DE112005001821B4 - Differential gear unit with controllable torque and speed distribution - Google Patents

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Abstract

Differentialgetriebeeinheit mit steuerbarer Drehmoment und Drehzahlverteilung, bestehend aus einem Gehäuse (1), einem Ausgleichsgetriebe (6), einem Überlagerungsgetriebe (7) und einem Zusatzantrieb (8), wobei das Ausgleichsgetriebe (6) ein vom Fahrzeugmotor angetriebenes Eingangsglied, nämlich ein Ausgleichsgehäuse (11), Ausgleichsräder (14) und zwei Ausgangsglieder (15,16) mit je einer Ausgangswelle (3,4) umfasst, und wobei das Überlagerungsgetriebe (7) ein Planetengetriebe ist, das einer Ausgangswelle (3) ein vom Zusatzantrieb (8) erzeugtes Drehmoment mit einer steuerbaren Drehzahl zuführt, wobei das Überlagerungsgetriebe (7) angebunden ist an das stationäre Gehäuse (1) der Differentialgetriebeeinheit, an das Eingangsglied, nämlich das Ausgleichsgehäuse (11) des Ausgleichsgetriebes, an den Zusatzantrieb (8) und an eine einzige Ausgangswelle (3), wobei das Überlagerungsgetriebe (7) ein fünfgliedriges Planetengetriebe ist, das ein erstes (22) und ein zweites (27) Sonnenrad, ein erstes (20) und ein zweites (25) Hohlrad und erste (21) und zweite (26) Planetenräder auf einem gemeinsamen Planetenträger (28) umfasst, wobei die ersten und zweiten Planetenräder (21,26) jeweils mit dem ersten beziehungsweise zweiten Sonnenrad (22,27) und dem ersten beziehungsweise zweiten Hohlrad (20,25) kämmen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (22) mit dem Gehäuse (1) der Differentialgetriebeeinheit drehfest verbunden ist, das zweite Sonnenrad (27) vom Zusatzantrieb (8) angetrieben ist, das zweite Hohlrad (25) mit dem Eingangsglied, nämlich dem Ausgleichsgehäuse (11) des Ausgleichsgetriebes (6) drehfest verbunden ist, das erste Hohlrad (20) mit der betreffenden Ausgangswelle (3) drehfest verbunden ist, und dass der gemeinsame Planetenträger (28) frei drehbar ist.Differential gear unit with controllable torque and speed distribution, consisting of a housing (1), a differential gear (6), a superposition gear (7) and an additional drive (8), the differential gear (6) having an input member driven by the vehicle engine, namely a differential housing (11 ), Differential gears (14) and two output members (15, 16) each with an output shaft (3, 4), and wherein the superposition gear (7) is a planetary gear, which an output shaft (3) a torque generated by the auxiliary drive (8) at a controllable speed, the superposition gear (7) being connected to the stationary housing (1) of the differential gear unit, to the input element, namely the differential housing (11) of the differential gear, to the additional drive (8) and to a single output shaft (3 ), wherein the superposition gear (7) is a five-member planetary gear, which has a first (22) and a second (27) sun gear, a first (20) and a second (25) ring gear and first (21) and second (26) planet gears on a common planet carrier (28), the first and second planet gears (21,26) each with the first and second sun gear (22 , 27) and the first or second ring gear (20, 25) mesh, characterized in that the first sun gear (22) is connected to the housing (1) of the differential gear unit in a rotationally fixed manner, the second sun gear (27) is driven by the auxiliary drive (8) is, the second ring gear (25) is non-rotatably connected to the input member, namely the differential housing (11) of the differential gear (6), the first ring gear (20) is non-rotatably connected to the relevant output shaft (3), and that the common planet carrier ( 28) is freely rotatable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Differentialgetriebeeinheit mit steuerbarer Drehmoment- und Drehzahlverteilung, bestehend aus einem Gehäuse, einem Ausgleichsgetriebe, einem Überlagerungsgetriebe und einem Zusatzantrieb, wobei das Differentialgetriebe ein vom Fahrzeugmotor angetriebenes Eingangsglied, Ausgleichsräder und zwei Ausgangsglieder mit je einer Ausgangswelle umfasst, und wobei das Überlagerungsgetriebe ein Planetengetriebe ist, das einer Ausgangswelle ein vom Zusatzantrieb erzeugtes Drehmoment mit einer steuerbaren Drehzahl zuführt.The invention relates to a differential gear unit with controllable torque and speed distribution, consisting of a housing, a differential gear, a superposition gear and an additional drive, the differential gear comprising an input member driven by the vehicle engine, differential gears and two output members each with an output shaft, and the superposition gear having a Is a planetary gear that supplies an output shaft with a torque generated by the auxiliary drive at a controllable speed.

