the other coupled be connected. For example, the sun gears are each connected to the rotor of an electric machine whose stator is fixed to the housing. The same applies to the above-mentioned case of using a brake, wherein the Concept of the wave is to be interpreted accordingly.

Zur Ausbildung des Hauptdifferentials sind unterschiedliche Bauweisen möglich. Bevorzugt ist das Hauptdifferential als Stirnraddifferential und insbesondere als Planetengetriebe ausgebildet, dessen Steg mit der ersten Abtriebswelle und dessen Sonnenrad mit der zweiten Abtriebswelle verbunden ist.to Training the main differential are different construction methods possible. The main differential is preferably a spur gear differential and in particular designed as a planetary gear, the web with the first output shaft and its sun gear with the second output shaft connected is.

Alternativ kann das Hauptdifferential auch als Kegelraddifferential oder auf andere Weise ausgebildet sein.alternative The main differential can also be used as bevel gear differential or on be formed another way.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.Further features and advantages of the invention result from the following specific description and drawings.

Kurze Beschreibung der Zeichnung:Brief description of the drawing:

Es zeigt:It shows:

1 eine erfindungsgemäße Differentialanordnung 1 a differential arrangement according to the invention

Beschreibung einer bevorzugten AusführungsformDescription of a preferred embodiment

1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Differentialanordnung zur Verteilung eines Antriebsmomentes auf eine erste Abtriebswelle 1 und eine zweite Abtriebswelle 2. Hierzu ist ein Hauptdifferential 10 und ein aus den Planetengetrieben 20, 30, 40 aufgebautes Hilfsgetriebe vorgesehen. Das Hauptdifferential 10 ist bei der gezeigten Ausführungsform als Stirnraddifferential, insbesondere als ein Doppelplanetendifferential ausgebildet. Das Antriebsmoment wird über das Hohlrad 12 eingeleitet. Die erste Abtriebswelle 1 ist mit dem Steg 16 verbunden, der die Doppelplaneten 13, 15 trägt, die ihrerseits mit dem Hohlrad 12 bzw. dem Sonnenrad 18 kämmen. Das Sonnenrad 18 ist mit der zweiten Abtriebswelle 2 verbunden. 1 shows a preferred embodiment of a differential arrangement according to the invention for distributing a drive torque to a first output shaft 1 and a second output shaft 2 , This is a main differential 10 and one from the planetary gears 20 . 30 . 40 constructed auxiliary transmission provided. The main differential 10 is formed in the embodiment shown as Stirnraddifferential, in particular as a double planetary differential. The drive torque is via the ring gear 12 initiated. The first output shaft 1 is with the jetty 16 connected to the double planet 13 . 15 carries, in turn, with the ring gear 12 or the sun gear 18 comb. The sun wheel 18 is with the second output shaft 2 connected.

Der Steg 16 und das Sonnenrad 18 des Hauptdifferentials 10 sind zur aktiven Momentenverschiebung mit dem Hilfsgetriebe verbunden. Das Hilfsgetriebe umfasst ein Momentenverschiebungsgetriebe 20 sowie ein erstes Steuergetriebe 30 und ein zweites Steuergetriebe 40. Die Zuordnung des Momentenverschiebungsgetriebes 20 und der Steuergetriebe 30, 40 zum Wortlaut des Hauptanspruchs ist wie folgt: das erste Steuergetriebe 30 entspricht dem ersten Planetengetriebe des Hauptanspruchs. Das zweite Steuergetriebe 40 entspricht dem zweiten Planetengetriebe des Hauptanspruchs. Das Momentenverschiebungsgetriebe 20 entspricht dem dritten Planetengetriebe des Hauptanspruchs. Die Bezeichnung ”Momentenverschiebungsgetriebe” resultiert aus der Tatsache, dass bei der gezeigten Ausführungsform nahezu das gesamte zu verschiebende Moment an dem Planetengetriebe 20 anliegt und dieses entsprechend stark ausgebildet sein muss.The jetty 16 and the sun wheel 18 of the main differential 10 are connected to the active transmission for active torque shift. The auxiliary transmission comprises a torque shift gear 20 as well as a first steering gear 30 and a second control gear 40 , The assignment of the torque shift gear 20 and the steering gear 30 . 40 to the wording of the main claim is as follows: the first tax 30 corresponds to the first planetary gear of the main claim. The second control gear 40 corresponds to the second planetary gear of the main claim. The torque shift gear 20 corresponds to the third planetary gear of the main claim. The term "torque shift transmission" results from the fact that in the embodiment shown almost all of the moment to be shifted on the planetary gear 20 is present and this must be trained accordingly strong.

