Differentialgetriebeeinheit

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Differentialgetriebeeinheit mit einem Hauptplaneten- radsatz, der dazu vorgesehen ist, eine Antriebseinheit mit einer ersten und einer zweiten Abtriebseinheit zu verbinden, und mit zumindest einem Überlagerungsplanetenradsatz, der dazu vorgesehen, im Kraftfluss zumindest teilweise parallel zu dem Hauptplanetenradsatz geschaltet zu werden.

Hintergrund der Erfindung

Aus der DE 10 2006 007 351 A1 ist bereist eine Differentialgetriebeeinheit mit zumindest einem Überlagerungsplanetenradsatz bekannt. Eine derartige Vorrichtung dient insbesondere zur Einstellung einer Momentenverteilung zwi- sehen den Abtriebseinheiten der Differentialgetriebeeinheit.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine besonders lang- lebige Differentialgetriebeeinheit bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht aus von einer Differentialgetriebeeinheit mit einem Haupt- planetenradsatz, der dazu vorgesehen ist, eine Antriebseinheit mit einer ersten und einer zweiten Abtriebseinheit zu verbinden, und mit zumindest einem ersten Überlagerungsplanetenradsatz, der dazu vorgesehen, im Kraftfluss zumindest teilweise parallel zu dem Hauptplanetenradsatz geschaltet zu werden. Es wird vorgeschlagen, dass der Überlagerungsplanetenradsatz einen Plane- tenradträger aufweist, der dazu vorgesehen ist, drehfest mit der Antriebseinheit verbunden zu werden. Dadurch kann eine Differentialgetriebeeinheit bereitge- stellt werden, die eine einstellbare Momentenverteilung zwischen den Abtriebseinheiten bei einem geringen Verschleiß ermöglicht, wodurch eine besonders langlebige Differentialgetriebeeinheit bereitgestellt werden kann. Unter „vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Differentialgetriebeeinheit ein Antriebselement aufweist, das drehfest mit dem Planetenradträger des Überlagerungsplanetenradsatzes verbunden ist. Unter einem „Antriebselement" soll dabei insbesondere ein Element der Antriebseinheit verstanden werden. Durch eine drehfeste Verbindung kann eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung erreicht werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass der Überlagerungsplanetenradsatz ein Sonnenrad aufweist, das dazu vorgesehen ist, drehfest mit einer der Abtriebsein- heiten verbunden zu werden. Dadurch kann eine vorteilhafte Momentenauslei- tung aus dem Überlagerungsplanetenradsatz erreicht werden.

Vorzugsweise weist die Differentialgetriebeeinheit zumindest eine Schaltkupplungseinheit auf, die dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad und eine der Ab- triebseinheiten miteinander zu verbinden. Dadurch kann einfach eine Schalt- barkeit für den Kraftfluss über den Überlagerungsplanetenradsatz erreicht werden.

Ebenfalls bevorzugt ist eine Ausgestaltung, die zumindest ein Abtriebselement aufweist, das drehfest mit dem Sonnenrad des Überlagerungsplanetenradsatzes verbunden ist. Dadurch kann eine besonders einfache Momentenauslei- tung aus dem Überlagerungsplanetenradsatz erreicht werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Überlagerungsplanetenradsatz ein Hohlrad auf, das dazu vorgesehen ist, ortsfest angeordnet zu werden. Dadurch kann ein vorteilhafter Kraftfluss durch den Überlagerungsplanetenradsatz bereitgestellt werden. Vorteilhafterweise ist das Hohlrad ortsfest angeordnet, indem es beispielsweise mit einem Differentialgetriebegehäuse verbunden ist.

Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung mit einer Bremseinheit, die dazu vorgesehen ist, das Hohlrad ortsfest anzuordnen. Dadurch kann ebenfalls ein- fach eine Schaltbarkeit für den Kraftfluss über den Überlagerungsplanetenradsatz bereitgestellt werden. Vorzugsweise ist die Bremseinheit dazu vorgesehen, das Hohlrad drehfest mit einem Differentialgetriebegehäuse zu verbinden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass der Hauptplanetenradsatz als ein Stirnradsatz ausgebildet ist. Dadurch kann eine besonders kompakte Ausgestaltung erreicht werden.

Vorteilhafterweise weist der Hauptplanetenradsatz zwei koaxial zueinander angeordnete Sonnenräder auf, die dazu vorgesehen sind, mit den Abtriebsein- heiten verbunden zu werden. Dadurch kann eine besonders einfache Ausgestaltung realisiert werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass der Überlagerungsplanetenradsatz als ein Stirnradsatz ausgebildet ist. Dadurch kann ebenfalls Bauraum eingespart wer- den.

