DE102007040475B4

DE102007040475B4 - Stirnraddifferential für ein Kraftfahrzeug mit scheibenförmigen, angeschweißten Trägern

Info

Publication number: DE102007040475B4
Application number: DE102007040475.3A
Authority: DE
Inventors: Thorsten BIERMANN; Norbert Metten
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2021-12-16
Anticipated expiration: 2027-08-29
Also published as: DE102007040475A1; WO2009027146A1

Abstract

Stirnraddifferential (1) für Kraftfahrzeuge, mit einem Antriebselement (2), das drehfest mit einem Planetenträger (3) verbunden ist, wobei in dem Planetenträger (3) mindestens ein Paar miteinander kämmender Planetenräder (4, 5) drehbar angeordnet ist und wobei die Planetenräder (4, 5) mit je einem verzahnten Abtriebsrad (6, 7) kämmen, wobei der Planetenträger (3) durch zwei im Abstand (a) und parallel zueinander angeordnete scheibenförmige Träger (8, 9) gebildet wird, die mit dem Antriebselement (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (2) ein außenverzahntes Stirnrad ist und die scheibenförmigen Träger (8, 9) mit dem Antriebselement (2) verschweißt sind, wobei die scheibenförmigen Träger (8, 9) in den beiden axialen Endbereichen des Antriebselements (2) angeordnet sind und die scheibenförmigen Träger (8, 9) aus Blech bestehen, wobei die scheibenförmigen Träger (8, 9) hülsenförmige Fortsätze (12, 13) aufweisen, die teilweise wellenförmige Abschnitte (14, 15) der Abtriebsräder (6, 7) umhüllen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Stirnraddifferential, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Antriebselement, das drehfest mit einem Planetenträger verbunden ist, wobei in dem Planetenträger mindestens ein Paar miteinander kämmender Planetenräder drehbar angeordnet ist und wobei die Planetenräder mit je einem verzahnten Abtriebsrad kämmen.
Hintergrund der Erfindung
Ein Stirnraddifferential der gattungsgemäßen Art ist beispielsweise aus der EP 0 918 177 A1 bekannt. Ein Antriebselement, beispielsweise in Form eines Stirnrads, treibt ein Ausgleichsgehäuse an, in dem mehrere Planetenräder drehbar gelagert sind. Dabei sind die Planetenräder paarweise miteinander und mit verzahnten Abtriebsrädern in Eingriff. Die ebenfalls im Ausgleichsgehäuse drehbar gelagerten Abtriebsräder sind mit Antriebswellen für die angetriebenen Räder des Kraftfahrzeugs verbunden.
Derartige Stirnraddifferentials stellen also eine Alternative zu den klassischen Differentialen dar, die mit Kegelradsätzen arbeiten. Es sei hierzu exemplarisch auf die DE 195 46 330 C1 hingewiesen.
Spezielle Ausbildungen eines Planetenträgers gehen aus der DE 299 06 157 U1 und aus der DE 103 34 459 A1 hervor.
Die vorbekannten Stirnraddifferentiale leiden unter dem Nachteil, dass der Bauraum für die Planetenräder relativ begrenzt ist. Daher kann nur eine relativ geringe Verzahnungsbreite vorgesehen werden, was die Tragfähigkeit des Stirnraddifferentials begrenzt. Es ist zudem schwierig, die Planetenräder als Schrägverzahnungen auszubilden, was grundsätzlich unter schwingungstechnischen Gesichtspunkten vorteilhaft ist. Die Fertigung der vorbekannten Stirnraddifferentiale ist zudem relativ aufwändig, so dass die Kosten für die Differentiale relativ hoch sind.
Die US 2 791 919 A zeigt ein Differential, umfassend ein drehbares Gehäuse, ein mit dem Gehäuse koaxial montiertes und mit dem Gehäuse verbundenes Innenzahnrad, um sich damit zu drehen, zwei innere Seitenräder, die drehbar in dem Gehäuse an gegenüberliegenden Seiten des zuerst genannten Innenzahnrads und damit koaxial damit montiert sind; jedes der inneren Zahnräder hat eine Zähnezahl, die sich von den Zähnezahlen der beiden anderen inneren Zahnräder unterscheidet, wobei ein Planetenzapfen so ausgelegt ist, dass er mit allen drei inneren Zahnrädern in Eingriff steht, wobei seine Achse exzentrisch zur gemeinsamen Achse der drei inneren Zahnräder ist, wobei das Ritzel und die Zahnräder schraubenförmige Zähne und Mittel zum Halten des Ritzels im Eingriff mit den inneren Zahnrädern haben.
