DE102014113591A1

DE102014113591A1 - Differential gear for a motor vehicle and method for operating such a differential gear

Info

Publication number: DE102014113591A1
Application number: DE102014113591.1A
Authority: DE
Inventors: Daniel Tönnessen; Christian Abele; Günter Rühle
Original assignee: Getrag Getriebe und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH and Co
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2016-03-24

Abstract

Es wird ein Differenzialgetriebe für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Das Differenzialgetriebe weist ein Tellerrad (1) auf, welches Tellerrad (1) von einem Motor antreibbar ist. Das angetriebene Tellerrad (1) nimmt einen Differenzialkorb (2) mit. Im Differenzialkorb (2) sind Ausgleichsräder (4) und Wellenritzel (5) angeordnet, welche Wellenritzel (5) mechanisch fest mit Abtriebswellen (6) verbunden sind. Ein Ritzel (8) und ein Zahnrad (7) stehen in Wirkverbindung. Diese Zahnrad (7) ist mit einem Ausgleichsrad (4) mechanisch fest verbunden. Dieses Ritzel (8) ist gezielt abbremsbar und das abgebremste Ritzel (8) zwingt dem vom Differenzialkorb (2) mitgenommenen Ausgleichsrad (4) über die Wirkverbindung zum Zahnrad (7) eine Drehbewegung auf. It is proposed a differential gear for a motor vehicle. The differential gear has a ring gear (1), which ring gear (1) can be driven by a motor. The driven ring gear (1) carries a differential cage (2). In differential cage (2) differential gears (4) and shaft pinion (5) are arranged, which shaft pinion (5) mechanically fixed to output shafts (6) are connected. A pinion (8) and a gear (7) are in operative connection. This gear (7) is mechanically fixed to a differential gear (4). This pinion (8) can be selectively braked and the braked pinion (8) forces the compensating wheel (4) entrained by the differential cage (2) via the operative connection to the toothed wheel (7) to rotate.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Differenzialgetriebe für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Differenzialgetriebes gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche. The present invention relates to a differential gear for a motor vehicle and a method for operating such a differential gear according to the preamble of the independent claims.

Ein Differenzialgetriebe für ein Kraftfahrzeug ist ein Umlaufrädergetriebe mit einer Antriebswelle und zwei Abtriebswellen. Das Differenzialgetriebe gleicht Drehzahlunterschiede zwischen den beiden Abtriebswellen aus, was bei Kurvenfahrten des Kraftfahrzeugs erfolgt, wo sich die an den Abtriebswellen befestigten Räder unterschiedlich schnell drehen. Die Funktionsweise ist die Folgende: Ein mit der Antriebswelle mechanisch fest verbundenes Antriebsrad treibt ein Tellerrad an. Das Tellerrad nimmt einen Differenzialkorb mit. Im Differenzialkorb angeordnete Ausgleichsräder treiben derart mitgenommen Wellenritzel an, welche Wellenritzel mechanisch fest mit den Abtriebswellen verbunden sind. A differential gear for a motor vehicle is a planetary gear with a drive shaft and two output shafts. The differential gear compensates for differences in speed between the two output shafts, which takes place when cornering of the motor vehicle, where the wheels attached to the output shafts rotate at different speeds. The mode of operation is as follows: A drive wheel mechanically fixed to the drive shaft drives a ring gear. The ring gear takes a differential cage. In the differential cage arranged differential gears drive so driven shaft pinion, which shaft pinion mechanically fixed to the output shafts are connected.

Ein solches Differenzialgetriebe für ein Kraftfahrzeug ist aus der Schrift DE3535339A1 bekannt. Das Differenzialgetriebe verfügt über eine Ausgleichsbremse zum Sperren des Differenzialgetriebes falls eines der Räder durchdreht. Such a differential gear for a motor vehicle is from the Scriptures DE3535339A1 known. The differential has a counterbalance brake to lock the differential if one of the wheels is spinning.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das bekannte Differenzialgetriebe für ein Kraftfahrzeug dahingehend zu verbessern, dass nicht nur Drehzahlunterschiede zwischen den Abtriebswellen ermöglicht werden, sondern dass auch Drehmomentunterschiede gezielt auf die Abtriebswellen übertragen werden können. Object of the present invention is to improve the known differential gear for a motor vehicle to the effect that not only speed differences between the output shafts are made possible, but also that torque differences can be selectively transmitted to the output shafts.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Es wird daher ein Differenzialgetriebe für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches Drehmomentunterschiede gezielt auf die Abtriebswellen überträgt. It is therefore proposed a differential gear for a motor vehicle, which selectively transfers torque differences to the output shafts.

Das erfindungsgemäße Differenzialgetriebe weist ein Tellerrad auf, welches Tellerrad von einem Motor antreibbar ist. Das angetriebene Tellerrad nimmt einen Differenzialkorb mit. Im Differenzialkorb sind Ausgleichsräder und Wellenritzel angeordnet, welche Wellenritzel mechanisch fest mit Abtriebswellen verbunden sind. Ein Ritzel und ein Zahnrad stehen in Wirkverbindung. Diese Zahnrad ist mit einem Ausgleichsrad mechanisch fest verbunden. Dieses Ritzel ist gezielt abbremsbar und das abgebremste Ritzel zwingt dem vom Differenzialkorb mitgenommenen Ausgleichsrad über die Wirkverbindung zum Zahnrad eine Drehbewegung auf. The differential gear according to the invention has a ring gear, which ring gear is driven by a motor. The driven ring gear carries a differential cage. In the differential cage differential gears and shaft pinion are arranged, which shaft pinion mechanically fixed to output shafts are connected. A pinion and a gear are in operative connection. This gear is mechanically fixed to a balance gear. This pinion can be selectively braked and the braked pinion forces the compensating wheel entrained by the differential cage on the operative connection to the gear on a rotary motion.

