DE4408587C2

DE4408587C2 - Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential

Info

Publication number: DE4408587C2
Application number: DE4408587A
Authority: DE
Inventors: Yasuji Shibahata; Shoji Tokushima
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1993-04-16
Filing date: 1994-03-14
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2014-03-15
Also published as: DE4408587A1; US5437583A; US5518463A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential mit einem Eingangselement und zwei Ausgangselemen ten, wobei ein an das Eingangselement des Differentials angelegtes Drehmoment mit einem vorbestimmten Verhältnis auf die zwei Ausgangs elemente verteilt wird.

Das Differential ist in einem Kraftübertragungssystem eines Kraftfahrzeugs so angeordnet, daß es bei Kurvenfahrt eine zwischen linken und rechten Rädern entstehende Drehzahldifferenz ausgleicht und ein Motordrehmoment im geeigneten Verhältnis auf die linken und rechten Räder verteilt. Jedoch wird das üblicherweise verwendete Differential durch eine Differenz zwischen auf die linken und rechten Räder wirkenden Belastungen betätigt, und daher besteht das Problem, daß, wenn eines der Räder auf einer Straßenoberfläche mit einem geringeren Reibkoeffizienten fährt und dieses Rad durchdreht, die Höhe des auf das andere Rad übertragenen Drehmo ments abnimmt, oder die Drehmomentübertragung blockiert wird.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat der Anmelder in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 321435/92 bereits eine Verteilungsvor richtung für ein Differential vorgeschlagen, die zur Steuerung des Differen tials auf Basis eines Drehwinkels eines Lenkrads und/oder einer Fahrzeug geschwindigkeit ausgebildet ist, um ein Drehmoment zu verteilen, das für den Betriebszustand der linken und rechten Räder geeignet ist.

Fig. 5 zeigt den Aufbau einer herkömmlichen Drehmomentverteilungsvor richtung für ein Differential. Wie in Fig. 5 gezeigt, umfaßt ein Differential D vom Planetengetriebetyp, das Antriebskraft einer Maschine E durch ein Getriebe M erhält, ein Ringrad 01 als Eingangselement, einen Planetenträger 02 als erstes Ausgangselement und ein Sonnenrad 03 als zweites Aus gangselement. Der Planetenträger 02 ist an ein rechtes Rad W_R ange schlossen, und das Sonnenrad 03 ist an ein linkes Rad W_L angeschlossen. Ein Planetengetriebe P zur Drehmomentverteilung auf die linken und rechten Räder W_R und W_L umfaßt ein Sonnenrad 05, das von einem Motor 04 angetrieben ist, einen Planetenträger 06, der mit dem Sonnenrad 03 des Differentials D verbunden ist, und ein Ringrad 07, das mit dem Planeten träger 02 des Differentials D verbunden ist. Die Verbindung des Planeten trägers 02 mit dem Ringrad 07 erhält man durch ein Paar koaxial gekoppel ter Stirnräder 010 und 011, die mit einer Außenverzahnung 08 an dem Planetenträger 02 bzw. einer Außenverzahnung 09 an dem Ringrad 07 kämmen.

Das Drehmoment der Maschine E wird mit einem vorbestimmten Verhältnis auf die linken und rechten Räder W_R und W_L übertragen, indem man den Motor 04 mit einer vorbestimmten Drehzahl vorwärts- und rückwärtslaufen läßt.

Jedoch besteht bei der oben beschriebenen herkömmlichen Drehmomentver teilungsvorrichtung nicht nur ein Problem darin, daß sich der Durchmesser um einen Wert erhöht, der den Stirnrädern 010 und 011 entspricht, weil das Ringrad 07 des Planetengetriebes P und der Planetenträger 02 des Differentials D durch das Paar Stirnräder 010 und 011 mit der Drehmoment verteilungsvorrichtung verbunden sind, sondern auch ein Problem darin, daß sich das Gesamtgewicht erhöht, weil auf die Stirnräder 010 und 011 ein großes Drehmoment wirkt. Weiter bestand herkömmlich ein Problem darin, daß die Konstruktionsfreiheit eingeschränkt war, weil der Radius r₁ der Außenverzahnung 09 an dem Ringrad 07 und der Radius r₂ der Außenver zahnung 08 an dem Planetenträger 02 einer Beziehung genügen muß:

r₂/r₁ = 1 + (Zs/Zr) (1),

wobei Zs und Zr die Zähnezahl des Sonnenrads 05 bzw. des Ringrads 07 des Planetengetriebes P bezeichnen.

Um die Größe einer solchen Drehmomentverteilungsvorrichtung für das Differential zu verringern, möchte man einen kleinen leichten Motor verwenden. Jedoch ergibt ein kleiner leichter Motor nur ein geringeres Drehmoment, und daher muß man das Übersetzungsverhältnis zum Verstärken des Drehmoments erhöhen.

Um bei der herkömmlichen Drehmomentverteilungsvorrichtung das Drehmoment des Motors 04 zu verstärken, muß man die Zähnezahl eines Ritzels 012 verringern, das an der Ausgangswelle des Motors vorgsehen ist, und die Zähnezahl einer Außenverzahnung 013, die mit dem Sonnenrad 05 einstückig ist, erhöhen. Jedoch besteht eine Grenze bei der Minderung der Zähnezahl des Ritzels 012, und darüber hinaus besteht das Problem, daß bei Erhöhung der Zähnezahl der Außenverzahnung 013 der Durchmesser der Drehmomentverteilungsvorrichtung ansteigt.

Ziel der Erfindung ist es daher, eine Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential anzugeben, deren Durchmesser und Gewicht verringert ist.