Außerdem wird eine Ausgestaltung der Differentialgetriebeeinheit mit einem zweiten Überlagerungsplanetenradsatz, der dazu vorgesehen ist, die Antriebseinheit mit der zweiten Abtriebseinheit zu verbinden, vorgeschlagen. Dadurch kann eine besonders vorteilhaft einstellbare Momentenverteilung zwischen den Abtriebseinheiten realisiert werden. Vorzugsweise sind der erste Überlagerungsplanetenradsatz und der zweite Überlagerungsplanetenradsatz analog ausgestaltet. Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßiger- weise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im Folgenden näher beschrieben werden. Es zeigen:

Figur 1 eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Differentialgetriebeeinheit;

Figur 2 eine zweite Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Differentialgetriebeeinheit.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt eine Differentialgetriebeeinheit mit einer Antriebseinheit 2a, einer ersten Abtriebseinheit 3a und einer zweiten Abtriebseinheit 4a. Die Differentialgetriebeeinheit weist einen Hauptplanetenradsatz 1 a auf, mittels dem die Antriebseinheit 2a mit den Abtriebseinheiten 3a, 4a verbunden ist. Der Haupt- planetenradsatz 1 a verteilt ein an der Antriebseinheit 2a eingeleitetes Moment auf die beiden Abtriebseinheiten 3a, 4a.

Der Hauptplanetenradsatz 1 a ist als ein Stirnradsatz ausgeführt. Die Antriebseinheit 2a weist ein Antriebselement 9a auf, das drehfest mit einem Planeten- radträger 22a des Hauptplanetenradsatzes 1 a verbunden ist. Der Planetenrad- träger 22a des Hauptplanetenradsatzes 1 a führt paarweise angeordnete Planetenräder 23a, 24a auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder 23a, 24a kämmen mit einem Teil einer Zahnradbreite miteinander. Weiter kämmt jedes Planeten- rad 23a, 24a mit einem der Sonnenräder 20a, 21 a. Die Sonnenräder 20a, 21 a sind koaxial zueinander angeordnet. Die Abtriebseinheiten 3a, 4a weisen jeweils ein Abtriebselement 14a, 15a auf. Die beiden Sonnenräder 20a, 21 a sind drehfest mit jeweils einem der Abtriebselemente 14a, 15a verbunden.

Die Differentialgetriebeeinheit weist zwei Überlagerungsplanetenradsätze 5a, 6a auf, die im Kraftfluss parallel zu einem Kraftfluss über den Hauptplanetenradsatz 1 a geschaltet werden können. Die beiden Überlagerungsplanetenradsätze 5a, 6a sind zueinander analog ausgeführt. Der erste Überlagerungspla- netenradsatz 5a ist für die erste Abtriebseinheit 3a vorgesehen. Der zweite Überlagerungsplanetenradsatz 6a ist für die zweite Abtriebseinheit 3a vorgesehen.

Der erste Überlagerungsplanetenradsatz 5a verbindet in geschaltetem Zustand die Antriebseinheit 2a mit der ersten Abtriebseinheit 3a. Mittels des ersten

Überlagerungsplanetenradsatzes 5a wird auf die erste Abtriebseinheit 3a ein

Moment übertragen, dass von einem mittels des Hauptplanetenradsatzes 1 a auf die erste Abtriebseinheit 3a übertragenen Moment abweicht. Durch ein

Schalten des ersten Überlagerungsplanetenradsatzes 5a kann die erste Ab- triebseinheit 3a beschleunigt werden.

Der erste Überlagerungsplanetenradsatz 5a ist als ein Stirnradsatz ausgeführt. Er weist einen Planetenradträger 7a, ein Sonnenrad 10a und ein Hohlrad 16a auf. Der Planetenradträger 7a führt Planetenräder 25a auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder 25a kämmen mit einer innen liegenden Seite mit dem Sonnenrad 10a und mit einer außen liegenden Seite mit dem Hohlrad 16a.

Das Hohlrad 16a des ersten Überlagerungsplanetenradsatzes 5a ist ortsfest angeordnet. Das Hohlrad 16a ist drehfest mit einem Differentialgetriebegehäu- se 28a der Differentialgetriebeeinheit verbunden. Der Planetenradträger 7a ist drehfest mit der Antriebseinheit 2a der Differentialgetriebeeinheit verbunden. Das Antriebselement 9a der Antriebseinheit 2a ist drehfest mit einem Haupt- planetenradsatzgehäuse 27a verbunden. Das Hauptplanetenradsatzgehäuse 27a umgibt den Hauptplanetenradsatz 1 a. Mittels des Hauptplanetenradsatz- gehäuses 27a wird das Anthebsmoment von der Antriebseinheit 2a auf den Planetenradträger 7a des Überlagerungsplanetenradsatzes 5a übertragen. Das Sonnenrad 10a des Überlagerungsplanetenradsatzes 5a ist drehfest mit der ersten Abtriebseinheit 3a verbindbar.

