DE102007011894A1

DE102007011894A1 - Stirnraddifferenzial und Überlagerungsdifferenzial mit dem Stirnraddifferenzial

Info

Publication number: DE102007011894A1
Application number: DE102007011894A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Dipl.-Ing. Biermann (FH); Ramon Jurjanz; Norbert Dipl.-Ing. Metten (FH)
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2027-03-14
Also published as: WO2008110425A3; DE102007011894B4; WO2008110425A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stirnraddifferenzial (4) mit einem Planetentrieb, der einen ersten Planetenträger (8) als Summenwelle (9) und der zwei Sonnenräder (19, 20) als Differenzwellen (10, 11) aufweist, wobei an einem ersten Planetenträger (8) zumindest ein erster Satz drehbarer Planetenräder (12) sowie ein zweiter Satz drehbarer Planetenräder (13) gelagert sind und dabei Planetenräder (12) des ersten Satzes in Planetenräder (13) des zweiten Satzen eingreifen und zugleich Planetenräder (12) des ersten Satzes mit einem ersten Sonnenrad (19) sem zweiten Sonnenrad (20) in Eingriff stehen und wobei das Stirnraddifferential (4) mindestens einen zweiten Planetenträger (6) mit wenigstens einem dritten Satz drehbar gelagerter Planetenräder (7) aufweist und dabei die Planetenträger (6, 8) axial nebeneinander auf einer gemeinsamen Drehachse (14) angeordnet und relativ zueinander um die Drehachse (14) drehbar sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Stirnraddifferential mit einem Planetentrieb und ein Überlagerungsdifferenzial mit dem Stirnraddifferenzial, der einen ersten Planetenträger als Summenwelle und der zwei Differenzwellen aufweist, wobei an dem ersten Planetenträger zumindest ein erster Satz drehbarer Planetenräder sowie ein zweiter Satz drehbarer Planetenräder gelagert sind und dabei Planetenräder des ersten Satzes in Planetenräder des zweiten Satzes eingreifen sowie Planetenräder des ersten Satzes mit der ersten Differenzwelle im Eingriff sind und Planetenräder des zweiten Satzes mit der zweiten Differenzwelle im Eingriff stehen und wobei das Stirnraddifferential mindestens einen zweiten Planetenträger mit zumindest einem dritten Satz drehbar gelagerter Planetenräder aufweist und dabei die Planetenträger axial nebeneinander auf einer gemeinsamen Drehachse angeordnet und relativ zueinander um die Drehachse drehbar sind und ein Überlagerungsdifferenzial mit dem Stirnraddifferenzial.
Hintergrund der Erfindung
Ein Stirnraddifferenzial und ein Überlagerungsdifferenzial mit dem Stirnraddifferenzial der gattungsbildenden Art ist zum Zeitpunkt, an dem nachfolgend beschriebene Erfindung gemacht wurde, in der von der Anmelderin bis dahin noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2006 007 351.7 beschrieben.
Der erste Planetenträger des Stirnraddifferenzials ist die so genannte Summenwelle des Differenzials. 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 Differenzial eingeleiteten Drehmomente beispielsweise an das angetriebene Fahrzeugrad weiter.
Ein praktisches Beispiel des zuvor beschriebenen Stirnraddifferenzials 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 Differenzial 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 Differenzials 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 der Planetenrädern einer Paarung in etwa längs mittig des Differenzials miteinander kämmen.
Ein Kriterium für die Beurteilung der Funktionsgenauigkeit eines Planetentriebes ist die Genauigkeit des Zahneingriffs der miteinander kämmenden Plane tenpaarung 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 Stirnraddifferenzials auftreten. Mittig und generell auch seitlich nur einmal aufgenommene Planetenbolzen sind insbesondere bei hoch belasteten Differenzialen 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 Differenziale des gattungsbildenden Standes der Technik vorzugsweise in Fahrzeugen zur Anwendung, in denen relativ geringe Drehmomente übertragen werden müssen.
Der Vorteil des Stirnraddifferenzials 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. Der Einsatz von dickerem Blech zur Kompensationen der Verformungsanfälligkeit würde in einem solchen Fall die Vorteile des Leichtbaudifferenzials zumindest teilweise zunichte machen.
Das Überlagerungsdifferenzial weist das Stirnraddifferenzial mit dem ersten Planetenträger aus einem ersten und zweiten Planetensatz und mit den Differenzwellen sowie außerdem mindestens einen zweiten Planetenträger mit mindestens einem dritten Satz an dem zweiten Planetenträger gelagerter drehbarer Planetenräder auf. Der zweite Planetenträger läuft wie der erste Planetenträger um die Drehachse des Planetentriebs um. Die Planetenräder des dritten Satzes sind über Hohlräder mit dem ersten Planetenträger so permanent oder zeitweise im Eingriff, dass zwischen dem ersten Planetenträger und dem zwei ten Planetenträger über den dritten Satz Planetenräder Drehmomente übertragbar sind. Außerdem stehen die Planetenräder des dritten Satzes und eine der Differenzwellen zeitweise oder permanent im Eingriff, so dass auch zwischen dem zweiten Planetenträger und der jeweiligen Differenzwelle Drehmomente übertragbar sind. Der schaltbare zeitweise Eingriff ist beispielsweise durch ein Drehzahlstellglied beispielsweise in Form einer Kupplung abgesichert, die auf dem jeweiligen Planetenträger weilt.