Um das obige Ziel zu erreichen, wird eine Drehmomentverteilungsvor richtung für ein Differential nach Anspruch 1 vorgeschlagen.

Hierbei erübrigt sich das Stirnrad zur Verbindung des Differentials mit dem Planetengetriebe, so daß man den Durchmesser der Drehmomentverteilungs vorrichtung verringern kann. Darüber hinaus braucht man die Zähnezahl jedes Rades des Planetengetriebes nicht festlegen, was bei Verwendung des Stirnrads erforderlich ist, wodurch man eine verbesserte Konstruktions freiheit erhält. Weiter wird ein auf die zwei Ausgangselemente des Differentials verteiltes Drehmoment auf das erste Planetengetriebe, das zweite Planetengetriebe und das Differential verteilt, und daher kann man die Festigkeit jedes Getriebes senken und das Gesamtgewicht verringern.

Um eine Antriebsquelle verwenden zu können, die nur ein geringes Drehmoment abgibt, ohne den Durchmesser der Drehmomentverteilungsvor richtung zu vergrößern, wird eine Ausführung nach Anspruch 7 vor geschlagen.

Wenn hierbei eine Antriebskraft von der Antriebsquelle auf die ersten und zweiten Planetengetriebe übertragen wird, läßt sich das Drehmoment der Antriebs quelle mindern, selbst wenn die Drehzahl der Antriebsquelle durch ein großes Übersetzungsverhältnis verringert ist. Dies ermöglicht die Ver wendung einer leichten und kleinen Antriebsquelle geringen Drehmoments bei einer verringerten Zähnezahl jedes an die Antriebsquelle angeschlossenen Elements, während man einen baulichen Größenanstieg der Drehmomentverteilungs vorrichtung vermeidet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential einer ersten Ausführung;

Fig. 2 zeigt eine Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential einer zweiten Ausführung;

Fig. 3 zeigt eine Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential einer dritten Ausführung;

Fig. 4 zeigt eine Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential einer vierten Ausführung; und

Fig. 5 zeigt eine herkömmliche Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential.

Fig. 1 zeigt eine Drehmomentverteilungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführung bei einem Kraftfahrzeug mit Frontmotor und Frontantrieb. Ein Getriebe M ist an eine Maschine E angeschlossen, die in einer Kraftfahr zeugkarosserie quer angebracht ist. Eine Differentialeingangswelle 1, die eine Ausgangswelle des Getriebes M ist, umfaßt ein Eingangsrad 2 zur Übertragung einer Antriebskraft auf ein Differential D vom Planetengetriebe typ.

Das Differential D umfaßt einen Planetenträger 8, der folgende Zahnräder miteinander kämmend trägt: ein Ringrad 4 mit einer Außenverzahnung 3 am Außenumfang, das mit dem Eingangsrad 2 der Differentialeingangswelle 1 kämmt, ein Sonnenrad 5, das koaxial innerhalb des Ringrads 4 angeordnet ist, ein Außenplanetenrad 6, das mit dem Ringrad 4 kämmt, und ein Innenplanetenrad 7, das mit dem Sonnenrad 5 kämmt. In dem Differential D wirkt das Ringrad 4 als das Eingangselement. Der Planetenträger 8, der als eines der Ausgangselemente wirkt, ist durch eine rechte Welle 9 an ein rechtes Rad W_R angeschlossen, während das Sonnenrad 5, das als das andere Ausgangselement dient, durch eine linke Welle 10 an ein linkes Rad W_L angeschlossen ist.

Die Drehmomentverteilungsvorrichtung 11 verteilt ein von dem Ringrad 4, welches das Eingangselement des Differentials D ist, erhaltenes Drehmo ment auf die zwei Ausgangselemente, das sind der Planetenträger 8 und das Sonnenrad 5, mit einem vorbestimmten Verhältnis.

Die Drehmomentverteilungsvorrichtung 11 umfaßt ein erstes P₁ und ein zweites Planetengetriebe P₂, die an der linken Welle 10 nebeneinander liegen und den gleichen Aufbau haben. Das erste Planetengetriebe P₁ umfaßt einen ersten Planetenträger 12 ₁ ein erstes Planetenrad 13 ₁, ein erstes Sonnenrad 14 ₁ und ein erstes Ringrad 15 ₁. Der erste Planetenträger 12 ₁ ist mit dem Planetenträger 8 des Differentials D integral durch eine Buchse 16 gekoppelt, die auf einen Außenumfang der linken Welle 10 aufgesetzt ist.

Das zweite Planetengetriebe P₂ umfaßt einen zweiten Planetenträger 12 ₂, ein zweites Planetenrad 13 ₂, ein zweites Sonnenrad 14 ₂ und ein zweites Ringrad 15 ₂. Der zweite Planetenträger 12 ₂ ist an die linke Welle 10 gekoppelt. Das zweite Ringrad 15 ₂ ist an ein Gehäuse nichtdrehbar angeschlossen, und das zweite Sonnenrad 14 ₂ ist integral mit dem ersten Sonnenrad 14 ₁ ausgebildet.

Die Drehmomentverteilungsvorrichtung 11 umfaßt eine Hydraulikpumpe 17, die von der Maschine E angetrieben ist, und einen Hydraulikmotor 18, der mit von der Hydraulikpumpe 17 abgegebenem Öl angetrieben ist. Die Hydraulikpumpe 17 ist durch ein Ritzel 19 angetrieben, das an einer Eingangswelle der Hydraulikpumpe 17 befestigt ist und mit den Zähnen der Außenverzahnung 3 des Differentials D kämmt. Der Hydraulikmotor 18 treibt die Drehmomentverteilungsvorrichtung 11 mit einem Ritzel 20, das an einer Ausgangswelle des Hydraulikmotors 18 befestigt ist und mit einer Außenverzahnung 21 kämmt, das integral mit dem ersten Ringrad 15 ₁ des ersten Planetengetriebes P₁ gebildet ist.