Das Differenzialgetriebe weist ein Differenzial und eine Giermoment-Einheit auf. Ausgleichsrad und Wellenritzel sind Teil des Differenzials, Zahnrad und Ritzel sind Teil der Giermoment-Einheit. Über die mechanisch feste Verbindung von Zahnrad und Ausgleichsrad sind das Differenzial und eine Giermoment-Einheit gekoppelt. Die erzwungene Drehbewegung des Ausgleichsrads ist der Kerngedanke der Erfindung. Dadurch kann einer der Abtriebswellen gezielt ein höheres Drehmoment aufgeprägt werden. The differential gear has a differential and a yaw moment unit. Balance gear and shaft pinions are part of the differential, gear and pinion are part of the yaw moment unit. The differential and a yaw moment unit are coupled via the mechanically fixed connection of the gearwheel and the balancing wheel. The forced rotational movement of the balance wheel is the core idea of the invention. As a result, one of the output shafts can be specifically impressed with a higher torque.

Vorzugsweise sind das Ausgleichsrad ein Ausgleichskegelrad, das Wellenritzel ein Kegelrad, das Zahnrad ein Kronenrad und das Ritzel ein Kronenritzel. Preferably, the differential gear are a bevel gear, the shaft pinion a bevel gear, the gear a crown gear and the pinion a crown pinion.

Dadurch ist die Wirkverbindung von Ausgleichskegelrad und Kegelrad eine Kegelverzahnung, während die Wirkverbindung von Kronenrad und Kronenritzel eine Kronenverzahnung ist. Nun sind Kronenrad ist mit einem Ausgleichskegelrad mechanisch fest verbunden. Ausgleichskegelrad und Kegelrad sind Teil eines Kegelraddifferenzials, während Kronenrad und Kronenritzel Teil einer Giermoment-Einheit sind. Der Vorteil dieser unterschiedlichen Verzahnungen ist der, dass die Zahneingriffe unterschiedlich sind und die Toleranzen von Kegelraddifferenzial und Giermoment-Einheit unabhängig voneinander sind. As a result, the operative connection of bevel gear and bevel gear is a conical toothing, while the operative connection of the crown wheel and crown pinion is a crown toothing. Now crown gear is mechanically fixed with a bevel gear. Compensating bevel gear and bevel gear are part of a bevel gear differential, while crown gear and crown pinion are part of a yaw moment unit. The advantage of these different gears is that the gear meshes are different and the tolerances of bevel gear differential and yaw moment unit are independent.

Die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. The features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren beispielhaft dargestellt und werden in der Beschreibung der Figuren näher erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention are illustrated by way of example in the figures and are explained in more detail in the description of the figures. Show it:

1 eine Tabelle des Potentials des erfindungsgemäßen Differenzialgetriebes für ein Kraftfahrzeug; 1 a table of the potential of the differential gear according to the invention for a motor vehicle;

2 eine Tabelle des Lastenheftes zur Entwicklung des erfindungsgemäßen Differenzialgetriebes für ein Kraftfahrzeug; 2 a table of specifications for the development of the differential gear according to the invention for a motor vehicle;

3 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Differenzialgetriebes für ein Kraftfahrzeug; 3 a schematic representation of a preferred embodiment of a differential gear according to the invention for a motor vehicle;

4 eine erste Ansicht eines Teils des bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Differenzialgetriebes für ein Kraftfahrzeug gemäß 3; 4 a first view of a portion of the preferred embodiment of a differential gear for a motor vehicle according to 3 ;

5 eine weitere Ansicht eines Teils des bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Differenzialgetriebes für ein Kraftfahrzeug gemäß 4; und 5 a further view of a portion of the preferred embodiment of a Differential gear for a motor vehicle according to 4 ; and

6 eine Explosionsdarstellung des Teils des bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Differenzialgetriebes für ein Kraftfahrzeug gemäß 4 oder 5. 6 an exploded view of the part of the preferred embodiment of a differential gear for a motor vehicle according to 4 or 5 ,

1 zeigt eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Differenzialgetriebes für ein Kraftfahrzeug. Das Differenzialgetriebe weist ein offenes Differenzial 19 und eine Giermoment-Einheit 20 auf. 1 shows a schematic representation of a preferred embodiment of a differential gear according to the invention for a motor vehicle. The differential gear has an open differential 19 and a yawing moment unit 20 on.

