DE102013226073A1

DE102013226073A1 - Longitudinal differential device for a vehicle and vehicle with the longitudinal differential device

Info

Publication number: DE102013226073A1
Application number: DE102013226073.3A
Authority: DE
Inventors: Franz Kurth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2015-06-18

Abstract

Längsdifferenziale werden in Fahrzeugen eingesetzt, um ein Antriebsdrehmoment zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse zu verteilen. Auf diese Weise ist es möglich, in den Fahrzeugen einen Vierradantrieb umzusetzen. Es wird eine Längsdifferenzialeinrichtung 1 für ein Fahrzeug vorgeschlagen mit einem Differenzialgetriebeabschnitt 14, wobei der Differenzialgetriebeabschnitt 14 als ein erster Planetentrieb mit einer Haupteingangswelle 8, 14.S, einer ersten Abtriebswelle 9, 14.T und mit einer ersten Zwischenwelle 14.Z, 14.H ausgebildet ist, mit einem Übersetzungsgetriebeabschnitt 15, wobei der Übersetzungsgetriebeabschnitt 15 als ein zweiter Planetentrieb mit einer Eingangswelle 15.S, mit einer zweiten Zwischenwelle 15.Z. 15.H und einer dritten Welle 14.T ausgebildet ist, wobei die Eingangswelle 15.S mit der ersten Zwischenwelle 14.Z, 14.H drehfest gekoppelt ist, und mit einer Kopplungseinrichtung 17, welche in einem ersten Betriebszustand die dritte Welle 14.T des Übersetzungsgetriebeabschnitts 15 mit der Haupteingangswelle 8, 14.S drehfest koppelt und in einem zweiten Betriebszustand die dritte Welle 14.T drehfest hält.Longitudinal differentials are used in vehicles to distribute drive torque between a front axle and a rear axle. In this way, it is possible to implement a four-wheel drive in the vehicles. A longitudinal differential device 1 for a vehicle is proposed with a differential gear section 14, wherein the differential gear section 14 as a first planetary gear with a main input shaft 8, 14.S, a first output shaft 9, 14.T and with a first intermediate shaft 14.Z, 14th H is formed, with a transmission gear portion 15, wherein the transmission gear portion 15 as a second planetary gear with an input shaft 15. S, with a second intermediate shaft 15.Z. 15.H and a third shaft 14.T is formed, wherein the input shaft 15.S is rotatably coupled to the first intermediate shaft 14.Z, 14.H, and with a coupling device 17, which in a first operating state, the third shaft 14th T of the transmission gear portion 15 with the main input shaft 8, 14.S rotatably coupled and holds in a second operating state, the third shaft 14.T rotationally fixed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Längsdifferenzialeinrichtung für ein Fahrzeug mit einem Differenzialgetriebeabschnitt, wobei der Differenzialgetriebeabschnitt als ein erster Planetentrieb mit einer Haupteingangswelle, einer ersten Abtriebswelle und mit einer ersten Zwischenwelle ausgebildet ist, und mit einem Übersetzungsgetriebeabschnitt, wobei der Übersetzungsgetriebeabschnitt als ein zweiter Planetentrieb mit einer Eingangswelle, mit einer zweiten Zwischenwelle und einer dritten Welle ausgebildet ist, wobei die Eingangswelle mit der ersten Zwischenwelle drehfest gekoppelt ist. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit der Längsdifferenzialeinrichtung.The invention relates to a longitudinal differential device for a vehicle with a differential gear portion, wherein the differential gear portion is formed as a first planetary gear with a main input shaft, a first output shaft and a first intermediate shaft, and with a transmission gear portion, wherein the transmission gear portion as a second planetary gear with an input shaft, is formed with a second intermediate shaft and a third shaft, wherein the input shaft is rotatably coupled to the first intermediate shaft. The invention also relates to a vehicle with the longitudinal differential device.

Längsdifferenziale werden in Fahrzeugen eingesetzt, um ein Antriebsdrehmoment zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse zu verteilen. Auf diese Weise ist es möglich, in den Fahrzeugen einen Vierradantrieb umzusetzen.Longitudinal differentials are used in vehicles to distribute drive torque between a front axle and a rear axle. In this way, it is possible to implement a four-wheel drive in the vehicles.

Die Druckschrift DE 10 2011 004 908 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart ein Planetengetriebe, welches in einer möglichen Ausgestaltung als ein Längsdifferenzial ausgebildet ist und welches zwei miteinander verschachtelte Planetentriebe aufweist.The publication DE 10 2011 004 908 A1 , which is probably the closest prior art discloses a planetary gear, which is formed in a possible embodiment as a longitudinal differential and which has two intermeshing planetary gears.

Gebiet der ErfindungField of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Längsdifferenzialeinrichtung für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches bei bauraumsparender Bauweise Zusatzfunktionen ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Längsdifferenzialeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.The invention has for its object to provide a longitudinal differential device for a vehicle, which allows additional space-saving design additional functions. This object is achieved by a longitudinal differential device having the features of claim 1 and by a vehicle having the features of claim 10. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings.

