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Die
Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe, insbesondere für den Einsatz
in Kraftfahrzeugen mit einer primär angetriebenen Antriebsachse
und einer bedarfsweise angetriebenen Antriebsachse.
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Aus
der
DE 44 18 891 C2 ist
ein Antriebssystem für
Kraftfahrzeuge mit einer ersten und einer zweiten angetriebenen
Achse bekannt, das eine Motor-Getriebe-Einheit und einen Achsantriebsblock
einer ersten Antriebsachse mit zwei Difterentialgetriebestufen und
einem Ausgang zur zweiten Antriebsachse umfaßt. Die erste Difterentialgetriebestufe
verteilt das von der Motor-Getriebe-Einheit zugeführte Drehmoment
zwischen einer ersten Antriebswelle der ersten Antriebsachse und
der zweiten Difterentialgetriebestufe und die zweite Differentialgetriebestufe
verteilt ihr Eingangsdrehmoment zwischen der zweiten Antriebswelle
der ersten Antriebsachse und dem Ausgang zur zweiten Antriebsachse.
Zwischen den beiden angetriebenen Achsen kann eine Flüssigkeitsreibungskupplung
wirksam eingesetzt sein. In der zweiten Antriebsachse ist ein weiteres
Differentialgetriebe als Achsdifferential üblicher Art vorgesehen.
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Aus
der
DE 101 03 789
A1 sind Differentialgetriebe für den Einsatz in Kraftfahrzeugen
mit einer primär
angetriebenen Antriebsachse und einer bedarfsweise angetriebenen
Antriebsachse bekannt, mit denen die bedarfsweise antreibbare Antriebsachse
sowohl zu- und abgeschaltet werden kann, als auch innerhalb der
zugeschalteten Antriebsachse ausgehend von der offenen Differentialfunktion
eine zunehmende Sperrwirkung erzeugt werden kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Differentialgetriebe
bereitzustellen, mit dem die Drehmomentverteilung zwischen den Rädern einer
angetriebenen Achse unabhängig
von den Drehzahlverhältnissen
geregelt werden kann und mit dem gegebenenfalls eine Zuschaltung
einer bedarfsweise angetriebenen Achse erfolgen kann.
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Die
Lösung
hierfür
besteht in einem Differentialgetriebe mit einem Antriebselement
E und drei Abtriebselementen A1, A2, A3, die untereinander eine Ausgleichswirkung
besitzen und wobei das übertragbare
Antriebsmoment in einem festen Verhältnis zu jedem der direkt auf
die Abtriebselemente übertragbaren
Abtriebsmomente steht und eines der Abtriebselemente A3 über jeweils
zumindest eine Kupplung K1, K2 mit jedem der beiden anderen Abtriebselemente
A1, A2 verbunden werden kann. Hierbei wird insbesondere vorgeschlagen,
daß die
Kupplungen steuerbare Kupplungen sind, die eine variable Aufteilung
des Abtriebsmomentes des dritten Abriebselementes A3 auf die beiden
anderen Abtriebselemente A1, A2 ermöglicht. Hiermit ist es möglich, daß durch eine
Veränderung
der einzelnen Kupplungsmomente der Kupplungen K1, K2 das auf das
Antriebselement E übertragbare
Eingangsmoment als auch die Aufteilung des Eingangsmomentes zwischen
dem ersten und dem zweiten der Abtriebselemente A1, A2 variiert
werden kann.
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Die
Lösung
hierfür
besteht weiterhin in einem Differentialgetriebe umfassend einen
Differentialkorb, der drehbar gelagert ist und der drehend antreibbar
ist, ein erster Differentialgetriebesatz umfaßt die Glieder erstes Eingangselement,
erstes Ausgangsteil des ersten Satzes entsprechend erstes Abtriebsteil
und zweites Ausgangsteil des ersten Satzes,
ein zweiter Differentialgetriebesatz
umfaßt
die Glieder zweites Eingangselement entsprechend zweites Ausgangsteil
des ersten Satzes, erstes Ausgangsteil des zweiten Satzes entsprechend
zweites Abtriebsteil und zweites Ausgangsteil des zweiten Satzes
entsprechend drittes Abtriebsteil,
eine erste steuerbare Kupplung
ist zwischen dem ersten Abtriebsteil und dem dritten Abtriebsteil
wirksam; eine zweite steuerbare Lamellenkupplung ist zwischen dem
zweiten Abtriebsteil und dem dritten Abtriebsteil wirksam.
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Hierbei
wird weiter vorgeschlagen, daß der erste
Differentialgetriebesatz ein Planetengetriebe ist, bei dem der Differentialkorb
den Steg bildet, auf dem Planetenräder drehbar gelagert sind,
ein Hohlrad vorgesehen ist und das Sonnenrad das erste Abtriebsteil
bildet. Hierbei ist es günstig,
wenn das erste Abtriebsteil eine Hohlwelle ist, in der eine Welle
läuft, die
mit dem dritten Abtriebsteil verbunden ist.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, daß der
zweite Differentialgetriebesatz ein Planetengetriebe ist, bei dem
ein Hohlrad vorgesehen ist, das dritte Abtriebsteil den Steg bildet,
auf dem Planetenräder drehbar
gelagert sind, und das Sonnenrad mit dem zweiten Abtriebsteil fest
verbunden ist. Hierbei ist es günstig,
wenn der Steg der zweiten Planetengetriebeeinheit mit einer Hohlwelle
verbunden ist, in der das zweite Abtriebsteil läuft. Die Hohlräder der
beiden Differentialgetriebesätze
sind miteinander verbunden.
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Um übereinstimmende
Drehrichtung zwischen erstem und zweitem Abtriebsteil zu erzeugen wird
vorgeschlagen, daß der
zweite Differentialgetriebesatz ein Doppelplanetengetriebe ist,
in dem erste Planetenräder
mit dem Hohlrad und zweite Planetenräder mit dem Sonnenrad kämmen, wobei
erste und zweiten Planetenräder
untereinander im Verzahnungseingriff sind.
