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Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs zur variablen Verteilung eines Drehmomentes, mit einem Differenzialgetriebe, das ein mit einer Antriebswelle triebverbundenes Eingangselement und zwei jeweils mit einer Abtriebswelle triebverbundene Ausgangselemente umfasst, und mit einer Kupplungseinrichtung, die zwei schlupfgesteuerte Reibungskupplungen umfasst, welche jeweils einer der beiden Abtriebswellen zugeordnet sind, bezüglich der Abtriebswellen axial einseitig neben dem Differenzialgetriebe und koaxial über der benachbarten Abtriebswelle angeordnet sind, und eingangsseitig über eine Getriebestufe mit dem Eingangselement und ausgangsseitig mit der jeweils zugeordneten Abtriebswelle in Triebverbindung stehen.
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Ohne zusätzliche Vorrichtungen wird ein eingangsseitiges Drehmoment von einem Differenzialgetriebe nach einem durch dessen geometrischen Aufbau fest vorgegebenen Verhältnis auf die Ausgangselemente und die mit diesen verbundenen Abtriebswellen verteilt. Bei einem Achsdifferenzial, durch das ein Drehmoment auf die beiden Antriebsräder einer Antriebsachse verteilt wird, beträgt das Aufteilungsverhältnis grundsätzlich 50:50, wogegen es bei einem Zentraldifferenzial, durch das ein Drehmoment auf zwei Antriebsachsen verteilt wird, auch davon abweichende Werte aufweisen kann, so dass durch eine ungleiche Verteilung des Drehmomentes auf die Antriebsachsen die Traktion bei unterschiedlichen Achslasten verbessert und allgemein ein gewünschtes Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs, wie Übersteuern oder Untersteuern, erzielt werden kann.
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Die Nachteile eines derartigen offenen Differenzialgetriebes, insbesondere die Reduzierung des übertragenen Drehmomentes bei einem Traktionsverlust an einem der Antriebsräder bzw. an einer der Antriebsachsen, können durch eine Sperreinrichtung reduziert werden, die passiv wirksam oder aktiv steuerbar sein kann. Zusätzlich oder alternativ dazu können auch elektronisch geregelte Sicherheitseinrichtungen, wie eine Antischlupfregelung (ASR) und eine Fahrstabilitätsregelung (ESP), vorgesehen sein, die bislang jeweils mit einem Bremseingriff an den Radbremsen der betreffenden Antriebsräder arbeiten und somit die Aufteilung des Drehmomentes durch das Differenzialgetriebe verändern. Nachteilig an derartigen Einrichtungen ist aber die reibungsbehaftete Wirkungsweise, die einerseits mit Verschleiß an Sperrkupplungen und Radbremsen und andererseits mit einer Verschlechterung des Wirkungsgrades des gesamten Antriebsstrangs verbunden ist.
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Es sind daher verschiedene Ausführungen von Getriebeeinrichtungen entwickelt oder vorgeschlagen worden, mit denen eine asymmetrische Verteilung eines Drehmomentes ohne größere Reibungsverluste aktiv steuerbar ist.
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In der
DE 39 00 638 C2 ist eine Getriebeeinrichtung beschrieben, deren Differenzialgetriebe als Kegelraddifferenzial ausgeführt ist. Der als Eingangselement wirksame Differenzialkorb steht über eine Außenverzahnung und ein eingangsseitiges Zahnrad mit einer Vorgelegewelle in Triebverbindung, die achsparallel und radial beabstandet zu den beiden Abtriebswellen angeordnet ist und die Innenlamellen von zwei axial beidseitig des Differenzialgetriebes angeordneten Lamellenkupplungen trägt. Die mit den Außenlamellen versehenen Kupplungskörbe der Lamellenkupplungen stehen jeweils über eine Außenverzahnung und ein ausgangsseitiges Zahnrad mit der jeweils zugeordneten Abtriebswelle in Triebverbindung. Die Übersetzung zwischen der Außenverzahnung des Differenzialkorbs und dem eingangsseitigen Zahnrad ist kleiner als die Übersetzung zwischen der Außenverzahnung des jeweiligen Kupplungskorbes und dem zugeordneten ausgangsseitigen Zahnrad, so dass das an dem Differenzialkorb anliegende Drehmoment durch das teilweise Schließen einer der beiden Lamellenkupplungen asymmetrisch auf die beiden Abtriebswellen verteilt wird, wobei das Drehmoment der Abtriebswelle, der die teilweise geschlossene Lamellenkupplung zugeordnet ist, entsprechend erhöht und das Drehmoment der Abtriebswelle, der die geöffnete Lamellenkupplung zugeordnet ist, entsprechend verringert wird. Nachteilig an dieser bekannten Getriebeeinrichtung ist der durch die Anordnung der Vorgelegewelle und der Lamellenkupplungen bedingte große Bauraumbedarf, der sich besonders ungünstig bei einer Front-Quer-Anordnung der aus dem Antriebsmotor und dem Fahrgetriebe bestehenden Antriebseinheit auswirkt.