Die DE 195 48 568 A1 zeigt ein Differentialgetriebe mit einem drehbar in einem Getriebegehäuse gelagerten antreibbaren Differentialkorb, bestehend aus einem Korbabschnitt und zwei diesen endseitig abschließenden Deckelteilen, mit zwei koaxial im Differentialkorb drehbar gelagerten Achswellenrädern, die in koaxialen Bohrungen im Korbabschnitt aufgenommen und jeweils mit einer Achswelle verbindbar sind, und mit zwei Sätzen von Ausgleichsrädern, die in achsparallelen sich gegenseitig und die Bohrungen durchdringenden Ausnehmungen im Korbabschnitt auf ihren Zahnköpfen gleitend aufgenommen sind, wobei die Ausgleichsräder eines jeden der beiden Sätze jeweils mit einem der Achswellenräder und mit jeweils zumindest einem Ausgleichsrad des anderen Satzes im Verzahnungseingriff sind, wobei die achsparallelen Ausnehmungen axial durchgehend im Korbabschnitt ausgeführt sind und die Ausgleichsräder Verzahnungsbereiche haben und daran anschließend Distanzzapfen aufweisen, wobei sich die Ausgleichsräder mittels der Distanzzapfen axial an den Deckelteilen abstützen.
Die US 3 738 192 A zeigt einen Differentialmechanismus, der drehbare Gehäusemittel umfasst, ein Paar Sonnenräder, die drehbar in den Gehäusemitteln montiert sind, wobei jedes der Zahnräder so ausgelegt ist, dass es treibend mit Wellenmitteln gekoppelt ist, wobei eine Gruppe von ersten Ritzeln in dem Gehäuse mit einem der Sonnenräder kämmt, eine Gruppe von zweiten Ritzeln in dem Gehäuse, die mit dem anderen Sonnenrad kämmen, wobei jedes der Ritzel einer Gruppe einen begrenzten Eingriff mit zwei Ritzeln der anderen Gruppe aufweist, und Nabenabschnitte, wobei die Umfangsflächen so angeordnet sind, dass die Enden der Zahnräder einer Gruppe von Ritzeln die Umfangsflächen der Nabenabschnitte der anderen Gruppe von Ritzeln berühren und die Enden der Zähne eines der Sonnenräder die Umfangsflächen der Nabenabschnitte der Ritzel berühren, die mit dem anderen Sonnenrad in Eingriff stehen.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stirnraddifferential der eingangs genannten Gattung so fortzubilden, dass die erwähnten Nachteile vermieden oder zumindest reduziert werden. Es soll also ein vergrößerter Bauraum für die Planetenräder zur Verfügung gestellt werden, so dass eine größere Verzahnungsbreite nutzbar wird, auch als Schrägverzahnung ausgebildet. Die Fertigung soll vereinfacht und damit kostengünstiger werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch einen Gegenstand nach Anspruch 1. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger des Stirnraddifferentials durch zwei im Abstand und parallel zueinander angeordnete scheibenförmige Träger gebildet wird, die mit dem Antriebselement verbunden sind.
Dabei kommt erfindungsgemäß als Antriebselement ein außenverzahntes Stirnrad zum Einsatz. Die Verzahnung des Stirnrads kann sich dabei nur über einen Teil der Breite des Antriebselements erstrecken. Die Verzahnung des Stirnrads kann in einem axialen Endbereich des Antriebselements angeordnet sein.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die scheibenförmigen Träger mit dem Antriebselement verschweißt sind.
Die scheibenförmigen Träger sind erfindungsgemäß in den beiden axialen Endbereichen des Antriebselements angeordnet.
Erfindungsgemäß bestehen die scheibenförmigen Träger aus Blech. Erfindungsgemäß ist auch vorgesehen, dass die scheibenförmigen Träger hülsenförmige Fortsätze aufweisen, die teilweise wellenförmige Abschnitte der Abtriebsräder umhüllen. Die hülsenförmigen Fortsätze können dabei Lager, insbesondere Gleitlager, für die wellenförmigen Abschnitte bilden.
In den scheibenförmigen Trägern können Bolzen zur Lagerung der Planetenräder befestigt sein.
Das Stirnraddifferential hat bevorzugt vier oder fünf Paare miteinander kämmender Planetenräder.
Die Planetenräder können neben einem verzahnten Abschnitt einen Abschnitt ohne Verzahnung aufweisen.
Mit der vorgeschlagenen Konzeption wird es möglich, den Bauraum für die Planetenräder zu vergrößern. Die verfügbare Verzahnungsbreite wird dadurch ebenfalls vergrößert, was wiederum die Übertragungsleistung des Differentials vergrößert. Es können Planetenräder mit Schrägverzahnung eingesetzt werden, was die Geräusch- und Schwingungsbildung vermindert.
Die Fertigung der benötigten Komponenten des Differentials ist in einfacher und damit kostengünstiger Weise möglich.
Figurenliste
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel mit einer nicht erfindungsgemäßen und aus dem Stand der Technik bekannten Verbindung dargestellt. Es zeigen:

1 den Radialschnitt durch ein Stirnraddifferential und
2 eine perspektivische Darstellung des Stirnraddifferentials gemäß 1.

Ausführliche Beschreibung der Figuren
In den Figuren ist ein Stirnraddifferential 1 zu sehen, das in bekannter Weise für den Ausgleich unterschiedlicher Drehgeschwindigkeiten der Abtriebswellen eines Kraftfahrzeugs bei der Kurvenfahrt sorgt. Das Stirnraddifferential 1 hat ein Antriebselement 2 in Form eines Stirnrades 2. Das Stirnrad 2 wird über ein Schaltgetriebe und eine Gelenkwelle von einer Brennkraftmaschine über ein nicht dargestelltes Ritzel angetrieben, das in eine Verzahnung 10 eingreift, die in das Stirnrad 2 eingearbeitet ist. Ritzel samt Stirnraddifferential 1 sind in einem nicht dargestellten Gehäuse angeordnet.
Zur Ermöglichung der Differential-Ausgleichsbewegung ist der in 1 näher dargestellte Aufbau vorgesehen: Das Stirnrad 2 ist mit einem Planetenträger 3 drehfest verbunden. Der Planetenträger 3 wird durch zwei im Abstand a und parallel zueinander angeordnete scheibenförmige Träger 8 und 9 gebildet. Die beiden Träger 8, 9 sind dabei über eine nicht erfindungsgemäße Nietverbindung mit dem Stirnrad 2 verbunden. Wie in der Zusammenschau der Figuren gesehen werden kann, sind eine Anzahl Niete 11 - nämlich 12 Niete - äquidistant über den Umfang der Träger 8, 9 verteilt angeordnet. Die Niete 11 durchsetzen dabei die Träger 8 und 9 und das Stirnrad 2. Die beiden Träger 8, 9 sind dabei in den axialen Endbereichen des Stirnrads 2 angeordnet. Hierfür sind in die beiden Stirnseiten des Stirnrads 2 Ringnuten 17, 18 eingearbeitet, so dass die Träger 8, 9 in definierter radialer Position am Stirnrad 2 anliegen.
In den beiden Trägern 8, 9 sind acht Bolzen 16 angeordnet, die Planetenräder 4, 5 tragen, wobei je zwei benachbarte Planetenräder miteinander kämmen. Die Planetenräder 4, 5 kämmen wiederum mit Verzahnungen 19 und 20 in den Abtriebsrädern 6 und 7, die drehfest mit den Antriebswellen der Räder des Fahrzeugs verbunden sind.
Die Träger 8, 9 sind als Bleche ausgeführt, die hülsenförmige Fortsätze 12 und 13 aufweisen, die wellenförmige Abschnitte 14, 15 der Abtriebsräder 6, 7 umgeben und lagern.
Die Übertragung der Drehmomente kann besonders günstig erfolgen, wenn abgesetzte Planetenräder 4, 5 eingesetzt werden, die abschnittsweise Verzahnungen mit zwei verschiedenen Teilkreisen aufweisen.
Wird die Festlegung der Bleche 8, 9 mittels der Niete 11 vorgesehen, wird der Wärmeeintrag im Verhältnis zum Schweißen oder Löten bei der Montage des Stirnraddifferentials vermindert, wodurch Wärmeverzüge vermieden werden können. Zudem eröffnen sich hierdurch größere Freiheiten in Bezug auf die Werkstoffauswahl. Auch wird die Prozesssicherheit hierdurch positiv beeinflusst.
Die Bleche 8, 9 dienen, wie bereits erwähnt, als Aufnahme für die Bolzenlagerung der Planetenräder 4, 5.
Besonders vorteilhaft ist das verbreiterte Stirnrad 2, über das der axiale Bauraum des Differentials generiert wird.
Die Bleche 8, 9 des Differentials können in unterschiedlichen Varianten eingesetzt werden, die sich lediglich in ihrer Breite unterscheiden. Durch die Verwendung verschiedener Stirnräder und Planetensätze besteht die Möglichkeit, die Differentiale auf die Drehmomente in separaten Aggregaten abzustimmen, ohne die Deckelkonstruktion zu verändern. Werkzeugtechnisch können hier durch die Verwendung von Gleichteilen Kosten eingespart werden.
Bezugszeichenliste