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In
einer ersten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die beiden
Lamellenkupplungen außerhalb
des Differentialkorbes liegen. Nach einer alternativen Ausgestaltung
ist es möglich,
daß eine erste
Lamellenkupplung innerhalb und eine zweite Lamellenkupplung außerhalb
des Differentialkorbs liegt. Der Differentialkorb ist üblicherweise
in einem Getriebegehäuse
gelagert. Dieses kann zugleich die Lagerung einer Antriebswelle
für den
Differentialkorb aufnehmen.
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Weiterhin
wird angeregt, daß als
Verstellvorrichtung für
die Lamellenkupplung Kugelrampenverstellvorrichtungen vorgesehen
sind. Derartige Kugelrampenverstellvorrichtungen umfassen zwei Scheiben,
von denen eine drehfest im Getriebegehäuse gehalten ist und die andere – beispielsweise
von einem Drehantriebsmotor – gegenüber der
ersten drehend antreibbar ist. In den sich gegenüberliegenden Flächen der
Scheiben sind Kugelrillen mit über
dem Umfang veränderlicher
Tiefe ausgebildet, die paarweise Kugeln aufnehmen. Eine der Scheiben
ist axial im Getriebegehäuse
ab gestützt
und die andere axial verschiebbar im Gehäuse gelagert. Bei einer Verdrehung
der verdrehbaren Scheibe gegenüber
der drehfest gehaltenen verschiebt sich die verschiebbare der Scheiben
axial gegenüber
der im Gehäuse
abgestützten
und kann so eine Kupplung axial beaufschlagen, so daß deren
Kupplungslamellen zusammengedrückt
werden, um eine Drehmomentübertragung zwischen
zwei Antriebsteilen zu ermöglichen,
die über
die Kupplung miteinander verbindbar sind.
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Hiermit
ist grundsätzlich
eine Differentialanordnung mit drei Abtriebsteilen bei einem Antriebsteil dargestellt,
bei dem zwei der Abtriebsteile direkt mit den jeweiligen Abtriebswellen,
d. h. insbesondere Seitenwellen, verbunden sind. Das dritte Abtriebsteil, das
einen vorgegebenen Drehmomentenanteil abstützen muß, ist über je eine geregelte Kupplungsanordnung
mit je einer der Abtriebswellen verbunden. Im Rahmen der gegebenen
Geometrie der Differentialanordnung kann durch die Kupplungen ein
unterschiedlicher Anteil des Eingangsmoments auf die Abtriebswellen übertragen
werden und zwar unabhängig
von deren Drehzahl. Somit ist eine gesteuerte Drehmomentverteilung
zwischen den Abtriebswellen möglich.
Das Eingangsmoment des Differentialgetriebes steht in einem festen
Verhältnis
zum Drehmoment, das an der dritten Abtriebswelle über die
Kupplungen abgestützt
wird. Somit kann über
die Summe der Kupplungsmomente das Eingangsmoment des Differentialgetriebes
geregelt werden. Beide Kupplungen wirken zwischen den beiden Abtriebswellen
in einer sogenannten Welle-Welle-Anordnung. Somit kann zwischen
den beiden Seitenwellen (Rädern), die
mit den ersten beiden Abtriebswellen verbunden sind, durch das Regeln
der Kupplungen eine Quersperrwirkung erzeugt werden. Die beiden
Kupplungen regeln somit
- – das gesamte von dem Differentialgetriebe übertragbare
Moment
- – die
Aufteilung des Momentes des dritten Abtriebsteils auf die beiden
anderen Abtriebsteile (Seitenwellen)
- – die
Sperrwirkung zwischen den ersten beiden Abtriebsteilen (Seitenwellen).
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Es
kann grundsätzlich
jede mögliche
Getriebeanordnung innerhalb der Differentialanordnung verwendet
werden, die bei einem Antriebselement drei Abtriebselemente mit
einem festen Drehmomentverhältnis
untereinander aufweist.
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Eine
bevorzugte Ausführung
für eine
solche Getriebeanordnung innerhalb der Differentialanordnung besteht
aus der Kombination eines Einfachplanetensatzes und eines Doppelplanetensatzes.
Der Einfachplanetensatz erlaubt die Aufteilung des Eingangsmomentes
zwischen einem ersten Sonnenrad, das mit einer ersten Seitenwelle
verbunden ist, und einem Hohlrad, wobei das Eingangsmoment über den
Planetenträger
des Einfachplanetensatzes eingeleitet wird. Von diesem Hohlrad wird
das Moment wiederum auf den Planetenträger des Doppelplanetensatzes
und ein zweites Sonnenrad, das mit der zweiten Seitenwelle verbunden
ist, aufgeteilt. Die geometrischen Verhältnisse der Planetenrädersätze sind
so zu wählen,
daß die
beiden Sonnenrädern gleiche
Drehmomente abstützen
und der Planetenträger
des zweiten Planetenradsatzes einen dritten Momentenanteil abstützt. Zwei
geregelte Kupplungen verbinden den Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes
als dritten Differentialausgang mit jeweils einer der Seitenwellen
und erlauben somit die gezielte Aufteilung des dritten Drehmomentanteils auf
die Seitenwellen.
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Ist
diese Differentialanordnung in einer primär angetriebenen Achse angeordnet,
kann über
die Kupplungen die Verteilung des Drehmomentes zwischen den Rädern dieser
Achse unabhängig
von deren Drehzahl variiert werden. Wenn die erfindungsgemäße Differentialanordnung
in einer sogenannten hang-on Konfiguration in einer bedarfsweise
antreibbaren Achse angeordnet ist, kann über die Kupplungen sowohl das
gesamte auf die Achse übertragene Moment,
als auch die Aufteilung dieses Momentes zwischen den Seitenwellen
geregelt werden.