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Daher wird in der
DE 44 27 493 C2 derselben Anmelderin eine Getriebeeinrichtung vorgeschlagen, bei der das Differenzialgetriebe als Doppelritzel-Planetengetriebe ausgebildet ist. Das als Eingangselement wirksame Hohlrad steht über eine Außenverzahnung und ein eingangsseitiges Zahnrad mit einer Vorgelegewelle in Triebverbindung, die axial einseitig des Differenzialgetriebes achsparallel und radial beabstandet zu einer der beiden Abtriebswellen angeordnet ist und einen gemeinsamen Kupplungskorb mit den Außenlamellen von zwei Lamellenkupplungen trägt. Ein mit Innenlamellen versehener Lamellenträger der ersten Lamellenkupplung steht über eine Außenverzahnung und ein ausgangsseitiges Zahnrad unmittelbar mit der benachbarten Abtriebswelle in Triebverbindung, wogegen ein mit Innenlamellen versehener Lamellenträger der zweiten Lamellenkupplung über eine Außenverzahnung und ein ausgangsseitiges Zahnrad mit dem Planetenträger des Differenzialgetriebes in Triebverbindung steht, der drehfest mit der axial gegenüberliegend angeordneten, entfernten Abtriebswelle verbunden ist. Alternativ zu dieser koaxialen Anordnung der Lamellenkupplungen über der Vorgelegewelle ist bei prinzipiell gleicher Funktion auch eine koaxiale Anordnung der Lamellenkupplungen über der benachbarten Abtriebswelle möglich. Bei dieser zweiten Ausführung der bekannten Getriebeeinrichtung kann das an dem Hohlrad anliegende Drehmoment ebenfalls durch das teilweise Schließen einer der beiden Lamellenkupplungen asymmetrisch auf die beiden Abtriebswellen verteilt werden. Dabei ermöglicht die axial einseitige Anordnung der Getriebestufe und der Kupplungseinrichtung auf der Seite des Fahrgetriebes eine relativ günstige Anordnung der Getriebeeinrichtung bei einer Front-Quer-Anordnung der Antriebseinheit. Aufgrund der Vorgelegewelle und der axial benachbarten Anordnung der Lamellenkupplungen ist der radiale und axiale Bauraumbedarf insgesamt jedoch noch relativ hoch.
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Des Weiteren sind aus der
EP 0 662 402 A1 zwei Ausführungen einer Getriebeeinrichtung zur variablen Verteilung eines Drehmomentes bekannt. Die erste Ausführung nach
1 und
2 entspricht mit der Ausbildung des Differenzialgetriebes als Kegelraddifferenzial, der Ausbildung und Anordnung der Getriebestufe mit einer achsparallelen Vorgelegewelle, und der axial beidseitigen Anordnung der Lamellenkupplung weitgehend der Getriebeeinrichtung nach der
DE 39 00 638 C2 . Der wesentliche Unterschied hierzu besteht jedoch in der koaxialen Anordnung der Lamellenkupplungen über der jeweils zugeordneten Abtriebswelle. Die zweite Ausführung nach
3 und
4 entspricht mit der Ausbildung des Differenzialgetriebes als Planetengetriebe, der Ausbildung und Anordnung der Getriebestufe mit einer achsparallelen Vorgelegewelle, und der axial einseitigen und über der benachbarten Abtriebswelle koaxialen Anordnung der Lamellenkupplungen mit einem gemeinsamen Kupplungskorb weitgehend der zweiten Ausführung der Getriebeeinrichtung nach der
DE 44 27 493 C2 . In beiden Ausführungen dieser Getriebeeinrichtung ist eine hydraulische Betätigung der Lamellenkupplungen über jeweils endseitig an den Lamellenkupplungen angeordnete hydraulische Stellzylinder vorgesehen.
