DE10212460A1

DE10212460A1 - Differential gear has torque divider unit with passive RPM-dependent device as visco clutch which connects drive side of side shaft to driven side of side shaft gearwheel

Info

Publication number: DE10212460A1
Application number: DE2002112460
Authority: DE
Inventors: Theodor Gasmann
Original assignee: GKN Automotive Inc
Current assignee: GKN Driveline North America Inc
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-10-02

Abstract

The differential gear comprises a rotationally driven differential cage (80) mounted in a housing, a differential gearwheel set (82) installed and supported inside the cage, and torque divider unit (10) next to the gearwheel set. The torque divider has a passive RPM-dependent device in the form of a visco clutch (96) which connects a drive side of a side shaft to a driven side of a side shaft gearwheel (88,90). The differential gearwheel set has at least two additional compensating bevel gears (84) which mesh with the side shaft gears. Independent claims are also included for the following: (a) a torque transmitting device to use in the drive train of a motor vehicle; and (b) a torque divider unit

Description

FIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft Differentialgetriebe für Kraftfahrzeuge und insbesondere eine drehzahlabhängige Drehmomentübertragungsvorrichtung zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug. The present invention relates to differential gear for Motor vehicles and in particular a speed-dependent Torque transmission device for use in a Motor vehicle.

STATE OF THE ART

Differentialgetriebe werden in Verbindung mit einem Wechselgetriebe und einer Antriebs- oder Längswelle verwendet, um die Fahrzeugräder mit unterschiedlichen Drehzahlen anzutreiben, wenn das Fahrzeug eine Kurve befährt, um die Drehzahl jedes Rades individuell auszugleichen und um beim Rutschen der Räder, bei Befahren von Kurven oder bei anderen Straße-Rad- Verhältnissen das richtige Drehmoment auf jedes Rad zu übertragen. Differential gears are used in conjunction with a Change gear and a drive or propeller shaft used to the To drive vehicle wheels at different speeds, when the vehicle is cornering to the speed of each Balance your bike individually and when sliding the Wheels when driving on bends or other road-cycling Proportions the right torque on each wheel transfer.

In einer Antriebsstranganordnung eines Kraftfahrzeugs, bei der Drehmoment nach Bedarf auf zwei Antriebsachsen verteilt wird, gibt es eine primär angetriebene Vorder- bzw. Hinterachse und eine sekundär angetriebene mitlaufende Achse, die über die Längs- oder Antriebswelle und eine Drehmoment übertragende Kupplung mit der primär angetriebenen Achse verbunden ist. Die Drehmomentübertragungskupplung befindet sich üblicherweise direkt vor der sekundär angetriebenen Achse. Im Achsdifferential erfolgt die Teilung des Kraftflusses oder Drehmoments auf jede Achswelle der Achse. Die primär angetriebene Achse umfaßt ebenfalls ein Differential, das die erforderliche Kraft auf die Achswellen der primär angetriebenen Achse und dann auf die Räder verteilt. Die Drehmomentaufteilung zwischen der Vorder- und der Hinterachse wird durch die Drehmomentübertragungskupplung vervollständigt, die eine separate Baueinheit im Antriebsstrangsystem ist und Platz für ihr Gehäuse und andere dazugehörige Bauteile beansprucht. Eine moderne passive Fahrzeug-Drehmomentübertragungskupplung nach dem Stand der Technik ist zwischen der primär angetriebenen Achse und der sekundär angetriebenen Achse des Fahrzeugs angeordnet und kann im allgemeinen aus einer Viskokupplung, einer Zahnradpumpenkupplung oder jeder anderen passiven drehzahlabhängigen Vorrichtung bestehen. Die genannte Kupplung erfaßt Schlupf an den Rädern, überwacht die laufenden Fahrzustände des Fahrzeugs und verteilt das Drehmoment nach Bedarf auf jedes Rad oder jede Achse. In a drive train arrangement of a motor vehicle in which Torque is distributed as needed on two drive axles, is there a primary driven front or rear axle and a secondary driven trailing axle, over the Longitudinal or drive shaft and a torque transmitting Coupling is connected to the primary driven axle. The Torque transfer clutch is usually located directly in front of the secondarily driven axle. In the axle differential the division of the force flow or torque takes place on each Axle shaft of the axle. The primary driven axle includes also a differential that has the required force the axle shafts of the primary driven axle and then on the Distributed wheels. The torque distribution between the front and the rear axle is through the Torque transmission coupling completed, which is a separate unit in the Powertrain system is and place for her housing and others associated components claimed. A modern passive Vehicle torque-transmitting clutch according to the prior art is between the primary driven axle and the secondary one arranged driven axle of the vehicle and can in general from a viscous coupling, a gear pump clutch or any other passive speed-dependent device consist. The said clutch detects slip on the wheels, monitors the current driving conditions of the vehicle and Distributes the torque as needed to each wheel or each Axis.

