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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Differentialgetriebe mit einem Getriebegehäuse, einem Umlaufgehäuse, das in dem Getriebegehäuse um eine Getriebeachse drehbar gelagert ist, und einem Planetenträger, der in dem Umlaufgehäuse sitzt, wobei durch dieses Differentialgetriebe die an das Umlaufgehäuse angelegte Antriebsleistung verzweigt wird und der Planetenträger und das Umlaufgehäuse über eine Kupplungseinrichtung selektiv reibschlüssig koppelbar sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Differentialgetriebe werden allgemein als Umlaufrädergetriebe ausgeführt und dienen überwiegend der Verzweigung oder Verteilung einer über einen Leistungseingang zugeführten Eingangsleistung auf zwei Antriebswellen. Am häufigsten werden Differentialgetriebe als sog. Achsdifferentialgetriebe im Automobilbau verwendet. Hierbei wird die durch einen Antriebsmotor bereitgestellte Antriebsleistung über das Differentialgetriebe auf Radantriebswellen von getriebenen Laufrädern verteilt. Die beiden zu den Laufrädern führenden Radantriebswellen werden hierbei mit je gleich großem Drehmoment d.h. ausgeglichen angetrieben. Bei Geradeausfahrt drehen beide Laufräder gleich schnell. Bei Kurvenfahrt unterscheiden sich die Drehzahlen der Laufräder voneinander. Das Achsdifferentialgetriebe ermöglicht diese Drehzahldifferenz. Die Drehzahlen können sich frei einstellen; nur der Mittelwert der beiden Geschwindigkeiten ist unverändert.
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Bei bestimmten Anwendungsfällen insbesondere bei Allradfahrzeugen werden Differentialgetriebe eingesetzt, die dann, wenn kein Allradantrieb erforderlich ist, eine schaltbare Unterbrechung des Antriebsstranges ermöglichen, um das Fahrzeug über lediglich eine Achse anzutreiben und hierdurch die Reibungsverluste des momentan nicht erforderlichen ansonsten mitgeschleppten Antriebssystems zu reduzieren. Ein entsprechendes Differentialgetriebe ist beispielsweise aus
DE 10 2008 037 885 A1 bekannt.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Differentialgetriebe zu schaffen, das eine schaltbare Aufhebung der Antriebsverbindung zwischen dem Leistungseingang und den beiden Leistungsausgängen ermöglicht und bei aufgehobener Verbindung zwischen dem Leistungseingang und den beiden Leistungsausgängen ein möglichst geringes Schleppmoment generiert.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Differentialgetriebe, mit:
- – einem Getriebegehäuse,
- – einem Umlaufgehäuse, das in dem Getriebegehäuse um eine Getriebeachse drehbar angeordnet ist,
- – einem in dem Umlaufgehäuse zur Getriebeachse koaxial angeordneten Planetenträger,
- – einer Koppelungseinrichtung zur Generierung eines den Planetenträger mit dem Umlaufgehäuse koppelnden Koppelungsmomentes, und
- – einer Betätigungsmechanik zur Verbringung der Koppelungseinrichtung in einen Koppelungszustand oder in einen Freigabezustand,
- – wobei der Innenbereich des Getriebegehäuses in einen ersten Ölraumabschnitt und in einen zweiten Ölraumabschnitt gegliedert ist und diese beiden Ölraumabschnitte mit unterschiedlichen Schmierölen befüllt sind.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Differentialgetriebe zu schaffen, bei welchem im Rahmen des Leerlaufbetriebs desselben eine leichtgängige Drehung der noch mit den Radantriebswellen mitlaufenden Antriebsstrangkomponenten gegenüber den dann abgeschalteten Antriebsstrangkomponenten ermöglicht wird. Bei geschlossener Koppelungseinrichtung ist eine optimale Schmierung der das Umlaufgehäuse treibenden Zahneingriffssysteme, sowie ein hohes Eingriffsmoment der Kupplungseinrichtung gewährleistet.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erste Ölraumabschnitt mit einem Schmieröl befüllt, das auf die tribologischen Anforderungen des Zahneingriffs in ein das Umlaufgehäuse antreibendes Zahnrad, insbesondere Tellerrad ausgelegt ist, wogegen der zweite Ölraumabschnitt mit einem Schmieröl befüllt ist, das einen leichgängigen Leerlaufbetrieb der Koppelungseinrichtung ermöglicht. Die beiden Ölraumabschnitte sind durch das Umlaufgehäuse vorzugsweise derart wirkungsvoll voneinander getrennt, dass sich über einen möglichst langen Betriebszeitraum hinweg keine signifikante Vermischung der unterschiedlichen Schmieröle ergibt.
