DE102009013294A1

DE102009013294A1 - Spur wheel differential gear, particularly for motor vehicle, comprises diagonal or spiral shaped toothed sun gears, planetary gears, and internal gear, where parallelly arranged sun gears are coupled with parallelly arranged output shafts

Info

Publication number: DE102009013294A1
Application number: DE200910013294
Authority: DE
Inventors: Thorsten Biermann; Bernd-Robert HÖHN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-03-14
Filing date: 2009-03-14
Publication date: 2010-09-16

Abstract

The spur wheel differential gear (10) comprises diagonal or spiral shaped toothed sun gears (22), planetary gears (20), and an internal gear. The parallelly arranged sun gears are coupled with the parallelly arranged output shafts (18). A friction surface (24) is provided, which is arranged between each of the parallelly arranged sun gears and the housing (16). The sun gears are supported by sliding or rolling elements.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Stirnraddifferenzialgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The invention relates to a Stirnraddifferenzialgetriebe, in particular for motor vehicles, with the characteristics of the generic term of claim 1.

Differenzialgetriebe sind seit längerem in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Sie dienen beispielsweise im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen zum Drehzahlausgleich der linken und rechten Antriebsräder bei Kurvenfahrt, da die Räder hierbei jeweils unterschiedliche Abrollwege zurückzulegen haben. Eine bekannte Bauform solcher Differenzialgetriebe weist mehrere miteinander kämmende Kegelzahnräder auf und wird als Kegelraddifferenzial bezeichnet. Normale Differenzialgetriebe ohne Sperrwirkung werden auch als offene Differenziale bezeichnet, bei denen die beiden Räder ohne nennenswerte Reibungsverluste frei drehen können. Da solche offenen bzw. ungesperrten Differenzialgetriebe je nach Einsatzzweck des damit ausgestatteten Fahrzeugs als nachteilig empfunden werden, kommen auch teilgesperrte Differenzialgetriebe zum Einsatz, bei denen der Wirkungsgrad eines offenen Differenzials durch gezielte Maßnahmen verschlechtert wird, um damit das freie Drehen der Räder zueinander zu verhindern.differential gear have been in different embodiments for a long time known. They serve, for example, in the drive train of motor vehicles for speed compensation of the left and right drive wheels when cornering, since the wheels here each different Have to travel down rolling paths. A known type of such Differential gear has a plurality of meshing bevel gears on and is referred to as bevel gear differential. Normal differential gear without barrier effect are also referred to as open differentials, where the two wheels without significant friction losses can rotate freely. Because such open or unlocked Differential gear depending on the purpose of the vehicle equipped with it be perceived as disadvantageous, also partially locked differential gear used in which the efficiency of an open differential is worsened by targeted measures to order to prevent the free rotation of the wheels to each other.

Solche sog. Sperrdifferenziale können die Traktion verbessern, indem sie das Antriebsmoment von einem Rad mit stärkerem Schlupf auf das jeweils andere Rad mit der besseren Bodentraktion umleiten, so dass die Gesamttraktion des Fahrzeugs unter schwierigen Bedingungen und/oder bei Geländefahrt verbessert wird. Ähnliches gilt auch bei starker Beschleunigung in Kurvenfahrt, wo das gesperrte Differenzial die mangelhafte Traktion des schwach belasteten kurveninneren Rades dadurch ausgleichen kann, dass das Antriebsmoment an das kurvenäußere Rad geleitet wird. Bei vielen Fahrzeugen konnte zudem festgestellt werden, dass eine gesperrte Antriebsachse für einen besseren Geradeauslauf sorgen kann, bspw. bei plötzlich auftretendem Seitenwind. Schließlich wird ein gesperrtes Differenzialgetriebe bei höheren Fahrgeschwindigkeiten und bei Kurvenfahrt im sog. Grenzbereich als vorteilhaft empfunden, da der Schlupf des jeweils kurveninneren Rades verringert wird, so dass eine höhere Kurvengrenzgeschwindigkeit erzielt werden kann. Zudem wird eine Untersteuerneigung des Fahrzeugs verringert, weil eine ungleichmäßige Kraftverteilung an den Rädern durch die geänderte Momentenverteilung auf das kurvenäußere Rad ein Giermoment um die Fahrzeughochachse erzeugt, das ein Eindrehen des Fahrzeugs bzw. dessen Übersteuern begünstigt. Ist diese Sperrwirkung zudem auch im Schubbetrieb vorhanden, so kehren sich die Kraftflüsse um, so dass das entstehende Giermoment ein verstärktes Untersteuern und damit ein Stabilisieren des Fahrzeugs bewirkt. Eine solche Charakteristik kann besonders bei sportlich bewegten Fahrzeugen sowie im Rennsport vorteilhaft genutzt werden.Such so-called limited slip differentials can improve the traction, by taking the drive torque from a wheel with stronger Slip on the other wheel with the better ground traction redirect, so that the overall traction of the vehicle under difficult Conditions and / or off-road driving is improved. something similar applies even with strong acceleration in cornering, where the locked Differential the poor traction of the weakly loaded inside of the bend Rades thereby compensate that the drive torque to the outside of the curve Rad is headed. In many vehicles was also found be that a locked drive axle for a better Straight ahead can cause, for example, in case of sudden Crosswinds. Finally, a locked differential gear at higher speeds and when cornering in the so-called border area felt to be advantageous, since the slip of each inner wheel is reduced, so that a higher Curve limit speed can be achieved. In addition, a Understeer angle of the vehicle is reduced because of an uneven Power distribution at the wheels by the changed Moment distribution on the outside wheel Generated yaw moment about the vehicle vertical axis, a screwing of the Vehicle or its oversteer benefits. is this blocking effect also available in overrun, so sweep the force flows around, so that the resulting yaw moment an increased understeer and thus a stabilization of the vehicle causes. Such a characteristic can be especially advantageous in sporty moving vehicles as well as in racing be used.