Ein passives Drehmomentübertragungssystem bietet Flexibilität bei der Drehmomentverteilung zwischen den Achsen eines Vierradantriebssystems für Fahrzeuge. Im allgemeinen bietet eine passive drehzahlabhängige Vorrichtung Traktionskontrolle durch eine gleichmäßige und allmähliche Drehmomentübertragung auf das Rad oder die Achse mit dem größten Traktionspotential. Die Viskokupplung ist als passive drehzahlabhängige Vorrichtung bekannt, die gemäß den Prinzipien der Flüssigkeitsreibung funktioniert und deshalb von Drehzahlunterschieden abhängig ist. Außerdem weist die Viskokupplung eine hohe Flexibilität bei ihren Konstruktionsparametern auf, wodurch es möglich ist, die gewünschten Drehmomentkennwerte in Bezug auf Traktion und Fahreigenschaften zu erreichen. Die Viskokupplung ist eine unabhängige Einheit, für deren Funktion keine Elektronik oder Fernsensoren erforderlich sind. Alle diese passiven drehzahlabhängigen Drehmomentverteilungssysteme sind in einem separaten Gehäuse untergebracht und üblicherweise direkt vor dem Achsdifferential der sekundär angetriebenen Achse angeordnet. A passive torque transmission system provides flexibility in the torque distribution between the axes of a Four wheel drive system for vehicles. In general, one offers passive speed-dependent device traction control by a smooth and gradual torque transmission the wheel or axle with the greatest traction potential. The Viscous coupling is a passive speed-dependent device known in accordance with the principles of fluid friction works and therefore depends on speed differences is. In addition, the viscous coupling has a high flexibility at their design parameters, which makes it possible the desired torque characteristics in terms of traction and To achieve driving characteristics. The viscous coupling is one independent unit, for whose function no electronics or Remote sensors are required. All these passive Speed-dependent torque distribution systems are in one housed separate housing and usually directly in front of the Axis differential of the secondary driven axle arranged.

Aus diesem Grund besteht in der Technik ein Bedarf an vereinfachenden Vorrichtungen, durch die eine Gewichtsreduzierung erreicht und der erforderliche Raum für eine passive drehzahlabhängige Drehmomentverteilungsvorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen verringert wird. For this reason, there is a need in the art simplifying devices through which a weight reduction achieved and the space required for a passive Speed-dependent torque distribution device for use in Vehicles is reduced.

SCOPE OF THE INVENTION

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neuartiges Differentialgetriebe und eine verbesserte Drehmomentverteilungsvorrichtung in einem allradgetriebenen Fahrzeug bereitzustellen. Die Lösung besteht in den Erzeugnissen gemäß den jeweils ersten Patentansprüchen der genannten Kategorien. The object of the present invention is a new differential and improved Torque distribution device in a four-wheel drive vehicle provide. The solution consists in the products according to the respective first claims of said categories.

Danach umfaßt das Differentialgetriebe zur Verwendung in Fahrzeugen einen drehend antreibbaren Differentialkorb, der in einem Gehäuse gelagert ist. Ein Differentialrädersatz ist im Differentialkorb angeordnet und gelagert. Der Differentialrädersatz enthält zumindest zwei Seitenwellenräder und zumindest zwei Seitenräder. Die Drehmomentverteilungsvorrichtung umfaßt eine Viskokupplung. Die Viskokupplung weist eine Innennabe und eine Außengehäuse auf. Die Innennabe ist dabei mit einer ersten Seitenwelle verbunden. Die Viskokupplung umfaßt auch ein Außengehäuse, welches mit einem der Seitenwellenräder verbunden ist. Die Viskokupplung verbindet die Abtriebsseite der ersten Seitenwelle mit dem Abtrieb eines der Seitenwellenräder. Thereafter, the differential gear for use in Vehicles a rotatably drivable differential carrier, in is mounted a housing. A differential gear set is in Differential cage arranged and stored. Of the Differential gear set contains at least two sideshaft gears and at least two side wheels. The torque distribution device includes a viscous coupling. The viscous coupling has a Inner hub and an outer housing on. The inner hub is included connected to a first side wave. The viscous coupling comprises also an outer housing, which with one of the side shaft gears connected is. The viscous coupling connects the output side the first side shaft with the output of one of the Side gears.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Drehmomentverteilungsvorrichtung eine Viskokupplung umfaßt, die mit Achsendrehzahl umläuft, wodurch Unwuchtprobleme im Achsgetriebe und damit im Antriebsstrang verringert werden. Another advantage is that the Torque distribution device comprises a viscous coupling with Axle speed rotates, causing unbalance problems in the axle and thus be reduced in the drive train.

Ferner ist es ein Vorteil, daß der Raumbedarf im Längswellenbereich des Antriebsstrangsystems des Fahrzeugs verringert bzw. auf ein Minimum reduziert wird. Furthermore, it is an advantage that the space requirements in Reduced longitudinal shaft range of the powertrain system of the vehicle or reduced to a minimum.

Ein weiterer Vorteil ist die Integration der Viskokupplung, die in Achsgetriebeöl läuft, um den Aufwand für Lager und Dichtungen zu verringern wird, während gleichzeitig die Kühlung innerhalb des Differentials verbessert wird. Another advantage is the integration of the viscous coupling, which runs in axle oil to the expense of bearings and Seals will decrease while at the same time the Cooling within the differential is improved.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Verringerung der Anzahl der Schnittstellen im Antriebsstrang und der Einsparung von Gewicht und Kosten für die Anordnung zur Drehmomentverteilung im Antriebsstrangsystem. Another advantage of the invention is the reduction the number of interfaces in the powertrain and the Savings in weight and cost of the arrangement for Torque distribution in the powertrain system.

Es ist hierbei möglich, die Viskokupplung für die Drehmomentkontrolle zwischen der Vorder- und der Hinterachse innerhalb eines bestehenden Achsgehäuses zu integrieren. It is possible, the viscous coupling for the Torque control between the front and rear axles within to integrate an existing axle housing.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den anliegenden Ansprüchen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich. Other features and advantages of the present invention be from the following description and the appended Claims in conjunction with the accompanying drawings clearly.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugsystems gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 shows a schematic view of a vehicle system according to the present invention;

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugantriebsstrangsystems nach dem Stand der Technik; FIG. 2 is a schematic view of a vehicle powertrain system of the prior art; FIG.

Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugantriebsstrangsystems gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 shows a schematic view of a vehicle powertrain system according to the present invention;

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch ein Differentialgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 shows a longitudinal section through a differential gear according to the present invention.

DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

Fig. 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 12 mit Allrad- oder Vierradantrieb, welches ein Kraftfahrzeug mit primärem Vorderradantrieb ist, wobei jedoch die vorliegende Erfindung auch in Kraftfahrzeugen mit primärem Hinterradantrieb verwendet werden kann. Fig. 1 shows schematically a motor vehicle 12 with four-wheel drive, which is a motor vehicle with primary front-wheel drive, but the present invention can also be used in motor vehicles with primary rear-wheel drive.

Das Kraftfahrzeug 12, wie es in Fig. 1 zu sehen ist, wird primär über ein Vorderachssystem 15 angetrieben. Das Kraftfahrzeug 12 ist ein Fahrzeug mit Vierradantrieb und wird von der Kraft angetrieben, die vom Motor 16 über ein Getriebe 18, welches entweder ein Automatik- oder ein Schaltgetriebe sein kann, übertragen wird. Vom Getriebe 18 gelangt die Antriebskraft zum Verteilergetriebe 20 der Antriebsstranganordnung und schließlich weiter zum Vorderachsdifferential 30. Bei Bedarf wird Antriebskraft zum Hinterachsdifferential 22 mittels einer Längs- oder Antriebswelle 24 übertragen. Am Hinterachsdifferential 22 wird die Kraft auf eine linke Hinterachswelle 26 und eine rechte Hinterachswelle 28 aufgeteilt, um sie auf die Hinterräder des Fahrzeugs 12 zu verteilen. Das Vorderachsdifferential 30 kontrolliert die Antriebskraft und den Schlupf bzw. das Durchdrehen der linken Vorderachswelle 34 und der rechten Vorderachswelle 32. Bei einem Fahrzeug mit Allradantrieb wird die Kraft über ein Verteilergetriebe sowohl zum Hinterachsdifferential 22 als auch zum Vorderachsdifferential 30 übertragen, wobei aber entweder das Vorderachssystem 15 oder das Hinterachssystem 14 das primär angetriebene Achssystem ist und die andere Achse nur dann Kraft erhält, wenn dies erforderlich ist. Die bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit Allradantrieb, bei dem die Drehmomentverteilungsvorrichtung 10 innerhalb des Hinterachsdifferentials 22 vorgesehen ist und von dort aus das Drehmoment auf die Vorder- und die Hinterachse des Fahrzeugs 12 verteilt wird. The motor vehicle 12 , as seen in FIG. 1, is primarily driven by a front axle system 15 . The motor vehicle 12 is a four-wheel drive vehicle and is powered by the power transmitted by the engine 16 through a transmission 18 , which may be either an automatic or a manual transmission. From the transmission 18 , the drive force reaches the transfer case 20 of the drive train arrangement and finally on to the front axle differential 30 . If necessary, driving force is transmitted to the rear differential 22 by means of a longitudinal or drive shaft 24 . At the rear axle differential 22 , the power is split to a left rear axle shaft 26 and a right rear axle shaft 28 to distribute them to the rear wheels of the vehicle 12 . The front axle differential 30 controls the driving force and the slippage of the left front axle shaft 34 and the right front axle shaft 32 . In a four-wheel drive vehicle, power is transmitted to both the rear differential 22 and the front axle differential 30 via a transfer case, but either the front axle system 15 or the rear axle system 14 is the primary driven axle system and the other axle only receives power when required , The preferred embodiment of the present invention relates to a four-wheel drive vehicle in which the torque distribution device 10 is provided within the rear differential 22 and from there the torque is distributed to the front and rear axles of the vehicle 12 .

Fig. 2 zeigt den Antriebsstrang 36 eines Fahrzeugs nach dem Stand der Technik. Der Antriebsstrang 36 umfaßt ein Vorderachssystem 38, das eine rechte Vorderachswelle 40 und eine linke Vorderachswelle 42 aufweist. Eine Längs- oder Antriebswelle 44 überträgt die Antriebskraft vom Verteilergetriebe 46 zum Hinterachsdifferential 48. Das Hinterachsdifferential 48 weist eine rechte Hinterachswelle 50 und eine linke Hinterachswelle 52 auf, die sich von dort zu den Fahrzeugrädern erstrecken, die das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts fahren lassen. Die Längswelle 44 ist mit dem Drehmomentkupplungsgehäuse 54 verbunden, das sich im Fahrzeug nach dem Stand der Technik vor dem Hinterachsdifferential 48 befindet. Das Drehmomentkupplungsgehäuse 54 ist mit dem Hinterachsdifferentialgetriebe verbunden, zu dem auch ein Achsgehäuse 56 gehört, in dem ein Differentialkorb drehbar um eine Drehachse gelagert ist. Der Differentialkorb ist vom Fahrzeuggetriebe über ein Antriebsritzel antreibbar. Wie bereits erwähnt, befindet sich das Drehmomentkupplungsgehäuse 54 im herkömmlichen Allradantriebssystem außerhalb und vor dem Hinterachsdifferential 48. Die Drehmomentkupplung läuft mit dem gleichen Drehmoment und der gleichen Drehzahl wie die Längswelle um, was manchmal die Probleme bezüglich der Raumaufteilung für den Fahrzeugkonstrukteur verkompliziert. Die Drehmomentkupplung benötigt ein großes separates Gehäuse, wodurch mehr Material erforderlich ist und die montierte Drehmomentkupplung kostenintensiver, wenn sie extern vor dem Hinterachsdifferential 48 installiert ist. 36 Fig. 2 shows the drive train of a vehicle according to the prior art. The powertrain 36 includes a front axle system 38 that includes a right front axle 40 and a left front axle 42 . A longitudinal or drive shaft 44 transmits the driving force from the transfer case 46 to the rear differential 48 . The rear differential 48 includes a right rear axle 50 and a left rear axle 52 extending therefrom to the vehicle wheels that drive the vehicle forward or reverse. The longitudinal shaft 44 is connected to the torque coupling housing 54 , which is in the vehicle according to the prior art in front of the rear differential 48 . The torque clutch housing 54 is connected to the rear differential, which also includes an axle housing 56 in which a differential carrier is rotatably mounted about a rotation axis. The differential carrier is drivable by the vehicle transmission via a drive pinion. As already mentioned, in the conventional four-wheel drive system, the torque-coupling housing 54 is located outside and in front of the rear-axle differential 48 . The torque clutch operates at the same torque and speed as the longitudinal shaft, which sometimes complicates the space-planning problems for the vehicle designer. The torque coupling requires a large, separate housing, which requires more material and increases the cost of the assembled torque coupling when installed externally in front of the rear axle differential 48 .