Der zweite Planetenträger ist unabhängig von der Differenzwelle, mit der der dritte Planetensatz koppelbar oder gekoppelt ist, drehbar gelagert. Dazu ist der Planetenträger an beliebiger Stelle um die Drehachse umlaufend z. B. neben der entsprechenden Differenzwelle oder auf einem Abschnitt der Differenzwelle angeordnet.
Wenn der zweite Planetenträger über den dritten Satz nicht permanent mit dem ersten Planetenträger im Eingriff ist, ist der erste Planetenträger schaltbar beispielsweise über eine Kupplung mit dem ersten Planetenträger zeitweise gewollt koppelbar.
Gleichzeitig ist vorgesehen, dass der umlaufende zweite Planetenträger durch gezielte Fremdeinwirkung von Drehzahlstellgliedern relativ zu einer der Differenzwellen im Differenzial oder an der Umgebung des Differenzials antreibbar, abbremsbar bzw. festlegbar ist. Der zweite Planetenträger ist beispielsweise durch Band- oder Lamellenkupplungen oder auf andere geeignete Weise abbrems- und/oder feststellbar oder durch Leistungsverzweigung des vorgeschalteten Antriebs bzw. durch einen separaten Elektromotor, Verbrennungsmotor, hydraulischen Antrieb oder andere Antriebe antreibbar.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Stirnraddifferenzial und ein Überlagerungsdifferenzial zu schaffen, dass besonders kompakt ausgebildet ist, dessen Bauteile sich einfach herstellen lassen und das sich einfach montieren lässt.
Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst.
Die Erfindung sieht vor, dass die Planetenräder des dritten Satzes zugleich mit den Planetenrädern eines weiteren der Sätze des Stirnraddifferenzials mit ein und derselben an einem der Sonnenräder ausgebildeten Außenverzahnung im Zahneingriff stehen. Der weitere der Sätze ist vorzugsweise der dem jeweiligen Überlagerungssatz axial am nächsten liegende Satz des Stirnraddifferenzials. In einem Überlagerungsdifferenzial mit zwei der zweiten (Überlagerungs-)Planetenträger stehen der eine dritte Satz der Planetenräder gemeinsam und der erste Satz Planetenräder mit ein und derselben Verzahnung des ersten Sonnenrades im Zahneingriff und der andere dritte Satz Planetenräder sowie die Planetenräder des zweiten Satzes sind mit ein und derselben Verzahnung des zweiten Sonnenrades verzahnt.
Jeder der dritten Sätze ist außerdem jeweils mit einem Hohlrad verzahnt, wobei jedes der Hohlräder drehfest mit dem ersten Planetenträger gekoppelt ist.
Die Erfindung sieht vor, dass der erste Planetenträger mittels des ersten Satzes an der Verzahnung auf dem ersten Sonnenrad und mittels des zweiten Satzes an der Verzahnung auf dem zweiten Sonnenrad radial abgestützt und zur Drehachse zentriert ist. Der Planetenträger ist demnach nicht mittels Lagern gelagert sondern zur Drehachse auf den Sonnenrädern abgestützt. Die Sonnenräder wiederum sind radial und axial um die Drehachse drehbar an den zweiten Planetenträgern gelagert. Der jeweilige zweite der Planetenträger ist dann um die Drehachse drehbar in einem zu der Drehachse ortsfesten Gehäuse gelagert.
Für die vorgenannten Anordnungen der Planetenträger der Überlagerungsstufen (zweite Planetenträger) sind alternativ folgende Ausgestaltungen der Erfindung vorgesehen:

– die zweiten Planetenträger sind jeweils mittels wenigstens eines Drehzahlstellgliedes mit der Umgebungskonstruktion ein- und ausrückbar gekuppelt.
– Die zweiten Planetenträger sind jeweils mittels wenigstens eines Drehzahlstellgliedes mit einem der Sonnenräder ein- und ausrückbar gekuppelt.
– Die zweiten Planetenträger sind mittels wenigstens eines Drehzahlstellgliedes mit dem ersten Planetenträger ein- und ausrückbar gekuppelt.