Die Charakteristik einer Sperre wird über den Sperrwert – üblicherweise in Prozent angegeben – und bei drehmomentfühlenden Sperrdifferenzialen auch über das Drehmomentverhältnis (die sog. „Torque Bias Ratio”, „TBR”) definiert. Beim ungesperrten Differenzial kann sich das auf das rechte Rad übertragene Drehmoment nicht von dem auf das linke Rad übertragene Drehmoment unterscheiden. Ein Sperrwert von 0% entspricht dabei dem Idealfall eines reibungs freien, offenen, ungesperrten Differenzials mit einem TBR = 1, während ein Sperrwert von 100% ein vollständig gesperrtes Differenzial bezeichnen würde, das einen starren Durchtrieb aufweist.The Characteristic of a lock is above the lock value - usually in percent - and in torque-sensing Locking differentials also on the torque ratio (the so-called "Torque Bias Ratio", "TBR") Are defined. With the unlocked differential, this can be on the right wheel is not transmitting torque from the left to the left Rad transmitted torque differ. A lock value 0% corresponds to the ideal case of a friction-free, open, unlocked differential with a TBR = 1, while a Block value of 100% a fully locked differential would designate that has a rigid drive through.

Ein bekanntes Differenzialgetriebe mit begrenztem Schlupf findet sich in der DE 24 53 489 A1 . Dabei sollen unter hohen Belastungen hohe Vorspannungskräfte und unter geringer Last eine reduzierte Vorspannung erzeugt werden. Die veränderliche Vorspannung soll mittels Spannmitteln erreicht werden, die den Seitenrädern zugeordnet sind. Die Spannmittel drücken die Seitenräder in einer Richtung, welche der Richtung der Axialkräfte, die den Seitenzahnrädern über die Planetenzahnräder aufgedrückt werden, entgegengesetzt ist. Weitere Bauformen derartiger Stirnraddifferenzialgetriebe sind aus der DE 10 2007 004 710 A1 sowie aus der DE 10 2007 004 712 A1 bekannt.A well-known differential gear with limited slip can be found in the DE 24 53 489 A1 , It should be generated under high loads high preload forces and under light load a reduced bias. The variable bias should be achieved by means of clamping means associated with the side gears. The biasing means urges the side gears in a direction opposite to the direction of the axial forces imparted to the side gears via the planetary gears. Other types of such Stirnraddifferenzialgetriebe are from the DE 10 2007 004 710 A1 as well as from the DE 10 2007 004 712 A1 known.

Ein gemeinsames Merkmal herkömmlicher Kegel radsperrdifferenziale besteht bei den meisten Bauarten darin, dass relativ starker mechanischer Verschleiß auftritt, insbesondere bei Varianten mit Reibscheiben. Die Sperrwirkung nimmt hierbei mit zunehmender Laufleistung ab. Bei manchen Bauarten ist zudem eine Trennkupplung erforderlich, um es mit einem Antiblockiersystem oder mit einem System zur Verhinderung von Fahrzeuginstabilitäten (sog. ESP) kompatibel zu machen, da ansonsten die Rückwirkung zwischen einzelnen Rädern die Regelung negativ beeinflusst. Herkömmliche Sperren reagieren relativ empfindlich auf Bereifung mit unterschiedlichen Abrollumfängen, bspw. aufgrund unterschiedlichen Luftdrucks oder unterschiedlicher Profiltiefe, weil dies zu Differenzdrehzahlen führen und erhöhten Verschleiß zur Folge haben kann. So ist bspw. die Fahrgeschwindigkeit und die zu bewältigende Fahrstrecke mit Noträdern stark eingeschränkt.One common feature of conventional cone Radsperrdifferenziale For most types, there is relatively high mechanical wear, especially in variants with friction discs. The blocking effect decreases in this case with increasing mileage. For some types is In addition, a separating clutch is required to make it with an anti-lock braking system or with a system for preventing vehicle instabilities (so-called ESP) to make compatible, otherwise the reaction between individual wheels, the regulation adversely affected. Conventional locks are relatively sensitive Tires with different rolling circumferences, eg due to different air pressure or different tread depth, because this lead to differential speeds and increased wear on May have consequences. For example, the driving speed and the too difficult route with emergency wheels severely limited.

Ein nicht zu vernachlässigender Effekt besteht zudem in einem verstärkten Untersteuern des Fahrzeugs bei Kurvenfahrt mit geringem Radschlupf, weil in solchen Fahrsituationen durch das Sperrdifferenzial den an sich erforderlichen Drehzahlunterschieden entgegengewirkt wird. Das Einlenkverhalten des Fahrzeugs kann durch diesen Effekt spürbar verschlechtert werden.A not insignificant effect is also in an increased understeer of the vehicle when cornering with low wheel slip, because in such situations by the limited slip differential counteracts the required speed differences. The Einlenkverhal th of the vehicle can be noticeably worsened by this effect.