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Die
Erfindung schließt
weiterhin Kraftfahrzeuge ein, die mit einem oder mehreren Differentialgetrieben
der vorstehend beschriebenen Art in nachfolgend gegebener Weise
ausgerüstet
sind.
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Ein
erster Anwendungsfall besteht in einem Kraftfahrzeug mit einer Antriebsachse,
wobei eine Motor-Getriebe-Einheit mit der Eingangswelle eines erfindungsgemäßen Differentials
verbunden ist, welches als Achsgetriebe der Antriebsachse eingesetzt ist.
Die angetriebene Antriebsachse kann hierbei wahlweise die Vorderachse
oder die Hinterachse sein.
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Ein
weiterer Anwendungsfall besteht in einem Kraftfahrzeug mit zwei
Antriebsachsen, wobei eine Motor-Getriebe-Einheit mit der Eingangswelle eines
sperrenden Mittendifferentials verbunden ist, dessen erste Ausgangswelle
mit einer ersten angetriebenen Achse und dessen zweite Ausgangswelle mit
einer zweiten angetriebenen Achse verbunden ist, wobei das erfindungsgemäße Differentialgetriebe als
Achsdifferential der ersten angetriebenen Achse und beispielsweise
ein weiteres Differentialgetriebe als Achsgetriebe der sekundär angetriebenen
Achse eingesetzt ist. Mit dem Begriff sperrendes Mittendifterential
ist hierbei ein Differential mit festem Sperranteil oder ein steuerbar
sperrbares Differentialgetriebe bezeichnet. Mit dem erfindungsgemäßen Differentialgetriebe
kann hierbei sowohl die Drehmomentverteilung zwischen der primär und sekundär angetriebenen
Achsen als auch die Verteilung des Drehmoments zwischen den Antriebswellen
der primär angetriebenen
Achse variiert werden.
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Ein
weiterer Anwendungsfall besteht in einem Kraftfahrzeug mit zwei
Antriebsachsen, wobei eine Motor-Getriebe-Einheit mit einer Eingangswelle eines
Verteilergetriebes verbunden ist, dessen erste Ausgangswelle mit
einer primär
angetriebenen Achse und dessen zweite Ausgangswelle über eine schaltbare
Kupplung (hang-on-Kupplung)
mit einer sekundär
angetriebenen Achse verbunden ist, wobei das erfindungsgemäße Differentialgetriebe
als Achsdifferential der primär
angetriebenen Achse und beispielsweise ein weiteres Differentialgetriebe
als Achsgetriebe der sekundär
angetriebenen Achse eingesetzt ist. Der Begriff Verteilergetriebe
bezeichnet hierbei ein Verzweigungsgetriebe mit drehzahlstarrer
Verbindung zwischen den beiden Ausgangswellen. Wenn die hang-on-Kupplung
offen ist, kann über
das erfindungsgemäße Differentialgetriebe
sowohl das an die primär
angetriebene Achse zu übertragende
Moment als auch dessen Verteilung auf die beiden Antriebswellen
geregelt werden. Wird die genannte hang-on-Kupplung geschlossen,
so regelt das erfindungsgemäße Differentialgetriebe
zusätzlich
die Verteilung des Drehmoments zwischen den beiden Antriebsachsen.
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Die
primär
angetriebene Achse in den beiden vorgenannten Anwendungsfällen kann
ebenso die Vorderachse wie die Hinterachse sein, wobei die jeweils
andere Achse dann als sekundär
angetriebene Achse anzusehen ist.
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Ein
weiterer Anwendungsfall besteht in einem Kraftfahrzeug mit zwei
Antriebsachsen, wobei eine Motor-Getriebe-Einheit mit der Eingangswelle eines
Verteilergetriebes verbunden ist, dessen erste Ausgangswelle mit
einer ersten angetriebenen Achse und dessen zweite Ausgangswelle
mit einer zweiten angetriebenen Achse verbunden ist, wobei das erfindungsgemäße Differentialgetriebe
als Achsdifferential der ersten angetriebenen Achse und ein gleichartiges
erfindungsgemäßes Differentialgetriebe als
Achsgetriebe der zweiten angetriebenen Achse eingesetzt ist. Während das
Verteilergetriebe hierbei eine drehzahlstarre Verbindung zwischen
den Achsen vorgibt, kann über
die erfindungsgemäßen Differentialgetriebe
jeweils das von der jeweiligen Achse abgenommene Moment und die
Verteilung dieses Momentes auf die beiden Antriebswellen geregelt werden.
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Schließlich liegt
eine weitere Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit zwei Antriebsachsen,
wobei eine Motor-Getriebe-Einheit mit der Eingangswelle eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes
verbunden ist, das als Mittendifferential eingesetzt ist und dessen
erste Ausgangswelle mit einer ersten angetriebenen Achse und dessen
zweite Ausgangswelle mit einer zweiten angetriebenen Achse verbunden ist,
wobei jeweils ein weiteres Differentialgetriebe als Achsdifferential
in der ersten angetriebenen Achse und als Achsdifferential in der
zweiten angetriebenen Achse eingesetzt sind. Die letztgenannten
Differentialgetriebe sind in der Regel herkömmlicher Art während das
als Mittendifterential eingesetzte erfindungsgemäße Differentialgetriebe die
Verteilung des Drehmomentes zwischen den zwei Antriebsachsen frei
einstellen kann.