Nachfolgend ist der Betrieb der ersten Ausführung beschrieben.

Während gerader Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs bleibt der Hydraulikmotor 18 in einem angehaltenen Zustand, und das erste Ringrad 15 ₁ des ersten Planetengetriebes P₁, das durch das Ritzel 20 und die Außenverzahnung 21 mit dem Hydraulikmotor 18 verbunden ist, steht. Das zweite Ringrad 15 ₂ des zweiten Planetengetriebes P₂ ist an dem Gehäuse festgehalten, daher sind die ersten und zweiten Ringräder 15 ₁ und 15 ₂ fest. Andererseits sind die ersten und zweiten Sonnenräder 14 ₁ und 14 ₂ einstückig miteinander ausgebildet. Der erste Planetenträger 12 ₁, der das mit dem ersten Sonnenrad 14 ₁ und dem ersten Ringrad 15 ₁ kämmende erste Planetenrad 13 ₁ trägt, dreht sich daher mit der gleichen Drehzahl und in der gleichen Richtung relativ zu dem zweiten Planetenträger 12 ₂, der das mit dem zweiten Sonnenrad 14 ₂ und dem zweiten Ringrad 15 ₂ kämmende zweite Planetenrad 13 ₂ trägt.

Die mit dem ersten Planetenträger 12 ₁ integrale rechte Welle 9 und die mit dem zweiten Planetenträger 12 ₂ integrale linke Welle 10 drehen sich mit der gleichen Drehzahl in die gleiche Richtung und damit auch die Drehzahlen des Planetenträgers 8 und des Sonnenrads 5, die ein Paar der Ausgangs elemente des Differentials D sind.

Wenn man das Lenkrad dreht, damit das Fahrzeug eine Kurve fährt, wird eine erforderliche Drehzahldifferenz zwischen den linken und rechten Rädern W_R und W_L auf Basis eines Lenkwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, und der Hydraulikmotor 18 wird in eine Richtung und mit einer Drehzahl angetrieben, die beide der Drehzahldifferenz entsprechen. Im Ergebnis dreht sich das erste Ringrad 15 ₁ des ersten Planetengetriebes P₁ so daß eine Drehzahldifferenz zwischen dem ersten Ringrad 15 ₁ und dem an dem Gehäuse festen zweiten Ringrad 15 ₂ des zweiten Planetengetriebes P₂ erzeugt wird. Diese Drehzahldifferenz bewirkt eine Differenzdrehung auch zwischen den ersten und zweiten Planetenträgern 12 ₁ und 12 ₂, und schließlich entsteht eine den Drehzahlen und der Drehrichtung des Hydraulikmotors 18 entsprechende Drehzahldifferenz zwischen der mit dem ersten Planetenträger 12 ₁ integralen rechten Welle 9 und der mit dem zweiten Planetenträger 12 ₂ integralen linken Welle 10. Die Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Wellen 9 und 10 wird durch die Außen- und Innenplanetenräder 6 und 7 des Differentials D ausgeglichen.

Die Drehmomentverteilungsvorrichtung 11 arbeitet im einzelnen wie folgt. Die Drehzahlen der ersten und zweiten Planetenträger 12 ₁ und 12 ₂ der ersten und zweiten Planetengetriebe P₁ und P₂ sind mit Nc1 und Nc2 bezeichnet. Die Drehzahlen der ersten und zweiten Ringräder 15 ₁ und 15 ₂ sind mit Nr1 und Nr2 bezeichnet. Die Drehzahlen der ersten und zweiten Sonnenräder sind mit Ns1 und Ns2 bezeichnet. Die Drehzahl der rechten Welle ist mit N_R bezeichnet und die Drehzahl der linken Welle ist mit N_L bezeichnet.

Für das erste Planetengetriebe P₁ gilt folgende bekannte Gleichung:

(1 + λ) Nc1 = Nr1 + λNs1 (2).

Für das zweite Planetengetriebe P₂ gilt folgende Gleichung:

(1 + λ) Nc2 = Nr2 + λNs2 (3),

wobei λ ein Verhältnis (λ = Zs/Zr) der Zähnezahl des Sonnenrads 14 ₁, 14 ₂ zu der Zähnezahl des Ringrads 15 ₁, 15 ₂ ist.

Während gerader Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs wird der Hydraulikmotor 18 nicht angetrieben, und daher steht das Ringrad 15, des ersten Planetenge triebes P₁.

Daher wird Nr1 = 0 in die obige Gleichung (2) eingesetzt, und es ergibt sich:

Ns1 = {(1 + λ) / λ} Nc (4).

Weil das Ringrad 15 ₂ des zweiten Planetengetriebes P₂ an dem Gehäuse fest ist, wird Nr2 = 0 in die obige Gleichung (3) eingesetzt, und es ergibt sich:

Ns2 = {(1 + λ) / λ} Nc2 (5).

Weil die ersten und zweiten Sonnenräder 14 ₁ und 14 ₂ einstückig gekoppelt sind, ist Ns1 = Ns2, und daher ergibt sich aus den obigen Gleichungen (4) und (5) Nc1 = Nc2.

