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WO2006010186A1 - Differential transmission unit with a controllable torque and speed distribution - Google Patents

Differential transmission unit with a controllable torque and speed distribution Download PDF

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Publication number
WO2006010186A1
WO2006010186A1 PCT/AT2005/000294 AT2005000294W WO2006010186A1 WO 2006010186 A1 WO2006010186 A1 WO 2006010186A1 AT 2005000294 W AT2005000294 W AT 2005000294W WO 2006010186 A1 WO2006010186 A1 WO 2006010186A1
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WO
WIPO (PCT)
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gear
differential
auxiliary drive
drive
sun
Prior art date
Application number
PCT/AT2005/000294
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ferdinand Tangl
Franz ZÖHRER
Original Assignee
Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co Kg filed Critical Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co Kg
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    • F16H48/30—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using externally-actuatable means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K23/00—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for
    • B60K23/04—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for for differential gearing
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    • F16H48/36—Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs
    • F16H2048/364—Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs using electric or hydraulic motors

Definitions

  • the invention relates to a differential gear unit with controllable torque and rotational speed distribution comprising a housing, a differential gear, a superposition gear and an auxiliary drive, wherein the differential gear comprises an input member driven by the vehicle engine, differential gears and two output members each having an output shaft, and wherein the superposition gear is a planetary gear, which feeds a Aus ⁇ output shaft generated by the auxiliary drive torque with a controllable speed.
  • a differential compensates for differences in speed between the two output shafts, the distribution of the torques resulting from the geometry, in particular the numbers of teeth in the differential.
  • a differential gear unit according to the above definition also makes it possible to selectively influence the torque distribution. For example, when used as an axle differential, additional driving force can be supplied to the faster rotating wheel with a curving exterior. This intervenes in the driving dynamics of the vehicle. That 's why we also speak of "torque vectoring".
  • Such differential gear units can both as axle differential
  • the additional drive force is either branched off upstream at a suitable point in the force flow or provided by an additional drive.
  • the main requirement is that the additional drive is stationary when the rotational speed of the two output shafts is equal.
  • the driving force applied by the auxiliary drive must be able to be controlled very precisely.
  • Such a differential gear unit is known from US 5,387,161.
  • the superposition gear is a simple planetary gear whose Pla ⁇ netenarme is rotatably connected to an output shaft whose sun gear is rotatably connected to the auxiliary drive and the ring gear via a festachsige translation stage with the planet carrier of the planetary gear also designed as a differential gear, and thus with the other output shaft, is drive-connected.
  • the disadvantage is first of all that the additional drive does not act exclusively on the one output shaft. This results in complex torque ratios which make accurate control of the additional drive more difficult.
  • the auxiliary drive is indeed, but results in the coupling with the differential extremely high Dreh ⁇ pay.
  • the additional drive for effective engagement needs a considerable torque of the auxiliary drive. Overall, the arrangement is heavy, bulky and structurally complex.
  • Differential gear is connected to the auxiliary drive and to a single output shaft.
  • the latter brings simple torque ratios, which benefits a precise control and also offers the possibility to attach the superposition gear on one side to an existing differential gear.
  • the differential can in principle be of any Bau ⁇ type, and designed for unbalanced basic torque distribution.
  • the differential gear unit according to the invention can also be used uneinge ⁇ limited as Eisenachsdifferential.
  • the superposition gear a Geographical Component planetary gear, comprising a first and a second sun gear, a first and a second ring gear and first and second planet gears on a common planet carrier, wherein the first and second planetary gears respectively mesh with the first and second sun gears and the first and second ring gear, respectively.
  • a planetary transmission a high transmission ratio for the auxiliary drive can be represented, and the functionality is independent of the driving speed, which results in a relatively simple and very fine control.
  • Another advantage is that the additional drive takes up only little power, which also benefits the Bau ⁇ size. Since it involves a control of the driving dynamics, that is to say a control intervention at high speed, the control range does not need to be very far. On the effect as a traction aid in Gelän ⁇ de or on icy road is deliberately omitted.
  • the first sun gear is rotatably connected to the housing of the differential gear unit, the second sun gear is driven by the auxiliary drive, the second ring gear with an output member or an output shaft of the differential gear and the first
  • Ring gear rotatably connected to the input member and the common planet carrier is freely rotatable (claim 3).
  • the peripheral forces to be absorbed by the planetary gears are very small, so that the two sets of planetary gears are small and very narrow.
  • the entire differential gear unit is only insignificantly larger than an ordinary differential gear.
  • the auxiliary drive can be of any kind per se, as long as it allows only the train and brake operation controllable in both directions.
