DE19538661C1 - Differential drive with two stages for cross-country vehicle - Google Patents

Differential drive with two stages for cross-country vehicle

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Abstract

Differential drive train in vehicle in which the planet carrier (14) of the stepped drive (6) has pairs of intermeshing planet wheels (15, 16), and can be selectively coupled to the housing (1) or to the internal gear (17). The internal gear is drivingly connected to the central differential (7). The central differential is made as a further planetary drive mechanism. The internal gear is firmly joined to the internal gear (20) of the central differential.

Description

Die Erfindung handelt von einem Verteilergetriebe, das aus einem Gehäuse, einer Eingangswelle, einem als Planetengetriebe ausgebildeten Stufengetriebe dessen Sonnenrad mit der Eingangs­ welle antriebsverbunden ist, einem Zentraldifferential und ei­ ner ersten und einer zweiten Ausgangswelle für den Antrieb je einer Achse eines Allradfahrzeuges besteht.The invention relates to a transfer case that a housing, an input shaft, a planetary gear trained gearbox whose sun gear with the input shaft is drive-connected, a central differential and egg ner first and a second output shaft for the drive each there is an axle of a four-wheel drive vehicle.

Derartige Verteilergetriebe finden in geländegängigen Fahrzeu­ gen Verwendung, sie sind meist in Fahrzeuglängsrichtung einge­ baut, können es aber auch in Fahrzeugquerrichtung sein. Bei de­ ren Auslegung besteht das Problem, die Untersetzung im Gelände­ gang und die Drehmomentverteilung zwischen den Achsen den fahr­ dynamischen Erfordernissen anzupassen und konstruktiv zu ver­ wirklichen, vor allem wenn Planetengetriebe Verwendung finden.Such transfer cases are found in all-terrain vehicles gene use, they are mostly turned in the vehicle longitudinal direction builds, but it can also be in the vehicle transverse direction. At de There is a problem with their interpretation, the reduction in the terrain gear and the torque distribution between the axles adapt to dynamic requirements and constructively ver real, especially when planetary gears are used.

Ein gattungsgemäßes Verteilergetriebe ist beispielsweise aus der DE 41 06 203 A1 bekannt. Das Stufengetriebe ist als einfa­ ches Planetengetriebe ausgebildet, dessen Planetenträger mit dem Zentraldifferential antriebsverbunden ist und bei dem im Straßengang Planetenträger und Sonnenrad miteinander gekuppelt sind, im Geländegang hingegen Hohlrad und Gehäuse. Bei dieser Konstruktion und vernünftiger Auslegung ist nur ein Unterset­ zungsverhältnis über 2,6 zu verwirklichen. Das ist auch für schweres Gelände zu hoch und gestattet kein synchronisiertes Schalten; man muß das Fahrzeug anhalten, um in den Geländegang zu schalten. Nebstbei ist auch die Schaltvorrichtung durch die nötige Anzahl und Anordnung von Schiebekupplungen aufwendig. A generic transfer case is, for example, from known from DE 41 06 203 A1. The step transmission is as simple Ches planetary gear, the planet carrier with the central differential is connected to the drive and in which Road gear planet carrier and sun gear coupled together ring gear and housing. At this Construction and reasonable design is just a subset implementation ratio above 2.6. That is also for difficult terrain too high and does not allow synchronized Switching; you have to stop the vehicle to get into the terrain to switch. In addition, the switching device is also by the necessary number and arrangement of sliding couplings complex.  

Wenn man hingegen ein einfaches Planetengetriebe über das Hohl­ rad antreibt, ist bei vernünftiger Auslegung nur ein Unterset­ zungsverhältnis unter 1,5 zu verwirklichen, was zu wenig ist, um das für Geländefahrt erforderliche Drehmoment zu erreichen. Außerdem ist man bestrebt, die Anordnung so zu treffen, daß das Planetengetriebe im häufiger gebrauchten Straßengang ohne inne­ res Abrollen umläuft.However, if you have a simple planetary gear over the hollow wheel drives is only a subset with a reasonable design implementation ratio below 1.5, which is too little, to achieve the torque required for off-road driving. In addition, efforts are made to make the arrangement so that the Planetary gear in the frequently used street gears without inside res roll runs around.