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang 58 eines Fahrzeugs 12 mit Allradantrieb. Der Antriebsstrang 58 umfaßt ein Vorderachssystem 15, zu dem eine rechte Vorderachswelle 32 und eine linke Vorderachswelle 34 gehören. Eine Längs- oder Antriebswelle 24 überträgt die Antriebskraft vom Verteilergetriebe 20 zum Hinterachsdifferential 22. Das Hinterachsdifferential 22 weist eine rechte Hinterachswelle 26 und eine linke Hinterachswelle 28 auf, die sich von dort zu den Fahrzeugrädern erstrecken, die das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts fahren lassen. Das Hinterachsdifferential 22 umfaßt ein Achsgehäuse 76, in dem ein Differentialkorb 80 drehbar um eine Drehachse gelagert ist. Der Differentialkorb 80 wird vom Fahrzeuggetriebe über ein Antriebstellerrad 81 angetrieben. Die Drehmomentverteilungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung ist innerhalb des Differentialkorbs 80 vorgesehen und wird, wie dargestellt, zur Drehmomentübertragung zwischen dem Vorderachssystem 15 und dem Hinterachssystem 14 benutzt. Die Verwendung der Drehmomentverteilungsvorrichtung 10 innerhalb des Hinterachsdifferentials 22 in Verbindung mit einem offenen Differential verringert das Fahrzeuggewicht und die Fahrzeugkosten, indem die Notwendigkeit entfällt, eine separate Drehmoment übertragende Kupplung oder eine separate Viskokupplung vorzusehen, die normalerweise unmittelbar vor dem Hinterachsdifferentialgetriebe 22 angeordnet ist. Der Einbau der Drehmomentverteilungsvorrichtung 10 innerhalb des Differentialgetriebes 22 reduziert in hohem Maße den Platzbedarf am Untergestell des Fahrzeugs, wodurch mehr Raum für Auspuffund Benzintank zur Verfügung steht. Darüber hinaus werden Probleme in Bezug auf Geräusche, Vibrationen und Rucken, die im Zusammenhang mit einem vor dem Hinterachsdifferential 22 montierten separatem Gehäuse stehen, verringert. 58 Fig. 3 shows a powertrain according to the invention a vehicle 12 with four-wheel drive. The powertrain 58 includes a front axle system 15 that includes a right front axle shaft 32 and a left front axle shaft 34 . A longitudinal or drive shaft 24 transmits the driving force from the transfer case 20 to the rear differential 22 . The rear differential 22 has a right rear axle shaft 26 and a left rear axle shaft 28 extending therefrom to the vehicle wheels that drive the vehicle forward or reverse. The rear differential 22 includes an axle housing 76 in which a differential cage 80 is rotatably supported about an axis of rotation. The differential carrier 80 is driven by the vehicle transmission via a drive wheel 81 . The torque distribution device 10 of the present invention is provided within the differential cage 80 and is used to transfer torque between the front axle system 15 and the rear axle system 14 as shown. The use of the torque distribution device 10 within the rear axle differential 22 in conjunction with an open differential reduces vehicle weight and cost by eliminating the need to provide a separate torque transmitting clutch or separate viscous clutch, which is normally located immediately in front of the rear differential 22 . The incorporation of the torque distribution device 10 within the differential gear 22 greatly reduces the footprint of the underframe of the vehicle, leaving more room for the exhaust and gasoline tanks. In addition, noise, vibration, and jerk problems associated with a separate housing mounted in front of the rear axle differential 22 are reduced.

