DE102007004709B4

DE102007004709B4 - Leichtbau-Stirnraddifferential in Dünnblechbauweise

Info

Publication number: DE102007004709B4
Application number: DE102007004709.8A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Thorsten (FH) Biermann; Ramon JURJANZ
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2024-04-04
Anticipated expiration: 2027-02-01
Also published as: DE102007004709A1; WO2008092526A1

Abstract

Stirnraddifferential (18, 53, 62, 66) mit wenigstens einer Summenwelle (50) für die Verteilung von Drehmomenten an ein erstes Abtriebsrad (6) sowie an ein zweites Abtriebsrad (7) über mindestens drei aus jeweils einem ersten Planetenrad (21) und einem zweiten Planetenrad (22) gebildete Paare, wobei die Planetenräder (21, 22) eines Paares sich so einander gegenüberliegen und wirkverbunden sind,- dass einem ersten nicht verzahnten Abschnitt (43) des ersten Planetenrads (21) umfangsseitig ein zweiter axial äußerer Teilabschnitt (44) eines an dem zweiten Planetenrad (22) ausgebildeten zweiten verzahnten Abschnitts (37) berührungslos gegenüberliegt,- dass einem zweiten nicht verzahnten Abschnitt (43) an dem zweiten Planetenrad (22) ein erster axial äußerer Teilabschnitt (44) eines an dem ersten Planetenrad (21) ausgebildeten ersten verzahnten Abschnitts (37) berührungslos gegenüberliegt,- dass axial mittlere Teilabschnitte (48) der verzahnten Abschnitte (37) beider Planetenräder (21, 22) miteinander verzahnt sind,- dass jeder der mittleren Teilabschnitte (48) jeweils axial zwischen dem nicht verzahnten Abschnitt (43) und dem verzahnten äußeren Teilabschnitt (44) des jeweiligen Planetenrads (21, 22) ausgebildet ist und- dass der äußere Teilabschnitt (44) des ersten Planetenrades (21) im Zahneingriff mit einer ersten Verzahnung (51) an dem ersten Abtriebsrad (6) und der äußere Teilabschnitt (44) des zweiten Planetenrades (22) im Zahneingriff mit einer zweiten Verzahnung (52) an dem zweiten Abtriebsrad (7) steht, wobei:- die Summenwelle (50) ein aus zwei Gehäuseabschnitten (27, 28, 55, 75) gebildetes und als Planetenträger fungierendes Gehäuse (20, 54, 68) des Stirnraddifferentials (18, 53, 62, 66) ist,- jedes der Planetenräder (21, 22) auf einem separaten Planetenbolzen (29, 30) um dessen Bolzenachse drehbar gelagert ist,- der Planetenbolzen (29, 30) beidseitig in dem Gehäuse (20, 28, 55, 75) gelagert ist,- das Stirnraddifferential (18, 53, 62, 66) ein Antriebsrad (19, 56, 67) aufweist,- das Antriebsrad (19, 56, 67) auf beiden der Gehäuseabschnitte (27, 28, 55, 75) zu einer Drehachse (4) des Stirnraddifferentials (18, 53, 62, 66) zentriert ist und durch Stoffschluss auf dem Gehäuse (20, 54, 68) gesichert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die EP 0 918 177 A1 zeigt Stirnraddifferentiale des gattungsbildenden Standes der Technik. Die Schemata weiterer Differentiale sind zum besseren Verständnis nachfolgend in den 1 und 2 vereinfacht dargestellt und nachfolgend beschrieben. Das Prinzip entspricht denen der in EP 0 918 770 A1 beschriebenen Differentiale,
Das Stirnraddifferential 1 des in 1 dargestellten gattungsbildenden Standes der Technik weist ein Antriebsrad 2 auf, das, wie in EP 0 918 177 A1 beschrieben, durch ein Tellerrad gebildet ist aber auch als Stirnrad 3 vorzugsweise mit Schrägverzahnung ausgeführt sein kann. Das Antriebsrad 2 ist zusammen mit einem Planetenträger 5 um die Drehachse 4 drehbar und dazu an dem Planetenträger 5 fest. Das Antriebsrad 2, das Gehäuse mit Planetenträger 5 und die Abtriebsräder 6 und 7 des Stirnraddifferentials 1 weisen gemeinsam die Drehachse 4 auf. Über das Antriebsrad 2 werden Drehmomente in das Stirnraddifferential 1 zum Planetenträger 5 hin eingeleitet.
Der Planetenträger beziehungsweise das Gehäuse als Planetenträger der gattungsbildenden Art ist die so genannte Summenwelle des Differentials. Die Summenwelle ist das Glied, das jeweils die größten Drehmomente führt. Die Abtriebswellen sind mit den Abtriebsrädern drehfest gekoppelt und sind die so genannten Differenzwellen. Die Differenzwellen geben jeweils einen Differenzbetrag der in das Differential eingeleiteten Drehmomente beispielsweise an das angetriebene Fahrzeugrad weiter. In dem zuvor und nachfolgend beschriebenen gattungsbildenden Stand der Technik ist der Planetenträger 5 beziehungsweise das Gehäuse als Planetenträger 5 die Summenwelle 50 des Planetentriebs.
In den betrachteten Fällen sind entweder die Hohlräder 8 und 9 oder die Sonnenräder 40 und 41 als Abtriebsräder 6 und 7 den Differenzwellen gleichgesetzt, da diese jeweils drehfest mit den Abtriebswellen verbunden beziehungsweise über weitere Übertragungsglieder mit diesen gekoppelt sind. Die Abtriebsräder werden deshalb im Folgenden auch als Differenzglieder bezeichnet.
Nach EP 0 918 177 A1 ist das Ausgleichsgehäuse mit dem Planetenträger drehfest verbunden. Die auch als Lagerzapfen bezeichneten Planetenbolzen sind mittig ihrer Länge an dem Planetenträger nur einmal gelagert. Sie stehen beidseitig aus dem Planetenträger in das Ausgleichsgehäuse hervor und sind in an diesem drehbar gelagert. An den hervorstehenden Abschnitten der Planetenbolzen sind beidseitig des Planetenträgers Planetenräder fest ausgebildet oder mit dem jeweiligen Planetenbolzen fest verbunden.
In 1 sitzt dazu alternativ jeweils eins der Planetenräder 14 oder 15 um die jeweilige Bolzenachse 16 und 17 drehbar gelagert auf einem der Abschnitte der Planetenbolzen 12 oder 13. Die Planetenbolzen 12 und 13 sind in diesem Fall an dem Planetenträger 5 fest. Die Planetenräder 14 und 15 mit Planetenbolzen 12 und 13 sind jeweils auf einer kreisringförmigen Umlaufbahn um die Drehachse 4 angeordnet.
Die Abtriebsräder 6 und 7 sind Hohlräder 8 und 9 mit Innenverzahnung, von denen jedes drehfest mit einer Abtriebswelle 10 und 11 gekoppelt ist. Die Abtriebswellen 10 und 11 stehen jeweils zumeist mit einem getriebenen Fahrzeugrad in einer Wirkverbindung.
Jedes der Planetenräder 14 ist mit einem der Planetenräder 15 zu einem gegenseitigen Zahneingriff gepaart. Außerdem kämmen die mit 1 gezeigten Planetenräder 14 einer Seite mit dem Hohlrad 8 und alle Planetenräder 15 der anderen Seite mit dem Hohlrad 9. Das Drehmoment wird über die Planetenräder 14 und 15 an die Hohlräder 8, 9 und somit an die Abtriebswellen 10 und 11 verteilt sowie von dort an die angetriebenen Fahrzeugräder weitergegeben.
Ein praktisches Beispiel des zuvor beschriebenen Stirnraddifferentials ist in einem Fachaufsatz der ATZ 01/2006 „kompaktes Achsgetriebe für Fahrzeuge mit Frontantrieb und quer eingebautem Motor“ der Autoren Höhn/Michaelis/Heizenröther beschrieben. Die Planetenräder eines Paares stehen in diesem Differential mit der in Längsrichtung halben Zahnbreite jeweils miteinander im Eingriff. Die in Längsrichtung äußere Hälfte der Zahnbreite eines jeden Zahnrads einer Paarung kämmt mit jeweils einem der innenverzahnten Hohlräder. Die Längsrichtung ist die Richtung, in die die Drehachse des Differentials gerichtet ist.
Um den zuvor beschriebenen Zahneingriff zu ermöglichen, ist der Planetenträger aus Blech im Bereich der jeweiligen Planetenradpaarung wechselseitig in Längsrichtung durchgestellt und in radialer Richtung der Planetenräder durchbrochen, so dass die Planetenräder einer Paarung in etwa längs mittig des Differentials miteinander kämmen.
Ein Kriterium für die Beurteilung der Funktionsgenauigkeit eines Planetentriebes ist die Genauigkeit des Zahneingriffs der miteinander kämmenden Planetenpaarung Planeten - Sonne und Planeten - Hohlrad. Die Genauigkeit des Zahneingriffs wiederum ist über die üblichen Fertigungstoleranzen hinaus von Verlagerungen und Verformungen abhängig, die während des Betriebs des Stirnraddifferentials auftreten. Mittig und generell auch seitlich nur einmal aufgenommene Planetenbolzen sind insbesondere bei hoch belasteten Differentialen anfällig gegen Durchbiegung und, daraus folgend, die auf dem Bolzen sitzenden Planetenräder sind anfällig gegen Verkippungen. Die Folgen können unzulässige Geräusche, ungenauer Zahneingriff und vorzeitiger Verschleiß sein. Auch deshalb kommen Differentiale des gattungsbildenden Standes der Technik vorzugsweise in Fahrzeugen zur Anwendung, in denen relativ geringe Drehmomente übertragen werden müssen.
Der Vorteil des Stirnraddifferentials des Standes der Technik liegt in seiner leichten Bauweise aus Blech. Die Leichtbauweise mit Blech ist insbesondere, wie in dem Fachaufsatz beschrieben ist, für den Planetenträger sinnvoll. Die Durchstellungen der Lagerstellen und Durchbrüche für den Zahneingriff lassen sich einfach durch Ziehen oder Prägen und Stanzen ins Blech einbringen. Nachteilig kann sich jedoch das dünne Blech auf das anfangs erwähnte Verformungsverhalten des Planetenträgers auswirken, insbesondere weil die Planetenbolzen nur einmal an dem Träger aufgenommen sind und weil das Blech des Planetenträgers zusätzlich durch die Durchbrüche geschwächt ist. Demzufolge kann es auch wiederum nachteilig sein, wenn der Berührradius zu groß ist. Der Einsatz von dickerem Blech zur Kompensationen der Verformungsanfälligkeit würde in einem solchen Fall die Vorteile des Leichtbaudifferentials zumindest teilweise zunichte machen.
In EP 0 918 177 A1 und in dem genannten Fachaufsatz der ATZ wird der zuvor beschriebene Ausführung des Stirnraddifferentials gegenüber dem klassischen Kegelraddifferential und gegenüber Stirnraddifferentialen 36 der Gattung nach 2 der Vorzug gegeben, weil der Berührradius R1 zwischen An- und Abtrieb im Stirnraddifferential 1 bei gleichen radialen Außenabmessungen größer ist als der Berührradius R2 im Stirnraddifferential 36.
Das Stirnraddifferential 36 weist das Antriebsrad 2 auf, welches in diesem Fall als Tellerrad ausgebildet ist. Außerdem ist das Stirnraddifferential 36 aus einem zweiteiligen Gehäuse als Summenwelle 50 zusammengehalten, in dem Planetenräder auf Planetenbolzen (auch als Lagerzapfen bezeichnet) und zwei Sonnenräder 40 und 41 als Abtriebsräder 6 und 7 angeordnet sind.
Das Gehäuse ist durch einen topfförmigen Gehäuseabschnitt und einen scheibenförmigen Abschnitt gebildet. Jeder der Gehäuseabschnitte weist Aufnahmen für die Planetenbolzen auf. Der topfförmige Gehäuseabschnitt ist mit einem Radialflansch versehen, an dem gemäß EP 0 918 177 A1 der topfförmige Gehäuseabschnitt und der scheibenförmige Abschnitt verschraubt oder verschweißt sind. Das Antriebsrad sitzt radial auf dem topfförmigen Gehäuseabschnitt.
Die Planetenräder 14 und 15 sind wieder paarweise angeordnet, wobei jeweils ein Planetenrad 14 mit einem Planetenrad 15 ein Paar bildet und auch mit diesen verzahnt ist. In den 1 und 2 ist der gegenseitige Eingriff der Planetenräder ineinander durch die gestrichelten Linien symbolisiert. Die Planetenräder 14 stehen gleichzeitig mit dem Sonnenrad 40 im Eingriff und die Planetenräder 15 mit dem Sonnenrad 41. Im Gegensatz zu dem Stirnraddifferential 1 weist das Stirnraddifferential 36 keine Hohlräder auf. Abtriebsräder und somit Differenzglieder sind die Sonnenräder 40 und 41. Der Berührradius R2 ist in 2 dem Achsabstand zwischen den Bolzenachsen 16 beziehungsweise 17 und der Drehachse 4 der Abtriebsräder gleichzusetzen und von den radialen Abmessungen der jeweiligen Paarung Planetenrad mit dem jeweiligen Sonnenrad 40 oder 41 abhängig.
Der Bauraum, der derartigen Differentialen am Fahrzeug zur Verfügung steht, ist in der Regel gering, so dass die Differentiale relativ kleine äußeren Abmessungen aufweisen sollen. Die Fähigkeit Drehmomente zu übertragen, wird dagegen, wie auch in EP 0 918 177 A1 beschrieben ist, außer von den Kriterien Zahnbreite, Geometrie und weiteren im Wesentlichen von dem mittleren Berührradius bestimmt. Je größer der Berührradius ist, umso höher ist, vorbehaltlich des anfangs erwähnten Einflusses aus der Verformungsanfälligkeit, der Betrag übertragbaren Momente.
Auch wenn das in EP 0 918 177 A1 beschriebene Stirnraddifferential, dessen Planeten in Hohlräder eingreifen, aufgrund des außen liegenden Zahneingriffs zwischen Planeten und Abtrieb und damit hinsichtlich seiner Kapazität Drehmomente zu übertragen gegenüber einem abmessungsgleichen klassischen Kegelraddifferential beziehungsweise gegenüber der mit 2 beschriebenen Variante an sich im Vorteil ist, ist es nach wie vor Ziel, die Differentiale so leicht und klein wie möglich und sehr hoch belastbar zu gestalten.
Die Bolzenachsen der Planetenbolzen eines Paares liegen umfangsseitig hintereinander. Wie viele Paare der Planetenräder umfangseitig angeordneten werden können, hängt von dem umfangsseitigen Abstand ab, der durch die Abmessungen der Planetenräder vorgegeben ist und der auch maßgeblich von der Gestaltung der Lagerstellen für die Planetenräder und von deren Umgebungskonstruktion abhängig ist.
Das in EP 0 918 177 A1 beschriebene Differential und das dazugehörige im vorgenannten Fachaufsatz umgesetzten Praxisbeispiel weisen jeweils drei symmetrisch am Umfang verteilte Paare Planetenräder auf - es wird jedoch in EP 0 918 177 A1 darauf verwiesen, dass bei höheren durch das Differential zu übertragenden Momenten mehr als drei Paare eingesetzt werden können. Sowohl der Einsatz von mehr als drei Paaren als auch die Übertragung von hohen Drehmomenten ist hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Bauraums in den Anordnungen beider Ausführungen des Standes der Technik nach EP 0 918 177 A1 , nach 1 und auch nach 2 schwierig. Hinzu kommen für die Leichtbaudifferentiale aus Blech die zuvor beschriebenen durch Verformungen bestimmten Belastungsgrenzen des mittig angeordneten Planetenträgers aus Blech. Sollen derartige Differentiale für höhere Belastungen ausgelegt werden, wird entsprechend mehr Bauraum benötigt. Das Differential wird schwerer und teurer. Deshalb sind diese Typen des gattungsbildenden Standes der Technik vorzugsweise in Differentialen eingesetzt, mit denen relativ geringe Drehmomente übertragen werden müssen.
Wie anfangs erwähnt, ist auch die Zahnbreite ein Kriterium für die Höhe des übertragbaren Drehmoments. Je breiter der Zahneingriff ist, um so höhere Momente können übertragen werden. Durch breiter gestalteten Zahneingriff benötigen die Differentiale längs, also axial, mehr Bauraum und werden somit insgesamt schwerer und teurer.
In den zuvor beschriebenen Stirnraddifferentialen kämmen die Planetenräder eines Paares miteinander. Gleichzeitig steht jedes der Planetenräder eines Paares im verzahnenden Eingriff mit einem anderen Differenzglied als das andere Planetenrad der Paarung. Wenn in diesem Differential eins oder beide Planetenräder mit beiden Differenzgliedern (beispielsweise zugleich mit beiden Sonnenrädern) im Eingriff stehen würde, wäre der Ausgleich im Differential blockiert. Bei der Auslegung des Planetentriebes ist deshalb ausreichend Freiraum für die Verzahnung jeder der beiden Differenzglieder für sich gegenüber demjenigen Planetenrad vorzusehen, mit dem die Verzahnung dem jeweiligen Differenzglied nicht im Eingriff stehen darf. In dem Differential nach EP 0 918 177 A1 ist dafür ausreichend axialer Bauraum zwischen den Zahneingriff zur jeweiligen Sonne vorgesehen, indem das Planetenrad um den Betrag des axial benötigten Bauraums länger ist. Eine derartige Anordnung erfordert durch das axial längere Planetenrad zusätzlichen axialen Bauraum.
Es gibt die in DE 196 12 234 A1 beschriebenen Stirnraddifferentiale, die wohl den nächstliegenden Stand der Technik zu betrachteten Gattung bilden. Diese Differentiale sind sehr kompakt ausgebildet, weil die miteinander im Eingriff stehende Planetenräder zwei Durchmesserstufen aufweisen und wechselseitig mit den Sonnenrädern „verschachtelt“ sind.
Eine schon vor dem Anmeldetag von EP 0 918 177 A1 bekannte Anordnung in Stirnraddifferentialen zeigt DE 196 12 234 A1 , indem die Sonnenräder die Differenzglieder sind. Die Sonnenräder stehen im Eingriff mit Planetenräderpaaren. Die Planetenräder eines Paares sind auch miteinander verzahnt. Um den Planetentrieb möglichst kompakt zu gestalten, weisen die Planetenräder längs mittig zwischen zwei verzahnten Abschnitten einen nicht verzahnten Abschnitt auf. Der nicht verzahnte Abschnitt weist einen geringeren Außendurchmesser auf als die beidseitig begrenzenden verzahnten Abschnitte. Der Außendurchmesser des nicht verzahnten Durchmessers ist dabei geringer als der kleinste Fußkreisdurchmesser der angrenzenden Verzahnung. Einer der verzahnten Abschnitte eines jeden der Planetenräder eines Paars ist für den Zahneingriff mit einem anderen der Sonnenräder. Über den anderen verzahnten Abschnitt sind die Planetenräder des Paars miteinander verzahnt. In die dazwischen liegende radiale Umfangslücke, die den verzahnungslosen Abschnitt umgibt, taucht berührungslos diejenige Verzahnung des Sonnenrades ein, mit der das jeweilige Planetenrad nicht verzahnt ist. Diese in der Anordnung nach DE 196 12 234 A1 gezeigten Planetenräder sind relativ aufwändig herzustellen, da zum einen die Zahnbreite der verzahnten Abschnitte nicht gleich ist und da der nicht verzahnte Abschnitt mit dem geringeren Außendurchmesser zwischen den beiden verzahnten Abschnitten angeordnet ist. Die unsymmetrische Anordnung der Planeten Räder eines Paares lässt auch keine optimale axiale Bauraumausnutzung zu, da axial zwischen den verzahnten Abschnitten jedes Planetenrades ausreichend axialer Bauraum für den Eingriff eines Sonnenrades vorhanden sein muss.
Weitere Bauweisen für Stirnraddifferentiale finden sich in den folgenden Druckschriften: DE 195 45 032 A1 , DE 600 18 835 T2 , US 3 738 192 A und US 1 409 347 A.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, das Stirnraddifferential zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung ist in Stirnraddifferentialen einsetzbar; deren Planetenräder mit Differenzgliedern im Eingriff sind. Die Differenzglieder sind, wie schon erwähnt, entweder Hohlräder oder Sonnenräder und vorstehend beschrieben.
Die Planetenräder und Sonnenräder sind in dem erfindungsgemäßen Differential wie folgt beschrieben ausgebildet und angeordnet:

a. Jedes Planetenpaar weist zwei Planetenräder auf, die vorzugsweise identisch als Gleichteile gestaltet sind.
b. Die Planetenräder weisen jeweils einen außenzylindrischen nicht verzahnten Abschnitt und längs daneben einen verzahnten Abschnitt auf.
c. Die radialen äußeren Abmessungen (Außenradius) des nicht verzahnten Abschnitts sind geringer als die kleinstmöglichen radialen äußersten Abmessungen (beispielsweise Kopfkreisradius) des verzahnten Abschnitts. Dabei ist der Außendurchmesser des nicht verzahnten Abschnitts mindestens kleiner als der Zahnkopfdurchmesser vorzugsweise aber gleich oder kleiner als der Zahnfußdurchmesser des verzahnten Abschnitts.
d. Der verzahnte Abschnitt der betrachteten Planetenräder ist als Stirnverzahnung wie Geradverzahnung, Schrägverzahnung, Keilverzahnung oder schraubenförmige Verzahnung ausgebildet.
e. Jedes der Planetenräder sitzt auf einem separaten Planetenbolzen.
f. Der Planetenbolzen ist beidseitig in oder an dem Gehäuse gelagert.
g. Die Zapfen, mit denen das jeweilige Planetenrad alternativ aufgenommen ist, sind entweder einteilig mit einem Blechgehäuse ausgebildet oder als separate Bauteile in dieses eingebracht.
h. Nicht erfindungsgemäß zu vorgenannten Ausführungen der Lagerung der Planetenräder sind ein oder mehrteilige Zapfen einmaterialig mit dem Planetenrad ausgebildet oder separat an dem jeweiligen Planetenrad befestigte Elemente.
i. Das Planetenrad ist drehbar auf dem Planetenbolzen um die Bolzenachse gelagert.
j. Die nicht verzahnten Abschnitte der Planetenräder weisen längs in entgegengesetzte Richtung, so dass die Stirnseiten der nicht verzahnten Abschnitte jeweils längs nach außen, vorzugsweise zur Lagerung der Planetenbolzen im Gehäuse hin, weisen.
k. Jedes der Planetenräder eines Paares greift jeweils mit einem in Längsrichtung am Planetenrad außen liegenden Teilabschnitt seines verzahnten Abschnitts in die Verzahnung eines anderen der beiden Differenzglieder des Differentials ein.
l. Der außen liegende Abschnitt (äußerer Teilabschnitt) geht in Längsrichtung des Planetenrades betrachtet, also gleichgerichtet mit der Bolzenachse, von einem Ende des Planetenrades aus bis an einen, in Längsrichtung mittleren Teilabschnitt der Verzahnung.
m. Die Breite des äußeren Teilabschnitts, mit dem das jeweilige Planetenrad in die Innen- beziehungsweise Außenverzahnung des Differenzglieds eingreift, entspricht vorzugsweise der Hälfte der Breite der Verzahnung in Längsrichtung des verzahnten Abschnitts.
n. In die Umfangslücke eines jeden Planetenrads eines Paares, die um den nicht verzahnten Abschnitt ausgebildet ist, taucht jeweils die Verzahnung jenes Differenzglieds der zwei Differenzglieder radial und axial berührungslos ein, welches mit dem äußeren Teilabschnitt der Verzahnung des anderen Planetenrades des gleichen Paares kämmt.
o. Die Umfangslücke ist axial in die eine Längsrichtung durch den längs innen liegenden mittleren Teilabschnitt der Verzahnung und in die andere Längsrichtung beispielsweise durch das Gehäuse oder durch einen anderen Axialanschlag für das Planetenrad begrenzt.
p. Die Planetenräder eines Paares stehen jeweils an dem mittleren Teilabschnitt des verzahnten Abschnitts miteinander im Eingriff.
q. Der mittlere Teilabschnitt ist in Längsrichtung zwischen dem äußeren Teilabschnitt der Verzahnung und dem nicht verzahnten Abschnitt ausgebildet.
r. Typ und die Abmessung der Verzahnung des äußeren Abschnitts können sich an dem mittleren Abschnitt fortsetzen alternativ aber auch andere sein.
s. Die Breite des mittleren Teilabschnitts, an dem die Planetenräder miteinander verzahnt sind, ist vorzugsweise die andere Hälfte der Breite der Verzahnung in Längsrichtung des verzahnten Abschnitts.
t. Pro Differential sind mindestens drei, vorzugsweise jedoch vier oder fünf Stück der Paare angeordnet.

Die Längsrichtung ist mit den Bolzenachsen gleich. Wenn zuvor und hiernach der Begriff Zahnbreite und gleichbedeutendes verwendet wird, ist die mit der Bolzenachse gleichgerichtete Abmessung der Verzahnung gemeint.
Jedes dieser Planetenräder weist den nicht verzahnten Abschnitt auf, damit in diesen Stirnraddifferentialen jedes der Planetenräder eines Paares nicht mit beiden Differenzgliedern (mit beiden Sonnenrädern oder Hohlrädern) zugleich im Eingriff steht.
Aus den zuvor genannten Merkmalen folgt:

u. Die erforderliche Gesamtbreite des verzahnten Abschnitts eines jeden der Planetenräder ist vorzugsweise die Summe aus der Breite des Differenzglieds, dass im Zahneingriff mit dem Planeten und steht und aus der Breite des Teilabschnitts der Verzahnung, mit dem die Planetenräder des gleichen Paares miteinander kämmen - höchstens noch zuzüglich fertigungs-, montage- bzw. gestaltungsbedingter Abstände, Fasen, Abstandshalter und ähnlichem.
v. Die erforderliche Breite des nicht verzahnten Abschnitts des Planetenrades entspricht bevorzugt der Breite der Verzahnung des Differenzglieds, welches mit dem anderen Planetenrad des gleichen Paares kämmt - höchstens noch zuzüglich fertigungs-, montage- bzw. gestaltungsbedingter Abstände, Fasen, Abstandshalter und ähnlichem.
w. Die Verzahnung des Differenzgliedes taucht möglichst soweit in die Umfangslücke ein, dass sich das Differenzglied und das betreffende Planetenrad gerade noch nicht berühren.

