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Die
Erfindung betrifft ein Differenzialgetriebe für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Bekanntermaßen erlaubt
ein Differenzialgetriebe für
ein Kraftfahrzeug unterschiedliche Drehzahlen zwischen den Antriebsrädern eines
Fahrzeugs, wie sie etwa bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs auftreten.
Bei einer solchen Kurvenfahrt weist das kurveninnere Antriebsrad
regelmäßig eine
niedrigere Drehzahl auf als das kurvenäußere Antriebsrad des Fahrzeugs.
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Um
das Kurvenverhalten eines Fahrzeugs zu verbessern, ist aus der
EP 0 844 416 A2 ein
gattungsgemäßes Differenzialgetriebe
mit einem Getriebegehäuse
bekannt, das von einer Antriebswelle angetrieben ist und ein eingangsseitiges
Antriebsmoment auf zwei Abtriebswellen aufteilt. Jedem der Abtriebswellen
ist als Überlagerungsstufe
jeweils ein Planetengetriebe zugeordnet, mit dem ein Drehmomentverhältnis zwischen
den beiden Abtriebswellen festlegbar ist. Das Planetengetriebe weist
ein mit dem Getriebegehäuse
gekoppeltes, antriebsseitiges Sonnenrad und ein koaxial angeordnetes,
mit zumindest einer der Abtriebswellen gekoppeltes abtriebsseitiges
Sonnenrad auf. Die beiden Sonnenräder kämmen mit zumindest einem gemeinsamen
Planetenrad, das von einem umlaufenden Planetenrad-Träger getragen
ist. Der Planetenrad-Träger
ist mit einer Lamellenkupplung gekoppelt, die über Hydraulikzylinder betätigbar ist.
In Abhängigkeit
von der auf die Lamellenkupplung aus geübten Druckkraft wird ein auf
den Planetenrad-Träger
wirkendes Bremsmoment erzeugt. Auf diese Weise kann die Drehzahl
des kurvenäußeren Antriebsrads
gegenüber
der Drehzahl des kurveninneren Antriebsrads erhöht werden.
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Die
oben genannte Lamellenkupplung des Differenzialgetriebes wird als
nasslaufende Kupplung in einem Ölbad
des Getriebes betrieben. Die Eigenschaften des Getriebeöls, insbesondere
dessen Viskosität
oder dessen Reibwert, ändern
sich jedoch in Abhängigkeit
von seiner Betriebsdauer, so dass sich auch die Bremseigenschaften
der Lamellenkupplung zwangsläufig
abhängig
von den Eigenschaften des Getriebeöls im Laufe der Zeit ändern.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Differenzialgetriebe für ein Kraftfahrzeug
bereitzustellen, bei dem dauerhaft ein zuverlässiger Betrieb des Differenzialgetriebes
gewährleistet
ist.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Patentanspruches 1 wird als ein Bremsmomenterzeuger für den umlaufenden
Planetenrad-Träger
keine Lamellenkupplung, sondern eine Pumpe verwendet. Das zum Antrieb
der Pumpe erforderliche Pumpen-Antriebsmoment entspricht dabei dem
auf die Überlagerungsstufe
wirkenden Bremsmoment. Für einen
einfachen Pumpenantrieb ist es bevorzugt, wenn die Pumpe direkt
von der Überlagerungsstufe angetrieben
ist.
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Im
Gegensatz zur oben erwähnten
Lamellenkupplung wird mit der Pumpe ein nahezu verzögerungsfrei
ansprechender Bremserzeuger ohne Lüftspiel bereitgestellt. Erfindungsgemäß wird das Bremsmoment
nicht durch einen Reibkontakt zwischen den Lamellen der Lamellenkupplung
erzeugt. Demzufolge hat ein sich durch Ölalterung und/oder Viskositätsänderung
des Getriebeöls ändernder Reibwert
keinen Einfluss auf die Bremskrafterzeugung.
