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Die Erfindung betrifft ein Stirnraddifferenzial zur Aufteilung eines an einem Differenzialgehäuse anliegenden Antriebsmoments auf zwei gleichachsig angeordnete Hohlräder, die drehfest mit einer jeweiligen Abtriebswelle verbunden sind. Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf Kraftfahrzeuge.
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Aus der
DE 10 2012 207 498 A1 geht ein Stirnraddifferenzial zur Aufteilung eines an einem Umlaufträger anliegenden Antriebsmomentes auf eine erste und auf eine zweite, jeweils zu einer Umlaufachse des Umlaufträgers gleichachsig angeordnete Hohlrad-Abtriebsnabe hervor. Das Stirnraddifferenzial umfasst einen zum Umlauf um eine Umlaufachse vorgesehenen Umlaufträger, eine erste Stirnradzapfengruppe und eine zweiten Stirnradzapfengruppe. Die beiden Stirnradzapfengruppen sind derart zusammengefügt, dass jeder Stirnradzapfen einer Gruppe jeweils mit zwei der diesem benachbarten Stirnradzapfen der anderen Stirnradzapfengruppe in Eingriff steht, und gegenüber diesen axial versetzt ist, so dass jede Stirnradzapfengruppe jeweils Überstandsabschnitte bildet. Ferner umfasst das Stirnraddifferenzial ein erstes Hohlrad, das achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist, und das mit den Überstandsabschnitten der Stirnradzapfen der zweiten Stirnradzapfengruppe in Eingriff steht, sowie ein zweites Hohlrad, das ebenfalls achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist, und das mit Überstandsabschnitten der Stirnradzapfen der ersten Stirnradzapfengruppe in Eingriff steht. Im Innenraum des jeweiligen Hohlrades ist jeweils ein Stützelement vorgesehen, das eine Zapfenstruktur lagert über welche ein am jeweiligen Stützelement stirnseitig anstehender Stirnradzapfen radial abgestützt ist.
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Aus der WO 2006 / 010 931 A1 ist unter anderem ein Stirnraddifferenzial bekannt, welches aus zwei Planetengetrieben und zwei Bremseinrichtungen gebildet ist. Das Stirnraddifferenzial ist derart symmetrisch aufgebaut, dass jeweils eines der Planetengetriebe jeweils einer Abtriebswelle zugeordnet ist und beide identisch ausgebildeten Planetengetriebe mit einer gemeinsamen Antriebswelle wirkverbunden sind. Das jeweilige Planetengetriebe ist mit einem Doppelplanetensatz mit zwei Hohlrädern und zwei Sonnenrädern versehen. Der jeweilige Doppelplanetensatz befindet sich jeweils an einem Planetenträger. Die Antriebswelle linksseitig mit einem Hohlrad eines der Planetengetriebe und rechtsseitig mit einem Hohlrad des anderen Planetengetriebes verbunden. Diese Hohlräder stehen im Zahneingriff mit einem großen Planetenrad der Doppelplaneten. Die kleinen Planetenräder der Doppelplaneten stehen mit dem anderen Hohlrad im Zahneingriff, das seinerseits mit einer Abtriebswelle verbunden ist. Die beiden Sonnenräder des jeweiligen Planetengetriebes sind drehfest miteinander verbunden und stehen entweder mit den großen Planetenrädern oder mit den kleinen Planetenrädern im Zahneingriff. Der jeweilige Planetenträger kann durch durch eine Bremseinrichtung individuell abgebremst werden, so dass über die Antriebswelle eingebrachte Drehmoment variabel auf die Abtriebswellen verteilt werden können.
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Aus der
DE 10 2014 102 252 A1 geht ein aus Hohlrädern und Planetensätzen gebildetes Stirnraddifferenzial hervor, zwischen dessen Planetenträger und Hohlrädern eine Sperrkupplung angeordnet ist. Der Planetenträger bildet die Antriebswelle und jeweils ein Hohlrad bildet eine der Abtriebswellen des Stirnraddifferenziales. Die Sperrkupplung ist in zwei Abschnitte unterteilt, deren äußere Reibscheiben durch den Planetenträger starr miteinander verbunden sind. Den äußeren Reibscheiben des einzelnen Abschnitts der Sperrkupplung ist jeweils eine Gruppe innerer Reibscheiben zugeordnet, die formschlüssig an einem der Hohlräder angeordnet und mit den Reibscheiben am Planetenträger wirkverbunden sind.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Stirnraddifferenzial mit einer Kupplungsvorrichtung weiterzuentwickeln, und insbesondere kompaktbauend und leistungsoptimiert auszubilden.
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Diese Aufgabe wird mit einem Stirnraddifferenzial mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen des Stirnraddifferenzials sind Gegenstände der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kupplungsvorrichtung einen Aktuator zur Betätigung der Reibscheiben umfasst, wobei die mindestens eine erste Reibscheibe drehfest mit dem zweiten Hohlrad verbunden ist und wobei die mindestens eine zweite Reibscheibe drehfest mit dem ersten Hohlrad verbunden ist.