Das Differenzial 19 weist ein Tellerrad 1, einen Differenzialkorb 2, ein Kreuz 3, Ausgleichsräder 4 und Wellenritzel 5 auf. Die Antriebsleistung wird von einem Motor über eine Antriebswelle an ein Antriebsrad 0 bereitgestellt. Motor und Antriebswelle sind nicht dargestellt. Das mit der Antriebswelle mechanisch fest verbundene Antriebsrad 0 treibt in Schrägverzahnung das Tellerrad 1 an. Das angetriebene Tellerrad 1 nimmt einen Differenzialkorb 2 mit. Unter einer mechanisch festen Verbindung werden ein Formschluss, Kraftschluss oder Reibschluss sowie Kombinationen davon verstanden. The differential 19 has a crown wheel 1 , a differential basket 2 , a cross 3 , Differential gears 4 and shaft pinions 5 on. The drive power is from a motor via a drive shaft to a drive wheel 0 provided. Motor and drive shaft are not shown. The drive shaft mechanically fixed drive wheel 0 drives in helical gearing the ring gear 1 at. The driven ring gear 1 takes a differential basket 2 With. A mechanically fixed connection is understood to be a positive connection, frictional connection or frictional connection and combinations thereof.

Wie im Detail in den 4 bis 6 gezeigt, ist der Differenzialkorb 2 vorzugsweise am Tellerrad 1 angeschweißt. Die Ausgleichsräder 4 sind vorzugsweise Ausgleichskegelräder 4, die Wellenritzel 5 sind vorzugsweise Kegelräder 5 und können aber auch Kronenräder sein. Im Differenzialkorb 2 angeordnete Ausgleichskegelräder 4 treiben in Wirkverbindung Kegelräder 5 an. Auf einem Kreuz 3 sind vorzugsweise vier Ausgleichskegelräder 4 positioniert. Die Ausgleichskegelräder 4 übergeben die Antriebsleistung zu gleichen Teilen einem rechten und linken Kegelrad 5. Die Ausgleichskegelräder 4 und die Kegelräder 5 sind geradverzahnt. Das Tellerrad 1, der Differenzialkorb 2, das Kreuz 3, die Ausgleichskegelräder 4 und die Kegelräder 5 sind über Lager 12 im Differenzialgehäuse 15 gelagert. Mittels einer Distanzhülse 16 werden die Lager 12 vorgespannt und die Position zum Tellerrad 1 im Differenzialgehäuse 15 justiert. Das Kreuz 3 ist beispielsweise ein Griechisches Kreuz mit vier gleich langen Armen, die schräg zueinander angeordnet und symmetrisch auf zwei Achsen 17, 18 angeordnet sind. Das Zentrum des Kreuzes 3 ist der Bezugspunkt des Differenzialgetriebes. Zwei erste Arme sind entlang einer ersten Achse 17 angeordnet, zwei weitere Arme sind entlang einer zweiten Achse 18 angeordnet. Jedes der vier Ausgleichskegelräder 4 ist im gleichen Abstand zum Zentrum des Kreuzes 3 angeordnet. Auch die zwei Kegelräder 5 sind im gleichen Abstand zum Zentrum des Kreuzes 3 angeordnet. Bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung kann der Fachmann anstatt eines Kreuzes auch einen Differenzialbolzen mit zwei Ausgleichskegelrädern und zwei Kegelrädern verwenden. In dieser Ausführungsform ist der Zentrum des Differenzialbolzens der Bezugspunkt des Differenzialgetriebes. Die vier Ausgleichskegelräder 4 sind in einer Ebene angeordnet, welche Ebene parallel zur ersten Achse 17 und schräg zur zweiten Achse 18 liegt. Jedes Kegelrad 5 ist mit einer Abtriebswelle 6 mechanisch fest verbunden, dies erfolgt beispielsweise über eine Passverzahnung. Die Kegelräder 5 und die Abtriebswellen 6 sind entlang der zweiten Achse 18 angeordnet. Die Antriebsleistung gelangt über die Passverzahnung der Wellenritzel 5 auf eine rechte und linke Abtriebswelle 6, von der sie durch Seitenwellen linke und rechte Räder erreicht. Bei der Fahrt geradeaus wälzt die Verzahnung des Tellerrads 1 als Einzige ab. Alle anderen Zahnräder laufen wie auch das Kreuz 3 als Block im Differenzialkorb 2 um. Dabei sind Kupplungen 9 offen. In dem Fall geöffneter Kupplungen 9 verhält sich das Differenzial 19 wie ein gewöhnliches, offenes Differenzialgetriebe. Bei Kurvenfahrt wird durch die Ausgleichskegelräder 4 eine Differenzdrehzahl zwischen den Rädern ermöglicht. As in detail in the 4 to 6 shown is the differential basket 2 preferably on the ring gear 1 welded. The differential gears 4 are preferably bevel gears 4 , the pinwheels 5 are preferably bevel gears 5 and can also be crown wheels. In the differential basket 2 arranged bevel gears 4 Actively drive bevel gears 5 at. On a cross 3 are preferably four bevel gears 4 positioned. The bevel gears 4 Pass the drive power in equal parts a right and left bevel gear 5 , The bevel gears 4 and the bevel gears 5 are straight-toothed. The ring gear 1 , the differential basket 2 , the cross 3 , the pinion gears 4 and the bevel gears 5 are over camp 12 in the differential housing 15 stored. By means of a spacer sleeve 16 become the bearings 12 pretensioned and the position to the ring gear 1 in the differential housing 15 adjusted. The cross 3 is, for example, a Greek cross with four equal arms arranged obliquely to each other and symmetrical on two axes 17 . 18 are arranged. The center of the cross 3 is the reference point of the differential gear. Two first arms are along a first axis 17 arranged, two more arms are along a second axis 18 arranged. Each of the four differential bevel gears 4 is the same distance to the center of the cross 3 arranged. Also the two bevel gears 5 are the same distance to the center of the cross 3 arranged. With knowledge of the present invention, the skilled person may use a differential pin with two bevel gears and two bevel gears instead of a cross. In this embodiment, the center of the differential bolt is the reference point of the differential gear. The four pinion gears 4 are arranged in a plane, which plane parallel to the first axis 17 and oblique to the second axis 18 lies. Each bevel gear 5 is with an output shaft 6 mechanically firmly connected, this is done for example via a spline. The bevel gears 5 and the output shafts 6 are along the second axis 18 arranged. The drive power passes through the splines of the shaft pinions 5 on a right and left output shaft 6 from which she reaches left and right wheels through side waves. When driving straight the teeth of the crown wheel rolls 1 the only one off. All other gears run as well as the cross 3 as a block in the differential basket 2 around. These are couplings 9 open. In the case of open couplings 9 behaves the differential 19 like a normal, open differential gearbox. When cornering is through the bevel gears 4 allows a differential speed between the wheels.