Um den Überlagerungsplanetenradsatz 5a drehfest mit der Abtriebseinheit 3a verbinden zu können, weist die Differentialgetriebeeinheit eine Schaltkupplungseinheit 12a auf, die wirkungsmäßig zwischen dem Sonnenrad 10a des Überlagerungsplanetenradsatzes 5a und dem Abtriebselement 14a der ersten Abtriebseinheit 3a angeordnet ist. Der Planetenradträger 7a des Überlagerungsplanetenradsatzes 5a wird mittels der Antriebseinheit 2a angetrieben. Die Planetenräder 25a des Überlagerungsplanetenradsatzes 5a, die mittels des Planetenradträgers 7a angetrieben werden, wälzen sich in dem Hohlrad 16a des Überlagerungsplanetenradsatzes 5a ab und treiben das Sonnenrad 10a des Überlagerungsplanetenradsatzes 5a an. Das Hohlrad 16a ist ortfest angeordnet. Eine Drehzahl des Sonnenrads 10a ist durch ein Übersetzungsverhältnis des Überlagerungsplanetenradssatzes 5a und eine Drehzahl der Antriebseinheit 2a definiert. Der Überlagerungsplanetenradsatz 5a weist zwischen dem Planetenradträger 7a und dem Sonnenrad 20a bei festgehaltenem Hohlrad 16a ein Übersetzungsverhältnis kleiner als eins auf. Das Übersetzungsverhältnis des Überlagerungsplanetenradsatzes 5a zwischen dem Planetenradträger 7a und dem Sonnenrad 20a bei festgehaltenem Hohlrad 16a beträgt ca. 0,9, wobei bei entsprechender Dimensionierung der Schaltkupplungseinheit 12a auch geringere Übersetzungsverhältnisse gewählt werden können.

In einem Betriebszustand, in dem die Schaltkupplungseinheit 12a geöffnet ist, weicht die Drehzahl des Sonnenrads 10a von der Drehzahl der Antriebseinheit 3a ab. Die Drehzahl des Sonnenrads 10a ist zumindest in einem Betriebszu- stand, indem die beiden Abtriebseinheiten 3a, 4a eine gleiche Drehzahl aufweisen, größer als die Drehzahl der ersten Abtriebseinheit 3a. Wird, ausgehend von einem solchen Betriebszustand, die Schaltkupplungseinheit 12a zumindest teilweise geschlossen bzw. zumindest schlupfend betrieben, wird die Abtriebseinheit 3a beschleunigt bzw. auf die Abtriebseinheit 3a ein zusätzliches Moment übertragen.

Der zweite Überlagerungsplanetenradsatz 6a, der analog zu dem ersten Über- lagerungsplanetenradsatz 5a ausgeführt ist, ist ebenfalls als ein Stirnradsatz ausgebildet. Er weist einen Planetenradträger 8a, ein Sonnenrad 11 a und ein Hohlrad 17a auf. Der Planetenradträger 8a führt Planetenräder 26a, die mit dem Sonnenrad 11 a und dem Hohlrad 17a kämmen, auf einer Kreisbahn. Der Planetenradträger 8a ist über das Hauptplanetenradsatzgehäuse 27a drehfest mit dem Antriebselement 9a der Antriebseinheit 2a verbunden. Das Hohlrad 17a ist ortsfest angeordnet bzw. drehfest mit dem Differentialgetriebegehäuse 28a verbunden. Das Sonnenrad 11 a kann mittels einer Schaltkupplungseinheit 13a drehfest mit dem Abtriebselement 15a der zweiten Abtriebseinheit 4a verbunden werden. Der zweite Übersetzungsplanetenradsatz 6a weist zwischen dem Planetenradträger 8a und dem Sonnenrad 11 a bei festgehaltenem Hohlrad 17a ein gleiches Übersetzungsverhältnis auf wie der erste Überlagerungsplanetenradsatz 5a.

Die Schaltkupplungseinheiten 12a, 13a können mittels einer nicht näher dar- gestellten Steuereinheit gezielt in Abhängigkeit von Schaltparametern geschlossen werden, um beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug eine gezielte Momentenverteilung zwischen den Abtriebseinheiten 3a, 4a erzielen zu können. Dadurch kann bei einem Kraftfahrzeug eine der Abtriebseinheiten 3a, 4a gezielt mit einem höheren Moment beaufschlagt werden als die andere Ab- triebseinheit 3a, 4a, wodurch in eine Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs eingriffen und insbesondere die Fahrdynamik verbessert werden kann.

In der Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugs- zeichen des Ausführungsbeispiels in der Figur 1 durch die Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in der Figur 2 ersetzt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in der Figur 1 , wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in der Figur 1 verwiesen werden kann.