Ähnliche Einschränkungen bestehen bei der Auslegung eines Pla­ netendifferentiales hinsichtlich der Drehmomentenverteilung. In dem seltenen Fall, daß die Drehmomente zu den beiden Achsen gleich sein sollen, kann für ein gattungsgemäßes Verteilerge­ triebe auch ein Zentraldifferential in Kegelradbauweise gemäß DE 41 13 965 C2 gewählt werden.Similar restrictions exist when designing a pla net differential with regard to the torque distribution. In the rare case that the torques to the two axes should be the same, for a generic distribution ge also drive a central differential in bevel gear design DE 41 13 965 C2 can be selected.

Es ist daher Ziel der Erfindung, ein gattungsgemäßes Verteiler­ getriebe so auszubilden, daß optimale Drehzahl und Drehmomen­ tenverhältnisse erreichbar sind, bei möglichst geringem Bauauf­ wand und Raumbedarf.It is therefore the aim of the invention, a generic distributor gear train so that optimal speed and torque conditions can be achieved with the smallest possible construction wall and space requirements.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Planetenträ­ ger des Stufengetriebes Paare miteinander kämmender Planetenrä­ der aufweist und wahlweise mit dem Gehäuse oder dem Hohlrad kuppelbar ist, und daß das Hohlrad mit dem Zentraldifferential antriebsverbunden ist. Es handelt sich somit um ein Planetenge­ triebe mit Doppelplanetenrädern, wodurch das Untersetzungsver­ hältnis in weiten Grenzen variiert werden kann. So ist auch der sonst nur schwer zu verwirklichende optimale Bereich um die Untersetzung 2, bei der auch noch eine Synchronisierung möglich ist, erreichbar. Die wahlweise Kupplung des Planetenträgers mit Gehäuse oder Hohlrad erlaubt eine einfache und platzsparende Schaltung mit nur einem Organ.According to the invention this is achieved in that the planet carrier ger of the multi-step transmission pairs of intermeshing planet gears which has and optionally with the housing or the ring gear can be coupled, and that the ring gear with the central differential is connected to the drive. It is therefore a planetary narrowing drives with double planetary gears, whereby the reduction ver ratio can be varied within wide limits. That's the way it is otherwise difficult to realize the optimal area around the Reduction 2, which also allows synchronization is reachable. The optional coupling of the planet carrier with Housing or ring gear allows a simple and space-saving Circuit with only one organ.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Zentraldifferen­ tial als weiteres Planetengetriebe ausgebildet, ist das Hohlrad des Stufengetriebes mit dem Hohlrad des Zentraldifferentiales fest verbunden und der Planetenträger des Zentraldifferentiales ist mit der ersten Ausgangswelle und das Sonnenrad des Zentral­ differentiales ist mit der zweiten Ausgangswelle verbunden (Anspruch 2). Diese ist besonders platzsparend und gestattet die Anpassung an bestimmte Drehmomentverteilungsverhältnisse. Sie gestattet es auch, in einfacher Weise verschiedene Sperr­ kupplungen vorzusehen.In a preferred embodiment, the central difference is tial designed as another planetary gear, the ring gear of the step transmission with the ring gear of the central differential firmly connected and the planet carrier of the central differential  is with the first output shaft and the sun gear of the central differentiales is connected to the second output shaft (Claim 2). This is particularly space-saving and permitted the adaptation to certain torque distribution conditions. It also allows different locks in a simple manner to provide couplings.

Wenn weiters der Planetenträger des Zentraldifferentiales eben­ falls Paare miteinander kämmender Planetenräder aufweist (Anspruch 3), sind alle praktisch erforderlichen Drehmomentver­ teilungen erreichbar, wobei auch eine Kostenreduktion durch Gleichteile möglich ist. Die Ausbildung der beiden Hohlräder als ein gemeinsames Hohlrad (Anspruch 4) bringt weitere Kosten­ reduktion und Platzersparnis.If further the planet carrier of the central differential also if it has pairs of intermeshing planet gears (Claim 3), are all practically required torque ver divisions attainable, whereby also a cost reduction through Same parts is possible. The formation of the two ring gears as a common ring gear (claim 4) brings additional costs reduction and space saving.