In Fig. 4 ist eine erfindungsgemäße Drehmomentverteilungsvorrichtung 10 dargestellt. Ein Differentialkorb 80 enthält einen Differentialrädersatz 82, der darin drehbar angeordnet und gelagert ist. In der bevorzugten Ausführung ist der Differentialrädersatz 82 ein standardmäßiger Kegelrad- oder Planetenradsatz. Dieser Differentialrädersatz 82 umfaßt im allgemeinen zwei Ausgleichskegelräder oder Ausgleichsräder 84, die drehbar auf einem Lagerbolzen 86 angeordnet sind, dessen Achse eine Drehachse für die zwei Ausgleichskegelräder 84 bildet. Die Drehachse der Ausgleichskegelräder 84 kreuzt die Drehachse der Seitenwellenräder 88 und 90 innerhalb des Differentialkorbs 80. Die Seitenwellenräder 88 und 90 sind so um eine Drehachse angeordnet, daß sie gegenüber dem Differentialkorb 80 drehbar sind. Die Seitenwellenräder 88 und 90 sind drehbar in Bohrungen 92 des Differentialkorbs 80 aufgenommen. Die Seitenwellenräder 88 und 90 werden an der Innenfläche des Differentialkorbs 42 durch dazwischenliegende Abstützscheiben 94 abgestützt. Die Drehachse der Seitenwellenräder 88 und 90 und die Drehachse der Ausgleichsräder 84 kreuzen sich im rechten Winkel. Wie in Fig. 3 zu sehen, ist die Längs- oder Antriebswelle 24 mit dem Differentialkorb 80 über ein Antriebstellerrad 81 in Eingriff. In FIG. 4, a torque distribution device 10 according to the invention is shown. A differential cage 80 includes a differential gear set 82 rotatably disposed and supported therein. In the preferred embodiment, the differential gear set 82 is a standard bevel or planetary gear set. This differential gear set 82 generally includes two pinion gears or differential gears 84 which are rotatably mounted on a bearing pin 86 whose axis forms an axis of rotation for the two pinion gears 84 . The axis of rotation of the pinion gears 84 crosses the axis of rotation of the side shaft gears 88 and 90 within the differential cage 80 . The side shaft gears 88 and 90 are arranged around a rotation axis so as to be rotatable relative to the differential cage 80 . The side shaft gears 88 and 90 are rotatably received in bores 92 of the differential cage 80 . The side shaft gears 88 and 90 are supported on the inner surface of the differential cage 42 by intermediate support plates 94 . The axis of rotation of the side shaft gears 88 and 90 and the axis of rotation of the differential gears 84 intersect at right angles. As seen in FIG. 3, the longitudinal or drive shaft 24 is engaged with the differential cage 80 via a drive wheel 81 .

Die Drehmomentverteilungsvorrichtung 10 ist innerhalb des Differentialkorbs 80 vorgesehen und wirkt mit dem Differentialrädersatz 82 zusammen. Die Drehmomentverteilungsvorrichtung 10 verbindet ein Seitenwellenrad 88 mit einer der Seitenwellen 28. Die Drehmomentverteilungsvorrichtung 10 umfaßt eine passive drehzahlabhängige Vorrichtung, die in der bevorzugten Ausführung eine Viskokupplung 96 gemäß Fig. 4 ist. Es wird darauf hingewiesen, daß jede andere Art von passiver drehzahlabhängiger Vorrichtung verwendet werden kann, z. B. ein zahnradpumpengesteuertes Kupplungspaket oder ein scherpumpengesteuertes Kupplungspaket, usw. Die Viskokupplung 96 umfaßt eine Innennabe 98 und ein Außengehäuse 100. Das Außengehäuse 100 weist an jeder Seite je eine Wand 102, 104 auf. Das Außengehäuse 100 weist darüber hinaus an einer Innenfläche eine Mehrzahl von Zähnen 106 auf. Die Innennabe 98 der Viskokupplung weist eine Mehrzahl von Zähnen 108 an ihrer Innenfläche auf. Die Innennabe 98 ist auf der den Zähnen 108 gegenüberliegenden Seite mit der Seitenwelle 28 des Hinterachsdifferentials 22 verbunden. Die Viskokupplung 96 umfaßt ferner eine Dichtung 110 an einer ihrer Wände, um die viskose Flüssigkeit innerhalb der Kammer 112 der Viskokupplung 96 zu halten, die durch die zwei Wände des Außengehäuses 100 und die Innennabe 98 gebildet wird. Innerhalb der Betriebskammer 112 der Viskokupplung 96 befinden sich Außenlamellen 114 und Innenlamellen 116, die in einer bestimmten Reihenfolge entlang der Längsachse der Viskokupplung 96 angeordnet sind. Die Außenlamellen 114 stehen mit dem Außengehäuse 100 in Verbindung und wirken mit den Zähnen 106 des Außengehäuses der Viskokupplung 96 zusammen. Abstandsringe 118 beabstanden die Außenlamellen 114 untereinander und gegenüber dem Außengehäuse 100 der Viskokupplung 96. Die Innenlamellen 116 sind zwischen den Außenlamellen 114 angeordnet. Die Innenlamellen 116 umfassen umfangsverteilte Zähne 120, die sich an den Zähnen 108 auf der Innennabe 98 einhaken und mit ihnen zusammenwirken. Die Innenlamellen 116 sind entlang der Längsachse der Viskokupplung 96 beweglich. The torque distribution device 10 is provided within the differential cage 80 and cooperates with the differential gear set 82 . The torque distribution device 10 connects a side shaft gear 88 to one of the side shafts 28 . The torque distribution device 10 includes a passive speed-dependent device, which in the preferred embodiment is a viscous coupling 96 as shown in FIG . It should be understood that any other type of passive speed-dependent device may be used, e.g. As a gear pump controlled clutch pack or a shear pump controlled clutch pack, etc. The viscous coupling 96 includes an inner hub 98 and an outer housing 100th The outer housing 100 has a wall 102 , 104 on each side. The outer housing 100 also has a plurality of teeth 106 on an inner surface. The inner hub 98 of the viscous coupling has a plurality of teeth 108 on its inner surface. The inner hub 98 is connected on the opposite side of the teeth 108 with the side shaft 28 of the rear differential 22 . The viscous coupling 96 further includes a seal 110 on one of its walls to hold the viscous fluid within the chamber 112 of the viscous coupling 96 formed by the two walls of the outer housing 100 and the inner hub 98 . Within the operating chamber 112 of the viscous coupling 96 are outer fins 114 and inner fins 116 which are arranged in a particular order along the longitudinal axis of the viscous coupling 96 . The outer blades 114 communicate with the outer housing 100 and cooperate with the teeth 106 of the outer housing of the viscous coupling 96 . Spacer rings 118 space the outer laminations 114 with each other and with respect to the outer housing 100 of the viscous coupling 96 . The inner plates 116 are disposed between the outer plates 114 . The inner blades 116 include circumferentially distributed teeth 120 that hook and mesh with the teeth 108 on the inner hub 98 . The inner blades 116 are movable along the longitudinal axis of the viscous coupling 96 .