  • it is an electric motor with reduction gear. Installation, power supply and connection to a control unit located elsewhere are thus particularly simple. However, it could also be a hydraulic motor that can be regulated in the four quadrants of the characteristic diagram.
  • the entire differential gear unit is located in a vehicle-fixed housing 1.
  • the driving force for the vehicle is provided via a drive shaft 2 either directly or indirectly from a motor-gear unit, not shown, depending on the disposition of Antrieb ⁇ strand, and whether it is a Axle differential or an interaxle differential tial acts.
  • a first output shaft 3 and a second output shaft 4 are led out of the housing 1 on opposite sides. They are either axles leading to the wheels of an axle or shafts leading to two driven axles.
  • Inside the housing is a differential gear 6, a superposition gear 7 and a controllable auxiliary drive. 8
  • the differential gear 6 is in the illustrated embodiment completely konven ⁇ tional. But it could also be a planetary gear or when used as emb ⁇ differential axle a differential with unbalanced Drehmomentver ⁇ division.
  • it consists of a differential housing 11 as an input member with rotationally fixed thereto a large gear 13 which is driven by a seated on the drive shaft 2 pinion 12, from a number in the differential housing 11 mounted bevel gears 14, and two output members, namely a first output gear 15 and a second output gear 16.
  • the first (15) is rotatably connected to the first output shaft 3, the second (16) with the coaxial pointing in the opposite direction second Aus ⁇ output shaft 4.
  • the differential housing 11 has on one side a cylindrical extension 17th
  • the superposition gearing 7 is a two-stage planetary gearing, in other words two planetary gear sets arranged next to one another.
  • a first ring gear 20 of the first stage meshes with first planetary gears 21, which in turn mesh with a first sun gear 22.
  • the first ring gear 20 is non-rotatably connected to the first output shaft 3 and thus to the first output gear 15 of the compensating gear 6.
  • the sun gear 22 is rotatably connected via a pipe 23 to the housing 1, so it is always quiet.
  • a second ring gear 25 of the second stage meshes with second planetary gears 26, which in turn mesh with a second sun gear 27 again.
  • the planet gears 21,26 of the two stages are rotatably mounted on a planet carrier 28 which is freely rotatably mounted on the first output shaft 3.
  • the second sun gear 27 is part of a hollow shaft 31, with which the matterssiere- wheel 30 of the auxiliary drive 8 is rotatably connected.
  • the auxiliary drive consists here of a controllable in all four quadrants of his characteristic electric motor and a reduction gear 34, from which the controllableificatmo ⁇ ment is transmitted via a gear 32 to the input gear 30 of the auxiliary drive 8. But it could also be a hydraulic motor.
  • the described arrangement behaves as follows: In slippery straight ahead driving of the vehicle, in which the two output shafts 3,4 rotate equally fast, so that the differential gear 6 rotates as a block, the two ring gears 20,25 rotate equally fast. If no torque is to be superimposed on one side in this operating state, the auxiliary drive 8 stands still. Thus, the two sun gears 22,27 stand still. The two planetary gear sets roll freely between their respective hollow and sun gears. If the additional drive 8 is to accelerate the first output shaft 3 by supplying a torque, this is introduced via the second sun gear 27; it rotates with respect to the space-fixed first sun gear 22. The resulting faster rotational movement of the second planetary gears 26 and with them the common planet carrier 28 causes a higher speed of the first Plan ⁇ tengan 21 and thus also the first output shaft. 3
  • the auxiliary drive 8 is set in the opposite direction in motion.
  • the Studentslagerungsgetrie ⁇ be behaves accordingly analog.
  • the first output shaft 3 is decelerated, which leads to a higher rotational speed of the second output shaft 4 due to the action of the differential gear 6.

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Abstract

The invention relates to a differential transmission unit with a controllable torque and speed distribution, said unit consisting of a housing (1), a differential gear (6), a differential drive (7), and an accessory drive (8), said differential gear (6) comprising an input member (11) driven by a vehicle motor, differential wheels (14), and two output members (15,16) provided with output shafts (3,4). In order to achieve precise control in a small space with a weak accessory drive, the differential drive (7) is connected to the fixed housing (1) of the differential transmission unit, to the input member (11) of the differential gear, to the accessory drive (8), and to a single output shaft (3). The differential drive (7) is a five-membered planetary gear comprising a first (22) and a second (27) sun wheel, a first (20) and a second (25) internal gear, and first (21) and second (26) planetary wheels on a common planet carrier (28), the first and second planetary wheels (21,26) respectively meshing with the first or second sun wheel (22, 27) and the first or second internal gear (20,25).