Mit der Giermoment-Einheit 20 lässt sich das Kraftfahrzeug über die Räder zusätzlich lenken, indem gezielt die Antriebsmomente links und rechts unterschiedlich verteilt werden. Giermoment wird auch Torque Vectoring genannt. Die Giermoment-Einheit 20 ist nicht mit der Lenkung, Aktivlenkung, Allradlenkung oder der aktiven Hinterachskinematik zu verwechseln. Die Wirkung beruht auf einer kontrollierten Umverteilung der Antriebsmomente, nicht auf der Änderung der Radstellung. With the yaw moment unit 20 can the motor vehicle additionally steer the wheels by selectively distributing the drive torque left and right differently. Yaw moment is also called torque vectoring. The yawing moment unit 20 is not to be confused with steering, active steering, four-wheel steering or active rear-axle kinematics. The effect is based on a controlled redistribution of the drive torque, not on the change of the wheel position.

Die Giermoment-Einheit 20 weist eine Verzahnungsstufe und Kupplungen 9 auf. Die Verzahnungsstufe weist zwei Zahnräder 7 und zwei Ritzel 8 auf. Die Verzahnungsstufe ist vorzugsweise als Kronenradverzahnung ausgeführt; die Zahnräder 7 sind in dieser Ausführung Kronenräder 7 und Ritzel 8 sind dementsprechend Kronenritzel 8. Die Verzahnung kann gerad oder schräg sein. Die Kronenräder 7 und Kronenritzel 8 stehen in Wirkverbindung. Bezogen auf das Zentrum des Kreuzes 3 sind die zwei Kronenräder 7 außerhalb von zwei Ausgleichskegelrädern 4 entlang der ersten Achse 16 angeordnet. Bezogen auf das Zentrum des Kreuzes 3 sind die zwei Kronenritzel 8 außerhalb der zwei Kegelrädern 5 entlang der zweiten Achse 18 angeordnet. Prinzipiell kann auch eine andere Verzahnungsart, beispielsweise eine Kegelverzahnung, gewählt werden. The yawing moment unit 20 has a gear stage and couplings 9 on. The gear stage has two gears 7 and two pinions 8th on. The gear stage is preferably designed as a crown gear teeth; the gears 7 are crown wheels in this version 7 and pinion 8th are accordingly crown sprocket 8th , The teeth can be straight or oblique. The crown wheels 7 and crown pinion 8th are in active connection. Relative to the center of the cross 3 are the two crown wheels 7 outside of two differential bevel gears 4 along the first axis 16 arranged. Relative to the center of the cross 3 are the two crown sprockets 8th outside the two bevel gears 5 along the second axis 18 arranged. In principle, another type of toothing, for example a conical toothing, can also be selected.

Das Abbremsen geschieht über die zwei Kupplungen 9. Die Kupplungen 9 sind beispielweise Lamellenkupplungen, die über Hydraulik-Leitungen 11 elektrohydraulisch über ein Fluid angesteuert werden. Es sind auch andere Kupplungsarten denkbar. Die Kupplungen 9 weisen Innenlamellenträger 13 und Außenlamellenträger 14 auf. Je ein Innenlamellenträger 13 ist mechanisch fest mit einem Kronenritzel 8 verbunden, je ein Außenlamellenträger 14 ist mechanisch fest mit dem Differenzialgehäuse 15 verbunden. Bei offenen Kupplungen 9 ist die Giermoment-Einheit 20 genauso geräuscharm wie ein gewöhnliches, offenes Differenzialgetriebe. The braking takes place via the two clutches 9 , The couplings 9 are, for example, multi-plate clutches via hydraulic lines 11 electrohydraulically controlled by a fluid. There are also other types of couplings conceivable. The couplings 9 have inner disk carrier 13 and outer disc carrier 14 on. One inner disk carrier each 13 is mechanically strong with a crown pinion 8th connected, each an outer disk carrier 14 is mechanically fixed to the differential housing 15 connected. For open couplings 9 is the yawing moment unit 20 as quiet as an ordinary, open differential gear.