Die Betriebskammer 112 der Viskokupplung 96 ist teilweise mit einer viskosen Flüssigkeit, beispielsweise einem hochviskosen Silikonöl, gefüllt. Wenn ein Drehzahlunterschied zwischen der Innennabe 98 und dem Außengehäuse 100 der Viskokupplung 96 auftritt, kommt es auch zu einem Drehzahlunterschied zwischen den Außenlamellen 114 und den Innenlamellen 116 der Viskokupplung. Jeder Drehzahlunterschied, der zwischen den Innen- und Außenlamellen 116, 114 auftritt, erzeugt eine viskose Scherung innerhalb der Viskokupplung und überträgt auf diese Weise ein Drehmoment, während es sich im normalen Betriebsmodus befindet. Wenn die Scherkraft der viskosen Flüssigkeit anwächst, kommt es zu einer Wechselwirkung zwischen den Innen- und den Außenlamellen 116, 114 miteinander und diese zwingt die Innennabe 98, sich mit der Drehzahl des Seitenrades 88 zu drehen, das mit dem Außengehäuse 100 der Viskokupplung 96 verbunden ist. Dies erhöht die Kraft oder das Drehmoment, das die Hinterachswelle 28 und die Hinterachswelle 26 über das offene Differential erhalten. Auf diese Weise wird ein Drehmoment auf die Hinterräder des Fahrzeugs übertragen, während die vorderen primär angetriebenen Räder durchdrehen. The operating chamber 112 of the viscous coupling 96 is partially filled with a viscous liquid, such as a high viscosity silicone oil. When a speed differential occurs between the inner hub 98 and the outer housing 100 of the viscous coupling 96 , there is also a difference in rotational speed between the outer louvers 114 and the inner louvers 116 of the viscous coupling. Any speed differential that occurs between the inner and outer disks 116 , 114 creates viscous shear within the viscous coupling and thus transmits torque while in the normal operating mode. When the shearing force of the viscous fluid increases, there is an interaction between the inner and outer plates 116, 114 together, and this forces the inner hub 98 to rotate with the rotational speed of the side gear 88, which is connected to the outer housing 100 of the viscous coupling 96 is. This increases the force or torque that the rear axle 28 and the rear axle 26 receive via the open differential. In this way, torque is transmitted to the rear wheels of the vehicle while the front primary driven wheels spin.

Im Betrieb gleicht der Differentialrädersatz 82 gleichzeitig die Drehzahldifferenz zwischen der Vorder- und der Hinterachse 15, 14 und zwischen dem linken und dem rechten Fahrzeugrad der sekundär angetriebenen Hinterachse aus. Dieser Ausgleich erfolgt, während die Viskokupplung 96 mit der gleichen Drehzahl umläuft wie die Achse und ein Drehmoment auf eine der Seitenwellen und dann auf ein Fahrzeugrad überträgt. Das zweite Seitenwellenrad 90, das mit der Hinterachswelle 26 und dem dazugehörigen Fahrzeugrad verbunden ist, wird dann mit dem gleichen Drehmoment über das offene Differential angetrieben. Aus diesem Grund handelt es sich bei dem Differential 22 um ein offenes Differentialgetriebe zwischen der linken und der rechten Achswelle 26, 28 der Hinterachse 14, welches es ermöglicht, daß sich die Fahrzeugräder in einer Kurve frei gegeneinander drehen können. Die Drehmomentverteilungsvorrichtung 10, wie sie oben beschrieben ist, kontrolliert den Schlupf zwischen der Vorder- und der Hinterachse des Kraftfahrzeugs, indem sie eine der Achswellen 28 der sekundär angetriebenen Achse 14 kontrolliert. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, eine separate drehmomentübertragende Kupplung vorzusehen, die im allgemeinen direkt in der Längswelle, üblicherweise vor dem Hinterachsdifferential, angeordnet ist. In operation, the differential gear set 82 simultaneously equalizes the speed difference between the front and rear axles 15 , 14 and between the left and right vehicle wheels of the secondary driven rear axle. This compensation occurs as the viscous coupling 96 rotates at the same speed as the axle and transmits torque to one of the side shafts and then to a vehicle wheel. The second side shaft gear 90 , which is connected to the rear axle shaft 26 and the associated vehicle wheel, is then driven at the same torque via the open differential. For this reason, the differential 22 is an open differential between the left and right axle shafts 26 , 28 of the rear axle 14 , which allows the vehicle wheels to rotate freely against each other in a turn. The torque distribution device 10 , as described above, controls the slip between the front and rear axles of the motor vehicle by controlling one of the axle shafts 28 of the secondary driven axle 14 . This eliminates the need to provide a separate torque transmitting clutch, which is generally disposed directly in the longitudinal shaft, usually in front of the rear differential.