1: Stirnraddifferential
2: Antriebselement / Stirnrad
3: Planetenträger
4: Planetenrad
5: Planetenrad
6: Abtriebsrad
7: Abtriebsrad
8: scheibenförmiger Träger (Seitenblech)
9: scheibenförmiger Träger (Seitenblech)
10: Verzahnung
11: Niet
12: hülsenförmiger Fortsatz
13: hülsenförmiger Fortsatz
14: wellenförmiger Abschnitt
15: wellenförmiger Abschnitt
16: Bolzen
17: Ringnut
18: Ringnut
19: Verzahnung
20: Verzahnung
a: Abstand

Claims

Stirnraddifferential (1) für Kraftfahrzeuge, mit einem Antriebselement (2), das drehfest mit einem Planetenträger (3) verbunden ist, wobei in dem Planetenträger (3) mindestens ein Paar miteinander kämmender Planetenräder (4, 5) drehbar angeordnet ist und wobei die Planetenräder (4, 5) mit je einem verzahnten Abtriebsrad (6, 7) kämmen, wobei der Planetenträger (3) durch zwei im Abstand (a) und parallel zueinander angeordnete scheibenförmige Träger (8, 9) gebildet wird, die mit dem Antriebselement (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (2) ein außenverzahntes Stirnrad ist und die scheibenförmigen Träger (8, 9) mit dem Antriebselement (2) verschweißt sind, wobei die scheibenförmigen Träger (8, 9) in den beiden axialen Endbereichen des Antriebselements (2) angeordnet sind und die scheibenförmigen Träger (8, 9) aus Blech bestehen, wobei die scheibenförmigen Träger (8, 9) hülsenförmige Fortsätze (12, 13) aufweisen, die teilweise wellenförmige Abschnitte (14, 15) der Abtriebsräder (6, 7) umhüllen.
Stirnraddifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verzahnung (10) des Stirnrads nur über einen Teil der Breite des Antriebselements (2) erstreckt.
Stirnraddifferential nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (10) des Stirnrads in einem axialen Endbereich des Antriebselements (2) angeordnet ist.
Stirnraddifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hülsenförmigen Fortsätze (12, 13) Lager für die wellenförmigen Abschnitte (14, 15) bilden.
Stirnraddifferential nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager Gleitlager sind.
Stirnraddifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den scheibenförmigen Trägern (8, 9) Bolzen (16) zur Lagerung der Planetenräder (4, 5) befestigt sind.
Stirnraddifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es vier oder fünf Paare miteinander kämmender Planetenräder (4, 5) aufweist.
Stirnraddifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (4, 5) neben einem verzahnten Abschnitt einen Abschnitt ohne Verzahnung aufweisen.