Im Rahmen der Erfindung wird somit eine Längsdifferenzialeinrichtung vorgeschlagen, welche für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Fahrzeug ist insbesondere als ein Personenkraftwagen oder als ein Lastkraftwagen ausgebildet. Die Längsdifferenzialeinrichtung dient dazu, ein Antriebsdrehmoment, welches als Eingangsdrehmoment der Längsdifferenzialeinrichtung zugeleitet wird, auf zwei Ausgänge zu verteilen, welche einer Vorderachse und einer Hinterachse des Fahrzeugs zugeordnet sind. Insbesondere wird durch die Längsdifferenzialeinrichtung ein Vierradantrieb umgesetzt.In the context of the invention, a longitudinal differential device is thus proposed which is suitable and / or designed for a vehicle. The vehicle is designed in particular as a passenger car or as a truck. The longitudinal differential device serves to distribute a drive torque, which is supplied as input torque of the longitudinal differential device, to two outputs which are assigned to a front axle and a rear axle of the vehicle. In particular, a four-wheel drive is implemented by the longitudinal differential device.

Die Längsdifferenzialeinrichtung weist einen Differenzialgetriebeabschnitt auf, welcher als ein erster Planetentrieb ausgebildet ist, auf. Der Planetentrieb weist als Räder insbesondere Stirnzahnräder auf, welche umlaufend an der radial außenliegenden Stirnseite verzahnt sind. Der erste Planetentrieb weist eine Haupteingangswelle, eine Abtriebswelle und eine erste Zwischenwelle auf. Die Haupteingangswelle bildet den Eingang in den Differenzialgetriebeabschnitt, die erste Abtriebswelle bildet einen Ausgang und die erste Zwischenwelle den zweiten Ausgang des ersten Planetentriebs. Besonders bevorzugt wird auf die zwei Ausgänge die gleiche Leistung ausgegeben. In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Abtriebswelle der Hinterachse zugeordnet.The longitudinal differential device has a differential gear section, which is designed as a first planetary drive, on. The planetary drive has as wheels in particular spur gears, which are circumferentially toothed on the radially outer end face. The first planetary drive has a main input shaft, an output shaft and a first intermediate shaft. The main input shaft forms the input to the differential gear section, the first output shaft forms an output, and the first intermediate shaft forms the second output of the first planetary gear. Particularly preferably, the same power is output to the two outputs. In one possible embodiment of the invention, the first output shaft is assigned to the rear axle.

Ferner umfasst die Längsdifferenzialeinrichtung einen Übersetzungsgetriebeabschnitt, welcher als ein zweiter Planetentrieb ausgebildet ist. Auch dieser Planetentrieb ist als ein Stirnradplanetentrieb realisiert. Er umfasst eine Eingangswelle, eine zweite Zwischenwelle und eine dritte Welle. Die Eingangswelle bildet einen Eingang in den zweiten Planetentrieb, die zweite Zwischenwelle bildet einen Ausgang aus dem zweiten Planetentrieb insbesondere in Richtung der anderen Achse des Fahrzeugs, im speziellen in Richtung der Vorderachse des Fahrzeugs, die Funktion der dritten Welle wird später erläutert.Furthermore, the longitudinal differential device comprises a transmission gear section, which is designed as a second planetary gear. This planetary drive is realized as a Stirnradplanetentrieb. It comprises an input shaft, a second intermediate shaft and a third shaft. The input shaft forms an input to the second planetary gear, the second intermediate shaft forms an output from the second planetary gear in particular in the direction of the other axis of the vehicle, in particular in the direction of the front axle of the vehicle, the function of the third shaft will be explained later.

Die Eingangswelle ist mit der ersten Zwischenwelle drehfest gekoppelt. Somit wird das von dem Differenzialgetriebeabschnitt ausgegebene, geteilte Antriebsdrehmoment beziehungsweise die geteilte Antriebsleistung auf die Eingangswelle des Übersetzungsgetriebeabschnitts übertragen.The input shaft is rotatably coupled to the first intermediate shaft. Thus, the divided drive torque outputted from the differential gear portion is transmitted to the input shaft of the transmission gear portion.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Längsdifferenzialeinrichtung eine Kopplungseinrichtung aufweist, welche einen ersten und einen zweiten Betriebszustand in der Längsdifferenzialeinrichtung schalten kann. In dem ersten Betriebszustand ist die dritte Welle des Übersetzungsgetriebeabschnitts mit der Haupteingangswelle drehfest gekoppelt. In diesem Fall bildet die dritte Welle einen weiteren Eingang in den zweiten Planetentrieb. Insbesondere ist der zweite Planetentrieb in einem Drei-Wellen-Betrieb geschaltet und arbeitet als Summationsgetriebe. In dem zweiten Betriebszustand ist die dritte Welle drehfest von der Kopplungseinrichtung gehalten, beispielsweise ist die dritte Welle drehfest mit einer Umgebungskonstruktion, insbesondere einem Gehäuse der Längsdifferenzialeinrichtung und/oder der Kopplungseinrichtung verbunden. In diesem Fall ist der zweite Planetentrieb in einem Zwei-Wellen-Betrieb geschalten.In the context of the invention, it is proposed that the longitudinal differential device has a coupling device which can switch a first and a second operating state in the longitudinal differential device. In the first operating state, the third shaft of the transmission section is rotatably coupled to the main input shaft. In this case, the third wave forms a further input into the second planetary drive. In particular, the second planetary gear is connected in a three-shaft operation and works as summation gear. In the second operating state, the third shaft is rotationally fixedly held by the coupling device, for example, the third shaft is rotatably connected to a surrounding structure, in particular a housing of the longitudinal differential device and / or the coupling device. In this case, the second planetary gear is switched in a two-shaft operation.