Wenn die Vorderräder durchdrehen, veranlassen die Vorderräder, daß sich die Längswelle schneller dreht, wodurch auch der Differentialkorb 80 schneller rotiert, was wiederum den Differentialrädersatz und folglich auch das Seitenrad 88 schneller drehen läßt. Die Zunahme der Drehgeschwindigkeit des Seitenrades 88 verursacht, daß sich das Außengehäuse 100 der Viskokupplung 96 zusammen mit den damit verbundenen Außenlamellen 114 schneller dreht. Die Drehung der Außenlamellen 114 erzeugt eine Scherwirkung innerhalb der viskosen Flüssigkeit der Viskokupplung 96. Diese Wechselwirkung der Innen- und Außenlamellen 116, 114 der Viskokupplung erzeugt über die Scherwirkung in der viskosen Flüssigkeit ein größeres Drehmoment und eine schnellere Drehung der Innennabe 98 der Viskokupplung 96, die dieses größere Drehmoment und die höhere Drehzahl an die Seitenwelle 28 weitergibt, wodurch Drehmoment und Drehkraft über das offene Differential an die Hinterräder weitergegeben werden, wenn die Vorderräder durchdrehen. Wenn das Durchdrehen aufhört, greifen die Vorderräder auf der Straßenfläche, wodurch weniger Drehmoment über die Längswelle 24 an das Hinterachsdifferential 22 übertragen wird, so daß die Drehgeschwindigkeit, die an das Hinterachsdifferential 22 übertragen worden war, verringert wird, wodurch wiederum die Drehung des Differentialkorbs 80 verlangsamt wird, bis ein Gleichgewicht vorhanden ist und die viskose Flüssigkeit der Viskokupplung ein Gleichgewicht erreicht. Dieses Gleichgewicht reduziert das Drehmoment, das zwischen den Innen- und den Außenlamellen 116, 114 auf die Seitenwelle 28 der Hinterachse übertragen wird. Das Gleichgewicht ermöglicht eine freie Drehung der hinteren Achswellen im Gleichgewichtspunkt, bei dem kein Drehmoment an die Hinterräder geliefert wird. Aus diesem Grund wird jeder Drehzahlunterschied zwischen der Vorder- und der Hinterachse 14, 15 einen durch Schlupf verursachten Drehzahlunterschied in der Viskokupplung 96 hervorrufen und Drehmoment oder Antriebskraft für die Hinterräder erzeugen. Die über die Viskokupplung 96 durch Schlupf erzeugte Drehzahl ist im allgemeinen doppelt so groß wie die Drehzahldifferenz zwischen dem Vorderachs- und dem Hinterachsdifferential. As the front wheels spin, the front wheels cause the propeller to rotate faster, which also causes the differential cage 80 to rotate faster, which in turn causes the differential gear set, and hence the side gear 88, to spin faster. The increase in the rotational speed of the side gear 88 causes the outer housing 100 of the viscous coupling 96 to rotate faster together with the outer disks 114 connected thereto. The rotation of the outer blades 114 creates a shearing action within the viscous fluid of the viscous coupling 96 . This interaction of the inner and outer fins 116 , 114 of the viscous coupling produces greater torque and faster rotation of the inner hub 98 of the viscous coupling 96 via shear in the viscous fluid, which propagates this greater torque and speed to the side shaft 28 , thereby increasing torque and torque can be passed through the open differential to the rear wheels when the front wheels spin. If the slipping ceases, the front wheels grip the road surface, whereby less torque is transmitted through the longitudinal shaft 24 to the rear differential 22, so that the rotational speed, which was transmitted to the rear differential 22 is decreased, which in turn the rotation of the differential carrier 80 is slowed down until equilibrium is reached and the viscous fluid of the viscous coupling reaches equilibrium. This balance reduces the torque transmitted between the inner and outer disks 116 , 114 to the side shaft 28 of the rear axle. The balance allows free rotation of the rear axle shafts in the equilibrium point where no torque is supplied to the rear wheels. For this reason, any difference in speed between the front and rear axles 14 , 15 will cause a speed difference in the viscous coupling 96 caused by slippage and produce torque or driving force for the rear wheels. The speed generated by slip over the viscous coupling 96 is generally twice as large as the speed difference between the front axle and the rear axle differential.

Die vorstehend beschriebene neue und verbesserte Drehmomentverteilungsvorrichtung 10 bietet mehrere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik, z. B. daß die Viskokupplung überhaupt und mit Achsendrehzahl umläuft, wodurch Ungleichgewichte innerhalb des Antriebsstranges verringert werden. Der auf ein Minimum reduzierte Platzbedarf im Längs- oder Antriebswellenbereich vergrößert außerdem den verfügbaren Raum, der für Auspuffund Benzintank benötigt wird. Die Drehmomentverteilungsvorrichtung 10 reduziert auch den Aufwand für Lager und Dichtungen, indem sie bereits im Differentialkorb 42 integriert ist. Das Differentialöl verbessert außerdem die Kühlung der Drehmomentverteilungsvorrichtung 10. Die Kombination und Integration der Drehmomentverteilungsvorrichtung 10 innerhalb des Differentialgetriebes 22 verringert auch die Anzahl der erforderlichen Schnittstellen zwischen dem Differentialgetriebe 22 und dem Kraftverteilungsgetriebe der Antriebsstranganordnung. Ferner wird eine Gewichtsreduzierung erreicht, da ein Gehäuse der Drehmomentübertragungskupplung nicht mehr erforderlich ist, wodurch zusätzlich Kosten eingespart werden, da weniger Teile zu montieren sind. The above-described new and improved torque distribution device 10 offers several advantages over the prior art, e.g. B. that the viscous coupling rotates at all and with axis speed, whereby imbalances within the drive train can be reduced. Minimizing the space required in the longitudinal or drive shaft area also increases the space available for the exhaust and gas tanks. The torque distribution device 10 also reduces the expense of bearings and seals by being already integrated in the differential cage 42 . The differential oil also improves cooling of the torque distribution device 10 . The combination and integration of the torque distribution device 10 within the differential gear 22 also reduces the number of interfaces required between the differential gear 22 and the power train of the power train assembly. Further, a weight reduction is achieved, since a housing of the torque-transmitting clutch is no longer required, which in addition costs are saved, since fewer parts are to be mounted.

