DE3600385A1

DE3600385A1 - Differential gear arrangement

Info

Publication number: DE3600385A1
Application number: DE19863600385
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 3180 Wolfsburg Bock; Hans 3306 Lehre Kropp; Gustav Dipl.-Ing. 3330 Helmstedt Teichgräber
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1985-01-18
Filing date: 1986-01-09
Publication date: 1986-07-24

Abstract

A differential gear arrangement for a motor vehicle provided with transverse engine-transmission arrangement and permanent all-wheel drive is proposed, in which a first differential gear, providing the speed differential on the front axle, and a second differential gear, providing the drive torque distribution to the front and rear axle and the speed differential between these axles, are held concentrically one above another in a common transmission housing. In order to obtain an especially compact and space-saving arrangement, it is proposed that both differential gears be designed as spur gear differential gears essentially inside a cylindrical disc-shaped space defined by the drive gear (5) driven by the output shaft of the engine-transmission arrangement. <IMAGE>

Description

Ausgleichgetriebeanordnung Differential gear arrangement

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausgleichgetriebeanordnung für ein mit querliegender Motor-Getriebe-Anordnung und mit permanentem Allradantrieb versehenes Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a differential gear arrangement for one with a transverse engine-gearbox arrangement and permanent all-wheel drive provided motor vehicle according to the preamble of claim 1.

Allradgetriebene Kraftfahrzeuge, das heißt Kraftfahrzeuge, bei denen nicht nur die Räder der Vorder- oder der Hinterachse, sondern die Räder beider Achsen angetrieben werden, sind seit langem bekannt. Während solche An triebskonzepte früher als zuschaltbare Allradantriebe für geländegängige Fahrzeuge konzipiert wurden, bei denen der Antrieb der Räder einer Achse bei normalen Straßenverhältnissen abgeschaltet war, um bei schnellerer Fahrt Überbeanspruchungen des Antriebssystems zu vermeiden und den Fahrkomfort zu verbessern, werden in jüngster Zeit zunehmend Personenkraftfahrzeuge mit permanentem Allradantrieb entwickelt, bei denen ständig alle vier Fahrzeugräder angetrieben werden.All-wheel drive motor vehicles, that is to say motor vehicles in which not just the wheels on the front or rear axle, but the wheels on both axles are driven have long been known. While such drive concepts used to be were designed as switchable all-wheel drives for off-road vehicles, in which the drive of the wheels of an axle is switched off in normal road conditions was to avoid overstressing the drive system when driving faster and to improve the driving comfort, passenger cars are becoming increasingly popular recently Developed with permanent all-wheel drive, in which all four vehicle wheels are constantly are driven.

Bei einem bekannten allradgetriebenen Kraftfahrzeug, bei dem der Motor und das Schaltgetriebe im Frontbereich und längsliegend eingebaut sind, ist ein mit dem Schaltgetriebe in Verbindung stehendes, als Verteilergetriebe wirkendes mittleres Ausgleichgetriebe vorgesehen, welches in Verbindung mit einem Vorderachs- sowie mit einem Hinterachs-Ausgleichgetriebe auch in engen Kurven für einen verzwängungsfreien Lauf der Räder sorgt, so daß selbst bei ungünstigen Fahrbahnverhältnissen außergewöhnlich gute Fahreigenschaften erzielt werden.In a known all-wheel drive motor vehicle in which the engine and the manual transmission is installed in the front area and lengthways, is a with the gearbox in connection, acting as a transfer case middle differential gear provided, which in connection with a front axle as well as with a rear axle differential gear even in tight bends for a constraint-free The running of the wheels ensures that it is exceptional even in poor road conditions good driving characteristics can be achieved.

Bei Kraftfahrzeugen mit im Frontbereich quer eingebautem Motor und Getriebe ist der zur Verfügung stehende Einbauraum dagegen so eng, daß es außerordentlich schwer ist, das Vorderachs-Ausgleichgetriebe und das die Drehmomentaufteilung auf die Vorderachse und die Hinterachse bewirkende Verteiler-Ausgleichgetriebe günstig unterzubringen.In motor vehicles with an engine installed transversely in the front area and Transmission, however, the available installation space is so tight that it is extraordinarily difficult is the front axle differential and the torque distribution the front axle and the rear axle effecting distributor differential gear favorably accommodate.