Bei nichtangetriebenem Hydraulikmotor 18 werden die Drehzahlen Nc1 des ersten Planetenträgers 12 ₁ und die Drehzahlen Nc2 des zweiten Planeten trägers 12 ₂ auf gleichem Wert gehalten, und im Ergebnis ist die Drehzahl der mit dem ersten Planetenträger 12 ₁ integralen rechten Welle 9 gleich der Drehzahl der mit dem zweiten Planetenträger 12 ₂ integralen linken Welle 10.

Bei Kurvenfahrt des Fahrzeugs ergibt sich folgendes.

Die Gleichungen (2) und (3) unterliegen einer Subtraktion ihrer entsprechen den Seiten voneinander, woraus sich folgende Gleichung ergibt:

(1 + λ) (Nc2-Nc1) = (Nr2-Nr1) + λ(Ns2-Ns1) (6).

In diesem Fall ist Nc2-Nc1 (eine Differenzdrehung zwischen den ersten und zweiten Planetenträgern 12 ₁ und 12 ₂) ist gleich N_R-N_L= ΔN (eine Differenzdrehung zwischen den linken und rechten Wellen 9 und 10); Ns1-Ns1 (eine Differenzdrehung zwischen den ersten und zweiten Sonnenrädern 14 ₁ und 14 ₂) ist gleich 0; und Nr2 (die Drehzahl des an dem Gehäuse festen zweiten Ringrads 15 ₂) ist gleich 0. Wenn man dies in die obige Gleichung (6) einsetzt, ergibt sich folgendes:

Nr1 = -(1 + λ) ΔN (7).

Die Gleichung (7) zeigt, daß zur Bildung einer Differenzdrehung zwischen den linken und rechten Wellen 9 und 10 das erste Ringrad 15 ₁ des ersten Planetengetriebes P₁ mit einer Drehzahl gleich -(1 + λ) ΔN von dem Hydraulikmotor 18 anzutreiben ist.

Die Drehmomentverteilungsvorrichtung 11 der ersten Ausführung stellt sicher, daß die bisher erforderlichen Stirnräder 010 und 011 (siehe Fig. 5) zur Verbindung des Differentials D mit dem Planetengetriebe P nicht mehr erforderlich sind und sich aus diesem Grund der Durchmesser der Drehmo mentverteilungsvorrichtung 11 verringern läßt. Darüber hinaus braucht man die Zähnezahl in der obigen Gleichung (1), was bei Verwendung der Stirnräder 010 und 011 erforderlich ist, nicht festlegen, was zu einer wesentlich verbesserten Konstruktionsfreiheit führt. Weil darüber hinaus das den rechten und linken Rädern W_R und W_L zugeteilte Drehmoment auf das erste Planetengetriebe P₁ das zweite Planetengetriebe P₂ und das Differen tial D verteilt wird, kann man die Festigkeit jedes der Getriebe verringern, um das Gewicht zu senken.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführung.

Der Unterschied zwischen den ersten und zweiten Ausführungen liegt darin, daß die Rollen der ersten und zweiten Sonnenräder 14 ₁ und 14 ₂ und der ersten und zweiten Ringräder 15 ₁ und 15 ₂ gegeneinander vertauscht sind. Insbesondere sind in dieser zweiten Ausführung die ersten und zweiten Ringräder 15 ₁ und 15 ₂ integral ausgebildet, und die an dem ersten Sonnenrad 14 ₁ gebildete Außenverzahnung 22 kämmt mit dem Ritzel 20 des Hydraulikmotors 18, während das zweite Sonnenrad 14 ₂ an dem Gehäuse fest ist.

Auch bei der zweiten Ausführung erhält man einen ähnlichen Effekt wie bei der ersten Ausführung.

Die Rollen der drei Elemente der ersten und zweiten Planetengetriebe P₁ und P₂, das sind das Paar von Planetenträgern 12 ₁ und 12 ₂, das Paar von Sonnenrädern 14 ₁ und 14 ₂ und das Paar von Ringrädern 15 ₁ und 15 ₂, können gegeneinander ausgetauscht werden. Die ersten und zweiten Ausführungen zeigen zwei von sechs Kombinationsarten.

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführung. In dieser dritten Ausführung ist der zweite Planetenträger 12 ₂ in dem zweiten Planetengetriebe P₂ an die linke Welle 10 angeschlossen, und das Sonnenrad 14 ₂ ist mit dem ersten Sonnenrad 14 ₁ einstückig geformt.

Die Drehmomentverteilungsvorrichtung 11 umfaßt eine Hydraulikpumpe 17, die von der Maschine E angetrieben ist, und einen Hydraulikmotor 18, der mit von der Hydraulikpumpe 17 abgegebenem Öl angetrieben ist. Die Hydraulikpumpe 17 ist von einem an ihrer Eingangswelle befestigten Ritzel 19 angetrieben, das mit einer Außenverzahnung 3 des Differentials D kämmt. Der Hydraulikmotor 18 hat ein an seiner Ausgangswelle befestigtes Ritzel 20, das mit einer Außenverzahnung 21 kämmt, die an dem ersten Ringrad 15 ₁ des ersten Planetengetriebes P₁ integral gebildet ist, und ein an seiner Ausgangswelle befestigtes Ritzel 22, das mit dem zweiten Ringrad 15 ₂ des zweiten Planetengetriebes P₂ kämmt. Das Übersetzungsverhältnis von dem Ritzel 20 zu der Außenverzahnung 21 ist ein wenig kleiner eingestellt als das Übersetzungsverhältnis von dem Ritzel 22 zu der Außenverzahnung 23. Bei Antrieb des Hydraulikmotors 18 wird das erste Ringrad 15 ₁ des ersten Planetengetriebes P₁ mit einer Drehzahl dehend angetrieben, die ein wenig größer als die des zweiten Ringrads 15 ₂ des zweiten Planetengetriebes P₂ ist.

