AT503251A2

AT503251A2 - Doppeldifferentialanordnung

Info

Publication number: AT503251A2
Application number: AT0215006A
Authority: AT
Inventors: Theodor Gassmann
Original assignee: Gkn Driveline Int Gmbh
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2007-09-15
Also published as: DE102006010891B3; CN101033790A; JP2007239989A; KR20070092650A; AT503251A3; AT503251B1; US20070213166A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Differentialanordnung für den Einsatz im Antriebsstrang eines allradgetriebenen Kraftfahrzeugs. Allradgetriebene Kraftfahrzeuge lassen sich in solche mit automatisch zuschaltbare Allradantrieb, bei denen eine primäre Achse permanent angetrieben ist und eine sekundäre Achse bei Bedarf zugeschaltet wird (Hang-on), und solche mit permanentem Allradantrieb, bei denen beide Achsen permanent angetrieben sind, unterscheiden. Die konstruktive Ausgestaltung des Antriebsstrangs wird massgeblich durch die Anordnung des Motors im Kraftfahrzeug beeinflusst, d. h. Front- oder Heckanordnung sowie Längs- oder Quereinbau.
Um Ausgleichsbewegungen zwischen den beiden angetriebenen Achsen zu ermöglichen und ein Verspannen des Antriebsstrangs zu verhindern, kommt üblicherweise ein Verteilergetriebe mit Mittendifferential zum Einsatz.

Die beiden angetriebenen Achsen umfassen jeweils ein Achsdifferential, das eine ausgleichende Wirkung zwischen den beiden Seitenwellen hat. Die DE 103 53415 A1 zeigt ein Verteilergetriebe zum Antrieb einer Vorder- und einer Hinterachse eines mehrachsgetriebenen Kraftfahrzeugs. Die Seitenwellenräder sind in Form von Kronenrädern gestaltet und die hiermit kämmenden Ausgleichsräder sind zylindrische Stirnräder.
Aus der DE 37 10 582 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit permanentem Vierradantrieb und vorne längs eingebautem Motor bekannt. Zur Aufteilung des Drehmoments auf die vier Räder ist ein Doppeldifferentialgetriebe mit zwei ineinanderliegenden Kegelraddifferentialen vorgesehen. Dabei sind die Ausgänge der Differentiale so mit den Seitenwellen verbunden, dass jeweils zwei diagonal gegenüberliegende Seitenwellen gegeneinander eine ausgleichende Wirkung haben.

Aus der DE 33 11 175 A1 ist eine Differentialanordnung mit zwei hintereinandergeschalteten antriebsverbundenen Differentialgetrieben für ein mehrachsgetriebenes Kraftfahrzeug bekannt. Mittels des ersten Differentialgetriebes wird das Drehmoment zwischen der Vorderachse und der Hinterachse aufgeteilt. Das zweite Differentialgetriebe verteilt das Drehmoment auf die beiden Seitenwellen der zugehörigen Achse.

Das erste Differentialgetriebe ist gemäss unterschiedlichen Ausführungsformen als Kegelraddifferential, Stirnraddifferential oder als Planetendifferential gestaltet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstsperrende Differentialanordnung zum Einsatz im Antriebsstrang eines permanent allradgetriebenen Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, das eine flexible Drehmomentverteilung erlaubt, kompakt aufgebaut und einfach herstellbar ist.
Eine erste erfindungsgemässe Lösung besteht in einer Differentialanordnung zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit mehreren angetriebenen Achsen, umfassend ein erstes Differentialgetriebe in Form eines Kronenraddifferentials mit einem um eine Drehachse drehend antreibbaren Differentialkorb,

mehreren gemeinsam mit dem Differentialkorb umlaufenden Stirnrädern als Differentialrädern sowie mit einem ersten Kronenrad und einem zweiten Kronenrad, die koaxial zur Drehachse angeordnet sind und mit den Stirnrädern kämmen; ein innerhalb des ersten Differentialgetriebes koaxial zur Drehachse angeordnetes zweites Differentialgetriebe mit einem Differentialträger, mehreren gemeinsam mit dem Differentialträger umlaufenden Ausgleichsrädern sowie mit einem ersten Seitenwellenrad und einem zweiten Seitenwellenrad, die koaxial zur Drehachse angeordnet sind und mit den Ausgleichsrädern kämmen;

wobei das erste Kronenrad mit dem Differentialträger des zweiten Differentialgetriebes drehfest verbunden ist und das zweite Kronenrad mit einer zur Drehachse koaxialen Hohlwelle drehfest verbunden ist.
Der Vorteil der erfindungsgemässen Differentialanordnung besteht darin, dass diese kompakt baut und eine flexible Drehmomentverteilung auf die erste und zweite Achse einerseits sowie auf die erste und zweite Seitenwelle der ersten Achse andererseits erlaubt. Dabei dienen die Stirnräder als Eingangsteil, während die Kronenräder . .... .. .. die Ausgangsteile des ersten Differentialgetriebes bilden. So wird ein Teil des Drehmoments über das erste Kronenrad, den Differentialträger und das zweite Differentialgetriebe auf die erste Achse übertragen, während der andere Teil des Drehmoments über das zweite Kronenrad und die Ausgangswelle auf die zweite Achse übertragen wird.