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Die
im Stand der Technik in das Differenzialgetriebe integrierten Lamellenkupplungen
laufen regelmäßig in einem
weniger zähflüssigen ATF-Ölbad, während die
sonstigen Getriebeteile mit hochzähflüssigem Hypoidöl versorgt
werden. Das ATF-Ölbad
ist durch eine aufwendige Ölraumtrennung
vom Hypoidöl
getrennt. Erfindungsgemäß kann auf
das ATF-Ölbad
der Lamellenkupplungen verzichtet werden. Die Ölraumtrennung kann daher entfallen.
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Vorteilhaft
kann die Pumpe in einem geschlossenen Hydraulik-Schaltkreis arbeiten. Über den
Hydraulik-Schaltkreis können
zusätzlich
Getriebekomponenten aktiv geschmiert werden, etwa die z. B. als
Planetengetriebe gebildete Überlagerungsstufe.
Für den
Fall, dass der Hydraulik-Schaltkreis getriebeölunabhängig betrieben wird, können unterschiedliche Öl-Arten
für den
Hydraulik-Schaltkreis und
für die
Getriebeteile verwendet werden. D. h., dass für den Hydraulik-Schaltkreis
ein gering viskoses ATF-Öl
einsetzbar ist, mit dem der Hydraulik-Schaltkreis einfacher regelbar
ist. Für
die Getriebeteile kann dagegen das hochviskose Hypoidöl eingesetzt
werden.
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Für einen
Antrieb der Pumpe kann die Überlagerungsstufe
mit einer Taumelscheibe antriebsgekoppelt sein, die koaxial zur Überlagerungsstufe
angeordnet sein kann. Mittels der Taumelscheibe kann in einfacher
Weise eine Hubbewegung in Axialrichtung erzeugt und auf die Pumpe übertragen
werden. Erfindungsgemäß kann daher
die Bremskraft dadurch erzeugt werden, dass ein Öl-volumen von der Pumpe gefördert wird,
und/oder dass die Pumpe einen Öl-druck erhöht, während bei
der Lamellenkupplung zur Bremskrafterzeugung eine Reibungskraft zwischen
den Lamellen der Kupplung erzeugt wird.
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Um
Bauraum einzusparen, kann hier der Einsatz einer Ringkolbenpumpe
von Vorteil sein, deren Ringkolben bauraumgünstig zumindest teilweise Getriebe teile
axial begrenzen können.
Bei der Ringkolbenpumpe sind die in zumindest einem Ringzylinder verschiebbar
angeordneten Ringkolben über
Rollenlager reibungsarm mit der Taumelscheibe in Abrollkontakt sind.
Jede dieser Rollen übernimmt
die Funktion eines Stößels für den sich
im Ringzylinder bewegenden Ringkolben. Der Ringkolben kann dabei
zusammen mit seiner Rolle mittels einer Feder gegen die Taumelscheibe
gedrückt
sein. Dadurch ist ein zuverlässiger
Abroll-Kontakt zwischen der Taumelscheibe und der Rolle gewährleistet.
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In
einer Ausführungsform
kann auf der Druckseite der Pumpe eine Drossel oder ein Druckregelventil
angeordnet sein, durch das die Pumpe Hydrauliköl fördern kann. In Abhängigkeit
von dem Drosseldurchmesser des Ventils bzw. der Drossel ergibt sich
somit ein von der Pumpe zu überwindender Strömungswiderstand.
Zur Überwindung
des so eingestellten Strömungswiderstands
ist wiederum ein bestimmtes Pumpen-Antriebsmoment erforderlich, mit
dem gleichzeitig die zugeordnete Überlagerungsstufe gebremst
werden kann. Vorteilhaft kann das Druckregelventil bzw. die Drossel
in Abhängigkeit von
Raddrehzahlen, einem Lenkwinkel, einer Gierrate, einer Quer-/Längsbeschleunigung
oder einer Motorlast eingestellt werden.
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Erfindungsgemäß wird das
Hydraulik-Öl durch
die Pumpe druckbeaufschlagt, wodurch sich das Öl erwärmt. Der Wärmeeintrag erfolgt somit direkt
in das Öl,
wodurch eine effektivere Kühlung
des Differenzialgetriebes ermöglicht
ist. Dadurch wird das Differenzialgetriebe insgesamt leistungsfähiger. Im Unterschied
dazu werden bei der Lamellenkupplung zunächst die Lamellen reibungsbedingt
erwärmt,
und darauffolgend das Öl
von den Lamellen erwärmt.