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Für den Fall, dass dennoch eine zumindest geringfügige Vermischung der Schmieröle eintreten sollte, sind diese Schmieröle vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, dass auch die sich einstellende Mischung hinreichende tragfähige Schmierfilme bilden kann. Dieser Effekt wird insbesondere sichergestellt, indem z.B. der erste Ölraumabschnitt eine deutlich größere Ölmenge beherbergt als der zweite Ölraumabschnitt. Durch dieses Konzept wird der maximal eintretende Verdünnungseffekt bestimmbar.
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Der in dem Umlaufgehäuse aufgenommene Schmierstoff ist vorzugsweise ein Öl, das eine niedrigere Viskosität aufweist als die Ölfüllung im Getriebegehäuse. So wird beispielsweise das Umlaufgehäuse mit einem ATF-Öl und dass das Getriebegehäuse mit einem deutlich höher viskosen und molekular anders aufgebauten Hypoid-Öl befüllt.
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Um eine möglichst lange Trennung der Schmierstoffe sicherzustellen, wird gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung vorzugsweise der Innenraum des Umlaufgehäuses abgedichtet. Das Umlaufgehäuse kann im Rahmen des Zusammenbaus des Differentialgetriebes werksseitig mit einem entsprechenden Schmierstoff, insbesondere ATF-Öl befüllt werden. Die Schmierung kann dabei beispielsweise als sog. Dauererschmierung für eine Lebensdauer von 250000 km ausgelegt werden. Es ist jedoch auch möglich, an dem Umlaufgehäuse eine Füllöffnung vorzusehen, die ggf. einen Austausch des im zweiten Ölraumabschnitt aufgenommenen Öles ermöglicht. Diese Füllöffnung kann beispielsweise durch eine kleine Ablassschraube verschlossen werden. Am Getriebegehäuse kann in diesem Falle ein Öffnungsbereich vorgesehen sein, über welchen die am Umlaufgehäuse vorgesehene Füllöffnung insbesondere die innere Ablassschraube zugänglich ist. Der Wechsel der gesamten im Getriebegehäuse aufgenommenen Öle kann dann erfolgen, indem jene am Umlaufgehäuse vorgesehene Ablassschraube, sowie eine untere am Getriebegehäuse vorgesehene Ablassschraube geöffnet wird. Das Umlaufgehäuse wird dann so gedreht, dass das in diesem aufgenommene Schmieröl nach unten in das Getriebegehäuse und dann aus diesem ablaufen kann.
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Es ist möglich, die erfindungsgemäße Befüllung des Umlaufgehäuses mit einem niedrig viskosen Schmieröl und die Abschottung dieser Schmierölfüllung vom weiteren Schmierstoffkreis des Getriebes als Upgradeoption vorzusehen und das Getriebe in einer Standardausführung in beiden Ölraumabschnitten zunächst mit identischen Ölen zu befüllen. Hierbei können etwaige am Umlaufgehäuse vorgesehene Durchgangsbohrungen in der Standardkonfiguration offen bleiben. Für ein Upgrade werden dann diese Durchgangsbohrungen geschlossen, insbesondere zugeschraubt und die jeweiligen Ölraumabschnitte mit unterschiedlich viskosen Schmierölen befüllt.
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Das in dem Umlaufgehäuse zur Leistungsverzweigung aufgenommene Innendifferential ist gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung vorzugsweise als Stirnraddifferential ausgebildet, wobei der Planetenträger eine Planetenanordnung trägt, die mit einem ersten und mit einem zweiten Abtriebssonnenrad in Eingriff steht und diese beiden Abtriebssonnenräder gegensinnig drehbar koppelt.
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Um eine besonders wirkungsvolle Abschottung der beiden Ölraumabschnitte voneinander sicherzustellen sind vorzugsweise die Abtriebssonnenräder in dem Planetenträger jeweils abgedichtet drehbar geführt. Zudem ist vorzugsweise auch der der Planetenträger in dem Umlaufgehäuse abgedichtet geführt. Die entsprechenden Dichtungen können als Lippendichtungen ausgebildet sein. Konstruktiv sind diese Dichtungen vorzugsweise so gestaltet, dass diese eine Abdichtung in beide Durchtrittsrichtungen bewirken.