In den so genannten drehzahlgeführten Torque-Vectoring-Systemen wird mittels der Drehzahlstellglieder den Hinterrädern oder verschiedenen Achsen über elektronisch bzw. hydraulisch betätigte Überlagerungsstufen im Überlagerungsdifferenzial eine Drehzahldifferenz aufgezwungen. Dadurch ergeben sich ebenfalls asymmetrische Drehmomentverteilungen und Antriebskräfte. Die zuvor beschriebene Torque-Vectoring-Einheit beansprucht gegenüber denen des Standes der Technik geringeren Bauraum und kann deswegen auch in frontgetriebenen Fahrzeugen eingesetzt werden. Der Abtrieb kann direkt über in die Sonnenräder integrierte Gelenke von Gelenkwellen vorgenommen werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Planetenträger aus mindestens zwei tragenden Blechbauteilen gebildet ist. Die Blechbauteile sind vorzugsweise kalt durch Ziehen, Stanzen und oder Prägen hergestellte Bauteile. Das erste Blechbauteil und das zweite Blechbauteil sind aneinander befestigt und können sich in Form und Gestalt voneinander unterscheiden oder Gleichteile sein. Zwischen den Bauteilen ist axial, umfangsseitig und radial Platz für die Planetenräder des dritten Satzes.
Die umfangsseitig um die Drehachse zueinander beabstandet angeordneten Planetenräder des dritten Satzes sind axial zur einen Seite hin an dem ersten Blechbauteil und axial gegenüberliegend an dem zweiten Blechbauteil gelagert. Dabei weisen die Planetenräder entweder beidseitig axial Zapfen auf, mit denen diese zur einen axialen Seite hin in dem einen Blechbauteil und zur anderen Seite hin in dem anderen Blechbauteil drehbar gelagert sind. Oder die Planetenräder sind drehbar auf Planetenbolzen gelagert und die Bolzen sind mit den beiden axialen Enden in dem Bauteil vorzugsweise drehfest gehalten. Als Lagerungen für Zapfen oder Bolzen sind Gleitlagerungen oder Wälzlagerungen vorgesehen. Die beidseitige Lagerung der Planetenräder verringert das Risiko der Verlagerung und Verformung. Der Zahneingriff ist exakter. Das Differenzial ist mit kleinen Abmessungen aufgrund der steifen Auslegung mit höheren Drehmomenten belastbar.
Das Überlagerungsdifferenzial weist vorzugsweise zwei der zweiten (Überlagerungs-)Planetenträger mit jeweils einem dritten Satz Planetenräder auf, zwischen denen axial der Planetentrieb des Stirnraddifferenzials mit erstem Planetenträger angeordnet ist. Die Verzahnungen der miteinander im Eingriff stehenden Planetenräder und Differenzwellen sind Stirnradverzahnungen in allen denkbaren Ausführungen. Der dritte Satz der Planetenräder ist mit dem ersten Differenzglied und der andere dritte Satz am anderen zweiten Planetenträger ist mit dem zweiten Differenzglied verzahnt. Die Differenzglieder sind in diesem Fall die Sonnenräder.
Der zweite Planetenträger ist, wie auch der erste Planetenträger, gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung eine Baueinheit mindestens aus den Blechbauteilen und aus den Planetenrädern. Diese Baueinheit ist eine Vormontageeinheit, in der die Planetenräder unverlierbar aufgenommen sind. Die Montage des Überlagerungsdifferenzials ist vereinfacht, da anstelle von Einzelteilen die jeweiligen Planetensätze mit den gehäuseartigen Planententrägern ausgebildeten Baueinheiten einfach miteinander montierbar und auch gegen andere austauschbar sind.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das zweite Blechbauteil entweder scheibenförmig oder napfförmig ausgebildet ist. Es ist auch vorgesehen, das beide Blechbauteile Gleichteile sind. Das erste Blechbauteil weist entweder radiale und/oder axiale Einzüge auf. Stirnseitig axial an den Einzügen sind vorzugsweise plane Flanschabschnitte ausgebildet, an denen das erste Blechbauteil mit dem zweiten Blechbauteil axial verbunden ist. Die Einzüge sind in Umfangsrichtung zumindest teilweise zwischen den Planetenrädern bis an das zweite Blechbauteil hin durchgestellt, so dass sich eine Mäanderform im Verlauf des Bleches ergibt. Die so entstehenden Kammern sind umfangsseitig durch das axial durchgezogenen Blech des ersten Blechbauteils teilweise begrenzt. Axial zur einen Seite hin ist die jeweilige Kammer durch das erste und axial in die andere Richtung durch das zweite Blechbauteil abgeschlossen. In radiale Richtungen sind die Kammern vorzugsweise nicht begrenzt, so dass das jeweilige in den Kammer aufgenommene Planetenrad des dritten Satzes radial zumindest in einer Richtung aus den Blechbauteilen herausragt.
