WO2006079418A1 - Differential unit, especially limited-slip differential, and drive system for rail-bound vehicles - Google Patents

Differential unit, especially limited-slip differential, and drive system for rail-bound vehicles Download PDF

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WO2006079418A1
WO2006079418A1 PCT/EP2005/014157 EP2005014157W WO2006079418A1 WO 2006079418 A1 WO2006079418 A1 WO 2006079418A1 EP 2005014157 W EP2005014157 W EP 2005014157W WO 2006079418 A1 WO2006079418 A1 WO 2006079418A1
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gear
differential unit
gears
transmission
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PCT/EP2005/014157
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Klaus Kalmbach
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Voith Turbo Gmbh & Co. Kg
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    • B60K17/04Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/043Transmission unit disposed in on near the vehicle wheel, or between the differential gear unit and the wheel
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    • B61CLOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C15/00Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels
    • B61C15/14Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels controlling distribution of tractive effort between driving wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61C9/48Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension
    • B61C9/50Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension in bogies
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    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
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    • F16H48/22Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using friction clutches or brakes

Definitions

  • Differential unit in particular limited slip differential, and drive system for
  • the invention relates to a differential unit, in particular a locking differential, in detail with the features of the preamble of claim 1; Furthermore, a drive system for vehicles, especially rail vehicles with such a differential unit.
  • Differential units for distributing an input torque to two output shafts with a built-in locking device are known in a variety of designs. Representative reference is made to the document DE 38 10 169 C2 and DE-PS 35 42 184. From the latter, a planetary differential is known, the planet meshing on the one hand with an internally toothed ring gear and on the other hand with a externally toothed sun gear, all wheels are arranged in one plane. The output on the two output shafts torque is different. The blocking effect is based on the fact that the planetary gears with the inner sun gear with relative rotation of the two output shafts, ie when cornering or when spinning the wheels connected to one of the output shafts, act as gear pumps.
  • the planet carrier is designed as a planetary gears and the inner sun tightly enclosing pump housing.
  • the locking torque is created by the construction of a hydrostatic pressure, which is built up by the gaps between the teeth and / or the housing. The closer the planets lie in the tightly enclosing housing, the higher the locking torque. The planets thus tend to inhibit relative rotation between the inner and outer sun gears.
  • This spur gear differential has the property that the torque introduced is distributed only in the ratio of the radii of the inner and outer sun gear to the two output shafts. A breakdown of the torque in half each the two output shafts is not possible. Further, in a locking differential of the type described in the locking situation due to the non-positive construction and the locking torque in the same ratio as the drive torque distributed.
  • differential gears from the textbook “gear transmission” (Johannes Lohrmann, design books, volume 26, Springer Verlag) are known for bevel gear differentials, which mainly used between the two wheels of a drive axle Furthermore, locking devices of the type are known in which the resulting axial force is used on the toothing for actuating a friction brake.
  • Rail vehicles previously known in which the two rail wheels of the axle unit are assigned two tripartite overlay wheelsets, of which in each case a first member is rotatably coupled to a respective rail wheel, a second member is coupled in the same direction with the corresponding member of the other overlay wheel set via a shaft and the each third member is coupled in opposite directions with the corresponding member of the other overlay wheelset via a reverse gear in opposite directions.
  • a passive, semi-active or active torsion element for example in the form of a brake device, a rotary damper or the like, is provided on the shaft coupled to the superposition gear.
  • the braking device By applying the braking device can be inhibited the relative rotation of the wheels or prevented as a limited slip differential.
  • the necessary for realizing the differential function elements in the area or in the immediate vicinity of the power transmitting plane are arranged and therefore in the design with account and to integrate into the available limited space. Furthermore, the solution described in this embodiment for supporting the relative torques is not wear-free.
  • the invention Since mechanical, positive and externally controlled hydraulic locking devices are often too costly and unreliable, in particular for use in rail vehicles, while the other known viscous locking devices can also take up too much installation space, but in many cases a large spreading of the locking values is desired due to the increasing requirements.
  • which is also freely adjustable, and other solutions include an arrangement of the elements of the differential function in the field of power transmitting level, the invention has for its object to develop a differential unit, in particular a limited slip differential, that this as a differential for uniform distribution of Input torque on the two to the same
  • Axis belonging drive wheels regardless of their speed is used and further avoids slippage of the wheels by a switchable locking function.
  • the solution according to the invention should be characterized by a low design and control engineering effort.
  • a drive system for vehicles, in particular rail vehicles with a differential unit according to the invention is described in claim 34.
  • the differential unit, in particular a locking differential, for use in drive trains for power transmission to two mounted on a common axis wheels and / or a differential gear comprises at least one input and two outputs and two coaxially arranged differential gear in the form of three-shaft transmissions. Each output is at least indirectly coupled to one of the wheels to be driven, that is, directly or indirectly.
  • Each three-shaft transmission in this case comprises a first shaft which is rotatably coupled to the input, a second shaft which is rotatably coupled to the output, and in each case a third shaft which is freely rotatably mounted, that is not fixed
  • the term shaft is included to understand functionally.
  • Each of the three-shaft transmission is further associated with a transmission, comprising at least one output in each case, via which or which of the respective third
  • Wave is coupled with means for supporting the reaction torque or are.
  • the output coupled to the means for supporting output or the outputs of the transmission are spatially arranged in a region which is outside the distance of the theoretical connecting line between the third waves of the theoretical connection axis of the two wheels.
  • the transmission is designed as a reverse gear, which causes a change in direction.
  • one of the shafts of each three-shaft transmission is at least indirectly, that is directly, or assigned in the coupling between the means for support and this means for deceleration, wherein on the size of the braking torque, the blocking effect is controllable.
  • the means for support are designed in such a way that the respective third waves can be coupled in rotation in opposite directions.
  • the means for supporting are designed as a reverse gear.
  • the solution according to the invention has the advantage that the differential, in particular a plurality of elements for realizing the differential function now not as in the power transmission from Powertrain integrated, rotating component is executed, but essential functional elements of the differential function are located outside the power transmitting drive train and rotate only with low differential speed.
  • the elements additionally required for realizing the differential function in addition to the presence of the three-shaft gearbox do not belong to the rotational mass of the drive.
  • the required installation space is no longer within the power transmitting plane, but can be provided in parallel to save space.
  • the differential does not have the high centrifugal accelerations as in conventional differential arrangements.
  • the blocking function by assigning the means for assigning the means for
  • Abbremsung to the third wave of the three-shaft transmission can be integrated with simple means, which, depending on the version is self-locking or can be activated by decision of the driver. Due to the parallel arrangement, the wear-prone elements are no longer centrally located in the drive in rotating components, but are more accessible from the outside and easier exchangeable.
  • the means for supporting the reaction moments are arranged in the axial direction between the two three-shaft transmissions, but not coaxial with these, but decentralized. This parallel arrangement allows the advantages already mentioned.
  • the means for supporting itself can be constructed very differently. According to the choice of the means they can only perform the function of the support alone or in addition also take over the function of the means for at least indirect deceleration of the third wave of each three-shaft transmission with.
  • mechanical means for supporting the reaction torque are preferably used, which comprise a spur gear or a bevel or crown wheel.
  • the inevitablessstirnrad rotatably with an output of one of the two preferably designed as a reverse gear
  • this comprises two, each rotatably coupled to an output of the reverse gear bevel gears, which mesh with each other via an intermediate.
  • the functions of the support means with the function of the deceleration of the third wave of the
  • Three-shaft gearbox summarized.
  • a mechanical solution is taken and two hydraulic motors are used to support, whose drive shafts are respectively connected to the outputs of the individual reverse gear.
  • the two hydraulic motors are hydraulically coupled with each other and cross-connected.
  • Means are provided for controlling the power output by the hydraulic motors, which allow a free adjustability of the braking effect on every third shaft of the three-shaft transmission.
  • This solution works almost wear-free and represents in terms of design effort a particularly easy to implement compact solution. If the coupling of a hydraulic motor with the third shaft via a conical or crown gear, can be done in a particularly advantageous manner, the installation of the hydraulic motors in the longitudinal direction of the vehicle , which allows an even more optimal utilization of the available space.
  • each transmission associated with a three-shaft transmission has only one output.
  • a plurality of outputs and thus coupled to each other via the means for supporting support shafts per transmission to compensate for radial forces and redundancy will be provided.
  • This also has the advantage that, in particular when using hydraulic motors for support and braking, which, for example, in 2 x 180 ° or 3 x 120 ° - arrangement can be used in terms of their design but several smaller units can be used.
  • a permanent braking torque (basic coupling torque) or a variable braking torque (blocking torque) can be generated.
  • the provided as differential gear three-shaft gear are preferably designed as planetary gear and preferably have a first gear element in the form of a sun gear, a second gear element in the form of a ring gear, a third gear element in the form of planetary gears and a fourth gear element in the form of a web.
  • the first waves of the three-shaft gear are formed by the sun gears of the planetary gear, the second waves of the webs and the third waves of the ring gears of the planetary gear.
  • Other assignments for example, the assignment of the first shaft to the ring gear or land and corresponding assignment of the functions of the second and third shaft to the other gear members are conceivable.
  • Both three-shaft transmissions are arranged coaxially.
  • the three-shaft gear can be used to generate the necessary gear ratio. This offers the advantage of saving an additional transmission gear.
  • the coupled with the third wave and preferably designed as a reverse gear gearbox can be made qugestaltig. Conceivable in the simplest case, the execution as
  • n straight.
  • reverse gear and three-shaft gear are each arranged in a common plane. According to a particularly compact design of the
  • Reversing gear forms The output of the reverse gear is then formed by the corresponding wheel or a rotatably coupled to this support shaft.
  • Conceivable are a) mechanical b) hydraulic, in particular hydrodynamic or hydrostatic solutions c) electrical braking devices d) a combination of the possibilities a) to c).
  • each wheel plane can be assigned a single braking device, these acting together in total, but the advantage of smaller or provide redundant units, or both wheel planes a common brake unit.
  • the coupling of the three-shaft transmission with the input of the differential gear is usually via a transfer case or a distributor unit.
  • Transfer case can be used directly a bevel gear or a spur gear.
  • the output of the prime mover can be configured such that a through drive on both three-shaft transmission, in particular the first waves, is possible.
  • an electric motor is used as drive machine, wherein the two three-shaft gear are mounted coaxially to each other on the drive shaft.
  • the transversely mounted drive machine allows due to the described arrangement of the two
  • the differential housing is formed by the axle housing of the wheels.
  • the prime mover also acts as an axle housing.
  • the solution according to the invention is suitable for use in vehicles, in particular rail vehicles, but also electric vehicles.
  • the drive systems may be sprung or not sprung
  • the differential unit may further be associated with means for Radabbremsung.
  • the brake units which are the vehicle brake, can generate the braking torque mechanically, hydraulically or electrically.
  • disk or drum brakes, electric or hydrodynamic retarders are conceivable.
  • These can optionally be arranged directly downstream of the drive plane, for example by arranging a brake unit in front of the differential unit or on the wheel plane, for example, two brake units, that is, in each case a single three-shaft transmissions.
  • FIG. 1 illustrates in a schematically simplified illustration a first one
  • FIG. 2 illustrates in a schematically simplified illustration a second one
  • Figure 3 illustrates a particularly advantageous embodiment of a differential unit according to the invention
  • Figure 4 illustrates an embodiment according to Figure 3 with 90 ° twisted aligned support shafts.
  • Figure 1 illustrates in a schematically simplified representation of an excerpt from an axial section through a wheel axle 1 an inventive embodiment of a differential 2, in particular a limited slip differential 3.
  • the differential unit 2 comprises an input 4, and two coaxially arranged outputs 5 and 6.
  • the outputs are rotatably coupled to the driven wheels 7 and 8, that is, either directly or via further intermediate elements.
  • the differential unit 2 comprises two coaxial with each other arranged three-shaft gear 9 and 10.
  • a first shaft 11 and 12 of the three-shaft gear 9 and 10 is rotatably coupled to the input 4.
  • Both first shafts 11, 12 are connected to the input 4 in the same direction of rotation.
  • a second shaft 13 and 14 for the first three-shaft gear 9 and the second three-shaft gear 10 is rotatably connected to the respective output 5 and 6, respectively.
  • Three-shaft gear 9 and 10 is rotatably mounted and coupled via a preferably designed as a reverse gear 17 for the first three-shaft gearbox 9 and 18 for the second three-shaft gear 10 with means for support 19.
  • the term "wave" is here more for the function than for the concrete structural design, for example as a solid shaft, this function Also of the coupled elements with the individual elements of the three-shaft gear connection elements, which are constructed rotationally symmetric, can be formed.
  • the three-shaft transmission 9 or the three-shaft transmission 10 is designed as a planetary gear 20 and 21, respectively.
  • Each planetary gear includes at least one sun gear 20.1 and 21.1, a
  • Ring gear 20.2 and 21.2, planet gears 20.3 and 21.3 and a web 20.4 and 21.4 The functions of the individual shafts of the three-shaft transmission 9 and 10 are taken over by these transmission elements 20.1 to 20.4 of the planetary gear • 20 or 21.1 to 21.4 of the planetary gear 21 or rotationally fixed with these coupled connection elements in the form of waves, hollow shafts or the corresponding design of these transmission elements.