Ein Ausgleichsgetriebe gleicht Drehzahlunterschiede zwischen den beiden Ausgangswellen aus, wobei sich die Verteilung der Drehmomente aus der Geometrie, insbesondere den Zähnezahlen im Ausgleichsgetriebe ergibt. Eine Differentialgetriebeeinheit gemäß obiger Definition ermöglicht darüber hinaus eine gezielte Einflussnahme auf die Drehmomentverteilung. So kann beispielsweise bei der Anwendung als Achsdifferential dem schneller rotierenden kurvenäusseren Rad zusätzliche Antriebskraft zugeführt werden. Damit wird in die Fahrdynamik des Fahrzeuges eingegriffen. Deshalb spricht man auch von „Torque - Vectoring“.A differential gear compensates for differences in speed between the two output shafts, the distribution of the torques resulting from the geometry, in particular the number of teeth in the differential gear. A differential gear unit according to the above definition also enables a targeted influence on the torque distribution. For example, when used as an axle differential, additional drive power can be supplied to the faster rotating wheel on the outside of the curve. This intervenes in the driving dynamics of the vehicle. That is why we also speak of “torque vectoring”.

Derartige Differentialgetriebeeinheiten können sowohl als Achsdifferential (zwischen den Rädern einer Achse), als auch als Zwischenachsdifferential (zwischen zwei angetriebenen Achsen) angeordnet sein. Die zusätzliche Antriebskraft wird entweder an geeigneter Stelle im Kraftfluss stromaufwärts abgezweigt oder von einem Zusatzantrieb bereitgestellt. Im letzteren Fall besteht die Hauptforderung, dass der Zusatzantrieb bei Drehzahlgleichheit der beiden Abtriebswellen stillsteht. Weiters muss angesichts der fahrdynamischen Wirkung eines solchen Eingriffes die vom Zusatzantrieb aufgebrachte Antriebskraft sehr genau steuerbar sein.Such differential gear units can be arranged both as an axle differential (between the wheels of an axle) and as an interaxle differential (between two driven axles). The additional drive power is either branched off upstream at a suitable point in the power flow or provided by an additional drive. In the latter case, the main requirement is that the auxiliary drive comes to a standstill when the two output shafts have the same speed. Furthermore, in view of the driving dynamics effect of such an intervention, the drive force applied by the auxiliary drive must be controllable very precisely.

Eine derartige Differentialgetriebeeinheit ist aus der US 5 387 161 A bekannt. Bei dieser ist das Überlagerungsgetriebe ein einfaches Planetengetriebe, dessen Planetenträger mit einer Ausgangswelle drehfest verbunden ist, dessen Sonnenrad mit dem Zusatzantrieb drehfest verbunden ist und dessen Hohlrad über eine festachsige Übersetzungsstufe mit dem Planetenträger des ebenfalls als Planetengetriebe ausgeführten Ausgleichsgetriebes, und somit mit der anderen Ausgangswelle, antriebsverbunden ist. Nachteilig ist daran zunächst, dass der Zusatzantrieb nicht ausschließlich auf die eine Ausgangswelle wirkt. Das verursacht komplexe Drehmomentverhältnisse, die eine genaue Steuerung des Zusatzantriebes erschweren. Bei Geradeausfahrt steht der Zusatzantrieb zwar, doch ergeben sich in der Koppelung mit dem Ausgleichsgetriebe extrem hohe Drehzahlen. Zudem braucht der Zusatzantrieb für einen wirksamen Eingriff ein erhebliches Drehmoment des Zusatzantriebes. Insgesamt ist die Anordnung schwer, sperrig und konstruktiv aufwändig.Such a differential gear unit is from U.S. 5,387,161 A famous. In this case, the superposition gear is a simple planetary gear whose planet carrier is non-rotatably connected to an output shaft, whose sun gear is non-rotatably connected to the auxiliary drive and whose ring gear is connected to the planet carrier of the differential gear, also designed as a planetary gear, and thus to the other output shaft via a fixed-axis transmission stage is connected to the drive. The disadvantage here is that the auxiliary drive does not only act on one output shaft. This causes complex torque ratios that make precise control of the auxiliary drive difficult. The auxiliary drive is stationary when driving straight ahead, but the coupling with the differential gear results in extremely high speeds. In addition, the auxiliary drive needs a considerable torque of the auxiliary drive for an effective intervention. Overall, the arrangement is heavy, bulky and structurally complex.