Durch die Verwendung eines Kronenraddifferentials als äusserem Differential hat die Anordnung eine besonders kurze axiale Baulänge, was beim Einsatz in Kraftfahrzeugen mit querliegendem Frontmotor günstig ist. Dabei sind die Stirnräder zylindrisch und greifen in radiale Verzahnungen der Kronenräder. Die Stirnräder und die Kronenräder können jedoch auch leicht konisch gestaltet sein, ohne dass sich die axiale Baugrösse wesentlich ändert. Ein weiterer Vorteil liegt in der geringen Teilezahl der Differentialanordnung, die somit kostengünstig hergestellt werden kann.

Einzelne Bauteile wie der Differentialträger und die Räder können kostengünstig aus Sintermetall hergestellt werden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Differentialkorb mehrteilig gestaltet und umfasst ein erstes Korbteil, ein zweites Korbteil und ein axial zwischen diesen gehaltenes ringscheibenförmiges Antriebsrad, in dem die Stirnräder aufgenommen sind. Dabei hat das Antriebsrad vorzugsweise sich von einer freien inneren Umfangsfläche nach radial aussen erstreckende Ausnehmungen, in denen die Stirnräder drehbar gehalten sind.

Der zwischen den Rädern gebildete Hohlraum ist weitestgehend ausgefüllt, so dass es bei Relativdrehung der Räder zueinander zu einer Sperrwirkung aufgrund von Reibungskräften an den Zahnköpfen kommt.
Die Kronenräder haben jeweils eine zur Kronenradverzahnung axial entgegengesetzt gerichtete Anlagefläche, wobei zwischen der Anlagefläche und dem Differentialkorb nach einer bevorzugten Ausgestaltung jeweils eine Reibungskupplung angeordnet ist. Bei auftretenden Drehzahldifferenzen zwischen den beiden Achsen drehen die Kronenräder relativ zueinander. Dabei bewirken die zwischen den Ausgleichsrädern und den Kronenrädern wirksamen axialen Spreizkräfte ein Beaufschlagen der Reibungskupplungen. Der Sperreffekt führt zu einer Angleichung der Drehzahldifferenz der beiden Achsen.

Vorzugsweise haben die Reibungskupplungen zumindest eine mit dem Differentialkorb drehfest verbundene Aussenlamelle und zumindest eine mit dem zugehörigen Kronenrad drehfest verbundene Innenlamelle, wobei bei Verwen *düng mehrerer Aussenlamellen und Innenlamellen diese axial abwechselnd angeordnet sind.

Der Sperrwert lässt sich durch eine grössere Zahl von Reiblamellen erhöhen.
Alternativ zu der Ausführungsform mit Reibungskupplungen kann auch vorgesehen sein, dass die Kronenräder axial verschiebbar sind und jeweils eine zur Kronenradverzahnung axial entgegengesetzt gerichtete konische Anlagefläche aufweisen; dabei ist zwischen der konischen Anlagefläche des ersten Kronenrads und dem Differentialkorb zumindest eine erste Reibfiächenpaarung, und zwischen der konischen Anlagefläche des zweiten Kronenrads und dem Differentialkorb zumindest eine zweite Reibfiächenpaarung zur Erzeugung eines Sperrmoments vorgesehen.

Die ersten und zweiten Reibflächenpaarungen können durch direkten Anlagekontakt oder durch zwischengelegte Reibscheiben gebildet sein.
In bevorzugter Ausgestaltung ist das erste Kronenrad ringscheibenförmig gestaltet und hat eine Innenverzahnung, die in eine entsprechende Aussenverzahnung des Differentialträgers des zweiten Differentialgetriebes drehfest eingreift. Das zweite Kronenrad ist vorzugsweise ringscheibenförmig gestaltet und hat eine Innenverzahnung, die in eine entsprechende Aussenverzahnung eines Hohlrads drehfest eingreift, das mit der Hohlwelle verbunden ist.

Von hier wird das Antriebsmoment auf die zweite Achse übertragen.
Eine zweite Lösung besteht in einer Differentialanordnung zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit mehreren angetriebenen Achsen, umfassend ein erstes Differentialgetriebe in Form eines Kronenraddifferentials mit einem um eine Drehachse drehend antreibbaren Differentialkorb, einem mit dem Differentialkorb fest verbundenen ersten Kronenrad, einem im Korb koaxial zur Drehachse drehbar gehaltenen zweiten Kronenrad sowie mit mehreren Paaren von miteinander kämmenden Stirnrädern, von denen jeweils ein erstes Stirnrad mit dem ersten Kronenrad kämmt und ein zweites Stirnrad mit dem zweiten Kronenrad kämmt;

ein innerhalb des ersten Differentialgetriebes koaxial zur Drehachse angeordnetes zweites Differentialgetriebe mit einem Differentialträger, mehreren gemeinsam mit dem Differentialträger um die Drehachse umlaufenden Ausgleichsrädern sowie mit einem ersten Seitenwellenrad und einem zweiten Seitenwellenrad, die koaxial zur Drehachse angeordnet sind und mit den Ausgleichsrädern kämmen; wobei die Stirnräder des Kronenraddifferentials gemeinsam mit dem Differentialträger des zweiten Differentialgetriebes um die Drehachse umlaufen und wobei das zweite Kronenrad mit einer zur Drehachse koaxialen Hohlwelle drehfest verbunden ist.
Diese Ausführungsform bietet dieselben Vorteile, wie die obengenannte Lösung. Vorliegend dient das erste Kronenrad als Eingangsteil, während das zweite Kronenrad und die Paare von Stirnrädern die Ausgangsteile des ersten Differentialgetriebes sind.