Zwar sind bereits Ausgleichgetriebeanordnungen mit zwei konzentrisch übereinanderliegenden Ausgleichgetrieben bekannt (z.B. US-PS 1 750 899 und DE-OS 32 21 606); bei diesen Anordnungen sind die Ausgleichgetriebe jedoch als Kegelrad-Ausgleichgetriebe ausgebildet. Wegen des in dem Kraftfahrzeug nur begrenzt zur Verfügung stehenden Raumes ist es dann nicht möglich, ohne eine wesentliche Vergrößerung des Achsabstandes zwischen der Getriebeabtriebswelle und der Antriebsachse praktisch in demselben Raum, in dem bei reinen Vorderachsantrieben nur das Vorderachs-Ausgleichgetriebe eingebaut ist, zusätzlich auch noch das Verteilergetriebe unterzubringen.Differential gear assemblies with two are already concentric superimposed differential gears known (e.g. US-PS 1 750 899 and DE-OS 32 21 606); in these arrangements, however, the differential gears are designed as bevel gear differential gears educated. Because of the limited availability in the motor vehicle It is then not possible in the space without a substantial increase in the center distance between the transmission output shaft and the drive axle practically in the same Space in which, with pure front axle drives, only the front axle differential gear is built in, also to accommodate the transfer case.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Ausgleichgetriebeanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art so weiterzubilden, daß der zur Verfügung stehende Bauraum für die Unterbringung des Vorderachs-Ausgleichgetriebes sowie des Verteilergetriebes ohne Beeinträchtigung der Funktionsweise des Gesamtantriebs optimal ausgenutzt wird.The object on which the invention is based is therefore to provide a Differential gear arrangement of the type specified in the preamble of the claim to further develop that the space available for the accommodation the front axle differential and the transfer case without impairment the functionality of the entire drive is optimally used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 sowie in Weiterbildung durch die Merkmale der Unteransprüche gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing feature of claim 1 and solved in a development by the features of the subclaims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines schematischen Längsschnittes durch eine erfindungsgemäße Ausgleichgetriebeanordnung gezeigt.In the drawing, an embodiment of the invention is based a schematic longitudinal section through a differential gear arrangement according to the invention shown.

Dabei ist mit 1 die Ausgleichgetriebeanordnung insgesamt bezeichnet, die in einem Personenkraftfahrzeug mit querliegender Motor-Getriebe-Anordnung und mit permanentem Allradantrieb vorgesehen ist. 2 bezeichnet ein äußeres Ausgleichgehäuse, das an seinem äußeren Umfang ein Antriebszahnrad 5 aufweist, das von einem hier nicht weiter gezeigten, auf der Abtriebswelle der Motor-Getriebeanordnung gehaltenen Ritzel antreibbar ist. Das äußere Ausgleichgehäuse 2 ist an seinen Stirnseiten mit Deckeln 18 und 19 versehen, die mittels hier nicht weiter gezeigter Schraubverbindungen starr miteinander verbunden sind. Über Lager 20 bzw. 21 sind diese Deckel 18 und 19 an dem hier nicht weiter gezeigten gemeinsamen Getriebegehäuse gelagert.The differential gear arrangement is denoted by 1 as a whole, in a passenger vehicle with a transverse engine-transmission arrangement and with permanent all-wheel drive is provided. 2 denotes an outer differential housing, which has a drive gear 5 on its outer periphery, which is of one here not shown, held on the output shaft of the motor-gear assembly Pinion is drivable. The outer Differential housing 2 is at his End faces provided with covers 18 and 19, which are not shown here by means of Screw connections are rigidly connected to one another. About bearings 20 and 21 respectively these covers 18 and 19 on the common gear housing, not shown here stored.

In dem äußeren Ausgleichgehäuse 2 sind erste und zweite äußere Planetenradsätze drehbar gelagert, die jeweils aus mehreren gleichmäßig und jeweils abwechselnd über den Umfang verteilten Planetenrädern 3 und 4 bestehen, die untereinander im Eingriff sind. Diese Planetenräder 3 und 4 sind lagerbolzenlos in zylindrischen Ausnehmungen 22 und 23 des äußeren Ausgleichgehäuses 2 gehalten, so daß eine Drehmomentübertragung von dem äußeren Ausgleichgehäuse 2 auf die Planetenräder über die Mantelflächen dieser Ausnehmungen vorgenommen wird. Dabei sind die die Planetenräder 3 und 4 der beiden äußeren Planetenradsätze aufnehmenden zylindrischen Ausnmehmungen 22 und 23 jeweils von entgegengesetzten Stirnseiten in das scheibenförmige äußere Ausgleichgehäuse 2 eingebracht und nur in ihrem mittleren Bereich stehen die parallel zueinander angeordneten Ausnehmungen miteinander in Verbindung. In diesem mittleren Bereich erfolgt auch der gegenseitige Kämmeingriff der Planetenräder 3 und 4 der beiden Planetensätze.In the outer differential housing 2 are first and second outer planetary gear sets rotatably mounted, each of several evenly and alternately across Planet gears 3 and 4 are distributed around the circumference and mesh with one another are. These planet gears 3 and 4 are without bearing pins in cylindrical recesses 22 and 23 of the outer differential housing 2 held so that a torque transmission from the outer differential housing 2 to the planet gears via the outer surfaces these recesses is made. The planet gears 3 and 4 are the two outer planetary gear sets receiving cylindrical recesses 22 and 23 in each case from opposite end faces into the disc-shaped outer differential housing 2 and only in their central area are they parallel to each other arranged recesses in connection with one another. In this middle area there is also the mutual meshing of the planet gears 3 and 4 of the two Planetary sets.