Die FR 2 844 858 A1 offenbart ein Differential für ein Kraftfahrzeug, das die Drehbewegung einer Antriebswelle überträgt, die von einem Antriebsaggregat angetrieben wird und aus zwei koaxialen Halbwellen besteht, die als „Hauptwellen“ bezeichnet werden und den Antrieb der Antriebsräder des Fahrzeugs, das ein drehbares Gehäuse umfasst, dessen Drehachse derjenigen der Halbwellen entspricht, die fest mit einem Zahnkranz, dem sogenannten „Hauptkranz“, verbunden ist, der mit einem Ritzel, dem sogenannten „Hauptrad“, in Eingriff steht, das von der Antriebswelle getragen wird, ein Paar identischer Kegelräder, Planetenräder genannt, die Kopf-an-Kopf und koaxial entlang einer übereinstimmenden Achse senkrecht zur Achse der Halbwellen angeordnet sind, und die im Inneren des Gehäuses um ihre eigene Achse drehbar geführt sind, die beide mit zwei Kegelrädern, Planetengetriebe genannt, in Eingriff stehen, die jeweils am freien Ende einer Halbwelle angebracht sind, wobei sie eine sogenannte „Aktivierungs“-Vorrichtung umfasst, die von einem Elektromotor gesteuert wird, während das Fahrzeug einer gekrümmten Bahn folgt, um die Drehgeschwindigkeit der schnellsten Halbwelle zu beschleunigen, die dem äußeren Rad entspricht, und im Gegenteil dazu, um die langsamste Halbwelle abzubremsen, die dem inneren Rad entspricht.the FR 2 844 858 A1 discloses a differential for a motor vehicle that transmits the rotational movement of a drive shaft that is driven by a drive unit and consists of two coaxial half-shafts, which are referred to as "main shafts" and the drive of the drive wheels of the vehicle, which comprises a rotatable housing, the axis of rotation corresponds to that of the half-shafts that is firmly connected to a ring gear, the so-called "main ring", which meshes with a pinion, the so-called "main gear", which is carried by the drive shaft, a pair of identical bevel gears, called planet gears, which are arranged head-to-head and coaxially along a coincident axis perpendicular to the axis of the half-shafts, and which are rotatably guided around their own axis inside the housing, both of which are in engagement with two bevel gears, called planetary gears, each on the free end of a half-wave are attached, with a so-called "activation" device around which is controlled by an electric motor while the vehicle follows a curved path in order to accelerate the rotational speed of the fastest half-wave corresponding to the outer wheel and, on the contrary, to decelerate the slowest half-wave corresponding to the inner wheel.

Aus der DE 44 08 587 A1 ist ein Drehmomentverteilermechanismus für ein Differential mit einem einzelnen Eingangselement und zwei Ausgangselementen bekannt, in dem ein an das Eingangselement des Differentials angelegtes Drehmoment mit einem vorbestimmten Verhältnis auf die zwei Ausgangselemente verteilt wird, welcher Drehmomentverteilermechanismus umfasst: einen ersten Planetengetriebemechanismus mit einem ersten Ringrad, einem ersten Sonnenrad und einem ersten Planetenträger, der ein mit dem ersten Ringrad und dem ersten Sonnenrad kämmendes erstes Planetenrad trägt, und einen zweiten Planetengetriebemechanismus mit einem zweiten Ringrad, einem zweiten Sonnenrad und einem zweiten Planetenträger, der ein mit dem zweiten Ringrad und dem zweiten Sonnenrad kämmendes zweites Planetenrad trägt, wobei von einem Paar der ersten und zweiten Planetenträger, einem Paar der ersten und zweiten Ringräder und einem Paar der ersten und zweiten Sonnenräder eines der Paare jeweils an die zwei Ausgangselemente gekoppelt ist, ein anderes Paar relativ nichtdrehbar miteinander verbunden ist und eines des restlichen Paars fest ist, während das andere des restlichen Paars mit einer Antriebsquelle verbunden ist.From the DE 44 08 587 A1 A torque distribution mechanism for a differential having a single input element and two output elements is known in which a torque applied to the input element of the differential is distributed to the two output elements at a predetermined ratio, which torque distribution mechanism comprises: a first planetary gear mechanism with a first ring gear, a first Sun gear and a first planet carrier, which carries a first planet gear meshing with the first ring gear and the first sun gear, and a second planetary gear mechanism with a second ring gear, a second sun gear and a second planet carrier, the second one meshing with the second ring gear and the second sun gear Planetary gear carries, wherein one of the pairs is respectively coupled to the two output elements of a pair of the first and second planet carriers, a pair of the first and second ring gears and a pair of the first and second sun gears other pair is relatively non-rotatably connected to each other and one of the remaining pair is fixed, while the other of the remaining pair is connected to a drive source.