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Weiterhin sind vorzugsweise Druckausgleichseinrichtungen vorgesehen, die eine übermäßige Druckdifferenz zwischen den beiden Ölräumen vermeiden. Diese Druckausgleichseinrichtungen können Kanäle umfassen, die beispielsweise einen Druckangleich an die Außenumgebung des Getriebes ermöglichen. Insbesondere im Umlaufgehäuse kann durch lediglich teilweise Befüllung des Umlaufgehäuses ein Luftpolster geschaffen werden, das eine gewisse Volumenzunahme des Schmierstoffes im zweiten Ölraumabschnitt bei moderatem Gesamtdruckanstieg kompensiert.
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Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe ist in vorteilhafter Weise weiterhin derart ausgebildet, dass sich die Bremslamellenpackung aus mehreren, als Ringscheiben ausgebildeten Bremslamellen zusammensetzt. Diese Bremslamellen können als flache Stahlblechringscheiben ausgeführt sein, die ggf. mit einem Reibmaterialbelag beschichtet sind. Die Bremslamellenpackung kann dabei so aufgebaut werden, dass diese Bremslamellen umfasst, die über eine Innenumfangskontur drehfest, jedoch axial verschiebbar mit dem Planetenträger kinematisch gekoppelt sind. Weiterhin umfasst die Bremslamellenpackung dann auch Bremslamellen, die über eine Aussenumfangskontur drehfest, jedoch axial verschiebbar mit dem Umlaufgehäuse kinematisch gekoppelt sind.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die axiale Abstützung der Bremslamellenpackung unter Einbindung eines Druckringelements bewerkstelligt, wobei sich dieses Druckringelement auf den Stirnflächen der Planetenlagerbolzen abstützt.
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Das zur Aufnahme des Planetenträgers vorgesehene Umlaufgehäuse ist vorzugsweise als zweiteiliges Topfgehäuse ausgebildet, das sich aus einem ersten Topfelement und einem zweiten Topfelement zusammensetzt, wobei das erste Topfelement einen sich radial einwärts erstreckenden Bodenabschnitt aufweist. Jener Bodenabschnitt des ersten Topfelementes kann mit kreiszylindrischen Durchbrüchen versehen werden, die in vorzugsweise gleicher Umfangsteilung abfolgend jenen Bodenabschnitt axial durchsetzen. In diesen Durchbrüchen können dann Stempelelemente eines ersten Satzes an Stempelelementen aufgenommen sein, wobei diese Stempelelemente in Richtung der Planetenachsen in den Durchbrüchen axial verlagerbar und hierbei zudem auch abgedichtet geführt sind. Diese Stempelelemente fungieren als Druckkraftübertragungsorgane zwischen dem Innenbereich des Topfgehäuses und dem Außenbereich desselben.
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Vorzugsweise ist auf einer der Bremslamellenpackung abgewandten Seite der Stempelelemente an diese Stempelelemente ein Laufrollenführungsring angesetzt, der über ein Ringkolbenelement zum axialen Zusammenpressen der Bremslamellenpackung axial belastbar ist. Dieses Ringkolbenelement ist vorzugsweise in einer zur Getriebeachse konzentrischen Ringkammer aufgenommen und nach Maßgabe eines an die Ringkammer angelegten Fluiddruckes axial verfahrbar. Dieser Ringkolben drängt bei entsprechendem Fluiddruck die an diesem anlaufenden Laufrollen des Laufrollenführungsringes zum Planetenträger, d.h. in Richtung auf die Bremslamellenpackung.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Planetenträger auf seiner der Bremslamellenpackung abgewandten Seite ebenfalls durch Stempelelemente abgestützt, die wiederum abgedichtet durch eine Bodenfläche des Umlaufgehäuses hindurchgeführt sind und sich stirnseitig auf einem zweiten Laufrollenring abstützen. Diese Stempelelemente können baugleich zu den vorangehend genannten ersten Stempelelementen ausgebildet sein.
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An das Umlaufgehäuse ist vorzugsweise ein Tellerrad angesetzt und die Leistungseinleitung in das Umlaufgehäuse wird über dieses Tellerrad bewerkstelligt. Im Zusammenspiel mit diesem Tellerrad kann ein Winkelgetriebe realisiert werden. Diese Bauform eignet sich insbesondere für den Einsatz als temporär abschaltbares Hinterachsdifferential. Es ist auch möglich, anstelle des Tellerrades dort zur Einleitung der Antriebsleistung ein Stirnrad anzuordnen.