Ein erster Drehmomentfluss verläuft über die Paare von Stirnrädern, den Differentialträger und das zweite Differentialgetriebe auf die erste Achse, während ein zweiter Drehmomentfluss über das zweite Kronenrad und die Hohlwelle auf die zweite Achse übertragen wird. Bei auftretenden Drehzahldifferenzen zwischen den Achsen drehen die Kronenräder relativ zueinander. Dabei erzeugen die Pumpwirkung der miteinander kämmenden Räderverzahnungen und die Reibungskräfte einen Sperreffekt, der zu einer Angleichung der Drehzahldifferenz der beiden Achsen führt.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung sind die beiden Stirnräder zylindrisch und haben eine Geradverzahnung. Zumindest eines der beiden Stirnräder kreuzt die Drehachse mit Abstand, wobei das mit diesem Stirnrad kämmende Kronenrad eine Schrägverzahnung aufweist.

Das andere Stirnrad kann radial zur Drehachse angeordnet sein, wobei das zugehörige Kronenrad dann eine radiale Verzahnung hätte. Das erste Kronenrad ist vorzugsweise einstückig mit dem ersten Korbteil des Differentialkorbs gestaltet. So ergibt sich eine besonders geringe Teilezahl und eine einfache Montage. Der Differentialkorb ist vorzugsweise mehrteilig gestaltet und hat ein erstes Korbteil, ein zweites Korbteil und ein axial zwischen diesen gehaltenes ringscheibenförmiges Antriebsrad.
Der Differentialträger umfasst radial aussen einen ringscheibenförmigen Abschnitt, in dem die Paare von Stirnrädern gehalten sind, und radial innen einen hülsenförmigen Abschnitt, in dem die Ausgleichsräder aufgenommen sind. Dabei füllt der ringscheibenförmige Abschnitt den axial zwischen den Kronenrädern gebildeten Hohlraum weitestgehend aus.

So kann die Pumpwirkung der Verzahnungseingriffe bzw. Reibungskräfte an den Zähnen der Stirnräder bei Relativdrehung der Kronenräder für eine Erhöhung der Sperrwirkung ausgenutzt werden. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung sind das erste und das zweite Kronenrad mit inneren Zylinderflächen auf einer Aussenfläche des hülsenförmigen Abschnitts drehbar gelagert. Zusätzliche Lagerteile sind somit nicht erforderlich.
Bei beiden Lösungen ist es vorteilhaft, dass die Stirnräder - in Bezug auf die Drehachse A - axial im Bereich der Ausgleichsräder liegen. So ergibt sich ein symmetrischer Aufbau mit kurzer axialer Länge. Das erste und das zweite Kronenrad können eine gleiche Zähnezahl haben, so dass eine gleichmässige Drehmomentaufteilung erfolgt, oder eine unterschiedliche Zähnezahl, was zu einer unsymmetrischen Drehmomentaufteilung zwischen den Achsen führt.

Vorzugsweise ist das zweite Differentialgetriebe im Differentialkorb des ersten Differentialgetriebes aufgenommen, wobei die Seitenwellenräder mit Anlageflächen gegen den Differentialkorb zumindest mittelbar axial abgestützt sind.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert.

Hierin zeigt
Figur 1 eine Antriebsachse eines allradgetriebenen Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemässen Differentialanordnung in einer ersten Ausführungsform als Prinzipdarstellung;
Figur 2 die Differentialanordnung aus Figur 1 in einer abgewandelten zweiten Ausführungsform im Längsschnitt;
Figur 3 eine erfindungsgemässe Differentialanordnung in einer dritten Ausführungsform im Längsschnitt;
Figur 4 eine erfindungsgemässe Differentialanordnung in einer vierten Ausführungsform im Längsschnitt;

Figur 5 eine erfindungsgemässe Differentialanordnung in einer fünften Ausführungsform im Halblängsschnitt (obere Bildhälfte) und im Umfangsschnitt (untere Bildhälfte);
Figur 6 eine erfindungsgemässe Differentialanordnung in einer sechsten Ausführungsform im Halblängsschnitt (obere Bildhälfte) und im Umfangsschnitt (untere Bildhälfte).
Figur 1 zeigt die Vorderachse 2 eines hier nicht weiter dargestellten allradgetriebenen Kraftfahrzeugs. Die Vorderachse 2 lässt eine Doppeldifferentialanordnung 3, einen Winkeltrieb 4, zwei Seitenwellen 5, 6, zwei hieran angeschlossene Gelenkwellen 7, 8 und zwei Räder 9, 10 erkennen. Die Doppeldifferentialanordnung 3 wird über eine Antriebswelle 11 mit Ritzel 12 von einer hier nicht dargestellten Motor-GetriebeEinheit angetrieben.

Das Ritzel 12 ist mit einem Antriebsrad 13 in Verzahnungseingriff, das drehfest an einem Differentialkorb 14 angebracht ist. Die Doppeldifferentialanordnung 3 umfasst ein äusseres erstes Differentialgetriebe 15 zum Aufteilen des eingeleiteten Drehmoments auf die Vorder- und die Hinterachse sowie ein koaxial innerhalb des ersten Differentialgetriebes 15 liegendes zweites Differentialgetriebe 16 zum Aufteilen des auf die Vorderachse 2 übertragenen Drehmoments zwischen den beiden Seitenwellen 5, 6.