Die JP 2005 - 351 471 A offenbart eine Differentialvorrichtung, die zwei Abtriebselemente aufweist und eine Rotationsdifferenz zwischen den beiden Abtriebselementen erzeugt, mit: einem Sonnenrad; einem Hohlrad, das koaxial an einer äußeren Umfangsseite des Sonnenrades angeordnet ist; und dem Hohlrad und dem Sonnenrad, umfassend einen Planetengetriebemechanismus-Satz, der zwei Planetengetriebemechanismen enthält, die eine Auswahlkomponente umfassen, die aus drei Zahnradelementen eines Trägers besteht, der ein Planetenrad hält, das in ein Zahnrad eingreift, ein Gehäuse, das den Planetengetriebemechanismus-Satz aufnimmt, einen Differentialmotor zum Drehen einer der Komponenten im Planetengetriebemechanismus und einen Bremsmechanismus, der so konfiguriert ist, dass er die Drehung irgendeiner der Komponenten in dem anderen Planetengetriebemechanismus stoppt; wobei in dem Planetengetriebemechanismus-Satz das Übersetzungsverhältnis, das das Verhältnis zwischen der Anzahl der Zähne des Sonnenrads und der Anzahl der Zähne des Hohlrads ist, für jeden Planetengetriebemechanismus das gleiche ist.the JP 2005 - 351 471 A discloses a differential device having two output members and generating a rotational difference between the two output members, comprising: a sun gear; a ring gear coaxially arranged on an outer peripheral side of the sun gear; and the ring gear and the sun gear comprising a planetary gear mechanism set including two planetary gear mechanisms including a selection component consisting of three gear elements of a carrier that holds a planetary gear that meshes with a gear, a housing that contains the planetary gear mechanism set houses a differential motor for rotating one of the components in the planetary gear mechanism and a braking mechanism configured to stop the rotation of any of the components in the other planetary gear mechanism; wherein in the planetary gear mechanism set, the gear ratio, which is the ratio between the number of teeth of the sun gear and the number of teeth of the ring gear, is the same for each planetary gear mechanism.

Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine gattungsgemäße Differentialgetriebeeinheit zu schaffen, die bei geringem Gewicht und Raumbedarf mit einem schwachen Zusatzantrieb eine genaue Steuerung erlaubt.The object on which the invention is based is to create a differential gear unit of the generic type which, with a low weight and space requirement, allows precise control with a weak additional drive.

Erfindungsgemäß wird das durch eine Differentialgetriebeeinheit mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 erreicht.According to the invention this is achieved by a differential gear unit with the features according to claim 1.

Das Überlagerungsgetriebe ist erfindungsgemäß an das stationäre Gehäuse der Differentialgetriebeeinheit, an das Eingangsglied des Ausgleichsgetriebes, an den Zusatzantrieb und an eine einzige Ausgangswelle angebunden. Letzteres bringt einfache Drehmomentverhältnisse, was einer präzisen Steuerung zugute kommt und außerdem die Möglichkeit bietet, das Überlagerungsgetriebe einseitig an ein vorhandenes Ausgleichsgetriebe anzubauen. Schließlich kann das Ausgleichsgetriebe prinzipiell von beliebiger Bauart, und auch für unsymmetrische Grunddrehmomentverteilung ausgelegt sein. Dadurch ist die erfindungsgemäße Differentialgetriebeeinheit auch uneingeschränkt als Zwischenachsdifferential einsetzbar.According to the invention, the superposition gear is connected to the stationary housing of the differential gear unit, to the input element of the differential gear, to the additional drive and to a single output shaft. The latter brings simple torque ratios, which benefits a precise control and also offers the possibility of mounting the superposition gear on one side of an existing differential gear. Finally, the differential gear can in principle be of any type and also be designed for asymmetrical basic torque distribution. As a result, the differential gear unit according to the invention can also be used without restriction as an interaxle differential.