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Das erfindungsgemäße Stirnraddifferenzial umfasst ein Differenzialgehäuse, das zur Einspeisung eines Drehmoments in das Stirnraddifferenzial zumindest mittelbar mit einer Antriebswelle verbunden ist, sowie zwei Abtriebswellen, wobei die jeweilige Abtriebswelle mit einem jeweiligen Hohlrad verbunden ist, wobei das jeweilige Hohlrad zur hälftigen Verteilung des Drehmoments auf die beiden Abtriebswellen mit einem jeweiligen Planetenradsatz kämmt, und wobei die beiden Planetenradsätze zumindest paarweise miteinander kämmen und auf einem gemeinsamen Planetenträger drehbar gelagert sind. Ein jeweiliger Planet des ersten Planetenrades kämmt sowohl mit dem ersten Hohlrad als auch zumindest mit einem Planeten des zweiten Planetenradsatzes. Dementsprechend kämmt ein jeweiliger Planet des zweiten Planetenrades sowohl mit dem zweiten Hohlrad als auch zumindest mit einem Planeten des ersten Planetenradsatzes. Die beiden Hohlräder sind axial benachbart und koaxial zueinander angeordnet, wobei beide Hohlräder gemeinsam entweder axial linksseitig oder rechtsseitig von den beiden Planetenradsätzen und dem Planetenträger angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die beiden Hohlräder besonders vorteilhaft und kompaktbauend angeordnet, wobei dadurch eine kompaktbauende und leistungsoptimierte Ausbildung des Stirnraddifferenzials ermöglicht wird.
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Insbesondere ist das erste Hohlrad radial innerhalb des zweiten Hohlrades angeordnet, wobei sich das zweite Hohlrad axial über das erste Hohlrad hinaus erstreckt. Somit sind die beiden Hohlräder zumindest teilweise ineinander verbaut, wodurch insbesondere das axiale Abmaß des Stirnraddifferenzials verkleinert wird. Das erste Hohlrad ist sowohl axial als auch radial innerhalb des zweiten Hohlrades angeordnet.
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Die Kupplungsvorrichtung umfasst mindestens eine erste und zweite Reibscheibe sowie einen Aktuator zur Betätigung der Reibscheiben und ist dazu vorgesehen, bei einer Betätigung der Reibscheiben das Drehmoment auf die beiden Abtriebswellen variabel umzuverteilen. Mithin schafft die Kupplungsvorrichtung eine schaltbare Sperrfunktion für das Sperrdifferenzial. Die Sperrfunktion ist insbesondere für eine sportlichdynamische Fahrweise des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die Kupplungsvorrichtung weist mehrere axial abwechselnd angeordnete erste und zweite Reibscheiben auf. Je mehr Reibscheiben vorgesehen sind und je größer die Reibfläche der Reibscheiben ist, umso größer ist auch das generierbare Reibmoment zwischen den jeweiligen Reibscheiben. Insbesondere ist die Anzahl der Reibscheiben von der Leistung des Antriebsmotors abhängig. Hohlräder haben gegenüber Sonnenrädern den Vorteil, dass durch die Vergrößerung des Durchmessers am Krafteingriff zwischen den Zähnen der Planeten und den Zähnen des jeweiligen Hohlrades größere Drehmomente übertragbar sind.
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Mithin wird bei einer Betätigung der Kupplungsvorrichtung das Differenzialgehäuse gegen das zweite abtreibende Hohlrad gebremst.
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Die mindestens eine erste Reibscheibe ist drehfest mit dem zweiten Hohlrad verbunden, wobei die mindestens eine zweite Reibscheibe drehfest mit dem ersten Hohlrad verbunden ist. Mithin wird bei einer Betätigung der Kupplungsvorrichtung das erste abtreibende Hohlrad gegen das zweite abtreibende Hohlrad gebremst.
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Vorzugsweise ist am Differenzialgehäuse eine Verzahnung ausgebildet, die mit einer Verzahnung an der Antriebswelle zur Einspeisung des Drehmoments in das Stirnraddifferenzial zusammenwirkt. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Verzahnung am Differenzialgehäuse als Tellerrad ausgebildet, wobei die Verzahnung an der Antriebswelle als Kegelrad ausgebildet ist. Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Verzahnung am Differenzialgehäuse umfangsseitig ausgebildet, wobei die Verzahnung an der Antriebswelle vorzugsweise als Stirnrad ausgebildet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Differenzialgehäuse über zwei Lagerelemente drehbar an einem stationär festgelegten Gehäuse gelagert. Dabei ist das jeweilige Lagerelement vorzugsweise an einer jeweiligen Hälfte des Differenzialgehäuses ses-ausgebildet, wobei die beiden Hälften des Differenzialgehäuses drehfest miteinander verbunden sind, insbesondere einteilig miteinander verschweißt sind. Ferner ist es denkbar die beiden Hälften des Differenzialgehäuses durch vorzugsweise eine Presspassung drehfest miteinander zu verbinden.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der 1 der Erfindung anhand näher dargestellt.