Einer der Blechabschnitte, vorzugsweise der zweite Blechabschnitt ist um die Drehachse drehbar radial und axial an der Umgebungskonstruktion des Stirnraddifferenzials gelagert. Die Umgebungskonstruktion ist ein Gehäuse oder ähnliches, demgegenüber sich die drehbaren Bauelemente und Baugruppen des Stirnraddifferenzials und auch des Überlagerungsdifferenzial um die Drehachse (Rotationsachse des Planetentriebs) drehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 das Wirkprinzip eines Überlagerungsdifferenzials schematisch,
2 das Wirkprinzip eines weiteren Überlagerungsdifferenzials schematisch,
3 das Wirkprinzip eines weiteren Überlagerungsdifferenzials schematisch,
4 ein Ausführungsbeispiel eines Überlagerungsdifferenzials im Längsschnitt, ohne Kupplungen
5 die Gesamtansicht eines Stirnraddifferenzials aus dem Überlagerungsdifferenzial nach 4,
6 das Ausführungsbeispiel des Überlagerungsdifferenzials in einem anderen Längsschnitt, ohne Kupplungen
7 eine Gesamtansicht des Überlagerungsdifferenzials nach 4, ohne Kupplungen
8 eine Gesamtansicht einer Baugruppe aus Planetenträger und Planetenrädern der Überlagerungsstufe
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
In den 1 bis 3 sind die Wirkprinzipien möglicher Überlagerungsdifferenziale 1, 2, 3 schematisch dargestellt. Jedes der Überlagerungsdifferenziale ist aus einem einfachen Stirnraddifferenzial 4 und aus zwei Überlagerungsstufen in Form der Baugruppe 5 sowie aus jeweils zwei Drehzahlstellgliedern in diesem Fall mit K1 bis K6 bezeichneten Kupplungen gebildet. Die Baugruppe 5 ist aus dem zweiteiligen zweiten Planetenträger 6 mit einem dritten Satz Planetenräder 7 gebildet.
Das Stirnraddifferenzial 4 weist den (ersten) Planetenträger 8 als Summenwelle 9 und zwei Differenzwellen 10 und 11 auf. Der Planetenträger 8 ist Leistungseingang und weist als Eingangsglied dafür eine Stirnverzahnung auf. Die Differenzwellen 10 und 11 sind die Abtriebswellen und in diesem Fall Sonnenräder 19 und 20, die jeweils mit einer nicht dargestellten Gelenkwelle zum Antrieb von Vorderrädern eines Kraftfahrzeugs verbunden sind. Alternativ dazu ist das Stirnraddifferenzial 4 zum Antrieb von Hinterrädern oder zum Verteilen von Leistungsflüssen auf Vorder- und Hinterachsen vorgesehen.
An dem Planetenträger 8 ist ein erster Satz Planetenräder 12 sowie ein zweiter Satz Planetenräder 13 drehbar auf Wälz- bzw. Gleitlagerungen gelagert. Wie in den 1 bis 3 mit der gestrichelten Linie symbolisiert ist, kämmt jeweils eines der Planetenräder 12 des ersten Satzes mit einem anderen der Planetenräder 13 des zweiten Satzes. Die Planetenräder 12 und 13 stehen im Eingriff mit Sonnenrädern 19 und 20.
Die Planetenträger 6 und 8 rotieren im Fahrbetrieb um die gleiche Drehachse 14 des jeweiligen Überlagerungsdifferenzials 1, 2 oder 3 mit Differenzdrehzahlen oder mit gleicher Drehzahl, sind deshalb unabhängig voneinander um eine gemeinsame Drehachse 14 drehbar gelagert.
Jeder der Planetenträger 6 der Überlagerungsstufe ist mittels eines Drehzahlstellgliedes K1, K2, K3, K4, K5 oder K6 unabhängig von dem anderen Planetenträger der gegenüberliegenden Überlagerungsstufe zeitgleich oder zeitversetzt drehzahlregelbar. Das jeweilige Drehzahlstellglied K1 oder K2 nach 1 kann eine Kupplung, eine Bremse oder ein Antrieb sein, mit der/dem jeder Planetenträger relativ zu einer der um die Drehachse rotierbaren der Differenzwellen bremsbar, feststellbar oder antreibbar ist. Die Drehzahlstellglieder K3 bis K6 sind vorzugsweise Kupplungen.
In dem jeweiligen

– Überlagerungsdifferenzial 1 nach 1 ist der zweite Planetenträger 6 mittels des Drehzahlstellgliedes K1 bzw. K2 mit der nicht weiter dargestellten Umgebungskonstruktion,
– Überlagerungsdifferenzial 2 nach 2 ist der zweite Planetenträger 6 jeweils mittels des Drehzahlstellgliedes K3 bzw. K4 mit einer der Differenzwellen 9 bzw. 10,
– Überlagerungsdifferenzial 3 nach 3 ist der zweite Planetenträger 6 mittels des Drehzahlstellgliedes K5 bzw. K6 jeweils mit einem der Hohlräder 15 bzw. 16 und
– Überlagerungsdifferenzial 54 nach 9 steht der jeweilige dritte Satz Planetenräder der Überlagerungsstufe und der axial am nächsten liegende Satz Planetenräder 12 bzw. 13 gemeinsam mit einem der Sonnenräder 19, 20 im Zahneingriff und ist der zweite Planetenträger 6 mittels des Drehzahlstellgliedes K1 bzw. K2 mit der nicht weiter dargestellten Umgebungskonstruktion

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Überlagerungsdifferenzials 54, das im wesentlichen den gleichen Aufbau aufweist wie die Überlagerungsdifferenziale 1, 2 und 3, ohne Drehzahlstellglieder im Längsschnitt axial entlang der Längsachse, wobei die Längsachse mit der Drehachse 14 identisch ist. 5 zeigt das Stirnraddifferenzial 4 des betreffenden Überlagerungsdifferenzials 1, 2 oder 3 in einer Gesamtansicht und 6 einen weiteren Längsschnitt entlang der Drehachse 14. Die stirnseitige Gesamtansicht des Überlagerungsdifferenzials 1, 2 oder 3 ohne Drehzahlstellglieder ist in 7 dargestellt.