Erfindungsgemäß ist das Überlagerungsgetriebe ein fünfgliedriges Planetengetriebe, das ein erstes und ein zweites Sonnenrad, ein erstes und ein zweites Hohlrad und erste und zweite Planetenräder auf einem gemeinsamen Planetenträger umfasst, wobei die ersten und zweiten Planetenräder jeweils mit dem ersten beziehungsweise zweiten Sonnenrad und dem ersten beziehungsweise zweiten Hohlrad kämmen. Bei einem derartigen Planetengetriebe ist ein hohes Übersetzungsverhältnis für den Zusatzantrieb darstellbar, und ist die Funktionalität von der Fahrgeschwindigkeit unabhängig, was eine relativ einfache und sehr feine Steuerung ergibt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Zusatzantrieb nur wenig Leistung aufnimmt, was auch der Baugröße zugute kommt. Da es sich um eine Steuerung der Fahrdynamik handelt, das heißt um einen Steuereingriff bei hoher Geschwindigkeit, braucht der Steuerbereich nicht sehr weit zu sein. Auf die Wirkung als Traktionshilfe im Gelände oder auf eisiger Straße wird bewusst verzichtet.According to the invention, the superposition gear is a five-member planetary gear, which comprises a first and a second sun gear, a first and a second ring gear and first and second planet gears on a common planet carrier, the first and second planet gears each with the first and second sun gear and the first and the first respectively mesh the second ring gear. With such a planetary gear, a high transmission ratio for the additional drive can be represented, and the functionality is independent of the driving speed, which results in a relatively simple and very fine control. Another advantage is that the additional drive consumes little power, which also benefits the size. Since it is a matter of controlling the driving dynamics, that is to say of a control intervention at high speed, the control range does not need to be very wide. It deliberately does not act as a traction aid in the field or on icy roads.

Erfindungsgemäß ist das erste Sonnenrad mit dem Gehäuse der Differentialgetriebeeinheit drehfest verbunden, ist das zweite Sonnenrad vom Zusatzantrieb angetrieben, ist das zweite Hohlrad mit einem Ausgangsglied beziehungsweise einer Ausgangswelle des Ausgleichsgetriebes und das erste Hohlrad mit dem Eingangsglied drehfest verbunden und ist der gemeinsame Planetenträger frei drehbar. Bei dieser Anordnung sind die von den Planetenrädern aufzunehmenden Umfangskräfte sehr klein, sodass die beiden Planetensätze klein sehr schmal ausführbar sind. Dadurch ist die ganze Differentialgetriebeeinheit nur unwesentlich grösser als ein gewöhnliches Ausgleichsgetriebe. Weiters ist es dadurch möglich, die Zähnezahlen der Zahnräder der beiden Planetenstufen jeweils gleich zu wählen, was - kostensenkend - eine erhöhte Anzahl von Gleichteilen erlaubt.According to the invention, the first sun gear is non-rotatably connected to the housing of the differential gear unit, the second sun gear is driven by the auxiliary drive, the second ring gear is connected to an output member or an output shaft of the differential gear and the first ring gear is non-rotatably connected to the input member and the common planet carrier is freely rotatable. With this arrangement, the peripheral forces to be absorbed by the planetary gears are very small, so that the two planetary sets can be made small, very narrow. As a result, the entire differential gear unit is only slightly larger than an ordinary differential gear. This also makes it possible to select the same number of teeth on the gears of the two planetary stages, which - reducing costs - allows an increased number of identical parts.

Eine besonders günstige Anordnung des Zusatzantriebes und der Lager der konzentrischen Wellen wird möglich, wenn das zweite Sonnenrad auf einer Hohlwelle sitzt, die die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Sonnenrad und dem Gehäuse umgibt, welche Hohlwelle mit dem Zusatzantrieb antriebsverbunden ist.A particularly favorable arrangement of the auxiliary drive and the bearings of the concentric shafts is possible when the second sun gear is seated on a hollow shaft which surrounds the non-rotatable connection between the first sun gear and the housing, which hollow shaft is drivingly connected to the auxiliary drive.