  • these transmission elements are also coupled to the input 4 and the outputs 5 and 6.
  • the assignment of the gear 17 and 18 acting as a reverse gear takes place in each case to the individual planetary gear drives 20 and 21. These are designed such that these at least one input 22 or 23 for acting as a reverse gear
  • Gear 17 and 18 and in each case an output 24 or 25 for the transmission 17 and 18 include.
  • the input is rotatably coupled to the third shaft 15 and 16 of the three-shaft gear 9 and 10, that is, in the illustrated case the ring gear 20.2 and 21.2 of the planetary gear 20 and 21 coupled.
  • the gear 17 and 18 designed as a spur gear 26 and 27 respectively. This comprises a number n of intermeshing spur gears, where n is straight.
  • the first spur gear is formed by forming an external toothing 28 or 29 on the ring gear 20.2 or 21.2.
  • the second spur gear 30 and 31 of the gear 17 and 18 simultaneously forms the output 24 or 25 or is connected to one, the output 24 and 25 respectively forming support shaft 32 and 33 rotatably connected.
  • the two support shafts 32 and 33 are coupled to each other via the means for support 19.
  • the means for supporting 19 comprise a bevel gear set 34.
  • bevel gears 35 and 36 are mounted, which mesh with a further third bevel gear 37.
  • the differential unit 2 in particular the individual support shafts 32 and 33 either a common braking device, here exemplified the means 19 for support in an interrupted representation and designated 38 assigned or each support shaft 32 and 33, a separate brake device 38.1 or Assigned 38.2, which act together in the sum.
  • a common braking device here exemplified the means 19 for support in an interrupted representation and designated 38 assigned or each support shaft 32 and 33, a separate brake device 38.1 or Assigned 38.2, which act together in the sum.
  • the input 4 is connected to a drive motor 39 in the drive system.
  • the output from this power via a distributor, in particular a transfer case 40, on the first shaft 11 and 12 of the
  • the drive motor 39 is installed transversely.
  • the distribution of the power introduced via this takes place on the first shafts 11 and shaft 12, that is, the sun gear 20.1 and 21.1.
  • Planetary gear 20 and 21 and their associated gear 17 and 18 are preferably in a plane which extends in the radial direction to a theoretical axis AR, which forms the axis of rotation for the wheels 7 and 8. This solution builds very small in the axial direction and requires little cultivation space.
  • the two planetary gear 20 and 21 are arranged coaxially with each other and coaxial with the axis of rotation of the wheels.
  • the arrangement of the means for support 19 is viewed in the axial direction, that is, in a direction which is described by a parallel through the axis of rotation, between the two planetary gears 20 and 21. This means that the support shafts 32 and 33 are directed towards each other.
  • the bearing of the third shaft 15 and 16, that is, the ring gears 20.2 and 21.2 takes place in a, the planetary gear 20 and 21 enclosing housing 46 and 47, which is preferably the axle housing 48.
  • the storage is preferably carried out via rolling bearings.
  • the differential unit 2 is at least partially executed no more than one integrated in the power transmitting drive train rotating component, but the essential elements are arranged outside the power transmitting drive train and rotate only with low differential speed.
  • the elements additionally required for the differential function no longer count towards the rotational mass of the overall drive.
  • the required installation space is no longer within the power transmitting plane due to the decentralized arrangement to the theoretical axis of rotation A of the wheels and can be arranged to save space parallel to it, wherein correspond to the design of the transmission in the design of the means for support adjustments made to the available installation space can be.
  • the high centrifugal accelerations do not act as in conventional differential arrangements.
  • the blocking function can be integrated by providing the braking device with very simple means, in particular the fact that a shaft of the differential function can be locked against the fixed housing with each element suitable for braking inside or outside of the drive. This is realized according to Figure 1 by the braking devices 38.1, 38.2.
  • the blocking function is also arranged decentrally to the axis of rotation of the wheels. All closing elements and / or operating oils of the control function are also no longer centrally located in the drive in rotating components and are therefore easily accessible from the outside and easily replaceable.
  • An internal or outgoing shaft of the differential function can be fixed, which is equivalent to a full lock.
  • An internal or outgoing shaft of the differential function can be defined and permanently braked, which equates to a permanently acting basic coupling torque.
  • FIG. 2 illustrates an alternative embodiment of a differential unit 2.2, which differs essentially in the realization of the support function, that is to say the means for supporting 19.2, from that described in FIG.
  • the means for supporting here comprise a spur gear set 41, comprising at least a number n of intermeshing spur gears, wherein n is straight and preferably equal to 2.
  • the two spur gears are here designated 42 and 43. These are each coupled to an output 24.2 or 25.2 of the transmission 17.2 or 18.2, wherein the coupling takes place directly with the spur gears 30.2 and 31.2 of the transmission 17.2 and 18.2 or indirectly via the support shaft 32.2 or 33.2. It can be seen that the support shaft 33.2 extends in the direction of the support shaft 32.2, but parallel to this in the
  • Spur gear 41 enters. This solution is characterized by a low design effort. By providing braking devices, a partial or full blockage can also be achieved here.
  • FIGS 1 and 2 illustrate possible mechanical designs of the means
  • Braking device 38.3 of the respective hydraulic motor 44 and 45 according to its control. This means that no additional means for braking must be provided.
  • FIG. 3 illustrates an embodiment with transversely mounted hydraulic motors 44 and
  • Figure shows an alternative embodiment with longitudinally incorporated hydraulic motors 44, 45.
  • the gear 17.4 and 18.4 are also designed here as a reverse gear, but in the form of a bevel gear. This allows an angular or vertical alignment of the individual support shafts 32.4, 33.4 with respect to the theoretical connection axis A of the wheels 7 and 8.
  • the rest of the basic structure and the function corresponds to that described in Figure 3, which is why the same reference numerals are used for the same elements.
  • Figures 1 to 3 illustrate embodiments with training of the gear 17 and 18 as a spur gear. However, it is also conceivable, this as a bevel gear or

Abstract

A differential unit (2) comprises at least one input (4) and two outputs (5, 6) and two differential gears in the form of three-shaft transmissions (9, 10) that are positioned coaxially in relation to each other. Said transmissions comprise a respective first shaft (11, 12), coupled to the input in a rotationally fixed manner, a respective second shaft (13, 14), coupled to the output in a rotationally fixed manner, and a respective third shaft (15, 16) that is rotationally mounted. The differential unit also comprises a reverse gear (17, 18), associated with every three-shaft transmission, via which the respective third shaft is coupled to support means (19), the reverse gear effecting a change of direction of rotation, and means (38) for at least indirectly decelerating the third shaft of every three-shaft transmission.

Description

Differentialeinheit, insbesondere Sperrdifferential, und Antriebssystem für Differential unit, in particular limited slip differential, and drive system for
Schienenfahrzeugerail vehicles
Die Erfindung betrifft eine Differentialeinheit, insbesondere ein Sperrdifferential, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ; ferner ein Antriebssystem für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge mit einer derartigen Differentialeinheit.The invention relates to a differential unit, in particular a locking differential, in detail with the features of the preamble of claim 1; Furthermore, a drive system for vehicles, especially rail vehicles with such a differential unit.
Differentialeinheiten zur Verteilung eines Eingangsdrehmomentes auf zwei Abtriebswellen mit einer eingebauten Sperreinrichtung sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Stellvertretend wird auf die Druckschrift DE 38 10 169 C2 und die DE-PS 35 42 184 verwiesen. Aus letzterer ist ein Sperrdifferential in Planetenbauweise bekannt, dessen Planeten einerseits mit einem innenverzahnten Hohlrad und andererseits mit einem außeηverzahnten Sonnenrad kämmen, wobei alle Räder in einer Ebene angeordnet sind. Das auf die beiden Abtriebswellen abgegebene Drehmoment ist unterschiedlich groß. Die Sperrwirkung beruht dabei darauf, dass die Planeten-Stirnräder mit dem inneren Sonnenrad bei relativer Drehung der beiden Abtriebswellen, also bei Kurvenfahrt oder beim Durchdrehen der mit einer der Abtriebswellen verbundenen Räder, als Zahnradpumpen wirken. Dabei wird das innerhalb des Differentialgetriebes befindliche und radial nach außen gedrängte Druckmedium, im allgemeinen Schmieröl, von der Verzahnung der Planetenräder erfasst und radial nach innen gefördert. Dabei ist der Planetenträger als ein die Planetenräder und das innere Sonnenrad dicht umschließendes Pumpengehäuse ausgebildet. Das Sperrmoment entsteht durch den Aufbau eines hydrostatischen Druckes, der durch die Spalte zwischen der Verzahnung und/oder dem Gehäuse aufgebaut wird. Je dichter die Planeten im eng umschließenden Gehäuse anliegen, desto höher ist das Sperrmoment. Die Planeten haben somit die Tendenz, die relative Drehung zwischen dem inneren und dem äußeren Sonnenrad zu hemmen. Dieses Stirnraddifferential hat die Eigenschaft, dass sich das eingeleitete Drehmoment nur im Verhältnis der Radien des inneren bzw. äußeren Sonnenrades auf die beiden Abtriebswellen verteilt. Eine Aufteilung des Drehmomentes je zur Hälfte auf die beiden Abtriebswellen ist nicht möglich. Ferner wird bei einem Sperrdifferential der beschriebenen Art in der Sperrsituation aufgrund der kraftschlüssigen Bauweise auch das Sperrmoment im selben Verhältnis wie das Antriebsmoment verteilt.Differential units for distributing an input torque to two output shafts with a built-in locking device are known in a variety of designs. Representative reference is made to the document DE 38 10 169 C2 and DE-PS 35 42 184. From the latter, a planetary differential is known, the planet meshing on the one hand with an internally toothed ring gear and on the other hand with a externally toothed sun gear, all wheels are arranged in one plane. The output on the two output shafts torque is different. The blocking effect is based on the fact that the planetary gears with the inner sun gear with relative rotation of the two output shafts, ie when cornering or when spinning the wheels connected to one of the output shafts, act as gear pumps. In this case, located within the differential gear and radially outwardly compressed pressure medium, generally lubricating oil, detected by the teeth of the planetary gears and radially inwardly promoted. In this case, the planet carrier is designed as a planetary gears and the inner sun tightly enclosing pump housing. The locking torque is created by the construction of a hydrostatic pressure, which is built up by the gaps between the teeth and / or the housing. The closer the planets lie in the tightly enclosing housing, the higher the locking torque. The planets thus tend to inhibit relative rotation between the inner and outer sun gears. This spur gear differential has the property that the torque introduced is distributed only in the ratio of the radii of the inner and outer sun gear to the two output shafts. A breakdown of the torque in half each the two output shafts is not possible. Further, in a locking differential of the type described in the locking situation due to the non-positive construction and the locking torque in the same ratio as the drive torque distributed.
Bei Antrieben, bei denen ein gleich hohes Drehmoment auf beiden Abtriebswellen gewünscht wird, sind Differentialgetriebe aus dem Fachbuch „Zahnradgetriebe" (Johannes Lohrmann, Konstruktionsbücher, Band 26, Springer Verlag) bekannt. Für Kegelraddifferentiale, die vor allem zwischen den beiden Rädern einer Antriebsachse verwendet werden, sind ferner Sperreinrichtungen jener Art bekannt, bei der die resultierende Axialkraft auf der Verzahnung zum Betätigen einer Reibungsbremse verwendet wird.For drives in which an equally high torque is desired on both output shafts, differential gears from the textbook "gear transmission" (Johannes Lohrmann, design books, volume 26, Springer Verlag) are known for bevel gear differentials, which mainly used between the two wheels of a drive axle Furthermore, locking devices of the type are known in which the resulting axial force is used on the toothing for actuating a friction brake.
Aus der Druckschrift DE 38 10 169 C2 ist ein Stirnrad-Differentialgetriebe vorbekannt, das auf die beiden Abtriebswellen jeweils ein gleich hohesFrom the document DE 38 10 169 C2 a spur gear differential gear is already known, which in each case an equally high on the two output shafts
Drehmoment überträgt und eine Sperreinrichtung aufweist, die auf einfache Weise ein hohes Sperrmoment entwickelt, verzögerungs- und stoßfrei einsetzt und dennoch schlupffähig ist. Auch diese Ausführung ist selbstsperrend.Transmits torque and has a locking device that easily develops a high locking torque, uses delay and shock-free and yet slip capable. This version is self-locking.