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Das hier vorgesehene im Inneren des Umlaufgehäuses aufgenommene Innendifferential ist als Stirnraddifferential mit zwei über eine Planetenanordnung gegensinnig drehbewegbaren Abtriebssonnenrädern ausgeführt. Dieses Stirnraddifferential wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einer Verzahnung nach Wildhaber/Novikov ausgeführt. Einzelheiten zu den hierbei an den jeweiligen Zahnrädern vorzugsweise realisierten Geometrien, sowie zu den Kopf- und Fußkreisdurchmessern der Abtriebssonnenräder und der an diesen angreifenden Umlaufplanetenräder sind in der Figurenbeschreibung näher erläutert.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes, bei welchem die Ankoppelung des Planetenträgers an ein diesen aufnehmendes Topfgehäuse über eine Bremslamellenpackung bewerkstelligt wird und der Innenraum des Topfgehäuses mit einem Schmieröl befüllt ist, das sich von dem ansonsten im Getriebegehäuse aufgenommenen Schmieröl unterscheidet;
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2 eine Schemadarstellung zur weiteren Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Konzeptes der Bildung von zwei, mit unterschiedlichen Schmierölen befüllten Ölraumabschnitten innerhalb eines Differentialgetriebes.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Die Darstellung nach 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe. Diese umfasst hier ein Getriebegehäuse G und ein Umlaufgehäuse U, das in dem Getriebegehäuse G um eine Getriebeachse X drehbar gelagert ist. In dem Umlaufgehäuse U ist ein Planetenträger 3 aufgenommen, der wiederum zur Getriebeachse X koaxial angeordnet ist.
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Das Differentialgetriebe umfasst weiterhin ein erstes Abtriebssonnenrad 1, ein zweites Abtriebssonnenrad 2 und eine in dem Planetenträger 3 aufgenommene Planetenanordnung P zur gegensinnig drehbewegbaren Koppelung der beiden Abtriebssonnenräder 1, 2. In dem Differentialgetriebe befindet sich eine Koppelungseinrichtung CM, die hier als Bremslamellenpackung BLP ausgeführt ist, zur Generierung eines den Planetenträger 3 mit dem Umlaufgehäuse U selektiv koppelnden Koppelungsmomentes nach Maßgabe einer an der Bremslamellenpackung BLP angreifenden Axialkraft F.
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Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Differentialgetriebe eine Betätigungsmechanik 5 zur Generierung jener an der Bremslamellenpackung BLP angreifenden Axialkraft F. Die Bremslamellenpackung BLP ist derart in das Differentialgetriebe eingebunden, dass diese bei entsprechender axialer Belastung den Planetenträger 3 mit dem Umlaufgehäuse U reibschlüssig koppelt. Durch diesen Ansatz wird es möglich, durch Entlastung der Bremslamellenpackung BLP die Antriebsverbindung zwischen dem Planetenträger 3 und dem Umlaufgehäuse U aufzuheben, bzw. durch axiale Belastung der Bremslamellenpackung BLP den Planetenträger 3 mit dem Umlaufgehäuse U reibschlüssig zu koppeln.
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Das hier unter Einschluss des Planetenträgers 3, der Planetenanordnung P und der Abtriebssonnenräder 1, 2 gebildete Differentialgetriebe ist als Stirnraddifferential mit zwei Abtriebssonnenrädern 1, 2 ausgeführt. Die Planetenanordnung P umfasst mehrere Umlaufplaneten P1, P2 die als solche auf Planetenbolzen 6 gelagert sind.
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Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass der Innenbereich des Getriebegehäuses G in einen ersten Ölraumabschnitt SP1 und in einen zweiten Ölraumabschnitt SP2 gegliedert ist und diese beiden Ölraumabschnitte SP1, SP2 unter Belassung von Lufträumen jeweils mit unterschiedlichen Schmierölen befüllt sind.
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Der erste Ölraumabschnitt SP1 ist hierbei teilweise mit einem Schmieröl befüllt, das auf die tribologischen Anforderungen des Zahneingriffs zwischen einem Antriebsritzel 8 und einem Tellerrad 7 ausgelegt ist. Im vorliegenden Falle handelt es sich bei diesem im ersten Ölraumabschnitt SP1 aufgenommenen Schmieröl um ein sog. Hypoid-Öl. Dieses Öl hat eine relativ hohe Viskosität und bietet eine besondere Haftung an den Zahnflanken der relativ stark belasteten Zahnräder 7, 8.