Insbesondere ist die Längsdifferenzialeinrichtung ausgebildet, dass in dem ersten Betriebszustand der Differenzialgetriebeabschnitt bei gleicher Drehzahl an der Vorderachse und an der Hinterachse keine Abwälzbewegung zwischen der ersten Abtriebswelle und der ersten Zwischenwelle umsetzt. Insbesondere entspricht die Drehzahl der Haupteingangswelle der Drehzahl der ersten Abtriebswelle. Demgegenüber ist es bevorzugt, dass in dem zweiten Betriebszustand die erste Abtriebswelle und die erste Zwischenwelle auch bei gleichen Drehzahlen der Vorderachse und der Hinterachse gegeneinander abwälzen und/oder dass die Drehzahl der Haupteingangswelle und die Drehzahl der ersten Abtriebswelle bei gleichen Drehzahlen der Vorderachse und der Hinterachse ungleiche Drehzahlen aufweisen. In dem zweiten Betriebszustand ist der Differenzialgetriebeabschnitt als ein wälzendes Differenzial ausgebildet. Durch die Kopplungseinrichtung werden somit neue Funktionen der Längsdifferenzialeinrichtung für das Fahrzeug umgesetzt, wobei in dem ersten Betriebszustand eine nicht-übersetzte Verteilung des Antriebsdrehmoments und in dem zweiten Betriebszustand eine Verteilung mit Übersetzung realisiert wird. Der zweite Betriebszustand kann zum Beispiel bei Geländefahrten gewählt werden, um niedrigere Drehzahlen auf die Antriebsachsen zu bringen.In particular, the longitudinal differential device is designed such that in the first operating state of the differential gear section at the same speed on the front axle and on the rear axle no rolling movement between the first output shaft and the first intermediate shaft converts. In particular, the speed corresponds to the Main input shaft of the speed of the first output shaft. In contrast, it is preferred that in the second operating state, the first output shaft and the first intermediate shaft roll against each other even at the same rotational speeds of the front axle and the rear axle and / or that the rotational speed of the main input shaft and the rotational speed of the first output shaft at the same rotational speeds of the front axle and the rear axle have uneven speeds. In the second operating state, the differential gear portion is formed as a rolling differential. The coupling device thus implements new functions of the longitudinal differential device for the vehicle, wherein in the first operating state an untranslated distribution of the drive torque and in the second operating state a distribution with translation is realized. For example, the second mode may be selected for off-road driving to bring lower speeds to the drive axles.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Längsdifferenzialeinrichtung eine Zentralachse auf, wobei die erste Zwischenwelle, die zweite Zwischenwelle, die Haupteingangswelle und/oder die erste Abtriebswelle koaxial zueinander und/oder zu der Zentralachse angeordnet sind. In dieser Ausgestaltung kann die Längsdifferenzialeinrichtung mit den neuen Funktionen besonders bauraumsparend umgesetzt werden.In a preferred embodiment of the invention, the longitudinal differential device has a central axis, wherein the first intermediate shaft, the second intermediate shaft, the main input shaft and / or the first output shaft are arranged coaxially to each other and / or to the central axis. In this embodiment, the longitudinal differential device can be implemented with the new features particularly space-saving.

Bei einer praxisnahen Umsetzung der Erfindung weist die Längsdifferenzialeinrichtung eine Stirnradstufe auf, welche eine Stirnradeingangswelle und eine zweite Abtriebswelle aufweist. Die Stirnradeingangswelle ist mit der zweiten Zwischenwelle drehfest gekoppelt. Durch die Stirnradstufe wird es ermöglicht, dass die zweite Abtriebswelle parallel versetzt zu der Zentralachse und insbesondere zu der Haupteingangswelle angeordnet ist. Während somit die erste Abtriebswelle und Haupteingangswelle koaxial zueinander positioniert sind, ist die zweite Abtriebswelle parallel dazu versetzt. Die versetzte Ausgestaltung der Längsdifferenzialeinrichtung fördert weiterhin die baumraumsparende Integration in das Fahrzeug.In a practical implementation of the invention, the longitudinal differential device has a spur gear, which has a Stirnradeingangswelle and a second output shaft. The Stirnradeingangswelle is rotatably coupled to the second intermediate shaft. By the spur gear, it is possible that the second output shaft is arranged offset parallel to the central axis and in particular to the main input shaft. Thus, while the first output shaft and the main input shaft are positioned coaxially with each other, the second output shaft is offset in parallel therewith. The staggered embodiment of the longitudinal differential device further promotes the tree space-saving integration in the vehicle.

In einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist die Haupteingangswelle als ein erstes Sonnenrad, die erste Abtriebswelle als ein erstes Planetenträgerrad und die erste Zwischenwelle als ein erstes Hohlrad ausgebildet. Auf dem ersten Planetenträgerrad sind Planetenräder angeordnet, welche zum einen mit dem ersten Sonnenrad und zum anderen mit dem ersten Hohlrad kämmen. Alternativ oder ergänzend ist es bevorzugt, dass die Eingangswelle als ein zweites Sonnenrad, die zweite Zwischenwelle als ein zweites Hohlrad und die dritte Welle als ein zweites Planetenträgerrad ausgebildet sind. Das zweite Planetenträgerrad trägt wiederum eine Mehrzahl von Planetenrädern, welche zum einen mit dem zweiten Hohlrad und zum anderen mit dem zweiten Sonnenrad kämmen. In dieser Ausgestaltung wird in dem ersten Betriebszustand die Standübersetzung des zweiten Planetentriebs genutzt. Die konstruktive und praxisnahe Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Längsdifferenzialeinrichtung bauraumsparend umgesetzt werden kann.In a structural embodiment of the invention, the main input shaft is formed as a first sun gear, the first output shaft as a first planetary carrier and the first intermediate shaft as a first ring gear. On the first planet carrier planet gears are arranged, which mesh with the first sun gear and the other with the first ring gear on the one hand. Alternatively or additionally, it is preferred that the input shaft are formed as a second sun gear, the second intermediate shaft as a second ring gear and the third shaft as a second planet carrier. The second Planetenträgerrad in turn carries a plurality of planetary gears, which mesh with the second ring gear and the other with the second sun gear on the one hand. In this embodiment, the state translation of the second planetary drive is used in the first operating state. The constructive and practical design has the advantage that the longitudinal differential device can be implemented to save space.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Kopplungseinrichtung eine erste Kupplung zur drehfesten und freigebbaren Kopplung von der dritten Welle mit der Haupteingangswelle und eine zweite Kupplung zur drehfesten und freigebbaren Kopplung von der dritten Welle mit einer Umgebungskonstruktion, insbesondere einem Gehäuseabschnitt der Längsdifferenzialeinrichtung. Durch die zwei Kupplungen können der erste und der zweite Betriebszustand umgesetzt werden.In a preferred embodiment of the invention, the coupling device comprises a first clutch for non-rotatable and releasable coupling of the third shaft with the main input shaft and a second clutch for non-rotatable and releasable coupling of the third shaft with a surrounding structure, in particular a housing portion of the longitudinal differential device. Through the two clutches of the first and the second operating state can be implemented.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Längsdifferenzialeinrichtung zudem eine Sperreinrichtung, welche beispielsweise als eine Kupplung oder als eine Bremse ausgebildet ist. Die Sperreinrichtung dient zur drehfesten Kopplung der ersten Abtriebswelle mit der zweiten Zwischenwelle. Auf diese Weise ist es möglich, den Abtrieb auf die Hinterachse und auf die Vorderachse zu sperren.In a particularly preferred embodiment of the invention, the longitudinal differential device also comprises a locking device, which is designed for example as a clutch or as a brake. The locking device is used for the rotationally fixed coupling of the first output shaft with the second intermediate shaft. In this way it is possible to lock the output on the rear axle and on the front axle.

Besonders hervorzuheben ist, dass die Sperrung sowohl in dem ersten Betriebszustand als auch in dem zweiten Betriebszustand möglich ist:
In einem ersten Sperrbetriebszustand ist die Sperreinrichtung gesperrt und die Kopplungseinrichtung nimmt den ersten Betriebszustand ein. In diesem ersten Sperrbetriebszustand entspricht die Eingangsdrehzahl der Haupteingangswelle der Ausgangsdrehzahl der ersten Abtriebswelle und optional ergänzend der zweiten Abtriebswelle.Particularly noteworthy is that the blocking is possible both in the first operating state and in the second operating state:
In a first blocking operation state, the blocking device is blocked and the coupling device assumes the first operating state. In this first locked state, the input speed of the main input shaft corresponds to the output speed of the first output shaft and optionally in addition to the second output shaft.

In dem zweiten Sperrbetriebszustand ist die Sperreinrichtung ebenfalls gesperrt, wobei die Kopplungseinrichtung den zweiten Betriebszustand einnimmt. In dem zweiten Sperrbetriebszustand haben Vorderachse und Hinterachse wieder die gleiche Drehzahl, die Drehzahl ist jedoch kleiner als die Drehzahl der Haupteingangswelle.In the second blocking operating state, the blocking device is likewise blocked, wherein the coupling device assumes the second operating state. In the second locked state, the front and rear axles again have the same speed, but the speed is less than the speed of the main input shaft.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit der Längsdifferenzialeinrichtung wie diese zuvor beschrieben wurde. Besonders bevorzugt ist die erste Abtriebswelle mit der Hinterachse bzw. mit den Wellen der Hinterachse und die zweite Abtriebswelle mit der Vorderachse bzw. mit den Wellen der Vorderachse gekoppelt. Die Haupteingangswelle kann mit einem Verbrennungsmotor und/oder einem Elektromotor getriebetechnisch verbunden sein. Insbesondere kann zwischen dem Verbrennungsmotor und/oder dem Elektromotor ein Zwischengetriebe, insbesondere ein Wechselgetriebe, angeordnet sein.Another object of the invention relates to a vehicle with the longitudinal differential device as described above. Particularly preferably, the first output shaft is coupled to the rear axle or to the shafts of the rear axle and the second output shaft is coupled to the front axle or to the shafts of the front axle. The main input shaft may be geared to an internal combustion engine and / or an electric motor. In particular, between the internal combustion engine and / or the electric motor Intermediate gear, in particular a change gear, be arranged.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figur. Dabei zeigt:Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention and the accompanying figure. Showing:

1 ein schematisches Diagramm einer Längsdifferenzialeinrichtung für ein Fahrzeug als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 a schematic diagram of a longitudinal differential device for a vehicle as an embodiment of the invention.

Die 1 zeigt in einer schematischen Prinzipdarstellung eine Längsdifferenzialeinrichtung 1 für ein Fahrzeug 2. Das Fahrzeug 2 weist eine Vorderachse 3 sowie eine Hinterachse 4 auf. Ferner weist das Fahrzeug 2 eine Motoreinheit 5 auf, welche einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor und optional ergänzend ein Getriebe, zum Beispiel ein Wechselgetriebe, umfassen kann. In diesem Beispiel ist die Motoreinheit 5 im Bereich der Vorderachse 3 angeordnet.The 1 shows a schematic diagram of a longitudinal differential device 1 for a vehicle 2 , The vehicle 2 has a front axle 3 and a rear axle 4 on. Further, the vehicle points 2 a motor unit 5 which may comprise an internal combustion engine and / or an electric motor and optionally additionally a transmission, for example a change gearbox. In this example, the engine unit 5 in the area of the front axle 3 arranged.