Nachfolgend ist der Betrieb der dritten Ausführung beschrieben.

Während gerader Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs steht der Hydraulikmotor 18, und das erste Ringrad 15 ₁ des ersten Planetengetriebes P₁, das durch das Ritzel 20 und die Außenverzahnung 21 an den Hydraulikmotor 18 ange schlossen ist, und das zweite Ringrad 15 ₂ des zweiten Planetengetriebes P₂, das durch das Ritzel 22 und die Außenverzahnung 23 an den Hydraulikmo tor 18 angeschlossen ist, sind zueinander fest. Weil andererseits die ersten und zweiten Sonnenräder 14 ₁ und 14 ₂ integral geformt sind, dreht sich der erste Planetenträger 12 ₁, der das mit dem ersten Sonnenrad 14 ₁ und dem ersten Ringrad 15 ₁ kämmende erste Planetenrad 13 ₁ trägt, mit der gleichen Drehzahl und in der gleichen Richtung wie der zweite Planetenträger 12 ₂, der das mit dem zweiten Sonnenrad 14 ₂ und dem zweiten Ringrad 15 ₂ kämmende zweite Planetenrad 13 ₂ trägt.

Im Ergebnis drehen sich die mit dem ersten Planetenträger 12 ₁ integrale rechte Welle 9 und die mit dem zweiten Planetenträger 12 ₂ integrale linke Welle 10 mit der gleichen Drehzahl und in der gleichen Richtung und damit auch die Drehzahlen des Planetenträgers 8 und des Sonnenrads 5, die ein Paar von Ausgangselementen des Differentials D sind.

Wenn man das Lenkrad dreht, damit das Fahrzeug eine Kurve fährt, wird die erforderliche Drehzahldifferenz zwischen den linken und rechten Rädern W_L und W_R auf Basis eines Lenkwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, und der Hydraulikmotor 18 wird mit der Drehzahl und in einer Richtung angetrieben, die beide dieser Differenzdrehzahl entsprechen. Im Ergebnis werden das erste Ringrad 15, des ersten Planetengetriebes P₁ und das zweite Ringrad 15 ₂ des zweiten Planetengetriebes P₂ mit leicht unterschiedlichen Drehzahlen gedreht, wodurch eine Differenzdrehung zwischen den ersten und zweiten Ringrädern 15 ₁ und 15 ₂ erzeugt wird. Diese Differenzdrehung bewirkt eine Differenzdrehung auch zwischen den ersten und zweiten Planetenträgern 12 ₁ und 12 ₂. Schließlich wirkt eine der Drehzahl und der Drehrichtung des Hydraulikmotors 18 entsprechende Differenzdrehung zwischen der mit dem ersten Planetenträger 12 ₁ integralen rechten Welle 9 und der mit dem zweiten Planetenträger 12 ₂ integralen linken Welle 10. Die Differenzdrehung zwischen den rechten und linken Wellen 9 und 10 wird durch das Außen- und Innenplanetenrad 6 bzw. 7 des Differentials D ausgeglichen.

Die Drehmomentverteilungsvorrichtung 11 arbeitet im einzelnen wie folgt:

Die Drehzahlen der ersten und zweiten Planetenträger 12 ₁ und 12 ₂ der ersten und zweiten Planetengetriebe P₁ und P₂ sind mit Nc1 und Nc2 bezeichnet. Die Drehzahlen der ersten und zweiten Ringräder 15 ₁ und 15 ₂ sind mit Nr1 und Nr2 bezeichnet. Die Drehzahlen der ersten und zweiten Sonnenräder sind mit Ns1 und Ns2 bezeichnet. Die Drehzahl der rechten Welle ist mit N_R bezeichnet und die Drehzahl der linken Welle ist mit N_L bezeichnet.

Für das erste Planetengetriebe P₁ gilt folgende bekannte Gleichung:

(1 + λ) Nc1 = Nr1 + λNs (8)

und für das zweite Planetengetriebe P₂ gilt folgende Gleichung:

(1 + λ) Nc2 = Nr2 + λNs2 (9),

Während gerader Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs wird der Hydraulikmotor 18 nicht angetrieben, und daher steht das Ringrad 15 ₁ des ersten Planetenge triebes P₁. Daher wird Nr1 = 0 in die obige Gleichung (8) eingesetzt, und es ergibt sich:

Ns1 = {(1 + λ) / λ } Nc1 (10).

Weil das Ringrad 15 ₂ des zweiten Planetengetriebes P₂ auch angehalten ist, wird Nr2 = 0 in die Gleichung (9) eingesetzt, und es ergibt sich:

Ns2 = {(1 + λ) / λ } Nc2 (11).

Weil die ersten und zweiten Sonnenräder 14 ₁ und 14 ₂ integral gekoppelt sind, ist Ns1 = Ns2, und daher ergibt sich aus den obigen Gleichungen (10) und (11) Nc1 = Nc2.

Wenn der Hydraulikmotor 18 nicht angetrieben ist, werden die Drehzahl Nc 1 des ersten Planetenträgers 12 ₁ und die Drehzahl Nc2 des zweiten Planeten trägers 12 ₂ auf dem gleichen Wert gehalten, und im Ergebnis ist die Drehzahl N_R der mit dem ersten Planetenträger 12 ₁ integralen rechten Welle 9 gleich der Drehzahl N_L der mit dem zweiten Planetenträger 12 ₂ integralen linken Welle 10.

