DE19963682A1 - Mittendifferential eines vierradgetriebenen Fahrzeuges - Google Patents

Abstract

Mittendifferential eines vierradgetriebenen Fahrzeuges, mit einem Differentialgehäuse (3), das eine Längsachse (X) aufweist, einem vorderen und einem hinteren Achswellenrad (5, 7), die in dem Differentialgehäuse (3) in Längsrichtung angeordnet sind, und einer Mehrzahl von Planetenrädern (27, 29), die mit den Außenumfängen des vorderen und des hinteren Achswellenrades (5, 7) in Eingriff stehen, wobei die Drehachsen der Planetenräder (27, 29) in einem vorbestimmten Winkel (alpha) bezogen auf die Längsachse (X) des Differentialgehäuses (3) schräggestellt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mittendifferential, und insbesondere ein Mittendifferential eines vierradgetriebenen Fahrzeuges, welches das Antriebsdrehmoment unterschiedlich auf die Vorder- und Hinterräder verteilt und als Differential mit begrenztem Schlupf wirkt.

Aus den Fig. 3 und 4 ist ein herkömmliches Mitten­ differential ersichtlich, das bei einem vierradgetriebenen Fahrzeug verwendet wird. Die Begriffe "vorn" und "hinten" beziehen sich auf die Richtung der Fahrzeugkarosserie nach vorn bzw. nach hinten.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist ein Hohlrad 51 um ein Differentialgehäuse 52 herum angeordnet und mit einem Antriebsritzel (nicht gezeigt) verbunden. Ein vorderes und ein hinteres Achswellenrad 53 und 54 sind in dem Differential­ gehäuse 52 angeordnet und über eine Keilwellenverbindung mit einer Antriebswelle (nicht gezeigt) verbunden. Die Achs­ wellenräder 53 und 54 sind an ihren Außenflächen mit einer Schrägverzahnung 55 versehen.

Vier Planetenradsätze 57, die jeweils eine erstes und ein zweites Planetenrad 60 und 61 aufweisen, sind in Zahnradnuten 56 angeordnet, die an der Innenwand des Differentialgehäuses 52 ausgebildet sind, und stehen mit den Achswellenrädern 53 und 54 in Eingriff. Das erste und das zweite Planetenrad 60 und 61 weisen jeweils entlang einer gemeinsamen Längsachse eine breite und eine schmale Schrägverzahnung 58 und 59 bzw. 63 und 62 auf und sind derart angeordnet, daß die Schrägverzahnungen 58 und 59 des ersten Planetenrades 60 mit den Schrägverzahnungen 62 bzw. 63 des zweiten Planetenrades 61 ineinandergreifen. Außerdem stehen die breiten Schrägverzahnungen 58 und 63 mit dem hinteren bzw. dem vorderen Achswellenrad 54 bzw. 53 in Eingriff.

Zwischen den Achswellenrädern 53 und 54 und zwischen diesen und dem Differentialgehäuse 52 sind Druckscheiben 65 bzw. 64 angeordnet.

Da bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges keine Drehzahl­ differenz zwischen dem vorderen und dem hinteren Achswellenrad 53 und 54 auftritt, drehen sich die Planetenräder 60 und 61 nicht um ihre Achsen, und das vordere und das hintere Achswellenrad 53 und 54 drehen sich zusammen mit dem Differentialgehäuse 52.

Wenn eine Drehzahldifferenz zwischen dem vorderen und dem hinteren Achswellenrad 53 und 54 auftritt, gleichen die Planetenräder 60 und 61 durch umgekehrtes Drehen derselben zueinander die Drehzahldifferenz aus.

Wenn eine Belastungsdifferenz zwischen den vorderen und den hinteren Fahrzeugrädern auftritt, wirken das vordere und das hintere Achswellenrad 53 und 54 derart, daß zwischen den Achswellenrädern 53 und 54 und den Planetenrädern 60 und 61 eine Eingriffs-Reaktionskraft erzeugt wird, die als Druckkraft wirkt, welche in Axialrichtung auf die Zahnfläche der Schrägverzahnung ausgeübt wird.

Dementsprechend werden die Achswellenräder 53 und 54 an die Druckscheiben 64 und 65 gedrückt, und die Planetenräder 60 und 61 stehen durch die Druckkraft mit dem Differentialgehäuse 52 in Eingriff. Infolgedessen sind die Achswellenräder 53 und 54 und die Planetenräder 60 und 61 zusammen mit dem Differentialgehäuse 52 verbunden, wodurch ein gleiches Antriebsdrehmoment auf das vordere und das hintere Differential (nicht gezeigt) verteilt wird, um eine Differentialwirkung mit begrenztem Schlupf zu realisieren.