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In
den letztgenannten beiden Anwendungsfällen wird keine Unterscheidung
zwischen einer primär
angetriebenen und einer sekundär
angetriebenen Achse gemacht, vielmehr sind die Antriebsachsen gleichwertig.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend
erläutert.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe
in einer ersten Ausführung
im Längshalbschnitt;
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2 zeigt ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe
in einer zweiten Ausführung
im Längshalbschnitt;
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3 zeigt ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe
in einer dritten Ausführung
als Prinzipbild im Längshalbschnitt;
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4 zeigt das Differentialgetriebe
nach 3
- a) im Querschnitt durch einen Planetenradgetriebesatz
- b) im Querschnitt durch einen Doppelplanetenradgetriebesatz;
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5 zeigt den Antriebsstrang
eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs
mit angetriebenen Vorderachse;
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6 zeigt den Antriebsstrang
eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs
mit angetriebenen Hinterachse;
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7 zeigt den Antriebsstrang
eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs
mit primär
angetriebener Vorderachse und sekundär antreibbarer Hinterachse;
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8 zeigt den Antriebsstrang
eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs
mit primär
angetriebener Hinterachse und sekundär angetriebener Vorderachse;
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9 zeigt den Antriebsstrang
eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs
mit primär
angetriebener Vorderachse und sekundär antreibbarer Hinterachse;
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10 zeigt den Antriebsstrang
eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs
mit primär
angetriebener Hinterachse und sekundär antreibbarer Vorderachse;
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11 zeigt den Antriebsstrang
eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs
mit zwei angetriebenen Achsen mit erfindungsgemäßen Differentialen;
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12 zeigt den Antriebsstrang
eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs
mit zwei angetriebenen Achsen mit einem erfindungsgemäßen Mittendifferential.
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In 1 ist der Differentialkorb 11 eines
erfindungsgemäßen Differentialgetriebes
gezeigt, der in einem Getriebegehäuse 81 in zwei Schrägrollenlagern 82, 83 drehbar
um die Längsachse
L gelagert ist. Der Differentialkorb 11 ist auch als Eingangsteil
E bezeichnet. Der Differentialkorb besteht aus einem Topf 12 und
einem Deckel 13, die über
Schrauben 14 miteinander verspannt sind. Am Differentialkorb 11 ist ein
Tellerrad 15 angeschraubt, über das der Differentialkorb
drehend antreibbar ist. Im Differentialkorb 11 befindet
sich ein erster Difterentialgetriebesatz 21, der folgende
Bestandteile umfaßt.
Ein Steg des Getriebesatzes 21 wird von dem Deckel 13,
Zapfen 22 und einem Ringteil 23 gebildet, wobei
auf den Zapfen Planetenräder 24 drehbar
gelagert sind. Über
dem Umfang des Getriebes können
mehrere Zapfen und mehrere Planetenräder vorgesehen sein. Die Planetenräder 24 kämmen mit
einem Hohlrad 25, das sich über die Länge des Topfes 12 erstreckt
und in diesem frei drehbar gehalten ist. Die Planetenräder 24 kämmen weiterhin
mit einem Sonnenrad 26, das als Hohlrad ausgebildet ist
und einstückig
in eine Hohlwelle 27 übergeht.
Die Hohlwelle 27 ist auch als erstes Abtriebsteil A1 bezeichnet.
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Ein
zweiter Differentialgetriebesatz 31 umfaßt einen
aus Zapfen 32 und zwei Flanschen 33, 34 zusammengesetzten
Steg, auf dem erste Planetenräder 35 gelagert
sind. Die Planetenräder 35 sind
mit dem Hohlrad 25 im Verzahnungseingriff. Der Steg ist als
drittes Abtriebsteil A3 bezeichnet. Mit dem Flansch 33 ist
eine Welle 37 verbunden, die in der Hohlwelle 27 liegt
und gegenüber
dieser drehbar ist. Mit dem Flansch 34 ist eine Hohlwelle 38 verbunden. Das
zweite Differentialgetriebe 31 umfaßt weiterhin ein Sonnenrad 39,
das mit nicht gezeigten weiteren im Steg gelagerten Planetenrädern im
Eingriff ist. Weiterhin sind untereinander die Planetenräder 35 und
die nicht gezeigten weiteren Planetenräder miteinander im Verzahnungseingriff.
In das Sonnenrad 39 ist eine Welle 40 eingesteckt,
die als zweites Abtriebsteil A2 bezeichnet ist. Die Welle 40 liegt
in der Hohlwelle 38 ein und ist gegenüber dieser drehbar. Mit der
Welle 27 ist der Kupplungskorb 42 einer Lamellenkupplung 41 verbunden,
der Außenlamellen der
Kupplung trägt.
Innenlamellen der Kupplung sind auf der Welle 37 des dritten
Abtriebsteils A3 gehalten. Mit der Lamellenkupplung 41 kann
Drehmoment zwischen den Wellen 37 und 27, d. h.
zwischen dem dritten Abtriebsteil A3 und dem ersten Abtriebsteil
A1, übertragen
werden. Die Betätigung
der ersten Lamellenkupplung 41 erfolgt über einen ersten Kugelrampenmechanismus 61,
der eine drehend antreibbare Stellscheibe 62 aufweist,
die sich über
Kugeln 65 an einer weiteren Scheibe 66 abstützt, die
verdrehfest und axial abgestützt
im Gehäuse 81 gehalten
ist. Die Scheibe 62 wirkt über ein Axiallager 67 auf
eine Scheibe 69 ein und diese ihrerseits über Druckzapfen 68,
die den Kupplungskorb 42 durchsetzen, auf die Lamellen
der Lamellenkupplung 41. Mit der Hohlwelle 38 des
dritten Abtriebsteils A3 ist der Kupplungskorb 52 einer
zweiten Lamellenkupplung 51 verbunden, der Außenlamellen
dieser Kupplung trägt.
Innenlamellen der Lamellenkupplung 51 sind unmittelbar
mit der Welle 40 verbunden. Mit der Lamellenkupplung 51 kann
Drehmoment zwischen der Welle 38 und der Welle 40,
d. h. zwischen dem dritten Abtriebsteil A3 und dem zweiten Abtriebsteil
A2 übertragen
werden. Die Betätigung
der ersten Lamellenkupplung 51 erfolgt über einen ersten Kugelrampenmechanismus 71,
der eine drehend antreibbare Stellscheibe 72 aufweist,
die sich über
Kugeln 75 an einer weiteren Scheibe 76 abstützt, die
verdrehfest und axial abgestützt
im Gehäuse 81 gehalten
ist. Die Scheibe 72 wirkt über ein Axiallager 77 auf
eine Scheibe 79 ein auf die Lamellen der Lamellenkupplung 51.