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Der zweite Ölraumabschnitt SP2 beherbergt einerseits mit hoher Bauraumdichte die Komponenten des Inneren Differentiales und der bereits genannten Koppelungseinrichtung CM und ist zudem mit einem Schmieröl befüllt, das einen leichgängigen Leerlaufbetrieb der Koppelungseinrichtung CM ermöglicht, wenn deren Lamellen nicht axial belastet sind. Bei diesem Schmieröl handelt es sich im vorliegenden Falle um ein niedrigviskoses, sog. ATF-Öl, das z.B. auch in hydrostatischen Lenkhilfesystemen Anwendung findet. Neben dem leichtgängigen Lauf im Leerlaufbetriebszustand wird durch das erfindungsgemäße Konzept auch ein höheres Überbrückungsmoment und eine rascherer Momentenaufbau der Koppelungseinrichtung CM erreicht.
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Bei dem hier gezeigten erfindungsgemäßen Differentialgetriebe sind die beiden Ölraumabschnitte SP1, SP2 primär durch das Umlaufgehäuse U voneinander getrennt. Der Innenraum des Umlaufgehäuses U ist gegenüber dem übrigen Innenraum des Getriebegehäuses abgedichtet.
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Die Abtriebssonnenräder 1, 2 sind in dem Planetenträger 3 jeweils durch Dichtringe DR1, DR2 abgedichtet drehbar geführt. Zudem ist auch der Planetenträger 3 in dem Umlaufgehäuse U über Dichtringe DR3, DR4 abgedichtet geführt.
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Die Bremslamellenpackung BLP und der Planetenträger 3 sind derart aufeinander abgestimmt ausgebildet, dass sich die Bremslamellenpackung BLP auf dem Radial- oder Bahnniveau der zur Getriebeachse X parallelen Planetenachsen XP befindet. Durch diesen speziellen Aufbau wird erreicht, dass die an der Bremslamellenpackung BLP angreifende Axialkraft F unter Einschluss der zur Getriebeachse X parallel ausgerichteten Planetenbolzen 6 durch den Planetenträger 3 hindurch axial abgeleitet werden kann.
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Die Bremslamellenpackung BLP weist einen Satz erster ringartiger Bremslamellen 4a auf, die über eine Innenrandkontur mit dem Planetenträger 3 axial verschiebbar, jedoch drehfest in Eingriff stehen. Die Bremslamellenpackung BLP weist einen Satz zweiter Bremslamellen 4b auf, die über eine Außenrandkontur mit dem Umlaufgehäuse U axial verschiebbar, jedoch drehfest in Eingriff stehen. Diese Bremslamellen 4a, 4b sind als flache Stahlblechringscheiben ausgeführt und mit einem Reibmaterialbelag beschichtet.
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Die axiale Abstützung der Bremslamellenpackung BLP an den Planetenlagerbolzen 6 erfolgt unter Einbindung eines Druckringelements 4d, das sich auf den Stirnflächen der Planetenlagerbolzen 6 abstützt. Der Planetenträger 3 und die Bremslamellenpackung BLP sind insgesamt so abgestimmt, dass der Radialabstand der jeweiligen Planetenbolzenachse XP von der Getriebeachse X größer ist als der Innendurchmesser einer Bremslamelle 4a, 4b und zudem kleiner ist als der Außendurchmesser jener Bremslamelle 4a, 4b.
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Das zur Aufnahme des Planetenträgers 3 vorgesehene Umlaufgehäuse U ist als zweiteiliges Topfgehäuse ausgebildet und setzt sich aus einem ersten Topfelement U1 und einem zweiten Topfelement U2 zusammen, wobei das erste Topfelement U1 einen sich radial einwärts erstreckenden Bodenabschnitt U1a aufweist. Jener Bodenabschnitt U1a des ersten Topfelementes U1 ist hier mit kreiszylindrischen Durchbrüchen D1 versehen, die in gleicher Umfangsteilung abfolgend jenen Bodenabschnitt U1a axial durchsetzen. In diesen Durchbrüchen D1 sitzen die Stempelelemente Q1 eines ersten Satzes an Stempelelementen. Diese Stempelelemente Q1 sind in Richtung der Planetenachsen XP in den Durchbrüchen D1 axial verlagerbar und zudem abgedichtet geführt. Diese Stempelelemente Q1 fungieren als Druckkraftübertragungsorgane zwischen dem Innenbereich des Topfgehäuses U und dem Außenbereich desselben. Auf einer der Bremslammelenpackung BLP abgewandten Seite der Stempelelemente Q1 ist an diese Stempelelemente Q1 ein Laufrollenführungsring R1 angesetzt, der über ein Ringkolbenelement RK zum axialen Zusammenpressen der Bremslamellenpackung BLP axial belastbar ist.