Um ausreichend steife Gehäusekonstruktionen zur Verfügung stellen zu können, werden für die genannten Anwendungsfälle zunehmend Stirnraddifferenzialgetriebe eingesetzt, die meist definierte Schräglaufwinkel der miteinander kämmenden Planetenräder sowie des Sonnenrades aufweisen. Die FR 2 566 080 A beschreibt ein solches Stirnraddifferenzialgetriebe mit schräg verzahnten Sonnen- und Planetenrädern. Derartige Stirnraddifferenzialgetriebe verfügen über Zahnräder mit schrägen Verzahnungen. So sind definierte Schrägungswinkel sowohl der Planeten als auch der Antriebssonnenräder vorgesehen. Dies führt in Abhängigkeit von den aktuell anliegenden Raddrehmomenten zu axialen Verzahnungskraftkomponenten. Bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs und damit gleichen Drehzahlen der mit den Abtriebswellen gekoppelten Sonnenräder stützen sich diese gegeneinander ab.In order to be able to provide sufficiently rigid housing designs, spur gear differential gears are increasingly used for the applications mentioned, which have mostly defined slip angles of the intermeshing planet wheels and the sun gear. The FR 2 566 080 A describes such a Stirnraddifferenzialgetriebe with helical sun gears and planetary gears. Such Stirnraddifferenzialgetriebe have gears with oblique teeth. Thus, defined helix angles of both the planets and the drive sun gears are provided. This results in axial Verzahnungskraftkomponenten depending on the currently applied wheel torque. In a straight ahead of the vehicle and thus the same speeds of the coupled with the output shafts sun gears are based on each other.

Aus der DE 196 12 234 A1 ist ein Zentraldifferenzial für Fahrzeuge mit Vierradantrieb bekannt. Hierbei sind zwei Sonnenräder mit Schraubverzahnungen koaxial zu einer Drehachse eines Gehäuses angeordnet. Die schraubenförmige Verzahnung des hinteren Sonnenrades ist in einer Richtung schraubenförmig gewunden, um eine Kraft zu erzeugen, die das hintere Sonnenrad gegen die hintere Abschlusswand des Gehäuses zwingt, wenn das Fahrzeug im Leerlauf-Antriebsmodus eine Kurve fährt. Zwischen der vorderen Abschlusswand des Gehäuses und dem vorderen Sonnenrad ist eine vordere Reibfläche angeordnet, während zwischen der hinteren Abschlusswand des Gehäuses und dem hinteren Sonnenrad eine hintere Reibfläche angeordnet ist. Das Reibungsmoment, das über die hintere Reibfläche zwischen dem Gehäuse und dem hinteren Sonnenrad erzeugt wird wenn das Fahrzeug im Leerlauf eine Kurve fährt, ist größer als das Reibmoment, das über die vordere Reibfläche zwischen dem Gehäuse und dem vorderen Sonnenrad übertragen wird.From the DE 196 12 234 A1 is a central differential for vehicles with four-wheel drive known. Here, two sun gears with Schraubverzahnungen are arranged coaxially to a rotation axis of a housing. The helical toothing of the rear sun gear is helically wound in one direction to generate a force that forces the rear sun gear against the rear end wall of the housing when the vehicle is cornering in the idle drive mode. Between the front end wall of the housing and the front sun gear, a front friction surface is arranged, while between the rear end wall of the housing and the rear sun gear, a rear friction surface is arranged. The friction torque generated across the rear friction surface between the housing and the rear sun gear when the vehicle is cornering when idling is greater than the friction torque transmitted through the front friction surface between the housing and the front sun gear.

Aus der DE 196 36 052 A1 ist ein Differenzial mit Vorbelastungssteuerung bekannt, das Reibungsmodifizierer an verschiedenen Endflächen von Seitenrädern aufweist, die mit Ausgangswellen gekoppelt sind. Dadurch sollen Vorbelastungsverhältnisse in entgegengesetzten Richtungen der Drehmomentübertragung zwischen den Ausgangswellen unabhängig von den Richtungen der Drehmomentübertragung zwischen dem Gehäuse und den Ausgangswellen verändert werden.From the DE 196 36 052 A1 For example, a differential with preload control is known that has friction modifiers on various end faces of side gears coupled to output shafts. This is to change bias ratios in opposite directions of torque transmission between the output shafts regardless of the directions of torque transmission between the housing and the output shafts.

Die DE 10 2007 004 709 A1 offenbart ein Stirnraddifferenzialgetriebe mit wenigstens einer Summenwelle für die Verteilung von Drehmomenten an ein erstes Differenzglied sowie an ein zweites Differenzglied über mindestens drei aus jeweils einem ersten Planetenrad und einem zweiten Planetenrad gebildete Paare, wobei die Planetenräder eines Paares einander gegenüber liegen und wirkverbunden sind. Die DE 10 2007 003 675 A1 offenbart ein Stirnraddifferenzialgetriebe mit einem Planetentrieb mit einem Hohlrad mit schräger Außenverzahnung.The DE 10 2007 004 709 A1 discloses a Stirnraddifferenzgegetriebe with at least one sum shaft for the distribution of torque to a first differential element and to a second differential element via at least three formed from each of a first planetary gear and a second planetary gear pairs, wherein the planet gears of a pair face each other and are operatively connected. The DE 10 2007 003 675 A1 discloses a Stirnraddifferenzgegetriebe with a planetary gear with a ring gear with oblique outer teeth.