Bei dem oben beschriebenen Mittendifferential ist jedoch, da die Durchmesser des vorderen und des hinteren Achswellen­ rades einander identisch sind und die Planetenräder mit dem vorderen und dem hinteren Achswellenrad parallel zueinander in Eingriff stehen, die Reibfläche zwischen den Planetenrädern und der Innenwand des Differentialgehäuses begrenzt, wodurch es schwierig ist, in einem Differentialmodus mit begrenztem Schlupf eine Differentialkraft mit begrenztem Schlupf zu erreichen.

Außerdem ist es bevorzugt, das Antriebsdrehmoment unterschiedlich auf die vorderen und hinteren Fahrzeugräder zu verteilen, um einen Ausgleich bezüglich der Bodenkontaktkraft der vorderen und hinteren Fahrzeugräder zu schaffen. Bei dem herkömmlichen Mittendifferential ist es jedoch schwierig, da das Verteilungsverhältnis des Antriebsdrehmomentes auf die vorderen und hinteren Fahrzeugräder bei 50 : 50 feststeht, den Bereich der Antriebsfähigkeit des Mittendifferentials zu vergrößern.

Mit der Erfindung wird ein Mittendifferential geschaffen, bei dem eine Differentialkraft mit hohem begrenzten Schlupf erreicht wird und das Antriebsdrehmoment auf die vorderen und die hinteren Fahrzeugräder entsprechend ihrer Bodenkontaktkraft verteilt wird.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch ein Mitten­ differential eines vierradgetriebenen Fahrzeuges, mit einem Differentialgehäuse, das eine Längsachse aufweist, einem vorderen und einem hinteren Achswellenrad, die in dem Differentialgehäuse in Längsrichtung angeordnet sind, und einer Mehrzahl von Planetenrädern, die mit den Außenumfängen des vorderen und des hinteren Achswellenrades in Eingriff stehen, wobei die Drehachsen der Planetenräder in einem vorbestimmten Winkel bezogen auf die Längsachse des Differentialgehäuses schräggestellt sind.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Mittendifferentials gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II aus Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt eines herkömmlichen Mitten­ differentials; und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Achswellenrad/Planetenrad-Anordnung eines herkömmlichen Mittendifferentials.

Mit Bezug auf die Zeichnung wird ein Mittendifferential nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Die Begriffe "vorn" und "hinten" beziehen sich auf die Richtung der Fahrzeugkarosserie nach vorn bzw. nach hinten.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, weist ein Mitten­ differential ein Differentialgehäuse 3 mit einer Längsachse X auf. Ein Hohlrad 1 ist einstückig mit dem Differentialgehäuse 3 um dieses herum ausgebildet. In dem Differentialgehäuse 3 sind ein vorderes und ein hinteres Achswellenrad 5 und 7 angeordnet, deren Mittelachsen mit der Längsachse X des Differential­ gehäuses 3 identisch sind. Die Achswellenräder 5 und 7 sind über eine Keilwellenverbindung mit einer Antriebswelle (nicht gezeigt) verbunden und an ihrem Außenumfang mit einer Schräg­ verzahnung 9 versehen.

Vier Planetenradsätze 13, die jeweils eine erstes und ein zweites Planetenrad 27 und 29 aufweisen, sind in Zahnradnuten 11 angeordnet, die an der Innenwand des Differentialgehäuses 3 ausgebildet sind, und stehen mit den Achswellenrädern 5 und 7 in Eingriff. Zwischen dem vorderen Achswellenrad 5 und dem Differentialgehäuse 3 und zwischen dem hinteren Achswellenrad 7 und dem Differentialgehäuse 3 sind Druckscheiben 15 angeordnet, während zwischen dem vorderen und dem hinteren Achswellenrad 5 und 7 eine mittlere Druckscheibe 17 angeordnet ist.

Der Außenumfang des Differentialgehäuses 3 ist derart gestaltet, daß er einen vorbestimmten Winkel α bezogen auf die Mittelachse X bildet. Das heißt, der Durchmesser des Außen­ umfangs des Differentialgehäuses 3 wird nach vorn hin größer.

Dementsprechend sind die Zahnradnuten 11 derart gestaltet, daß sie einen vorbestimmten Winkel α bezogen auf die Mittel­ achse X des Differentialgehäuses 3 bilden. Infolgedessen sind die Planetenräder 27 und 29 in die Zahnradnuten 11 derart eingesetzt, daß die Drehachsen PX der Planetenräder 27 und 29 in einem vorbestimmten Winkel bezogen auf die Mittelachse X des Differentialgehäuses 3 ausgerichtet sind.

Das erste und das zweite Planetenrad 27 und 29 weisen jeweils entlang einer gemeinsamen Längsachse eine breite und eine schmale Schrägverzahnung 23 bzw. 25 auf und sind derart angeordnet, daß die Schrägverzahnungen 23 und 25 des ersten Planetenrades 27 mit den Schrägverzahnungen 25 bzw. 23 des zweiten Planetenrades 29 ineinandergreifen. Außerdem stehen die breiten Schrägverzahnungen 23 der Planetenräder 27 und 29 mit dem vorderen bzw. dem hinteren Achswellenrad 5 bzw. 7 in Eingriff.