Aus der Druckschrift EP 0965 511 B1 ist eine Antriebseinheit fürFrom the document EP 0965 511 B1 is a drive unit for
Schienenfahrzeuge vorbekannt, bei welcher den beiden Schienenrädem der Achseinheit zwei dreigliedrige Überlagerungs-Radsätze zugeordnet sind, von denen jeweils ein erstes Glied mit jeweils einem Schienenrad drehfest gekoppelt ist, ein zweites Glied mit dem entsprechenden Glied des anderen Überlagerungsradsatzes über eine Welle gleichsinnig gekoppelt ist und das jeweils dritte Glied mit dem entsprechen Glied des anderen Überlagerungs- Radsatzes über ein Umkehrgetriebe gegensinnig drehend gekoppelt ist. Zur Beeinflussung des in der Achseinheit von einem Fahrzeugrad zum anderen übertragbaren Relativdrehmomentes und damit der Relativverdrehung ist ein auf die mit dem Überlagerungetriebe gekoppelte Welle passives, semiaktives oder aktives Torsionselement, beispielsweise in Form einer Bremseinrichtung, eines Drehdämpfers oder ähnliches vorgesehen. Durch Anlegen der Bremseinrichtung kann dabei die Relativverdrehung der Räder gehemmt oder wie mit einem Sperrdifferential unterbunden werden. Bei dieser Ausführung sind die zur Realisierung der Differentialfunktion erforderlichen Elemente im Bereich bzw. in unmittelbarer räumlicher Nähe zur der leistungsübertagenden Ebene angeordnet und daher bei der Auslegung mit zu berücksichtigen und in den zur Verfügung stehenden begrenzten Bauraum zu integrieren. Des weiteren ist die in dieser Ausführung beschriebenen Lösung zur Abstützung der Relativdrehmomente nicht verschleißfrei.Rail vehicles previously known, in which the two rail wheels of the axle unit are assigned two tripartite overlay wheelsets, of which in each case a first member is rotatably coupled to a respective rail wheel, a second member is coupled in the same direction with the corresponding member of the other overlay wheel set via a shaft and the each third member is coupled in opposite directions with the corresponding member of the other overlay wheelset via a reverse gear in opposite directions. In order to influence the relative torque which can be transmitted in the axle unit from one vehicle wheel to the other and thus the relative rotation, a passive, semi-active or active torsion element, for example in the form of a brake device, a rotary damper or the like, is provided on the shaft coupled to the superposition gear. By applying the braking device can be inhibited the relative rotation of the wheels or prevented as a limited slip differential. In this embodiment, the necessary for realizing the differential function elements in the area or in the immediate vicinity of the power transmitting plane are arranged and therefore in the design with account and to integrate into the available limited space. Furthermore, the solution described in this embodiment for supporting the relative torques is not wear-free.
Da insbesondere für den Einsatz in Schienenfahrzeugen mechanische, formschlüssige und extern gesteuerte hydraulische Sperreinrichtungen vielfach zu aufwendig und unzuverlässig sind, während des weiteren bekannte Viskosesperreinrichtungen darüber hinaus einen zu großen Bauraum beanspruchen können, vielfach jedoch aufgrund der zunehmenden Anforderungen eine große Spreizung der Sperrwerte gewünscht wird, welche zusätzlich auch frei einstellbar ist, sowie andere Lösungen eine Anordnung der Elemente der Differentialfunktion im Bereich der leistungsübertragenden Ebene beinhalten, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Differentialeinheit, insbesondere ein Sperrdifferential, zu entwickeln, dass dieses zum einen als Ausgleichsgetriebe zur gleichmäßigen Verteilung des Eingangsdrehmomentes auf die beiden zur selbenSince mechanical, positive and externally controlled hydraulic locking devices are often too costly and unreliable, in particular for use in rail vehicles, while the other known viscous locking devices can also take up too much installation space, but in many cases a large spreading of the locking values is desired due to the increasing requirements. which is also freely adjustable, and other solutions include an arrangement of the elements of the differential function in the field of power transmitting level, the invention has for its object to develop a differential unit, in particular a limited slip differential, that this as a differential for uniform distribution of Input torque on the two to the same
Achse gehörenden Antriebsräder unabhängig von deren Drehzahl dient und ferner ein Durchrutschen der Räder durch eine zuschaltbare Sperrfunktion vermeidet. Die erfindungsgemäße Lösung soll sich dabei durch einen geringen konstruktiven und steuerungstechnischen Aufwand auszeichnen.Axis belonging drive wheels regardless of their speed is used and further avoids slippage of the wheels by a switchable locking function. The solution according to the invention should be characterized by a low design and control engineering effort.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben. Ein Antriebssystem für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge mit einer erfindungsgemäßen Differentialeinheit ist in Anspruch 34 beschrieben. Die Differentialeinheit, insbesondere ein Sperrdifferential, für den Einsatz in Antriebssträngen zur Leistungsübertragung auf zwei an einer gemeinsamen Achse gelagerte Räder und/oder ein Ausgleichsgetriebe umfasst wenigstens einen Eingang und zwei Ausgänge und zwei koaxial zueinander angeordnete Ausgleichsgetriebe in Form von Dreiwellengetrieben. Jeder Ausgang ist dabei mit einem der anzutreibenden Räder wenigstens mittelbar gekoppelt, das heißt direkt oder indirekt. Jedes Dreiwellengetriebe umfasst dabei eine erste Welle, die mit dem Eingang drehfest gekoppelt ist, eine zweite Welle, die mit dem Ausgang drehfest gekoppelt ist, und jeweils eine dritte Welle, die frei drehbar gelagert ist, das heißt nicht festgesetzt ist Der Begriff Welle ist dabei funktional zu verstehen.The solution according to the invention is characterized by the features of claim 1. Advantageous embodiments are given in the subclaims. A drive system for vehicles, in particular rail vehicles with a differential unit according to the invention is described in claim 34. The differential unit, in particular a locking differential, for use in drive trains for power transmission to two mounted on a common axis wheels and / or a differential gear comprises at least one input and two outputs and two coaxially arranged differential gear in the form of three-shaft transmissions. Each output is at least indirectly coupled to one of the wheels to be driven, that is, directly or indirectly. Each three-shaft transmission in this case comprises a first shaft which is rotatably coupled to the input, a second shaft which is rotatably coupled to the output, and in each case a third shaft which is freely rotatably mounted, that is not fixed The term shaft is included to understand functionally.
Dies bedeutet, dass nicht lediglich nur Vollwellen oder Hohlwellen in Frage kommen, sondern auch rotierende Elemente, beispielsweise einzelne Getriebeelemente, oder an diese angeformte Naben diese Aufgaben übernehmen. Jedem der Dreiwellengetriebe ist ferner ein Getriebe zugeordnet, umfassend mindestens jeweils einen Ausgang, über welches oder welche die jeweils dritteThis means that not only only full waves or hollow shafts come into question, but also take over rotating elements, such as individual transmission elements, or these molded hubs perform these tasks. Each of the three-shaft transmission is further associated with a transmission, comprising at least one output in each case, via which or which of the respective third
Welle mit Mitteln zur Abstützung des Reaktionsmomentes gekoppelt ist bzw. sind. Der oder die mit den Mitteln zur Abstützung gekoppelte Ausgang bzw. die Ausgänge der Getriebe sind räumlich in einem Bereich angeordnet, der außerhalb des Abstandes der theoretischen Verbindungslinie zwischen den dritten Wellen von der theoretischen Verbindungsachse der beiden Räder liegt. Vorzugsweise ist das Getriebe als Umkehrgetriebe ausgeführt, welches eine Drehrichtungsänderung bewirkt. Ferner sind einer der Wellen jedes Dreiwellengetriebes wenigstens mittelbar, das heißt direkt, oder aber in der Kopplung zwischen den Mitteln zur Abstützung und dieser Mittel zur Abbremsung zugeordnet, wobei über die Größe des Bremsmomentes die Sperrwirkung steuerbar ist. Die Mittel zur Abstützung sind dabei derart konzipiert, dass die jeweils dritten Wellen über diese gegensinnig drehend koppelbar sind. Vorzugsweise sind die Mittel zur Abstützung als Umkehrgetriebe ausgeführt.Wave is coupled with means for supporting the reaction torque or are. The output coupled to the means for supporting output or the outputs of the transmission are spatially arranged in a region which is outside the distance of the theoretical connecting line between the third waves of the theoretical connection axis of the two wheels. Preferably, the transmission is designed as a reverse gear, which causes a change in direction. Furthermore, one of the shafts of each three-shaft transmission is at least indirectly, that is directly, or assigned in the coupling between the means for support and this means for deceleration, wherein on the size of the braking torque, the blocking effect is controllable. The means for support are designed in such a way that the respective third waves can be coupled in rotation in opposite directions. Preferably, the means for supporting are designed as a reverse gear.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass das Differential, insbesondere eine Vielzahl von Elementen zur Realisierung der Differentialfunktion nunmehr nicht als ein in die Leistungsübertragung vom Antriebsstrang integriertes, rotierendes Bauteil ausgeführt ist, sondern wesentliche Funktionselemente der Differentialfunktion sich außerhalb des leistungsübertragenden Antriebsstranges befinden und nur mit geringer Differenzdrehzahl rotieren. Die zur Realisierung der Differentialfunktion neben dem Vorhandensein der Dreiwellengetriebe zusätzlich benötigten Elemente zählen nicht zur rotatorischen Masse des Antriebes. Der erforderliche Einbauraum befindet sich nicht mehr innerhalb der leistungsübertragenden Ebene, sondern kann platzsparend parallel dazu vorgesehen werden. Ferner wirken auf das Differential nicht die hohen Zentrifugalbeschleunigungen wie bei herkömmlichen Differentialanordnungen. Die Sperrfunktion durch Zuordnung der Mittel zurThe solution according to the invention has the advantage that the differential, in particular a plurality of elements for realizing the differential function now not as in the power transmission from Powertrain integrated, rotating component is executed, but essential functional elements of the differential function are located outside the power transmitting drive train and rotate only with low differential speed. The elements additionally required for realizing the differential function in addition to the presence of the three-shaft gearbox do not belong to the rotational mass of the drive. The required installation space is no longer within the power transmitting plane, but can be provided in parallel to save space. Further, the differential does not have the high centrifugal accelerations as in conventional differential arrangements. The blocking function by assigning the means for
Abbremsung zur dritten Welle des Dreiwellengetriebes kann mit einfachen Mitteln integriert werden, wobei diese je nach Ausführung selbstsperrend oder aber durch Entscheidung des Fahrers aktivierbar ist. Aufgrund der parallelen Anordnung befinden sich die verschleißbehafteten Elemente nicht mehr zentral im Antrieb in rotierenden Komponenten, sondern sind von außen her leichter zugänglich und einfacher austauschbar.Abbremsung to the third wave of the three-shaft transmission can be integrated with simple means, which, depending on the version is self-locking or can be activated by decision of the driver. Due to the parallel arrangement, the wear-prone elements are no longer centrally located in the drive in rotating components, but are more accessible from the outside and easier exchangeable.
Die Mittel zur Abstützung der Reaktionsmomente sind in axialer Richtung zwischen den beiden Dreiwellengetrieben angeordnet, jedoch nicht koaxial zu diesen, sondern dezentral. Diese parallele Anordnung ermöglicht die bereits genannten Vorteile. Die Mittel zur Abstützung selbst können dabei sehr unterschiedlich aufgebaut sein. Entsprechend der Wahl der Mittel können diese lediglich die Funktion der Abstützung allein ausführen oder aber auch zusätzlich noch die Funktion der Mittel zur wenigstens indirekten Abbremsung der dritten Welle jedes Dreiwellengetriebes mit übernehmen. Im erstgenannten Fall werden vorzugsweise mechanische Mittel zur Abstützung des Reaktionsmomentes eingesetzt, die einen Stirnradsatz oder eine Kegel- oder Kronenradstufe umfassen. Der Stimradsatz besteht dabei aus n miteinander kämmenden Stirnrädern mit n = gerade. Dabei ist jeweils das Eingangsstirnrad drehfest mit einem Ausgang eines der beiden vorzugsweise als Umkehrgetriebe ausgeführtenThe means for supporting the reaction moments are arranged in the axial direction between the two three-shaft transmissions, but not coaxial with these, but decentralized. This parallel arrangement allows the advantages already mentioned. The means for supporting itself can be constructed very differently. According to the choice of the means they can only perform the function of the support alone or in addition also take over the function of the means for at least indirect deceleration of the third wave of each three-shaft transmission with. In the former case, mechanical means for supporting the reaction torque are preferably used, which comprise a spur gear or a bevel or crown wheel. The spur gear set consists of n meshing spur gears with n = straight. In each case, the Eingangssstirnrad rotatably with an output of one of the two preferably designed as a reverse gear
Getriebe verbunden, während das Ausgangsstirnrad des Stirnradsatzes jeweils mit dem Ausgang des jeweils anderen der beiden Getriebe gekoppelt ist. Die Kopplung mit dem Ausgang der Getriebe, insbesondere Umkehrgetriebe kann dabei direkt mit den diese bildenden Getriebeelementen oder aber einer, mit dieser eine bauliche Einheit bildenden Stützwelle erfolgen.Gearbox connected, while the output spur gear of the spur gear is respectively coupled to the output of the other of the two gearboxes. The Coupling with the output of the transmission, in particular reverse gear can be done directly with these forming gear elements or one, with this structural unit forming support shaft.