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Von
Vorteil ist es, wenn die Pumpe im Leerlauf betreibbar ist, so dass
kein oder nur ein minimales Bremsmoment erzeugt wird. Hierzu kann
auf der Saugseite der Pumpe ein Schaltventil im Hydraulik-Schaltkreis
angeordnet sein. Mittels des Schaltventils kann etwa ein Luft-Ansaugkanal
oder ein Öl-Ansaug kanal
mit der Pumpen-Saugseite verbunden werden. Somit kann die Pumpe
im Leerlaufbetrieb lediglich Ölnebel
bzw. Luft fördern,
wodurch nahezu verlustfrei kein Bremsmoment für den Planetenrad-Träger erzeugt
wird.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Pumpe eine Abschaltfunktion aufweist,
bei der – sofern
aktiviert – die
Pumpe stillgesetzt ist. Die Abschaltfunktion der Pumpe kann etwa
bei sehr hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten aktiviert werden, um einem
Verschleiß der
Pumpe entgegenzuwirken. Zur Ausgestaltung der Abschaltfunktion kann
das Schaltventil in einer Schaltstellung den Ansaugkanal der Pumpe vollständig sperren.
In diesem Fall stellt sich in dem vom Ringkolben der Pumpe begrenzten
Druckraum ein Unterdruck ein. Dieser bewirkt, dass der Ringkolben
zum Druckausgleich entgegen der Druckfederkraft in seinem eingefahrenen
Endzustand verbleibt. Durch die Sperrstellung des Schaltventils
kann somit die Pumpe deaktiviert werden, so dass kein Bremsmoment
erzeugt wird.
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Aus
Platzgründen
kann es von Vorteil sein, wenn die Pumpe in der Axialrichtung zwischen
der Überlagerungsstufe,
etwa ein Planetengetriebe, und dem Antriebsgehäuse des Differenzialgetriebes
angeordnet ist. Alternativ kann die Pumpe auch auf der von dem Antriebsgehäuse abgewandten
Seite des Planetengetriebes angeordnet sein, wodurch eine weniger
kompakte, jedoch einfachere Bauweise ermöglicht ist.
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Als
Alternative oder zusätzlich
zu der oben genannten Kombination aus der Pumpe mit dem Druckregelventil
kann die Pumpe eine Verstellpumpe sein, bei der das Verdrängervolumen
in Abhängigkeit von
einem Steuersignal einer Steuereinrichtung zwischen einer Maximalförderstellung
und einer Nullförderstellung
verstellbar ist. Eine solche Nullförderstellung mit einem geringen
Bremsmoment bzw. ohne Bremsmoment ist insbesondere bei einer hohen
Geschwindigkeit erforderlich.
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Bauraumbedingt
kann es erforderlich sein, dass die Pumpe über ein Vorgelege angetrieben
ist. Alternativ zu der oben erwähnten
Ringkolbenpumpe können
auch in Kombination mit einem solchen Vorgelege eine Stirnradpumpe
oder eine Axialkolbenpumpe oder sonstige Verdrängerpumpen eingesetzt werden.
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Das
erfindungsgemäße Differenzialgetriebe kann
als ein Zwischenachsgetriebe zur Verteilung des Antriebsdrehmoment
zwischen einem Vorderachsdifferenzial und einem Hinterachsdifferenzial eingesetzt
sein, um etwa eine asymmetrische Momenten-Längsverteilung zwischen dem
Vorderachs- und dem Hinterachsdifferenzial zu erreichen. In diesem
Fall ist es ausreichend, wenn lediglich einer der beiden Abtriebswellen
des Differenzialgetriebes ein Überlagerungsgetriebe
zugeordnet ist. Für
eine größtmögliche Flexibilität bei der
Einstellung der Momentenverteilung kann jedoch auch jeder Abtriebswelle
jeweils ein Überlagerungsgetriebe
zugeordnet sein.