Um ein einzelnes Rad gezielt zu beschleunigen, muss die dem Rad gegenüberliegende Kupplung 9 teilweise oder vollständig geschlossen werden, um den Innenlamellenträger 13 und den Außenlamellenträger 14 dieser dem Rad gegenüberliegenden Kupplung 9 in Reibschluss zu bringen. Um beispielsweise das rechte Rad mit einer höheren Antriebsleistung zu versorgen als das linke Rad, muss die linke Kupplung 9 teilweise oder vollständig geschlossen werden. Der linke Innenlamellenträger 13, der bis dahin dieselbe Drehzahl aufweist wie das linke Rad, wird dabei gegen den feststehenden linken Außenlamellenträger 14 abgebremst. Durch Abbremsen des linken Innenlamellenträgers 13 wird das linke Kronenritzel 8 gegen das mit unveränderter Drehzahl weiter rotierende Kronenrad 7 abgebremst. Der Kontaktpunkt der Wirkverbindung des linken Kronenritzels 8 mit dem Kronenrad 7 ist ein Momentanpol, über den das abgebremste Kronenritzel 8 das Kronenrad 7 auf eine Drehbewegung in eine erste Drehrichtung um die eigene Achse zwingt. Da das Kronenrad 7 mit dem Ausgleichskegelrad 4 mechanisch fest verbunden ist, wird auch das Ausgleichskegelrad 4 auf eine Drehbewegung in der ersten Drehrichtung um die eigene Achse gezwungen. Die erzwungene Drehbewegung des Ausgleichskegelrads 4 bildet den Kern der Erfindung. Das Ganze ist symmetrisch. Durch Abbremsen des rechten Innenlamellenträgers 13 wird das rechte Kronenritzel 8 gegen den Differenzialkorb 2 abgebremst und das auch mit dem rechten Kronenritzel 8 in Wirkverbindung stehende Kronenrad 7 wird auf eine Drehbewegung in eine zweite Drehrichtung um die eigene Achse gezwungen, wodurch auch das Ausgleichskegelrad 4 auf eine Drehbewegung um die eigene Achse in der zweiten Drehrichtung gezwungen wird. Die erste Drehrichtung und die zweite Drehrichtung sind zueinander entgegengesetzt. Dadurch wird gezielt einem Rad eine höhere Drehzahl aufgeprägt und die Leistung gezielt verzweigt. Das andere Rad wird gleichzeitig entlastet. To selectively accelerate a single wheel, the clutch opposite the wheel must 9 partially or completely closed to the inner disk carrier 13 and the outer disc carrier 14 this opposite the wheel clutch 9 to bring in friction. For example, to supply the right wheel with a higher drive power than the left wheel, the left clutch must 9 partially or completely closed. The left inner disc carrier 13 , which until then has the same speed as the left wheel, is thereby against the fixed left outer disk carrier 14 braked. By braking the left inner disk carrier 13 becomes the left crown pinion 8th against the with further rotation speed rotating crown wheel 7 braked. The contact point of the operative connection of the left crown pinion 8th with the crown wheel 7 is a momentary pole over which the braked crown sprocket 8th the crown wheel 7 on a rotational movement in a first direction of rotation forces about its own axis. As the crown wheel 7 with the bevel gear 4 mechanically fixed, is also the bevel gear 4 forced to a rotary motion in the first direction of rotation about its own axis. The forced rotational movement of the bevel gear 4 forms the core of the invention. The whole thing is symmetrical. By braking the right inner disk carrier 13 becomes the right crown pinion 8th against the differential basket 2 slowed down and that too with the right crown sprocket 8th in operative connection crown wheel 7 is forced to rotate in a second direction of rotation about its own axis, which also causes the bevel gear 4 is forced to rotate about its own axis in the second direction of rotation. The first direction of rotation and the second direction of rotation are opposite to each other. As a result, a wheel is targeted to a higher speed and the power specifically branches. The other wheel is relieved at the same time.

Wenn also die linke Kupplung 9 teilweise oder vollständig geschlossen wird, prägt die Giermoment-Einheit 20 dem rechten Rad bei unverändertem Antriebsmoment eine höhere Drehzahl auf. Durch das Schließen einer Kupplung 9 wird dem gegenüberliegenden Kegelrad 5 bzw. Rad auf der Straße eine größere Leistung aufgeprägt. Durch das unabhängige Betätigen der Kupplungen 9 kann die Leistung gezielt verzweigt werden. Das Differenzialgetriebe eignet sich als Hinterrad-, Vorderrad-, oder Längsdifferenzial. Es kann in Kombination mit einem Verbrennungsmotor oder auch mit einem Elektromotor verbaut werden. So if the left clutch 9 partially or completely closed, characterizes the yaw moment unit 20 the right wheel with unchanged drive torque to a higher speed. By closing a clutch 9 is the opposite bevel gear 5 or wheel on the road imprinted a greater power. By independently actuating the clutches 9 the performance can be specifically branched. The differential gear is suitable as a rear-wheel, front-wheel, or longitudinal differential. It can be installed in combination with an internal combustion engine or with an electric motor.