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Demgegenüber ist in der
DE 103 42 164 B4 eine Getriebeeinrichtung offenbart, die mit der Ausbildung des Differenzialgetriebes als Planetengetriebe, der Ausbildung und Anordnung der Getriebestufe mit einer achsparallelen Vorgelegewelle, und der axial einseitigen und über der benachbarten Abtriebswelle koaxialen Anordnung der Lamellenkupplungen mit einem gemeinsamen Kupplungskorb weitgehend der zweiten Ausführung der Getriebeeinrichtung nach der
EP 0 662 402 A1 entspricht. Im Unterschied zu dieser bekannten Ausführung ist in der
DE 103 42 164 B4 jedoch eine rein mechanische Betätigung der Lamellenkupplungen über zugeordnete Kugelrampenanordnungen vorgesehen, wodurch ein besseres Ansprechverhalten und eine präzisere Steuerung der Lamellenkupplungen und damit der Verteilung des Drehmomentes erzielt werden soll.
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Aus der
DE 10 2005 003 691 A1 ist eine Getriebeeinrichtung mit einem Stirnraddifferential bekannt. An beiden Enden des Planetenträgers sind ein erstes und ein zweites Ringrad befestigt, welche jeweils mit einem exzentrischen Zahnrad kämmen, welches seinerseits ein exzentrisches zweites Ringrad umfasst, das wiederum mit einem innenverzahnten Zahnrad kämmt, welches um den ersten und zweiten Abtrieb herum angeordnet ist. Diese Zahnräder sind mit einer ersten bzw. zweiten Reibscheibenkupplung verbunden, die beidseitig neben dem Differential angeordnet sind.
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Weitere Ausführungen von Getriebeeinrichtungen zur variablen Verteilung eines Drehmomentes sind in der
DE 197 42 575 A1 beschrieben. Darin enthalten sind Ausführungen, bei denen das Differenzialgetriebe entweder als ein Planetengetriebe mit zwei unterschiedlich großen Sonnenrädern und mit diesen in Verzahnungseingriff stehenden, auf einem Planetenträger drehbar gelagerten Stufenritzeln, als ein Doppelritzel-Planetengetriebe, oder als ein Kegelraddifferenzial ausgebildet ist. Die als Lamellenkupplungen ausgebildeten Reibkupplungen sind jeweils axial einseitig neben dem Differenzialgetriebe koaxial über einer Vorgelegewelle angeordnet und weisen jeweils einen gemeinsamen Kupplungskorb auf, der entweder den Außenlamellenträger oder den Innenlamellenträger der Lamellenkupplungen bildet. Die Getriebestufe umfasst jeweils insgesamt drei Zahnradpaarungen, deren Anordnung und Übersetzungen sich nach der jeweiligen Kraftflussrichtung unterscheiden. So ist neben einem selektiven Kraftfluss von dem Eingangselement in eine der beiden Abtriebswellen oder in eines der mit diesen verbundenen Ausgangselemente des Differenzialgetriebes in einigen Ausführungen auch ein selektiver Kraftfluss von dem Eingangselement in eine der Abtriebswellen oder in entgegengesetzter Richtung sowie alternativ dazu auch ein selektiver Kraftfluss zwischen den beiden Abtriebswellen oder den mit diesen verbundenen Ausgangselementen des Differenzialgetriebes vorgesehen. Neben dem teilweise komplizierten und platzintensiven geometrischen Aufbau ist bei allen Ausführungen die Verwendung der Vorgelegewelle und die koaxiale Anordnung der Lamellenkupplungen über dieser relativ ungünstig, da dies jeweils einen großen radialen Bauraum erfordert. Zudem ist der Wirkungsgrad vieler Ausführungen der Getriebeeinrichtung relativ schlecht, bei denen der asymmetrisch umzuleitende Drehmomentanteil zunächst das Differenzialgetriebe durchläuft. Angesichts der Nachteile der bekannten Getriebeeinrichtungen ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Getriebeeinrichtung zur variablen Verteilung eines Drehmomentes der eingangs genannten Art anzugeben, die bei hohem Wirkungsgrad im Hinblick auf einen möglichst einfachen und platzsparenden Aufbau optimiert ist und damit besonders für eine Verwendung in einer nahe der Antriebsachse quer eingebauten Antriebseinheit geeignet ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung nach Anspruch 1. Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Getriebestufe als ein Hohlradgetriebe mit einem Hohlrad, einem mit dem Eingangselement des Differenzialgetriebes verbundenen Eingangszahnrad, und einem mit den Eingangselementen der Reibungskupplungen verbundenen Ausgangszahnrad ausgebildet ist, wobei das Hohlrad exzentrisch achsparallel und die beiden Zahnräder koaxial über der benachbarten Abtriebswelle angeordnet sind, zumindest eines der beiden Zahnräder als Stirnrad mit einer Außenverzahnung ausgebildet und damit mit einer Innenverzahnung des Hohlrades kämmend radial innerhalb des Hohlrades angeordnet ist, und die Übersetzung zwischen dem Eingangszahnrad und dem Hohlrad größer ist als die Übersetzung zwischen dem Hohlrad und dem Ausgangszahnrad und die Übersetzung vorzugsweise ins „Schnelle“ erfolgt. Dies kann etwa dadurch erfolgen, dass die Übersetzung zwischen dem Eingangszahnrad und dem Hohlrad kleiner ist als der Kehrwert der Übersetzung zwischen dem Hohlrad und dem Ausgangszahnrad. Eine Gesamtübersetzung ins „Langsame“ ist zwar auch möglich, aufgrund der Mehrfachbelastung des Differenzials jedoch nicht zweckmäßig.