Das Stirnraddifferenzial 4 weist ein Antriebsrad 17 auf, das ein ringförmiges Stirnrad ist. Weiterhin ist das Stirnraddifferenzial 4 in einem zweiteiligen Gehäuse zusammengefasst, das den ersten Planetenträger 8 bildet. Das Gehäuse ist die Summenwelle 9. In dem Gehäuse sind vier Paare Planetenräder 12 und 13 aufgenommen. Jedes der Planetenräder 12 eines Paares ist dem ersten Satz und jedes der Planetenräder 13 desselben Paares dem zweiten Satz zugeordnet.
Das zweiteilige Gehäuse des ersten Planetenträgers 8 ist aus zwei topfförmigen Gehäuseabschnitten 21 und 22 gebildet. Die Gehäuseabschnitte 21 und 22 sind topfförmig ausgebildete und kalt geformte Teile, z. B. Zieh- und Stanzteile, aus Blech sowie zueinander fast identisch gestaltet. In den Gehäuseabschnitten 21 und 22 sind die Aufnahmen 18 für die Planetenbolzen 23 (6). Von den Aufnahmen 18 sind in 5 nur die in dem Gehäuseabschnitt 21 sichtbar. Beide Gehäuseabschnitte 21 und 22 sind jeweils mit einem Radialflansch 24 bzw. 25 versehen (4).
Der Topf des jeweiligen Gehäuseabschnitts 21 und 22 ist am Umfang an mehreren Stellen nach innen in Richtung der Drehachse 14 eingeformt, so dass jeweils zwischen zwei umfangsseitig zueinander benachbarten Paaren aus Planetenrädern 12 und 13 radiale Einzüge 26 am Topf entstehen (5). Die Form des Topfes erinnert in der Ansicht nach 5 an ein vierblättriges Kleeblatt. Der Radialflansch 24 bzw. 25 erstreckt sich in Richtung der Drehachse 14 bis in die Einzüge 26 und weist dort die Durchgangslöcher 29 und 30 für die Befestigung der Gehäuseabschnitte 21, 22 aneinander und für die Befestigung des Antriebsrads 17 an dem Planetenträger 8 auf (4). Befestigungselemente wie Schrauben 31 sind zumindest teilweise umfangsseitig zwischen zwei benachbarten Paaren aus Planetenrädern 12 und 13 angeordnet.
Anstelle der Durchgangslöcher 29 in dem Radialflansch 24 sind an dem Radialflansch 25 des Gehäuseabschnitts 22 umfangsseitig zylindrische Führungszapfen 32 mit den Durchgangslöchern 30 angeordnet. Die bevorzugt innen hohlzylindrischen Führungszapfen 32 stehen axial aus dem Flansch in Richtung des anderen Gehäuseabschnitts hervor. Der Führungszapfen 32 ist einteilig mit dem Radialflansch 25 aus dessen Material ausgebildet.
Jeder der Führungszapfen 32 ragt durch ein Durchgangsloch 29 des gegenüberliegenden Radialflansches 24 hindurch und in ein Führungsloch 34 an dem Antriebsrad 17 hinein. Dem Führungszapfen 32 schließt sich ein Durchgangsloch 33 in dem Antriebsrad 17 für eine Nietverbindung beziehungsweise ein Durchgangsloch 33 mit Innengewinde 35 in dem Antriebsrad 17 für eine Schraubverbindung, beispielsweise mit Schrauben 31, an.
Die im Querschnitt betrachtete kreisrunde Innenkontur des Führungslochs 34 korrespondiert passgenau mit der Außenkontur des Führungszapfens 32. Antriebsrad 17 und Gehäuseabschnitte 21 bzw. 22 sind an den Führungszapfen 32 zueinander konzentrisch zur Drehachse 14 zentriert.
Das Antriebsrad 17 ist mit einer Stirnverzahnung 36 versehen. An jeder Seite des Antriebsrads 17 ist axial ein Hohlrad 15 bzw. 16 befestigt. Das Hohlrad ist napfförmig ausgebildet. Der radial außen liegende Rand des Napfes ist ein Radialflansch 37, mit dem das jeweilige Hohlrad 15 bzw. 16 an dem Antriebsrad 17 und somit an dem ersten Planetenträger 8 fest ist. Der Boden 38 der napfförmigen Hohlräder 15 und 16 ist gelocht und weist an den Rändern des Loches eine Innenverzahnung 39 auf.