Description

DIFFERENTIALGETRIEBEEINHEIT MIT STEUERBARER DREHMOMENT- UND DREHZAHLVERTEILUNG DIFFERENTIAL GEAR UNIT WITH CONTROLLABLE TORQUE AND SPEED DISTRIBUTION
Die Erfindung betrifft eine Differentialgetriebeeinheit mit steuerbarer Drehmo¬ ment- und Drehzahlverteilung, bestehend aus einem Gehäuse, einem Aus¬ gleichsgetriebe, einem Überlagerungsgetriebe und einem Zusatzantrieb, wobei das Differentialgetriebe ein vom Fahrzeugmotor angetriebenes Eingangsglied, Ausgleichsräder und zwei Ausgangsglieder mit je einer Ausgangswelle umfasst, und wobei das Überlagerungsgetriebe ein Planetengetriebe ist, das einer Aus¬ gangswelle ein vom Zusatzantrieb erzeugtes Drehmoment mit einer steuerbaren Drehzahl zufuhrt.The invention relates to a differential gear unit with controllable torque and rotational speed distribution comprising a housing, a differential gear, a superposition gear and an auxiliary drive, wherein the differential gear comprises an input member driven by the vehicle engine, differential gears and two output members each having an output shaft, and wherein the superposition gear is a planetary gear, which feeds a Aus¬ output shaft generated by the auxiliary drive torque with a controllable speed.
Ein Ausgleichsgetriebe gleicht Drehzahlunterschiede zwischen den beiden Aus¬ gangswellen aus, wobei sich die Verteilung der Drehmomente aus der Geo¬ metrie, insbesondere den Zähnezahlen im Ausgleichsgetriebe ergibt. Eine Diffe¬ rentialgetriebeeinheit gemäß obiger Definition ermöglicht darüber hinaus eine gezielte Einflussnahme auf die Drehmomentverteilung. So kann beispielsweise bei der Anwendung als Achsdifferential dem schneller rotierenden kurvenäus- seren Rad zusätzliche Antriebskraft zugeführt werden. Damit wird in die Fahr¬ dynamik des Fahrzeuges eingegriffen. Deshalb spricht man auch von „Torque - Vectoring". Derartige Differentialgetriebeeinheiten können sowohl als AchsdifferentialA differential compensates for differences in speed between the two output shafts, the distribution of the torques resulting from the geometry, in particular the numbers of teeth in the differential. A differential gear unit according to the above definition also makes it possible to selectively influence the torque distribution. For example, when used as an axle differential, additional driving force can be supplied to the faster rotating wheel with a curving exterior. This intervenes in the driving dynamics of the vehicle. That 's why we also speak of "torque vectoring". Such differential gear units can both as axle differential
(zwischen den Rädern einer Achse), als auch als Zwischenachsdifferential (zwi¬ schen zwei angetriebenen Achsen) angeordnet sein. Die zusätzliche Antriebs¬ kraft wird entweder an geeigneter Stelle im Kraftfluss stromaufwärts abgezweigt oder von einem Zusatzantrieb bereitgestellt. Im letzteren Fall besteht die Haupt- forderung, dass der Zusatzantrieb bei Drehzahlgleichheit der beiden Abtriebs¬ wellen stillsteht. Weiters muss angesichts der fahrdynamischen Wirkung eines solchen Eingriffes die vom Zusatzantrieb aufgebrachte Antriebskraft sehr genau steuerbar sein.(Between the wheels of an axle), as well as Zwischenachsdifferential (zwi¬ tween two driven axles) may be arranged. The additional drive force is either branched off upstream at a suitable point in the force flow or provided by an additional drive. In the latter case, the main requirement is that the additional drive is stationary when the rotational speed of the two output shafts is equal. Furthermore, in view of the dynamic driving effect of such an intervention, the driving force applied by the auxiliary drive must be able to be controlled very precisely.