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Das Hohlrad ersetzt die bei der Getriebestufe der bekannten Getriebeeinrichtungen übliche Vorgelegewelle, so dass in der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung alle Bauteile der Getriebestufe koaxial oder exzentrisch über der benachbarten Abtriebswelle angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau der Getriebestufe und damit der gesamten Getriebeeinrichtung, die somit besonders für den Einsatz bei einer Front-Quer-Anordnung der Antriebseinheit geeignet ist. Selbstverständlich ist auch ein Längseinbau oder ein Einsatz als Mitten- oder als Hinterachsdifferenzial denkbar.
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In einer ersten Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung sind sowohl das Eingangszahnrad als auch das Ausgangszahnrad jeweils als Stirnrad mit einer Außenverzahnung ausgebildet und mit derselben Innenverzahnung des Hohlrades kämmend innerhalb des Hohlrades angeordnet, wobei die Außenverzahnung des Eingangszahnrades mindestens einen Zahn mehr aufweist als die Außenverzahnung des Ausgangszahnrades. Da in diesem Fall das Eingangszahnrad und das Ausgangszahnrad radial innerhalb des Hohlrades angeordnet sind, weist die Getriebestufe besonders geringe radiale Abmessungen auf. Zudem ist der Fertigungsaufwand für das Hohlrad aufgrund der einen Innenverzahnung relativ gering.
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Um einen größeren Gestaltungsspielraum für die Verzahnungen der Getriebestufe zu erreichen, ist in einer zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung vorgesehen, dass bei prinzipiell gleichem Aufbau der Getriebestufe wie in der ersten Ausführung nunmehr das Eingangszahnrad und das Ausgangszahnrad jeweils mit unterschiedlichen Innenverzahnungen des Hohlrades kämmend radial innerhalb des Hohlrades angeordnet sind. Dabei ist das Verhältnis der Zähnezahlen des Eingangszahnrades und der mit diesem kämmenden ersten Verzahnung des Hohlrades größer als das Verhältnis der Zähnezahlen der zweiten Verzahnung des Hohlrades und des Ausgangszahnrades, um die gewünschte Übersetzung der Getriebestufe ins Schnelle (iGS < 1) zu erreichen.
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Hierzu ist das Hohlrad bevorzugt innen derart abgestuft und das Eingangszahnrad und das Ausgangszahnrad weisen entsprechend unterschiedliche Durchmesser auf, dass das Eingangszahnrad und die mit diesem in Verzahnungseingriff stehende erste Innenverzahnung des Hohlrades einen größeren Wälzkreisradius aufweisen als das Ausgangszahnrad und die mit diesem in Verzahnungseingriff stehende zweite Innenverzahnung des Hohlrades.
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Abweichend von den bisherigen Ausführungen ist in einer dritten Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung vorgesehen, dass das Eingangszahnrad als Hohlrad mit einer Innenverzahnung ausgebildet ist und damit mit einer Außenverzahnung des Hohlrades kämmend radial außerhalb des Hohlrades angeordnet ist, wogegen das Ausgangszahnrad als Stirnrad mit einer Außenverzahnung ausgebildet ist und damit mit der Innenverzahnung des Hohlrades kämmend radial innerhalb des Hohlrades angeordnet ist. Durch diese Ausbildung und Anordnung ist eine besonders kurze axiale Baulänge der Getriebestufe und damit der gesamten Getriebestufe erreicht.