Die Kugeln der beiden Verstellvorrichtungen laufen in Rillen mit über dem
Umfang veränderlicher gegensinnig
ansteigender Rillentiefe. Eine Verdrehung der beiden Scheiben 62, 66 bzw. 72, 76 verändert den
axialen Abstand der beiden Scheiben zueinander.
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In 2 ist der Differentialkorb 111 eines
Differentialgetriebes gezeigt, von dem ein Teil eines Getriebegehäuses 181 erkennbar
ist. In diesem Gehäuse 181 ist
der Differentialkorb 111 über Schrägrollenlager 182, 183 so
gelagert, daß er
um eine Längsachse
L im Gehäuse
drehbar ist. Der Differentialkorb ist auch als Eingangsteil E bezeichnet.
Der Differentialkorb besteht aus einem Napf 112 und einem
Deckel 113. Mittel zum drehenden Antrieb des Differentialkorbes
sind hier nicht dargestellt. Ein erster Differentialrädersatz 121 umfaßt als Steg
den Deckel 113, darin eingesetzte Lagerzapfen 122,
einen Ring 123, in dem die Lagerzapfen 122 gemeinsam
gehalten sind, sowie Planetenräder 124.
Die Planetenräder 124 sind
mit einem Hohlrad 125 im Eingriff, das sich über die
Länge des
Napfes 112 erstreckt und drehbar in diesem gelagert ist.
Der erste Differentialrädersatz umfaßt weiterhin
ein Sonnenrad 126, das als Hohlrad ausgebildet ist und
in das eine Vollwelle 127 eingesteckt ist. Das Sonnenrad 126 ist
hier als erstes Abtriebsteil A1 bezeichnet.
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Ein
zweiter Differentialrädersatz 131 umfaßt einen
Steg, der aus Lagerzapfen 132, einem ersten Ringteil 133 und
einem Ringflansch 134 besteht. Auf den Zapfen sind Planetenräder 136 drehbar
gelagert, die mit einem Sonnenrad 139 im Eingriff sind,
das als Hohlrad ausgebildet ist. Weitere Planetenräder 135 sind
mit dem Hohlrad 125 im Eingriff. Hierbei sind die Planetenräder 135, 136 untereinander
im Verzahnungseingriff. Der Steg ist als drittes Abtriebsteil A3 bezeichnet.
Mit dem Flansch 134 ist eine Hohlwelle 138 fest
verbunden, in der eine weitere Hohlwelle 140 einliegt,
die mit dem Sonnenrad 139 fest verbunden ist. Die Hohlwelle 140 ist
als zweites Abtriebsteil A2 bezeichnet. Eine erste Lamellenkupplung 141 liegt
im Differentialkorb zwischen den Ringkörpern 123 und 133,
wobei mit letzterem ein Kupplungskorb 142 verbunden ist,
der Außenlamellen 143 trägt. Innenlamellen 144 sind
mit dem Sonnenrad 126 des ersten Differentialgetriebesatzes 121 drehfest
verbunden. Durch die erste Lamellenkupplung 141 kann somit
Drehmoment der dritten Abtriebseinheit A3 und der ersten Abtriebswelle
A1 übertragen
werden. Die Betätigung
der ersten Lamellenkupplung 141 erfolgt über einen
ersten Kugelrampenmechanismus 161, der eine drehend antreibbare
Stellscheibe 162 aufweist, die sich über ein Axiallager 163 an
einer auf dem Differentialkorb festgelegten Scheibe 164 abstützt. Über Kugeln 165 wirkt
die Scheibe 162 auf eine weitere Scheibe 166 ein,
die drehfest im Gehäuse 181 gehalten
ist. Diese wirkt über
ein Axiallager 167 auf Druckzapfen 168 ein, die
den Steg bzw. das dritte Abtriebselement A3 der zweiten Differentialgetriebeeinheit 131 axial
verschieben und damit die erste Lamellenkupplung 141 axial
beaufschlagen, die sich über
den Steg der ersten Differentialgetriebeeinheit 121 am
Differentialkorb 111 abstützt.
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Eine
zweite Lamellenkupplung 151 umfaßt einen Kupplungskorb 152,
in dem Außenlamellen 153 gehalten
sind und der auf der Hohlwelle 138 des dritten Abtriebsteils
A3 festgelegt ist, sowie eine Kupplungsnabe 155, auf der
Innenlamellen 154 gehalten sind. Die Kupplungsnabe 155 ist
mit der Hohlwelle 140 drehfest verbunden, so daß mit der
zweiten Lamellenkupplung 151 eine Drehmomentübertragung
von dem dritten Abtriebsteil A3 auf das zweite Abtriebsteil A2 möglich ist.
Die Lamellenkupplung 151 ist mittels einer Axialverstellvorrichtung 171 verstellbar,
die eine erste axial feste Scheibe 172 umfaßt, die
sich am Gehäuse 181 abstützt, und
an der sich ihrerseits über
Kugeln 173 eine zweite drehend antreibbare Stellscheibe 174 abstützt. Diese
wirkt über
ein Axiallager 175 auf die zweite Lamellenkupplung 151 ein.
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Die
Kugeln der beiden Verstellvorrichtungen laufen in Rillen mit über dem
Umfang veränderlicher gegensinnig
ansteigender Rillentiefe. Eine Verdrehung der beiden Scheiben 162, 166 bzw. 172, 174 verändert den
axialen Abstand der beiden Scheiben zueinander.