Die Längsdifferenzialeinrichtung 1 ist zum Beispiel über ein Gehäuse 6 mit einer Umgebungskonstruktion 7 verbunden. Die Längsdifferenzialeinrichtung 1 weist eine Haupteingangswelle 8, welche mit der Motoreinheit 5 zur Einleitung eines Hauptantriebsdrehmoments getriebetechnisch gekoppelt ist, sowie eine erste Abtriebswelle 9 und eine zweite Abtriebswelle 10 auf. Die erste Abtriebswelle 9 ist zum Beispiel über ein Querdifferenzial 11 mit der Hinterachse 4 getriebetechnisch verbunden. Die zweite Abtriebswelle 10 ist dagegen zum Beispiel über ein Differenzial 13 mit der Vorderachse 3 getriebetechnisch verbunden.The longitudinal differential device 1 is for example about a housing 6 with a surrounding construction 7 connected. The longitudinal differential device 1 has a main input shaft 8th , which with the motor unit 5 is coupled for the introduction of a main drive torque transmission technology, and a first output shaft 9 and a second output shaft 10 on. The first output shaft 9 is for example about a transverse differential 11 with the rear axle 4 geared technically. The second output shaft 10 is, for example, about a differential 13 with the front axle 3 geared technically.

Bei anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass nur die Vorderachse 3 ein Querdifferenzial 13 aufweist. Bei wieder anderen Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, dass die Position der Vorderachse 3 und der Hinterachse 4 vertauscht sind, sodass die erste Abtriebswelle 9 auf die Vorderachse 3 und die zweite Abtriebswelle 10 auf die Hinterachse 4 wirkt.In other embodiments, it is possible that only the front axle 3 a transverse differential 13 having. In still other embodiments, it is also possible that the position of the front axle 3 and the rear axle 4 are reversed, so the first output shaft 9 on the front axle 3 and the second output shaft 10 on the rear axle 4 acts.

Durch die Haupteingangswelle 8 und/oder die Abtriebswelle 9 wird eine Zentralachse Z definiert, welche sich in Längsrichtung zu dem Fahrzeug 2 erstreckt. Bemerkenswert ist, dass die zweite Abtriebswelle 10 parallel versetzt zu der Zentralachse Z und somit parallel versetzt zu der Haupteingangswelle 8 und/oder zu der Abtriebswelle 9 angeordnet ist. Durch die versetzte Anordnung kann bei entsprechenden Störkonturen in dem Fahrzeug 2 die Längsdifferenzialeinrichtung 1 bauraumsparend integriert werden.Through the main input shaft 8th and / or the output shaft 9 a central axis Z is defined which extends longitudinally to the vehicle 2 extends. It is noteworthy that the second output shaft 10 parallel offset to the central axis Z and thus offset parallel to the main input shaft 8th and / or to the output shaft 9 is arranged. Due to the staggered arrangement, with corresponding interference contours in the vehicle 2 the longitudinal differential device 1 be integrated space-saving.

Die Längsdifferenzialeinrichtung 1 umfasst einen Differenzialgetriebeabschnitt 14, einen Übersetzungsgetriebeabschnitt 15 sowie eine Stirnradstufe 16. Der Differenzialgetriebeabschnitt 14 kann auch als Überlagerungsabschnitt und der Übersetzungsgetriebeabschnitt als ein Wendegetriebeabschnitt bezeichnet werden. Der Differenzialgetriebeabschnitt 14 ist als ein erster Planetentrieb, der Übersetzungsgetriebeabschnitt 15 als ein zweiter Planetentrieb ausgebildet. Jeder der Planetentriebe 14, 15 ist als ein Stirnradplanetengetriebe ausgebildet, wobei die nachfolgend vorgestellten Räder der Planetentriebe 14, 15 jeweils als Stirnzahnräder ausgebildet sind.The longitudinal differential device 1 includes a differential gear section 14 , a transmission section 15 and a spur gear 16 , The differential gear section 14 may also be referred to as a superposition section and the transmission gear section as a reverse gear section. The differential gear section 14 is as a first planetary gear, the transmission section 15 designed as a second planetary drive. Each of the planetary shoots 14 . 15 is designed as a Stirnradplanetengetriebe, wherein the wheels presented below the planetary gears 14 . 15 are each formed as spur gears.

Der Differenzialgetriebeabschnitt 14 umfasst ein erstes Sonnenrad 14.S, welches mit der Haupteingangswelle 8 drehfest gekoppelt ist und damit die Haupteingangswelle 8 für den Differenzialgetriebeabschnitt 14 bildet. Das erste Sonnenrad 14.S kämmt mit einer Mehrzahl von ersten Planetenrädern 14.P, welche auf einem ersten Planetenträger 14.T drehbar angeordnet sind. Der Planetenträger 14.T ist drehfest mit der ersten Abtriebswelle 9 gekoppelt, sodass der erste Planetenträger 14.T die erste Abtriebswelle 9 bildet. Ferner kämmen die ersten Planetenräder 14.P mit einem ersten Hohlrad 14.H, welches mit einer ersten Zwischenwelle 14.Z drehfest gekoppelt ist und damit die erste Zwischenwelle 14.Z bildet.The differential gear section 14 includes a first sun gear 14.S which is connected to the main input shaft 8th rotatably coupled and thus the main input shaft 8th for the differential gear section 14 forms. The first sun wheel 14.S meshes with a plurality of first planetary gears 14.P , which is on a first planet carrier 14.T are rotatably arranged. The planet carrier 14.T is non-rotatable with the first output shaft 9 coupled, so the first planet carrier 14.T the first output shaft 9 forms. Furthermore, the first planet gears mesh 14.P with a first ring gear 14.H , which with a first intermediate shaft 14.Z rotatably coupled and thus the first intermediate shaft 14.Z forms.