Eine derartige Differentialgetriebeeinheit ist aus der US 5,387,161 bekannt. Bei dieser ist das Überlagerungsgetriebe ein einfaches Planetengetriebe, dessen Pla¬ netenträger mit einer Ausgangswelle drehfest verbunden ist, dessen Sonnenrad mit dem Zusatzantrieb drehfest verbunden ist und dessen Hohlrad über eine festachsige Übersetzungsstufe mit dem Planetenträger des ebenfalls als Plane- tengetriebe ausgeführten Ausgleichsgetriebes, und somit mit der anderen Aus¬ gangswelle, antriebsverbunden ist. Nachteilig ist daran zunächst, dass der Zu¬ satzantrieb nicht ausschließlich auf die eine Ausgangswelle wirkt. Das verur¬ sacht komplexe Drehmomentverhältnisse, die eine genaue Steuerung des Zu¬ satzantriebes erschweren. Bei Geradeausfahrt steht der Zusatzantrieb zwar, doch ergeben sich in der Koppelung mit dem Ausgleichsgetriebe extrem hohe Dreh¬ zahlen. Zudem braucht der Zusatzantrieb für einen wirksamen Eingriff ein er¬ hebliches Drehmoment des Zusatzantriebes. Insgesamt ist die Anordnung schwer, sperrig und konstruktiv aufwändig.Such a differential gear unit is known from US 5,387,161. In this, the superposition gear is a simple planetary gear whose Pla¬ netenträger is rotatably connected to an output shaft whose sun gear is rotatably connected to the auxiliary drive and the ring gear via a festachsige translation stage with the planet carrier of the planetary gear also designed as a differential gear, and thus with the other output shaft, is drive-connected. The disadvantage is first of all that the additional drive does not act exclusively on the one output shaft. This results in complex torque ratios which make accurate control of the additional drive more difficult. When driving straight ahead, the auxiliary drive is indeed, but results in the coupling with the differential extremely high Dreh¬ pay. In addition, the additional drive for effective engagement needs a considerable torque of the auxiliary drive. Overall, the arrangement is heavy, bulky and structurally complex.
Es ist daher die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine gattungsgemäße Differentialgetriebeeinheit zu schaffen, die bei geringem Gewicht und Raumbe¬ darf mit einem schwachen Zusatzantrieb eine genaue Steuerung erlaubt. Erfin¬ dungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass das Überlagerungsgetriebe an das stationäre Gehäuse der Differentialgetriebeeinheit, an das Eingangsglied desIt is therefore the object underlying the invention to provide a generic differential gear unit, which allows for a low weight and Raumbe¬ with a weak additional drive precise control. In accordance with the invention, this is achieved in that the superposition gearing is connected to the stationary housing of the differential gear unit, to the input member of
Ausgleichsgetriebes, an den Zusatzantrieb und an eine einzige Ausgangswelle angebunden ist. Letzteres bringt einfache Drehmomentverhältnisse, was einer präzisen Steuerung zugute kommt und ausserdem die Möglichkeit bietet, das Überlagerungsgetriebe einseitig an ein vorhandenes Ausgleichsgetriebe anzu- bauen. Schließlich kann das Ausgleichsgetriebe prinzipiell von beliebiger Bau¬ art, und auch für unsymmetrische Grunddrehmomentverteilung ausgelegt sein. Dadurch ist die erfindungsgemäße Differentialgetriebeeinheit auch uneinge¬ schränkt als Zwischenachsdifferential einsetzbar.Differential gear, is connected to the auxiliary drive and to a single output shaft. The latter brings simple torque ratios, which benefits a precise control and also offers the possibility to attach the superposition gear on one side to an existing differential gear. Finally, the differential can in principle be of any Bau¬ type, and designed for unbalanced basic torque distribution. As a result, the differential gear unit according to the invention can also be used uneinge¬ limited as Zwischenachsdifferential.