Bei Ausführung der Mittel zur Abstützung in Form eines Kegelradsatzes umfasst dieser zwei, jeweils mit einem Ausgang des Umkehrgetriebes drehfest gekoppelte Kegelräder, die über ein Zwischenrad miteinander kämmen.When carrying out the means for supporting in the form of a bevel gear, this comprises two, each rotatably coupled to an output of the reverse gear bevel gears, which mesh with each other via an intermediate.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Funktionen der Mittel zur Abstützung mit der Funktion der Abbremsung der dritten Welle desAccording to a particularly advantageous embodiment, the functions of the support means with the function of the deceleration of the third wave of the
Dreiwellengetriebes zusammengefasst. In diesem Fall wird von einer mechanischen Lösung Abstand genommen und es werden zur Abstützung zwei Hydromotoren verwendet, deren Antriebswellen jeweils mit den Ausgängen der einzelnen Umkehrgetriebe verbunden sind. Die beiden Hydromotoren sind hydraulisch miteinander gekoppelt und über Kreuz verschaltet. Zusätzlich könnenThree-shaft gearbox summarized. In this case, a mechanical solution is taken and two hydraulic motors are used to support, whose drive shafts are respectively connected to the outputs of the individual reverse gear. The two hydraulic motors are hydraulically coupled with each other and cross-connected. In addition, you can
Mittel zur Steuerung der Leistungsabgabe durch die Hydromotoren vorgesehen werden, die eine freie Einstellbarkeit der Bremswirkung auf jede dritte Welle des Dreiwellengetriebes ermöglichen. Diese Lösung arbeitet nahezu verschleißfrei und stellt hinsichtlich des konstruktiven Aufwandes eine besonders einfach zu realisierende kompakte Lösung dar. Erfolgt die Kopplung eines Hydromotors mit der dritten Welle über einen Kegel- oder Kronenradsatz, kann in besonders vorteilhafter Weise der Einbau der Hydromotoren in Längsrichtung des Fahrzeuges erfolgen, was eine noch optimalere Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraumes erlaubt.Means are provided for controlling the power output by the hydraulic motors, which allow a free adjustability of the braking effect on every third shaft of the three-shaft transmission. This solution works almost wear-free and represents in terms of design effort a particularly easy to implement compact solution. If the coupling of a hydraulic motor with the third shaft via a conical or crown gear, can be done in a particularly advantageous manner, the installation of the hydraulic motors in the longitudinal direction of the vehicle , which allows an even more optimal utilization of the available space.
Im einfachsten Fall weist jedes einem Dreiwellengetriebe zugeordnete Getriebe nur einen Ausgang auf. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung können jedoch auch mehrere Ausgänge und damit miteinander über die Mittel zur Abstützung koppelbare Stützwellen pro Getriebe zum Ausgleich von Radialkräften und für Redundanz vorgesehen werde. Dies bietet ferner den Vorteil, dass insbesondere bei Verwendung von Hydromotoren zur Abstützung und Abbremsung, welche beispielsweise in 2 x 180° oder 3 x 120° - Anordnung angeordnet werden, hinsichtlich ihrer Auslegung mehrere jedoch kleinere Einheiten verwendet werden können. Bezüglich der Zuordnung von Mitteln zur Abbremsung zu den einzelnen Stützwellen bestehen dabei die folgenden Möglichkeiten: a) nur an einer der Stützwellen b) an mehreren Stützwellen c) an allen Stützwellen d) an den Mitteln zur Abstützung e) direkt an einer der Wellen f) eine Kombination aus einer der Möglichkeiten a) bis c) mit einer derIn the simplest case, each transmission associated with a three-shaft transmission has only one output. According to a particularly advantageous embodiment, however, a plurality of outputs and thus coupled to each other via the means for supporting support shafts per transmission to compensate for radial forces and redundancy will be provided. This also has the advantage that, in particular when using hydraulic motors for support and braking, which, for example, in 2 x 180 ° or 3 x 120 ° - arrangement can be used in terms of their design but several smaller units can be used. With regard to the assignment of means for deceleration to the individual support shafts, the following possibilities exist: a) only on one of the support shafts b) on several support shafts c) on all support shafts d) on the means for support e) directly on one of the shafts f) a combination of one of the possibilities a) to c) with one of the options
Möglichkeiten gemäß d) oder e).Options according to d) or e).
Mittels der Bremseinrichtung bzw. Bremseinrichtungen kann dabei ein dauerhaftes Bremsmoment (Grundkoppelmoment) oder aber ein variables Bremsmoment (Sperrmoment) erzeugt werden.By means of the braking device or braking devices, a permanent braking torque (basic coupling torque) or a variable braking torque (blocking torque) can be generated.
Die als Ausgleichsgetriebe vorgesehenen Dreiwellengetriebe sind vorzugsweise als Planetenradgetriebe ausgebildet und weisen vorzugsweise ein erstes Getriebeelement in Form eines Sonnenrades, ein zweites Getriebeelement in Form eines Hohlrades, ein drittes Getriebeelement in Form von Planetenrädern und ein viertes Getriebeelement in Form eines Steges auf. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung werden jeweils die ersten Wellen der Dreiwellengetriebe von den Sonnenrädern der Planetenradgetriebe, die zweiten Wellen von den Stegen und die dritten Wellen von den Hohlrädern der Planetenradgetriebe gebildet. Andere Zuordnungen, beispielsweise die Zuordnung der ersten Welle zum Hohlrad oder Steg und dementsprechende Zuordnung der Funktionen der zweiten und dritten Welle zu den anderen Getriebegliedern sind denkbar. Beide Dreiwellengetriebe sind koaxial angeordnet. Die Dreiwellengetriebe können dabei zur Erzeugung der notwendigen Getriebeübersetzung genutzt werden. Dies bietet den Vorteil der Einsparung eines zusätzlichen Übersetzungsgetriebes. Das mit der dritten Welle gekoppelte und vorzugsweise als Umkehrgetriebe ausgeführte Getriebe kann vielgestaltig ausgeführt werden. Denkbar sind im einfachsten Fall die Ausführung alsThe provided as differential gear three-shaft gear are preferably designed as planetary gear and preferably have a first gear element in the form of a sun gear, a second gear element in the form of a ring gear, a third gear element in the form of planetary gears and a fourth gear element in the form of a web. According to a particularly advantageous embodiment, in each case the first waves of the three-shaft gear are formed by the sun gears of the planetary gear, the second waves of the webs and the third waves of the ring gears of the planetary gear. Other assignments, for example, the assignment of the first shaft to the ring gear or land and corresponding assignment of the functions of the second and third shaft to the other gear members are conceivable. Both three-shaft transmissions are arranged coaxially. The three-shaft gear can be used to generate the necessary gear ratio. This offers the advantage of saving an additional transmission gear. The coupled with the third wave and preferably designed as a reverse gear gearbox can be made vielgestaltig. Conceivable in the simplest case, the execution as
a) Stirnradstufe b) Kegelradstufe c) Kronen radsatza) spur gear stage b) bevel gear stage c) crown gear set
mit n miteinander kämmenden Rädern, wobei n = gerade ist. Vorzugsweise sind dabei Umkehrgetriebe und Dreiwellengetriebe jeweils in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Gemäß einer besonders kompakten Bauweise wird derwith n meshing wheels, where n = straight. Preferably, reverse gear and three-shaft gear are each arranged in a common plane. According to a particularly compact design of the
Eingang des Umkehrgetriebes von einem die dritten Welle bildenden Getriebeelement oder einem drehfest mit diesem gekoppelten Element gebildet. Dazu wird bei Ausführungen mit Ausbildung der dritten Wellen von den Hohlrädern der Planetenradgetriebe das jeweilige Hohlrad mit einer entsprechenden Außenverzahnung versehen, wobei diese gleichzeitig den Eingang desInput of the reverse gear from a third element forming the transmission element or a rotatably coupled thereto element formed. For this purpose, in embodiments with training of the third waves of the ring gears of the planetary gear, the respective ring gear provided with a corresponding external toothing, which at the same time the input of
Umkehrgetriebes bildet. Der Ausgang des Umkehrgetriebes wird dann vom entsprechenden Rad oder aber einer drehfest mit diesem gekoppelten Stützwelle gebildet.Reversing gear forms. The output of the reverse gear is then formed by the corresponding wheel or a rotatably coupled to this support shaft.
Bezüglich der Ausführung der Mittel zur wenigstens indirekten Abbremsung der dritten Welle des Dreiwellengetriebes besteht eine Vielzahl von Möglichkeiten. Denkbar sind a) mechanische b) hydraulische, insbesondere hydrodynamische oder hydrostatische Lösungen c) elektrische Bremseinrichtungen d) eine Kombination aus den Möglichkeiten a) bis c).With regard to the embodiment of the means for at least indirect deceleration of the third shaft of the three-shaft transmission, there are a multiplicity of possibilities. Conceivable are a) mechanical b) hydraulic, in particular hydrodynamic or hydrostatic solutions c) electrical braking devices d) a combination of the possibilities a) to c).
Dabei können die Bremseinrichtungen entweder direkt jeweils den einzelnen Stützwellen, der dritten Welle des Dreiwellengetriebes oder einem Element des Umkehrgetriebes oder aber der Mittel zur Abstützung zugeordnet werden. Dabei kann jeder Radebene eine einzelne Bremseinrichtung zugeordnet werden, wobei diese in Summe gemeinsam wirken, jedoch den Vorzug von kleineren bzw. redundanteren Einheiten liefern, oder aber beiden Radebenen eine gemeinsame Bremseinheit.The braking devices can be assigned either directly to each of the individual support shafts, the third shaft of the three-shaft transmission or an element of the reverse gear or the means for support. In this case, each wheel plane can be assigned a single braking device, these acting together in total, but the advantage of smaller or provide redundant units, or both wheel planes a common brake unit.
Die Kopplung der Dreiwellengetriebe mit dem Eingang des Differentialgetriebes erfolgt in der Regel über ein Verteilergetriebe oder eine Verteilereinheit. AlsThe coupling of the three-shaft transmission with the input of the differential gear is usually via a transfer case or a distributor unit. When
Verteilergetriebe kann dabei direkt ein Kegelradgetriebe oder ein Stirnradgetriebe verwendet werden. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann jedoch auch der Abtrieb der Antriebsmaschine derart ausgestaltet werden, dass ein Durchtrieb auf beide Dreiwellengetriebe, insbesondere die ersten Wellen, möglich ist.Transfer case can be used directly a bevel gear or a spur gear. According to a particularly advantageous embodiment, however, the output of the prime mover can be configured such that a through drive on both three-shaft transmission, in particular the first waves, is possible.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird als Antriebsmaschine ein Elektromotor verwendet, wobei die beiden Dreiwellengetriebe auf der Antriebswelle koaxial zueinander gelagert sind. Die quer eingebaute Antriebsmaschine ermöglicht aufgrund der beschriebenen Anordnung der beidenAccording to a particularly advantageous embodiment, an electric motor is used as drive machine, wherein the two three-shaft gear are mounted coaxially to each other on the drive shaft. The transversely mounted drive machine allows due to the described arrangement of the two
Dreiwellengetriebe auf deren Antriebswelle die Möglichkeit der Ausgestaltung eines besonders kompakten Antriebssystems, bei welchem der zur Verfügung stehende Bauraum in Fahrtrichtung betrachtet in besonders optimaler Weise ausgenutzt wird, da sich alle Elemente in einer Ebene befinden.Three-shaft gear on the drive shaft, the possibility of designing a particularly compact drive system, in which the available space in the direction of travel is considered in a particularly optimal manner, since all elements are in one plane.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird zur Minimierung der erforderlichen Bauteile das Gehäuse der Differentialein hejt vom Achsgehäuse der Räder gebildet. Insbesondere bei der zuvor beschriebenen besonders vorteilhaften Ausgestaltung wirkt die Antriebsmaschine ebenfalls als Achsgehäuse.According to a further aspect of the invention, to minimize the required components, the differential housing is formed by the axle housing of the wheels. In particular, in the previously described particularly advantageous embodiment, the prime mover also acts as an axle housing.
Die erfindungsgemäße Lösung ist für den Einsatz in Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, aber auch Elektrofahrzeugen geeignet.The solution according to the invention is suitable for use in vehicles, in particular rail vehicles, but also electric vehicles.
Bei den Antriebssystemen kann es sich um abgefederte oder nicht abgefederteThe drive systems may be sprung or not sprung
Ausführungen handeln. Dabei können einzelne Elemente, insbesondere Antriebsmaschine oder Verteilergetriebe, Differentialeinheit aus Dreiwellengetriebe und den Mitteln zur Abstützung zu einer Einheit zusammengefasst und abgefedert am Rahmen oder beliebigen Tragelement aufgehängt werden. Zwischen dem Ausgang des Dreiwellengetriebes, insbesondere der mit dem Rad gekoppelten Welle und dem Radantrieb sind dann Gelenkelemente vorgesehen. Eine alternative Ausführung besteht darin, nur eine der Einheiten - Antriebsmaschine oder Verteilergetriebe - oder Differentialeinheit als Einheit abgefedert aufzuhängen. Die jeweils andere Einheit ist dann radfest angeordnet. Bei radfester Anordnung der Dreiwellengetriebe können diese gemäß einer besonders vorteilhaften und bauraumeffizienten Lösung in der Radnabe integriert werden. Denkbar ist aber auch eine Anordnung außerhalb der Räder. Diese Möglichkeit ist vor allem bei Nutzung von Hydromotoren zur Abstützung einfach realisierbar und hinsichtlich der Funktion relativ störunanfällig, da über die Hydraulikleitungen relativ einfach Relativbewegungen ausgeglichen werden können.Executions act. In this case, individual elements, in particular prime mover or transfer case, differential unit of three-shaft gear and the means for supporting combined into a unit and suspended suspension on the frame or any support element. Between the output of the three-shaft transmission, in particular the shaft coupled to the wheel and the wheel drive joint elements are then provided. An alternative embodiment is to suspend only one of the units - prime mover or transfer case - or differential unit cushioned as a unit. The other unit is then arranged wheel firmly. In wheel-fixed arrangement of the three-shaft transmission they can be integrated according to a particularly advantageous and space-efficient solution in the wheel hub. It is also conceivable, however, an arrangement outside the wheels. This option is easy to implement especially when using hydraulic motors for support and relatively prone to failure with respect to the function, since relatively simple relative movements can be compensated via the hydraulic lines.