Dabei ermöglicht das erste Differentialgetriebe 15 eine Ausgleichswirkung zwischen der Vorder- und der Hinterachse, während das zweite Differentialgetriebe 16 eine Ausgleichswirkung zwischen den beiden Seitenwellen 5, 6 hat, um Verspannungen im Antriebsstrang zu vermeiden.
Das erste Differentialgetriebe 15 ist in Form eines Kronenraddifferentials gestaltet und umfasst neben dem Differentialkorb 14 mehrere gemeinsam mit diesem um die Drehachse A umlaufende Stirnräder 17 als Ausgleichsräder, sowie ein erstes und ein zweites Kronenrad 18, 19 als Seitenwellenräder, die mit den Stirnrädern 17 in Verzahnungseingriff sind und im Differentialkorb 14 koaxial zur Drehachse A drehbar gelagert sind.

Die Stirnräder 17 sind zylindrisch und greifen jeweils in eine radiale Verzahnung die Kronenräder 18, 19 ein; Stirnräder 17 und Kronenräder 18, 19 können jedoch auch leicht konisch ausgeführt sein. Das erste Kronenrad 18 ist mit einem Differentialträger 20 fest verbunden, das als Differentialkorb für das zweite Diffe rentialgetriebe 16 dient. Das zweite Kronenrad 19 ist mit einer zur Drehachse A koaxialen Hohlwelle 22 als Ausgangswelle antriebsverbunden. Die Hohlwelle 22 treibt das Eingangsrad 23 des Winkeltriebs 4 an, das mit dem Ausgangsritzel 24 in Verzahnungseingriff ist.

Das Ausgangsritzel 24 ist wiederum zur Drehmomentübertragung auf die Hinterachse mit einer Längsantriebswelle 25 verbunden, von der hier nur ein Teilstück sichtbar ist.
Das zweite Differentialgetriebe 16 umfasst neben dem Differentialträger 20 mehrere gemeinsam mit diesem um die Drehachse A umlaufende Ausgleichsräder 26 sowie ein erstes und ein zweites Seitenwellenrad 27, 28. Die beiden Seitenwellenräder 27, 28 sind koaxial zur Drehachse A einander gegenüberliegend im Differentialträger 20 angeordnet und kämmen mit den Ausgleichsrädern 26. Das zweite Differentialgetriebe 16 ist als Kegelraddifferential gestaltet, d. h. die Ausgleichsräder 26 und die Seitenwellenräder 27 sind Kegelräder. Das erste Seitenwellenrad 27 ist mit der ersten Seitenwelle 5 verbunden, während das zweite Seitenwellenrad 28 mit der zweiten Seitenwelle 6 verbunden ist.

Die zweite Seitenwelle 6 liegt auf der Drehachse innerhalb der Hohlwelle 22 und durchdringt den Winkeltrieb 4. Die Anordnung des zweiten Differentialgetriebes 16 koaxial innerhalb des ersten Differentialgetriebes 15 in Kombination mit der Gestalt des ersten Differentialgetriebes in Form eines Kronenraddifferentials hat den Vorteil, dass die gesamte Anordnung axial kurz baut. Dies ist insbesondere bei Anwendungen mit quer eingebautem Motor von Vorteil.
Die in Figur 2 gezeigte Doppeldifferentialanordnung 3 entspricht der in Figur 1 als Prinzipbild dargestellten Doppeldifferentialanordnung weitestgehend.

Insofern wird auf obige Beschreibung Bezug genommen, wobei gleiche Bauteile mit gleichen und abgewandelte Bauteile mit Bezugsziffern mit um zwei tiefergestellten Indizes versehen sind.
Es ist ersichtlich, dass der Differentialkorb 142mehrteilig gestaltet ist und ein erstes Korbteil 29, ein zweites Korbteil 30 und das axial dazwischenliegende Antriebsrad 13 umfasst. Das Antriebsrad 13 ist ringscheibenförmig gestaltet und hat zwei axial entgegengesetzt gerichtete Eindrehungen 32, 33, in die Flansche 34, 35 des ersten und zweiten Korbteils 29, 30 eingreifen. In den Flanschen und im Antriebsrad sind mehre re über den Umfang verteilte Bohrungen zum Verbinden der genannten Bauteile mittels Schrauben 31 vorgesehen.

Das Antriebsrad 13 hat von einer freien inneren Umfangsfläche sich erstreckende radiale Ausnehmungen 36, in denen jeweils ein Stirnrad 17 aufgenommen ist, so dass es gemeinsam mit dem Antriebsrad 13 um die Drehachse A umläuft. Die Kronenräder 182, 192, welche die Ausgangsteile des ersten Differentialgetriebes 15 bilden, haben jeweils eine zur Kronenradverzahnung axial entgegengesetzt gerichtete Anlagefläche, die gegen den Differentialkorb 142axial abgestützt ist.
Das erste Kronenrad 182hat zur Drehmomentübertragung radial innen eine Innenverzahnung, die drehfest in eine Aussenverzahnung 43 des rohrförmigen Differentialträgers 202eingreift. So dreht das erste Kronenrad 182gemeinsam mit dem Differentialträger 202um die Drehachse A.