Der Zusatzantrieb kann an sich von beliebiger Art sein, solange er nur den Zug- und Bremsbetrieb steuerbar in beiden Drehrichtungen erlaubt. Bevorzugt ist er ein Elektromotor mit Untersetzungsgetriebe. Einbau, Energieversorgung und Anbindung an eine anderswo untergebrachte Steuereinheit sind so besonders einfach. Es könnte aber ebenso ein in den vier Quadranten des Kennfeldes regelbarer Hydromotor sein.The additional drive can be of any type as long as it only allows the pulling and braking operation to be controllable in both directions of rotation. It is preferably an electric motor with a reduction gear. Installation, power supply and connection to a control unit housed elsewhere are particularly easy. However, it could also be a hydraulic motor that can be regulated in the four quadrants of the characteristic field.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer schematischen Abbildung beschrieben und erläutert. Die gesamte Differentialgetriebeeinheit befindet sich in einem fahrzeugfesten Gehäuse 1. Die Antriebskraft für das Fahrzeug wird über eine Antriebswelle 2 entweder direkt oder indirekt von einer nicht dargestellten Motor-Getriebeeinheit zur Verfügung gestellt, je nach Disposition des Antriebsstranges, und ob es sich um ein Achsdifferential oder ein Zwischenachsdifferential handelt. Eine erste Ausgangswelle 3 und eine zweite Ausgangswelle 4 sind an entgegengesetzten Seiten aus dem Gehäuse 1 geführt. Sie sind entweder zu den Rädern einer Achse führende Achswellen oder zu zwei angetrieben Achsen führende Wellen. The invention is described and explained below with the aid of a schematic illustration. The entire differential gear unit is located in a housing that is fixed to the vehicle 1 . The driving force for the vehicle is provided by a drive shaft 2 made available either directly or indirectly by a motor-gear unit (not shown), depending on the disposition of the drive train, and whether it is an axle differential or an interaxle differential. A first output wave 3 and a second output shaft 4th are on opposite sides of the housing 1 guided. They are either axle shafts leading to the wheels of one axle or shafts leading to two driven axles.

Im Inneren des Gehäuses ist ein Ausgleichsgetriebe 6, ein Überlagerungsgetriebe 7 und ein steuerbarer Zusatzantrieb 8.Inside the housing is a differential gear 6th , a superposition gear 7th and a controllable auxiliary drive 8th .

Das Ausgleichsgetriebe 6 ist im abgebildeten Ausführungsbeispiel ganz konventionell. Es könnte aber auch ein Planetengetriebe oder bei Einsatz als Zwischenachsdifferential ein Ausgleichsgetriebe mit unsymmetrischer Drehmomentverteilung sein. Hier besteht es aus einem Ausgleichsgehäuse 11 als Eingangsglied mit drehfest darauf einem Großrad 13, das von einem auf der Antriebswelle 2 sitzenden Ritzel 12 angetrieben ist, aus einer Anzahl im Ausgleichsgehäuse 11 gelagerter Ausgleichskegelräder 14, und aus zwei Ausgangsgliedern (15, 16), nämlich einem ersten Abtriebszahnrad und einem zweiten Abtriebszahnrad. Das erste (15) ist drehfest mit der ersten Ausgangswelle 3 verbunden, das zweite (16) mit der koaxial in die entgegengesetzte Richtung weisenden zweiten Ausgangswelle 4. Das Ausgleichsgehäuse 11 hat an einer Seite eine zylindrische Verlängerung 17.The differential gear 6th is completely conventional in the illustrated embodiment. However, it could also be a planetary gear or, when used as an interaxle differential, a differential gear with asymmetrical torque distribution. Here it consists of a differential housing 11 as an input link with a large wheel in a rotationally fixed manner 13th that from one on the drive shaft 2 seated pinion 12th is driven from a number in the differential housing 11 bearing differential bevel gears 14th , and from two output terms ( 15th , 16 ), namely a first output gear and a second output gear. The first ( 15th ) rotates with the first output shaft 3 connected, the second ( 16 ) with the second output shaft pointing coaxially in the opposite direction 4th . The differential housing 11 has a cylindrical extension on one side 17th .

Das Überlagerungsgetriebe 7 ist ein zweistufiges Planetengetriebe, anders gesagt zwei nebeneinander angeordnete Planetensätze. Ein erstes Hohlrad 20 der ersten Stufe kämmt mit ersten Planetenrädern 21, die ihrerseits mit einem ersten Sonnenrad 22 kämmen. Das erste Hohlrad 20 ist drehfest mit der ersten Ausgangswelle 3 und somit mit dem ersten Ausgangsglied 15 des Ausgleichsgetriebes 6 verbunden. Das Sonnenrad 22 ist über eine drehfeste Verbindung (23), ein Rohr mit dem Gehäuse 1 verbunden, steht also immer still. Ein zweites Hohlrad 25 der zweiten Stufe kämmt mit zweiten Planetenrädern 26, die ihrerseits wieder mit einem zweiten Sonnenrad 27 kämmen. Die Planetenräder 21,26 der beiden Stufen sind drehbar auf einem Planetenträger 28 gelagert, der frei drehbar auf der ersten Ausgangswelle 3 gelagert ist.The superposition gear 7th is a two-stage planetary gear, in other words, two planetary sets arranged next to each other. A first ring gear 20th the first stage meshes with the first planetary gears 21 , in turn, with a first sun gear 22nd comb. The first ring gear 20th rotates with the first output shaft 3 and thus with the first output member 15th the differential 6th connected. The sun gear 22nd is via a torsion-proof connection ( 23 ), a pipe with the housing 1 connected, so always stands still. A second ring gear 25th the second stage meshes with second planet gears 26th , in turn, with a second sun gear 27 comb. The planet gears 21 , 26th the two stages can be rotated on a planet carrier 28 mounted that rotates freely on the first output shaft 3 is stored.