Im Betrieb wird das über die Haupteingangswelle 8 eingeleitete Antriebsdrehmoment auf die erste Abtriebswelle 9 und die erste Zwischenwelle 14.Z verteilt.In operation, this is done via the main input shaft 8th introduced drive torque to the first output shaft 9 and the first intermediate shaft 14.Z distributed.

Der Übersetzungsgetriebeabschnitt 15 weist ein zweites Sonnenrad 15.S auf, welches eine Eingangswelle bildet und mit der ersten Zwischenwelle 14.Z drehfest gekoppelt ist. Das zweite Sonnenrad 15.S kämmt mit einer Mehrzahl zweiter Planetenräder 15.P, welche auf einem zweiten Planetenträger 15.T drehbar angeordnet sind. Ferner kämmen die Planetenräder 15.P mit einem zweiten Hohlrad 15.H, welches mit einer zweiten Zwischenwelle 15.Z drehfest verbunden ist oder durch diese gebildet wird. Der zweite Planetenträger 15.T bildet eine dritte Welle, welche durch eine Kopplungseinrichtung 17 wahlweise mit der Haupteingangswelle 8 und damit mit dem ersten Sonnenrad 14.S oder mit dem Gehäuse 6 und/oder einer Umgebungskonstruktion 7 drehfest koppelbar ist, sodass der zweite Planetenträger 15.T drehfest gehalten ist.The transmission section 15 has a second sun gear 15.S which forms an input shaft and with the first intermediate shaft 14.Z rotatably coupled. The second sun wheel 15.S meshes with a plurality of second planet gears 15.P , which is on a second planet carrier 15.T are rotatably arranged. Furthermore, the planet gears mesh 15.P with a second ring gear 15.H , which with a second intermediate shaft 15.Z rotatably connected or is formed by them. The second planet carrier 15.T forms a third wave, which by a coupling device 17 optionally with the main input shaft 8th and with the first sun wheel 14.S or with the case 6 and / or a surrounding construction 7 rotatably coupled, so that the second planet carrier 15.T is held against rotation.

Die Stirnradstufe 16 weist ein Stirnradeingangsritzel 16.E auf, welche als ein Zahnrad ausgebildet ist, das koaxial und konzentrisch zu der Zentralachse Z angeordnet ist und welches drehfest mit der zweiten Zwischenwelle 15.Z verbunden ist. Die Stirnradeingangswelle 16.E kämmt mit einem Stirnradausgangsritzel 16.A, welches mit der zweiten Abtriebswelle 10 drehfest verbunden ist oder diese bildet.The spur gear stage 16 has a Stirnradeingangsritzel 16.E which is formed as a gear which is arranged coaxially and concentrically to the central axis Z and which non-rotatably with the second intermediate shaft 15.Z connected is. The front wheel input shaft 16.E meshes with a spur gear pinion 16.A , which with the second output shaft 10 rotatably connected or this forms.

Die zweite Zwischenwelle 15.Z, die erste Zwischenwelle 14.Z, das zweite Sonnenrad 15.S und die Stirnradeingangswelle 16.E weisen jeweils Hohlwellenabschnitte auf, wobei durch die Hohlwellenabschnitte die Haupteingangswelle 8 geführt ist. Auch der Übergang von dem Planetenträger 15.T zu dem Gehäuse 6 beziehungsweise zu der Umgebungskonstruktion 7 ist durch einen Hohlwellenabschnitt gebildet.The second intermediate shaft 15.Z , the first intermediate wave 14.Z , the second sun wheel 15.S and the Stirnradeingangswelle 16.E each have hollow shaft sections, wherein through the hollow shaft sections, the main input shaft 8th is guided. Also, the transition from the planet carrier 15.T to the housing 6 or to the surrounding construction 7 is formed by a hollow shaft portion.

Die Kopplungseinrichtung 17 weist eine erste Kupplung K1 und eine zweite Kupplung K2 auf, wobei die erste Kupplung K1 eine drehfeste und freiggebbare Kopplung zwischen dem zweiten Planetenträger 15.T und der Haupteingangswelle 8 ermöglicht. Beispielsweise ist die erste Kupplung K1 als eine Lamellenkupplung ausgebildet. Die zweite Kupplung K2 ermöglicht eine drehfeste und freigebbare Kopplung von dem zweiten Planetenträger 15.T mit dem Gehäuse 6 und/oder der Umgebungskonstruktion 7 und ist beispielsweise als eine Lamellenkupplung ausgebildet.The coupling device 17 has a first clutch K1 and a second clutch K2, wherein the first clutch K1 a non-rotatable and releasable coupling between the second planet carrier 15.T and the main input shaft 8th allows. For example, the first clutch K1 is designed as a multi-plate clutch. The second clutch K2 allows a rotationally fixed and releasable coupling of the second planet carrier 15.T with the housing 6 and / or the surrounding construction 7 and is formed for example as a multi-plate clutch.

