[发明专利]用于汽车的主动差速器装置

说明书

本发明涉及一种用于汽车的差速器装置，其包括一个行星齿轮结构或锥齿轮结构的主差速器和一个与该主差速器耦连的、可控的辅助变速器，所述主差速器将通过驱动轴导入的驱动扭矩分配到第一从动轴和第二从动轴上，通过所述辅助变速器可以调节驱动扭矩的分配，其中，辅助变速器包括相互耦连的第一、第二和第三行星齿轮变速器，其中，第二和第三行星齿轮变速器分别具有一个可制动的变速器元件，其中，这些行星齿轮变速器具有多个行星齿轮。

差速器在汽车中的基本任务是将导入的驱动扭矩分配到两个从动轴或半轴上。为此已知圆柱齿轮差速器、锥齿轮差速器和冠状齿轮差速器。

主动差速器可以有针对性地影响这种扭矩分配以适应不同的行驶情况。为此，差速器的变速器元件有针对性地间接或直接地被制动和/或相互耦连。在此区分放大式和非放大式装置。DE 10 2006 008 236例如公开了一种主动的非放大式差速器，其中，主差速器设计为行星齿轮变速器，其太阳轮和行星架分别与一个从动轴相连，并且通过主差速器的齿圈导入驱动扭矩。该齿圈与加速级的输入轴耦连，该输入轴提供比驱动转速高约10％的输出转速。为了主动地移动或偏移扭矩，加速级的输出轴分别与一个从动轴通过摩擦离合器相互耦连。在此，全部待移动的扭矩位于离合器上。在备选的系统中，差速器的各个元件可相对于车辆固定的壳体制动。在该放大式装置中，位于制动器上的扭矩明显小于移动扭矩。在这种系统中，通常具有处于齿轮转速水平上的非常大的转速差。

属于本发明所示类型的WO 2005/116489公开了一种放大式主动差速器，其描述了一种带有主差速器和可控的辅助变速器的装置，该辅助变速器包括两个行星齿轮变速器。通过该辅助变速器(其太阳轮可分别通过可调节的制动器相对于车辆固定的壳体制动)只可以间接地制动主差速器的元件。由此，位于制动器中的最大扭矩减小。行星齿轮变速器设计为所谓的负变速器，也就是带有负的恒定传动比的行星齿轮变速器。这相对于具有正变速器(也就是带有正的恒定传动比的变速器，例如由US 6,120,407已知)的类似装置改善了效率和可调节性，因为尤其会在弯路方向变化并且随之的行星齿轮滚轧运动方向反转时出现的扭矩突变被明显减小。然而本发明所述类型的差速器装置相对于具有正变速器的装置的缺点在于其最大转速差明显更大。在此为了达到约10％的期望最大转速差，已知装置的负变速器需要具有-4至-5的恒定传动比，这就结构空间方面来说很难或根本不可能在通常的汽车中实现。

由此出发，本发明所要解决的技术问题在于，这样扩展设计按本发明所述类型的变速器，使得该系统具有较小的损耗功率并且其结构在装配耗费和制造成本方面得到优化。

该技术问题按本发明通过一种具有权利要求1或4的特征的差速器装置解决。有利的设计方案在从属权利要求中描述。

按本发明规定，在一个开头所述类型的用于汽车的差速器装置中，第二和第三行星齿轮变速器具有至少一个配有轮齿的共同构件。本发明的核心在于，通过使用功能集成的、用作各个变速器组件之间的耦合元件的构件来实现紧凑的结构设计并且减小所需构件的数量。通过相对于现有技术减少构件并且简化结构，也相对于迄今已知的实施形式减小了系统的损耗功率。

这种用于第二和第三行星齿轮变速器的共同构件的一种可能实施形式是为这两个变速器使用一个共同的齿圈。第二和第三行星齿轮变速器的行星齿轮均与这个齿圈啮合。由此可以在此处节省一个齿圈并且因此减少构件的多样性。

主要表征一个行星齿轮变速器的性质是其恒定传动比。辅助变速器第一行星齿轮变速器的恒定传动比按本发明满足一个特殊的边界条件。该变速器设计为所谓的负变速器，即带有负的恒定传动比。该恒定传动比优选为-1.3至-4.0，尤其是-1.7至-2.4。以此方式可以实现相对较小的径向结构空间。

按照本发明的同样从通过功能集成来减少所需构件数量的基本思想出发的第二个方面建议，第一行星齿轮变速器的行星齿轮与主差速器的齿轮传递扭矩地相连。由此可以实现整个差速器装置的非常紧凑的设计。

如果主差速器与第一行星齿轮变速器的连接这样进行，即主差速器与第一行星齿轮变速器的齿轮具有一个共同的行星齿轮轴(Stegwelle)，则形成了另一种有利的设计方案。这种结构由于取消了单独的行星齿轮轴而实现了构件的减少，这又对差速器装置这个部位处的所需结构空间产生了正面影响。

对于差速器装置的设计方案可能有利的是，第一行星齿轮变速器的行星齿轮通过齿圈与行星齿轮结构的主差速器的行星齿轮连接。这种结构同样实现了开头所述的可能，即设计带有负的恒定传动比和由此产生的结构空间优势的行星齿轮变速器。