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Das Ringkolbenelement RK ist in einer zur Getriebeachse X konzentrischen Ringkammer RC aufgenommen und nach Maßgabe eines an die Ringkammer RC über einen Fluidkanal C1 angelegten Fluiddruckes axial verfahrbar. Dieser Ringkolben RK drängt die an diesem anlaufenden Laufrollen R1a des Laufrollenführungsringes R1 zum Planetenträger 3, d.h. in Richtung auf die Bremslamellenpackung BLP. Die vorgenannte Ringkammer RK ist hier direkt in das Getriebegehäuse G eingeformt.
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Der Planetenträger 3 ist auf seiner der Bremslamellenpackung BLP abgewandten Seite ebenfalls durch Stempelelemente Q2 abgestützt, die wiederum durch eine Bodenfläche U2a des Umlaufgehäuses U abgedichtet, axial verschiebbar hindurchgeführt sind und sich stirnseitig auf einem zweiten Laufrollenring R2 abstützen. Diese Stempelelemente Q2 sind baugleich zu den vorangehend genannten ersten Stempelelementen Q1 ausgebildet.
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Die Stempelelemente Q1, Q2 sind über Dichtringe abdichtend in dem Umlaufgehäuse U axial verschiebbar geführt.
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Der Laufrollenring R2 trägt eine Laufrollenanordnung R2a, die unmittelbar an einer Stirnfläche eines äußeren Lagerringes L4a eines das Umlaufgehäuse U lagernden Lagers L4 anläuft. Der Laufrollenring R2 kann so gestaltet sein, dass dieser durch einen Lagerinnenring L4i dieses Lagers L4 zentriert wird.
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Die Stempelelemente Q1, Q2 können partiell in geeigneten Aufnahmetaschen der Laufrollenringe R1, R2 sitzen und ggf. in diesen gesichert sein. Über die Stempelelemente Q1, Q2 kann bezüglich der Laufringe R1, R2 eine Verdrehsicherung realisiert werden, sodass die Laufringe R1, R2 zwar gemeinsam mit den diesen zugeordneten Stempelelementen axial verlagerbar sind, sich jedoch nicht gegenüber dem Umlaufgehäuse U verdrehen.
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Die vorgenannten ersten und zweiten Umlaufplanenten P1, P2 stehen miteinander unmittelbar in Eingriff und sind damit, wie nachfolgend noch vertieft werden wird, derart miteinander getrieblich gekoppelt, dass sich diese gegensinnig drehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei Umlaufplaneten P1 vorgesehen, die mit dem ersten Abtriebssonnenrad 1 in Eingriff stehen. Diese mit dem ersten Abtriebssonnenrad 1 in Eingriff stehenden Umlaufplaneten P1 bilden einen ersten Umlaufplanetensatz. Weiterhin sind bei diesem Ausführungsbeispiel insgesamt drei Umlaufplaneten P2 vorgesehen, die mit dem zweiten Abtriebssonnenrad 2 in Eingriff stehen. Diese mit dem zweiten Abtriebssonnenrad 2 in Eingriff stehenden Umlaufplaneten P2 bilden einen zweiten Umlaufplanetensatz. Jeweils ein Umlaufplanet P1 des ersten Satzes steht mit einem Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes in Eingriff. Der Eingriff der Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes in die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes erfolgt in der gleichen Verzahnungsebene wie der Eingriff der Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes in das erste Abtriebssonnenrad 1.
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Das erste Abtriebssonnenrad 1 und das zweite Abtriebssonnenrad 2 sind hinsichtlich der Verzahnungsgeometrie derart aufeinander abgestimmt, dass der Kopfkreis der Stirnradverzahnung 1a des ersten Abtriebssonnenrades 1 kleiner ist als der Fußkreis der Abtriebssonnenradverzahnung 2a des zweiten Abtriebssonnenrades 2. Die Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes greifen im Bereich der Verzahnungsebene des ersten Abtriebssonnenrades 1 in die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes ein. Die beiden Abtriebssonnenräder 1, 2 befinden sich damit in unmittelbarer Nachbarschaft.