Eine Überlagerungsstufe am Beispiel der Baugruppe 5 ist in 8 in einer Gesamtansicht dargestellt. Die Baugruppe 5 ist aus dem zweiteiligen zweiten Planetenträger 6 und dem dritten Satz Planetenräder 7 gebildet. Der Planetenträger 6 ist zweiteilig aus dem ersten Blechbauteil 40 und dem zweiten Blechbauteil 41 gebildet.
Das erste Blechbauteil 40 ist zwischen den umfangsseitig zueinander benachbarten Planetenrädern 7 radial und in Richtung des zweiten Blechbauteils 41 so durchgestellt, dass sich an jeder Umfangslücke zwischen zwei benachbarten der Planetenräder umfangsseitig zwei Blechabschnitte 42 einander gegenüberliegen. Die Blechabschnitte 42 gehen in axialer Richtung an dem zweiten Blechbauteil 41 in einen zur Drehachse senkrechten Flanschabschnitt 43 über, der flach axial an dem zweiten Blechbauteil anliegt sowie mit einem Durchgangsloch 45 für beispielsweise eine Nietverbindung mit Nieten 46 versehen ist (4). In radialer Richtung gehen die Blechabschnitte 42 in einen umfangsseitig um die Drehachse gekrümmten Randabschnitt 44 über. Jedes der Planetenräder 7 ist in einer Kammer aufgenommen, die in beide Umfangsrich tungen durch die Blechabschnitte 42 und axial zur einen Seite hin durch das Blechbauteil 40 sowie in die andere axiale Richtung durch das Blechbauteil 41 begrenzt ist.
Die Bolzen 47 auf denen die Planetenräder sitzen oder die Zapfen 48 an den Planetenrädern sind in zur einen axialen Seite hin in dem ersten Blechbauteil 40 und zur gegenüberliegenden Seite hin an dem zweiten Blechbauteil 41 gelagert.
Jedes zweite Blechbauteil 41 weist einen mit der Drehachse 14 gleichgerichteten hohlzylindrischen Abschnitt 55 auf. Außen auf dem Abschnitt 55 sitzt ein Wälzlager 56, das in diesem Fall ein Schrägkugellager ist und mit dem der jeweilige zweite Planetenträger 6 um die Drehachse 14 rotierbar zur nicht weiter dargestellten Umgebungskonstruktion radial und gelagert ist. Der hohlzylindrische Abschnitt 55 ist innen umfangsseitig als Gleitlager ausgebildet. Alternativ dazu ist/sind in dem Abschnitt 55 ein oder mehr Gleit- und/oder Wälzlager aufgenommen. In diesen Lagern ist das jeweilige der Sonnenräder 19 bzw. 20 (Differenzwellen 9 bzw. 10) radial in dem jeweiligen zweiten Planetenträger 6 aber relativ zu dem zweiten Planetenträger 6 um die Drehachse 14 rotierbar gestützt.
Nachfolgend wird das Detail beschrieben, um das sich das Überlagerungsdifferenzial 54 von den Überlagerungsdifferenzialen 1, 2, 3 hinsichtlich des Zahneingriffs seiner verzahnten Elemente unterscheidet. Das Sonnenrad 19 ist außenumfangsseitig mit einer Verzahnung 57 und das Sonnenrad 20 ist außenumfangsseitig mit einer Verzahnung 49 versehen. Die Verzahnung 57 erstreckt sich axial sowohl in das Stirnraddifferenzial 4 als auch axial in einen der zweiten Planetenträger 6 hinein. Damit durchgreift die Verzahnung 57 sowohl axial den Gehäuseabschnitt 21 des ersten Planetenträgers als auch das erste Blechbauteil 40 eines zweiten Planetenträgers 6, der dem Gehäuseabschnitt 21 am nächsten liegt. Die Verzahnung 49 durchgreift sowohl axial den Gehäuseabschnitt 22 des ersten Planetenträgers als auch das erste Blechbauteil 40 eines zweiten Planetenträgers 6, der dem Gehäuseabschnitt 22 am nächsten liegt. Die Planetenräder 12 des ersten Satzes und die Planetenräder 7 des dritten Satzes eines der zweiten Planetenträger 6 stehen jeweils mit einem Teil der gleichen Verzahnung 57 im Eingriff. Die Planetenräder 13 des zweiten Satzes und die Planetenräder 7 des anderen dritten Satzes stehen jeweils mit einem Teil der gleichen Verzahnung 49 im Eingriff. Überlagerungsdifferenzial 54 von den Überlagerungsdifferenzialen 1, 2 und 3 hinsichtlich Zahneingriffs unterscheidet.