An seinem der Mittenebene M des Differentials zugewandten Ende hat der Differentialträger 202radiale Ausnehmungen 21, in denen ein Zapfen 44 zur Aufnahme der Ausgleichsräder 26 gehalten ist, um mit dem Differentialträger 202um die Drehachse A umzulaufen. Die Ausgleichsräder 26, von denen im vorliegenden Halblängsschnitt nur eines sichtbar ist, kämmen mit den Seitenwellenrädem 27, 28, die mit den Seitenwellen 5, 6 mittels einer Steckverbindung drehfest verbunden und mittels Sicherungsringen 45 axial gesichert sind.
Das zweite Kronenrad 192greift radial innen mittels einer Innenverzahnung in eine entsprechende Aussenverzahnung 47 des Hohlrads 48 drehfest ein, das mit der Hohlwelle 22 verbunden ist. Das Hohlrad 48, die Hohlwelle 22 und ein dazwischenliegender gestufter Übergangsabschnitt 49 sind einstückig und glockenförmig gestaltet.

Dabei ist das Seitenwellenrad 28 über eine reibungsmindemde Anlaufscheibe 50 gegen den radialen Übergangsabschnitt 49 axial abgestützt, der seinerseits über ein Axiallager 52 gegen eine Radialfläche des Differentialkorbs 142axial abgestützt ist. Das gegenüberliegende Seitenwellenrad 27 ist über eine reibungsmindemde Anlaufscheibe 53 direkt gegen eine Radialfläche des Differentialkorbs 142axial abgestützt. Der Differentialkorb 14 ist mittels Wälzlagern 54, 55 in einem hier nur teilweise dargestellten stehenden Gehäuse 56 drehbar gelagert. Bei der vorliegenden Ausführungsform dienen der Differentialkorb 142bzw. die mit diesem gemeinsam um die Drehachse A umlaufenden Stirnräder 17 als Eingangsteil, während die Kronenräder 182, 192die Ausgangsteile des ersten Differentialgetriebes 152bilden.

Dabei wird ein Teil des Drehmoments über das erste Kronenrad 182, den Differentialträger 202und das zweite Differentialgetriebe 16 auf die Vorderachse 2 übertragen, während der andere Teil des Drehmoments über das zweite Kronenrad 192und die Ausgangswelle 22 auf die Hinterachse übertragen wird.
Die in Figur 3 gezeigte Doppeldifferentialanordnung 33entspricht derjenigen aus Figur 2 weitestgehend. Insofern wird auf obige Beschreibung Bezug genommen, wobei abgewandelte Bauteile der vorliegenden Ausführungsform mit Bezugsziffern mit um drei tiefergestellten Indizes versehen sind.
In einziger Abwandlung zu der Ausführungsform nach Figur 2 sind vorliegend Reibungskupplungen 37, 38 zwischen den Anlageflächen 51 , 61 der Kronenräder I 83, 193und dem Differentialkorb 3O3angeordnet.

Die Reibungskupplungen 37, 38 umfassen jeweils mehrere Aussenlamellen 39, 40 die radial aussen in ein Verzahnungsprofil im Differentialkorb 143drehfest eingreifen, und hierzu abwechselnd mehrere Innenlamellen 41 , 42. Dabei greifen die Innenlamellen 41 der ersten Reibungskupplung 37 mit einer Innenverzahnung in die Aussenverzahnung 433des Differentialträgers 203ein. Die Innenlamellen 42 der zweiten Reibungskupplung 38 greifen mit ihrer Innenverzahnung in eine Aussenverzahnung 472des Hohlrads 483drehfest ein, das mit der Hohlwelle 223verbunden ist.
Bei auftretenden Drehzahldifferenzen zwischen Vorder- und Hinterachse drehen die Kronenräder 183, 193relativ zueinander. Dabei bewirken die zwischen den Ausgleichsrädern 173und den Kronenrädern 183, 193wirksamen axialen Spreizkräfte ein Beaufschlagen der Reibungskupplungen 37, 38 in Richtung von der Mittenebene M weg.

So wird ein Sperreffekt erzielt, der zu einer Angleichung der Drehzahldifferenz der beiden Achsen führt.
Die in Figur 4 gezeigte Doppeldifferentialanordnung 34entspricht den in den Figuren 2 und 3 gezeigten weitestgehend. Insofern wird hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung Bezug genommen, wobei abgewandelte Bauteile der vorliegenden Ausführungsform mit Bezugsziffern mit um vier tiefergestellten Indizes versehen sind.
Die vorliegende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kronenräder 18 , 194an ihren der Mittelebene entfernten Seiten jeweils eine konische Anlagefläche 514, 614aufweisen, mit der sie gegen den Differentialkorb 144abgestützt sind. Dabei ist zwischen der Anlagefläche 514, 61 und der zugehörigen Stützfläche des Differentialkorbs 144jeweils eine Reibscheibe 62, 63 zwischengeschaltet.

Die Reibscheiben 62, 63 bilden somit Reibflächenpaarungen 374, 384, so dass bei auftretenden Drehzahldifferenzen Reibkräfte erzeugt werden, die eine Sperrwirkung haben.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Doppeldifferentialanordnung 35. Diese entspricht in weiten Teilen den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen. Insofern wird hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung Bezug genommen, wobei abgewandelte Bauteile der vorliegenden Ausführungsform mit Bezugsziffern mit um fünf tiefergestellten Indizes versehen sind.

In der oberen Bildhälfte ist die Doppeldifferentialanordnung im Halblängsschnitt dargestellt, während sie in der unteren Bildhälfte im Umfangsschnitt gemäss Schnittlinie V-V dargestellt ist.
Der Differentialkorb 145ist mehrteilig gestaltet und umfasst ein erstes Korbteil 295, ein zweites Korbteil 30s und das axial dazwischenliegende Antriebsrad 135. Das Antriebsrad 135ist ringscheibenförmig gestaltet und hat zwei axial entgegengesetzt gerichtete Eindrehungen, in die die Flansche des ersten und zweiten Korbteils 295, 305eingreifen. Die genannten Bauteile sind mittels Schrauben 36 verbunden. Das erste Korbteil 295ist einstückig mit dem ersten Kronenrad 185gestaltet, das als Eingangsteil dient.