Bei Kurvenfahrt des Fahrzeugs ergibt sich folgendes.

Die Gleichungen (8) und (9) unterliegen einer Subtraktion ihrer entsprechen den Seiten voneinander, woraus sich folgende Gleichung ergibt:

(1 + λ) (Nc2-Nc1) = (Nr2-Nr1) + λ(Ns2-Ns1) (12).

In diesem Fall ist Nc2-Nc1 (eine Differenzdrehung zwischen den ersten und zweiten Planetenträgern 12 ₁ und 12 ₂) ist gleich N_R-N_L= ΔN (eine Differenzdrehung zwischen den linken und rechten Wellen 9 und 10), und Ns2-Ns1 (eine Differenzdrehung zwischen den ersten und zweiten Sonnenrädern 14 ₁ und 14 ₂) ist gleich 0. Wenn man dies in die Gleichung (12) einsetzt, ergibt sich folgendes:

Nr2-Nr1 = (1 + λ) ΔN (13).

Die Gleichung (13) zeigt, daß zur Bildung einer ΔN entsprechenden Differenzdrehung zwischen den linken und rechten Wellen 9 und 10 eine (1 + λ) ΔN entsprechende Differenzdrehung zwischen den ersten und zweiten Ringrädern 15 ₁ und 15 ₂ von dem Hydraulikmotor 18 vorzusehen ist.

Wenn nun die Zähnezahl des Ritzels 20 mit A₁ bezeichnet ist, die Zähnezahl des Ritzels 22 mit A₂, die Zähnezahl der Außenverzahnung 21 mit B₁ und die Zähnezahl der Außenverzahnung 23 mit B₂, dann ist das Übersetzungs verhältnis i₁ von dem Hydraulikmotor 18 zu dem ersten Ringrad 15 ₁ mit i₁ = B₁/A₁ zu bezeichnen, und das Übersetzungsverhältnis i₂ von dem Hydraulikmotor 18 zu dem zweiten Ringrad 15 ₂ ist mit i₂ = B₂/A₂ zu bezeichnen.

Wenn der Hydraulikmotor 18 mit einer Drehzahl Nm angetrieben ist, ergibt sich eine Differenzdrehung Nr2-Nr1 zwischen den ersten und zweiten Ringrädern 15 ₁ und 15 ₂ durch

Nr2-Nr1 = Nm/i_2-Nm/i₁ = Nm{(i_1-i₂/i₁ i₂)} (14).

Aus den obigen Gleichungen (13) und (14) lassen sich folgende Gleichungen ableiten:

Nm = ΔN(1 + λ) i₁ i₂ /(i_1-i₂) = α Δ N (15)

α = (1 + λ) i₁ i₂ /(i_1-i₂) (16),

wobei α ein Übersetzungsverhältnis von dem Hydraulikmotor 18 zu den linken und rechten Wellen 9 und 10 ist.

Die Gleichung (15) zeigt, daß zur Bildung einer ΔN entsprechenden Differenzdrehung zwischen den rechten und linken Wellen 9 und 10 während Kurvenfahrt des Fahrzeugs die Drehzahl des Hydraulikmotors 18 auf einen Wert einzustellen ist, der sich aus Multiplikation der Differenz drehung ΔN mit dem Übersetzungsverhältnis α = (1 + λ) i₁ i₂ / (i_1-i₂) ergibt.

Allgemein kann die Höhe eines Eingangsdrehmoments, das zum Ausüben eines vorbestimmten Ausgangsdrehmoments durch einen Kraftüber tragungsweg erforderlich ist, kleiner sein, wenn das Übersetzungsverhältnis durch diesen Kraftübertragungsweg größer ist. Daher kann ein Drehmoment des Hydraulikmotors 18, das zum Vorsehen einer ΔN entsprechenden Differenzdrehung zwischen den linken und rechten Wellen 9 und 10 erforderlich ist, kleiner sein, wenn das Übersetzungsverhältnis von dem Hydraulikmotor 18 zu den rechten und linken Wellen 9 und 10 größer ist. Das heißt, daß ein Drehmoment Tm des Hydraulikmotors 18, das man zum Ausüben eines Drehmoments T braucht, das zur Bildung einer ΔN ent sprechenden Differenzdrehung zwischen den linken und rechten Wellen 9 und 10 ausreicht, durch folgende Gleichung bestimmt ist:

Tm = T/α = T (i_1-i₂) / (1 + λ) i₁ i₂ (17).

Wie aus Gleichung 17 ersichtlich, kann man das zum Erzeugen einer Differenzdrehung ΔN erforderliche Drehmoment Tm des Hydraulikmotors 18 auf irgendein Maß verringern, indem man eine kleinere Differenz i_1-i₂ zwischen dem Übersetzungsverhältnis i₁ von dem Hydraulikmotor 18 zu dem ersten Ringrad 15 ₁ und dem Übersetzungsverhältnis i₂ von dem Hydraulikmotor 18 zu dem zweiten Ringrad 15 ₂ setzt. Daher kann man einen kleinen und leichten Hydraulikmotor 18 geringen Drehmoments verwenden, ohne die Zähnezahl der Außenverzahnungen 21 und 23 unnötigerweise erhöhen zu müssen.

Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführung.