Die Längsdifferenzialeinrichtung 1 umfasst ferner eine Sperreinrichtung 18, welche beispielsweise als eine Lamellenkupplung oder als eine Bremse ausgebildet ist. Die Sperreinrichtung 18 koppelt den ersten Planetenträger 14.T mit dem zweiten Hohlrad 15.H. Beispielsweise weist das zweite Hohlrad 15.H eine axiale Verlängerung auf, welche den Differenzialgetriebeabschnitt 14 in axialer Richtung übergreift und an der dem Übersetzungsgetriebeabschnitt 15 abgewandten axialen Seite über die Sperreinrichtung 18 mit dem ersten Planetenträger 14.T koppelbar ist.The longitudinal differential device 1 further comprises a locking device 18 , which is designed for example as a multi-plate clutch or as a brake. The locking device 18 couples the first planetary carrier 14.T with the second ring gear 15.H , For example, the second ring gear 15.H an axial extension, which the differential gear section 14 engages in the axial direction and on the transmission gear section 15 opposite axial side on the locking device 18 with the first planet carrier 14.T can be coupled.

Durch die Längsdifferenzialeinrichtung 1 sind folgende vier Betriebszustände umsetzbar:
In einem ersten Betriebszustand ist die Sperreinrichtung 18 geöffnet, die Kupplung K1 geschlossen und die Kupplung K2 geöffnet. In diesem Betriebszustand arbeitet die Längsdifferenzialeinrichtung 1 als ein konventionelles Differenzial ohne Übersetzung. Insbesondere ist der erste Planetenträger 14.T relativ zu dem ersten Hohlrad 14.H – vorausgesetzt, dass keine Ausgleichsbewegungen zwischen der Vorderachse 3 und der Hinterachse 4 erfolgen – lagekonstant angeordnet. Ferner ist die Eingangsdrehzahl der Hauptausgangswelle 8 und die Ausgangsdrehzahl der ersten Abtriebswelle 9 sowie die Ausgangsdrehzahl der zweiten Abtriebswelle 10 gleich.Through the longitudinal differential device 1 the following four operating states can be implemented:
In a first operating state is the locking device 18 opened, the clutch K1 closed and the clutch K2 open. In this operating state, the longitudinal differential device operates 1 as a conventional differential without translation. In particular, the first planet carrier 14.T relative to the first ring gear 14.H - provided that no compensatory movements between the front axle 3 and the rear axle 4 done - arranged in a constant position. Further, the input speed is the main output shaft 8th and the output speed of the first output shaft 9 and the output speed of the second output shaft 10 equal.

In einem zweiten Betriebszustand ist die Sperreinrichtung 18 geöffnet, die Kupplung K1 geöffnet und die Kupplung K2 geschlossen. In diesem zweiten Betriebszustand arbeitet der Übersetzungsgetriebeabschnitt 15 in einem Zwei-Wellen-Betrieb, wobei die Standübersetzung des Übersetzungsgetriebeabschnitts 15 genutzt wird. Unter der Voraussetzung, dass die Ausgangsdrehzahlen der ersten Abtriebswelle 9 und der zweiten Abtriebswelle 10 gleich sind, ist die Ausgangsdrehzahl der beiden Abtriebswellen 9, 10 kleiner als die Ausgangsdrehzahl der Haupteingangswelle 8, da eine Übersetzung umgesetzt wird. Die Übersetzung wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Längsdifferenzialeinrichtung 1 als ein wälzendes Differenzial ausgebildet ist, wobei – trotz gleicher Drehzahl von erster Abtriebswelle 9 und zweiter Abtriebswelle 10 – der erste Planetenträger 14.T in dem ersten Hohlrad 14.T abwälzt.In a second operating state is the locking device 18 opened, the clutch K1 opened and the clutch K2 closed. In this second operating state of the transmission section works 15 in a two-shaft operation, wherein the state ratio of the transmission section 15 is being used. Assuming that the output speeds of the first output shaft 9 and the second output shaft 10 are the same, is the output speed of the two output shafts 9 . 10 smaller than the output speed of the main input shaft 8th because a translation is being implemented. The translation is achieved in particular by the fact that the longitudinal differential device 1 is designed as a rolling differential, wherein - despite the same speed of the first output shaft 9 and second output shaft 10 - the first planet carrier 14.T in the first ring gear 14.T rolls.

In einem ersten Sperrbetriebszustand ist die Sperreinrichtung 18 geschlossen, die Kupplung K1 geschlossen und die Kupplung K2 geöffnet. In dem ersten Sperrbetriebszustand wird erzwungen, dass die Drehzahlen der ersten Abtriebswelle 9 und der zweiten Abtriebswelle 10 gleich sind, sodass zum Beispiel ein Geländeeinsatz unterstützt wird. Die Ausgangsdrehzahlen der ersten Abtriebswelle 9 und der zweiten Abtriebswelle 19 entsprechen der Ausgangsdrehzahl der Haupteingangswelle 8.In a first lockout condition, the lockout device is 18 closed, the clutch K1 closed and the clutch K2 open. In the first blocking mode, it is forced that the rotational speeds of the first output shaft 9 and the second output shaft 10 are the same, so that, for example, an off-road use is supported. The output speeds of the first output shaft 9 and the second output shaft 19 correspond to the output speed of the main input shaft 8th ,

In einem zweiten Sperrbetriebszustand ist die Sperreinrichtung 18 gesperrt, die Kupplung K1 geöffnet und die Kupplung K2 geschlossen. In dem zweiten Sperrbetriebszustand sind die Ausgangsdrehzahlen der ersten Abtriebswelle 9 und der zweiten Abtriebswelle 10 wieder zueinander gesperrt und identisch, wobei jedoch die Ausgangsdrehzahlen der Abtriebswellen 9, 10 kleiner sind als die Ausgangsrehzahl der Haupteingangswelle 8.In a second inhibit mode, the inhibit device is 18 locked, the clutch K1 opened and the clutch K2 closed. In the second lockup mode, the output speeds are the first output shaft 9 and the second output shaft 10 again locked to each other and identical, but with the output speeds of the output shafts 9 . 10 are smaller than the output speed of the main input shaft 8th ,