Je nach Größe des anliegenden Widerstandsmoments am Rad ist für die Drehzahlerhöhung des zu beschleunigenden Rads ein bestimmtes Kupplungsmoment notwendig. Dabei helfen die beiden Übersetzungsstufen (Ausgleichskegelrad 4 zu Kegelrad 5 und Kronenritzel 8 zu Kronenrad 7) das Kupplungsmoment gering zu halten. Die in Wirkverbindung mit den Kegelrädern 5 stehenden Ausgleichskegelräder 4 bilden eine erste Übersetzungsstufe, die in Wirkverbindung mit den Kronenritzeln 8 stehenden Kronenräder 7 bilden eine zweite Übersetzungsstufe, und das Produkt der Übersetzungsstufen verstärkt das Kupplungsmoment. Insbesondere die zweite Übersetzungsstufe hat aufgrund der großen radialen Ausdehnung der Kronenräder 7 bezüglich der ersten Achse 17 ein großes Übersetzungsverhältnis. Für die beispielhaften Zähnezahlen von Kronenritzel 8 = 15 Zähne und Kronenrad 7 = 23 Zähne sowie Ausgleichskegelrad 4 = 9 Zähne und Kegelrad 5 = 14 Zähne ergibt sich ein Produkt der Übersetzungsstufen von (23/15)·14/9) = 2,385. Mit diesem Produkt der Übersetzungsstufen von 2,385 ist zum Aufbringen eines Differenzmoments zwischen den Rädern von 2500 Nm ein einseitiges Kupplungsmoment von lediglich 524 Nm notwendig. Anders ausgedrückt ist es durch die beiden Übersetzungsstufen möglich, die Leistungsverzweigung durch ein sehr geringes Kupplungsmoment zu erreichen. Das Kupplungsmoment wird somit durch das Produkt der Übersetzungsstufen multipliziert. Hier bieten sich deutliche Vorteile gegenüber der Leistungsverzweigung mittels radindividueller Bremsen. Eine Radbremse müsste für denselben Effekt 1250 Nm Bremsmoment aufbringen. Aufgrund des im Vergleich zum Kupplungsmoment höheren Bremsmoments baut die Kupplung auch vergleichsweise klein und ist kompakt, leicht und benötigt weniger Material. Depending on the size of the applied resistance torque on the wheel a certain clutch torque is necessary for the speed increase of the wheel to be accelerated. The two gear ratios (compensating bevel gear 4 to bevel gear 5 and crown pinion 8th to crown wheel 7 ) to keep the clutch torque low. The in operative connection with the bevel gears 5 standing bevel gears 4 Form a first translation stage, which is in operative connection with the crown sprockets 8th standing crown wheels 7 form a second gear ratio, and the product of the gear ratios amplifies the clutch torque. In particular, the second translation stage has due to the large radial extent of the crown wheels 7 with respect to the first axis 17 a big gear ratio. For the exemplary number of teeth of crown pinion 8th = 15 teeth and crown wheel 7 = 23 teeth and bevel gear 4 = 9 teeth and bevel gear 5 = 14 teeth results in a product of the gear ratios of (23/15) · 14/9) = 2.385. With this product of the gear ratios of 2.385, a one-sided clutch torque of only 524 Nm is necessary to apply a differential torque between the wheels of 2500 Nm. In other words, it is possible by the two gear ratios to achieve the power split by a very low clutch torque. The clutch torque is thus multiplied by the product of the gear ratios. Here are clear advantages over the power split by means of wheel-specific brakes. A wheel brake would have to apply 1250 Nm of braking torque for the same effect. Due to the higher braking torque compared to the clutch torque, the clutch also builds comparatively small and is compact, lightweight and requires less material.

Einerseits lassen sich mit der Giermoment-Einheit 20 ein- oder ausdrehende Giermomente unabhängig von der Fahrsituation anlegen und andererseits lässt sich durch eine Leistungsumverteilung die Sperrfunktion eines Sperrdifferentials realisieren. Das Rad mit der besseren Haftung wird mit einer größeren Leistung beaufschlagt während gleichzeitig das Rad mit der schlechteren Haftung entlastet wird. On the one hand can be with the yaw moment unit 20 create yawing moments in or out regardless of the driving situation and on the other hand can be realized by a power redistribution the blocking function of a locking differential. The wheel with the better adhesion is applied with a larger power while the wheel is relieved with the worse adhesion.

Im Segelbetrieb, bei Leistungsunterbrechung zwischen den Rädern und dem Antriebsmotor, kann dieses System ebenfalls genutzt werden, um ein Giermoment anzulegen. Dabei wird einem Rad Leistung entzogen und dem anderen Rad aufgeprägt. Allerdings muss dafür zuerst der Trägheitswiderstand überwunden werden, den die Abtriebswelle 6 entgegenbringt. In sailing operation, with power interruption between the wheels and the drive motor, this system can also be used to create a yaw moment. One wheel is deprived of power and imprinted on the other wheel. However, the inertia resistance must first be overcome for this, the output shaft 6 brings to.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