Das Drehmoment wird über mehrere Paare von Stirnrädern 57, 58 auf das zweite Kronenrad 195zum Antreiben der Hinterachse einerseits und auf den Differentialträger 205zum Antreiben der Vorderachse andererseits übertragen. Hierfür sind die Paare von Stirnrädern 57, 58 drehbar auf dem Differentialträger 205gehalten und laufen gemeinsam mit diesem um die Drehachse A, wobei das erste Stirnrad 57 mit dem ersten Kronenrad 185kämmt und das zweite Stirnrad 58 mit dem zweiten Kronenrad 195kämmt und die Stirnräder miteinander kämmen.

Das zweite Kronenrad 195ist einstückig mit dem Hohlrad 485, dem Abschnitt 495und der Ausgangswelle 225gestaltet.
Der Differentialträger 205setzt sich aus einem ringscheibenförmigen Abschnitt 59, in dem die Stirnräder 57, 58 aufgenommen sind, und einem radial innen hieran anschliessenden hülsenförmigen Abschnitt 605zusammen, in dem der Zapfen 44s aufgenommen ist. Die beiden Abschnitte 59, 605können einstückig gestaltet oder auch zunächst separat hergestellt und nachträglich miteinander verbunden sein, beispielsweise mittels Schweissen. Der hülsenförmige Abschnitt 605hat eine zylindrische Aussenfläche, gegenüber der das erste und das zweite Kronenrad I85, 19s mit zylindrischen Innenflächen gelagert sind.

Dabei erstreckt sich der hülsenförmige Abschnitt 6O5über die Länge des zweiten Differentials 165und schliesst axial bündig mit den Anlageflächen der Seitenwellenräder 275, 285ab. Das erste Seitenwellenrad 275ist axial gegen den Differentialkorb 14s abgestützt, während das zweite Seitenwellenrad 285gegen den radialen Abschnitt 49s der Hohlwelle 22s abgestützt ist. Der ringscheibenförmige Abschnitt 59 des Differentialträgers 205hat radial aussen durch sich überdeckende Kreise gebildete Taschen 62, in denen die Stirnräder 57, 58 einsitzen. Dabei füllt der ringscheibenförmige Abschnitt 59 den zwischen den Kronenrädern 185)19s gebildeten Ringraum weitestgehend aus.

Die beiden Stirnräder 57, 58 sind zylindrisch und haben zueinander parallele Achsen B, von denen eine auf der Drehachse A senkrecht steht und diese schneidet und die andere die Drehachse A senkrecht mit Abstand kreuzt. Das erste Kronenrad 185und die beiden Stirnräder 57, 58 sind geradverzahnt, während das zweite Kronenrad 195aufgrund des Achsversatzes des zweiten Stirnrads schrägverzahnt ist.
Bei dieser Ausführungsform dient das erste Kronenrad 185als Eingangsteil, während das zweite Kronenrad 195und die Paare von Stirnrädern 57, 58 die Ausgangsteile des ersten Differentialgetriebes 15s- Dabei wird das Drehmoment teilweise über die Paare von Stirnrädern, der Differentialträger 205und das zweite Differentialgetriebe I65auf die Vorderachse 2 übertragen,

während der andere Teil des Drehmoments über das zweite Kronenrad 19s und die Ausgangswelle 225auf die Hinterachse übertragen wird. Bei auftretenden Drehzahldifferenzen zwischen Vorder- und Hinterachse drehen die Kronenräder 185, 195relativ zueinander. Dabei hat die Pumpwirkung der miteinander kämmenden Räderverzahnungen und die Reibung der Zähne in den Taschen einen Sperreffekt, der zu einer Reduktion der Drehzahldifferenz der beiden Achsen führt.
Die in Figur 6 gezeigte Doppeldifferentialanordnung 36entspricht der aus Figur 5 weitestgehend, weswegen auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird.

Der einzige Unterschied besteht in der Ausgestaltung des Differentialträgers 206, der hier korbförmig gestaltet ist und an seinem hülsenförmigen Abschnitt 606anschliessende flanschförmige Abschnitte 63, 64 aufweist, gegen die die Seitenwellenräder 276, 286axial abgestützt sind. So wirken die Spreizkräfte des zweiten Differentialgetriebes 166lediglich auf den Differentialträger 206und werden nicht auf den Korb 146übertragen.
Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt dargestellt werden:
Die Erfindung betrifft eine Differentialanordnung zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit zwei angetriebenen Achsen.

Diese umfasst ein erstes Differentialgetriebe 15 in Form eines Kronenraddifferentials mit einem um eine Drehachse A drehend antreibbaren Differentialkorb 14, mehreren gemeinsam mit dem Differentialkorb 14 umlaufenden Stirnrädern 17 als Differentialrädern sowie mit einem ersten Kronenrad 18 und einem zweiten Kronenrad 19, die mit den Stirnrädern 17 kämmen; und ein innerhalb des ersten Differentialgetriebes 15 koaxial zur Drehachse A angeordnetes zweites Differentialgetriebe 16 mit einem Differentialträger 20, mehreren gemeinsam mit dem Differentialträger 20 umlaufenden Ausgleichsrädern 26 sowie mit einem ersten Seitenwellenrad 27 und einem zweiten Seitenwellenrad 28, die koaxial zur Drehachse A angeordnet sind und mit den Ausgleichsrädern 26 kämmen.