Der Differentialeinheit können ferner Mittel zur Radabbremsung zugeordnet werden. Dabei sind in Abhängigkeit des Antriebskonzeptes viele Möglichkeiten denkbar. Die Bremseinheiten, bei denen es sich um die Fahrzeugbremse handelt, können dabei das Bremsmoment mechanisch, hydraulisch oder elektrisch erzeugen. Denkbar sind beispielsweise Scheiben- oder Trommelbremsen, elektrische oder hydrodynamische Retarder. Diese können wahlweise direkt auf der Antriebsebene, beispielsweise durch Anordnung einer Bremseinheit vor der Differentialeinheit oder auf der Radebene, beispielsweise zwei Bremseinheiten, das heißt jeweils eine den einzelnen Dreiwellengetrieben nachgeschaltet angeordnet sein.The differential unit may further be associated with means for Radabbremsung. In this case, many possibilities are conceivable depending on the drive concept. The brake units, which are the vehicle brake, can generate the braking torque mechanically, hydraulically or electrically. For example, disk or drum brakes, electric or hydrodynamic retarders are conceivable. These can optionally be arranged directly downstream of the drive plane, for example by arranging a brake unit in front of the differential unit or on the wheel plane, for example, two brake units, that is, in each case a single three-shaft transmissions.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. In diesen ist im Einzelnen folgendes dargestellt:The solution according to the invention is explained below with reference to figures. These show in detail the following:
Figur 1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung eine ersteFIG. 1 illustrates in a schematically simplified illustration a first one
Ausführung einer erfindungsgemäß gestalteten Differentialeinheit anhand eines Ausschnittes aus einem Antriebsstrang für Schienenfahrzeuge; Figur 2 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung eine zweiteEmbodiment of an inventively designed differential unit based on a section of a drive train for rail vehicles; FIG. 2 illustrates in a schematically simplified illustration a second one
Ausführung einer erfindungsgemäß gestalteten Differentialeinheit;Embodiment of an inventively designed differential unit;
Figur 3 verdeutlicht eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Differentialeinheit;Figure 3 illustrates a particularly advantageous embodiment of a differential unit according to the invention;
Figur 4 verdeutlicht eine Ausführung gemäß Figur 3 mit 90° verdreht ausgerichteten Stützwellen.Figure 4 illustrates an embodiment according to Figure 3 with 90 ° twisted aligned support shafts.
Die Figur 1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung anhand eines Ausschnittes aus einem Axialschnitt durch eine Radachse 1 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Differentials 2, insbesondere eines Sperrdifferentials 3. Dieses ist Bestandteil in Antriebssträngen von Schienenfahrzeugen und dient zur Realisierung der Differentialfunktion, insbesondere der Funktion als Ausgleichsgetriebe für Drehzahldifferenzen an den einzelnen Rädern, insbesondere bei Kurvenfahrten. Die Differentialeinheit 2 umfasst dabei einen Eingang 4, und zwei koaxial zueinander angeordnete Ausgänge 5 und 6. Die Ausgänge sind dabei drehfest mit den anzutreibenden Rädern 7 und 8 gekoppelt, das heißt entweder direkt oder über weitere Zwischenelemente. Dabei umfasst die Differentialeinheit 2 zwei koaxial zueinander angeordnete Dreiwellengetriebe 9 und 10. Jeweils eine erste Welle 11 bzw. 12 der Dreiwellengetriebe 9 bzw. 10 ist drehfest mit dem Eingang 4 gekoppelt. Beide erste Wellen 11 , 12 sind ist gleichem Drehsinn rotierend mit dem Eingang 4 verbunden. Jeweils eine zweite Welle 13 bzw. 14 für das erste Dreiwellengetriebe 9 und das zweite Dreiwellengetriebe 10 ist drehfest mit dem jeweiligen Ausgang 5 bzw. 6 verbunden. Die dritte Welle 15 bzw. 16 jedes derFigure 1 illustrates in a schematically simplified representation of an excerpt from an axial section through a wheel axle 1 an inventive embodiment of a differential 2, in particular a limited slip differential 3. This is part of the drive trains of rail vehicles and serves to realize the differential function, in particular the function as a differential for Speed differences at the individual wheels, especially when cornering. The differential unit 2 comprises an input 4, and two coaxially arranged outputs 5 and 6. The outputs are rotatably coupled to the driven wheels 7 and 8, that is, either directly or via further intermediate elements. In this case, the differential unit 2 comprises two coaxial with each other arranged three-shaft gear 9 and 10. In each case a first shaft 11 and 12 of the three-shaft gear 9 and 10 is rotatably coupled to the input 4. Both first shafts 11, 12 are connected to the input 4 in the same direction of rotation. In each case, a second shaft 13 and 14 for the first three-shaft gear 9 and the second three-shaft gear 10 is rotatably connected to the respective output 5 and 6, respectively. The third wave 15 or 16 each of the
Dreiwellengetriebe 9 und 10 ist drehbar gelagert und über ein vorzugsweise als Umkehrgetriebe ausgeführtes Getriebe 17 für das erste Dreiwellengetriebe 9 und 18 für das zweite Dreiwellengetriebe 10 mit Mitteln zur Abstützung 19 gekoppelt. Der Begriff „Welle" steht hier mehr für die Funktion als für die konkrete konstruktive Ausgestaltung beispielsweise als Vollwelle, wobei diese Funktion auch von mit den einzelnen Elementen der Dreiwellengetriebe gekoppelten Anschlusselementen, die rotationssymmetrisch aufgebaut sind, gebildet werden kann. In der konkreten Ausgestaltung ist das Dreiwellengetriebe 9 bzw. das Dreiwellengetriebe 10 als Planetenradgetriebe 20 bzw. 21 ausgeführt. Jedes Planetenradgetriebe umfasst dabei mindestens ein Sonnenrad 20.1 bzw. 21.1 , einThree-shaft gear 9 and 10 is rotatably mounted and coupled via a preferably designed as a reverse gear 17 for the first three-shaft gearbox 9 and 18 for the second three-shaft gear 10 with means for support 19. The term "wave" is here more for the function than for the concrete structural design, for example as a solid shaft, this function Also of the coupled elements with the individual elements of the three-shaft gear connection elements, which are constructed rotationally symmetric, can be formed. In the specific embodiment, the three-shaft transmission 9 or the three-shaft transmission 10 is designed as a planetary gear 20 and 21, respectively. Each planetary gear includes at least one sun gear 20.1 and 21.1, a
Hohlrad 20.2 bzw. 21.2, Planetenräder 20.3 bzw. 21.3 und einen Steg 20.4 bzw. 21.4. Die Funktionen der einzelnen Wellen des Dreiwellengetriebes 9 und 10 werden dabei von diesen Getriebeelementen 20.1 bis 20.4 des Planetengetriebes 20 bzw. 21.1 bis 21.4 des Planetenradgetriebes 21 oder drehfest mit diesen gekoppelten Anschlusselementen in Form von Wellen, Hohlwellen oder die entsprechende Gestaltung dieser Getriebeelemente übernommen. Im dargestellten Fall ist die Funktion der ersten Welle 11 bzw. 12 jeweils den Sonnenrädern 20.1 und 21.1 , die Funktion der zweiten Welle 12 bzw. 13 den Stegen 20.4 bzw. 21.4 und die Funktion der dritten Welle 15 bzw. 16 den Hohlrädern 20.2 bzw. 21.2 der Planetenradgetriebe 20 und 21 zugeordnet.Ring gear 20.2 and 21.2, planet gears 20.3 and 21.3 and a web 20.4 and 21.4. The functions of the individual shafts of the three-shaft transmission 9 and 10 are taken over by these transmission elements 20.1 to 20.4 of the planetary gear 20 or 21.1 to 21.4 of the planetary gear 21 or rotationally fixed with these coupled connection elements in the form of waves, hollow shafts or the corresponding design of these transmission elements. In the illustrated case, the function of the first shaft 11 and 12, respectively, the sun gears 20.1 and 21.1, the function of the second shaft 12 and 13, the webs 20.4 and 21.4 and the function of the third shaft 15 and 16, the ring gears 20.2 bzw. 21.2 of the planetary gear 20 and 21 assigned.
Dementsprechend sind diese Getriebeelemente auch mit dem Eingang 4 bzw. den Ausgängen 5 und 6 gekoppelt. Die Zuordnung der als Umkehrgetriebe fungierenden Getriebe 17 und 18 erfolgt jeweils zu den einzelnen Planetenradgetrieben 20 und 21. Diese sind derart ausgeführt, dass diese wenigstens einen Eingang 22 bzw. 23 für das als Umkehrgetriebe fungierendeAccordingly, these transmission elements are also coupled to the input 4 and the outputs 5 and 6. The assignment of the gear 17 and 18 acting as a reverse gear takes place in each case to the individual planetary gear drives 20 and 21. These are designed such that these at least one input 22 or 23 for acting as a reverse gear
Getriebe17 bzw. 18 und jeweils einen Ausgang 24 bzw. 25 für die Getriebe 17 und 18 umfassen. Der Eingang ist dabei drehfest mit der dritten Welle 15 bzw. 16 des Dreiwellengetriebes 9 bzw. 10, das heißt im dargestellten Fall dem Hohlrad 20.2 bzw. 21.2 des Planetenradgetriebes 20 bzw. 21 gekoppelt. Vorzugsweise wird der Eingang 22 des Getriebes 17 und der Eingang des Getriebes 18, welcher mit 23 bezeichnet ist, direkt vom Hohlrad 20.2 bzw. 21.2 gebildet. Im einfachsten Fall ist das Getriebe 17 bzw. 18 als Stirnradstufe 26 bzw. 27 ausgeführt. Dieses umfasst eine Anzahl n miteinander kämmender Stirnräder, wobei n gerade ist. Vorzugsweise sind lediglich zwei Stirnräder vorgesehen, wobei das erste Stirnrad durch Ausbildung einer Außenverzahnung 28 bzw. 29 am Hohlrad 20.2 bzw. 21.2 gebildet wird. Das zweite Stirnrad 30 bzw. 31 der Getriebe 17 bzw. 18 bildet gleichzeitig den Ausgang 24 bzw. 25 oder ist mit einer, den Ausgang 24 bzw. 25 bildenden Stützwelle 32 bzw. 33 drehfest verbunden. Die beiden Stützwellen 32 und 33 sind dabei über die Mittel zur Abstützung 19 miteinander gekoppelt. Die Mittel zur Abstützung 19 umfassen gemäß der ersten Ausführung in der Figur 1 einen Kegelradsatz 34. Dabei sind auf jeder Stützwelle 32 und 33 Kegelräder 35 und 36 gelagert, die mit einem weiteren dritten Kegelrad 37 kämmen. ZurGear 17 and 18 and in each case an output 24 or 25 for the transmission 17 and 18 include. The input is rotatably coupled to the third shaft 15 and 16 of the three-shaft gear 9 and 10, that is, in the illustrated case the ring gear 20.2 and 21.2 of the planetary gear 20 and 21 coupled. Preferably, the input 22 of the transmission 17 and the input of the transmission 18, which is denoted by 23, formed directly from the ring gear 20.2 and 21.2. In the simplest case, the gear 17 and 18 designed as a spur gear 26 and 27 respectively. This comprises a number n of intermeshing spur gears, where n is straight. Preferably, only two spur gears are provided, wherein the first spur gear is formed by forming an external toothing 28 or 29 on the ring gear 20.2 or 21.2. The second spur gear 30 and 31 of the gear 17 and 18 simultaneously forms the output 24 or 25 or is connected to one, the output 24 and 25 respectively forming support shaft 32 and 33 rotatably connected. The two support shafts 32 and 33 are coupled to each other via the means for support 19. According to the first embodiment in FIG. 1, the means for supporting 19 comprise a bevel gear set 34. On each support shaft 32 and 33, bevel gears 35 and 36 are mounted, which mesh with a further third bevel gear 37. to
Realisierung der Funktion Sperrdifferential ist der Differentialeinheit 2, insbesondere den einzelnen Stützwellen 32 bzw. 33 entweder eine gemeinsame Bremseinrichtung, hier beispielhaft den Mitteln 19 zur Abstützung in unterbrochener Darstellung und mit 38 bezeichnet zugeordnet oder aber jeder Stützwelle 32 und 33 eine separate Bremseinrichtung 38.1 bzw. 38.2 zugeordnet, die in der Summe gemeinsam wirken.Realization of the function Sperrdifferential is the differential unit 2, in particular the individual support shafts 32 and 33 either a common braking device, here exemplified the means 19 for support in an interrupted representation and designated 38 assigned or each support shaft 32 and 33, a separate brake device 38.1 or Assigned 38.2, which act together in the sum.