Der Steg 16 des Hauptdifferentials und somit die erste Abtriebswelle 1 ist mit dem Hohlrad 22 des Momentenverschiebungsgetriebes 20 verbunden. Das Sonnenrad 18 des Hauptdifferentials 10 und somit die zweite Abtriebswelle 2 ist mit dem Steg 26 des Momentenverschiebungsgetriebes 20, der einen Satz Planetenräder 24 trägt, verbunden. Die Planetenräder 24 kämmen mit dem Hohlrad 22 und dem Sonnenrad 28 des Momentenverschiebungsgetriebes.The jetty 16 of the main differential and thus the first output shaft 1 is with the ring gear 22 of the torque shift gear 20 connected. The sun wheel 18 of the main differential 10 and thus the second output shaft 2 is with the jetty 26 of the torque shift gear 20 , a set planetary gears 24 wears, connected. The planet wheels 24 comb with the ring gear 22 and the sun wheel 28 of the torque shift gear.

Der Steg 26 des Momentenverschiebungsgetriebes 20 ist mit dem Hohlrad 32 des ersten Steuergetriebes 30 verbunden. Das Sonnenrad 28 des Momentenverschiebungsgetriebes 20 ist mit dem Steg 36 des ersten Steuergetriebes 30 verbunden, der einen Satz Planetenräder 34 trägt. Die Planetenräder 34 kämmen mit dem Hohlrad 32 und dem Sonnenrad 38 des ersten Steuergetriebes 30. Das Sonnenrad 38 ist mit einer regelbaren Bremse 50 verbunden, die die Bewegung des Sonnenrades 38 gegenüber einem fahrzeugfesten Gehäuse abbremsen kann.The jetty 26 of the torque shift gear 20 is with the ring gear 32 of the first control gear 30 connected. The sun wheel 28 of the torque shift gear 20 is with the jetty 36 of the first control gear 30 connected, a set of planetary gears 34 wearing. The planet wheels 34 comb with the ring gear 32 and the sun wheel 38 of the first control gear 30 , The sun wheel 38 is with a controllable brake 50 connected to the movement of the sun wheel 38 can decelerate against a vehicle-fixed housing.

Der Steg 36 des ersten Steuergetriebes 30 ist mit dem Hohlrad 42 des zweiten Steuergetriebes 40 verbunden. Dieses kämmt mit Planetenrädern 44, die von einem Steg 46 getragen werden, welcher mit dem Hohlrad 22 des Momentenverschiebungsgetriebes 20 verbunden ist. Die Planetenräder 44 des zweiten Steuergetriebes 40 kämmen zudem mit dem Sonnenrad 48 des zweiten Steuergetriebes 40. Das Sonnenrad 48 ist mit der regelbaren Bremse 50 verbunden.The jetty 36 of the first control gear 30 is with the ring gear 42 of the second control gear 40 connected. This meshes with planet wheels 44 coming from a footbridge 46 be worn, which with the ring gear 22 of the torque shift gear 20 connected is. The planet wheels 44 of the second control gear 40 also comb with the sun gear 48 of the second control gear 40 , The sun wheel 48 is with the adjustable brake 50 connected.