In einer vorteilhaften Ausbildung ist die zweite Ausgangswelle über eine Transmission mit einer versetzt angeordneten Achsan­ triebswelle verbunden (Anspruch 5). Diese für längs angeordnete Triebwerke typische Ausbildung ist durch die erfindungsgemäße Getriebekonstruktion besonders begünstigt.In an advantageous embodiment, the second output shaft via a transmission with a staggered Achsan drive shaft connected (claim 5). These for longitudinally arranged Engine typical training is due to the invention Gear construction particularly favored.

In Weiterbildung der Erfindung ist koaxial mit den beiden Planetengetrieben eine Sperrkupplung angeordnet, die zwischen erster und zweiter Ausgangswelle wirkt und die auf der der Ein­ gangswelle abgekehrten Seite des Zentraldifferentiales angeord­ net ist (Anspruch 6). So wird die ungestörte Wirkung und gute Zugänglichkeit erreicht, was besonders vorteilhaft ist, wenn die Sperrkupplung eine Flüssigkeitsreibungskupplung ist (Anspruch 7).In a further development of the invention is coaxial with the two Planetary gear arranged a locking clutch that between first and second output shaft acts and that on the one gear shaft opposite side of the central differential is net (claim 6). So the undisturbed effect and good Accessibility achieved, which is particularly advantageous if the lock-up clutch is a fluid friction clutch (Claim 7).

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:In the following the invention with reference to drawings described and explained. They represent:

Fig. 1 Ein schematischer Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform, Fig. 1 A schematic longitudinal section through a preferred embodiment,

Fig. 2 Die zugehörige konstruktive Ausbildung. Fig. 2 The associated design training.

In Fig. 1 ist das Gehäuse eines erfindungsgemäßen Verteilerge­ triebes mit 1 bezeichnet. Es weist an einer Seite eine Ein­ gangswelle 2 und auf der anderen Seite koaxial eine erste Aus­ gangswelle 3 und eine zweite Ausgangswelle 4 auf, von der aus eine Achsantriebswelle 5, etwa zum Antrieb der Vorderachse, angetrieben wird. Im Inneren des Gehäuses 1 befindet sich ein Stufengetriebe 6, ein von diesem angetriebenes Zentraldifferen­ tial 7, eine Transmission 8 zum Antrieb der Achsantriebswelle 5, eine Sperrkupplung 9 und eine Schaltvorrichtung 10 für das Stufengetriebe 6. Die Transmission 8 weist in der Fig. 1 ein Zwischenzahnrad 11 zum Antrieb der Achsantriebswelle 5 auf. Die Glieder der beiden als Planetengetriebe ausgeführten Getriebe 6, 7 werden anhand von Fig. 2 beschrieben, da die Ausführungs­ formen der beiden Figuren bis auf die abweichende Transmission 8 identisch sind.In Fig. 1, the housing of a distributor gear according to the invention is designated 1 . It has on one side an input shaft 2 and on the other side coaxially from a first output shaft 3 and a second output shaft 4 , from which an axle drive shaft 5 , for example for driving the front axle, is driven. Inside the housing 1 there is a step transmission 6 , a central differential 7 driven by this, a transmission 8 for driving the axle drive shaft 5 , a locking clutch 9 and a switching device 10 for the step transmission 6 . The transmission 8 has an intermediate gear 11 in FIG. 1 for driving the axle drive shaft 5 . The links of the two transmissions 6 , 7 designed as planetary transmissions are described with reference to FIG. 2, since the execution forms of the two figures are identical except for the different transmission 8 .