Wie weiter aus der Zeichnung hervorgeht, sind die Planetenräder 4 des zweiten äußeren Planetenradsatzes als Stufenzahnräder mit einem ersten Zahnkranz 10, der mit den benachbarten Rädern 3 des ersten äußeren Planetenradsatzes kämmt, und einen zweiten, im Durchmesser größeren Zahnkranz 11 versehen, der mit einem an einer Abtriebshohlwelle 8 angeordneten Zahnrad 9 im Kämmeingriff steht. Diese Abtriebshohlwelle 8 weist an ihrem in der Zeichnung rechten Ende eine Steckverzahnung 22 auf, über die ein Abtrieb zu einer hier nicht weiter gezeigten, zur Hinterachse führenden Kardanwelle, beispielsweise über einen Winkeltrieb, möglich ist.As can also be seen from the drawing, the planet gears are 4 of the second outer planetary gear set as step gears with a first ring gear 10, which meshes with the adjacent gears 3 of the first outer planetary gear set, and a second, larger-diameter ring gear 11 provided with a on a hollow output shaft 8 arranged gear 9 is in meshing engagement. These Hollow output shaft 8 has a spline at its right end in the drawing 22, via which an output to a rear axle not shown here leading cardan shaft, for example via an angle drive, is possible.

Die Planetenräder 3 des ersten äußeren Planetenradsatzes kämmen, wie ebenfalls aus der Zeichnung ersichtlich ist, mit ihrer in der Zeichnung linken Hälfte mit einem Zahnrad 7, das am Außenumfang des inneren Ausgleichgehäuses 6 angebracht ist. Auch dieses innere Ausgleichgehäuse 6 weist axial verlaufende zylindrische Ausnehmungen 24 und 25 auf, die zur Aufnahme von jeweils über den Umfang verteilten und abwechselnd angeordneten Zahnrädern 12 und 13 eines ersten und zweiten inneren Planetenradsatzes dienen. Die Planetenräder 12 und 13 dieser beiden inneren Planetenradsätze kämmen wieder in einer mittleren Vertikalebene des inneren Ausgleichgehäuses 6 unmittelbar miteinander, während sie mit ihren jeweils äußeren Zahnradbereichen mit Zahnrädern 14 und 16 der beiden Achshalbwellen 15 und 17 der Vorderachse in Kämmeingriff stehen.The planet gears 3 of the first outer planetary gear set mesh, like can also be seen from the drawing, with its left half in the drawing with a gear 7, which is attached to the outer circumference of the inner differential housing 6 is. This inner differential housing 6 also has axially extending cylindrical ones Recesses 24 and 25 for receiving each on the Circumferentially distributed and alternately arranged gears 12 and 13 of a first and second inner planetary gear set are used. The planet gears 12 and 13 of this both inner planetary gear sets mesh again in a central vertical plane of the inner differential housing 6 directly to each other, while they each with their outer gear areas with gears 14 and 16 of the two axle half shafts 15 and 17 of the front axle are in meshing engagement.

Während also das innere, durch das innere Ausgleichgehäuse 6 gebildete Ausgleichgetriebe zur Drehmomentaufteilung auf und zum Drehzahlausgleich zwischen den beiden zu den Rädern der Vorderachse führenden Achshalbwellen 15 und 17 dient, übernimmt das äußere Ausgleichgehäuse 2, das konzentrisch über dem inneren Ausgleichgehäuse 6 angeordnet ist, die Drehmomentaufteilung auf und den Drehzahlausgleich zwischen der Vorder- und der Hinterachse.So while the inner one, formed by the inner differential housing 6 Differential gear for torque distribution on and for speed compensation between the two axle half-shafts 15 and 17 leading to the wheels of the front axle are used, takes over the outer differential housing 2, which is concentric above the inner differential housing 6 is arranged, the torque distribution on and the speed compensation between the front and rear axles.