- Dabei zeigt die 1 eine stark vereinfachte schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Stirnraddifferenzials.
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Gemäß 1 weist ein erfindungsgemäßes Stirnraddifferenzial für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug, ein Differenzialgehäuse 1 auf, an dem eine Verzahnung 2 in Form eines Tellerrads ausgebildet ist. Das Differenzialgehäuse 1 ist über zwei Lagerelemente 14a, 14b drehbar an einem stationär festgelegten Gehäuse 13 gelagert. Die Verzahnung 2 ist zur Einspeisung eines Drehmoments in das Stirnraddifferenzial mit einer Verzahnung 15 an einer Antriebswelle 3 verbunden, wobei die Antriebswelle 3 insbesondere als Kegelradwelle ausgebildet ist. Mithin kämmt das Tellerrad zur Drehmomenteinspeisung mit der Kegelradwelle. Ferner umfasst das Stirnraddifferenzial eine erste und eine zweite auf einer gemeinsamen Achse 16 angeordnete Abtriebswelle 4a, 4b, wobei die jeweilige Abtriebswelle 4a, 4b mit einem jeweiligen Hohlrad 5a, 5b verbunden ist. Die beiden Hohlräder 5a, 5b sind axial benachbart und koaxial zueinander angeordnet. Ferner ist das erste Hohlrad 5a radial innerhalb des zweiten Hohlrades 5b angeordnet, wobei sich das zweite Hohlrad 5b axial über das erste Hohlrad 5a hinaus erstreckt.
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Das jeweilige Hohlrad 5a, 5b kämmt zur hälftigen Verteilung des Drehmoments auf die beiden Abtriebswellen 4a, 4b mit einem jeweiligen Planetenradsatz 6a, 6b, wobei die beiden Planetenradsätze 6a, 6b zumindest paarweise miteinander kämmen und auf einem gemeinsamen Planetenträger 7 drehbar gelagert sind. Das Drehmoment vom Differenzialgehäuse 1 wird über den Planetenträger 7 auf die beiden Planetenradsätze 6a, 6b verteilt. Der Planetenträger 7 ist asymmetrisch aufgebaut.
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Die beiden Hohlräder 5a, 5b sind mittelbar axial benachbart angeordnet, wobei axial zwischen den beiden Hohlrädern 5a, 5b die Kupplungsvorrichtung 8 angeordnet ist.
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Die schaltbare Kupplungsvorrichtung 8 axial benachbart und in Reihe mit zu den beiden Hohlrädern 5a, 5b angeordnet und zwischen den beiden Hohlrädern 5a, 5b ausgebildet. Die Kupplungsvorrichtung 8 umfasst mehrere erste und zweite Reibscheiben 9a, 9b sowie einen Aktuator 10 zur Betätigung der Reibscheiben 9a, 9b. Die drei ersten Reibscheiben 9a sind dabei drehfest mit dem ersten Hohlrad 5a verbunden, wobei die drei zweiten Reibscheiben 9b drehfest mit dem zweiten Hohlrad 5b verbunden sind. Das erste Hohlrad 5a ist drehfest mit der ersten Abtriebswelle 4a verbunden, wobei das zweite Hohlrad 5b drehfest mit der zweiten Abtriebswelle 4b verbunden ist. Mithin werden die beiden Hohlräder 5a, 5b bei einer Betätigung der Kupplungsvorrichtung 8 gegeneinander gebremst. Beide Hohlräder 5a, 5b sind gemeinsam axial rechtsseitig von den beiden Planetenradsätzen 6a, 6b angeordnet. Die Kupplungsvorrichtung 8 ist dazu vorgesehen, bei einer Betätigung der Reibscheiben 9a, 9b das Drehmoment auf die beiden Abtriebswellen 4a, 4b variabel umzuverteilen. Ferner ist das zweite Lagerelement 14b axial benachbart und in Reihe zu der Verzahnung 2 am Differenzialgehäuse 1 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Differenzialgehäuse
- 2
- Verzahnung
- 3
- Antriebswelle
- 4a, 4b
- Abtriebswelle
- 5a, 5b
- Hohlrad
- 6a, 6b
- Planetenradsatz
- 7
- Planetenträger
- 8
- Kupplungsvorrichtung
- 9a, 9b
- Reibscheibe
- 10
- Aktuator
- 11
- Reibdurchmesser
- 12
- Außendurchmesser
- 13
- Gehäuse
- 14a, 14b
- Lagerelement
- 15
- Verzahnung
- 16
- Achse