Die DE 10 2007 018 024 A1 offenbart eine weitere Differenzialanordnung eines Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, die ein selbstsperrendes Mittendifferenzial aufweist, das einen mit einer Antriebswelle drehfest verbundenen und mehrere drehbare Ausgleichsräder tragenden Differenzialkorb und zwei jeweils mit einer Abtriebswelle drehfest verbundene und über die Ausgleichsräder miteinander gekoppelte Abtriebsräder umfasst. Die Antriebswelle und die beiden Abtriebswellen sind um eine gemeinsame geometrische Achse drehbar gelagert. Das Mittendifferenzial ist als Kronenraddifferenzial ausgebildet. Zwischen mindestens einem der beiden Abtriebsräder und dem Differenzialkorb ist eine Reibungsbremse angeordnet.The DE 10 2007 018 024 A1 discloses a further differential arrangement of a powertrain of a motor vehicle having a self-locking center differential, which comprises a rotatably connected to a drive shaft and a plurality of rotatable differential gears bearing differential cage and two each rotatably connected to an output shaft and connected via the differential gears driven wheels. The drive shaft and the two output shafts are rotatably mounted about a common geometric axis. The center differential is designed as Kronenraddifferenzial. Between at least one of the two output gears and the differential cage a friction brake is arranged.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird darin gesehen, ein verbessertes Stirnraddifferenzialgetriebe zur Verfügung zu stellen, bei dem eine variable Sperrwirkung gewünschten Ausmaßes zwischen seinen Abtriebswellen sowohl in einem Zug- als auch in einem Schubbetrieb realisierbar ist.A Object of the present invention is seen in an improved To provide spur gear, in which a variable barrier effect of desired extent between its output shafts in both a train and a push operation is feasible.

Diese Aufgabe wird mit einem Stirnraddifferenzialgetriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zwischen parallel angeordneten Sonnenrädern Gleit- und/oder Wälzelemente angeordnet sind, über welche sich die Sonnenräder gegenseitig abstützen. Wie bei bereits bekannten Stirnraddifferenzialgetrieben sind zudem zwischen den Sonnenrädern und einem umgebenden Gehäuse jeweils Reibflächen angeordnet. Das Stirnraddifferenzialgetriebe weist jeweils schräg oder spiralförmig verzahnte Sonnenräder, Planetenräder und ein Hohlrad sowie ein umgebendes Gehäuse mit darin abgestützten Lagerungen auf, wobei die parallel angeordneten Sonnenräder jeweils mit beidseitig angeordneten Abtriebswellen gekoppelt sind. Zwischen den Sonnenrädern und dem umgebenden Gehäuse sind jeweils Reibflächen angeordnet. Diese Reibflächen können durch die im Getriebe auftretenden Axialkräfte eine gezielte Sperrwirkung erzeugen. Zwischen den Sonnenrädern sind dagegen keine Reibflächen angeordnet, sondern Gleit- oder Wälzelemente, so dass die Sonnenräder bei einer Umdrehung gegen die Hauptumdrehungsrichtung – bspw. im Schub- oder Schleppbetrieb oder bei Rückwärtsfahrt – gegeneinander gedrückt werden und sich dabei ohne nennenswerte Reibungseffekte gegeneinander verdrehen können. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Stirnraddifferenzialgetriebe ein Sperrdifferenzial mit variabler Sperrwirkung bilden.These Task is with a Stirnraddifferenzialgetriebe with the features solved by the preamble of independent claim 1, that between parallel sun gears sliding and / or Rolling elements are arranged, over which the sun gears support each other. As in already known Stirnraddifferenzgegetrieben are also between the sun gears and a surrounding housing each friction surfaces arranged. The spur gear differential has oblique or spiral toothed respectively Sun gears, planet gears and a ring gear as well a surrounding housing with supported therein Bearings on, with the parallel sun gears are each coupled to both sides arranged output shafts. Between the sun gears and the surrounding case each friction surfaces are arranged. These friction surfaces can be caused by the axial forces occurring in the gearbox create a targeted blocking effect. Between the sun wheels on the other hand, no friction surfaces are arranged, but sliding or rolling elements, so that the sun gears at one revolution against the main direction of rotation - eg. in push or towing or reverse drive - against each other be pressed and thereby without significant friction effects can twist against each other. That way that can Stirnraddifferenzgegetriebe according to the invention form a limited slip differential with variable locking effect.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante können zwischen den einander zuweisenden Stirnflächen der Sonnenräder konzentrisch rotierende Wälzkörper angeordnet sein. Diese Wälzkörper können durch zylindrische Nadeln gebildet sein. Wahlweise kann zwischen den Sonnenrädern eine ein- oder mehrreihige Wälzlagerung angeordnet sein, bspw. in Gestalt eines Axialrillenkugellagers oder eines Kreuzrollenkugellagers o. dgl. Auf diese Weise wird eine sehr stabile und hohe Axialkräfte aufnehmende Abstützung zwischen den Sonnenrädern zur Verfügung gestellt, die ein leichtes und sehr reibungsarmes Verdrehen der Sonnenräder gegeneinander ermöglicht, wenn diese im Schub- oder Schleppbetrieb aufgrund ihrer Verzahnungsgeometrie gegeneinander gedrückt werden.According to one preferred embodiment can between the facing end faces of the sun gears arranged concentrically rotating rolling elements be. These rolling elements can be cylindrical Needles are formed. Optionally, between the sun gears a single or multi-row roller bearing be arranged For example, in the form of an axial ball bearing or a cross roller bearing o. The like. In this way, a very stable and high axial forces receiving Support between the sun gears available put a slight and very low-friction twisting of the Sun gears against each other, if possible in push or tow mode due to its gearing geometry pressed against each other.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stirnraddifferenzialgetriebes sieht vor, dass bei einer Umdrehung der Sonnenräder in einer Hauptumdrehungsrichtung eine axiale Verzahnungskraftkomponente jeweils nach außen in Richtung des Gehäuses des Stirnraddifferenzialgetriebes gerichtet ist. Dementsprechend werden bei einer Umdrehung der Sonnenräder in der Hauptumdre hungsrichtung die voneinander abgewandten ersten Reibflächen der Sonnenräder gegen die korrespondierenden zweiten Reibflächen an den Innenseiten des Gehäuses gedrückt, wodurch die gewünschte Sperrwirkung in der Hauptumdrehungsrichtung des Getriebes erreicht wird.A Embodiment of the invention Stirnraddifferenzgetriebes provides that in one revolution of the sun gears in a main rotation direction, an axial toothing force component each outward toward the case of the Spurraddifferenzgetriebes is directed. Accordingly, become in one revolution of the sun gears in the direction of rotation the opposing first friction surfaces of the sun gears against the corresponding second friction surfaces on the Inner sides of the housing pressed, causing the desired blocking effect in the main direction of rotation of the transmission is achieved.