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In 3 ist der Differentialkorb 311 eines
Differentialgetriebes in einer dritten Ausführung gezeigt, das als Prinzipbild
dargestellt ist. Der Differentialkorb 311 ist um eine Längsachse
L drehbar gelagert. Der Differentialkorb ist auch als Eingangsteil
E bezeichnet. Am Differentialkorb 311 ist ein Tellerrad 315 angesetzt, über das
der Differentialkorb von einem Antriebsritzel 316 antreibbar
ist. Ein erster Difterentialrädersatz 321 umfaßt den Differentialkorb 311 als Steg,
darin eingesetzte Lagerzapfen 322 sowie auf den Lagerzapfen
drehende Planetenräder 324.
Die Planetenräder 324 sind
mit einem Hohlrad 325 im Eingriff, das sich über die
Länge des
Differentialkorbs 311 erstreckt und drehbar in diesem gelagert
ist. Der erste Differentialrädersatz
umfaßt
weiterhin ein Sonnenrad 326, das vollständig abgebildet ist und mit
einer Welle 327 verbunden ist. Das Sonnenrad 326 ist hier
als erstes Abtriebsteil A1 bezeichnet.
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Ein
zweiter Difterentialrädersatz 331 umfaßt einen
Steg, der aus einem Ringteil 334 und Lagerzapfen 322, 323 besteht.
Auf den Lagerzapfen 322 sind erste Planetenräder 335 drehbar
gelagert, die mit dem Hohlrad 325 im Eingriff sind; auf
den Lagerzapfen 333 sind zweite Planetenräder 336 gelagert,
die mit einem Sonnenrad 339 im Eingriff sind, das vollständig abgebildet
ist. Hierbei sind die Planetenräder 335, 336 paarweise
untereinander im Verzahnungseingriff. Der Steg ist als drittes Abtriebsteil A3
bezeichnet. Mit dem Sonnenrad 339 ist eine Welle 340 fest
verbunden. Das Sonnenrad 339 ist als zweites Abtriebsteil
A2 bezeichnet. Eine erste Lamellenkupplung K1 liegt im Differentialkorb 311 und
ist zwischen dem dritten Abtriebsteil A3 und dem ersten Abtriebsteil
A1 wirksam. Durch die erste Lamellenkupplung K1 kann somit Drehmoment
vom dritten Abtriebsteil A3 auf das erste Abtriebsteil A1 übertragen werden.
Eine zweite Lamellenkupplung K2 liegt im Differentialkorb 311 und
ist zwischen dem dritten Abtriebsteil A3 und dem zweiten Abtriebsteil
A2 wirksam, so daß mit
der zweiten Lamellenkupplung K2 eine Drehmomentübertragung von dem dritten
Abtriebsteil A3 auf das zweite Abtriebsteil A2 möglich ist.
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In 4a ist ein Querschnitt durch
den ersten Differentialrädersatz 321 nach 3 gezeigt. Hierbei ist der
als Steg wirksame Differentialkorb 311 mit den daran ansetzenden
Drehzapfen 322 erkennbar, auf denen Planetenräder 324 drehbar
gehalten sind. Die Planetenräder 324,
von denen drei am Umfang verteilt vorgesehen sind, rollen im Hohlrad 325 einerseits
und auf dem Sonnenrad 326 andererseits ab. Mit dem Sonnenrad 326 ist
die Welle 327 verbunden.
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In 4b ist der Querschnitt durch
den Differentialrädersatz 331 nach 3 dargestellt. Hierbei wird
der Steg von dem Ringteil 334 gebildet, an dem Lagerzapfen 332 und 333 ansetzen.
Auf den ersten Lagerzapfen 332 sind erste Planetenräder 335 gelagert,
die mit dem Hohlrad 325 kämmen. Auf den Lagerzapfen 333 sind
zweite Planetenräder 336 gelagert,
die mit einem Sonnenrad 339 kämmen. Die ersten und zweiten
Planetenräder 335, 336 sind paarweise
miteinander im Eingriff. Es sind insgesamt drei Paare von ersten
und zweiten Planetenrädern über dem
Umfang verteilt angeordnet. Das Sonnenrad 339 ist mit einer
Welle 340 verbunden.
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In 5 ist der Antriebstrang
eines Kraftfahrzeugs mit angetriebener Vorderachse 211 und
mitlaufender Hinterachse 212 gezeigt. Die Vorderachse läßt ein Achsdifferential 213,
ein Achsrohr 214, zwei Gelenkwellen 215, 216 und
zwei Antriebsräder 217, 218 erkennen.
Von der Hinterachse sind nur die Laufräder 219, 220 ohne
Aufhängungsteile
gezeigt. Von einer Motor-Getriebe-Einheit 221 wird Drehmoment über eine
Längswelle 222 auf
das Achsdifferential 213 übertragen. Dieses Achsdifferential
ist ein erfindungsgemäßes Differential
mit einer Eingangswelle und drei Abtriebswellen, die über zwei
Kupplungen miteinander koppelbar sind, so daß sich Drehmoment zwischen
den Rädern 217 und 218 frei
verteilen läßt.
-
In 6 ist der Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeuges mit freilaufender Vorderachse 211 und angetriebener
Hinterachse 212 dargestellt. Von der Vorderachse 211 sind
nur die Laufräder 217, 218 ohne
Aufhängungsteile
gezeigt. An der Hinterachse 212 ist ein Differentialgetriebe 223,
zwei Gelenkwellen 225, 226 und die Antriebsräder 229, 230 zu
identifizieren. Von einer Motor-Getriebe-Einheit 221 wird die
Eingangswelle des Achsdifferentials 223 über ein mehrteilige
Längswelle 232 angetrieben.
Das Achsdifferential 223 ist ein erfindungsgemäßes Achsdifferential
mit einer Eingangswelle und drei Abtriebswellen, die über zwei
Kupplungen miteinander koppel bar sind, so daß Drehmoment mit einem regelbaren
Betrag von der Motor-Getriebe-Einheit 221 abgenommen
werden und frei regelbar auf die beiden Antriebsräder 229, 230 verteilt
werden kann.