Wiewohl es für Planetengetriebe viele Gestaltungsmöglichkeiten gibt, ist es in einer vorteilhaften Ausfuhrungsform das Überlagerungsgetriebe ein fünfgliedri- ges Planetengetriebe, das ein erstes und ein zweites Sonnenrad, ein erstes und ein zweites Hohlrad und erste und zweite Planetenräder auf einem gemeinsamen Planetenträger umfasst, wobei die ersten und zweiten Planetenräder jeweils mit dem ersten beziehungsweise zweiten Sonnenrad und dem ersten beziehungswei¬ se zweiten Hohlrad kämmen. (Anspruch 2). Bei einem derartigen Planetenge¬ triebe ist ein hohes Übersetzungsverhältnis für den Zusatzantrieb darstellbar, und ist die Funktionalität von der Fahrgeschwindigkeit unabhängig, was eine relativ einfache und sehr feine Steuerung ergibt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Zusatzantrieb nur wenig Leistung aufnimmt, was auch der Bau¬ größe zugute kommt. Da es sich um eine Steuerung der Fahrdynamik handelt, das heisst um einen Steuereingriff bei hoher Geschwindigkeit, braucht der Steu¬ erbereich nicht sehr weit zu sein. Auf die Wirkung als Traktionshilfe im Gelän¬ de oder auf eisiger Straße wird bewusst verzichtet.Although there are many design options for planetary gear, it is in an advantageous embodiment, the superposition gear a fünfgliedri- ges planetary gear, comprising a first and a second sun gear, a first and a second ring gear and first and second planet gears on a common planet carrier, wherein the first and second planetary gears respectively mesh with the first and second sun gears and the first and second ring gear, respectively. (Claim 2). In such a planetary transmission, a high transmission ratio for the auxiliary drive can be represented, and the functionality is independent of the driving speed, which results in a relatively simple and very fine control. Another advantage is that the additional drive takes up only little power, which also benefits the Bau¬ size. Since it involves a control of the driving dynamics, that is to say a control intervention at high speed, the control range does not need to be very far. On the effect as a traction aid in Gelän¬ de or on icy road is deliberately omitted.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist das erste Sonnenrad mit dem Gehäuse der Differentialgetriebeeinheit drehfest verbunden, ist das zweite Sonnenrad vom Zusatzantrieb angetrieben, ist das zweite Hohlrad mit einem Ausgangsglied beziehungsweise einer Ausgangswelle des Ausgleichsgetriebes und das ersteIn a preferred embodiment, the first sun gear is rotatably connected to the housing of the differential gear unit, the second sun gear is driven by the auxiliary drive, the second ring gear with an output member or an output shaft of the differential gear and the first
Hohlrad mit dem Eingangsglied drehfest verbunden und ist der gemeinsame Planetenträger frei drehbar (Anspruch 3). Bei dieser Anordnung sind die von den Planetenrädern aufzunehmenden Umfangskräfte sehr klein, sodass die bei¬ den Planetensätze klein sehr schmal ausführbar sind. Dadurch ist die ganze Dif- ferentialgetriebeeinheit nur unwesentlich größer als ein gewöhnliches Aus¬ gleichsgetriebe. Weiters ist es dadurch möglich, die Zähnezahlen der Zahnräder der beiden Planetenstufen jeweils gleich zu wählen (Anspruch 4), was - kosten¬ senkend - eine erhöhte Anzahl von Gleichteilen erlaubt.Ring gear rotatably connected to the input member and the common planet carrier is freely rotatable (claim 3). In this arrangement, the peripheral forces to be absorbed by the planetary gears are very small, so that the two sets of planetary gears are small and very narrow. As a result, the entire differential gear unit is only insignificantly larger than an ordinary differential gear. Furthermore, it is thereby possible to select the number of teeth of the gears of the two planetary stages in each case the same (claim 4), which - kosten¬ lowering - allows an increased number of identical parts.
Eine besonders günstige Anordnung des Zusatzantriebes und der Lager der kon¬ zentrischen Wellen wird möglich, wenn das zweite Sonnenrad auf einer Hohl¬ welle sitzt, die die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Sonnenrad und dem Gehäuse umgibt, welche Hohlwelle mit dem Zusatzantrieb antriebsverbun¬ den ist (Anspruch 5).A particularly favorable arrangement of the auxiliary drive and the bearing of kon¬ centric waves is possible when the second sun sits on a Hohl¬ wave, which surrounds the rotationally fixed connection between the first sun gear and the housing, which is hollow shaft with the auxiliary drive drivably connected (Claim 5).