Der Eingang 4 ist im Antriebssystem mit einem Fahrmotor 39 verbunden. Insbesondere wird die von diesem abgegebene Leistung über einen Verteiler, insbesondere ein Verteilergetriebe 40, auf die erste Welle 11 bzw. 12 derThe input 4 is connected to a drive motor 39 in the drive system. In particular, the output from this power via a distributor, in particular a transfer case 40, on the first shaft 11 and 12 of the
Dreiwellengetriebe 9 bzw. 10 aufgeteilt. Bei der in der Figur 1 dargestellten Ausführung ist der Fahrmotor 39 quer eingebaut. Die Aufteilung der über diesen eingebrachte Leistung erfolgt auf die ersten Wellen 11 und Welle 12, das heißt, das Sonnenrad 20.1 und 21.1. Planetenradgetriebe 20 und 21 und die diesen zugeordneten Getriebe 17 und 18 sind vorzugsweise in einer Ebene, die in radialer Richtung zu einer theoretischen Achse AR verläuft, die die Rotationsachse für die Räder 7 und 8 bildet. Diese Lösung baut in axialer Richtung sehr klein und benötigt wenig Bäuraum. Ferner sind die beiden Planetenradgetriebe 20 und 21 koaxial zueinander angeordnet und koaxial zur Rotationsachse der Räder. Die Anordnung der Mittel zur Abstützung 19 erfolgt in axialer Richtung betrachtet, das heißt in einer Richtung, die durch eine Parallele durch die Rotationsachse beschreibbar ist, zwischen den beiden Planetenradgetrieben 20 und 21. Dies bedeutet, dass die Stützwellen 32 und 33 zueinander gerichtet sind.Three-shaft gear 9 or 10 divided. In the embodiment shown in Figure 1, the drive motor 39 is installed transversely. The distribution of the power introduced via this takes place on the first shafts 11 and shaft 12, that is, the sun gear 20.1 and 21.1. Planetary gear 20 and 21 and their associated gear 17 and 18 are preferably in a plane which extends in the radial direction to a theoretical axis AR, which forms the axis of rotation for the wheels 7 and 8. This solution builds very small in the axial direction and requires little cultivation space. Further, the two planetary gear 20 and 21 are arranged coaxially with each other and coaxial with the axis of rotation of the wheels. The arrangement of the means for support 19 is viewed in the axial direction, that is, in a direction which is described by a parallel through the axis of rotation, between the two planetary gears 20 and 21. This means that the support shafts 32 and 33 are directed towards each other.
Die Lagerung der dritten Welle 15 bzw. 16, das heißt der Hohlräder 20.2 und 21.2 erfolgt in einem, das Planetenradgetriebe 20 bzw. 21 umschließenden Gehäuse 46 bzw. 47, bei welchen es sich vorzugsweise um das Achsgehäuse 48 handelt. Die Lagerung erfolgt dabei vorzugsweise über Wälzlager.The bearing of the third shaft 15 and 16, that is, the ring gears 20.2 and 21.2 takes place in a, the planetary gear 20 and 21 enclosing housing 46 and 47, which is preferably the axle housing 48. The storage is preferably carried out via rolling bearings.
Diese Lösung bietet den Vorteil, dass die Differentialeinheit 2 zumindest teilweise nicht mehr als ein im leistungsübertragenden Antriebsstrang integriertes rotierendes Bauteil ausgeführt ist, sondern die wesentlichen Elemente außerhalb des leistungsübertragenden Antriebsstranges angeordnet sind und nur mit geringer Differenzdrehzahl rotieren. Damit zählen die zur Differentialfunktion zusätzlich benötigten Elemente nicht mehr zur rotatorischen Masse des Gesamtantriebes. Der benötigte Einbauraum befindet sich nicht mehr innerhalb der leistungsübertragenden Ebene aufgrund der dezentralen Anordnung zur theoretischen Rotationsachse A der Räder und kann platzsparend parallel dazu angeordnet werden, wobei entsprechen der Ausgestaltung des Getriebes in der Auslegung der Mittel zur Abstützung Anpassungen an den zur Verfügung stehenden Einbauraum vorgenommen werden können. Des weiteren wirken nicht die hohen Zentrifugalbeschleunigungen wie bei herkömmlichen Differentialanordnungen. Die Sperrfunktion kann durch Vorsehen der Bremseinrichtung mit sehr einfachen Mitteln mitintegriert werden, insbesondere dadurch, dass eine Welle der Differentialfunktion gegen das feststehende Gehäuse mit jedem zu einer Bremsung geeigneten Element innerhalb oder außerhalb des Antriebes gesperrt werden kann. Dies wird gemäß Figur 1 durch die Bremseinrichtungen 38.1 , 38.2 realisiert. Die Sperrfunktion ist ebenfalls dezentral zur Rotationsachse der Räder angeordnet. Alle verschließbehafteten Elemente und/oder Betriebsöle der Steuerfunktion befinden sich ebenfalls nicht mehr zentral im Antrieb in rotierenden Komponenten und sind daher von außen sehr leicht zugänglich und einfach austauschbar. Eine innenliegende oder nach außen gehende Welle der Differentialfunktion kann festgesetzt werden, was einer Vollsperrung gleichkommt. Eine innenliegende oder nach außen gehende Welle der Differentialfunktion kann definiert und dauerhaft gebremst werden, was einem dauernd wirkenden Grundkoppelmoment gleichkommt. Bei Schienenfahrzeugen wird dies auch als Sinuslauf bezeichnet. Ferner ist eine passive Bremsung einer innenliegenden oder nach außen gehenden Welle der Differentialfunktion möglich, was einer Sperrung mit beliebigem Sperranteil bis einschließlich 100 % gleichkommt. Die Sperrmomenterzeugung, also das Maß der Bremsung, kann dabei sowohl differenzdrehzahlabhängig auch antriebsmomentabhängig sowie durch beliebige Kombinationen erzeugt werden.This solution has the advantage that the differential unit 2 is at least partially executed no more than one integrated in the power transmitting drive train rotating component, but the essential elements are arranged outside the power transmitting drive train and rotate only with low differential speed. Thus, the elements additionally required for the differential function no longer count towards the rotational mass of the overall drive. The required installation space is no longer within the power transmitting plane due to the decentralized arrangement to the theoretical axis of rotation A of the wheels and can be arranged to save space parallel to it, wherein correspond to the design of the transmission in the design of the means for support adjustments made to the available installation space can be. Furthermore, the high centrifugal accelerations do not act as in conventional differential arrangements. The blocking function can be integrated by providing the braking device with very simple means, in particular the fact that a shaft of the differential function can be locked against the fixed housing with each element suitable for braking inside or outside of the drive. This is realized according to Figure 1 by the braking devices 38.1, 38.2. The blocking function is also arranged decentrally to the axis of rotation of the wheels. All closing elements and / or operating oils of the control function are also no longer centrally located in the drive in rotating components and are therefore easily accessible from the outside and easily replaceable. An internal or outgoing shaft of the differential function can be fixed, which is equivalent to a full lock. An internal or outgoing shaft of the differential function can be defined and permanently braked, which equates to a permanently acting basic coupling torque. In rail vehicles, this is also referred to as sinusoidal. Furthermore, a passive braking of an internal or outgoing shaft of the differential function is possible, which equates to blocking with arbitrary blocking fraction up to and including 100%. The Sperrmomenterzeugung, so the degree of braking, it can be produced both differential speed dependent also drive torque-dependent and by any combination.
Eine ideale Anordnung ergibt sich, wie in der Figur 1 dargestellt, wenn als Fahrmotor ein Elektromotor Verwendung findet, der quer eingebaut ist und an den die beiden Planetengetriebe 20 und 21 direkt beidseitig angeflanscht werden. Diese Lösung stellt eine besonders vorteilhafte, konstruktiv einfache und kompakte Ausführung eines Antriebssystems dar.An ideal arrangement results, as shown in Figure 1, when the drive motor, an electric motor is used, which is installed transversely and to which the two planetary gear 20 and 21 are flanged directly on both sides. This solution represents a particularly advantageous, structurally simple and compact design of a drive system.
Die Figur 2 verdeutlicht eine alternative Ausführung einer Differentialeinheit 2.2, welche sich im wesentlichen in der Realisierung der Abstützfunktion, das heißt den Mitteln zur Abstützung 19.2 von der in der Figur 1 beschriebenen unterscheidet. Der Grundaufbau und die Funktion entspricht ansonsten dem inFIG. 2 illustrates an alternative embodiment of a differential unit 2.2, which differs essentially in the realization of the support function, that is to say the means for supporting 19.2, from that described in FIG. The basic structure and the function otherwise corresponds to those in
Figur 1 beschriebenen, weshalb hier im Einzelnen nicht mehr darauf eingegangen wird und für gleiche Elemente die gleichen Bezugszahlen verwendet werden. Die Mittel zur Abstützung umfassen hier einen Stirnradsatz 41 , umfassend wenigstens eine Anzahl n miteinander kämmender Stirnräder, wobei n gerade ist und vorzugsweise gleich 2 beträgt. Die beiden Stirnräder sind hier mit 42 und 43 bezeichnet. Diese sind jeweils mit einem Ausgang 24.2 bzw. 25.2 des Getriebes 17.2 bzw. 18.2 gekoppelt, wobei die Kopplung direkt mit den Stirnrädern 30.2 bzw. 31.2 des Getriebes 17.2 bzw. 18.2 oder aber indirekt über die Stützwelle 32.2 bzw. 33.2 erfolgt. Daraus ist ersichtlich, dass die Stützwelle 33.2 sich zwar in Richtung der Stützwelle 32.2 erstreckt, jedoch parallel zu dieser in die1, which is why it is not discussed in detail here and the same reference numbers are used for the same elements. The means for supporting here comprise a spur gear set 41, comprising at least a number n of intermeshing spur gears, wherein n is straight and preferably equal to 2. The two spur gears are here designated 42 and 43. These are each coupled to an output 24.2 or 25.2 of the transmission 17.2 or 18.2, wherein the coupling takes place directly with the spur gears 30.2 and 31.2 of the transmission 17.2 and 18.2 or indirectly via the support shaft 32.2 or 33.2. It can be seen that the support shaft 33.2 extends in the direction of the support shaft 32.2, but parallel to this in the
Stirnradstufe 41 einläuft. Auch diese Lösung zeichnet sich durch einen geringen konstruktiven Aufwand aus. Durch das Vorsehen von Bremseinrichtungen kann auch hier eine teilweise oder auch Vollsperrung erzielt werden.Spur gear 41 enters. This solution is characterized by a low design effort. By providing braking devices, a partial or full blockage can also be achieved here.
Die Figuren 1 und 2 verdeutlichen mögliche mechanische Ausführungen der MittelFigures 1 and 2 illustrate possible mechanical designs of the means
19 zur Abstützung des Reaktionsmomentes. Diese stellen dabei besonders einfache und vorteilhafte, insbesondere platzsparende Anordnungen dar. Denkbar ist jedoch auch, wie in der Figur 3 dargestellt, als Mittel zur Abstützung hydraulische Maschinen in Form von Hydromotoren zu verwenden, welche hier mit 44 und 45 bezeichnet sind, die mit den Ausgängen 24.3, 25.3 oder Getriebe 17.3, 18.3 gekoppelt sind die über kreuz miteinander verschaltet sind. Diese Lösung stellt eine besonders komfortable und nahezu verschleißfreie Lösung zur19 for supporting the reaction torque. These are particularly simple and advantageous, especially space-saving arrangements. Conceivable However, as shown in FIG. 3, it is also to be used as a means for supporting hydraulic machines in the form of hydraulic motors, which are designated here by 44 and 45, which are coupled to the outputs 24.3, 25.3 or gear 17.3, 18.3 interconnected with each other. This solution provides a particularly comfortable and almost wear-free solution
Realisierung der Sperrfunktion dar. Insbesondere kann durch gezielte Ansteuerung der einzelnen Hydromotoren 44 und 45, beispielsweise über Mittel 49 in Form von in der Verbindung der beiden Hydromotoren 44 und 45 integrierten Ventileinrichtungen eine sehr feinfühlige Abstufung der Sperrwerte zwischen 0 und 100 Prozent erreicht werden. In diesem Fall übernimmt die Funktion derRealization of the blocking function. In particular, by targeted control of the individual hydraulic motors 44 and 45, for example via means 49 in the form of integrated in the connection of the two hydraulic motors 44 and 45 valve devices a very sensitive gradation of the blocking values between 0 and 100 percent can be achieved. In this case, the function assumes the
Bremseinrichtung 38.3 der jeweilige Hydromotor 44 bzw. 45 entsprechend seiner Ansteuerung. Dies bedeutet, dass keine zusätzlichen Mittel zur Abbremsung vorgesehen werden müssen.Braking device 38.3 of the respective hydraulic motor 44 and 45 according to its control. This means that no additional means for braking must be provided.