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Die beiden Abtriebssonnenräder 1, 2 sind derart ausgebildet, dass die Abtriebssonnenradverzahnung 1a des ersten Abtriebssonnenrades 1 und die Abtriebssonnenradverzahnung 2a des zweiten Abtriebssonnenrades 2 gleiche Zähnezahlen aufweisen. Auch die Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes und die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes weisen gleiche Zähnezahlen auf. Die Einleitung der Antriebsleistung in das Differentialgetriebe erfolgt über das Tellerrad 7 in das Umlaufgehäuse U. Über die Umlaufplaneten P1, P2 erfolgt eine symmetrische Momentenaufteilung und Leistungsverzweigung auf die Abtriebssonnenräder 1, 2. An den Abtriebssonnenrädern 1, 2 sind Bundabschnitte 1b, 2b ausgebildet. Diese Bundabschnitte 1b, 2b mit einer Innenverzahnung 1c, 2c versehen. In diese Innenverzahnung 1c, 2c können entsprechend komplementär verzahnte Endabschnitte von Radantriebswellen, oder anderweitigen Leistungstransferkomponenten des jeweiligen Radantriebsstranges eingefügt werden. Anstelle der hier gezeigten Innenverzahnung sind auch anderweitige Verbindungsgeometrien zur Drehmomentenübertragung und zentrierten Aufnahme entsprechender Komponenten möglich.
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Das an das Umlaufgehäuse U drehfest angesetzte Tellerrad 7 wird über ein Hauptantriebsritzel 8 angetrieben. Das Tellerrad 7 und das Hauptantriebsritzel 8 bilden ein Winkelgetriebe. Die hier gezeigte Ausführungsform eignet sich damit insbesondere als Achsdifferential für eine selektiv vom Hauptantriebsstrang abkoppelbare Hinterachse. Anstelle der hier gezeigten Drehmomenteneinleitung über ein Winkelgetriebe ist es auch möglich, am Umlaufgehäuse U ein Stirnrad vorzusehen das beispielsweise über ein weiteres Stirnrad angetrieben wird. Eine derartige Variante eignet sich dann insbesondere für den direkten Anbau an ein Fahrzeuggetriebe.
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Der Planetenträger 3 sitzt zwischen dem Ringelement R und der Bremslamellenpackung BLP. Die Axialkraftübertragung zwischen dem Ringelement R und der Bremslamellenpackung BLP erfolgt hier primär über die Planetenbolzen 6 und den durch diese ausgesteiften Planetenträger 3 selbst.
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Der Planetenträger 3 setzt sich aus zwei Trägerschalen 3a, 3b und einem Trägerzapfen 3c zusammen. Die Trägerschalen 3a, 3b sind jeweils als Blechumformteile gefertigt. Diese beiden Trägerschalen 3a, 3b und der Trägerzapfen 3c sind miteinander verschweißt. An der ersten Trägerschale 3a sind hierzu Stege ausgebildet, die als solche den Verzahnungsbereich überbrücken. Die erste Trägerschale 3a bildet eine Innenbohrung, in welcher ein Fortsatz des ersten Abtriebssonnenrades 1 drehbar aufgenommen ist. Die Bremslamellenpackung BLP sitzt auf dem Trägerzapfen 3c. Durch Festbremsen der Bremslamellenpackung BLP ist damit der Planetenträger 3 mit dem Umlaufgehäuse U reibschlüssig koppelbar. Die Bremslamellenpackung BLP und die zur axialen Belastung derselben vorgesehene Stellmechanik 5 ist so ausgelegt, dass über diese Bremslamellenpackung BLP in axial belasteten Zustand das am Tellerrad 7 anliegenden Antriebsmoment auf den Planetenträger 3 übertragen werden kann.
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Die Lagerung des Planetenträgers 3 in dem Umlaufgehäuse U erfolgt über ein erstes Nadellager L1 und ein zweites Nadellager L2. Die Lagerung des Umlaufgehäuses U in dem Getriebegehäuse G erfolgt über Schrägkugellager L3, L4. Diese Schrägkugellager L3, L4 leiten auch die am Tellerrad 7 angreifenden, radial und axial gerichteten Zahnradreaktionskraftkomponenten in das Getriebegehäuse G ab. Das Lager L1 und auch das Lager L2 müssen jeweils keine axialen Kräfte ableiten. Hauptzweck dieser Lager L1, L2 ist die Zentrierung und Lagerung des Planetenträgers 3 in dem Umlaufgehäuse U. Im Sitz S2 wird ein Wellendichtring eingesetzt, um entsprechend eine Abdichtung zwischen Gehäuse und Steckwelle zu realisieren (nicht dargestellt).
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Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes ist wie folgt:
Über das Hauptantriebsritzel 8 wird das Tellerrad 7 angetrieben. Das Tellerrad 7 ist drehfest an dem Umlaufgehäuse U fixiert. Demgemäß wird über das Tellerrad 7 das Umlaufgehäuse U in Drehung versetzt. Dieses Umlaufgehäuse U ist konzentrisch zu einer Getriebeachse X angeordnet und über die Lager L3, L4 drehbar im Getriebegehäuse G gelagert. Die Schmierung des Zahneingriffs zwischen den Hauptantriebsritzel 8 und dem Tellerrad 7, sowie der Schrägkugellager L3, L4 erfolgt über eine Hypoid-Schmierölfüllung, die in dem ersten Ölraumabschnitt SP1 in dem Getriebegehäuse G aufgenommen ist.