In Fig. 2 ist die Eingangswelle 2 drehfest mit einer hohlen Sonnenradwelle 12 verbunden, die an ihrem von der Eingangswelle 2 abgewandten Ende ein Sonnenrad 13 bildet. Ein Planetenträger 14 weist erste Planetenräder 15 und zweite Planetenräder 16 auf, die miteinander kämmen und wovon die ersten Planetenräder 15 mit dem Sonnenrad 13 und die zweiten Planetenräder 16 mit einem Hohlrad 17 kämmen. Die zweiten Planetenräder 16 sind nur in Fig. 1 erkennbar, in Fig. 2 sind sie nicht sichtbar, da in Umfangsrichtung versetzt. Die Glieder 13 bis 17 bilden das als Doppelplanetengetriebe ausgebildete Stufengetriebe 6.In FIG. 2, the input shaft 2 is rotationally fixed to a hollow sun gear 12 is connected, which forms at its end facing away from the end of the input shaft 2, a sun gear 13. A planet carrier 14 has first planet gears 15 and second planet gears 16 which mesh with one another and of which the first planet gears 15 mesh with the sun gear 13 and the second planet gears 16 with a ring gear 17 . The second planet gears 16 can only be seen in FIG. 1, they are not visible in FIG. 2 because they are offset in the circumferential direction. The links 13 to 17 form the multi-stage transmission 6 , which is designed as a double planetary transmission.

Das ebenfalls als Doppelplanetengetriebe ausgebildete Zentral­ differential 7 besteht aus einem mit dem Hohlrad 17 des Stufen­ getriebes 6 starr verbundenen oder einstückigen Hohlrad 20, ei­ nem erste Planetenräder 21 und zweite Planetenräder 22 tragen­ den Planetenträger 23 und einem Sonnenrad 25. Die zweiten Pla­ netenräder 22 sind wieder nur in Fig. 1 sichtbar. Der Plane­ tenträger 23 ist über eine Keilverzahnung 24 mit der ersten Ausgangswelle 3 drehfest verbunden und gegenüber dem Planeten­ träger 14 des Stufengetriebes 6 drehbar gelagert. Das Sonnenrad 25 ist über die zweite Ausgangswelle 4, die hier nur ein hohler Stummel ist, mit der Transmission 8 verbunden. Die Transmission 8 besteht aus einem Abtriebszahnrad 26 für einen Zahnriemen 27, der ein Transmissionszahnrad 28 auf der Achsantriebswelle 5 an­ treibt. Von letzterem ist aus Gründen der Darstellung nur die untere Hälfte zu sehen und der Achsabstand von Abtriebszahnrad 26 und Transmissionszahnrad 28 verkürzt.The also formed as a double planetary gear central differential 7 consists of a with the ring gear 17 of the step gear 6 rigidly connected or one-piece ring gear 20 , egg nem first planet gears 21 and second planet gears 22 carry the planet carrier 23 and a sun gear 25th The second Pla netenheels 22 are again only visible in Fig. 1. The tarpaulin carrier 23 is non-rotatably connected via a spline 24 to the first output shaft 3 and rotatably supported relative to the planet carrier 14 of the step transmission 6 . The sun gear 25 is connected to the transmission 8 via the second output shaft 4 , which is here only a hollow stub. The transmission 8 consists of an output gear 26 for a toothed belt 27 , which drives a transmission gear 28 on the axle drive shaft 5 . For reasons of illustration, only the lower half of the latter can be seen and the center distance of the output gear 26 and the transmission gear 28 is shortened.

Das Abtriebszahnrad 26 ist beiderseits im Gehäuse gelagert und über eine Keilverzahnung 30 mit dem Außenteil 31 einer Flüssig­ keitsreibungskupplung antriebsverbunden. Deren Innenteil 33 ist über eine Keilverzahnung 34 mit der ersten Ausgangswelle 3 drehfest verbunden. Im Inneren der von den Teilen 31, 33 gebil­ deten Flüssigkeitsreibungskupplung befindet sich ein Paket 32 von abwechselnd mit dem einen und dem anderen Teil drehfest verbundenen Lamellen.The output gear 26 is mounted on both sides in the housing and drive-connected via a spline 30 to the outer part 31 of a liquid friction clutch. The inner part 33 is connected in a rotationally fixed manner to the first output shaft 3 via a spline 34 . In the interior of the fluid friction clutch formed by the parts 31 , 33 there is a packet 32 of alternately connected to the one and the other part rotatably connected plates.