Der Zusatzantrieb kann an sich von beliebiger Art sein, solange er nur den Zug- und Bremsbetrieb steuerbar in beiden Drehrichtungen erlaubt. Bevorzugt ist er ein Elektromotor mit Untersetzungsgetriebe. Einbau, Energieversorgung und Anbindung an eine anderswo untergebrachte Steuereinheit sind so besonders einfach. Es könnte aber ebenso ein in den vier Quadranten des Kennfeldes re¬ gelbarer Hydromotor sein.The auxiliary drive can be of any kind per se, as long as it allows only the train and brake operation controllable in both directions. Preferably, it is an electric motor with reduction gear. Installation, power supply and connection to a control unit located elsewhere are thus particularly simple. However, it could also be a hydraulic motor that can be regulated in the four quadrants of the characteristic diagram.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer schematischen Abbildung be¬ schrieben und erläutert. Die gesamte Differentialgetriebeeinheit befindet sich in einem fahrzeugfesten Gehäuse 1. Die Antriebskraft für das Fahrzeug wird über eine Antriebswelle 2 entweder direkt oder indirekt von einer nicht dargestellten Motor-Getriebeeinheit zur Verfügung gestellt, je nach Disposition des Antriebs¬ stranges, und ob es sich um ein Achsdifferential oder ein Zwischenachsdifferen- tial handelt. Eine erste Ausgangswelle 3 und eine zweite Ausgangswelle 4 sind an entgegengesetzten Seiten aus dem Gehäuse 1 geführt. Sie sind entweder zu den Rädern einer Achse führende Achswellen oder zu zwei angetrieben Achsen führende Wellen. Im Inneren des Gehäuses ist ein Ausgleichsgetriebe 6, ein Überlagerungsgetriebe 7 und ein steuerbarer Zusatzantrieb 8.In the following, the invention will be described and explained with reference to a schematic illustration. The entire differential gear unit is located in a vehicle-fixed housing 1. The driving force for the vehicle is provided via a drive shaft 2 either directly or indirectly from a motor-gear unit, not shown, depending on the disposition of Antrieb¬ strand, and whether it is a Axle differential or an interaxle differential tial acts. A first output shaft 3 and a second output shaft 4 are led out of the housing 1 on opposite sides. They are either axles leading to the wheels of an axle or shafts leading to two driven axles. Inside the housing is a differential gear 6, a superposition gear 7 and a controllable auxiliary drive. 8
Das Ausgleichsgetriebe 6 ist im abgebildeten Ausführungsbeispiel ganz konven¬ tionell. Es könnte aber auch ein Planetengetriebe oder bei Einsatz als Zwischen¬ achsdifferential ein Ausgleichsgetriebe mit unsymmetrischer Drehmomentver¬ teilung sein. Hier besteht es aus einem Ausgleichsgehäuse 11 als Eingangsglied mit drehfest darauf einem Großrad 13, das von einem auf der Antriebswelle 2 sitzenden Ritzel 12 angetrieben ist, aus einer Anzahl im Ausgleichsgehäuse 11 gelagerter Ausgleichskegelräder 14, und aus zwei Ausgangsgliedern, nämlich einem ersten Abtriebszahnrad 15 und einem zweiten Abtriebszahnrad 16. Das erste (15) ist drehfest mit der ersten Ausgangswelle 3 verbunden, das zweite (16) mit der koaxial in die entgegengesetzte Richtung weisenden zweiten Aus¬ gangswelle 4. Das Ausgleichsgehäuse 11 hat an einer Seite eine zylindrische Verlängerung 17.The differential gear 6 is in the illustrated embodiment completely konven¬ tional. But it could also be a planetary gear or when used as Zwischen¬ differential axle a differential with unbalanced Drehmomentver¬ division. Here it consists of a differential housing 11 as an input member with rotationally fixed thereto a large gear 13 which is driven by a seated on the drive shaft 2 pinion 12, from a number in the differential housing 11 mounted bevel gears 14, and two output members, namely a first output gear 15 and a second output gear 16. The first (15) is rotatably connected to the first output shaft 3, the second (16) with the coaxial pointing in the opposite direction second Aus¬ output shaft 4. The differential housing 11 has on one side a cylindrical extension 17th
Das Überlagerungsgetriebe 7 ist ein zweistufiges Planetengetriebe, anders ge- sagt zwei nebeneinander angeordnete Planetensätze. Ein erstes Hohlrad 20 der ersten Stufe kämmt mit ersten Planetenrädern 21, die ihrerseits mit einem ersten Sonnenrad 22 kämmen. Das erste Hohlrad 20 ist drehfest mit der ersten Aus¬ gangswelle 3 und somit mit dem ersten Abtriebszahnrad 15 des Ausgleichsge¬ triebes 6 verbunden. Das Sonnenrad 22 ist über ein Rohr 23 drehfest mit dem Gehäuse 1 verbunden, steht also immer still. Ein zweites Hohlrad 25 der zweiten Stufe kämmt mit zweiten Planetenrädern 26, die ihrerseits wieder mit einem zweiten Sonnenrad 27 kämmen. Die Planetenräder 21,26 der beiden Stufen sind drehbar auf einem Planetenträger 28 gelagert, der frei drehbar auf der ersten Ausgangswelle 3 gelagert ist.The superposition gearing 7 is a two-stage planetary gearing, in other words two planetary gear sets arranged next to one another. A first ring gear 20 of the first stage meshes with first planetary gears 21, which in turn mesh with a first sun gear 22. The first ring gear 20 is non-rotatably connected to the first output shaft 3 and thus to the first output gear 15 of the compensating gear 6. The sun gear 22 is rotatably connected via a pipe 23 to the housing 1, so it is always quiet. A second ring gear 25 of the second stage meshes with second planetary gears 26, which in turn mesh with a second sun gear 27 again. The planet gears 21,26 of the two stages are rotatably mounted on a planet carrier 28 which is freely rotatably mounted on the first output shaft 3.