Da das vordere und das hintere Achswellenrad 5 und 7 mit den Planetenradsätzen 13, deren Drehachse im vorbestimmten Winkel α bezogen auf die Mittelachse X liegt, in Eingriff stehen soll, sind die Durchmesser des vorderen und des hinteren Achswellenrades 5 und 7 entsprechend dem vorbestimmten Winkel α ausgebildet.

Nachfolgend wird der Betrieb des oben beschriebenen Mittendifferentials erläutert.

Da bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges keine Drehzahl­ differenz zwischen dem vorderen und dem hinteren Achswellenrad 5 und 7 auftritt, drehen sich die Planetenräder 27 und 29 nicht um ihre Achsen, und das vordere und das hintere Achswellenrad 5 und 7 drehen sich zusammen mit dem Differentialgehäuse 3.

Da die Durchmesser des vorderen und des hinteren Achswellenrades 5 und 7 voneinander verschieden sind, ist das auf ein vorderes Differential (nicht gezeigt) über das vordere Achswellenrad 5 übertragene Drehmoment von dem auf ein hinteres Differential (nicht gezeigt) über das hintere Achswellenrad 6 übertragenen Drehmoment verschieden. Dies wird nachfolgend ausführlicher beschrieben.

In einem Differentialmodus gibt es eine Drehzahldifferenz zwischen dem vorderen und dem hinteren Achswellenrad 5 und 7. Diese Drehzahldifferenz wird durch die Planetenradsätze 13 ausgeglichen, welche in unterschiedlichen Richtungen drehen. Das heißt, die Drehzahl der Fahrzeugräder an dem einen Ende des Fahrzeuges erhöht die Drehzahl der Planetenradsätze 13, und die Drehzahl der Fahrzeugräder an dem anderen Ende des Fahrzeuges wird verringert, wodurch die Differentialwirkung an dem Fahrzeug realisiert wird.

Im Differentialmodus mit begrenztem Schlupf wirken das vordere und das hintere Achswellenrad 5 und 7 derart, daß zwischen den Achswellenrädern 5 und 7 und den Planetenradsätzen 13 eine Eingriffs-Reaktionskraft erzeugt wird, die als Druck­ kraft in Axialrichtung bezogen auf die Schrägverzahnung wirkt.

Dementsprechend erzeugen das vordere und das hintere Achs­ wellenrad 5 und 7 beim Andrücken derselben an die Druckscheiben 15 und 17 eine Reibkraft. Die Planetenradsätze 13 erzeugen die Reibkraft auch während der Ausübung von Druck auf die Innenwand des Differentialgehäuses 3 mittels der Reaktionskraft, wodurch die die Achswellenräder und die Planetenräder zusammen mit dem Differentialgehäuse 3 verbunden sind, um das Drehmoment auf das vordere und das hintere Differential zu verteilen.

Da die Planetenradsätze 13 derart ausgerichtet sind, daß ihre Drehachse in dem vorbestimmten Winkel α bezogen auf die Mittelachse X des Differentialgehäuses 3 ausgerichtet ist, wird die Kontaktfläche zwischen dem Differentialgehäuse 3 und den Planetenradsätzen 13 erhöht, wodurch das in Axialrichtung wirkende Reibmoment erhöht wird, so daß die Differentialwirkung mit begrenztem Schlupf verbessert wird.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist das vordere Achswellenrad 5 derart gestaltet, daß es einen größeren Durchmesser als das hintere Achswellenrad 7 aufweist, so daß ein höheres Antriebsdrehmoment über das vordere Achswellenrad 5 verteilt werden kann. Daher kann, wenn das Mittendifferential gemäß der Erfindung bei einem vierradgetriebenen Fahrzeug mit einer höheren Frontlast verwendet wird, die Fahrsicherheit des Fahrzeuges durch Ausgleichen der Bodenkontaktkraft der vorderen und der hinteren Fahrzeugräder über den Ausgleich des auf das vordere und das hintere Fahrzeugrad verteilte Antriebs­ drehmoment verbessert werden.

Claims (1)

1. Mittendifferential eines vierradgetriebenen Fahrzeuges, mit einem Differentialgehäuse (3), das eine Längsachse (X) aufweist, einem vorderen und einem hinteren Achswellenrad (5, 7), die in dem Differentialgehäuse (3) in Längsrichtung angeordnet sind, und einer Mehrzahl von Planetenrädern (27, 29), die mit den Außenumfängen des vorderen und des hinteren Achswellenrades (5, 7) in Eingriff stehen, wobei die Drehachsen der Planetenräder (27, 29) in einem vorbestimmten Winkel (α) bezogen auf die Längsachse (X) des Differentialgehäuses (3) schräggestellt sind.