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Alternativ
kann das Differenzialgetriebe als ein Vorderachs- und/oder Hinterachsdifferenzial
eingesetzt werden, bei dem jede der beiden Abtriebswellen des Differenzialgetriebes
mit einem Überlagerungsgetriebe
versehen sind, um bedarfsweise bei einer Kurvenfahrt die Drehzahl
der zum linken oder rechten Antriebsrad führenden Antriebswelle einzustellen.
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Das
erfindungsgemäße Differenzialgetriebe kann
in einem allradgetriebenen Fahrzeug sowohl bei einer frontbetonten,
heckbetonten als auch neutralen Grundverteilung als ein Zwischenachsdifferenzialgetriebe
eingesetzt werden. Bei aktiviertem Überlagerungsgetriebe bzw. aktivierter Überlagerungsstufe
kann dabei die Momentenverteilung – ausgehend von der bereitgestellten
Grundverteilung – zum
Vorderachsdifferenzial oder zum Hinterachsdifferenzial verlagert
werden.
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Fertigungstechnisch
vorteilhaft ist es, wenn bei einem Planetengetriebe als Überlagerungsstufe das
antriebsseitige und das abtriebsseitige Sonnenrad zu mindest mit
einem gemeinsamen Planetenrad kämmen.
Ein solches gemeinsames Planetenrad kann eine durchgehende Verzahnung
aufweisen, in die die Sonnenräder
ggf. mit unterschiedlichen Zahnzahlen eingreifen.
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Nachfolgend
sind fünf
Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der beigefügten
Figuren beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 in
einem Blockschaltbild das Differenzialgetriebe gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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2 das
Differenzialgetriebe gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel;
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3 in
einer vergrößerten Teilansicht
ein Differenzialgetriebe gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel;
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4 in
einer vergrößerten Teilansicht
ein Differenzialgetriebe gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel;
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5 ein
Differenzialgetriebe als Zwischenachsdifferenzial gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel;
und
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6 ein
Blockschaltbild des fünften
Ausführungsbeispiels.
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In
dem ersten Ausführungsbeispiel
gemäß der 1 ist
ein Hinterachsdifferenzialgetriebe 1 eines Kraftfahrzeugs
gezeigt, das mit den beiden Abtriebswellen 3 und 4 in
Getriebeverbindung steht, die die entsprechenden Fahrzeug-Hinterräder antreiben. Das
Differenzialgetriebe 1 weist ein angetriebenes Ausgleichsgehäuse 5 auf,
dessen eine Seite mit einem Tellerrad 7 versehen ist, das
zusammen mit einem Antriebsritzel 9 eines Antriebsstrangs 11 einen Ke geltrieb
bildet. Der Antriebsstrang 11 kann mit einem nicht dargestellten
Allradgetriebe oder einem Getriebe für Heckantrieb verbunden sein
und dient zur Übertragung
eines Antriebsmoments Min auf das Hinterachsdifferenzialgetriebe 1.
In dem angetriebenen Ausgleichsgehäuse 5 ist gemäß der 1 ein Kegelrad 13 an
einem Mitnehmerbolzen des Ausgleichsgehäuses 5 drehbar gelagert
und mit zwei gegenüberliegenden
Achskegelrädern 15 verzahnt,
die jeweils drehfest auf den Abtriebswellen 3 und 4 sitzen.
Die Achskegelräder 15 drehen
zusammen mit den Abtriebswellen 3, 4 um eine Querachse.
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Alternativ
ist das in der 1 gezeigte Differenzialgetriebe 1 auch
als ein Zwischenachsdifferenzial einsetzbar, dessen Abtriebswellen 3, 4 zu
einem Vorderachs- und Hinterachsdifferenzial eines Kraftfahrzeugs
mit Allradgetriebe führen.