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In den vorbeschriebenen Ausführungen der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung kann jeweils vorteilhaft eine Ölpumpe in der Bauart einer Sichelpumpe in den Innenraum des Hohlrades integriert werden. Hierzu müssen nur ein Sichelkörper eingesetzt und die Seitenwände abgedichtet und mit einem Zu- und Ablauf versehen werden. Als Förderzähne dienen die Außenverzahnung des innen angeordneten Zahnrades und die Innenverzahnung des Hohlrades der Getriebestufe. Die betreffende Ölpumpe kann z.B. bei einer Ausbildung der Reibungskupplungen als Lamellenkupplungen zur Förderung von Kühlöl zur Durchströmung der Lamellenräume verwendet werden.
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Bei einer zu den Abtriebswellen achsparallelen Anordnung der Antriebswelle, die üblicherweise bei einer Front-Quer-Anordnung der Antriebseinheit vorliegt, ist auch eine einfach aufgebaute und platzsparende Ausführung der Getriebestufe möglich, die ohne ein Hohlrad auskommt. In dieser nicht erfindungsgemäßen Ausführung der Getriebeeinrichtung ist vorgesehen, dass die Getriebestufe als ein Stirnradgetriebe mit einem mit der Antriebswelle verbundenen Eingangszahnrad und einem mit den Eingangselementen der Reibungskupplungen verbundenen Ausgangszahnrad ausgebildet ist, wobei das Ausgangszahnrad koaxial über der benachbarten Abtriebswelle angeordnet ist, und die Übersetzung iGS zwischen dem Eingangszahnrad und dem Ausgangszahnrad kleiner ist als die Antriebsübersetzung iAn zwischen der Antriebswelle und dem Eingangselement des Differenzialgetriebes. In dieser Bauart ist die axiale Baulänge der Getriebestufe und der gesamten Getriebeeinrichtung weiter reduziert und deren Wirkungsgrad aufgrund der nur noch einen vorhandenen Verzahnung verbessert.
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Die vorzugsweise als Lamellenkupplungen ausgebildeten Reibungskupplungen sind üblicherweise geometrisch weitgehend identisch aufgebaut und axial benachbart zueinander angeordnet. Hierdurch ergibt sich zwar eine hohe Zahl an Gleichteilen und die Möglichkeit, beide Reibungskupplungen nach denselben Kennlinien zu steuern. Nachteilig daran ist jedoch der relativ große axiale Bauraumbedarf der Kupplungseinrichtung. Wenn daher Bedarf besteht, die axiale Baulänge der Getriebeeinrichtung, unabhängig von der Bauart des Differenzialgetriebes und der Getriebestufe, weiter zu reduzieren, so kann dies dadurch erreicht werden, dass die beiden Reibungskupplungen koaxial geschachtelt, d.h. radial benachbart zueinander angeordnet werden. Hierdurch wird die axiale Baulänge der Kupplungseinrichtung in etwa halbiert und damit die axiale Baulänge der gesamten Getriebeeinrichtung entsprechend reduziert. Dabei wird in Kauf genommen, dass die beiden Reibungskupplungen geometrisch unterschiedliche Bauteile aufweisen und nach unterschiedlichen Kennlinien gesteuert werden müssen.
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Um hierbei auch die radialen Abmessungen der Kupplungseinrichtung gering zu halten, weisen die beiden Reibungskupplungen zweckmäßig einen gemeinsamen Kupplungskorb auf, der bevorzugt radial zwischen den beiden Reibungskupplungen angeordnet und drehfest mit dem Ausgangszahnrad der Getriebestufe verbunden ist. Bei einer Ausbildung der Reibungskupplungen als Lamellenkupplungen bildet der gemeinsame Kupplungskorb zweckmäßig den Außenlamellenträger der radial inneren Reibungskupplung und den Innenlamellenträger der radial äußeren Reibungskupplung.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die beispielhaft zur Erläuterung der Erfindung dienen.
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Hierzu zeigt:
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1 Eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung in einer schematischen Seitenansicht,
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2 eine Abwandlung der ersten Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung nach 1,
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3 eine zweite Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung in einer schematischen Seitenansicht,
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4 eine dritte Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung in einer schematischen Seitenansicht, und
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5 eine nicht erfindungsgemäße Ausführung der Getriebeeinrichtung in einer schematischen Seitenansicht.