0 0: Antriebsrad drive wheel
1 1: Tellerad Tellerad
2 2: Differenzialkorb differential cage
3 3: Kreuz cross
4 4: Ausgleichsräder, Ausgleichskegelräder Differential gears, bevel gears
5 5: Wellenritzel, Kegelräder Shaft pinion, bevel gears
6 6: Abtriebswellen output shafts
7 7: Zahnräder, Kronenräder Gears, crown wheels
8 8th: Ritzel, Kronenritzel Pinion, crown pinion
9 9: Kupplungen clutches
10 10: Kolben der Kupplungen Piston of the clutches
11 11: Hydraulikleitungen der Kupplungen Hydraulic lines of couplings
12 12: Lager camp
13 13: Innenlamellenträger der Kupplungen Inner disc carrier of the couplings
14 14: Außenlamellenträger der Kupplungen Outer plate carrier of the couplings
15 15: Differenzialgehäuse differential case
16 16: Distanzhülse Stand Off
17 17: erste Achse des Kreuzes first axis of the cross
18 18: zweite Achse des Kreuzes second axis of the cross
19 19: Differenzial differential
20 20: Giermoment-Einheit Yaw moment unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3535339 A1 [0003] DE 3535339 A1 [0003]

Claims

Differenzialgetriebe für ein Kraftfahrzeug; mit einem Tellerrad (1), welches Tellerrad (1) von einem Motor antreibbar ist, und welches angetriebene Tellerrad (1) einen Differenzialkorb (2) mitnimmt; mit im Differenzialkorb (2) angeordneten Ausgleichsrädern (4) und Wellenritzeln (5), welche Wellenritzel (5) mechanisch fest mit Abtriebswellen (6) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ritzel (8) und ein Zahnrad (7) in Wirkverbindung stehen; dass dieses Zahnrad (7) mit einem Ausgleichsrad (4) mechanisch fest verbunden ist; dass dieses Ritzel (8) gezielt abbremsbar ist; und dass das abgebremste Ritzel (8) über die Wirkverbindung zum Zahnrad (7) das vom Differenzialkorb (2) mitgenommene Ausgleichsrad (4) auf eine Drehbewegung zwingt. Differential gear for a motor vehicle; with a ring gear ( 1 ), which ring gear ( 1 ) is driven by a motor, and which driven ring gear ( 1 ) a differential basket ( 2 ) takes along; with in the differential basket ( 2 ) arranged differential gears ( 4 ) and wave doodles ( 5 ), which shaft pinion ( 5 ) mechanically fixed with output shafts ( 6 ), characterized in that a pinion ( 8th ) and a gear ( 7 ) are in operative connection; that this gear ( 7 ) with a balance wheel ( 4 ) is mechanically firmly connected; that this pinion ( 8th ) can be selectively braked; and that the braked pinion ( 8th ) via the operative connection to the gear ( 7 ) from the differential basket ( 2 ) entrained balance wheel ( 4 ) forces it to rotate.

Differenzialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsrad (4) mit einem Wellenritzel (5) in Wirkverbindung steht; und dass die Drehbewegung des Ausgleichsrads (4) dem Wellenritzel (5) ein Drehmoment aufprägt. Differential gear according to claim 1, characterized in that the compensating wheel ( 4 ) with a shaft pinion ( 5 ) is in operative connection; and that the rotational movement of the balance wheel ( 4 ) the shaft pinion ( 5 ) imposes a torque.

Differenzialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (8) über zwei Kupplungen (9) gezielt abbremsbar ist; dass das von einer ersten Kupplung (9) abgebremste Ritzel (8) über die Wirkverbindung zum Zahnrad (7) das vom Differenzialkorb (2) mitgenommene Ausgleichsrad (4) auf eine Drehbewegung in einer ersten Drehrichtung zwingt; und dass das von einer zweiten Kupplung (9) abgebremste Ritzel (8) über die Wirkverbindung zum Zahnrad (7) das vom Differenzialkorb (2) mitgenommene Ausgleichsrad (4) auf eine Drehbewegung in einer zweiten Drehrichtung zwingt, wobei die erste Drehrichtung und zweite Drehrichtung zueinander entgegengesetzt sind. Differential gear according to one of claims 1 or 2, characterized in that the pinion ( 8th ) via two couplings ( 9 ) can be selectively braked; that of a first clutch ( 9 ) braked pinion ( 8th ) via the operative connection to the gear ( 7 ) from the differential basket ( 2 ) entrained balance wheel ( 4 ) forces it to rotate in a first direction of rotation; and that of a second clutch ( 9 ) braked pinion ( 8th ) via the operative connection to the gear ( 7 ) from the differential basket ( 2 ) entrained balance wheel ( 4 ) forces a rotary movement in a second direction of rotation, wherein the first direction of rotation and the second direction of rotation are opposite to each other.

Differenzialgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzialgetriebe zwei Kupplungen (9) aufweist, dass jede Kupplung (9) einen Innenlamellenträger (13) und einen Außenlamellenträger (14) aufweist; dass jeder Innenlamellenträger (13) mechanisch fest mit einem Ritzel (8) verbunden ist; dass jeder Außenlamellenträger (14) mechanisch fest mit einem Differenzialgehäuse (15) verbunden ist. Differential gear according to claim 3, characterized in that the differential gear two clutches ( 9 ), that each coupling ( 9 ) an inner disc carrier ( 13 ) and an outer disc carrier ( 14 ) having; that each inner disk carrier ( 13 ) mechanically fixed with a pinion ( 8th ) connected is; that each outer disk carrier ( 14 ) mechanically fixed with a differential housing ( 15 ) connected is.

Differenzialgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in Wirkverbindung stehenden Ausgleichsräder (4) und Wellenritzel (5) eine erste Übersetzungsstufe bilden; dass die in Wirkverbindung stehenden Ritzel (8) und Zahnräder (7) eine zweite Übersetzungsstufe bilden; und dass das Produkt der Übersetzungsstufen ein Kupplungsmoment verstärkt. Differential gear according to claim 4, characterized in that the standing in operative connection differential gears ( 4 ) and shaft pinion ( 5 ) form a first translation stage; in that the actively meshed pinions ( 8th ) and gears ( 7 ) form a second translation stage; and that the product of the gear ratios amplifies a clutch torque.

Differenzialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsrad (4) ein Ausgleichskegelrad (4) ist; dass das Wellenritzel (5) ein Kegelrad (5) ist; dass Zahnrad (7) ein Kronenrad (7) ist; und dass das Ritzel (8) ein Kronenritzel (8) ist. Differential gear according to one of claims 1 to 5, characterized in that the compensating wheel ( 4 ) a bevel gear ( 4 ); that the pinion ( 5 ) a bevel gear ( 5 ); that gear ( 7 ) a crown wheel ( 7 ); and that the pinion ( 8th ) a crown pinion ( 8th ).

Differenzialgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Differenzialkorb (2) ein Kreuz (3) angeordnet ist; dass auf dem Kreuz (3) vier Ausgleichsräder (4) positioniert sind; dass die vier Ausgleichsräder (4) in einer Ebene angeordnet sind, welche Ebene parallel zu einer ersten Achse (17) und schräg zu einer zweiten Achse (18) liegt; dass zwei Wellenritzel (5) und zwei Abtriebswellen (6) entlang der zweiten Achse (18) angeordnet sind; und dass die vier Ausgleichsräder (4) mit zwei Wellenritzeln (5) in Wirkverbindung stehen. Differential gear according to claim 2, characterized in that in the differential cage ( 2 ) a cross ( 3 ) is arranged; that on the cross ( 3 ) four differential gears ( 4 ) are positioned; that the four differential gears ( 4 ) are arranged in a plane which plane parallel to a first axis ( 17 ) and obliquely to a second axis ( 18 ) lies; that two shaft pinions ( 5 ) and two output shafts ( 6 ) along the second axis ( 18 ) are arranged; and that the four differential gears ( 4 ) with two shaft pinions ( 5 ) are in operative connection.

Differenzialgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf das Zentrum des Kreuzes (3) zwei Zahnräder (7) außerhalb von zwei Ausgleichsrädern (4) entlang der ersten Achse (16) angeordnet sind. Differential gear according to claim 7, characterized in that with respect to the center of the cross ( 3 ) two gears ( 7 ) outside of two differential gears ( 4 ) along the first axis ( 16 ) are arranged.

Differenzialgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf das Zentrum des Kreuzes (3) zwei Ritzel (8) außerhalb der zwei Wellenritzel (5) entlang der zweiten Achse (18) angeordnet sind; und dass die zwei Ritzel (8) und die zwei Zahnräder (7) in Wirkverbindung stehen. Differential gear according to claim 8, characterized in that with respect to the center of the cross ( 3 ) two pinions ( 8th ) outside the two shaft pinions ( 5 ) along the second axis ( 18 ) are arranged; and that the two pinions ( 8th ) and the two gears ( 7 ) are in operative connection.

Verfahren zum Betrieb eines Differenzialgetriebes für ein Kraftfahrzeug; mit einem Tellerrad (1), welches Tellerrad (1) von einem Motor antreibbar ist, und welches angetriebene Tellerrad (1) einen Differenzialkorb (2) mitnimmt; mit im Differenzialkorb (2) angeordneten Ausgleichsrädern (4) und Wellenritzeln (5), welche Wellenritzel (5) mechanisch fest mit Abtriebswellen (6) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ritzel (8) gezielt abgebremst wird, welches Ritzel (8) mit einem Zahnrad (7) in Wirkverbindung steht; und dass dieses Zahnrad (7) mit einem Ausgleichsrad (4) mechanisch fest verbunden ist, wodurch das vom Differenzialkorb (2) mitgenommene Ausgleichsrad (4) vom abgebremsten Ritzel (8) über die Wirkverbindung zum Zahnrad (7) auf eine Drehbewegung gezwungen wird. Method for operating a differential gear for a motor vehicle; with a ring gear ( 1 ), which ring gear ( 1 ) is driven by a motor, and which driven ring gear ( 1 ) a differential basket ( 2 ) takes along; with in the differential basket ( 2 ) arranged differential gears ( 4 ) and wave doodles ( 5 ), which shaft pinion ( 5 ) mechanically fixed with output shafts ( 6 ), characterized in that a pinion ( 8th ) is selectively braked, which pinion ( 8th ) with a gear ( 7 ) is in operative connection; and that this gear ( 7 ) with a balance wheel ( 4 ) is mechanically firmly connected, whereby by the differential cage ( 2 ) entrained balance wheel ( 4 ) of the braked pinion ( 8th ) via the operative connection to the gear ( 7 ) is forced to rotate.