Das erste Kronenrad 18 ist mit dem Differentialträger 20 des zweiten Differentialgetriebes 16 antriebsverbunden ist und das zweite Kronenrad 19 mit einer zur Drehachse A koaxialen Hohlwelle 22 antriebsverbunden.
28.12.2006
GKN Driveline International GmbH vertreten durch: f.*<[Gamma]>
<EMI ID=13.1>
i [iota]* I [Lambda] N W ,

'
- O<">*!'* St Bezugszeichenliste
2 Vorderachse
3 Doppeldifferentialanordnung
4 Winkeltrieb
5 Seitenwelle
6 Seitenwelle
7 Gelenkwelle
8 Gelenkwelle
9 Antriebsrad
10 Antriebsrad
12 Ritzel
13 Antriebsrad
14 Differentialkorb
15 erstes Differentialgetriebe
16 zweites Differentialgetriebe
17 Stirnrad
18 Kegelrad
19 Kegelrad
20 Differentialträger
21 Ausnehmung
22 Hohlwelle
23 Eingangsrad
24 Ausgangsritzel
25 Längsantriebswelle
26 Ausgleichsrad
27 Seitenwellenrad
28 Seitenwellenrad
29 erstes Korbteil
30 zweites Korbteil
31 Schraube
32 Eindrehung
<EMI ID=14.1>
33 Eindrehung .
Flansch
Flansch
Ausnehmung
Reibungskupplung
Reibungskupplung
Aussenlamelle
Aussenlamelle
Innenlamelle
Innenlamelle
Aussenverzahnung
Zapfen 5 Sicherungsring 6 Innenverzahnung 7 Aussenverzahnung 8 Hohlrad 9 Ubergangsabschnitt 0 Anlaufscheibe 1 Anlagefläche 2 Axiallager 3 Anlaufscheibe 4 Wälzlager 5 Wälzlager 6

Gehäuse 7 Stirnrad 8 Stirnrad 9 Abschnitt 0 Abschnitt
61 Anlagefläche
62 Tasche
A Achse
B Achse
<EMI ID=15.1>
M Mittenebene

Claims

28.12.2006 H182-135ooo pAT

B/KR

GKN Driveline International GmbH in Lohmar (DE)

Patentansprüche :

Differentialanordnung zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit mehreren angetriebenen Achsen, umfassend

ein erstes Differentialgetriebe (15) in Form eines Kronenraddifferentials mit einem um eine Drehachse (A) drehend antreibbaren Differentialkorb (14), mehreren gemeinsam mit dem Differentialkorb (14) umlaufenden Stirnrädern (17) als Differentialrädern sowie mit einem ersten Kronenrad (18) und einem zweiten Kronenrad (19), die koaxial zur Drehachse (A) angeordnet sind und mit den Stirnrädern (17) kämmen;

ein innerhalb des ersten Differentialgetriebes (15) koaxial zur Drehachse (A) angeordnetes zweites Differentialgetriebe (16) mit einem Differentialträger (20), mehreren gemeinsam mit dem Differentialträger (20) umlaufenden Ausgleichsrädern (26) sowie mit einem ersten Seitenwellenrad (27) und einem zweiten Seitenwellenrad (28), die koaxial zur Drehachse (A) angeordnet sind und mit den Ausgleichsrädern (26) kämmen;

wobei das erste Kronenrad (18) mit dem Differentialträger (20) des zweiten Differentialgetriebes (16) drehfest verbunden ist und das zweite Kronenrad (19) mit einer zur Drehachse (A) koaxialen Hohlwelle (22) drehfest verbunden ist. (Figur 1 , 2, 3, 4)

. Differentialanordnung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Differentialkorb (14) mehrteilig gestaltet ist und ein erstes Korbteil (29), ein zweites Korbteil (30) und ein axial zwischen diesen gehaltenes ringscheibenförmiges Antriebsrad (13) umfasst, in dem die Stirnräder (17) aufgenommen sind.

3. Differentialanordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Stirnräder (17) in dem ringscheibenförmigen Antriebsrad (13) in von einer inneren Umfangsfläche ausgehenden radialen Ausnehmungen drehbar gehalten sind.

4. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass das erste Kronenrad (18) ringscheibenförmig gestaltet ist und eine Innenverzahnung aufweist, die in eine entsprechende Aussenverzahnung (43) des Differentialträgers (20) des zweiten Differentialgetriebes (16) drehfest eingreift.

5. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass das zweite Kronenrad (19) ringscheibenförmig gestaltet ist und eine Innenverzahnung aufweist, die in eine entsprechende Aussenverzahnung (47) eines Hohlrads (48) drehfest eingreift, das mit der Hohlwelle (22) verbunden ist. . Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Kronenräder (18, 19) axial verschiebbar sind und jeweils eine zur Kronenradverzahnung axial entgegengesetzt gerichtete Anlagefläche (51, 61) aufweisen, wobei zwischen der Anlagefläche (51) des ersten Kronenrads (18) und dem Differentialkorb (14) eine erste Reibungskupplung (37) und zwischen der Anlagefläche (61) des zweiten Kronenrads (19) und dem Differentialkorb (14) eine zweite Reibungskupplung (38) zur Erzeugung eines Sperrmoments vorgesehen ist.