Das zweite Sonnenrad 27 ist Teil einer Hohlwelle 31, mit der das Eingangszahnrad 30 des Zusatzantriebes 8 drehfest verbunden ist. Der Zusatzantrieb besteht hier aus einem in allen vier Quadranten seines Kennfeldes steuerbaren Elektromotor und einem Untersetzungsgetriebe 34, von dem das steuerbare Zusatzmoment über ein Zahnrad 32 auf das Eingangszahnrad 30 des Zusatzantriebes 8 übertragen wird. Es könnte aber auch ein Hydromotor sein.The second sun gear 27 is part of a hollow shaft 31 with which the input gear 30th of the auxiliary drive 8th is rotatably connected. The auxiliary drive consists of an electric motor that can be controlled in all four quadrants of its characteristic map and a reduction gear 34 , of which the controllable additional torque via a gear 32 on the input gear 30th of the auxiliary drive 8th is transmitted. But it could also be a hydraulic motor.

Im Betrieb verhält sich die beschriebene Anordnung wie folgt: Bei schlupfloser Geradeausfahrt des Fahrzeuges, bei der sich die beiden Ausgangswellen 3,4 gleich schnell drehen, das Ausgleichsgetriebe 6 also als Block umlauft, drehen sich die beiden Hohlräder 20,25 gleich schnell. Wenn in diesem Betriebszustand kein Drehmoment einseitig zu überlagern ist, steht der Zusatzantrieb 8 still. Somit stehen die beiden Sonnenräder 22,27 still. Die beiden Planetenradsätze rollen frei zwischen ihren jeweiligen Hohl- und Sonnenrädern ab. Soll der Zusatzantrieb 8 die erste Ausgangswelle 3 durch Zufuhr eines Drehmomentes beschleunigen, so wird dieses über das zweite Sonnenrad 27 eingebracht; es dreht sich bezüglich des raumfesten ersten Sonnenrades 22. Die daraus resultierende schnellere Umlaufbewegung der zweiten Planetenräder 26 und mit ihnen die des gemeinsamen Planetenträgers 28 bewirkt eine höhere Drehzahl der ersten Planetenräder 21 und damit auch der ersten Ausgangswelle 3.In operation, the described arrangement behaves as follows: When the vehicle is driving straight ahead without slipping, when the two output shafts are 3 , 4th turn the differential gear at the same speed 6th so revolving as a block, the two ring gears rotate 20th , 25th as fast. If there is no torque to be superimposed on one side in this operating state, the additional drive is at a standstill 8th quiet. Thus the two sun gears are standing 22nd , 27 quiet. The two planetary gear sets roll freely between their respective ring and sun gears. Should the additional drive 8th the first output shaft 3 accelerate by supplying a torque, this is done via the second sun gear 27 brought in; it rotates with respect to the first sun gear, which is fixed in space 22nd . The resulting faster orbital movement of the second planetary gears 26th and with them that of the common planet carrier 28 causes a higher speed of the first planetary gears 21 and thus also the first output shaft 3 .

Soll die zweite Ausgangswelle beschleunigt werden, so wird der Zusatzantrieb 8 in der entgegengesetzten Richtung in Gang gesetzt. Das Überlagerungsgetriebe verhält sich dementsprechend analog. Dadurch wird die erste Ausgangswelle 3 verzögert, was durch die Wirkung des Ausgleichsgetriebes 6 zu einer höheren Drehzahl der zweiten Ausgangswelle 4 führt.If the second output shaft is to be accelerated, the auxiliary drive is used 8th started in the opposite direction. The superposition gear behaves accordingly in the same way. This will be the first output wave 3 delayed what by the action of the differential 6th to a higher speed of the second output shaft 4th leads.