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Eine Getriebeeinrichtung 1, 1‘, 101, 201, 301 zur variablen Verteilung eines Drehmomentes nach den 1 bis 5 umfasst jeweils ein Differenzialgetriebe 2, eine Getriebestufe 3, 103, 203, 303, und eine Kupplungseinrichtung 4, 404. Das Differenzialgetriebe 2 ist jeweils beispielhaft als ein Doppelritzel-Planetengetriebe 5, bevorzugt mit der Standübersetzung i0 = 2, ausgebildet und weist ein Hohlrad 6 mit einer Innenverzahnung 7 auf, die in Verzahnungseingriff mit mehreren ersten Ritzeln 8 steht. Die ersten Ritzel 8 kämmen jeweils mit zweiten Ritzeln 9, die ihrerseits mit einem außenverzahnten Sonnenrad 11 in Eingriff stehen und zusammen mit den ersten Ritzeln 8 auf einem gemeinsamen Planetenträger 10 drehbar gelagert sind. Das Hohlrad 6 bildet das Eingangselement 12 des Differenzialgetriebes 2 und steht über eine Außenverzahnung 13 mit dem Antriebsritzel 14 einer Antriebswelle 15 in Triebverbindung. Diese Triebverbindung kann wahlweise als Stirn- oder Kegelradstufe ausgebildet sein. Der Planetenträger 10 bildet ein erstes Ausgangselement 16 des Differenzialgetriebes 2 und ist drehfest mit einer ersten Abtriebswelle 17 verbunden. Das Sonnenrad 11 bildet ein zweites Ausgangselement 18 des Differenzialgetriebes 2 und ist drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle 19 verbunden, die koaxial zu der ersten Abtriebswelle 17 und bezüglich des Planetengetriebes 5 axial gegenüberliegend angeordnet ist.
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In einer ersten Ausführung der Getriebeeinrichtung 1 nach 1 ist die Getriebestufe 3 als ein Hohlradgetriebe 20 ausgebildet, das ein Eingangszahnrad 21, ein Hohlrad 22, und ein Ausgangszahnrad 23 umfasst. Das Eingangszahnrad 21 ist drehfest mit dem Hohlrad 6 des Planetengetriebes 5 verbunden und steht über seine Außenverzahnung 24 mit der Innenverzahnung 25 des Hohlrades 22 in Eingriff. Das Ausgangszahnrad 23 ist drehfest mit einem Kupplungskorb 30 der Kupplungseinrichtung 4 verbunden und steht über seine Außenverzahnung 27 mit derselben Innenverzahnung 25 des Hohlrades 22 in Eingriff. Während das Eingangszahnrad 21 und das Ausgangszahnrad 23 koaxial über der benachbarten zweiten Abtriebswelle 19 angeordnet sind, ist das Hohlrad 22 achsparallel exzentrisch über der zweiten Abtriebswelle 19 drehbar gelagert. Zur Erzielung einer Gesamtübersetzung der Getriebestufe 3 von iGS < 1 weist die Außenverzahnung 24 des Eingangszahnrades 21 eine höhere Zähnezahl auf als die Außenverzahnung 27 des Ausgangszahnrades 23.
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Die Kupplungseinrichtung 4 umfasst zwei schlupfgesteuerte, vorzugsweise als Lamellenkupplungen ausgebildete Reibungskupplungen 28, 29, die axial außerhalb der Getriebestufe 3 koaxial über der zweiten Abtriebswelle 19 angeordnet sind und eingangsseitig den gemeinsamen äußeren Kupplungskorb 30 und ausgangsseitig jeweils einen Mitnehmer 31, 32 aufweisen. Bei der bevorzugten Ausbildung der Reibungskupplungen 28, 29 als Lamellenkupplungen ist der Kupplungskorb 30 als Außenlamellenträger und die Mitnehmer 31, 32 jeweils als Innenlamellenträger ausgebildet. Der Mitnehmer 31 der ersten Reibungskupplung ist drehfest mit dem Planetenträger 10 und über diesen mit der ersten Abtriebswelle 17 verbunden, wogegen der Mitnehmer 32 der zweiten Reibungskupplung 29 unmittelbar mit der zweiten Abtriebswelle 19 in drehfester Verbindung steht.