Die Zahnbreite für den Zahneingriff der miteinander verzahnten Bauteile der erfindungsgemäßen Differentiale ist breiter als die des bisherigen gattungsbildenden Stands der Technik gleicher Außenabmessungen - denn, die Planetenräder sind im Paar miteinander und mit den Differenzgliedern ohne weitere axiale Lücken verschachtelt. Höhere Drehmomente sind übertragbar. Die Planetenräder sind nicht an einem gesonderten längs mittig im Differential angeordneten Planetenträger, sondern beidseitig im als Planetenträger fungierenden Gehäuse gelagert. Durch die zwei Lagerstellen anstelle nur einer ist die Konstruktion steifer und weniger anfällig gegen Verkippung und somit weniger anfällig gegen die durch Verkippung entstehenden Nachteile.
Die Paare eines Planetentriebs können umfangsseitig näher aufeinander gerückt werden, da zum einen die Belastungen pro Planeten auf jeweils zwei Lagerstellen im oder am Gehäuse verteilt werden und zum anderen die Gehäusekonstruktion an sich schon stabiler ist als dies ein mittig angeordneter scheibenförmiger Planetenträger aus Blech ist. Der Bauraum, der umfangseitig zwischen den einzelnen Lagerstellen für stützendes Material zur Verfügung stehen muss, ist gering. Der für einen mittig angeordneten Planetenträger benötigte axiale Bauraum entfällt durch die Lagerung im Gehäuse. Die Verzahnung kann um diesen Betrag zusätzlich breiter ausgeführt werden. Damit kann auch wieder der Berührradius verringert und auf die steifere Anordnung und somit gegen Verformungen weniger anfälliger Konstruktion wie die nach 2 mit dem Eingriff der Planetenräder in Sonnenräder zurückgegriffen werden. Die Herstellung des Planetentriebs ist kostengünstiger, da die aufwändige Herstellung der Hohlräder entfällt. Aufwändig ist zum Beispiel die Innenbearbeitung der Innenverzahnung.
Sowohl die Gehäuseabschnitte als auch die Sonnenräder sind auf einer gemeinsamen Drehachse des Differentials koaxial zueinander angeordnet. Die Sonnenräder sind um die Drehachse wahlweise mit Gleitlagerungen oder mit Wälzlagerungen in dem Gehäuse drehbar gelagert. Das Gehäuse selbst ist gegenüber der Umgebungskonstruktion um die Drehachse vorzugsweise wälzgelagert, kann aber auch gleitgelagert sein.

(1) Das Gehäuse ist durch einen topfförmigen Gehäuseabschnitt und einen scheibenförmigen Abschnitt gebildet.
(2) Sowohl der topfförmige Gehäuseabschnitt und der scheibenförmige Abschnitt sind vorzugsweise Kaltumformteile, z. B. Zieh- und Stanzteile aus dünnem Blech, in die die Aufnahmen für die Planetenräder und auch für die Differenzglieder eingebracht sind. Derartige Bauteile lassen sich kostengünstig herstellen.
(3) Die Flansche weisen Durchgangslöcher auf, durch die Schraubenelemente wie Stehbolzen oder Schrauben hindurch greifen.
(4) An einem der Gehäuseabschnitte sind anstelle der Durchgangslöcher umfangsseitig zylindrische Führungszapfen ausgebildet. Die vorzugsweise innen hohlzylindrischen Führungszapfen stehen axial aus dem Flansch hervor.
(5) Jeder Führungszapfen steckt jeweils in einem Durchgangsloch eines Lochflansches an dem anderen der Gehäuseabschnitte. Die im Querschnitt betrachtete Innenkontur des Durchgangsloches in dem Lochflansch korrespondiert passgenau mit der Außenkontur des Führungszapfens.
(6) Der eine Gehäuseabschnitt sitzt mit dem Lochflansch auf dem Führungszapfen und ist auf diesem zentriert.
(7) Ein Verbindungselement greift vorzugsweise in den längs durch den Führungszapfen hindurch entweder in ein Gewinde in dem Antriebsrad hinein oder ist alternativ verschraubt bzw. vernietet. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Schraub- oder Nietverbindung auch separat zu den Führungszapfen an anderer Stelle angeordnet sein.
(8) Die Durchgangslöcher oder Zapfen einer Flanschverbindung sind entweder auf einem gemeinsamen Lochkreis oder einzeln auf sich voneinander im Durchmesser unterscheidenden Lochkreisen angeordnet.
(9) Der kleinste Lochkreis für Durchgangslöcher oder Zapfen einer Flanschverbindung ist größer als der größte Hüllkreis der radial am weitesten von den Drehachsen entfernten Planetenräder.
(10) Alternativ dazu ist der Durchmesser des größten Lochkreises immer noch kleiner als der größte Hüllkreis um die Planetenräder, d.h. die Löcher der Flanschverbindung sind ganz oder teilweise umfangsseitig zwischen den einzelnen Planetenpaaren innerhalb des Hüllkreises ausgebildet.

Der Lochkreis ist ein gedachter Kreis, dessen Zentrum von der Drehachse senkrecht durchstoßen wird und auf dessen Kreislinie die parallel zur Drehachse ausgerichtete Mittelachse mindestens eines der Durchgangslöcher der Flanschverbindung liegt. In einer Flanschverbindung sind zumeist mehrere Mittellinien von Durchgangslöchern auf einem gemeinsamen Lochkreis angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, dass umfangsseitig zueinander benachbarte der Durchgangslöcher einer Flanschverbindung mit unterschiedlichen radiale in Abständen zur Drehachse in dem Flansch eingebracht sind, so dass diese zwangsläufig unterschiedliche Lochkreise zueinander aufweisen.
Der Hüllkreis um die Planetenräder ist ein gedachter Kreis, dessen Zentrum senkrecht von der Drehachse durchstoßen wird und der außen um die umfangsseitig zueinander beabstandeten Planetenräder gelegt ist. Dabei umfasst der Hüllkreis mindestens zwei umfangsseitig zueinander benachbarte Planetenräder, deren Bolzenachsen radial gleich weit von der Drehachse entfernt sind. Der größte Hüllkreis ist demnach der Hüllkreis, der die Planetenräder außen umfasst, die radial am weitesten von der Drehachse entfernt sind.
Gehäuseabschnitte mit den Merkmalen (5) bis (11) sind über die Zapfenführung, insbesondere umfangsseitig, aneinander abgestützt, so dass die Schraubverbindung von umfangsseitigen Belastungen aus Drehmomenten (Scherbeanspruchung) frei ist. Die Anzahl der Befestigungselemente, wie Schraubenelemente oder Nieten kann reduziert werden.
An Gehäusen nach dem Merkmal (11) wird umfangsseitig zwischen den einzelnen Paaren der Planetenräder Bauraum für die Verbindung der Gehäuseabschnitte genutzt. Die Verbindung der Gehäuseabschnitte untereinander wird steifer, so dass das ganze Differential steifer und weniger anfällig gegen Verformungen und Verlagerungen ist. Außerdem wird unter Umständen weniger radialer Bauraum für das Antriebsrad bzw. für seine Befestigung am Gehäuse benötigt, da die Befestigung radial nach innen zumindest teilweise zwischen die Planeten verlagert wurde.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen das Antriebsrad und dessen Befestigung auf dem Gehäuse gemäß nachfolgender Merkmale und beliebigen sinnvollen Kombinationen dieser:

i. Das Antriebsrad ist vorzugsweise ein Stirnrad mit Stirnverzahnung beliebigen Typs für alle denkbaren Ausführungen.
ii. Das Antriebsrad ist alternativ ein Zahnring, der mit seinem Innenumfang zumindest teilweise auf einem außenkonischen oder außenzylindrischen Abschnitt, vorzugsweise dem topfförmigen Gehäuseabschnitt, sitzt.
iii. Der Zahnring ist axial an dem Radialflansch abgestützt.
iv. Der Sitz ist entweder mit einer Spielpassung, Übergangspassung oder Presspassung ausgeführt beziehungsweise durch die konische Verbindung selbst gehemmt.
v. Der Zahnring ist alternativ oder zusätzlich zu den vorgenannten Merkmalen iii. bis iv. auf dem Gehäuse durch Stoffschluss wie Schweißen befestigt.
vi. Der Zahnring weist alternativ zu der zuvor mit den Merkmalen i. bis vi. beschriebenen Variante zwei sich im Durchmesser voneinander unterscheidende Innenumfangsflächen auf.
vii. Die Innenumfangsfläche mit dem größeren Innendurchmesser sitzt auf mindestens einem Radialflansch eines der Gehäuseabschnitte.
viii. Die Innenumfangsfläche mit dem kleineren Innendurchmesser sitzt auf einem der Gehäuseabschnitte.
ix. Der Zahnring stützt sich mit einer zwischen den beiden Innenumfangsflächen radial ausgerichteten Kreisringfläche an einem Radialflansch ab.
x. Von der Kreisringfläche gehen axial Gewindebohrungen mit Innengewinde aus, in die entweder jeweils ein Stehbolzen oder eine Schraube zur Befestigung des Zahnrings an dem Gehäuse und/oder zur Befestigung der Gehäuseabschnitte aneinander eingeschraubt ist.
xi. Für alle zuvor genannten Ausführungen sind alternativ an einem der Gehäuseabschnitte oder wechselseitig an beiden Gehäuseabschnitten anstelle der Durchgangslöcher umfangsseitig zylindrische Führungszapfen angeordnet. Die innen hohlzylindrischen Führungszapfen stehen axial aus dem Flansch in Richtung des anderen Gehäuseabschnitts hervor.
xii. Jeder Führungszapfen greift jeweils in ein Durchgangsloch eines gegenüberliegenden Lochflansches an dem anderen Gehäuseabschnitt ein. Die Außenkontur des Führungszapfens korrespondiert so mit der Innenkontur des Durchgangsloches, dass der Führungszapfen eng in dem Durchgangsloch geführt ist. Der Gehäuseabschnitt ist über mehrere am Umfang verteilte der Führungszapfen in den Durchgangslöchern des anderen Gehäuseabschnitts zur Drehachse und zu dem anderen Gehäuseabschnitt konzentrisch zentriert.
xiii. An dem Antriebsrad ist ein weiterer Führungszapfen ausgebildet. Der weitere Führungszapfen ist zumindest in seiner Außenkontur zu dem Führungszapfen am Gehäuseabschnitt identisch und greift von der anderen Seite axial in das Durchgangsloch ein. Das Antriebsrad ist über mehrere am Umfang verteilte der weiteren Führungszapfen in den Durchgangslöchern zur Drehachse und zu dem Gehäuse konzentrisch zentriert. Jeweils ein Befestigungsmittel durchgreift die hohlen Führungszapfen und hält die Elemente axial aneinander.
xiv. Jeder Führungszapfen greift jeweils durch ein Durchgangsloch eines Lochflansches an dem anderen der Gehäuseabschnitte hindurch in ein Führungsloch des Zahnrings ein. Die im Querschnitt betrachtete Innenkontur des Führungslochs in dem Zahnring korrespondiert passgenau mit der Außenkontur des Führungszapfens. Zahnring und Gehäuse sind zueinander konzentrisch zur Drehachse zentriert.
xv. In dem Führungsloch folgt auf den Führungsabschnitten ein Innengewinde oder ein Durchgangsloch für die axiale Befestigung der Gehäuseabschnitte mit dem Zahnring mittels Schraub- oder Nietverbindung.
xvi. Der Führungszapfen ist einteilig mit dem Flansch des betreffenden Gehäuseabschnitts aus dessen Material ausgebildet.
xvii. Der Führungszapfen ist eine separate Hülse, die vorzugsweise mittels Presssitz und/oder Stoffschluss an dem Flansch des betreffenden Gehäuseabschnitts befestigt ist.

In das Antriebsrad eingeleitete Drehmomente werden von dem Antriebsrad über die Führungszapfen direkt an die Gehäuseabschnitte weitergegeben, ohne dass die Verbindungselemente durch Scherkräfte belastet sind. Die Differentiale sind auch deshalb mit wesentlich höheren Drehmomenten belastbar.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen nachfolgend beschriebene Ausführungen der Sonnenräder:

I. Die Sonnenräder sind hinsichtlich ihrer Gestalt vorzugsweise Gleichteile.
II. Die Sonnenräder sind aus zwei hohlzylindrischen Abschnitten gebildet, die sich in ihren radialen Außenabmessungen voneinander unterscheiden.
III. Der hohlzylindrische Abschnitt mit den radial größeren Außenabmessungen weist stirnseitig umlaufend eine Verzahnung für den Eingriff in Planetenräder auf.
IV. Die Sonnenräder sind jeweils mit einer Flanke in Längsrichtung axial an jeweils einem Gehäuseabschnitt mittels Gleitlagerung oder Wälzlagerung um die Drehachse des Stirnraddifferentials drehbar gelagert. Die Flanke erstreckt sich radial zwischen der Außenverzahnung und dem hohlzylindrischen Abschnitt mit den radial kleineren Außenabmessungen.
V. Jedes der Sonnenräder ist radial jeweils in einer hohlzylindrischen Aufnahme eines der Gehäuseabschnitte mittels Gleit- oder Wälzlagerung um die Drehachse des Stirnraddifferentials drehbar gelagert.
VI. Die Sonnenräder sind Gleichteile, d.h., ihre Konstruktion und Abmessungen sind gleich
VII. Die Sonnenräder sind einteilig ausgebildet.
VIII. Die Sonnenräder sind alternativ zu Merkmal VII zusammengesetzte Bauelemente aus einem Zahnring auf einem Grundkörper, wobei der Zahnring vorzugsweise der Abschnitt mit den größeren radialen Abmessungen und der Grundkörper der hohlzylindrische Zahnring mit den kleineren radialen Abmessungen ist.
IX. In die Sonnenräder sind alternativ und/oder gleichzeitig zu den Merkmalen I bis VIII Elemente von Antriebsgelenken, beispielsweise die Glocken (Außengehäuse) mit Laufbahnen, für z. B. Tripoderollen, integriert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Gattungsbildender Stand der Technik ist auch anhand der 1 und 2 im Kapitel Gebiet der Erfindung am Anfang dieses Dokuments und Ausführungsbeispiele der Erfindung sind ab 3 wie folgt beschrieben:

1 zeigt das Prinzip eines Stirnraddifferentials des der Erfindung zu Grunde liegenden Standes der Technik, bei dem die Differenzglieder Hohlräder sind, schematisch,
2 zeigt das Prinzip eines Stirnraddifferentials des der Erfindung zu Grunde liegenden Standes der Technik, bei dem die Differenzglieder Sonnenräder sind, schematisch,
3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stirnraddifferentials, längs entlang der Drehachse geschnitten dargestellt,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stirnraddifferentials, längs entlang der Drehachse geschnitten dargestellt,
5 die Anordnung von fünf Planetensätzen in erfindungsgemäßen Stirnraddifferentialen, wobei die rechte Seite des Differentials dargestellt ist,
6 das Detail Z, die Anordnung eines Paares von Planetenrädern im Stirnraddifferential, aus den 3 und 4 nicht maßstäblich und vergrößert,
6a ein Ausführungsbeispiel eines Planetenrads, als Einzelteil dargestellt,
6b ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Planetenrads, als Einzelteil dargestellt
7 das Planetenpaar nach 6 entlang der Linie VII-VII quer geschnitten,
8 das Planetenpaar nach 6 entlang der Linie VIII-VIII quer geschnitten,
9 das Planetenpaar nach 6 entlang der Linie IX-IX quer geschnitten,
10 einen Längsschnitt durch ein Planetenrad des Planetenpaares aus 6, geschnitten entlang der Linie X-X in 9,
11 einen Längsschnitt durch das andere Planetenrad das Planetenpaar was aus 6, geschnitten entlang der Linie XI-XI in 9,
12 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stirnraddifferentials, längs entlang der Drehachse geschnitten dargestellt, dessen Aufbau im Wesentlichen der Stirnraddifferentials nach 4 entspricht, dessen Sonnenräder jedoch gleichzeitig als Außenteile von Antriebsgelenken ausgebildet sind,
13 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stirnraddifferentials, längs entlang der Drehachse geschnitten dargestellt,
14 die Verbindung der Gehäuseabschnitte mit dem Antriebsrad anhand des Details X aus den 4, 12 und 13 vergrößert und nicht maßstäblich,
15 das Detail X aus den 4,12 und 13 vergrößert und nicht maßstäblich mit einer zu der nach 14 alternativ gestalteten Verbindung,
16 eine Frontalansicht des Stirnraddifferentials nach 13 und
17 das Detail X aus den 4,12 und 13 vergrößert und nicht maßstäblich mit einer zu der nach 14 weiteren alternativ gestalteten Verbindung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stirnraddifferentials 18. Das Stirnraddifferential 18 weist ein Antriebsrad 19 auf, das ein ringförmiges Stirnrad ist. Weiterhin ist das Stirnraddifferential 18 in einem zweiteiligen Gehäuse 20 zusammengefasst. Das Gehäuse 20 ist die Summenwelle 50. In dem Gehäuse 20 sind fünf Paare Planetenräder 21 und 22 aufgenommen. Die Planetenräder 21 und 22 stehen im Eingriff mit Sonnenrädern 23 und 24. Die Sonnenräder 23 und 24 sind die Abtriebsräder 6 und 7 und somit die Differenzglieder des Planetentriebs. Die Abtriebsräder 6 und 7 sind separat zueinander um die Drehachse 4 drehbar in dem Gehäuse 20 gelagert und sind mit nicht dargestellten Gelenkwellen verbunden. Die Anordnung der Summenwelle und der Differenzwellen entspricht der nach 2.
Das Gehäuse 20 ist durch einen topfförmigen Gehäuseabschnitt 27 und einen scheibenförmigen Abschnitt 28 gebildet. Sowohl der topfförmige Gehäuseabschnitt 27 und der scheibenförmige Abschnitt 28 sind vorzugsweise Kaltumformteile, z. B. Zieh- und Stanzteile aus dünnem Blech. Jeder der Gehäuseabschnitte 27 und 28 weist Aufnahmen 31 und 32 für Planetenbolzen 29 und 30 auf.
Der topfförmige Gehäuseabschnitt 27 ist mit einem Radialflansch 33 versehen. Das Antriebsrad 19 ist auf den hohlzylindrischen Abschnitt 25 aufgesetzt oder alternativ aufgepresst. Der Radialflansch 33 kann beim Aufpressen als Axialanschlag dienen. Das zahnringförmige Antriebsrad 19 liegt axial an dem Radialflansch 33 an. In das Antriebsrad 19 sind in axiale Gewindebohrungen Innengewinde 46 eingebracht. Der Lochkreis mit dem Durchmesser DL, auf dem die Innengewinde 46 angeordnet sind und die Teilung, mit der die Innengewinde 46 umfangsseitig zueinander benachbart sind, sind identisch zu dem Lochkreis in den gleichen Durchmesser DL und der Teilung, mit dem in dem Radialflansch 33 und in dem scheibenförmigen Abschnitt 27 Durchgangslöcher 35 für Schrauben 34 angeordnet und umfangsseitig zueinander benachbart sind (siehe auch 4 und 5). Die Durchgangslöcher 35 der Flanschverbindung und das jeweilige dazugehörige Innengewinde 46 sind für eine Steckschraubverbindung mit jeweils einer Schraube 45 oder mit einem Stehbolzen zueinander aus-gerichtet. Der Durchmesser DL des Lochkreises ist größer als der Durchmesser DP des gedachten Hüllkreises, der außen alle Planetenräder 21 und 22 umgibt.
Jedes der Planetenräder 21 und 22 ist separat auf dem Planetenbolzen 29 bzw. 30 gleit- oder wälzgelagert. Die Planetenräder 21 und 22 eines Paares stehen über die verzahnten Abschnitte 37 miteinander im Zahneingriff. Jedes der Planetenräder 21 und 22 eines Paares kämmt außerdem jeweils mit einem anderen der zwei als Sonnenrad 23 und 24 ausgebildeten Abtriebsräder 6 bzw. 7 als das andere Planetenrad 21 bzw. 22 des gleichen Paares.
In 4 ist ein Stirnraddifferential 53 mit einem zweiteiligen Gehäuse 54 gezeigt, dessen Gehäuseabschnitte 55 sich von dem Gehäuse 20 des Stirnraddifferentials 18 unterscheiden und das mit einer zum Stirnraddifferential 18 vergleichsweise anderen Aufnahme bzw. Befestigung eines Antriebsrads 56 versehen ist. Die Ausführung und Anordnung der Planetenräder 21 und 22 auf Planetenbolzen 29 beziehungsweise 30 sowie der Zahneingriff in Sonnenräder 23 und 24 sind mit dem Stirnraddifferential 18 vergleichbar.
Die Gehäuseabschnitte 55 des Stirnraddifferentials 53 sind topfförmig ausgebildete und kalt geformte Teile aus Blech sowie zueinander identisch gestaltet. In den Gehäuseabschnitten 55 sind die Aufnahmen 31 bzw. 32 für die Planetenbolzen 29 oder 30 ausgebildet. Bei der Gehäuseabschnitte 55 sind jeweils mit einem Radialflansch 33 versehen, in dem Durchgangslöcher 35 für Befestigungselemente eingebracht sind.
Das Antriebsrad 56 ist ein Zahnring, der zwei sich im Durchmesser voneinander unterscheidende Innenumfangsflächen 57 und 58 aufweist. Die Innenumfangsfläche 57 mit dem größeren Innendurchmesser sitzt auf mindestens einem Radialflansch 33 eines der Gehäuseabschnitte 55, ist jedoch vorzugsweise auf beiden der Gehäuseabschnitte 55 zur Drehachse 4 zentriert und geführt. Die Innenumfangsfläche 58 mit dem kleineren Innendurchmesser sitzt entweder auf den hohlzylindrischen Abschnitt 25 oder ist durch einen Radialspalt von diesem getrennt. Der Zahnring stützt sich mit einer Kreisringfläche an einem Radialflansch 33 ab. Die Kreisringfläche 59 ist radial zwischen den beiden Innenumfangsflächen 57 und 58 ausgerichtet.
Von der Kreisringfläche 59 gehen axial Gewindebohrungen mit jeweils einem Innengewinde 46 oder Durchgangsbohrungen für Niete beziehungsweise Führungshülsen aus, in die in diesem Fall eine Schraube 34 zur Befestigung des Antriebsrads 56 an dem Gehäuse 54 und zur Befestigung der Gehäuseabschnitte 55 aneinander eingeschraubt ist. Die Lochkreisdurchmesser DL für die Innengewinde 46 und Durchgangslöcher 35 ist gleich und ist größer als der Hüllkreisdurchmesser DP, der die Planeten radial am weitesten außen angeordneten Planetenräder 21, 22 umgibt.
Die Sonnenräder 23 und 24 sind axial in die Längsrichtung nach außen jeweils mittels einer Gleitscheibe 26 an dem jeweiligen Gehäuse 20 beziehungsweise 54 abgestützt. In radialer Richtung sind die Sonnenräder 23 und 24 ebenfalls gleitgelagert.
Die Gestaltung und die Anordnung der Planetenräder 21 und 22 sowie der Zahneingriff dieser miteinander und in die Sonnenräder 23 und 24 ist in den 5 bis 11 gezeigt. Die nachfolgend beschriebenen Anordnungen sind in den Stirnraddifferentialen 18, 53, 62 und 65 gleich ausgebildet, so dass die Beschreibungen der 6 bis 11 auch für die Stirnraddifferentiale 62 und 65 zutreffen.
5 zeigt die Gesamtansicht des geöffneten Stirnraddifferentials 18 beziehungsweise 53, wobei in 5 die rechte Seite des Differentials mit dem Sonnenrad 24 ohne Gehäuse 20 beziehungsweise 54 dargestellt ist. Es sind fünf Paare der Planetenräder 21 und 22 umfangsseitig angeordnet.
6 zeigt das Detail Z nach 3 und 4 und auch den Verzahnungseingriff der Planetenräder 21 und 22 in die Außenverzahnung 51 beziehungsweise 52 der Sonnenräder 69, 70 des Differentials 66 nach den 13 und 16. Die Planetenräder 21 und 22 sind identisch zueinander ausgebildet und sind abgesetzt gestaltet. 6a und 6b zeigen jeweils ein Planetenrad 21 beziehungsweise 22 als Einzelteil entweder mit Geradverzahnung oder mit Schrägverzahnung. Sie weisen einen vorwiegend zylindrisch ausgebildeten nicht verzahnten Abschnitt 43 auf, dessen Außendurchmesser DA geringer ist als der Außendurchmesser verzahnten Abschnitts 37 am Kopfkreis DK. Der verzahnungsfreie Abschnitt 43 und der verzahnte Abschnitt 37 sind unmittelbar zueinander benachbart. Der Außendurchmesser DA des nicht verzahnten Abschnitts 43 ist vorzugsweise auch kleiner als der Fußkreisdurchmesser FK der Verzahnung des verzahnten Abschnitts 37.
Die Planetenräder 21 und 22 eines Paares sind so auf dem Planetenbolzen 29 und 30 angeordnet, dass die nicht verzahnten Abschnitte 43 der Planetenräder 21, 22 längs in entgegengesetzte Richtung weisen (siehe 5). Die Stirnseiten 42 der nicht verzahnten Abschnitte 43 weisen jeweils längs nach außen, vorzugsweise zu den Aufnahmen 31, 32 für die Planetenbolzen 29 und 30 im Gehäuse 20 bzw. 55 hin.
Jedes der Planetenräder 21, 22 eines Paares greift jeweils mit einem in Längsrichtung am Planetenrad 21, 22 außen liegenden Teilabschnitt 44 seines verzahnten Abschnitts 37 in die Verzahnung eines anderen Abtriebsrads 6, 7 des Differentials ein. In diesem ist die Verzahnung der Abtriebsräder 6 und 7 eine Außenverzahnung 51 beziehungsweise 52 an den Sonnenrädern 23 und 24.