Verdeutlicht Figur 3 eine Ausführung mit quer eingebauten Hydromotoren 44 undFigure 3 illustrates an embodiment with transversely mounted hydraulic motors 44 and
45, zeigt Figur eine alternative Ausführung mit längseingebauten Hydromotoren 44, 45. Die Getriebe 17.4 und 18.4 sind auch hier als Umkehrgetriebe ausgeführt, jedoch in Form eines Kegelradsatzes. Dieser ermöglicht eine winklige oder senkrechte Ausrichtung der einzelnen Stützwellen 32.4, 33.4 gegenüber der theoretischen Verbindungsachse A der Räder 7 und 8. Der übrige Grundaufbau und die Funktion entspricht dem in Figur 3 beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden.45, Figure shows an alternative embodiment with longitudinally incorporated hydraulic motors 44, 45. The gear 17.4 and 18.4 are also designed here as a reverse gear, but in the form of a bevel gear. This allows an angular or vertical alignment of the individual support shafts 32.4, 33.4 with respect to the theoretical connection axis A of the wheels 7 and 8. The rest of the basic structure and the function corresponds to that described in Figure 3, which is why the same reference numerals are used for the same elements.
Die Figuren 1 bis 3 verdeutlichen Ausführungen mit Ausbildung der Getriebe 17 und 18 als Stirnradsatz. Es ist jedoch auch denkbar, diese als Kegelrad- oderFigures 1 to 3 illustrate embodiments with training of the gear 17 and 18 as a spur gear. However, it is also conceivable, this as a bevel gear or
Kronenradsatz auszubilden. BezugszeichenlisteForm crown gear set. LIST OF REFERENCE NUMBERS
I RadachseI wheel axle
2, 2.2, 2.3, 2.4 Differentialeinheit 3 Sperrdifferential2, 2.2, 2.3, 2.4 Differential unit 3 Locking differential
4 Eingang4 entrance
5 Ausgang5 output
6 Ausgang6 output
7 Rad 8 Rad7 wheel 8 wheel
9 Dreiwellengetriebe9 three-shaft gearbox
10 Dreiwellengetriebe10 three-shaft gearbox
I 1 erste Welle des Dreiwellengetriebes 9I 1 first shaft of the three-shaft transmission 9
12 erste Welle des Dreiwellengetriebes 10 13 zweite Welle des Dreiwellengetriebes 912 first shaft of the three-shaft transmission 10 13 second shaft of the three-shaft transmission 9
14 zweite Welle des Dreiwellengetriebes 1014 second shaft of the three-shaft transmission 10
15 dritte Welle des Dreiwellengetriebes 915 third shaft of the three-shaft transmission 9
16 dritte Welle des Dreiwellengetriebes 10 17,17.2,17.3, 17.4 Getriebe 18,18.2,18.3, 18.4 Getriebe16 third shaft of the three-shaft transmission 10 17,17.2,17.3, 17.4 gear 18,18.2,18.3, 18.4 gear
19,19.2,19.3, 19.4 Mittel zur Abstützung19,19.2,19.3, 19.4 means of support
20 Planetenradgetriebe20 planetary gear
21 Planetenradgetriebe 20.1 , 21.1 Sonnenrad 20.2, 21.2 Hohlrad21 planetary gear 20.1, 21.1 sun gear 20.2, 21.2 ring gear
20.3. 21.3 Planetenrad20.3. 21.3 planetary gear
20.4. 21.4 Steg20.4. 21.4 Footbridge
22 Eingang des Getriebes 1722 input of the transmission 17
23 Eingang des Getriebes 18 24,24.2,24.3, 24.4 Getriebes 1723 input of gearbox 18 24,24.2,24.3, 24.4 gearbox 17
25,25.2,25.3, 25.4 Ausgang des Getriebes 1825,25.2,25.3, 25.4 Output of the gearbox 18
26 Stirnradstufe 27 Stirnradstufe26 spur gear 27 spur gear stage
28 Außenverzahnung28 external toothing
29 Außenverzahnung29 external toothing
30,30.2 zweites Stirnrad der Stirnradstufe 2630,30.2 second spur gear of the spur gear 26th
31 , 31.2 zweites Stirnrad der Stirnradstufe 2731, 31.2 second spur gear of the spur gear 27th
32,32.2, 32.3, 32.4 Stützwelle32,32.2, 32.3, 32.4 Support shaft
33,33.2, 33.3, 33.4 Stützwelle33,33.2, 33.3, 33.4 Support shaft
34 Kegelradsatz34 bevel gear set
35 Kegelrad35 bevel gear
36 Kegelrad36 bevel gear
37 Kegelrad37 bevel gear
38 Bremseinrichtung38 braking device
38.1 , 38.2 Bremseinrichtung38.1, 38.2 braking device
39 Fahrmotor39 traction motor
40 Verteiler40 distributors
41 Stirnradstufe41 spur gear stage
42 Stirnrad42 spur gear
43 Stirnrad43 spur gear
44 Hydromotor44 hydraulic motor
45 Hydromotor45 hydraulic motor
46 Gehäuse46 housing
47 Gehäuse47 housing
48 Achsgehäuse48 axle housing
49 Mittel zur Ansteuerung der Hydromotoren49 means for controlling the hydraulic motors
A theoretische Verbindungsachse zwischen zwei Rädern A theoretical connection axis between two wheels

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4), insbesondere Sperrdifferential (3) für den Einsatz in Antriebssträngen zur Leistungsübertragung auf zwei auf einer theoretischen Verbindungsachse (A) liegenden Rädern (7, 8) und als1. Differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4), in particular a limited-slip differential (3) for use in drive trains for power transmission to two wheels (7, 8) lying on a theoretical connecting axis (A) and as
AusgleichsgetriebeDifferential gear
1.1 mit wenigstens einem Eingang (4) und zwei Ausgängen (5, 6);1.1 with at least one input (4) and two outputs (5, 6);
1.2 mit zwei koaxial zueinander angeordneten Ausgleichsgetrieben in Form von Dreiwellengetrieben (9, 10), umfassend jeweils eine erste Welle (11 , 12), die mit dem Eingang (4) drehfest gekoppelt ist, jeweils eine zweite Welle1.2 with two coaxially arranged compensating gears in the form of three-shaft gears (9, 10), each comprising a first shaft (11, 12), which is coupled in a rotationally fixed manner to the input (4), and a second shaft
(13, 14), welche mit einem Ausgang (5, 6) drehfest gekoppelt ist und jeweils eine dritte Welle (15, 16), die drehbar gelagert ist und die mit der jeweils dritten Welle (15, 16) des anderen Dreiwellengetriebes (9, 10) gegensinnig drehend gekoppelt ist; gekennzeichnet durch folgende Merkmale:(13, 14), which is rotatably coupled to an output (5, 6) and a third shaft (15, 16), which is rotatably mounted and which is connected to the third shaft (15, 16) of the other three-shaft transmission (9 , 10) is coupled rotating in opposite directions; characterized by the following features:
1.3 mit einem, jedem Dreiwellengetriebe (9, 10) zugeordneten Getriebe (17,18; 17.2, 18.2; 17.3, 18.3; 17.4, 18.4) mit mindestens einem Ausgang (24, 25; 24.2, 25.2; 24.3, 25.3; 24.4, 25.4), über welches die jeweils dritte Welle (15, 16) mit Mitteln (19, 19.2, 19.3; 19.4) zur Abstützung gekoppelt ist; 1.4 mit Mitteln (38; 38.1 ; 38.2; 38.3; 38.4) zur wenigstens indirekten1.3 with a transmission (17,18; 17.2, 18.2; 17.3, 18.3; 17.4, 18.4) assigned to each three-shaft gearbox (9, 10) with at least one output (24, 25; 24.2, 25.2; 24.3, 25.3; 24.4, 25.4 ), via which the third shaft (15, 16) is coupled to means (19, 19.2, 19.3; 19.4) for support; 1.4 with means (38; 38.1; 38.2; 38.3; 38.4) for at least indirect
Abbremsung einer Welle jedes Dreiwellengetriebes (9, 10); 1.5 der mit den Mitteln (19, 19.2, 19.3; 19.4) zur Abstützung gekoppelteBraking one shaft of each three-shaft transmission (9, 10); 1.5 the one coupled with the means (19, 19.2, 19.3; 19.4) for support
Ausgang (24, 25; 24.2, 25.2; 24.3, 25.3; 24.4, 25.4) der Getriebe (17,18;Output (24, 25; 24.2, 25.2; 24.3, 25.3; 24.4, 25.4) of the gearbox (17,18;
17.2, 18.2; 17.3, 18.3; 17.4, 18.4) ist räumlich in einem Bereich angeordnet, der außerhalb des Abstandes der theoretischen Verbindungslinie zwischen den dritten Wellen (15, 16) von der theoretischen Verbindungsachse (A) der beiden Räder (7, 8) liegt.17.2, 18.2; 17.3, 18.3; 17.4, 18.4) is spatially arranged in an area that lies outside the distance of the theoretical connecting line between the third shafts (15, 16) from the theoretical connecting axis (A) of the two wheels (7, 8).
2. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (17,18; 17.2, 18.2; 17.3, 18.3; 17.4,2. Differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) according to claim 1, characterized in that the transmission (17.18; 17.2, 18.2; 17.3, 18.3; 17.4,
18.4) als Umkehrgetriebe ausgeführt ist, wobei das Umkehrgetriebe eine Drehrichtungsänderung bewirkt; 18.4) is designed as a reversing gear, the reversing gear causing a change in direction of rotation;
3. Differentialeinheit (2.2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (19.2) zur Abstützung einen beiden Dreiwellengetrieben (9, 10) zugeordneten Stirnradsatz (41) umfassen.3. Differential unit (2.2) according to claim 1 or 2, characterized in that the means (19.2) for supporting include a spur gear set (41) assigned to two three-shaft gears (9, 10).
4. Differentialeinheit (2.2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnradsatz (41) aus n miteinander kämmenden Stirnrädern (42, 43) besteht mit n = gerade, wobei jeweils ein Stirnrad (42, 43) drehfest mit einem Ausgang (24.2, 25.2) eines der beiden Getriebe (17.2, 18.2) verbunden ist.4. Differential unit (2.2) according to claim 3, characterized in that the spur gear set (41) consists of n meshing spur gears (42, 43) with n = straight, each spur gear (42, 43) being rotationally fixed with an output (24.2 , 25.2) one of the two gears (17.2, 18.2) is connected.
5. Differentialeinheit (2.2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnradsatz (41) zwei Stirnräder (42, 43) umfasst, wobei jedes Stirnrad (42, 43) jeweils drehfest mit einer mit dem Ausgang (24,2, 25.2) des jeweiligen Getriebes (17.2, 18.2) bzw. mit diesem eine bauliche Einheit bildenden Stützwelle (32.2, 33.2) gekoppelt ist.5. Differential unit (2.2) according to claim 4, characterized in that the spur gear set (41) comprises two spur gears (42, 43), each spur gear (42, 43) being rotatably connected to the output (24.2, 25.2). of the respective transmission (17.2, 18.2) or with this supporting shaft (32.2, 33.2) which forms a structural unit.
6. Differentialeinheit (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (19) zur Abstützung einen Kegelradsatz (34) oder einen Kronenradsatz umfassen, mit jeweils einem mit einem Ausgang (24, 25) des Getriebes (17,18) drehfest gekoppelten Kegelrad (35, 36) oder Kronenrad, wobei die Kegelräder oder Kronenräder über ein Zwischenrad (37) miteinander kämmen.6. Differential unit (2) according to claim 1 or 2, characterized in that the means (19) for support comprise a bevel gear set (34) or a crown gear set, each with an output (24, 25) of the transmission (17, 18 ) non-rotatably coupled bevel gear (35, 36) or crown gear, the bevel gears or crown gears meshing with one another via an intermediate gear (37).
7. Differentialeinheit (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden mit den Ausgängen (24, 25) drehfest gekoppelten Kegelräder (35, 36) oder Kronenräder koaxial zueinander und im rechten Winkel zum Zwischenrad (7) angeordnet sind.7. Differential unit (2) according to claim 6, characterized in that the two bevel gears (35, 36) or crown gears which are non-rotatably coupled to the outputs (24, 25) are arranged coaxially to one another and at right angles to the intermediate gear (7).
8. Differentialeinheit (2.3; 2.4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (19.3; 19.4) zur Abstützung wenigstens einen, jedem Getriebe (17.3, 18.3; 17.4, 18.4) zugeordneten Hydromotor (44, 45) umfasst, der drehfest mit dem jeweiligen Ausgang (24.3, 25.3; 24.4, 25.4) des Getriebes (17.3, 18.3; 17.4, 18.4) verbunden ist.8. Differential unit (2.3; 2.4) according to claim 1 or 2, characterized in that the means (19.3; 19.4) for supporting at least one hydraulic motor assigned to each transmission (17.3, 18.3; 17.4, 18.4). (44, 45), which is connected in a rotationally fixed manner to the respective output (24.3, 25.3; 24.4, 25.4) of the transmission (17.3, 18.3; 17.4, 18.4).
9. Differentialeinheit (2.3; 2.4) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydromotoren (44, 45) über Kreuz verschaltet sind und diesen9. Differential unit (2.3; 2.4) according to claim 8, characterized in that the hydraulic motors (44, 45) are cross-connected and this
Mittel (49) zur Steuerung der Leistungsabgabe durch die Hydromotoren (44, 45) zugeordnet sind.Means (49) for controlling the power output by the hydraulic motors (44, 45) are assigned.