Bei Betrieb werden mittels der regelbaren Bremse 50 das Sonnenrad 38 des ersten Steuergetriebes 30 und/oder das Sonnenrad 48 des zweiten Steuergetriebes 40 graduell abgebremst. Hierdurch ergibt sich im Hauptdifferential 10 eine gezielt beeinflussbare Momentenverschiebung zwischen der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle. Das Drehmoment einer Bremse ist nur dann regelbar, wenn zwischen deren Elementen, d. h. beispielsweise zwischen deren Reiblamellen eine Drehzahldifferenz ungleich Null vorliegt. Bei der bevorzugten Standübersetzung von –1,7 wird die Drehzahldifferenz in einem der beiden Teile der Bremse 50 dann zu Null, wenn die Drehzahldifferenz zwischen einer der beiden Abtriebswellen 1, 2 und der Antriebswelle, d. h. dem Hohlrad 12, etwa 10% der Antriebsdrehzahl entspricht. Dies bedeutet eine maximale Drehzahldifferenz von etwa 20% der Antriebsdrehzahl zwischen den beiden Abtriebswellen 1, 2. Daraus folgt, dass die Differentialanordnung bis zu der genannten maximalen Drehzahldifferenz regelbar bleibt. Bei sehr engen Kurvenradien kann es vereinzelt zu einer höheren Drehzahldifferenz in der Differentialanordnung kommen. In diesem Zustand ist die Anordnung jedoch nicht mehr regelbar. Dies ist jedoch kein Nachteil, da derartige, extreme Fahrsituationen grundsätzlich nur bei geringen Geschwindigkeiten erzeugbar sind, in denen eine aktive Differentialregelung nicht erforderlich ist.In operation, by means of the adjustable brake 50 the sun wheel 38 of the first control gear 30 and / or the sun gear 48 of the second control gear 40 gradually decelerated. This results in the main differential 10 a selectively influenceable torque shift between the first output shaft and the second output shaft. The torque of a brake can only be regulated if there is a speed difference not equal to zero between its elements, that is, for example, between its friction plates. In the preferred stand ratio of -1.7, the speed difference in one of the two parts of the brake 50 then to zero, if the speed difference between one of the two output shafts 1 . 2 and the drive shaft, ie the ring gear 12 , about 10% of the drive speed corresponds. This means a maximum speed difference of about 20% of the input speed between the two output shafts 1 . 2 , It follows that the differential arrangement remains controllable up to the said maximum speed difference. With very tight curve radii, there may occasionally be a higher speed difference in the differential arrangement. In this state, however, the arrangement is no longer controllable. However, this is not a disadvantage, since such extreme driving situations can basically only be generated at low speeds, in which an active differential control is not required.

Natürlich stellt die in der speziellen Beschreibung diskutierte und in der Zeichnung gezeigte Ausführungsform nur ein illustratives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten anhand gegeben. Insbesondere kann die konkrete Ausführung des Hauptdifferentials 10 von dem gezeigten Beispiel eines stirnverzahnten Doppelplanetengetriebes abweichen und zum Beispiel die Form eines Kegelraddifferentials oder eines Kronenraddifferentials annehmen. Auch die Raddurchmesser, Zähnezahlen, Materialien und sonstigen Auslegungsmerkmale der einzelnen Elemente der erfindungsgemäßen Anordnung können vom Fachmann an die Anforderungen des Einzelfalls angepasst werden. Wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist jedoch die Ausgestaltung der drei Planetengetriebe 20, 30, 40 als Minusgetriebe mit gleicher oder ähnlicher, negativer Standübersetzung.Of course, the embodiment discussed in the specific description and shown in the drawing represents only an illustrative embodiment of the present invention. A broad range of possible variations will be apparent to those skilled in the art in light of the disclosure herein. In particular, the specific execution of the main differential 10 deviate from the example shown, a front-toothed double planetary gear and assume, for example, the shape of a bevel gear or a crown gear differential. The wheel diameter, numbers of teeth, materials and other design features of the individual elements of the arrangement according to the invention can be adapted by the skilled person to the requirements of the individual case. An essential part of the invention, however, is the design of the three planetary gear 20 . 30 . 40 as a negative gear with the same or similar, negative stand translation.