7. Differentialanordnung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass die erste und die zweite Reibungskupplung (37, 38) Lamellenkupplungen sind und Aussenlamellen (39, 40) und Innenlamellen (41 , 42) aufweisen, die axial abwechselnd angeordnet und axial verschiebbar sind.

8. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Innenlamellen (41) der ersten Reibungskupplung (37) mit einer Innenverzahnung in die Aussenverzahnung (43) des Differentialträgers (20) drehfest und axial verschiebbar eingreifen und dass die Aussenlamellen (39) mit einer Aussenverzahnung in eine Innenverzahnung im Differentialkorb (14) drehfest und axial verschiebbar eingreifen. . Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Innenlamellen (42) der zweiten Reibungskupplung (38) mit einer Innenverzahnung in die Aussenverzahnung (47) des Hohlrads (48) drehfest und axial verschiebbar eingreifen und dass die Aussenlamellen (40) mit einer Aussenverzahnung in eine Innenverzahnung im Differentialkorb (14) drehfest und axial verschiebbar eingreifen.

10. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Kronenräder (18, 19) axial verschiebbar sind und jeweils eine zur Kronenradverzahnung axial entgegengesetzt gerichtete konische Anlagefläche (51 , 61) aufweisen, wobei zwischen der konischen Anlagefläche (51) des ersten Kronenrads (18) und dem Differentialkorb (14) eine erste Reibfiächenpaarung (37) und zwischen der konischen Anlagefläche (61) des zweiten Kronenrads (19) und dem Differentialkorb (14) eine zweite Reibfiächenpaarung (38) zur Erzeugung eines Sperrmoments vorgesehen ist.

11. Differentialanordnung zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit mehreren angetriebenen Achsen, umfassend

ein erstes Differentialgetriebe (15) in Form eines Kronenraddifferentials mit einem um eine Drehachse (A) drehend antreibbaren Differentialkorb (14), einem mit dem Differentialkorb (14) fest verbundenen ersten Kronenrad (18), einem im Differentialkorb (14) koaxial zur Drehachse (A) drehbar gehaltenen zweiten Kronenrad (19) sowie mit mehreren Paaren von miteinander kämmenden Stirnrädern (57, 58), von denen jeweils ein erstes Stirnrad mit dem ersten Kronenrad (18) kämmt und ein zweites Stirnrad mit dem zweiten Kronenrad (19) kämmt;

ein innerhalb des ersten Differentialgetriebes (15) koaxial zur Drehachse (A) angeordnetes zweites Differentialgetriebe (16) mit einem Differentialträger (20), mehreren gemeinsam mit dem Differentialträger (20) um die Drehachse (A) umlaufenden Ausgleichsrädern (26) sowie mit einem ersten Seitenwellenrad (27) und einem zweiten Seitenwellenrad (28), die koaxial zur Drehachse (A) angeordnet sind und mit den Ausgleichsrädern (26) kämmen;

wobei die Stirnräder (57, 58) des Kronenraddifferentials gemeinsam mit dem Differentialträger (20) des zweiten Differentialgetriebes um die Drehachse (A) umlaufen und wobei das zweite Kronenrad (19) mit einer zur Drehachse (A) koaxialen Hohlwelle (22) drehfest verbunden ist. (Figur 5, 6)

12. Differentialanordnung nach Anspruch 11 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest eines der beiden Stirnräder (57, 58) die Drehachse (A) mit Abstand kreuzt, wobei das mit dem entsprechenden Stirnrad kämmende Kronenrad (19) eine Schrägverzahnung aufweist.

13. Differentialanordnung nach Anspruch 11 oder 12,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Differentialkorb (14) mehrteilig gestaltet ist und ein erstes Korbteil (29), ein zweites Korbteil (30) und ein axial zwischen diesen gehaltenes ringscheibenförmiges Antriebsrad (13) umfasst.

14. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kronenrad (18) einstückig mit dem Differentialkorb (14) ist.

15. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Differentialträger (20) radial aussen einen ringscheibenförmigen Abschnitt (59) aufweist, in dem die Paare von Stirnrädern (57, 58) gehalten sind, und radial innen einen hülsenförmigen Abschnitt (60) hat, in dem die Ausgleichsräder (26) aufgenommen sind.

16. Differentialanordnung nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet,

dass der ringscheibenförmige Abschnitt (59) den axial zwischen den Kronenrädern (18, 19) gebildeten Hohlraum weitestgehend ausfüllt.

17. Differentialanordnung nach Anspruch 15 oder 16,

dadurch gekennzeichnet,

dass das erste und das zweite Kronenrad (18, 19) mit inneren Zylinderflächen auf dem hülsenförmigen Abschnitt (60) drehbar gelagert sind.

18. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Stirnräder (17, 57, 58) - in Bezug auf die Drehachse (A) - axial im Bereich der Ausgleichsräder (26) liegen.

9. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,

dadurch gekennzeichnet,

dass das erste Kronenrad (18) und das zweite Kronenrad (19) eine gleiche oder unterschiedliche Zähnezahl haben.

20. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,

dadurch gekennzeichnet,

dass das zweite Differentialgetriebe (16) im Differentialkorb (14) aufgenommen ist, wobei die Seitenwellenräder (27, 28) mit Anlageflächen gegen den Differentialkorb (14) zumindest mittelbar axial abgestützt sind.

28.12.2006 GKN Driveline

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