Der außen liegende Teilabschnitt 44 (äußerer Teilabschnitt) erstreckt sich gleichgerichtet mit der Bolzenachse 29, von einem Ende des Planetenrades 21 bzw. 22 aus bis an einen, in Längsrichtung betrachtet, innen liegenden Teilabschnitt 48 (mittlerer Teilabschnitt) des verzahnten Abschnitts 37 (siehe auch 6b). In 6 ist das Planetenrad 21 geschnitten im Vordergrund dargestellt. Von dem Planetenrad 22 ist nur der außen liegende Teilabschnitt 44 durch die Umfangslücke 49 hindurch zu erkennen. Die Umfangslücke 49 umgibt in dieser Ansicht den nicht verzahnten Abschnitt 43 des Planetenrades 21. Der außen liegende verzahnte Teilabschnitt 44 ist in etwa so breit wie der radiale Absatz 60 mit Außenverzahnung 51 beziehungsweise 52 und muss nur so breit sein, wie die Außenverzahnung 51 längs breit ist. Der mittlere verzahnte Teilabschnitt 48 ist so breit wie der axiale Abstand zwischen den radialen Absätzen 60 der Sonnenräder 23 und 24. Wie insbesondere aus den Darstellungen der 6b, 10 und 11 zu entnehmen ist, ist der Anteil eines jeden Abschnitts an der Gesamtbreite des jeweiligen Planetenrades 21 oder 22 in etwa 1/3. Die Breite des äußeren Teilabschnitts 44, mit dem das jeweilige Planetenrad 21 bzw. 22 in die Au-ßenverzahnung 51 beziehungsweise 52 des Differenzglieds eingreift, ist in diesem Fall in Längsrichtung die halbe Breite der Verzahnung des verzahnten Abschnitts 37.
7 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie VII-VII in 6 und damit eine Darstellung des Zahneingriffs an der in 6 rechten Seite des jeweiligen Stirnraddifferentials 18 bzw. 53. Das Planetenrad 22 ist mit dem außen liegenden Teilabschnitt 44 mit der Außenverzahnung 52 des Sonnenrads 24, 70 verzahnt. Der Zahneingriff ist noch einmal in einer an anderen Ansicht in 11 dargestellt. Der nicht verzahnte Abschnitt 43 des Planetenrades 21 steht rechts in 6 mit dem Sonnenrad 24 nicht im Eingriff. Die Außenverzahnung 52 des Sonnenrads 24, 70 taucht an dieser Stelle in den durch die Umfangslücke 49 entstandenen Freiraum so ein, dass die Außenverzahnung 52 den nicht verzahnten Abschnitt 43 gerade noch nicht berührt.
8 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in 6 und damit eine Darstellung des Zahneingriffs an der linken Seite des Stirnraddifferentials 18 beziehungsweise 53 nach 6. Das Planetenrad 21 kämmt mit dem außen liegenden Teilabschnitt 44 mit der Außenverzahnung 51 des Sonnenrads 23, 69. Der Zahneingriff des Planetenrads 21 ist noch einmal in 10 dargestellt. Der nicht verzahnte Abschnitt 43 des Planetenrad 22 steht links in 6 mit dem Sonnenrad 23 nicht im Eingriff. Die Außenverzahnung 51 des Sonnenrads 23, 69 taucht an dieser Stelle in den durch die Umfangslücke 49 entstandenen Freiraum so ein, dass die Außenverzahnung 51 den nicht verzahnten Abschnitt 43 gerade noch nicht berührt.
9 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in 6 und damit eine Darstellung des Zahneingriffs im mittleren Bereich des jeweiligen Stirnraddifferentials 18 beziehungsweise 53 nach 6. Es ist dargestellt, wie die innen liegenden verzahnten Teilabschnitte 48 der Planetenräder 21 und 22 eines Paares miteinander kämmen. In der Darstellung ist zwar auch das Sonnenrad 24, 70 zu sehen, es steht jedoch nicht mit den Teilabschnitten 48 im Zahneingriff. Das Sonnenrad 24 ist in dieser Darstellung in die Bildebene senkrecht hinein nach den verzahnten Teilabschnitten 48 angeordnet. Der mittlere Teilabschnitt 48 ist in Längsrichtung zwischen dem äußeren Teilabschnitt 44 des mit Zähnen versehenen Abschnitts 37 und dem Abschnitt 43 ohne Zähne ausgebildet (siehe auch 6a).
Die Sonnenräder 23 und 24 sind hinsichtlich ihrer Gestalt vorzugsweise Gleichteile und aus zwei hohlzylindrischen Abschnitten gebildet, die sich in ihren radialen Außenabmessungen voneinander unterscheiden (3 und 4). Der in Durchmessern kleinere hohlzylindrische Abschnitt ist der Grundkörper 61. Der radiale Absatz 60 mit Au-ßenverzahnung 51 beziehungsweise 52 ist ein hohlzylindrischer Abschnitt mit einem größeren Außendurchmesser als der Grundkörper 61. Der radiale Absatz 60 ist einteilig mit dem Grundkörper 61 ausgebildet.
Das Stirnraddifferential 62 nach 12 ist, wie das in 4 und folgende Zeichnungen gezeigte Stirnraddifferential 53 aufgebaut, weist jedoch anders gestaltete Sonnenräder 63 und 64 auf. Die Sonnenräder 63 und 64 weisen gleichzeitig Elemente 65 von Abtriebswellen (Differenzglieder) auf. In diesem Fall ist das Sonnenrad gleichzeitig das Gehäuse (Gelenkglocke) eines nicht weiter dargestellten Gleichlaufgelenks. Die Elemente 65 sind die Laufbahnen für Tripoderollen.
Das Stirnraddifferential 66 nach 13 ist mit einem Antriebsrad 67 versehen und weist ein zweiteiliges Gehäuse 68 auf. In dem Gehäuse 68 sind die Planetenräder 21 und 22 paarweise angeordnet. Wie aus 16 ersichtlich ist, weist das Stirnraddifferential 66 vier Stück der Paare auf. Die Planetenräder 21 und 22 stehen gemäß dem zuvor schon mit den 6 bis 11 gezeigten Prinzip im Zahneingriff mit Verzahnungen 51 beziehungsweise 52 an Sonnenrädern 69 und 70. Der einzige Unterschied ist die Anzahl der Planetensätze, die an dem Stirnraddifferential 66 vier und an dem Stirnraddifferential 53 bzw. 18 fünf ist.
Die Sonnenräder 69 und 70 sind Gleichteile. Jedes Sonnenrad 69 beziehungsweise 70 ist zweiteilig aus einem hohlzylindrischen Abschnitt 71 und einem hohlzylindrischen Abschnitt 72 gebildet. Die radialen Abmessungen des hohlzylindrischen Abschnitts 71 sind kleiner als die radialen Abmessungen des hohlzylindrischen Abschnitts 72. Der hohlzylindrische Abschnitt 72 ist ein Zahnring entweder mit Außenverzahnung 51 oder 52. Der Zahnring ist auf den hohlzylindrischen Abschnitt 71 aufgepresst und/oder in anderer geeigneter Weise form-, kraft- und/oder stoffschlüssig befestigt. An dem jeweiligen Sonnenrad 69 beziehungsweise 70 sind Laufbahnen für Wälzlager 73 und 74 ausgebildet. Das Wälzlager 73 ist für die axiale Lagerung des jeweiligen Sonnenrades 69 beziehungsweise 70 und das Wälzlager 74 ist ein Radiallager.
Das Gehäuse 68 ist aus zwei zueinander identischen Gehäuseabschnitten 75 gebildet. Die Gehäuseabschnitte 75 sind im wesentlichen topfförmig ausgebildet und mit einem Radialflansch 77 versehen. Der Topf 76 des jeweiligen Gehäuseabschnitts 75 ist am Umfang an mehreren Stellen nach innen in Richtung der Drehachse 4 eingeformt, so dass jeweils zwischen zwei umfangsseitig zueinander benachbarten Paaren aus Planetenrädern 21 und 22 radiale Einzüge 78 am Topf 76 entstehen. Die Form des Topfes 76 erinnert in der Ansicht nach 16 an ein vierblättriges Kleeblatt. Der Radialflansch 77 erstreckt sich in Richtung der Drehachse 4 bis in die Einzüge 78 und weist dort die Durchgangslöcher 35 für die Befestigung der Gehäuseabschnitte 75 aneinander und für die Befestigung des Antriebsrads 67 an dem Gehäuse 68 auf. Befestigungselemente wie Schrauben 45 sind zumindest teilweise umfangsseitig zwischen zwei benachbarten Paaren aus Planetenrädern 21 und 22 angeordnet.
Für alle zuvor genannten Ausführungen der Befestigung der Gehäuseabschnitte 55 bzw. 75 aneinander sind alternativ, nicht erfindungsgemäß, an einem der Gehäuseabschnitte 55 bzw. oder wechselseitig an beiden Gehäuseabschnitten 55 bzw. 75 anstelle der Durchgangslöcher 35 umfangsseitig zylindrische Führungszapfen 79, 80 und 81 angeordnet. Derartige Verbindungen sind in den 14,15 und 17 dargestellt und nachfolgend beschrieben. Die 14,15 und 17 sind vergrößerte und nicht maßstäbliche Darstellungen der Details X der Stirnraddifferentiale 18, 53 und 66. Die bevorzugt innen hohlzylindrischen Führungszapfen 79, 80, 81 stehen axial aus dem Flansch in Richtung des anderen Gehäuseabschnitts hervor.
14 zeigt einen stanzgezogenen Führungszapfen 79, dessen axiale Dicke im wesentlichen der Blechdicke des Radialflansches 33 beziehungsweise 77 entspricht. Es sind mehrere der Führungszapfen umfangsseitig des Gehäuseabschnitts 75 beziehungsweise 55 angeordnet. Der Führungszapfen 79 ist einteilig mit dem Radialflansch 33 bzw. 77 des betreffenden Gehäuseabschnitts 75 bzw. 55 und aus dessen Material ausgebildet.
Jeder der Führungszapfen 79 ragt in etwa bis zur Hälfte in ein Durchgangsloch 35 des gegenüberliegenden Radialflansches 33 hinein. In die andere Hälfte des Durchgangsloches 35 ragt ein weiterer Führungszapfen 82 hinein, der an einem der Antriebsräder 56, 67 ausgebildet ist. Beide Führungszapfen 79 und 82 sind hohl. Dem Führungszapfen 82 schließt sich an der von dem Führungszapfen 79 abgewandten Seite ein Durchgangsloch 83 beziehungsweise eine Gewindebohrung mit Innengewinde 84 an. Die Gehäuseabschnitte 55 beziehungsweise 75 und das jeweilige Antriebsrad sind mittels eines Befestigungselementes in diesem Fall in Form einer Schraube 45 axial miteinander befestigt.
In dem mit 15 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung greift jeder Führungszapfen 80 durch ein Durchgangsloch 35 eines Lochflansches an dem anderen der Gehäuseabschnitte 55 bzw. 75 hindurch in ein Führungsloch 85 des betreffenden Zahnrings ein. Der Führungszapfen 80 ist gezogen und einteilig mit dem Radialflansch 33 des betreffenden Gehäuseabschnitts 55 bzw. 75 ausgebildet. Die im Querschnitt betrachtete Innenkontur des Führungslochs 85 in dem Zahnring korrespondiert passgenau mit der Außenkontur des Führungszapfens 80. Zahnring und Gehäuse 20 beziehungsweise 54 sind zueinander konzentrisch zur Drehachse 4 zentriert.
In dem Führungsloch 85 folgt auf den Führungsabschnitt ein Innengewinde 46 oder ein Durchgangsloch für die axiale Befestigung der Gehäuseabschnitte 55 bzw. 75 mit dem Zahnring mittels Schraub- oder Nietverbindung.
Der Führungszapfen 81 in der Darstellung nach 17 ist eine separate Hülse, die in dem Radialflansch 33 des betreffenden Gehäuseabschnitts 55 bzw. 75 befestigt ist.
Jeder Führungszapfen 81 greift durch ein Durchgangsloch 35 eines Lochflansches an dem anderen der Gehäuseabschnitte 55 bzw. 75 hindurch in ein Führungsloch 85 des betreffenden Zahnrings ein. Die im Querschnitt betrachtete Innenkontur des Führungslochs 85 in dem Zahnring korrespondiert passgenau mit der Außenkontur des Führungszapfens 81. Zahnring und Gehäuse 20 beziehungsweise 54 sind zueinander konzentrisch zur Drehachse 4 zentriert und mit einer Schraube 45 axial aneinander befestigt.
Bezugszahlenliste