Der Unterschied zwischen den dritten und vierten Ausführungen liegt darin, daß die Rollen der ersten und zweiten Sonnenräder 14 ₁ und 14 ₂ und der ersten und zweiten Ringräder 15 ₁ und 15 ₂ gegeneinander ausgetauscht sind. Insbesondere sind in der vierten Ausführung die ersten und zweiten Ringräder 15 ₁ und 15 ₂ integral ausgebildet, und eine an dem ersten Sonnenrad 14 ₁ gebildete Außenverzahnung 24 kämmt mit dem Ritzel 20 des Hydraulikmotors 18, während eine an dem zweiten Sonnenrad 14 ₂ gebildete Außenverzahnung 25 mit dem Ritzel 22 des Hydraulikmotors 18 kämmt. Das Übersetzungsverhältnis von dem Ritzel 20 zu der Außenverzahnung 24 ist ein wenig kleiner eingestellt als das Übersetzungsverhältnis von dem Ritzel 22 zu der Außenverzahnung 25. Bei Antrieb des Hydraulikmotors 18 wird daher das erste Sonnenrad 14 ₁ des ersten Planetengetriebes P₁ drehend mit einer Drehzahl angetrieben, die ein wenig größer als die des zweiten Sonnenrads 14 ₂ des zweiten Planetengetriebes P₂ ist.

Auch bei der vierten Ausführung erhält man einen ähnlichen Effekt wie bei der dritten Ausführung.

Als weitere Variante kann man das Differential D vom Planetengetriebetyp so auswählen, daß man das Ringrad 4, das Sonnenrad 6 und den Planeten träger 8 als ein Eingangselement oder als ein Ausgangselement verwendet.

Darüber hinaus kann man die Rollen der drei Elemente der ersten und zweiten Planetengetriebe P₁ und P₂, das sind das Paar Planetenträger 12 ₁ und 12 ₂, das Paar Sonnenräder 14 ₁ und 14 ₂ und das Paar Ringräder 15 ₁ und 15 ₂ gegeneinander austauschen. Die dritten und vierten Ausführungen zeigen zwei von sechs Kombinationsarten.

Das erste und das zweite Planetengetriebe P₁ und P₂ brauchen nicht notwendigerweise den gleichen Aufbau haben, bei dem die Zähnezahlen der entsprechenden Zahnräder auf den gleichen Wert eingestellt sind, sondern diese Planetengetriebe P₁ und P₂ können auch einen ähnlichen Aufbau haben, bei dem die Zähnezahlen der entsprechenden Zahnräder auf ein vorgegebenes Verhältnis eingestellt sind.

Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Drehmomentverteilungsvorrichtung nicht auf die Anwendung bei einem Antriebssystem für die Vorderräder des Fahrzeugs begrenzt, sondern ist auch auf die Verteilung eines Drehmoments zwischen den Vorder- und Hinterrädern eines vierradgetriebenen Fahrzeugs anwendbar.

Die Drehmomentverteilungsvorrichtung 11 umfaßt ein erstes P₁ und ein zweites P₂ Planetengetriebe. Von den Paaren der Planetenträger 12 ₁, 12 ₂, der Ringräder 15 ₁, 15 ₂ und der Sonnenräder 14 ₁, 14 ₂ in diesen Planetenge trieben P₁ und P₂ ist eines der Paare an zwei Ausgangselemente 5, 8 eines Differentials D angeschlossen, ein anderes Paar 14 ₁, 14 ₂ ist nichtdrehbar miteinander verbunden, und eine 15 ₂ der Komponenten des übrigen Paars 15 ₁, 15 ₂ ist fest, während die andere 15 ₁ an eine Antriebsquelle 18 angeschlossen ist. Hierdurch kann man den Durchmesser und das Gewicht der Drehmomentverteilungsvorrichtung 11 verringern und die Konstruktions freiheit verbessern.

Claims

1. Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential (D) mit einem Eingangselement (4) und zwei Ausgangselementen (5, 8), in der ein an das Eingangselement (4) des Differentials (D) angelegtes Drehmo ment mit einem vorbestimmten Verhältnis auf die zwei Ausgangs elemente (5, 8) verteilt wird, wobei die Drehmomentverteilungsvor richtung umfaßt:
ein erstes Planetengetriebe (P₁) mit einem ersten Ringrad (15 ₁), einem ersten Sonnenrad (14 ₁) und einem ersten Planetenträger (12 ₁), der mindestens ein mit dem ersten Ringrad (15 ₁) und dem ersten Sonnenrad (14 ₁) kämmendes erstes Planetenrad (13 ₁) trägt, und
ein zweites Planetengetriebe (P₂) mit einem zweiten Ringrad (15 ₂), einem zweiten Sonnenrad (14 ₂) und einem zweiten Planetenträger (12 ₂), der mindestens ein mit dem zweiten Ringrad (15 ₂) und dem zweiten Sonnenrad (14 ₂) kämmendes zweites Planetenrad (13 ₂) trägt, wobei von einem Paar der ersten und zweiten Planetenträger (12 ₁, 12 ₂), einem Paar der ersten und zweiten Ringräder (15 ₁), 15 ₂) und einem Paar der ersten und zweiten Sonnenräder (14 ₁, 14 ₂) eines (12 ₁, 12 ₂) der Paare jeweils an die zwei Ausgangselemente (5, 8) gekop pelt ist, ein anderes Paar (14 ₁, 14 ₂) relativ nichtdrehbar miteinander verbunden ist und ein Element (15 ₂) des restlichen Paars (15 ₁, 15 ₂) fest ist, während das andere Element (15 ₁) des restlichen Paars (15 ₁, 15 ₂) mit einer Antriebsquelle (18) verbunden ist.

2. Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential (D) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähnezahl des ersten Ringrads (15 ₁), des ersten Sonnenrads (14 ₁) und des ersten Planeten rads (13 ₁) jeweils gleich der des zweiten Ringrads (15 ₂), des zweiten Sonnenrads (14 ₂) und des zweiten Planetenrads (13 ₂) ist.

3. Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential (D) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differential (D) ein Ringrad (4), ein Sonnenrad (5) und einen Planetenträger (8) aufweist, der mindestens ein mit dem Ringrad (4) und dem Sonnenrad (5) kämmendes Planetenrad (6, 7) trägt.

4. Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential (D) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsquelle einen Hydraulikmotor (18) umfaßt, der von einer mit dem Eingangselement (4) verbundenen Hydraulikpumpe (17) angetrieben ist, wobei die Hydraulikpumpe (17) und/oder der Hydraulikmotor (18) vom Typ variabler Verdrängung ist.

5. Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential (D) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Planetenträger (12 ₁) und der zweite Planetenträger (12 ₂) jeweils an das eine bzw. das andere der Ausgangselemente (5, 8) gekuppelt sind, das erste Sonnenrad (14 ₁) und das zweite Sonnenrad (14 ₂) relativ nichtdrehbar miteinander verbunden sind, und eines (15 ₂) der ersten und zweiten Ringräder (15 ₁, 15 ₂) fest ist, während das andere (15 ₁) mit einer Antriebsquelle (18) verbunden ist.

6. Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential (D) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Planetenträger (12 ₁, 12 ₂) jeweils an eines bzw. das andere Ausgangs element (8, 5) gekuppelt sind, die ersten und zweiten Ringräder (15 ₁, 15 ₂) relativ nichtdrehbar miteinander verbunden sind, und eines (14 ₂) der ersten und zweiten Sonnenräder (14 ₁, 14 ₂) fest ist, während das andere (14 ₁) an eine Antriebsquelle (18) angeschlossen ist.

7. Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential (D) mit einem Eingangselement (4) und zwei Ausgangselementen (5, 8), in der ein an das Eingangselement (4) des Differentials (D) angeleg tes Drehmoment mit einem vorbestimmten Verhältnis auf die zwei Ausgangselemente (5, 8) verteilt wird, wobei die Drehmomentver teilungsvorrichtung umfaßt:
ein erstes Planetengetriebe (P₁) mit einem ersten Ringrad (15 ₁), einem ersten Sonnenrad (14 ₁) und einem ersten Planetenträger (12 ₁), der mindestens ein mit dem ersten Ringrad (15 ₁) und dem ersten Sonnenrad (14 ₁) kämmendes erstes Planetenrad (13 ₁) trägt, und
ein zweites Planetengetriebe (P₂) mit einem zweiten Ringrad (15 ₂), einem zweiten Sonnenrad (14 ₂) und einem zweiten Planetenträger (12 ₂), der mindestens ein mit dem zweiten Ringrad (15 ₂) und dem zweiten Sonnenrad (14 ₂) kämmendes zweites Planetenrad (13 ₂) trägt, wobei von einem Paar der ersten und zweiten Planetenträger (12 ₁, 12 ₂), einem Paar der ersten und zweiten Ringräder (15 ₁, 15 ₂) und einem Paar der ersten und zweiten Sonnenräder (14 ₁, 14 ₂) eines (12 ₁, 12 ₂) der Paare jeweils mit den zwei Ausgangselementen (5, 8) gekoppelt ist, ein anderes Paar (14 ₁, 14 ₂ oder 15 ₁, 15 ₂) relativ nichtdrehbar miteinander verbunden ist und das übrige Paar (15 ₁, 15 ₂ oder 14 ₁, 14 ₂) mit voneinander unterschiedlichen Übersetzungs verhältnissen (λ) mit einer Antriebsquelle (18) verbunden ist.

8. Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential (D) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähnezahl des ersten Ringrads (15 ₁), des ersten Sonnenrads (14 ₁) und des ersten Planeten rads (13 ₁) jeweils gleich der des zweiten Ringrads (15 ₂), des zweiten Sonnenrads (14 ₂) und des zweiten Planetenrads (13 ₂) ist.

9. Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential (D) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Differential (D) ein Ringrad (4), ein Sonnenrad (5) und einen Planetenträger (8) aufweist, der mindestens ein mit dem Ringrad (4) und dem Sonnenrad (5) kämmendes Planetenrad (6, 7) trägt.

10. Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential (D) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsquelle einen Hydraulikmotor (18) umfaßt, der von einer mit dem Eingangselement (4) verbundenen Hydraulikpumpe (17) angetrieben ist, wobei die Hydraulikumpe (17) und/oder der Hydraulikmotor (18) vom Typ variabler Verdrängung ist.

11. Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential (D) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Planetenträger (12 ₁, 12 ₂) jeweils an das eine bzw. das andere der Ausgangselemente (5, 8) gekuppelt sind, die ersten und zweiten Sonnenräder (14 ₁, 14 ₂) relativ nichtdrehbar miteinander verbunden sind, und die ersten und zweiten Ringräder (15 ₁, 15 ₂) mit vonein ander unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen (λ) mit einer Antriebsquelle (18) verbunden sind.

12. Drehmomentverteilungsvorrichtung für ein Differential (D) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Planetenträger (12 ₁, 12 ₂) jeweils an das eine bzw. das andere der Ausgangselemente (5, 8) gekuppelt sind, die ersten und zweiten Ringräder (15 ₁, 15 ₂) relativ nichtdrehbar miteinander verbunden sind und die ersten und zweiten Sonnenräder (14 ₁, 14 ₂) mit voneinander unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen (λ) mit einer Antriebs quelle (18) verbunden sind.