Um jedoch eine möglichst geringe Sperrwirkung in die andere Umdrehungsrichtung zu erhalten, ist bei dem erfindungsgemäßen Stirnraddifferenzialgetriebe vorgesehen, dass bei einer Umdrehung der Sonnenräder entgegen der Hauptumdrehungsrichtung eine axiale Verzahnungskraftkomponente jeweils nach innen in Richtung der aneinander grenzenden Sonnenräder gerichtet ist. Bei dieser Variante werden die einander zugewandten Gleit- oder Wälzflächen der Sonnenräder bei einer Umdrehung der Sonnenräder entgegen der Hauptumdrehungsrichtung gegeneinander gedrückt.Around However, the lowest possible barrier effect in the other To obtain direction of rotation is in the inventive Stirnraddifferenzialgetriebe provided that in one revolution the sun gears against the main direction of rotation a axial Verzahnungskraftkomponente each inward toward directed at the adjacent sun gears. at This variant, the facing sliding or rolling surfaces of the sun gears in one revolution of the sun gears pressed against each other against the main direction of rotation.

Die Reibflächen können jeweils Ringformen und plane Oberflächen aufweisen. Zudem können die Reibflächen jeweils durch Kunststoff- und/oder Elastomerbasierte Werkstoffe gebildet und durch Metallpartikel und/oder Metallfasern verstärkt sein. Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn die Reibflächen jeweils mit den Sonnenrädern bzw. den Gehäuseflächen verklebt und/oder vernietet bzw. verschraubt sind.The Friction surfaces can each ring shapes and plan Have surfaces. In addition, the friction surfaces in each case by plastic and / or elastomer-based materials formed and reinforced by metal particles and / or metal fibers be. Furthermore, it may be advantageous if the friction surfaces respectively with the sun wheels or the housing surfaces glued and / or riveted or screwed.

Eine solche Stirnraddifferenzialgetriebeeinheit kann insbesondere für einen Einsatz im Kraftfahrzeug vorgesehen sein. Es weist jeweils schräg verzahnte Sonnenräder, Planetenräder sowie ein schräg verzahntes Hohlrad und ein die Zahnräder mit Schrägverzahnung aufnehmendes und umgebendes Gehäuse mit darin abgestützten Lagerungen auf. Wahlweise können die Verzahnungen auch jeweils eine spiralförmige Kontur aufweisen. Auf diese Weise werden die Sonnenräder bei einer Geradeausfahrt, die der Hauptumdrehungsrichtung entspricht, jeweils nach außen gepresst. Dies führt gerade bei relativ hohen Drehmomenten zu einer gewünschten Axialkraftkomponente, die in Verbindung mit den Reibbelägen die gewünschte variable Sperrwirkung zwischen den Sonnenrädern und dem Gehäuse und damit zwischen den beiden Abtriebswellen herstellen kann. Dagegen kann bei einer der Hauptumdrehungsrichtung entgegengesetzten Umdrehung der Sonnenräder eine gegeneinander gerichtete axiale Verzahnungskraftkomponente gebildet sein. Eine solche Umdrehungsrichtung entspricht im Kraftfahrzeug einer Fahrt im Rückwärtsgang oder einer Fahrt im Schub- bzw. Schleppbetrieb. In dieser Umdrehungsrichtung ist mit einem erhöhten Verzahnungsversatz zu rechnen, der im Zusammenhang mit den an den Sonnenrädern angeordneten und einander zugewandten Gleitbelägen bzw. Wälzkörpern für eine gewünschte Aufhebung einer Sperrwirkung im Schubbetrieb und/oder bei Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs sorgen kann.A Such Stirnraddifferenzgegetriebeeinheit can in particular for be intended for use in the motor vehicle. It points respectively helical sun gears, planetary gears and a helical ring gear and the gears with helical teeth receiving and surrounding housing with supported bearings on it. Optionally, you can the gears also each have a spiral contour exhibit. In this way, the sun gears at a Straight ahead, which corresponds to the main direction of rotation, in each case after pressed outside. This leads just at relatively high Torques to a desired axial force component, which in conjunction with the friction linings the desired variable locking effect between the sun gears and the Housing and thus can produce between the two output shafts. In contrast, in one of the main direction of rotation opposite Rotation of the sun gears one against the other axial Verzahnungskraftkomponente be formed. Such a direction of rotation corresponds in the motor vehicle a reverse gear or a drive in push or tow operation. In this direction of rotation is to be reckoned with an increased gear shift, the associated with those on the sun gears and mutually facing sliding linings or rolling elements for a desired cancellation of a barrier effect in overrun mode and / or when reversing the Vehicle can provide.

Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel dient und auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Gleiche Bauteile weisen dabei grundsätzlich gleiche Bezugszeichen auf und werden teilweise nicht mehrfach erläutert.Further Features, objects and advantages of the present invention will be apparent The following detailed description of a preferred embodiment of the invention, as a non-limiting example serves and refers to the accompanying drawings. Identical components basically have the same reference numerals on and are sometimes not explained several times.

1 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer angetriebenen Achse angeordneten Stirnraddifferenzialgetriebes. 1 shows a schematic perspective view of a arranged in the drive train of a motor vehicle with at least one driven axle Stirnraddifferenzgetriebes.

2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsvariante des variabel sperrbaren Stirnraddifferenzialgetriebes. 2 shows a schematic sectional view of a first embodiment of the variably lockable Stirnraddifferenzgetriebes.

3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsvariante des variabel sperrbaren Stirnraddifferenzialgetriebes. 3 shows a schematic sectional view of a second embodiment of the variably lockable Stirnraddifferenzgetriebes.

Die schematische Perspektivdarstellung der 1 zeigt ein an sich bekanntes Stirnraddifferenzialgetriebe 10, welches beispielsweise in Kraftfahrzeugen zum Drehmomentabgleich der Räder einer gemeinsamen Achse oder für eine Drehmomentverteilung zwischen zwei Achsen eingesetzt wird. Das Stirnraddifferenzialgetriebe 10 weist eine radial umlaufende, schräg verzahnte Stirnverzahnung 12 auf, über die das Stirnraddifferenzialgetriebe 10 angetrieben wird, so dass es um eine zentrale Drehachse in Rotation versetzt werden kann. Die Stirnverzahnung 12 ist starr mit zwei Gehäusehälften 14 verbunden und bildet gemeinsam mit diesen ein Ausgleichsgehäuse 16, in dem ein Planetentrieb angeordnet ist, wobei das Ausgleichsgehäuse 16 den Planetenträger bildet. Funktionell betrachtet wirkt das Ausgleichsgehäuse 16 als Summenwelle des Planetentriebs. Erkennbar ist weiterhin eine zentrale Abtriebswelle 18, die drehfest mit einem von zwei parallelen Sonnenrädern des Planetengetriebes (vgl. 2, 3) gekoppelt ist.The schematic perspective view of 1 shows a per se known Stirnraddifferenzgegetriebe 10 which is used for example in motor vehicles for torque balancing the wheels of a common axis or for a torque distribution between two axes. The spur gear differential 10 has a radially encircling, helically toothed serration 12 on, over which the Stirnraddifferenzialgetriebe 10 is driven so that it can be rotated about a central axis of rotation. The spur toothing 12 is rigid with two housing halves 14 connected and together with these a differential housing 16 , in which a planetary drive is arranged, wherein the differential housing 16 forms the planet carrier. Functionally, the differential housing acts 16 as the sum wave of the planetary drive. Recognizable is still a central output shaft 18 , rotatably with one of two parallel sun gears of the planetary gear (see. 2 . 3 ) is coupled.

Die schematische Darstellung der 2 zeigt den Aufbau einer ersten Ausführungsvariante des schräg verzahnten Stirnraddifferenzialgetriebes 10 mit den drehbar an den Gehäusehälften 14 des Ausgleichsgehäuses 16 gelagerten Planetenrädern 20. Alle Planetenräder 20 weisen jeweils eine Schrägverzahnung auf, die mit entsprechenden Schrägverzahnungen der beiden parallel angeordneten Sonnenräder 22 kämmen. Die Sonnenräder 22 sind jeweils mit den beiden Abtriebswellen 18 drehfest verbunden.The schematic representation of 2 shows the structure of a first embodiment of the helical Stirnraddifferenzgetriebes 10 with the rotatable on the housing halves 14 of the differential housing 16 stored planet gears 20 , All planet gears 20 each have a helical toothing, which with corresponding helical gears of the two parallel sun gears 22 comb. The sun wheels 22 are each with the two output shafts 18 rotatably connected.