1: Stirnraddifferential des gattungsbildenden Standes der Technik
2: Antriebsrad
3: Stirnrad
4: Drehachse
5: Planetenträger
6: Abtriebsrad
7: Abtriebsrad
8: Hohlrad
9: Hohlrad
10: Abtriebswelle
11: Abtriebswelle
12: Planetenbolzen
13: Planetenbolzen
14: Planetenrad
15: Planetenrad
16: Bolzenachse
17: Bolzenachse
18: Stirnraddifferential
19: Antriebsrad
20: Gehäuse
21: Planetenrad
22: Planetenrad
23: Sonnenrad
24: Sonnenrad
25: hohlzylindrischer Abschnitt
26: Gleitscheibe
27: topfförmiger Gehäuseabschnitt
28: scheibenförmiger Gehäuseabschnitt
29: Planetenbolzen
30: Planetenbolzen
31: Aufnahme für Planetenbolzen
32: Aufnahme für Planetenbolzen
33: Radialflansch
34: Schraube
35: Durchgangsloch im Radialflansch
36: Stirnraddifferential des gattungsbildenden Standes der Technik
37: verzahnter Abschnitt des Planetenrads
38: nicht vergeben
39: nicht vergeben
40: Sonnenrad
41: Sonnenrad
42: Stirnseite
43: nicht verzahnter Abschnitt des Planetenrads
44: äußerer Teilabschnitt des verzahnten Abschnitts
45: Schraube
46: Innengewinde
47: nicht vergeben
48: mittlerer Teilabschnitt des verzahnten Abschnitts
49: Umfangslücke
50: Summenwelle
51: Außenverzahnung des Sonnenrads
52: Außenverzahnung des Sonnenrads
53: Stirnraddifferential
54: Gehäuse
55: Gehäuseabschnitt
56: Antriebsrad
57: Innenumfangsfläche mit dem größeren Innendurchmesser
58: Innenumfangsfläche mit dem kleineren Innendurchmesser
59: Kreisringfläche
60: radialer Absatz am Sonnenrad mit Außenverzahnung
61: Grundkörper des Sonnenrads.
62: Stirnraddifferential
63: Sonnenrad
64: Sonnenrad
65: Elemente von Antriebswellen
66: Stirnraddifferential
67: Antriebsrad
68: Gehäuse
69: Sonnenrad
70: Sonnenrad
71: hohlzylindrische Abschnitt des Sonnenrades.
72: Hohlzylindrische Abschnitt des Sonnenrades
73: Wälzlager
74: Wälzlager
75: Gehäuseabschnitt
76: Topf
77: Radialflansch
78: radialer Einzug im Topf
79: Führungszapfen
80: Führungszapfen
81: Führungszapfen
82: Führungszapfen
83: Durchgangsloch
84: Innengewinde
85: Führungsloch