10. Differentialeinheit (2.3; 2.4) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydromotoren (44, 45) abhängig oder unabhängig voneinander ansteuerbar sind.10. Differential unit (2.3; 2.4) according to claim 9, characterized in that the hydraulic motors (44, 45) can be controlled dependently or independently of one another.
11. Differentialeinheit (2.3) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (49) zur Steuerung der Leistungsabgabe durch die Hydromotoren (44, 45) jeweils eine, den einem Getriebe (44, 45) zugeordneten Hydromotoren (44, 45) zugeordnete Steuereinrichtung und über diese ansteuerbare als Stelleinrichtung fungierende Aktoren umfassen.11. Differential unit (2.3) according to one of claims 8 to 10, characterized in that the means (49) for controlling the power output by the hydraulic motors (44, 45) each have a hydraulic motor (44) assigned to a transmission (44, 45). , 45) assigned control device and actuators that can be controlled via this and act as an adjusting device.
12. Differentialeinheit (2.3) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (49) zur Steuerung der Leistungsabgabe durch die Hydromotoren (44, 45) eine beiden Hydromotoren (44, 45) gemeinsam zugeordnete Steuereinrichtung und über diese ansteuerbare als Stelleinrichtung fungierende Aktoren umfassen.12. Differential unit (2.3) according to one of claims 8 to 10, characterized in that the means (49) for controlling the power output by the hydraulic motors (44, 45) are a control device which is assigned to both hydraulic motors (44, 45) and can be controlled via this include actuators functioning as an actuating device.
13. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (19, 19.2, 19.3, 19.4) zur Abstützung in axialer Richtung zwischen den beiden Dreiwellengetrieben (9, 10) angeordnet sind.13. Differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the means (19, 19.2, 19.3, 19.4) for support in the axial direction are arranged between the two three-shaft gears (9, 10). are.
14. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (19; 19.2; 19.3) zur Abstützung parallel zur theoretischen Verbindungsachse der Rotationsachsen der ersten Wellen (11 , 12) der beiden Dreiwellengetriebe (9, 10) angeordnet sind.14. Differential unit (2; 2.2; 2.3) according to one of claims 1 to 13, characterized in that the means (19; 19.2; 19.3) for support are parallel to the theoretical connecting axis of the axes of rotation of the first shafts (11, 12) of the two three-shaft gears (9, 10) are arranged.
15. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Dreiwellengetriebe (9, 10) als15. Differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) according to one of claims 1 to 14, characterized in that each three-shaft gear (9, 10) as
Planetenradgetriebe (20, 21) ausgebildet ist und jeweils ein erstes Getriebeelement in Form eines Sonnenrades (20.1 , 21.1), ein zweites Getriebeelement in Form eines Hohlrades (20.2, 21.2), ein drittes Getriebeelement in Form von Planetenrädern (20.3, 21.3) und ein viertes Getriebeelement in Form des Steges (20.4, 21.4) umfasst.Planetary gear (20, 21) is formed and each has a first gear element in the form of a sun gear (20.1, 21.1), a second gear element in the form of a ring gear (20.2, 21.2), a third gear element in the form of planetary gears (20.3, 21.3) and a fourth gear element in the form of the web (20.4, 21.4).
16. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils ersten Wellen (11 , 12) der Dreiwellengetriebe (9, 10) von den Sonnenrädern (20.1 , 21.1) der Planetenradgetriebe (20, 21), die zweiten Wellen von den Stegen (20.4,16. Differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) according to claim 15, characterized in that the first shafts (11, 12) of the three-shaft gears (9, 10) are separated from the sun gears (20.1, 21.1) of the planetary gears (20, 21 ), the second waves from the bars (20.4,
21.4) der Planetenradgetriebe (20, 21) und die dritten Wellen (15, 16) von den Hohlrädern (20.2, 21.2) der Planetenradgetriebe (20, 21) gebildet werden.21.4) of the planetary gears (20, 21) and the third shafts (15, 16) are formed by the ring gears (20.2, 21.2) of the planetary gears (20, 21).
17. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das einzelne Getriebe (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3,) eine Stirnradstufe (26, 27) umfasst mit n miteinander kämmenden Stirnrädern (30, 30.2, 31 , 31.2), wobei n = gerade ist.17. Differential unit (2; 2.2; 2.3) according to one of claims 1 to 16, characterized in that the individual gear (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3,) comprises a spur gear stage (26, 27) with n together meshing spur gears (30, 30.2, 31, 31.2), where n = straight.
18. Differentialeinheit (2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Getriebe (17.4, 18.4) eine Kegelrad- oder Kronenradstufe umfasst mit n miteinander kämmenden Kegel- oder Kronenrädern, wobei n = gerade ist.18. Differential unit (2.4) according to one of claims 1 to 16, characterized in that each gear (17.4, 18.4) comprises a bevel gear or crown gear stage with n meshing bevel or crown gears, where n = straight.
19. Differentialeinheit (2.4) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Ausgang (24.4, 25.4) gekoppelte Stützwelle (32.4, 33.4) in einem Winkel, vorzugsweise senkrecht zur theoretischen Verbindungsachse (A) der beiden Räder (7, 8) verläuft.19. Differential unit (2.4) according to claim 18, characterized in that the support shaft (32.4, 33.4) coupled to the output (24.4, 25.4) in at an angle, preferably perpendicular to the theoretical connection axis (A) of the two wheels (7, 8).
20. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (22, 23) eines, vorzugsweise jedes Getriebes (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3; 17.4, 18.4) von einem die dritte Welle (15, 16) bildenden Getriebeelement oder einem drehfest mit diesem gekoppelten Element gebildet wird.20. Differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) according to one of claims 1 to 19, characterized in that the input (22, 23) of one, preferably each transmission (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3; 17.4 , 18.4) is formed by a gear element forming the third shaft (15, 16) or an element coupled to it in a rotationally fixed manner.
21. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Ausgang (24, 25, 24.2, 25.2,21. Differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) according to one of claims 1 to 20, characterized in that the individual output (24, 25, 24.2, 25.2,
24.3, 25.3; 24.4; 25.4) jedes Getriebes (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3; 17.4, 18.4) von einem Element des Getriebes (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3;24.3, 25.3; 24.4; 25.4) each gear (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3; 17.4, 18.4) from an element of the gear (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3;
17.4, 18.4) oder einer drehfest mit diesem gekoppelten Stützwelle (32, 33, 32.2, 33.2; 32.3, 33.3; 32.4, 33.4) gebildet wird.17.4, 18.4) or a support shaft (32, 33, 32.2, 33.2; 32.3, 33.3; 32.4, 33.4) coupled to this in a rotationally fixed manner.
22. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (14) der Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) mit den ersten Wellen (11 , 12) der Dreiwellengetriebe (9, 10) über ein Verteilergetriebe (40) verbunden ist.22. Differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) according to one of claims 1 to 21, characterized in that the input (14) of the differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) with the first waves (11, 12) of the Three-shaft gearbox (9, 10) is connected via a transfer case (40).
23. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilergetriebe als Kegelraddifferentialgetriebe ausgeführt ist.23. Differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) according to claim 22, characterized in that the transfer case is designed as a bevel gear differential gear.
24. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilergetriebe ein Stirnradgetriebe ist.24. Differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) according to claim 22, characterized in that the transfer case is a spur gear.
25. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (14) dieser bzw. die Kopplung mit den die ersten Wellen (11 , 12) der Dreiwellengetriebe (9, 10) bildenden Wellen in axialer Richtung zwischen beiden Dreiwellengetrieben (9, 10) angeordnet ist.25. Differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) according to one of claims 1 to 24, characterized in that the input (14) of this or the coupling with the first shafts (11, 12) of the three-shaft transmission (9, 10 ) educational Shafts are arranged in the axial direction between the two three-shaft gears (9, 10).
26. Differentialeinheit (2; 2.3, 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Dreiwellengetriebe (9, 10) Mittel26. Differential unit (2; 2.3, 2.4) according to one of claims 1 to 25, characterized in that each three-shaft gear (9, 10) means
(38.1 , 38.2; 38.3, 38.4) zur Abbremsung zugeordnet sind.(38.1, 38.2; 38.3, 38.4) are assigned for braking.
27. Differentialeinheit (2.2) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (38) zur Abbremsung beiden Dreiwellengetrieben (9, 10) gemeinsam zugeordnet sind.27. Differential unit (2.2) according to one of claims 1 to 25, characterized in that the means (38) for braking are assigned to both three-shaft gears (9, 10).
28. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Abbremsung unabhängig voneinander steuerbar sind.28. Differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) according to claim 26, characterized in that the means for braking can be controlled independently of one another.
29. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (38, 38.1 , 38.2; 38.3, 38.4) zur Abbremsung den dritten Wellen (15, 16) der Dreiwellengetriebe (9, 10) zugeordnet sind.29. Differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) according to one of claims 1 to 28, characterized in that the means (38, 38.1, 38.2; 38.3, 38.4) for braking the third shafts (15, 16) of the three-shaft transmission ( 9, 10).
30. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (38, 38.1, 38.2) zur Abbremsung jeweils einem Element des jeweils mit einem Dreiwellengetriebe (9, 10) gekoppelten Getriebes (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3) zugeordnet sind.30. Differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) according to one of claims 1 to 28, characterized in that the means (38, 38.1, 38.2) for braking each element of the transmission coupled to a three-shaft transmission (9, 10). (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3) are assigned.
31. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (38, 38.1 , 38.2) zur Abbremsung den Mitteln (19, 19.2, 19.3) zur Abstützung oder der jeweiligen Kopplung dieser mit den Ausgängen (24, 25) der jeweiligen Getriebe (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3) zugeordnet sind.31. Differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) according to one of claims 1 to 28, characterized in that the means (38, 38.1, 38.2) for braking correspond to the means (19, 19.2, 19.3) for supporting or the respective coupling this is assigned to the outputs (24, 25) of the respective transmission (17, 18, 17.2, 18.2, 17.3, 18.3).
32. Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (38, 38.1 , 38.2; 3) zur Abbremsung mindestens eine mechanische oder hydraulische, insbesondere hydrodynamische oder hydrostatische oder elektrische Bremseinrichtung umfassen mit steuerbarem oder festem Bremsmoment.32. Differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) according to one of claims 1 to 31, characterized in that the means (38, 38.1, 38.2; 3) for braking comprise at least one mechanical or hydraulic, in particular hydrodynamic or hydrostatic or electrical braking device with a controllable or fixed braking torque.
33. Differentialeinheit (2.3; 2.4) nach einem der Ansprüche 8 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (19.3; 19.4) zur Abstützung und die Mittel (38.3, 38.4) zur Abbremsung von den Hydromotoren (44, 45) gebildet werden.33. Differential unit (2.3; 2.4) according to one of claims 8 to 32, characterized in that the means (19.3; 19.4) for supporting and the means (38.3, 38.4) for braking are formed by the hydraulic motors (44, 45).
34. Antriebssystem für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge zum Antrieb von auf einer gemeinsamen Achse angeordneten Rädern (7, 8);34. Drive system for vehicles, in particular rail vehicles, for driving wheels (7, 8) arranged on a common axle;
34.1 mit einer Antriebsmaschine (39);34.1 with a drive machine (39);
34.2 mit einer Differentiaieinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 33, deren Eingang (3) mit der Antriebsmaschine (39) verbunden ist.34.2 with a differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) according to one of claims 1 to 33, the input (3) of which is connected to the drive machine (39).
35. Antriebssystem nach Anspruch 34, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:35. Drive system according to claim 34, characterized by the following features:
35.1 die Antriebsmaschine (39) ist als Elektromotor ausgeführt; 35.2 die Antriebsmaschine (39) ist zwischen den beiden Dreiwellengetrieben (9,35.1 the drive machine (39) is designed as an electric motor; 35.2 the drive machine (39) is between the two three-shaft gears (9,
10) quer eingebaut;10) installed transversely;
35.3 die ersten Wellen (11 , 12) der Dreiwellengetriebe (9, 10) sind jeweils mit der Abtriebswelle der Antriebsmaschine (39) drehfest verbunden.35.3 the first shafts (11, 12) of the three-shaft gearbox (9, 10) are each connected in a rotationally fixed manner to the output shaft of the drive machine (39).
36. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialeinheit (2; 2.2; 2.3; 2.4) ein Gehäuse (46, 47) umfasst, welches vom Achsgehäuse (43) der Räder (7, 8) gebildet wird. 36. Drive system according to one of claims 34 or 35, characterized in that the differential unit (2; 2.2; 2.3; 2.4) comprises a housing (46, 47) which is formed by the axle housing (43) of the wheels (7, 8). .
PCT/EP2005/014157 2005-01-26 2005-12-31 Differential unit, especially limited-slip differential, and drive system for rail-bound vehicles WO2006079418A1 (en)

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DE102005003509.4 2005-01-26
DE200510003509 DE102005003509A1 (en) 2005-01-26 2005-01-26 Differential unit e.g. limited slip differential unit, for drive system of e.g. rail vehicle, has hydro motors connected to outputs of gears that are attached to three shaft gears and unit for controlling power train through hydro motors

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