Obwohl eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben und illustriert wird, besteht nicht die Absicht, daß diese Ausführungsform alle möglichen Formen der Erfindung darstellt oder beschreibt. Vielmehr hat die in der Beschreibung verwendete Terminologie rein beschreibende Funktion und ist nicht einschränkend zu verstehen, und es ist klar, daß verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Bezugszeichenliste 10 Drehmomentverteilungsvorrichtung
12 Kraftfahrzeug
14 Hinterachssystem
15 Vorderachssystem
15 Motor
18 Getriebe
20 Verteilergetriebe
22 Hinterachsdifferential
24, 44 Längs-/Antriebswelle
26 hintere Achswelle rechts
28 hintere Achswelle links
30 Vorderachsdifferential
32, 40 vordere Achswelle rechts
34, 42 vordere Achswelle links
36, 58 Antriebsstrang
38 Vorderachssystem
40 Achsgehäuse
42, 80 Differentialkorb
44, 81 Antriebszahnrad
46 Verteilergetriebe
48 Hinterachsdifferential
50 Hinterachswelle rechts
52 Hinterachswelle links
54 Drehmomentkupplungsgehäuse
56 Achsgehäuse
82 Differentialrädersatz
84 Ausgleichsrad
86 Lagerbolzen
88, 90 Seitenwellenrad
92 Bohrung
94 Abstützscheibe
96 Viskokupplung
98 Innennabe
100 Außengehäuse
102, 104 Gehäusewand
106, 108 Eingriffszähne
110 Dichtung
112 Betriebskammer
114 Außenlamellen
116 Innenlamellen
118 Abstandsring
120 Zähne
Although one embodiment of the invention has been described and illustrated, it is not intended that this embodiment depict or describe all possible forms of the invention. Rather, the terminology used in the specification has a purely descriptive function and is not intended to be limiting, and it is understood that various changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention. List of Reference Numerals 10 Torque distribution device
12 motor vehicle
14 rear axle system
15 front axle system
15 engine
18 gears
20 transfer cases
22 rear axle differential
24 , 44 longitudinal / drive shaft
26 rear axle shaft right
28 rear axle shaft left
30 front axle differential
32 , 40 front axle shaft right
34 , 42 front axle shaft left
36 , 58 powertrain
38 front axle system
40 axle housing
42 , 80 differential carrier
44 , 81 Drive gear
46 transfer case
48 rear axle differential
50 rear axle right
52 rear axle left
54 torque coupling housing
56 axle housing
82 Differential Wheelset
84 balancing wheel
86 bearing pin
88 , 90 side shaft wheel
92 bore
94 support disk
96 viscous coupling
98 inner hub
100 outer casing
102 , 104 housing wall
106 , 108 engaging teeth
110 seal
112 operating chamber
114 outer lamellae
116 inner fins
118 spacer ring
120 teeth

Claims

A differential gear for use in a vehicle, said differential gear comprising:
a rotatably drivable differential carrier mounted in a housing, a differential gear set disposed and supported in said differential carrier, and
a torque distribution device proximate said differential gear set, said torque distribution device having a passive speed dependent device, said torque distribution device connecting a drive side of a side shaft to an output side of a side shaft gear.

2. differential gear according to claim 1, wherein said differential gear set two Side shaft gears included in said differential carrier are arranged and stored.

3. differential according to one of claims 1 or 2, wherein said differential gear set is at least two further comprises compensating gears, with said Side gears mesh and rotatable in said Differential cage are stored.

4. Differential gear according to one of claims 1 to 3, wherein said passive speed-dependent device comprises a viscous coupling.

5. differential gear according to claim 4, wherein said viscous coupling is running in axle transmission oil.

6. Differential gear according to one of claims 1 to 5, wherein said passive speed-dependent device with axis speed rotates and the transmission of a Torque causes a first side wave.

7. differential according to claim 6, wherein a second Seitenwellenrad with said same torque over the differential gear set is driven.

8. differential according to one of claims 1 to 7, wherein said differential gear as open Differential gear between said first and the operated second side shaft wheel is operated, wherein the called open differential gear it allows that the sideshaft wheels rotate freely against each other.

9. Torque transmission device for use in Powertrain system of a vehicle with engine, transmission, a Vorderachs- and a Hinterachsdifferential, one Longitudinal shaft, which is the Vorderachsdifferential with the Hinterachsdifferential connects, each one right and a left axle shaft extending from the front axle differential or rear axle differential extend; the said improved torque distribution device a Differential gear set within the rear axle differential comprising, wherein the torque distribution device with the cooperates differential gear set, and the torque distribution device is a viscous coupling includes, with one of the side shafts and one of the Side shaft gears of said differential gear set cooperates, said viscous coupling with Axle speed rotates and the transmission of torque between the front axle and the rear axle differential causes.

10. torque distribution device according to claim 9, said viscous coupling comprises the transfer of a Torque causes a side wave.

11. A torque distribution device according to claim 10, said second side wave of the same Torque over said rear axle differential is driven.

12. torque distribution device according to any one of claims 9 to 11, wherein a speed difference between said front and rear and said rear axle slip in said Viscous coupling causes and causes a torque.

13. torque distribution device according to one of the claims 10 to 12, wherein said slip on said viscous coupling about twice as large as the speed difference between the front and rear differential.

14. A torque distribution device according to any one of claims 10 to 13, wherein said viscous coupling is running in axle transmission oil.

15. A torque distribution device according to any one of claims 10 to 13, wherein said viscous coupling partially with a high viscosity oil is filled.

16. torque distribution device according to one of the claims 9 to 15, wherein said viscous coupling has an inner hub and a Having outer housing, said inner hub with a first side shaft and said outer housing with a Seitenwellenrad is connected and wherein said Viscous coupling the output side of the first mentioned Side shaft with the said side shaft gears combines.