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Durch das selektive teilweise Schließen einer der beiden Reibungskupplungen 28, 29 wird entsprechend dem dadurch eingestellten übertragbaren Drehmoment ein Teil des an dem Eingangselement 12 des Differenzialgetriebes 2 bzw. Hohlrad 6 des Planetengetriebes 5 anliegenden Drehmomentes asymmetrisch über die Getriebestufe 3 und die geschlossene Reibungskupplung (28 oder 29) auf die zugeordnete Abtriebswelle (17 oder 19) übertragen. Dabei wird das Differenzial bei aktivierter Momentenverteilung entlastet, da dieser Drehmomentanteil das Differenzialgetriebe 2 nicht mehr durchläuft. Außerdem ergeben sich aus der verwendeten Innen-Außen-Verzahnung Wirkungsgradvorteile gegenüber Lösungen mit Außen-Außenverzahnung. Weiter ergeben sich infolge der hohen Überdeckung Geräuschvorteile bei der vorgeschlagenen Lösung. Durch die Ausführung der Getriebestufe 3 als Hohlradgetriebe 20 und deren koaxialer bzw. achsparallel exzentrischen Anordnung über der benachbarten Abtriebswelle 19 ergeben sich sowohl radial als auch axial besonders kompakte Abmessungen, wodurch die erfindungsgemäße Getriebeeinrichtung 1 besonders für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug mit einer Front-Quer-Anordnung der Antriebseinheit geeignet ist.
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In einer leichten Abwandlung der vorbeschriebenen ersten Ausführung der Getriebeeinrichtung 1 nach 1 ist in der Getriebeeinrichtung 1‘ nach 2 bei prinzipiell gleicher Funktionsweise mit identischer Ausführung des Differenzialgetriebes 2 und der Getriebestufe 3 eine geänderte Kupplungsvorrichtung 404 sowie eine axial vertauschte geometrische Anordnung der Getriebestufe 3 und der Kupplungsvorrichtung 404 vorgesehen. Im Gegensatz zu der Kupplungseinrichtung 4 nach 1, bei der die beiden Reibungskupplungen 28, 29 axial benachbart zueinander angeordnet sind, sind die beiden Reibungskupplungen 428, 429 nunmehr koaxial geschachtelt, d.h. radial benachbart zueinander angeordnet. Ein gemeinsamer Kupplungskorb 430 ist radial zwischen den beiden Reibungskupplungen 428, 429 angeordnet und steht drehfest mit dem Ausgangszahnrad 23 der Getriebestufe 3 in Verbindung. Der Mitnehmer 431 der radial außen angeordneten ersten Reibungskupplung 428 ist drehfest mit dem Planetenträger 10 und über diesen mit der ersten Abtriebswelle 17 verbunden, wogegen der Mitnehmer 432 der radial innen angeordneten zweiten Reibungskupplung 429 unmittelbar mit der zweiten Abtriebswelle 19 in drehfester Verbindung steht. Bei einer Ausbildung der Reibungskupplungen 428, 429 als Lamellenkupplungen bildet der Kupplungskorb 430 den Innenlamellenträger der radial äußeren Reibungskupplung 428 und den Außenlamellenträger der radial inneren Reibungskupplung 429, wogegen der Mitnehmer 431 der äußeren Reibungskupplung 428 dann als Außenlamellenträger und der Mitnehmer 432 der inneren Reibungskupplung 429 als Innenlamellenträger ausgebildet sind. Durch die radial geschachtelte Anordnung der Reibungskupplungen 428, 429 ist die axiale Baulänge der Kupplungseinrichtung 404 und damit der gesamten Getriebeeinrichtung 1‘ weiter reduziert. Hierfür wird in Kauf genommen, dass die beiden Reibungskupplungen 428, 429 aufgrund der unterschiedlichen wirksamen Durchmesser nach unterschiedlichen Kennlinien gesteuert werden müssen.