Bei dem Schließen der Sperreinrichtung 18 werden die Abtriebswellen 9, 10 miteinander gekoppelt, sodass keine Ausgleichsbewegung möglich ist. Insbesondere kann die Sperreinrichtung 18 in beiden Betriebszuständen eingelegt werden, womit stets eine Sperre zur Verfügung steht, jedoch bei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen.When closing the locking device 18 become the output shafts 9 . 10 coupled together so that no compensation movement is possible. In particular, the locking device 18 be inserted in both operating conditions, which always a lock is available, but at different gear ratios.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: LängsdifferenzialeinrichtungLongitudinal differential device
22: Fahrzeugvehicle
33: VorderachseFront
44: Hinterachserear axle
55: Motoreinheitmotor unit
55: Gehäusecasing
77: Umgebungskonstruktionadjacent construction
88th: HaupteingangswelleMain input shaft
99: Abtriebswelleoutput shaft
1010: Abtriebswelleoutput shaft
1111: Querdifferenzialcross differential
1212: leerempty
1313: Differenzialdifferential
1414: DifferenzialgetriebeabschnittDifferential gear section
14.H14.H: Hohlradring gear
14.P14.P: Planetenräderplanetary gears
14.S 14.S: Sonnenradsun
14.T14.T: Planetenträgerplanet carrier
14.Z14.Z: Zwischenwelleintermediate shaft
1515: ÜbersetzungsgetriebeabschnittUp gear section
15.H15.H: Hohlradring gear
15.P15.P: Planetenräderplanetary gears
15.S15.S: Sonnenradsun
15.T15.T: Planetenträgerplanet carrier
15.Z15.Z: Zwischenwelleintermediate shaft
1616: Stirnradstufespur gear
16.A16.A: StirnradausgangsritzelFront wheel output pinion
16.E16.E: StirnradeingangsritzelStirnradeingangsritzel
1717: Kopplungseinrichtungcoupling device
1818: Sperreinrichtunglocking device
K1K1: erste Kupplungfirst clutch
K2K2: zweite Kupplungsecond clutch
ZZ: Zentralachsecentral axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011004908 A1 [0003]

Claims

Longitudinal differential device ( 1 ) for a vehicle with a differential gear section ( 14 ), wherein the differential gear section ( 14 ) as a first planetary drive with a main input shaft ( 8th . 14.S ), a first output shaft ( 9 . 14.T ) and with a first intermediate wave ( 14.Z . 14.H ) is formed, with a transmission gear section ( 15 ), wherein the transmission gear section ( 15 ) as a second planetary gear with an input shaft ( 15.S ), with a second intermediate shaft ( 15.Z , 15.H ) and a third wave ( 14.T ) is formed, wherein the input shaft ( 15.S ) with the first intermediate wave ( 14.Z . 14.H ) is coupled in a rotationally fixed manner, characterized by a coupling device ( 17 ), which in a first operating state, the third wave ( 14.T ) of the transmission section ( 15 ) with the main input shaft ( 8th . 14.S ) rotatably coupled and in a second operating state, the third wave ( 14.T ) rotatably holds.

Longitudinal differential device ( 1 ) according to claim 1, characterized by a central axis (Z), wherein the first intermediate shaft ( 14.Z ), the second intermediate wave ( 15.Z ), the main input shaft ( 8th ) and / or the first output shaft ( 9 ) are arranged coaxially with the central axis (Z)

Longitudinal differential device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized by a spur gear stage ( 16 ), wherein the spur gear stage ( 16 ) a Stirnradeingangswelle ( 16.E ) and a second output shaft ( 16.A . 10 ), wherein the Stirnradeingangswelle ( 16.E ) with the second intermediate shaft ( 15.Z ) is rotatably coupled.

Longitudinal differential device ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the second output shaft ( 10 ) is arranged offset parallel to the central axis (Z).

Longitudinal differential device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the main input shaft ( 8th ) as a first sun wheel ( 14.S ), the first output shaft ( 9 ) as a first planet carrier wheel ( 14.T ) and the first intermediate wave ( 14.Z ) as a first ring gear ( 14.H ) are formed.

Longitudinal differential device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the input shaft as a second sun gear ( 15.S ), the second intermediate wave ( 15.Z ) as a second ring gear ( 15.H ) and the third wave as a second Planetenträgerrad ( 15.T ) are formed.

Longitudinal differential device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling device ( 17 ) a first clutch (K1) for non-rotatable and releasable coupling of the third shaft ( 15.T ) with the main input shaft ( 8th ) and a second clutch (K2) for non-rotatable and releasable coupling of the third shaft ( 15.T ) with a surrounding construction ( 6 . 7 ) having.

Longitudinal differential device ( 1 ) with a locking device ( 18 ) for the rotationally fixed coupling of the first output shaft ( 9 ) with the second intermediate shaft ( 15.Z ).

Longitudinal differential device ( 1 ) according to claim 8, characterized in that in a first blocking operation state the blocking device ( 18 ) and the coupling device ( 17 ) assumes the first operating state and in a second blocking operating state, the blocking device ( 18 ) and the coupling device ( 17 ) assumes the second operating state.

Vehicle ( 2 ) with the longitudinal differential device ( 1 ) according to any one of the preceding claims.