Das zweite Sonnenrad 27 ist Teil einer Hohlwelle 31, mit der das Eingangszahn- rad 30 des Zusatzantriebes 8 drehfest verbunden ist. Der Zusatzantrieb besteht hier aus einem in allen vier Quadranten seines Kennfeldes steuerbaren Elektro¬ motor und einem Untersetzungsgetriebe 34, von dem das steuerbare Zusatzmo¬ ment über ein Zahnrad 32 auf das Eingangszahnrad 30 des Zusatzantriebes 8 übertragen wird. Es könnte aber auch ein Hydromotor sein.The second sun gear 27 is part of a hollow shaft 31, with which the Eingangszahn- wheel 30 of the auxiliary drive 8 is rotatably connected. The auxiliary drive consists here of a controllable in all four quadrants of his characteristic electric motor and a reduction gear 34, from which the controllable Zusatzmo¬ ment is transmitted via a gear 32 to the input gear 30 of the auxiliary drive 8. But it could also be a hydraulic motor.
Im Betrieb verhält sich die beschriebene Anordnung wie folgt: Bei schlupfloser Geradeausfahrt des Fahrzeuges, bei der sich die beiden Ausgangswellen 3,4 gleich schnell drehen, das Ausgleichsgetriebe 6 also als Block umlauft, drehen sich die beiden Hohlräder 20,25 gleich schnell. Wenn in diesem Betriebszustand kein Drehmoment einseitig zu überlagern ist, steht der Zusatzantrieb 8 still. So- mit stehen die beiden Sonnenräder 22,27 still. Die beiden Planetenradsätze rol¬ len frei zwischen ihren jeweiligen Hohl- und Sonnenrädern ab. Soll der Zusatz¬ antrieb 8 die erste Ausgangswelle 3 durch Zufuhr eines Drehmomentes be¬ schleunigen, so wird dieses über das zweite Sonnenrad 27 eingebracht; es dreht sich bezüglich des raumfesten ersten Sonnenrades 22. Die daraus resultierende schnellere Umlaufbewegung der zweiten Planetenräder 26 und mit ihnen die des gemeinsamen Planetenträgers 28 bewirkt eine höhere Drehzahl der ersten Plane¬ tenräder 21 und damit auch der ersten Ausgangswelle 3.In operation, the described arrangement behaves as follows: In slippery straight ahead driving of the vehicle, in which the two output shafts 3,4 rotate equally fast, so that the differential gear 6 rotates as a block, the two ring gears 20,25 rotate equally fast. If no torque is to be superimposed on one side in this operating state, the auxiliary drive 8 stands still. Thus, the two sun gears 22,27 stand still. The two planetary gear sets roll freely between their respective hollow and sun gears. If the additional drive 8 is to accelerate the first output shaft 3 by supplying a torque, this is introduced via the second sun gear 27; it rotates with respect to the space-fixed first sun gear 22. The resulting faster rotational movement of the second planetary gears 26 and with them the common planet carrier 28 causes a higher speed of the first Plan ¬ tenräder 21 and thus also the first output shaft. 3
Soll die zweite Ausgangswelle beschleunigt werden, so wird der Zusatzantrieb 8 in der entgegengesetzten Richtung in Gang gesetzt. Das Überlagerungsgetrie¬ be verhält sich dementsprechend analog. Dadurch wird die erste Ausgangswelle 3 verzögert, was durch die Wirkung des Ausgleichsgetriebes 6 zu einer höheren Drehzahl der zweiten Ausgangswelle 4 führt. If the second output shaft to be accelerated, the auxiliary drive 8 is set in the opposite direction in motion. The Überlagerungsgetrie¬ be behaves accordingly analog. As a result, the first output shaft 3 is decelerated, which leads to a higher rotational speed of the second output shaft 4 due to the action of the differential gear 6.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Differentialgetriebeeinheit mit steuerbarer Drehmoment- und Drehzahl- Verteilung, bestehend aus einem Gehäuse (1), einem Ausgleichsgetriebe (6), ei¬ nem Überlagerungsgetriebe (7) und einem Zusatzantrieb (8), wobei das Aus¬ gleichsgetriebe (6) ein vom Fahrzeugmotor angetriebenes Eingangsglied (11), Ausgleichsräder (14) und zwei Ausgangsglieder (15,16) mit je einer Ausgangs¬ welle (3,4) umfasst, und wobei das Überlagerungsgetriebe (7) ein Planetenge- triebe ist, das einer Ausgangswelle (3) ein vom Zusatzantrieb (8) erzeugtes Drehmoment mit einer steuerbaren Drehzahl zufuhrt, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerangsgetriebe (7) angebunden ist an das stationäre Gehäuse (1) der Differentialgetriebeeinheit, an das Eingangsglied (11) des Ausgleichsgetrie¬ bes, an den Zusatzantrieb (8) und an eine einzige Ausgangswelle (3).1. differential gear unit with controllable torque and speed distribution, consisting of a housing (1), a differential gear (6), ei¬ nem superposition gear (7) and an auxiliary drive (8), wherein the Aus¬ same gear (6) from the Vehicle engine driven input member (11), differential gears (14) and two output members (15,16) each having a Ausgangs¬ wave (3,4) comprises, and wherein the superposition gear (7) is a planetary gear that an output shaft (3 ) feeds a torque generated by the auxiliary drive (8) with a controllable speed, characterized in that the superposition gear (7) is connected to the stationary housing (1) of the differential gear unit, to the input member (11) of the Ausgleichsgetrie¬ bes, to the auxiliary drive (8) and to a single output shaft (3).
2. Differentialgetriebeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsgetriebe (7) ein funfgliedriges Planetengetriebe ist, das ein erstes (22) und ein zweites (27) Sonnenrad, ein erstes (20) und ein zweites (25) Hohlrad und erste (21) und zweite (26) Planetenräder auf einem gemeinsa¬ men Planetenträger (28) umfasst, wobei die ersten und zweiten Planetenräder (21,26) jeweils mit dem ersten beziehungsweise zweiten Sonnenrad (22,27) und dem ersten beziehungsweise zweiten Hohlrad (20,25) kämmen. 2. differential gear unit according to claim 1, characterized in that the superposition gear (7) is a five-membered planetary gear, the first (22) and a second (27) sun gear, a first (20) and a second (25) ring gear and first 21) and second (26) planetary gears on a common planet carrier (28), wherein the first and second planet gears (21, 26) are respectively connected to the first and second sun gears (22, 27) and the first and second ring gear (20 , 25) comb.
5 3. Differentialgetriebeeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (22) mit dem Gehäuse (1) der Differentialgetriebeein¬ heit drehfest verbunden ist, das zweite Sonnenrad (27) vom Zusatzantrieb (8) angetrieben ist, das zweite Hohlrad (25) mit dem Eingangsglied (11) des Aus¬ gleichsgetriebes (6) drehfest verbunden ist, das erste Hohlrad (20) mit der be- 10 treffenden Ausgangswelle (3) drehfest verbunden ist, und dass der gemeinsame Planetenträger (28) frei drehbar ist. 5. differential gear unit according to claim 2, characterized in that the first sun gear (22) with the housing (1) of Differentialgetriebeein¬ unit is rotatably connected, the second sun gear (27) from the auxiliary drive (8) is driven, the second ring gear ( 25) is non-rotatably connected to the input member (11) of the Aus¬ same gear (6), the first ring gear (20) with the 10-impinging output shaft (3) is rotatably connected, and that the common planet carrier (28) is freely rotatable ,
4. Differentialgetriebeeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass erstes und zweites Sonnenrad (22,27), erste und zweite Planetenräder (21,4. differential gear unit according to claim 3, characterized in that the first and second sun gear (22,27), first and second planet gears (21,
15 26) und erstes und zweites Hohlrad (20,25) jeweils dieselbe Zähnezahl haben.15 26) and first and second ring gear (20,25) each have the same number of teeth.
5. Differentialgetriebeeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sonnenrad (27) drehfest auf einer Hohlwelle (31) sitzt, die die drehfeste Verbindung (23) zwischen dem ersten Sonnenrad (22) und dem Ge-5. differential gear unit according to claim 2, characterized in that the second sun gear (27) rotatably on a hollow shaft (31) sits, which rotatably fixed connection (23) between the first sun gear (22) and the Ge
20 häuse (1) umgibt, welche Hohlwelle (31) mit dem Zusatzantrieb (8) antriebsver¬ bunden ist.20 housing (1) surrounds which hollow shaft (31) with the auxiliary drive (8) is drive connected.
6. Differentialgetriebeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzantrieb (8) ein steuerbarer Elektromotor (33) mit Untersetzungs- 5 getriebe (34) ist. 6. differential gear unit according to claim 1, characterized in that the auxiliary drive (8) is a controllable electric motor (33) with reduction gear 5 (34).
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