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Das
Differenzialgetriebe 1 weist an seinen beiden Querseiten
jeweils ein Planetengetriebe 17 auf, das als ein Überlagerungsgetriebe
zur Festlegung eines Drehmomentverhältnisses zwischen den beiden
Abtriebswellen 3, 4 dient. Die beiden Planetengetriebe 17 sind
symmetrisch zueinander angeordnet. Jedes der Planetengetriebe 17 besteht
aus einem eingangsseitigen Sonnenrad 19, das über eine
Lagerhülse 21 mit
dem Ausgleichsgehäuse 5 drehfest
verbunden ist. Innerhalb der jeweiligen Lagerhülse 21 erstreckt sich
koaxial die Antriebswelle 3 oder 4, auf der jeweils
ein ausgangsseitiges Sonnenrad 23 des Planetengetriebes 17 drehfest
sitzt, das in Querrichtung benachbart zum eingangsseitigen Sonnenrad 19 ist.
Das eingangsseitige Sonnenrad 19 ist über zwei Planetenräder 25 und 27 in
einer Getriebeverbindung. Die Planetenräder 25 und 27 sind über einen
gemeinsamen Planetenrad-Träger 29 zueinander
drehfest in Verbindung und kämmen
jeweils mit dem eingangsseitigen Sonnenrad 19 und dem ausgangsseitigen
Sonnenrad 23. Der Planetenrad-Träger 29 ist frei drehbar
um die jeweilige Antriebswelle 3 und 4 angeordnet.
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Wie
aus der 1 hervorgeht, ist der Planetenrad-Träger 29 über einen
Antriebssteg 31 in Verbindung mit einer Hydraulikpumpe 33.
Die Hydraulikpumpe 33 ist zusammen mit einem Druckregelventil 35 und
einem Öl-Sumpf 37 in
einem getriebeölunabhängigen geschlossenen
Hydraulik-Schaltkreis 39 angeordnet. Dabei ist das Druckregelventil 35 an
der Druckseite der Pumpe 33 vorgesehen, so dass die Pumpe 33 im
Betrieb das Hydrauliköl
durch einen Drosselquerschnitt des Druckregelventils 35 fördert. Der
Drosselquerschnitt des Druckregelventils 35 ist in Abhängigkeit
eines Steuersignals einer nicht dargestellten Steuereinrichtung
veränderbar,
um einen Strömungswiderstand
des Druckregelventils 35 einzustellen.
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Nachfolgend
wird der Betriebszustand des Differenzialgetriebes 1 mit
den zugeordneten Planetengetrieben 17 beschrieben, bei
dem die nicht dargestellte Steuereinrichtung aufgrund eines erfassten Lenkwinkels,
erfasster Drehzahlen und/oder einer erfassten Motorlast den Drosselquerschnitt
des Druckregelventils 35 auf einen maximalen Wert einstellt. Dadurch
ist das zum Antrieb der Pumpe 33 benötigte Antriebsmoment auf einen
Minimalwert oder auf Null reduziert. Somit wird nur ein minimales
oder kein Bremsmoment auf den Planetenrad-Träger 29 ausgeübt. D. h.,
dass die Planetenräder 25 und 27 als Losräder nahezu
frei auf den Sonnenrädern 19 und 23 abwälzen können. Das
Hinterachsdifferenzialgetriebe 1 gestattet somit, dass
sich das Drehzahlverhältnis
der von den Antriebswellen 3, 4 angetriebenen
Hinterrädern
frei einstellt, ohne dass ein festes Drehzahlverhältnis vorgegeben
ist.
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Im
Gegensatz zu dem obigen Betriebszustand kann die nicht dargestellte
Steuereinrichtung bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs in Fahrtrichtung nach
rechts einen Lenkungswinkel nach rechts erfassen und ein entsprechendes
Steuersignal an das in der 1 gezeigte
linke Druckregelventil 35 weiterleiten. Auf das Steuersignal
der Steuereinrichtung hin wird der Drosseldurchmesser des linken
Druckregelventils 35 reduziert, so dass die linke Hydraulikpumpe 33 gegen
einen vergrößerten Strömungswiderstand
arbeiten muss.
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Das
erforderliche Antriebsmoment der linken Hydraulikpumpe 33 wird
demzufolge erhöht,
so dass auch ein erhöhtes
Bremsmoment auf den umlaufenden linken Planetenrad-Träger 29 einwirkt.
Auf diese Weise wird der in der 1 linke
Planetenrad-Träger 29 gebremst
und bei einem weiter erhöhten
Strömungswiderstand
des linken Druckregelventils 35 vollständig gesperrt.