Dabei ergibt sich durch die Verwendung von Stirnradausgleichgetrieben anstelle der herkömmlichen Kegelradausgleichgetriebe die Möglichkeit, diese beiden für einen permanenten Allradantrieb erforderlichen Ausgleichgetriebe in sehr kompakter Bauanordnung im wesentlichen unterhalb des den Antrieb besorgenden Antriebszahnrades 5 unterzubringen. Jedenfalls wird durch diese Bauanordnung nicht mehr Platz benötigt, als dies für ein einfaches Kegelrad-Achsausgleichgetriebe erforderlich ist.This results from the use of spur gear equalizers instead of the conventional bevel gear differential the possibility of these two for a permanent all-wheel drive required differential gear in a very compact Structural arrangement essentially below the drive gear providing the drive 5 accommodate. In any case, this structural arrangement does not require any more space, than is required for a simple bevel gear differential.

Zu dieser außerordentlich kompakten Bauweise trägt auch die Halterung der Planetenräder 3, 4 bzw. 12, 13 in zylindrischen Ausnehmungen 22 bis 25 der Ausgleichgehäuse 2 bzw. 6 bei, da durch den Wegfall von sonst üblichen, in den Ausgleichgehäusen gehaltenen Lagerbolzen wertvoller Bauraum gewonnen wird. Gleichzeitig wird durch diese Anordnung ein gewisser Selbstsperreffekt der Ausgleichgetriebe erreicht, da infolge dieser Lagerung der Planetenräder eine größere Reibung auftritt, die beim Durchdrehen einer Abtriebsseite eine wenn auch beschränkte Abstützung der anderen Abtriebsseite ermöglicht.The bracket also contributes to this extremely compact design the planet gears 3, 4 and 12, 13 in cylindrical recesses 22 to 25 of the differential housing 2 and 6 at, as the otherwise common ones in the differential housings are no longer required held bearing pin valuable installation space is gained. At the same time is through this arrangement achieved a certain self-locking effect of the differential because as a result of this storage of the planetary gears, a greater friction occurs when Rotation of one output side provides support for the other, albeit limited Output side allows.

Diese bauraumsparende Halterung der Planetenräder in den Ausgleichgehäusen verursacht also zugleich einen Selbstsperreffekt, der gerade bei solchen permanenten Allradantrieben von Vorteil und erwünscht ist.This space-saving mounting of the planetary gears in the differential housings at the same time causes a self-locking effect, which is permanent especially with such All-wheel drive is advantageous and desirable.