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Gemeinsam mit dem Umlaufgehäuse U werden auch die darin aufgenommenen und mit diesem drehfest gekoppelten Bremslamellenringe 4b der Bremslamellenpackung BLP in Drehung versetzt. Die Bremslamellenpackung BLP wird axial durch den Druckring 4d und der Ringplatte 4c nach Maßgabe der durch die Stellmechanik 5 generierten Axialkraft belastet und damit ggf. in einen Koppelungszustand verbracht, in welchem das Umlaufgehäuse U und der Planetenträger 3 reibschlüssig gekoppelt sind. Innerhalb des Planetenträgers 3 erfolgt eine Leistungsverzweigung über die Planeten P1, P2 auf die Abtriebssonnenräder 1, 2. Die Schmierung der Bremslamellenpackung BLP und der an den Planetenträger 3 angebundenen Zahnräder P1, P2, sowie der Abtriebssonnenräder 1, 2 erfolgt durch die im zweiten Ölraumabschnitt, d.h im inneren des Umlaufgehäuses aufgenommene, relativ niedrig viskose ATF-Ölfüllung.
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Das hier in dem Umlaufgehäuse U aufgenommene Umlaufrädergetriebe bildet wie bereits ausgeführt ein Stirnraddifferential. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Abtriebssonnenräder 1, 2 und die Planetenräder P1, P2 der Planetenanordnung P mit einer Verzahnung nach Wildhaber/Novikov versehen. Das erste Abtriebssonnenrad 1 hat hierbei eine Verzahnung mit kleinem Kopfreis und konkaven Zahnflankenflächen. Das zweite Abtriebssonnenrad 2 hat eine Verzahnung mit großem Kopfreis und konvexen Zahnflankenflächen. Der Kopfkreisdurchmesser des ersten Abtriebssonnenrades 1 und der theoretische Fußkreis des zweiten Abtriebssonnerades 2 entsprechen in etwa dem identischen Teilkreisdurchmesser. Beide Zahnräder 1, 2 haben gleiche Zähnezahlen. Das erste Abtriebssonnenrad 1 steht mit den Umlaufplaneten P1 in Eingriff, das zweite Abtriebssonnenrad 2 steht mit den Umlaufplaneten P2 in Eingriff. Die Umlaufplaneten P1 haben einen großen Kopfkreisdurchmesser und bilden konvexe Zahnflanken. Die Umlaufplaneten P2 haben einen kleinen Kopfkreisdurchmesser und bilden konkave Zahnflanken. Die Umlaufplaneten P1, P2 stehen paarweise miteinander in Eingriff. Der Eingriff erfolgt in der Eingriffsebene der ersten Umlaufplaneten P1 in das erste Abtriebssonnenrad 1. Die ersten Umlaufplaneten P1 haben eine Axiallänge, die im Wesentlichen der Axiallänge der Verzahnung 1a des ersten Abtriebssonnenrades 1 entspricht. Die zweiten Umlaufplaneten P2 haben eine Axiallänge, die im wesentlichen der Summe der Axiallängen der Verzahnungen 1a, 2a beider Abtriebssonnenräder 1, 2 entspricht.
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Die Darstellung nach 2 veranschaulicht stark vereinfacht nochmals das erfindungsgemäße Konzept zur Schaffung separater Schmierölträgerräume im Differentialgetriebe. Das Differentialgetriebe umfasst ein Getriebegehäuse G, ein Umlaufgehäuse U, das in dem Getriebegehäuse G um eine Getriebeachse X drehbar angeordnet ist, sowie einen in dem Umlaufgehäuse U zur Getriebeachse koaxial angeordneten Planetenträger 3, der über eine Koppelungseinrichtung mit dem Umlaufgehäuse U selektiv reibschlüssig koppelbar ist. Der Innenbereich des Getriebegehäuses G ist in einen ersten Ölraumabschnitt SP1 und in einen zweiten Ölraumabschnitt SP2 gegliedert und diese beiden Ölraumabschnitte SP1, SP2 sind mit unterschiedlichen Schmierölen OE1, OE2 befüllt. Das Umlaufgehäuse U ist über Dichtringe DR4, DR3 in dem Getriebegehäuse G abgedichtet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008037885 A1 [0003]