-
In 7 ist der Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeuges mit einer primär angetriebenen Vorderachse 211 und
einer sekundär
angetriebenen Hinterachse 212 gezeigt. An der Vorderachse
sind ein Achsdifferential 213, ein Achsträger 214,
drei Gelenkwellen 215, 216 sowie die angetriebenen
Vorderräder 217, 218 zu
erkennen. An der Hinterachse sind ein Achsdifferential 223,
Gelenkwellen 225, 226 sowie die sekundär angetriebenen
Antriebsräder 229, 230 zu
erkennen. Die Motor-Getriebe-Einheit umfaßt ein sperrendes oder sperrbares
Mittendifterential 231, dessen Eingangsseite mit der Motor-Getriebe-Einheit 221 verbunden
ist und dessen Ausgangswellen zum einen über eine vordere Längswelle 222 das
Vorderachsdifferential 213 und zum anderen über eine
mehrteilige hintere Längswelle 232 das Achsdifferential 227 der
Hinterachse antreibt. Das Achsdifferential 213 der Vorderachse
ist hierbei ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe
mit einer Eingangswelle und drei Abtriebswellen, die über zwei Kupplungen
miteinander koppelbar sind, wobei zwei Ausgänge mit den Antriebsrädern 217, 218 verbunden
sind. Das Hinterachsdifferential 227 ist vorzugsweise ein übliches
offenes Differentialgetriebe.
-
In 8 ist der Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeuges mit einer sekundär angetriebenen Vorderachse 211 und
einer primär
angetriebenen Hinterachse 212 gezeigt. An der Vorderachse
sind ein Achsdifferential 213, ein Achsträger 214,
drei Gelenkwellen 215, 216 sowie die angetriebenen
Vorderräder 217, 218 zu
erkennen. An der Hinterachse sind ein Achsdifferential 223,
Gelenkwellen 225, 226 sowie die angetriebenen
Antriebsräder 229, 230 zu
erkennen. Die Motor-Getriebe-Einheit 221 umfaßt ein sperrendes
oder sperrbares Mittendifterential 231, dessen Eingangsseite
mit der Motor-Getriebe-Einheit verbunden ist und dessen Ausgangswellen
zum einen über
eine vordere Längswelle 222 das
Vorderachsdifterential 213 und zum anderen über eine mehrteilige
hintere Längswelle 232 das
Achsdifferential 223 der Hinterachse antreibt. Das Achsdifferential 223 der
Hinterachse ist hierbei ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe mit
einer Eingangswelle und drei Abtriebswellen, die über zwei
Kupplungen miteinander koppelbar sind, wobei zwei Ausgänge mit den
Antriebsrädern 229, 230 verbunden
sind. Das Vorderachsdifferential 219 ist vorzugsweise ein übliches
offenes Differentialgetriebe.
-
In 9 ist der Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeuges mit einer primär angetriebenen Vorderachse 211 und
einer sekundär
angetriebenen Hinterachse 212 gezeigt. An der Vorderachse
sind ein Achsdifferential 213, ein Achsträger 214,
drei Gelenkwellen 215, 216 sowie die angetriebenen
Vorderräder 217, 218 zu
erkennen. An der Hinterachse sind ein Achsdifferential 223,
Gelenkwellen 225, 226 sowie die sekundär angetriebenen
Antriebsräder 229, 230 zu
erkennen. Die Motor-Getriebe-Einheit umfaßt ein Verteilergetriebe 234 mit
fester Drehmomentverteilung, dessen Eingangsseite mit der Motor-Getriebe-Einheit 221 verbunden
ist und dessen Ausgangswellen zum einen über eine vordere Längswelle 222 das
Vorderachsdifterential 213 und zum anderen über eine
mehrteilige hintere Längswelle 232 das Achsdifferential 227 der
Hinterachse antreibt. Das Achsdifferential 213 der Vorderachse
ist hierbei ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe
mit einer Eingangswelle und drei Abtriebswellen, die über zwei Kupplungen
miteinander koppelbar sind, wobei zwei Ausgänge mit den Antriebsrädern 217, 218 verbunden
sind. Das Hinterachsdifferential 228 ist Differentialgetriebe,
in das auf der Eingangsseite eine schaltbare Kupplung (hang-on-Kupplung) integriert
ist.
-
In 10 ist der Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeuges mit einer sekundär angetriebenen Vorderachse 211 und
einer primär
angetriebenen Hinterachse 212 gezeigt. An der Vorderachse
sind ein Achsdifferential 213, ein Achsträger 214,
drei Gelenkwellen 215, 216 sowie die angetriebenen
Vorderräder 217, 218 zu
erkennen. An der Hinterachse sind ein Achsdifferential 223,
Gelenkwellen 225, 226 sowie die angetriebenen
Antriebsräder 229, 230 zu
erkennen. Die Motor-Getriebe-Einheit 221 umfaßt ein Verteilergetriebe 234 mit
fester Drehmomentverteilung, dessen Eingangsseite mit der Motor-Getriebe-Einheit 221 verbunden
ist und dessen Ausgangswellen zum einen über eine vordere Längswelle 222 das
Vorderachsdifferential 213 und zum anderen über eine
mehrteilige hintere Längswelle 232 das Achsdifferential 227 der
Hinterachse antreibt. Das Achsdifferential 223 der Hinterachse
ist hierbei ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe
mit einer Eingangswelle und drei Abtriebswellen, die über zwei Kupplungen
miteinander koppelbar sind, wobei zwei Ausgänge mit den Antriebsrädern 229, 230 verbunden
sind. Das Vorderachsdifferential 220 ist Differenti algetriebe,
in das auf der Eingangsseite eine schaltbare Kupplung (hang-on-Kupplung) integriert
ist.