Claims

Stirnraddifferential (18, 53, 62, 66) mit wenigstens einer Summenwelle (50) für die Verteilung von Drehmomenten an ein erstes Abtriebsrad (6) sowie an ein zweites Abtriebsrad (7) über mindestens drei aus jeweils einem ersten Planetenrad (21) und einem zweiten Planetenrad (22) gebildete Paare, wobei die Planetenräder (21, 22) eines Paares sich so einander gegenüberliegen und wirkverbunden sind, - dass einem ersten nicht verzahnten Abschnitt (43) des ersten Planetenrads (21) umfangsseitig ein zweiter axial äußerer Teilabschnitt (44) eines an dem zweiten Planetenrad (22) ausgebildeten zweiten verzahnten Abschnitts (37) berührungslos gegenüberliegt, - dass einem zweiten nicht verzahnten Abschnitt (43) an dem zweiten Planetenrad (22) ein erster axial äußerer Teilabschnitt (44) eines an dem ersten Planetenrad (21) ausgebildeten ersten verzahnten Abschnitts (37) berührungslos gegenüberliegt, - dass axial mittlere Teilabschnitte (48) der verzahnten Abschnitte (37) beider Planetenräder (21, 22) miteinander verzahnt sind, - dass jeder der mittleren Teilabschnitte (48) jeweils axial zwischen dem nicht verzahnten Abschnitt (43) und dem verzahnten äußeren Teilabschnitt (44) des jeweiligen Planetenrads (21, 22) ausgebildet ist und - dass der äußere Teilabschnitt (44) des ersten Planetenrades (21) im Zahneingriff mit einer ersten Verzahnung (51) an dem ersten Abtriebsrad (6) und der äußere Teilabschnitt (44) des zweiten Planetenrades (22) im Zahneingriff mit einer zweiten Verzahnung (52) an dem zweiten Abtriebsrad (7) steht, wobei: - die Summenwelle (50) ein aus zwei Gehäuseabschnitten (27, 28, 55, 75) gebildetes und als Planetenträger fungierendes Gehäuse (20, 54, 68) des Stirnraddifferentials (18, 53, 62, 66) ist, - jedes der Planetenräder (21, 22) auf einem separaten Planetenbolzen (29, 30) um dessen Bolzenachse drehbar gelagert ist, - der Planetenbolzen (29, 30) beidseitig in dem Gehäuse (20, 28, 55, 75) gelagert ist, - das Stirnraddifferential (18, 53, 62, 66) ein Antriebsrad (19, 56, 67) aufweist, - das Antriebsrad (19, 56, 67) auf beiden der Gehäuseabschnitte (27, 28, 55, 75) zu einer Drehachse (4) des Stirnraddifferentials (18, 53, 62, 66) zentriert ist und durch Stoffschluss auf dem Gehäuse (20, 54, 68) gesichert ist.
Stirnraddifferential (18, 53, 62, 66) nach Anspruch 1, in dem die erste Verzahnung (51) dem zweiten nicht verzahnten Abschnitt (43) radial und berührungslos zu dem zweiten Planetenrad (22) gegenüberliegt.
Stirnraddifferential (18, 53, 62, 66) nach Anspruch 1, in dem die zweite Verzahnung (52) dem ersten nicht verzahnten Abschnitt (43) radial und berührungslos zu dem ersten Planetenrad (21) gegenüberliegt.
Stirnraddifferential (18, 53, 62, 66) nach Anspruch 1, in dem die Planetenräder (21, 22) identisch zueinander ausgebildet sind.
Stirnraddifferential (18, 53, 62, 66) nach Anspruch 1, in dem die nicht verzahnten Abschnitte (43) außenzylindrisch ausgebildet sind.
Stirnraddifferential (18, 53, 62, 66) nach Anspruch 5, in dem der Außendurchmesser der nicht verzahnten Abschnitte (43) kleiner ist als der Fußkreisdurchmesser der verzahnten Abschnitte (37), wobei an dem Fußkreisdurchmesser der Zahnfuß jedes der Zähne des verzahnten Abschnitts (37) aus dem Planetenrad (21, 22) hervorgeht.