Schließlich läßt sich durch die Verwendung von Stirnrad-Ausgleichgetrieben auch eine einfache Möglichkeit für eine unterschiedliche Antriebsmomentverteilung auf die Vorder- und Hinterachse erreichen. Dazu dient die Verwendung von Stufenzahnrädern, das heißt von Zahnrädern mit im Durchmesser abgestuften Zahnkränzen, wie hier an dem Beispiel der Planetenräder 4 des zweiten äußeren Planetenradsatzes gezeigt ist. Dadurch, daß der mit dem Zahnrad 9 der Abtriebshohlwelle 8 kämmende Zahnkranz 11 der Planetenräder 4 des zweiten äußeren Planetenradsatzes im Durchmesser größer bemessen ist, als der Zahnkranz 10, der mit den jeweils benachbarten Rädern 3 des ersten äußeren Planetenradsatzes kämmt, wird auf die zu der Hinterachse führende Abtriebshohlwelle 8 ein geringeres Antriebsdrehmoment übertragen, als auf das zu den Achshalbwellen 15 und 17 der Vorderachse führende innere Ausgleichgehäuse 6. Dadurch wird bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine Dominanz des Vorderradantriebes bewirkt und eine Entlastung der zu der Hinterachse führenden Abtriebshohlwelle erreicht, wodurch deren Bauteile kleiner ausgelegt werden können. In Abhängigkeit von der jeweiligen Achslastverteilung des Fahrzeuges sowie in Abhängigkeit von anderen Kriterien kann diese Aufteilung des Antriebsdrehmomentes auf die Vorder- und Hinterachse auch anders durch eine entsprechend gewählte Stufung der Zahnkränze 10 und 11 der Räder 4 des zweiten äußeren Planetenradsatzes erreicht werden.Finally, through the use of spur gear differentials also a simple option for a different drive torque distribution on reach the front and rear axles. The use of step gears is used for this purpose, that is, of gears with gear rims stepped in diameter, as shown here the example of the planet gears 4 of the second outer planetary gear set is shown. Characterized in that the gear rim 11 meshing with the gear wheel 9 of the hollow output shaft 8 of the planet gears 4 of the second outer planetary gear set larger in diameter is dimensioned as the ring gear 10, which is connected to the adjacent wheels 3 of the first outer planetary gear set meshes, is leading to the rear axle Hollow output shaft 8 transmit a lower drive torque than to the inner differential housing 6 leading to the axle half shafts 15 and 17 of the front axle. In the exemplary embodiment shown here, this results in a dominance of the front-wheel drive causes the load on the hollow output shaft leading to the rear axle to be relieved, whereby their components can be designed smaller. Depending on the the respective axle load distribution of the vehicle as well as depending on other criteria can also distribute the drive torque between the front and rear axles differently through a correspondingly selected gradation of the ring gears 10 and 11 of the wheels 4 of the second outer planetary gear set can be achieved.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß auch an dem der Hinterachse zugeordneten, hier nicht weiter dargestellten Ausgleichgetriebe ein ähnlicher Selbstsperreffekt wie an den beiden übereinander angeordneten Ausgleichgetrieben der Vorderachse und des Verteilergetriebes vorgesehen werden können, so daß ein Allradantrieb ohne Schalthebel zur Sperrung der Ausgleichgetriebe erreichbar ist.Finally, it should be noted that the rear axle associated differential gear, not shown here, has a similar self-locking effect as on the two differential gears arranged one above the other on the front axle and the transfer case can be provided, so that a four-wheel drive without a shift lever to lock the differential can be reached.

Falls die nur bis zu einem gewissen Sperrgrad wirksame Selbstsperrung der Ausgleichgetriebe nicht ausreicht, kann auch auf relativ einfache Weise eine mechanische Sperrung des Verteilergetriebes vorgesehen werden. Um dies zu erreichen, könnte beispielsweise an dem in der Zeichnung rechten Ende eine durch einen Schalthebel betätigbare Schiebemuffe zur formschlüssigen Verbindung zwischen der Abtriebshohlwelle 8 und einem entsprechend ausgebildeten Ende des mit dem äußeren Ausgleichgehäuse 2 starr verbundenen Gehäusedeckels 19 vorgesehen sein.If the self-locking is only effective up to a certain degree of locking the differential gear is not sufficient, can also be a relatively simple mechanical locking of the transfer case can be provided. To achieve this, could, for example, at the end on the right in the drawing by a shift lever actuatable sliding sleeve for a positive connection between the hollow output shaft 8 and a correspondingly designed end of the with the outer differential housing 2 rigidly connected housing cover 19 may be provided.

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Claims

CLAIMS 1. Differential gear arrangement for a with transverse Motor-gearbox arrangement and permanent four-wheel drive vehicle, wherein a first differential gear that takes care of the speed compensation on the front axle and the drive torque distribution to the front and rear axles as well as the speed compensation Second differential gear providing between these axes concentrically one above the other are held in a common gear housing, characterized in that both differential gears as spur gear equalization essentially within one driven by the one driven by the output shaft of the motor-gearbox assembly Drive gear (5) are arranged in a limited cylindrical disk-shaped space, wherein in an outer, the drive gear (5) having differential housing (2) a first (3) and a second set (4) of meshing outer planetary gears is rotatably held, of which the wheels of the first planetary gear set (3) with a on an inner differential housing (6) attached gear (7) and the wheels of the second planetary gear set (4) with a hollow output shaft leading to the rear axle (8) arranged gear (9) are in engagement, and wherein in the inner differential housing (6) a first (12) and a second set (13) of inner planetary gears rotatable is held, each with each other and with one on an axle half shaft (15, 17) of the front axle held gear (14, 16) are in engagement.

2. Differential gear arrangement according to claim 1, characterized in that that the wheels of the second outer planetary set (4) as step gears (10, 11) to achieve an unequal torque distribution between the front and rear axles are trained.

3. Differential gear arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that that the wheels of the planetary sets (3, 4, 12, 13) without bearing bolts in cylindrical recesses (22-25) of the differential housing (2, 6) are rotatably held.

4. Differential gear arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that means for the switchable connection between the hollow output shaft (8) and the outer differential housing (2) are provided.