In der Darstellung der 2 sind zudem Reibbeläge 24 erkennbar, die an den äußeren Stirnflächen der Sonnenräder 22 angeordnet sind. Durch die Gestaltung der schrägen Verzahnungen werden die Sonnenräder 22 bei einer Geradeausfahrt, die der Hauptumdrehungsrichtung des Getriebes 10 entspricht, jeweils nach außen gepresst. Dies führt dazu, dass ihre außen angeordneten Reibbeläge 24 gegen die Innenseiten des Ausgleichsgehäuses 16 gedrückt werden und hier mit kontrollierter Reibungskraft eine Verzögerung erfahren, die dazu führt, dass eine Sperrwirkung erzielt wird. Durch die dadurch erzeugte definierte Reibungskraft zwischen den Sonnen 22 und den Gehäusehälften 14 des Getriebes wird eine drehmomentabhängige variable Sperrwirkung in der Hauptumdrehungsrichtung im Getriebe erreicht. Wahlweise können an den den Sonnenrädern 22 zugewandten Gehäuseseiten des Getriebes zusätzliche weitere Reibbeläge (nicht dargestellt) angeordnet sein, die mit den Reibbelägen 24 der Sonnenräder 22 reiben und zu einer gewünschten Verzögerung führen können.In the presentation of the 2 are also friction linings 24 Recognizable on the outer faces of the sun gears 22 are arranged. The design of the helical gears, the sun gears 22 when driving straight ahead, the main direction of rotation of the gearbox 10 corresponds, pressed outwards. This causes their externally arranged friction linings 24 against the insides of the differential housing 16 be pressed and here with controlled frictional force undergo a delay, which leads to a locking effect is achieved. Due to the defined frictional force generated between the suns 22 and the housing halves 14 the transmission is achieved a torque-dependent variable locking effect in the main direction of rotation in the transmission. Optionally, at the sun wheels 22 facing housing sides of the transmission additional additional friction linings (not shown) may be arranged with the friction linings 24 the sun wheels 22 rub and can lead to a desired delay.

Andererseits tritt bei einer der Hauptumdrehungsrichtung entgegengesetzten Umdrehung der Sonnenräder 22 eine entgegengesetzte, die Sonnenräder 22 jeweils gegeneinander drückende axiale Verzahnungskraftkomponente auf. Eine solche Umdrehungsrichtung entspricht im Kraftfahrzeug einer Fahrt im Rückwärtsgang. Eine gleich gerichtete Verzahnungskraftkomponente tritt auch im sog. Schiebebetrieb bzw. im Schleppbetrieb auf. In dieser Umdrehungsrichtung ist mit einem erhöhten Verzahnungsversatz zu rechnen, was aber aufgrund des relativ geringen Anteils an der Gesamtnutzung und damit an der gesamten Lebensdauer der Getriebeeinheit unproblematisch sein dürfte. Jedoch werden die Sonnenräder 22 gegeneinander gedrückt, so dass an ihren einander zugewandten Oberflächen angeordnete Gleitbeläge 26 für ein reibungsarmes gegenseitiges Gleiten der Sonnenräder 22 aneinander sorgen. Auf diese Weise wird die Funktion des variablen Sperrdifferenzials bei Rückwärtsfahrt sowie im Schiebebetrieb weitgehend aufgehoben.On the other hand, in one of the main rotation direction, opposite rotation of the sun gears occurs 22 an opposite, the sun gears 22 each against each other oppressive axial Verzahnungskraftkomponente on. Such a direction of rotation corresponds in the motor vehicle to a reverse gear. An equally oriented toothing force component also occurs in the so-called sliding operation or in towing operation. In this direction of rotation is to be expected with an increased tooth offset, but this should be unproblematic due to the relatively small proportion of the total use and thus to the entire life of the gear unit. However, the sun gears become 22 pressed against each other, so that arranged on their mutually facing surfaces sliding linings 26 for a frictionless mutual sliding of the sun gears 22 to take care of each other. In this way, the function of the variable locking differential when reversing and in overrun is largely canceled.

Die Gleitbeläge 26 zwischen den Sonnenrädern 22 minimieren den Sperrwert des Differenzialgetriebes in Rückwärtsfahrt sowie im Schubbetrieb. Dadurch wird das Einlenkverhalten des Fahrzeugs im Schubbetrieb deutlich verbessert, insbesondere gegenüber herkömmlichen Torsen-Differnzialen. Diese Maßnahme ist besonders bei schnellen Fahrmanövern hilfreich, bspw. beim sog. doppelten Spurwechsel. Hier könnte ein ausgeprägt untersteuerndes Fahrverhalten zu ungünstigen Reaktionen des Fahrzeugs führen, was mit Hilfe des erfindungsgemäßen Differenzials vermieden werden kann.The sliding linings 26 between the sun wheels 22 minimize the locking value of the differential gear in reverse and in overrun mode. As a result, the Einlenkverhalten the vehicle is significantly improved in overrun, especially compared to conventional Torsen differnzialen. This measure is particularly helpful in fast driving maneuvers, for example, the so-called. Double lane change. Here a pronounced understeering driving behavior could lead to unfavorable reactions of the vehicle, which can be avoided with the aid of the differential according to the invention.

Die Reibflächen 24 sowie die Gleitflächen 26 können jeweils Ringformen und plane Oberflächen aufweisen. Zudem können die Reibflächen 24 jeweils durch Kunststoff- und/oder Elastomer-basierte Werkstoffe gebildet und durch Metallpartikel und/oder Metallfasern verstärkt sein. Als Gleitflächen 26 kommen vorzugsweise abriebfeste Kunststoffe zum Einsatz, die einen möglichst geringen Reibungskoeffizienten aufweisen. Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn die Reibflächen 24, 26 jeweils mit den Sonnenrädern 22 bzw. den Gehäuseflächen des Getriebegehäuses 16 verklebt und/oder vernietet bzw. verschraubt sind.The friction surfaces 24 as well as the sliding surfaces 26 can each have ring shapes and flat surfaces. In addition, the friction surfaces 24 each formed by plastic and / or elastomer-based materials and reinforced by metal particles and / or metal fibers. As sliding surfaces 26 preferably abrasion-resistant plastics are used, which have the lowest possible coefficient of friction. Furthermore, it may be advantageous if the friction surfaces 24 . 26 each with the sun gears 22 or the housing surfaces of the transmission housing 16 glued and / or riveted or screwed.