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Bei
einem derart gebremsten bzw. gesperrten Planetenrad-Träger 29 ist
das Drehmomentverhältnis
zwischen den Abtriebswellen 3 und 4 nicht mehr
frei variierbar, sondern aufgrund der Durchmesserverhältnisse
in den Planetengetrieben 17 und der Höhe des Bremsmoments fest vorgegeben.
Vorliegend kann dieses Drehmomentverhältnis derart festgelegt sein,
dass bei der Kurvenfahrt nach rechts die Drehzahl der linken Abtriebswelle 4 gegenüber der Drehzahl
der rechten Abtriebswelle 3 erhöht ist, wodurch das Kurvenverhalten
des Fahrzeugs verbessert ist. Analog wird bei einer Kurvenfahrt
nach links das in der 1 gezeigte rechte Druckregelventil 35 von
der Steuereinrichtung angesteuert und der rechte Planetenrad-Träger 29 gebremst.
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Das
in der 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist mit Ausnahme
des Pumpentyps identisch mit dem Blockschaltbild der 1.
Im Unterschied zur 1 ist der Planetenrad-Träger 29 nicht
direkt über
den Antriebssteg 31, sondern über eine Taumelscheibe 41 mit
der Hydraulikpumpe 33 gekoppelt. Die Hydraulikpumpe 33 ist
gemäß der 2 eine
Ringkolbenpumpe mit mindestens einem ringförmig um die Querachse erstreckten
Ringzylinder 43, in dem jeweils ein Ringkolben 45 verschiebbar
geführt
ist. Jeder Kolben 45 begrenzt mit einer geschlossenen Stirnseite
des Ringzylinders 43 einen Druckraum 46, der über eine
Saugleitung 47 mit dem Öl-Sumpf 37 und über eine
Druckleitung 49 mit dem Druckregelventil 35 in
Verbindung ist. In den Saug- und Druckleitungen 47, 49 sind
jeweils Rückschlagventile 51 geschaltet,
die lediglich in einer Richtung eine Ölförderung zulassen.
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Auf
seiner dem Druckraum 46 abgewandten Seite weist jeder Kolben 45 ein
Rollenlager 53 auf, dessen Rolle 53 in einem reibungsarmen
Abrollkontakt mit einer Taumelscheiben-Stirnseite ist.
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Wie
aus der 2 hervorgeht, ist in dem Druckraum 46 der
jeweiligen Zylinder 43 eine Druckfeder 55 angeordnet,
die den jeweiligen Kolben 45 zusammen mit seiner Rolle 53 gegen
die Taumelscheiben-Stirnseite drückt.
Dadurch ist ein zuverlässiger
Abroll-Kontakt zwischen der jeweiligen Rolle 53 und der
Taumelscheibe 41 gewährleistet.
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Die
Taumelscheiben-Stirnseite ist in den Figuren aus Übersichtlichkeitsgründen mit
einer planen Oberfläche
dargestellt. Anstelle dessen kann die Taumelscheiben-Stirnseite
ein Nockenprofil aufweisen, so dass die Rollen 53 der Ringkolben 45 über eine
Berg- und Talbahn der Taumelscheibe 41 laufen. So kann
z. B. bei drei Wellennocken der Taumelscheiben-Stirnseite jeder
Ringkolben 45 drei Arbeitshübe pro Taumelscheiben-Umdrehung
ausführen.
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Gemäß der 2 ist
jeder der Planetenrad-Träger 29 über den
Antriebssteg 31 mit der Taumelscheibe 41 drehfest
verbunden. Im Fahrzeugbetrieb drehen daher der Planetenrad-Träger 29 und die
zugeordnete Taumelscheibe 41 bei gleicher Drehzahl. Durch
die Taumelbewegung der Taumelscheibe 41 gestattet die Taumelscheibe 41 eine
entsprechende Hubbewegung der federvorgespannten Kolben 45.
So wird bei einem Saughub Hydrauliköl über die Saugleitungen 47 in
die Druckräume 46 der jeweiligen
Zylinder 43 gefördert.