Die Schaltvorrichtung 10 für das Stufengetriebe 6 befindet sich auf der Seite der Eingangswelle 2 und umgibt diese. Der Plane­ tenträger 14 des Stufengetriebes 6 ist über eine Keilverzahnung 40 mit einem Kuppelzahnrad 41 mit entsprechender Außenverzah­ nung 42 verbunden, das im Gehäuse in geeigneter Weise gelagert ist. In die Verzahnung 42 greift eine diese umgebende ver­ schiebbare Schaltmuffe 43 mit einer entsprechenden Außennut für den Eingriff einer nicht abgebildeten Schaltgabel. Die Schalt­ muffe 43 ist in starker Linie in der Neutralstellung N einge­ zeichnet, in der das Stufengetriebe 6 nicht durchtreibt.The switching device 10 for the step transmission 6 is located on the side of the input shaft 2 and surrounds it. The tarpaulin carrier 14 of the step transmission 6 is connected via a spline 40 with a coupling gear 41 with a corresponding external toothing 42 , which is mounted in a suitable manner in the housing. In the toothing 42 engages a surrounding sliding sliding sleeve 43 with a corresponding outer groove for the engagement of a shift fork, not shown. The shift sleeve 43 is drawn in a strong line in the neutral position N, in which the step transmission 6 does not drive through.

An diese Verzahnung 42 schließt auf einer Seite (im Bild links) ein erster Kuppelteil 44 an, der als gehäusefester Zahnring ausgebildet und dem eine Synchronisiervorrichtung 45 vorgeord­ net ist. Auf der anderen Seite (im Bild rechts) schließt ein zweiter Kupplungsteil 46 an, der mit dem Hohlrad 17 des Stufen­ getriebes 6 drehfest verbunden und dem wieder eine Synchroni­ siervorrichtung 47 vorgeordnet ist.This toothing 42 is connected on one side (in the picture on the left) to a first coupling part 44 which is designed as a toothed ring fixed to the housing and to which a synchronizing device 45 is pre-arranged. On the other side (in the picture on the right) connects to a second coupling part 46 , which is connected to the ring gear 17 of the step transmission 6 in a rotationally fixed manner and which is again preceded by a synchronizing device 47 .

Wird nun die Schaltmuffe 43 nach links verschoben, also in die strichliert angedeutete Stellung gebracht, so verbindet sie die Verzahnung 42 des Kuppelzahnrades 41 unter Zwischenschaltung der Synchronvorrichtung 45 mit dem ersten Kupplungsteil 44, also mit dem Gehäuse. Das ist die Stellung L, der langsame Gang oder Geländegang.If the shift sleeve 43 is now shifted to the left, that is to say brought into the position indicated by the broken line, it connects the toothing 42 of the coupling gear 41 with the interposition of the synchronizing device 45 with the first coupling part 44 , that is to say with the housing. This is position L, the slow gait or off-road gait.

Wird die Schaltmuffe 43 hingegen aus der Neutralstellung N nach rechts verschoben, so verbindet sie die Verzahnung 42 des Kup­ pelzahnrades 41 mit dem zweiten Kupplungsteil 46, wodurch Pla­ netenträger 14 und Hohlrad 17 des Stufengetriebes 6 gegeneinan­ der blockiert sind, dieses also als Ganzes ohne inneres Rollen umlauft. Das ist die Schaltstellung H, der Straßengang.However, if the shift sleeve 43 is shifted from the neutral position N to the right, it connects the toothing 42 of the cup gear 41 to the second coupling part 46 , whereby Pla carrier 14 and ring gear 17 of the step transmission 6 are blocked against each other, so this as a whole without an interior Rolls around. That is the switch position H, the street gear.

Das beschriebene Verteilergetriebe zeichnet sich durch beson­ ders geringen Platzbedarf und eine einfache Schaltvorrichtung aus. Es kann sowohl längs als auch quer in einem Kraftfahrzeug untergebracht sein.The transfer case described is characterized by particular ders small footprint and a simple switching device out. It can be used both lengthways and crossways in a motor vehicle be housed.