11
erste Abtriebswellefirst output shaft
22
zweite Abtriebswellesecond output shaft
1010
Hauptdifferentialmain differential
1212
Hohlrad von 10 Ring gear of 10
13, 1513 15
Doppelplaneten von 10 Double planets of 10
1616
Steg von 10 Footbridge of 10
1818
Sonnenrad von 10 Sun wheel of 10
2020
Momentenverschiebungsgetriebe; drittes PlanetengetriebeTorque shift gears; third planetary gear
2222
Hohlrad von 20 Ring gear of 20
2424
Planetenrad von 20 Planet wheel of 20
2626
Steg von 20 Footbridge of 20
2828
Sonnenrad von 20 Sun wheel of 20
3030
erstes Steuergetriebe; erstes Planetengetriebefirst Steering gear; first planetary gear
3232
Hohlrad von 30 Ring gear of 30
3434
Planetenrad von 30 Planet wheel of 30
3636
Steg von 30 Footbridge of 30
3838
Sonnenrad von 30 Sun wheel of 30
4040
zweites Steuergetriebe; zweites Planetengetriebesecond Steering gear; second planetary gear
4242
Hohlrad von 40 Ring gear of 40
4444
Planetenrad von 40 Planet wheel of 40
4646
Steg von 40 Footbridge of 40
4848
Sonnenrad von 40 Sun wheel of 40
5050
getrennt regelbare Bremsenseparated adjustable brakes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (14)

Differentialanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend – ein Hauptdifferenzial (10), welches ein über eine Antriebswelle eingeleitetes Antriebsmoment auf eine erste (1) und eine zweite (2) Abtriebswelle verteilt und – ein mit dem Hauptdifferential (10) gekoppeltes, steuerbares Hilfsgetriebe (20, 30, 40), mit dem die Verteilung des Antriebsmomentes regelbar ist, wobei das Hilfsgetriebe (20, 30, 40) ein erstes (30) und ein zweites (40) Planetengetriebe umfasst, die miteinander gekoppelt sind, jeweils eine negative Standübersetzung haben und jeweils ein bremsbares Getriebeelement (38; 48) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsgetriebe (20, 30, 40) ein drittes Planetengetriebe (20) mit negativer Standübersetzung umfasst, welches mit dem ersten (30) und dem zweiten (40) Planetengetriebe gekoppelt ist, wobei die Standübersetzungen der drei Planetengetriebe (20, 30, 40) folgende Randbedingung erfüllen:
Figure 00090001
wo i01, die Standübersetzung des ersten Planetengetriebes, i02 die Standübersetzung des zweiten Planetengetriebes und i03 die Standübersetzung des dritten Planetengetriebes ist.Differential assembly for a motor vehicle, comprising - a main differential ( 10 ), which is an input via a drive shaft drive torque to a first ( 1 ) and a second ( 2 ) Output shaft distributed and - one with the main differential ( 10 ) coupled, controllable auxiliary transmission ( 20 . 30 . 40 ), with which the distribution of the drive torque is adjustable, wherein the auxiliary transmission ( 20 . 30 . 40 ) a first ( 30 ) and a second one ( 40 ) Comprises planetary gear, which are coupled together, each having a negative stand ratio and each having a braked transmission element ( 38 ; 48 ), characterized in that the auxiliary transmission ( 20 . 30 . 40 ) a third planetary gear ( 20 ) with negative stand translation, which coincides with the first ( 30 ) and the second ( 40 ) Planetary gear is coupled, wherein the state translations of the three planetary gear ( 20 . 30 . 40 ) satisfy the following boundary conditions:
Figure 00090001
where i 01 , the state ratio of the first planetary gear, i 02 is the state ratio of the second planetary gear and i 03 is the state ratio of the third planetary gear. Differentialanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Standübersetzung zwischen –1,2 und –3,0, insbesondere zwischen –1,5 und –2,0, insbesondere zwischen –1,6 und –1,8, insbesondere bei –1,7 liegt.Differential arrangement according to Claim 1, characterized that the stand translation between -1,2 and -3,0, in particular between -1.5 and -2.0, in particular between -1.6 and -1.8, especially at -1.7 lies. Differentialanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (36) des ersten Planetengetriebes (30) mit dem Hohlrad (42) des zweiten Planetengetriebes (40), der Steg (46) des zweiten Planetengetriebes (40) mit dem Hohlrad (22) des dritten Planetengetriebes (20) und der Steg (26) des dritten Planetengetriebes (20) mit dem Hohlrad (32) des ersten Planetengetriebes (30) verbunden ist.Differential arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the web ( 36 ) of the first planetary gear ( 30 ) with the ring gear ( 42 ) of the second planetary gear ( 40 ), the footbridge ( 46 ) of the second planetary gear ( 40 ) with the ring gear ( 22 ) of the third planetary gear ( 20 ) and the jetty ( 26 ) of the third planetary gear ( 20 ) with the ring gear ( 32 ) of the first planetary gear ( 30 ) connected is. Differentialanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (22) des dritten Planetengetriebes (20) mit der ersten Abtriebswelle (1) und der Steg (26) des dritten Planetengetriebes (20) mit der zweiten Abtriebswelle (2) verbunden ist.Differential arrangement according to claim 3, characterized in that the ring gear ( 22 ) of the third planetary gear ( 20 ) with the first output shaft ( 1 ) and the jetty ( 26 ) of the third planetary gear ( 20 ) with the second output shaft ( 2 ) connected is. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (28) des dritten Planetengetriebes (20) mit dem Steg (36) des ersten Planetengetriebes (30) verbunden ist.Differential arrangement according to one of claims 3 or 4, characterized in that the sun gear ( 28 ) of the third planetary gear ( 20 ) with the bridge ( 36 ) of the first planetary gear ( 30 ) connected is. Differentialanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad des dritten Planetengetriebes mit der Antriebswelle und der Steg des dritten Planetengetriebes mit der ersten oder der zweiten Abtriebswelle verbunden ist.Differential arrangement according to claim 3, characterized that the ring gear of the third planetary gear with the drive shaft and the bridge of the third planetary gear with the first or the second Output shaft is connected. Differentialanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad des dritten Planetengetriebes mit der ersten oder der zweiten Abtriebswelle und der Steg des dritten Planetengetriebes mit der Antriebswelle verbunden ist.Differential arrangement according to claim 3, characterized that the ring gear of the third planetary gear with the first or the second output shaft and the web of the third planetary gear is connected to the drive shaft. Differentialanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenräder (38, 48) des ersten (30) und des zweiten (40) Planetengetriebes jeweils mit einer der von zwei Wellen eines regelbaren, drehmomentaufprägenden Elementes (50) verbunden sind.Differential arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the sun gears ( 38 . 48 ) of the first ( 30 ) and the second ( 40 ) Planetary gear each with one of two waves of a controllable, torque imparting element ( 50 ) are connected. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenräder (38, 48) des ersten (30) und des zweiten (40) Planetengetriebes jeweils mit einer Welle eines von zwei regelbaren, drehmomentaufprägenden Elementen, die untereinander gekoppelt sind, verbunden sind.Differential arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sun gears ( 38 . 48 ) of the first ( 30 ) and the second ( 40 ) Are each connected to a shaft of one of two controllable, torque-imparting elements which are coupled together. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein drehmomentaufprägendes Element eine Bremse ist.Differential arrangement according to one of the claims 8 to 9, characterized in that a torque impressing Element is a brake. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein drehmomentaufprägendes Element eine elektrische Maschine ist.Differential arrangement according to one of the claims 8 to 9, characterized in that a torque impressing Element is an electrical machine. Differentialanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenräder (38, 48) des ersten (30) und des zweiten (40) Planetengetriebes mit einer regelbaren Bremseinrichtung (50) bremsbar sind.Differential arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the sun gears ( 38 . 48 ) of the first ( 30 ) and the second ( 40 ) Planetary gear with a controllable braking device ( 50 ) are brakable. Differentialanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptdifferential (10) als ein Stirnraddifferential ausgebildet ist.Differential arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the main differential ( 10 ) is formed as a spur gear differential. Differentialanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnraddifferential als Planetengetriebe ausgebildet ist, dessen Steg (16) mit der ersten Abtriebswelle (1) und dessen Sonnenrad (18) mit der zweiten Abtriebswelle (2) verbunden ist.Differential arrangement according to claim 13, characterized in that the spur gear differential is designed as a planetary gear whose web ( 16 ) with the first output shaft ( 1 ) and its sun gear ( 18 ) with the second output shaft ( 2 ) connected is.
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