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Beispielhaft basierend auf der Ausführung der Getriebeeinrichtung 1 nach 1 weist eine zweite Ausführung der Getriebeeinrichtung 101 nach 3 eine geänderte Getriebestufe 103 auf. Die Getriebestufe 103 ist ebenfalls als ein Hohlradgetriebe 120 ausgebildet, das ein Eingangszahnrad 121, ein Hohlrad 122, und ein Ausgangszahnrad 123 umfasst, jedoch mit zwei verschiedenen Innenverzahnungen 125, 126 versehen ist. Das Eingangszahnrad 121 ist drehfest mit dem Hohlrad 6 des Planetengetriebes 5 verbunden und steht über seine Außenverzahnung 124 mit einer größeren ersten Innenverzahnung 125 des Hohlrades 122 in Eingriff. Das Ausgangszahnrad 123 ist drehfest mit dem Kupplungskorb 30 der Kupplungseinrichtung 4 verbunden und steht über seine Außenverzahnung 127 mit einer kleineren zweiten Innenverzahnung 126 des Hohlrades 122 in Eingriff. Das Eingangszahnrad 121 und das Ausgangszahnrad 123 sind wie zuvor koaxial über der benachbarten zweiten Abtriebswelle 19 angeordnet, und das Hohlrad 122 ist achsparallel exzentrisch über der zweiten Abtriebswelle 19 drehbar gelagert. Die Gestaltungsmöglichkeiten der Verzahnungen 124, 125, 126, 127 zur Erzielung einer Gesamtübersetzung der Getriebestufe 103 von iGS < 1 sind durch die unterschiedlichen Wälzkreisradien der Innenverzahnungen 125, 126 des Hohlrades 122 signifikant erweitert.
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Eine weitere Ausführung der Getriebeeinrichtung 201 nach 4 basiert beispielhaft auf der Ausführung der Getriebeeinrichtung 1‘ nach 2. Die Getriebestufe 203 ist ebenfalls als ein Hohlradgetriebe 220 ausgebildet, das ein Eingangszahnrad 221, ein Hohlrad 222, und ein Ausgangszahnrad 223 umfasst, jedoch mit einer Außenverzahnung 225 und mit einer Innenverzahnung 226 versehen ist. Das Eingangszahnrad 221 ist drehfest mit dem Hohlrad 6 des Planetengetriebes 5 verbunden und steht über eine Innenverzahnung 224 mit der Außenverzahnung 225 des Hohlrades 222 in Eingriff. Das Ausgangszahnrad 223 ist drehfest mit dem Kupplungskorb 430 der Kupplungseinrichtung 404 verbunden und steht über seine Außenverzahnung 227 mit der Innenverzahnung 226 des Hohlrades 222 in Eingriff. Das Eingangszahnrad 221, das Hohlrad 222, und das Ausgangszahnrad 223 sind nunmehr koaxial geschachtelt über der benachbarten zweiten Abtriebswelle 19 angeordnet, wodurch eine weitere Verkürzung der axialen Baulänge der Getriebestufe 203 und damit der gesamten Getriebeeinrichtung 201 erzielt wird. Ebenso sind die Gestaltungsmöglichkeiten der Verzahnungen 224, 225, 226, 227 zur Erzielung einer Gesamtübersetzung der Getriebestufe 203 von iGS < 1 durch die unterschiedlichen Wälzkreisradien der Außenverzahnung 225 und der Innenverzahnung 226 des Hohlrades 222 erweitert.
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In einer nicht erfindungsgemäßen Ausführung der Getriebeeinrichtung 301 nach 5, die beispielhaft ebenfalls auf der Ausführung der Getriebeeinrichtung 1‘ nach 2 basiert, wird die Getriebestufe 303 nur durch ein Stirnradgetriebe 320 mit zwei außenverzahnten Zahnrädern 321, 323 gebildet. Das Eingangszahnrad 321 des Stirnradgetriebes 320 ist drehfest auf einem entsprechend verlängerten Abschnitt der achsparallel zu den beiden Abtriebswellen 17, 19 ausgerichteten Antriebswelle 15 angeordnet. Das Ausgangszahnrad 323 des Stirnradgetriebes 320 ist koaxial über der benachbarten Abtriebswelle 19 drehbar gelagert und drehfest mit dem Kupplungskorb 430 der Kupplungseinrichtung 404 verbunden. Zur Erzielung eines schnelleren Antriebs des Kupplungskorbs 430 relativ zu den Mitnehmern 431, 432 ist die Übersetzung der Getriebestufe 303 iGS kleiner als die Antriebsübersetzung iAn des Differenzialgetriebes 2 über das Antriebsritzel 14 der Antriebswelle 15 und die Außenverzahnung 13 des Planetengetriebes 5. Durch die Reduzierung der Getriebestufe 303 auf ein einziges Zahnradpaar ist die axiale Baulänge der Getriebeeinrichtung 301 weiter reduziert und deren Wirkungsgrad verbessert.