Figur 2 zeigt eine Differentialgetriebeeinheit, mit einem Hauptplanetenradsatz 1 b, mittels dem eine Antriebseinheit 2b mit einer ersten Abtriebseinheit 3b und einer zweiten Abtriebseinheit 4b verbunden ist. Weiter weist die Differentialgetriebeeinheit einen ersten Überlagerungsplanetenradsatz 5b auf, der im Kraft- fluss parallel zu dem Hauptplanetenradsatz 1 b geschaltet werden kann und mittels dem die Antriebseinheit 2b mit der ersten Abtriebseinheit 3b verbunden werden kann. Außerdem weist die Differentialgetriebeeinheit einen zweiten Überlagerungsplanetenradsatz 6b auf, der im Kraftfluss ebenfalls parallel zu dem Hauptplanetenradsatz 1 b geschaltet werden kann und mittels dem die Antriebseinheit 2b mit der zweiten Abtriebseinheit 4b verbunden werden kann.

Die Überlagerungsplanetenradsätze 5b, 6b sind als Stirnradsätze ausgebildet. Sie weisen jeweils einen Planetenradträger 7b, 8b auf, der drehfest mit der Antriebseinheit 2b verbunden ist. Sonnenräder 10b, 11 b der Überlagerungsplanetenradsätze 5b, 6b sind drehfest mit Abtriebselementen 14b, 15b der Abtriebseinheiten 3b, 4b verbunden. Hohlräder 16b, 17b der Überlagerungsplane- tenradsätze 5b, 6b sind ortsfest anordenbar.

Zum Sperren der Hohlräder 16b, 17b weist die Differentialgetriebeeinheit zwei Bremseinheiten 18b, 19b auf. Die erste Bremseinheit 18b ist dem ersten Überlagerungsplanetenradsatz 5b zugeordnet. Mittels der ersten Bremseinheit 18b kann das Hohlrad 16b des ersten Überlagerungsplanetenradsatzes 5b drehfest mit einem Differentialgetriebegehäuse 28b verbunden werden. Die zweite Bremseinheit 19b ist dem zweite Überlagerungsplanetenradsatz 6b zugeordnet. Mittels der zweiten Bremseinheit 19b kann das Hohlrad 17b des zweiten Überlagerungsplanetenradsatzes 6b drehfest mit dem Differentialgetriebege- häuse 28b verbunden werden.

Die Planetenradträger 7b, 8b der Überlagerungsplanetenradsätze 5b, 6b werden über ein Hauptplanetenradsatzgehäuse 27b von der Antriebseinheit 2b angetrieben. Die Planetenräder 25b, 26b der Überlagerungsplanetenradsätze 5b, 6b, die mittels der Planetenradträger 7b, 8b angetrieben werden, wälzen sich in dem Hohlrad 16b, 17b und auf dem Sonnenrad 10b, 11 b des entsprechenden Überlagerungsplanetenradsatzes 5b, 6b ab. In einem Betriebszu- stand, in dem die Bremseinheiten 18b, 19b geöffnet sind, werden die Hohlräder 16b, 17b mit Drehzahlen angetrieben, die durch Übersetzungsverhältnisse des jeweiligen Überlagerungsplanetenradsatzes 5b, 6b, eine Drehzahl der Antriebseinheit 2b und Drehzahlen der jeweiligen Abtriebseinheit 3b, 4b definiert sind. Wird eine der Bremseinheiten 18b, 19b zumindest teilweise geschlossen, wird die Drehzahl der entsprechenden Abtriebseinheit 3b, 4b erhöht bzw. die entsprechende Abtriebseinheit 3b, 4b wird mit einem zusätzlichen Moment beaufschlagt. Mittels der Bremseinheiten 18b, 19b kann somit eine Momentenverteilung auf die Abtriebseinheiten 3b, 4b eingestellt werden.

Bezugszahlenliste

1 Hauptplanetenradsatz

2 Antriebseinheit

3 Abtriebseinheit

4 Abtriebseinheit

5 Überlagerungsplanetenradsatz

6 Überlagerungsplanetenradsatz

7 Planetenradträger

8 Planetenradträger

9 Antriebselement

10 Sonnenrad

11 Sonnenrad

12 Schaltkupplungseinheit

13 Schaltkupplungseinheit

14 Abtriebselement

15 Abtriebselement

16 Hohlrad

17 Hohlrad

18 Bremseinheit

19 Bremseinheit

20 Sonnenrad

21 Sonnenrad

22 Planetenradträger

23 Planetenrad

24 Planetenrad

25 Planetenrad

26 Planetenrad

27 Hauptplanetenradsatzgehäuse

28 Differentialgetriebegehäuse