Bei einem entgegengesetzten Arbeitshub wird das im Druckraum 46 befindliche
Hydrauliköl über die
Druckleitung 49 zum Druckregelventil 35 gefördert.
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Wie
bereits anhand der 1 erläutert worden ist, ergibt sich
das Antriebsmoment der Ringkolbenpumpe 33 aus dem im Druckregelventil 35 eingestellten
Strömungsquerschnitt.
So ist bei einem geringen Strömungsquerschnitt
das Antriebsmoment und daher auch das auf den Planetenrad-Träger 29 wir kende
Bremsmoment erhöht
und umgekehrt bei einem vergrößerten Strömungsquerschnitt
des Druckregelventils 35 entsprechend reduziert.
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In
dem dritten Ausführungsbeispiel
gemäß der 3 ist
den beiden Ringzylindern 43 der Ringkolbenpumpe 33 ein
gemeinsames Schaltventil 57 zugeordnet, das in der zum Öl-Vorratsbehälter 37 führenden
Saugleitung 47 angeordnet ist und in der 3 ein
3/2-Wegeventil ist. Das Schaltventil 57 verbindet in der
gezeigten Stellung die Ringzylinder 43 über die Luft-Leitung 56 mit
der Umgebung. In diesem Fall fördert
die Ringkolbenpumpe 33 nicht Hydrauliköl, sondern Ölnebel bzw. Luft durch das
Druckregelventil 35. Somit läuft die Ringkolbenpumpe 33 im
Leerlaufbetrieb, für
den nahezu kein Antriebsdrehmoment erforderlich ist. Aufgrund des
permanenten Abroll-Kontakts mit der Taumelscheiben-Stirnseite laufen
die Rollen 53 der Ringkolben 45 im Leerlaufbetrieb
ständig
mit.
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In
der zweiten Schaltstellung des Schaltventils 57 sind die
Saugleitungen 47 der Zylinder 43 in Verbindung
mit dem Öl-Sumpf 37,
so dass eine Ölförderung
durch das Druckregelventil 35 erfolgen kann.
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Das
vierte Ausführungsbeispiel
gemäß der 4 ist
mit Ausnahme der Ausgestaltung des Schaltventils 57 baugleich
mit dem dritten Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied zu der 3 ist gemäß der 4 das Schaltventil 57 als
ein 2/2-Wegeventil gestaltet, bei dem in der gezeigten Schaltstellung
die Saugleitung 47 zu den Zylindern 43 der Ringkolbenpumpe 33 gesperrt
sind. Diese Schaltstellung kommt insbesondere bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten
in Betracht.
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Nach
einem erfolgten Arbeitshub der Kolben 45 in den Zylindern 43,
bei dem das Öl
durch die Druckleitungen 49 zum Druckregelventil 35 gefördert ist,
wird gemäß der in
der 4 gezeigten Schaltstellung des Ventils 57 im
anschließenden
Saughub kein neues Hydrauliköl
in den Druckraum 46 gespeist. Da durch entsteht im Druckraum 46 ein
Unterdruck, der die Kolben 45 entgegen der Druckfederkraft
in ihrer Endlage hält.
Auf diese Weise werden die Rollen 53 von der Taumelscheiben-Stirnseite
entkoppelt, so dass die Rollen 53 im Unterschied zur 3 nicht mehr
auf der Taumelscheibe 41 abrollen.
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Mit
der in der 4 gezeigten Schaltstellung des
Schaltventils 57 weist die Pumpe 33 eine Abschaltfunktion
auf. D. h., dass bei dieser Schaltstellung die Pumpe 33 vollständig stillgesetzt
werden kann. Die Abschaltfunktion ist insbesondere bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten
einsetzbar, um einen Verschleiß der
Pumpe 33 aufgrund zu hoher Drehzahlen der auf der Taumelscheiben-Stirnseite abrollenden
Rollen 53 zu vermeiden.
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In
der zweiten Schaltstellung verbindet das Schaltventil 57 die
Saugleitung 47 mit dem Öl-Sumpf 37,
so dass der Unterdruck in den Druckräumen 46 der Ringzylinder 43 durch
eine entsprechende Einspeisung von Hydrauliköl in die Druckräume 46 gelöst wird.