Claims (4)

Differentialgetriebeeinheit mit steuerbarer Drehmoment und Drehzahlverteilung, bestehend aus einem Gehäuse (1), einem Ausgleichsgetriebe (6), einem Überlagerungsgetriebe (7) und einem Zusatzantrieb (8), wobei das Ausgleichsgetriebe (6) ein vom Fahrzeugmotor angetriebenes Eingangsglied, nämlich ein Ausgleichsgehäuse (11), Ausgleichsräder (14) und zwei Ausgangsglieder (15,16) mit je einer Ausgangswelle (3,4) umfasst, und wobei das Überlagerungsgetriebe (7) ein Planetengetriebe ist, das einer Ausgangswelle (3) ein vom Zusatzantrieb (8) erzeugtes Drehmoment mit einer steuerbaren Drehzahl zuführt, wobei das Überlagerungsgetriebe (7) angebunden ist an das stationäre Gehäuse (1) der Differentialgetriebeeinheit, an das Eingangsglied, nämlich das Ausgleichsgehäuse (11) des Ausgleichsgetriebes, an den Zusatzantrieb (8) und an eine einzige Ausgangswelle (3), wobei das Überlagerungsgetriebe (7) ein fünfgliedriges Planetengetriebe ist, das ein erstes (22) und ein zweites (27) Sonnenrad, ein erstes (20) und ein zweites (25) Hohlrad und erste (21) und zweite (26) Planetenräder auf einem gemeinsamen Planetenträger (28) umfasst, wobei die ersten und zweiten Planetenräder (21,26) jeweils mit dem ersten beziehungsweise zweiten Sonnenrad (22,27) und dem ersten beziehungsweise zweiten Hohlrad (20,25) kämmen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (22) mit dem Gehäuse (1) der Differentialgetriebeeinheit drehfest verbunden ist, das zweite Sonnenrad (27) vom Zusatzantrieb (8) angetrieben ist, das zweite Hohlrad (25) mit dem Eingangsglied, nämlich dem Ausgleichsgehäuse (11) des Ausgleichsgetriebes (6) drehfest verbunden ist, das erste Hohlrad (20) mit der betreffenden Ausgangswelle (3) drehfest verbunden ist, und dass der gemeinsame Planetenträger (28) frei drehbar ist. Differential gear unit with controllable torque and speed distribution, consisting of a housing (1), a differential gear (6), a superposition gear (7) and an additional drive (8), the differential gear (6) having an input member driven by the vehicle engine, namely a differential housing (11 ), Differential gears (14) and two output members (15, 16) each with an output shaft (3, 4), and wherein the superposition gear (7) is a planetary gear, which an output shaft (3) a torque generated by the auxiliary drive (8) at a controllable speed, the superposition gear (7) being connected to the stationary housing (1) of the differential gear unit, to the input element, namely the differential housing (11) of the differential gear, to the additional drive (8) and to a single output shaft (3 ), wherein the superposition gear (7) is a five-member planetary gear, which has a first (22) and a second (27) sun gear, a first (20) and a second (25) ring gear and first (21) and second (26) planet gears on a common planet carrier (28), the first and second planet gears (21,26) each with the first and second sun gear (22 , 27) and the first or second ring gear (20, 25) mesh, characterized in that the first sun gear (22) is connected to the housing (1) of the differential gear unit in a rotationally fixed manner, and the second sun gear (27) is driven by the auxiliary drive (8) is, the second ring gear (25) with the input member, namely the The differential housing (11) of the differential gear (6) is non-rotatably connected, the first ring gear (20) is non-rotatably connected to the relevant output shaft (3), and that the common planet carrier (28) is freely rotatable. Differentialgetriebeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erstes und zweites Sonnenrad (22,27), erste und zweite Planetenräder (21,26) und erstes und zweites Hohlrad (20,25) jeweils dieselbe Zähnezahl haben.Differential gear unit according to Claim 1 , characterized in that the first and second sun gears (22, 27), first and second planet gears (21, 26) and first and second ring gears (20, 25) each have the same number of teeth. Differentialgetriebeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sonnenrad (27) drehfest auf einer Hohlwelle (31) sitzt, die die drehfeste Verbindung (23) zwischen dem ersten Sonnenrad (22) und dem Gehäuse (1) umgibt, welche Hohlwelle (31) mit dem Zusatzantrieb (8) antriebsverbunden ist.Differential gear unit according to Claim 1 , characterized in that the second sun gear (27) sits non-rotatably on a hollow shaft (31) which surrounds the non-rotatable connection (23) between the first sun gear (22) and the housing (1), which hollow shaft (31) with the auxiliary drive (8) is connected to the drive. Differentialgetriebeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzantrieb (8) ein steuerbarer Elektromotor (33) mit Untersetzungsgetriebe (34) ist.Differential gear unit according to Claim 1 , characterized in that the additional drive (8) is a controllable electric motor (33) with a reduction gear (34).
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