-
In 11 ist der Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeuges mit einer angetriebenen Vorderachse 211 und
einer angetriebenen Hinterachse 212 gezeigt. An der Vorderachse
sind ein Achsdifferential 213, ein Achsträger 214,
drei Gelenkwellen 215, 216 sowie die angetriebenen
Vorderräder 217, 218 zu
erkennen. An der Hinterachse sind ein Achsdifferential 223,
Gelenkwellen 225, 226 sowie die angetriebenen Antriebsräder 229, 230 zu
erkennen. Die Motor-Getriebe-Einheit 221 umfaßt ein Verteilergetriebe 234 mit
fester Drehmomentverteilung, dessen Eingangsseite mit der Motor-Getriebe-Einheit verbunden
ist und dessen Ausgangswellen zum einen über eine vordere Längswelle 222 das
Vorderachsdifterential 213 und zum anderen über eine
mehrteilige hintere Längswelle 232 das
Achsdifferential 223 der Hinterachse antreibt. Das Achsdifferential 213 der
Vorderachse ist hierbei ebenso wie das Achsdifferential 223 der
Hinterachse ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe
mit einer Eingangswelle und drei Abtriebswellen, die über zwei
Kupplungen miteinander koppelbar sind, wobei jeweils zwei Ausgänge mit
den Antriebsrädern
der jeweiligen Achse verbunden sind.
-
In 12 ist der Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeuges mit einer angetriebenen Vorderachse 211 und
einer angetriebenen Hinterachse 212 gezeigt. An der Vorderachse
sind ein Achsdifferential 219, ein Achsträger 214,
drei Gelenkwellen 215, 216 sowie die angetriebenen
Vorderräder 217, 218 zu
erkennen. An der Hinterachse sind ein Achsdifferential 227,
Gelenkwellen 225, 226 sowie die sekundär angetriebenen
Antriebsräder 229, 230 zu
erkennen. Die Motor-Getriebe-Einheit 221 umfaßt ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe 233 mit
einer Eingangswelle und drei Abtriebswellen, die über zwei
Kupplungen miteinander koppelbar sind, wobei die Eingangswelle mit
der Motor-Getriebe-Einheit 221 verbunden ist die zwei Ausgangswellen
zum einen über
eine vordere Längswelle 222 das
Vorderachsdifterential 213 und zum anderen über eine
mehrteilige hintere Längswelle 232 das
Achsdifferential 223 der Hinterachse antreiben. Die Achsdifferentiale 219, 227 sind vorzugsweise übliche offene
Differentialgetriebe.
-
In
den 5 bis 12 sind erfindungsgemäße Differentialgetriebe
jeweils mit einem mittigen Punkt bezeichnet, während nicht mit einem Punkt
bezeichnete Getriebe in ihrer jeweiligen Funktion nach dem Stand
der Technik ausgebildet sein können.
-
- 11,
111, 311
- Differentialkorb
- 12,
112
- Napf
- 13,
113
- Deckel
- 14
- Schraube
- 15
315
- Tellerrad
- 316
- Antriebsritzel
- 21,
121, 321
- erster
Differentialgetriebesatz
- 22,
122, 322
- Zapfen
- 23,
123
- Ringteil
- 24,
124, 324
- Planetenrad
- 25,
125, 325
- Hohlrad
- 26,
126, 326
- Sonnenrad
- 27,
127, 327
- Welle
- 31,
131, 331
- zweiter
Difterentialgetriebesatz
- 32,
132, 332
- Zapfen
- 33,
133
- Ringteil
- 333
- Zapfen
- 34,
134
- Flansch
- 334
- Ringteil
- 35,
135, 335
- Planetenrad
- 136,
336
- Planetenrad
- 37
- Welle
- 38,
138
- Hohlwelle
- 39,
139, 339
- Sonnenrad
- 40,
140, 340
- Welle
- 41,
141
- Lamellenkupplung
- 42,
142
- Kupplungskorb
- 43,
143
- Außenlamelle
- 44,
144
- Innenlamelle
- 51,
151
- Lamellenkupplung
- 52,
152
- Kupplungskorb
- 53,
153
- Außenlamelle
- 54,
154
- Innenlamelle
- 155
- Kupplungsnabe
- 61,
161
- Kugelrampenanordnung
- 62,
162
- Stellscheibe
- 163
- Axiallager
- 164
- Stützscheibe
- 65,
165
- Kugel
- 66,
166
- Druckscheibe
- 67,
167
- Axiallager
- 68,
168
- Druckzapfen
- 69
- Druckscheibe
- 71,
171
- Kugelrampenanordnung
- 172
- Stützscheibe
- 73,
173
- Kugeln
- 174
- Stell-
und Druckscheibe
- 175
- Axiallager
- 76
- Stützscheibe
- 77
- Axiallager
- 79
- Druckscheibe
- 181
- Gehäuse
- 182
- Schrägrollenlager
- 183
- Schrägrollenlager
- 211
- Vorderachse
- 212
- Hinterachse
- 213
- Vorderachsdifferential
regelbares
- 214
- Achsträger
- 215
- Gelenkwelle
- 216
- Gelenkwelle
- 217
- Vorderrad
- 218
- Vorderrad
- 219
- Vorderachsdifferential
einfach mit hang-on-Kupplung
- 220
- Vorderachsdifferential
mit hang-on-Kupplung
- 221
- Motor-Getriebe-Einheit
- 222
- Längswelle
- 223
- Hinterachsdifferential
regelbares
- 224
-
- 225
- Gelenkwelle
- 226
- Gelenkwelle
- 227
- Hinterachsdifferential
einfach
- 228
- Hinterachsdifferential
mit hang-on-Kupplung
- 229
- Hinterrad
- 230
- Hinterrad
- 231
- sperrbares
Mittendifferential
- 232
- Längswelle
- 233
- Mittendifferential
regelbares
- 234
- Verteilergetriebe