Das Stirnraddifferenzial 4 ist radial über die Planetenräder 12 auf dem Sonnenrad 19 und radial über die Planetenräder 13 auf dem Sonnenrad 20 abgestützt und zumindest bei Betrieb des Differenzials 4 zur Drehachse 14 zentriert. Axial ist das Stirnraddifferenzial 4 mit Hohlrädern 15 bzw. 16 in beide Richtungen jeweils über ein Axialwälzlager 50 an dem jeweiligen zweiten Planetenträger 6 abgestützt. Die Sonnenräder 19 und 20 sind jeweils axial zueinander entgegengesetzt mittels Gleit- oder Wälzlagern 51 an dem jeweiligen zweiten Planetenträger 6 und axial aneinander ggf. mit einem weiteren Axiallager 52, z. B. Gleit- oder Wälzlager, abgestützt.
Die Sonnenräder 19 und 20 weisen gleichzeitig Elemente von Abtriebswellen (Differenzglieder) auf. In diesem Fall ist das jeweilige Sonnenrad 19 bzw. 20 gleichzeitig das Gehäuse (Gelenkglocke) eines nicht weiter dargestellten Gleichlaufgelenks. Die Elemente sind die Laufbahnen 53 für Wälzelemente eines Ausgleichselements.

1: Überlagerungsdifferenzial
2: Überlagerungsdifferenzial
3: Überlagerungsdifferenzial
4: Stirnraddifferenzial
5: Baugruppe
6: zweiter Planetenträger
7: Planetenrad des dritten Satzes
8: erster Planetenträger
9: Summenwelle
10: Differenzwelle
11: Differenzwelle
12: Planetenrad des ersten Satzes
13: Planetenrad des zweiten Satzes
14: Drehachse
15: Hohlrad
16: Hohlrad
17: Antriebsrad
18: Aufnahmen für Planetenbolzen
19: Sonnenrad
20: Sonnenrad
21: Gehäuseabschnitt des Planetenträgers 8
22: Gehäuseabschnitt des Planetenträgers 8
23: Planetenbolzen
24: Radialflansch
25: Radialflansch
26: radialer Einzug
27/28: nicht vergeben
29: Durchgangsloch
30: Durchgangsloch
31: Schrauben
32: Führungszapfen
33: Durchgangsloch
34: Führungsloch
35: Innengewinde
36: Stirnverzahnung
37: Radialflansch des Hohlrades
38: Boden
39: Innenverzahnung
40: Blechbauteil
41: zweites Blechbauteil
42: Blechabschnitt
43: Flanschabschnitt
44: Randabschnitt
45: Durchgangslochq
46: Nut
47: Bolzen
48: Zapfen
49: Verzahnung
50: Axialwälzlager
51: Gleit- oder Wälzlager
52: Axiallager
53: Laufbahnen
54: Überlagerungssdifferenzial
55: hohlzylindrischer Abschnitt
56: Wälzlager
57: Verzahnung des Sonnenrades

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006007351 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Stirnraddifferenzials ist in einem Fachaufsatz der ATZ 01/2006 "kompaktes Achsgetriebe für Fahrzeuge mit Frontantrieb und quer eingebautem Motor" der Autoren Höhn/Michaelis/Heizenröther [0004]

Claims

Stirnraddifferenzial (4) mit einem Planetentrieb, der einen ersten Planetenträger (8) als Summenwelle (9) und der zwei Sonnenräder (19, 20) als Differenzwellen (10, 11) aufweist, wobei an einem ersten Planetenträger (8) zumindest ein erster Satz drehbarer Planetenräder (12) sowie ein zweiter Satz drehbarer Planetenräder (13) gelagert sind und dabei Planetenräder (12) des ersten Satzes in Planetenräder (13) des zweiten Satzes eingreifen und zugleich Planetenräder (12) des ersten Satzes mit einem ersten Sonnenrad (19) sowie Planetenräder (13) des zweiten Satzes mit einem zweiten Sonnenrad (20) im Eingriff stehen und wobei das Stirnraddifferential (4) mindestens einen zweiten Planetenträger (6) mit wenigstens einem dritten Satz drehbar gelagerter Planetenräder (7) aufweist und dabei die Planetenträger (6, 8) axial nebeneinander auf einer gemeinsamen Drehachse (14) angeordnet und relativ zueinander um die Drehachse (14) drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (7) des dritten Satzes zugleich mit den Planetenrädern (12, 13) eines weiteren der Sätze des Stirnraddifferenzials (4) mit ein und derselben an einem der Sonnenräder (19, 20) ausgebildeten Verzahnung (49, 57) im Zahneingriff stehen.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das Stirnraddifferenzial (4) zwei der zweiten Planetenträger (6) mit jeweils einem Satz der dritten Planetenräder (7) aufweist, wobei jeder Satz mit jeweils einem Hohlrad (15, 16) in Zahneingriff steht und dabei das jeweilige Hohlrad (15, 16) drehfest mit dem ersten Planetenträger (8) gekoppelt ist.