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In
dem fünften
Ausführungsbeispiel
der 5 ist das erfindungsgemäße Differenzialgetriebe ein
Zwischenachsdifferenzialgetriebe für eine asymmetrische oder eine
neutrale Grundverteilung des Antriebsmoments zwischen den vorderen
und hinteren Antriebsrädern
eines Fahrzeugs mit einem Allradantrieb. Das Differenzialgetriebe 1 ist über den Antriebsstrang 11 mit
einem nicht gezeigten Geschwindigkeitswechselgetriebe eines Antriebsaggregats
des Fahrzeugs in Getriebeverbindung. Es teilt dabei ein Antriebsdrehmoment
Min auf die zum Vorderachsdifferenzial führende Abtriebswelle 3 und
die zum Hinterachsdifferenzial führende
Abtriebswelle 4 auf.
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Im
Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist gemäß der 5 dem
Differenzialgetriebe 1 lediglich ein Planetengetriebe 17 zugeordnet.
Dabei ist der Planetenrad-Träger 29 über den
Antriebssteg 31 mit der Hydraulikpumpe 33 in Wirkverbindung,
wie es auch in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen dargestellt
ist.
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In
der 6 ist anhand eines detaillierteren Blockschaltbildes
das Differenzialgetriebe 1 mit dem Überlagerungsgetriebe 17 dargestellt.
Hier ist das Differenzialgetriebe 1 als ein Planetengetriebe
für eine
heckbetonte Grundverteilung realisiert. Dabei sind zwei Anschlussteile
des Planetengetriebes 17 mit zwei Anschlussteilen des Differenzialgetriebes 1 verbunden
und ein Anschlussteil des Planetengetriebes 17, z. B. gemäß der 6 der
Planetenrad-Träger 29, über den
Antriebssteg 31 mit der Hydraulik-Pumpe 33 in
Wirkverbindung. Der Antriebsstrang 11 ist drehfest mit
dem Getriebeeingangsteil 62 in Verbindung, das als ein
Planetenrad-Träger 59 ausgeführt ist.
Der Planetenrad-Träger 59 trägt mindestens
ein Planetenrad 61, das mit einem abtriebsseitigen Sonnenrad 63 kämmt, das
drehfest auf der zu einem nicht gezeigten Vorderachsdifferenzial
führenden
hohlen Abtriebswelle 3 sitzt. Zusätzlich kämmt jedes Planetenrad 61 mit
einem Hohlrad 69. Das Hohlrad 69 umläuft das
Planetenrad 61 und ist drehfest mit der zu einem nicht
gezeigten Hinterachsdifferenzial führenden Abtriebswelle 4 verbunden.
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Gemäß der 5 und 6 ist
zwischen dem Hydraulik-Schaltkreis 39 und dem Zwischenachsdifferenzialgetriebe 1 das
Planetengetriebe 17 als Überlagerungsstufe angeordnet.
Dieses weist das eingangsseitige Sonnenrad 19 auf, das
drehfest mit dem Getriebeeingangsteil 62 gekoppelt ist.
Das eingangsseitige Sonnenrad 19 ist über die Planetenräder 25, 27 mit
dem ausgangsseitigen Sonnenrad 23 in Getriebeverbindung,
das auf der Abtriebshohlwelle 3 sitzt. Dabei ist der Planetenrad-Träger 29 der Planetenräder 25, 27 über den
Antriebssteg 31 in Antriebsverbindung mit der Hydraulikpumpe 33,
die das Hydrauliköl
vom Öl-Sumpf 37 zum
Druckregelventil 35 fördert.
In Abhängigkeit
von dem in dem Druckregelventil 35 eingestellten Strömungsdurchmesser lässt sich
somit ein auf den Planetenrad-Träger 29 wirkendes
Bremsmoment erzeugen, wodurch sich ein vorgegebenes Drehmomentverhältnis zwischen der
zu dem Vorderachsdifferenzial führenden
Abtriebswelle 3 und der zu dem Hinterachsdifferenzial führenden
Abtriebswelle 4 einstellt.