Die schematische Darstellung der 3 zeigt den Aufbau einer zweiten Ausführungsvariante des schräg verzahnten Stirnraddifferenzialgetriebes 10 mit den drehbar an den Gehäusehälften 14 des Ausgleichsgehäuses 16 gelagerten Planetenrädern 20. Der Aufbau des Getriebes 10 entspricht weitgehend dem, der in der ersten Ausführungsvariante in 2 gezeigt ist. Allerdings sind zwischen den Sonnenrädern 22 keine Gleitbeläge 26 vorhanden, sondern Wälzkörper 28 in Gestalt von konzentrisch angeordneten, zylindrischen Nadeln 30, über welche sich die Sonnenräder 22 bei Rückwärtsfahrt gegeneinander abstützen. Die Wälzkörper 28 sorgen für einen sehr reibungsarmen Lauf und damit für eine weitgehende Aufhebung der Sperrwirkung bei Rückwärtsfahrt sowie im Schub- bzw. Schleppbetrieb des Differenzialgetriebes 10. Selbstverständlich kann die Wälzlagerung auch durch ein Axialrillenkugellager, durch ein Kreuzrollenkugellager oder durch eine andere geeignete Lagerbauform gebildet sein. Dieses Axiallager kann wahlweise einreihig oder mehrreihig ausgebildet sein, abhängig von den auftretenden Belastungen und/oder von dem zur Verfügung stehenden Einbauraum.The schematic representation of 3 shows the structure of a second embodiment of the helical Stirnraddifferenzgetriebes 10 with the rotatable on the housing halves 14 of the differential housing 16 stored planet gears 20 , The structure of the gearbox 10 corresponds largely to that in the first embodiment in 2 is shown. However, there are between the sun gears 22 no sliding linings 26 present, but rolling elements 28 in the form of concentric cylindrical needles 30 over which the sun gears 22 support against each other when reversing. The rolling elements 28 ensure a very low-friction running and thus for a substantial lifting of the locking effect when reversing and in the thrust or towing operation of the differential gear 10 , Of course, the rolling bearing can also be formed by a thrust ball bearing, by a cross roller bearing or by another suitable bearing design. This thrust bearing can optionally be formed in a single row or multi-row, depending on the loads occurring and / or on the available installation space.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.The invention is not limited to the above Embodiments limited. Rather, a variety of variants and modifications are conceivable that make use of the inventive concept and therefore also fall within the scope.

1010: StirnraddifferenzialgetriebeStirnraddifferenzialgetriebe
1212: Stirnverzahnungspur gearing
1414: Gehäusehälftehousing half
1616: Ausgleichsgehäusedifferential case
1818: Abtriebswelleoutput shaft
2020: Planetenradplanet
2222: Sonnenradsun
2424: Reibbelagfriction lining
2626: Gleitbelagsliding lining
2828: Wälzkörperrolling elements
3030: Nadelnneedles

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 2453489 A1 [0005]
DE 102007004710 A1 [0005]
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- DE 102007018024 A1 [0012]

Claims

Spur gear differential gear ( 10 ), in particular for a motor vehicle, with obliquely or helically toothed sun gears ( 22 ), Planetary gears ( 20 ) and ring gear and a surrounding housing ( 16 ) supported bearings, wherein the parallel arranged sun gears ( 22 ) each with parallel output shafts ( 18 ) are coupled between each of the parallel arranged sun gears ( 22 ) and the surrounding housing ( 16 ) each friction surfaces ( 24 ) are arranged, characterized in that the sun gears ( 22 ) Support each other via sliding and / or rolling elements.

Stirnraddifferenzialgetriebe according to claim 1, characterized in that between the facing end faces of the sun gears ( 22 ) concentrically rotating rolling elements ( 28 ) are arranged.

Stirnraddifferenzialgetriebe according to claim 2, characterized in that the rolling elements ( 28 ) by cylindrical needles ( 30 ) which are concentric with the axes of rotation of the sun gears ( 22 ) are arranged.

Stirnraddifferenzialgetriebe according to claim 1 or 2, characterized in that between the facing end faces of the sun gears ( 22 ) A single or multi-row roller bearing is arranged.

Stirnraddifferenzialgetriebe according to claim 4, characterized characterized in that the rolling bearing by an axial ball bearing is formed.

Stirnraddifferenzialgetriebe according to claim 4, characterized characterized in that the rolling bearing by a cross roller bearing is formed.

Spurraddifferenzialgetriebe according to one of claims 1 to 6, characterized in that during a rotation of the sun gears ( 22 ) in a main rotation direction, an axial toothing force component respectively outwardly in the direction of the housing ( 16 ) of the spur gear differential ( 10 ).

Stirnraddifferenzialgetriebe according to claim 7, characterized in that during one revolution of the sun gears ( 22 ) in the main direction of rotation, the opposing friction surfaces ( 24 ) of the sun wheels ( 22 ) against corresponding further friction surfaces on the insides of the housing ( 16 ) are pressed.

Stirnraddifferenzialgetriebe according to one of claims 1 to 8, characterized in that during one revolution of the sun gears ( 22 ) opposite to the main direction of rotation, an axial toothing component in each case inward in the direction of the adjacent sun gears ( 22 ).

Stirnraddifferenzialgetriebe according to claim 9, characterized in that during one revolution of the sun gears ( 22 ) opposite to the main direction of rotation, the mutually facing end faces of the sun gears ( 22 ) are pressed against each other.