Stirnraddifferenzial (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenträger (6) aus mindestens einem ersten Blechbauteil (40) und einem zweitem Blechbauteil (41) gebildet ist, wobei die umfangsseitig um die Drehachse (14) zueinander beabstandet angeordneten Planetenräder (7) des dritten Satzes axial zur einen Seite hin an dem ersten Blechbauteil (40) und axial gegenüberliegend an dem anderen Blechbauteil (41) gelagert sind.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenträger (6) eine Baueinheit mindestens aus den Blechbauteilen (40, 41) und den Planetenrädern (7) ist.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (7) des dritten Satzes axial zur einen Seite hin in dem ersten Blechbauteil (40) und axial zu anderen Seite hin in dem zweiten Blechteil (41) aufgenommen sind, wobei sich das erste Blechbauteil (40) umfangseitig zumindest teilweise zwischen den Planetenrädern (7) bis an das zweite Blechbauteil (41) hin erstreckt und dort mit dem zweiten Blechbauteil (41) verbunden ist.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das das erste Blechbauteil (40) und das zweite Blechbauteil (41) umfangseitig zwischen den am zweiten Blechbauteil (41) ausgebildeten Lagerstellen für die Planetenräder (7) des dritten Satzes miteinander verbunden sind.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Blechabschnitte (41) um die Drehachse (14) drehbar an der Umgebungskonstruktion des Stirnraddifferenzials zumindest radial gelagert ist.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnraddifferential (4) zwei der zweiten Planetenträger (6) mit jeweils einem dritten Satz Planetenräder (7) aufweist, wobei ein dritter Satz mit dem ersten Sonnenrad (19) und der andere dritte Satz mit dem zweiten Sonnenrad (20) verzahnt ist.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der dritten Sätze jeweils mit einem Hohlrad (15, 16) verzahnt ist, wobei das Hohlrad (15, 16) drehfest mit dem ersten Planetenträger (8) gekoppelt ist.
Überlagerungsdifferenzial (1, 2, 3, 54) mit einem Stirnraddifferenzial nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenträger (6) mittels wenigstens eines Drehzahlstellgliedes (K1, K2) mit der Umgebungskonstruktion ein- und ausrückbar gekuppelt ist.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenträger (6) mittels wenigstens eines Drehzahlstellgliedes (K3, K4) mit einem der Sonnenräder (19, 20) ein- und ausrückbar gekuppelt ist.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenträger (6) mittels wenigstens eines Drehzahlstellgliedes (K5, K6) mit dem ersten Planetenträger (8) ein- und ausrückbar gekuppelt ist.
Stirnraddifferenzial (4) mit einem Planetentrieb, der einen ersten Planetenträger (8) als Summenwelle (9) und zwei jeweils mit einer Differenzwelle (10, 11) drehfest gekoppelte Sonnenräder (19, 20) aufweist, wobei einem ersten Planetenträger (8) zumindest ein erster Satz drehbarer Planetenräder (12) sowie ein zweiter Satz drehbarer Planetenräder (13) gelagert sind und dabei Planetenräder (12) des ersten Satzes in Planetenräder (13) des zweiten Satzes eingreifen und zugleich Planetenräder (12) des ersten Satzes mit einem ersten Sonnenrad (19) sowie Planetenräder (13) des zweiten Satzes mit einem zweiten Sonnenrad (20) im Eingriff stehen und wobei das Stirnraddifferential (4) mindestens einen zweiten Planetenträger (6) mit wenigstens einem dritten Satz drehbar gelagerter Planetenräder (7) aufweist und dabei die Planetenträger (6, 8) axial nebeneinander auf einer gemeinsamen Drehachse (14) angeordnet und relativ zueinander um die Drehachse (14) drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenträger (8) mittels des ersten Satzes und zweiten Satzes jeweils an der Verzahnung eines der Sonnenräder (19, 20) radial abgestützt und zur Drehachse (14) zentriert ist und dass die Sonnenräder (19, 20) um die Drehachse (14) drehbar in dem zweiten Planetenträger (6) gelagert sind, wobei der zweite Planetenträger (6) um die Drehachse (14) drehbar zu der Umgebung der Drehachse (14) gelagert ist.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnraddifferential (4) zwei der zweiten Planetenträger (6) mit jeweils einem dritten Satz Planetenräder (7) aufweist, wobei jeder der dritten Sätze jeweils mit einem Hohlrad (15, 16) verzahnt ist und dabei das Hohlrad (15, 16) drehfest mit dem ersten Planetenträger (8) gekoppelt ist.
Überlagerungsdifferenzial (1, 2, 3, 54) mit einem Stirnraddifferential (4) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenträger (6) mittels wenigstens eines Drehzahlstellgliedes (K1, K2) mit der Umgebungskonstruktion ein- und ausrückbar gekuppelt ist.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenträger (6) mittels wenigstens eines Drehzahlstellgliedes (K3, K4) mit einem der Differenzglieder (10, 11) ein- und ausrückbar gekuppelt ist.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenträger (6) mittels wenigstens eines Drehzahlstellgliedes (K5, K6) mit dem ersten Planetenträger (8) ein- und ausrückbar gekuppelt ist.