Claims (7)

1. Verteilergetriebe bestehend aus einem Gehäuse (1), einer Eingangswelle (2), einem als Planetengetriebe ausgebildeten Stufengetriebe (6) dessen Sonnenrad (13) mit der Eingangswelle (2) antriebsverbunden ist, einem Zentraldifferential (7) und einer ersten (3) und einer zweiten (4) Ausgangswelle (3, 4) für den Antrieb je einer Achse eines Allradfahrzeuges, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Planetenträger (14) des Stufengetriebes (6) Paare miteinander kämmender Planetenräder (15, 16) aufweist und wahlweise mit dem Gehäuse (1) oder dem Hohlrad (17) kuppel­ bar ist, und daß das Hohlrad (17) mit dem Zentraldifferential (7) antriebsverbunden ist.1. Transfer case consisting of a housing ( 1 ), an input shaft ( 2 ), a planetary gear ( 6 ) whose sun gear ( 13 ) is drive-connected to the input shaft ( 2 ), a central differential ( 7 ) and a first ( 3 ) and a second ( 4 ) output shaft ( 3 , 4 ) for driving one axle of an all-wheel drive vehicle, characterized in that the planet carrier ( 14 ) of the step transmission ( 6 ) has pairs of intermeshing planet gears ( 15 , 16 ) and optionally with the Housing ( 1 ) or the ring gear ( 17 ) is coupling bar, and that the ring gear ( 17 ) with the central differential ( 7 ) is drive-connected. 2. Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentraldifferential (7) als weiteres Planetengetriebe ausgebildet ist, daß das Hohlrad (17) des Stufengetriebes (6) mit dem Hohlrad (20) des Zentraldifferentiales (7) fest verbun­ den ist und daß der Planetenträger (23) des Zentraldifferen­ tiales (7) mit der ersten Ausgangswelle (3) und das Sonnenrad (25) des Zentraldifferentiales mit der zweiten Ausgangswelle (4) verbunden ist.2. Transfer case according to claim 1, characterized in that the central differential ( 7 ) is designed as a further planetary gear that the ring gear ( 17 ) of the step transmission ( 6 ) with the ring gear ( 20 ) of the central differential ( 7 ) is the verbun and that the planet carrier ( 23 ) of the central differential ( 7 ) is connected to the first output shaft ( 3 ) and the sun gear ( 25 ) of the central differential is connected to the second output shaft ( 4 ). 3. Verteilergetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (23) des Zentraldifferentiales (7) eben­ falls Paare miteinander kämmender Planetenräder (21, 22) auf­ weist.3. Transfer case according to claim 2, characterized in that the planet carrier ( 23 ) of the central differential ( 7 ) if pairs of intermeshing planet gears ( 21, 22 ). 4. Verteilergetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hohlräder (17, 20) als ein gemeinsames Hohlrad ausgebildet sind. 4. Transfer case according to claim 2, characterized in that the two ring gears ( 17 , 20 ) are designed as a common ring gear. 5. Verteilergetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ausgangswelle (4) über eine Transmission (8) mit einer versetzt angeordneten Achsantriebswelle (5) verbunden ist.5. Transfer case according to claim 2, characterized in that the second output shaft ( 4 ) is connected via a transmission ( 8 ) to a staggered final drive shaft ( 5 ). 6. Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial mit den beiden Planetengetrieben (6, 7) eine Sperrkupplung (9) angeordnet ist, die zwischen erster (3) und zweiter (4) Ausgangswelle (3, 4) wirkt und auf der der Eingangs­ welle (2) abgekehrten Seite des Zentraldifferentiales (7) ange­ ordnet ist.6. Transfer case according to claim 1, characterized in that a locking clutch ( 9 ) is arranged coaxially with the two planetary gears ( 6 , 7 ), which acts between the first ( 3 ) and second ( 4 ) output shaft ( 3 , 4 ) and on the the input shaft ( 2 ) opposite side of the central differential ( 7 ) is arranged. 7. Verteilergetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkupplung (9) eine Flüssigkeitsreibungskupplung ist.7. Transfer case according to claim 6, characterized in that the locking clutch ( 9 ) is a fluid friction clutch.
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