DE102007040478A1

DE102007040478A1 - Differentialgetriebe mit leichten Trägerteilen

Info

Publication number: DE102007040478A1
Application number: DE200710040478
Authority: DE
Inventors: Günter Schmitt
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-03-05
Also published as: WO2009027177A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe (100) mit einer Summenwelle (10) für die Verteilung von Drehmomenten an ein erstes Differenzglied (40) sowie an ein zweites Differenzglied (42) über mindestens ein aus jeweils einem ersten Planetenrad (50) und einem zweiten Planetenrad (52) gebildetes Paar, wobei die Planetenräder (50, 52) eines Paares sich so einander gegenüberliegen und wirkverbunden sind, dass axial mittlere Teilabschnitte (54, 56) der verzahnten Abschnitte beider Planetenräder (50, 52) miteinander verzahnt sind, dass jeder der mittleren Teilabschnitte (54, 56) jeweils axial neben einem verzahnten äußeren Teilabschnitt (55, 57) des jeweiligen Planetenrads (50, 52) ausgebildet ist und dass der äußere Teilabschnitt (55) des ersten Planetenrades (50) in Zahneingriff mit einer ersten Verzahnung (41) an dem ersten Differenzglied (40) und der äußere Teilabschnitt (57) des zweiten Planetenrades (52) in Zahneingriff mit einer zweiten Verzahnung (43) an dem zweiten Differenzglied (42) steht, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Summenwelle (10) ein axial symmetrisches Stirnrad (20) und ein erstes (30) und ein zweites (32) Trägerteil umfasst, wobei die Planetenräder (50, 52) in den Trägerteilen (30, 32) gelagert sind und die Trägerteile (30, 32) kaltumgeformte, an das Stirnrad (20) angeflanschte Blechteile sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einer Differentialgetriebe mit einer Summenwelle für die Verteilung von Drehmomenten an ein erstes Differenzglied sowie an ein zweites Differenzglied über mindestens ein aus jeweils einem ersten Planetenrad und einem zweiten Planetenrad gebildetes Paar, wobei die Planetenräder eines Paares sich so einander gegenüberliegen und wirkverbunden sind, dass axial mittlere Teilabschnitte der verzahnten Abschnitte beider Planetenräder miteinander verzahnt sind, dass jeder der mittleren Teilabschnitte jeweils axial neben einem verzahnten äußeren Teilabschnitt des jeweiligen Planetenrads ausgebildet ist, und dass der äußere Teilabschnitt des ersten Planetenrades im Zahneingriff mit einer ersten Verzahnung an dem ersten Differenzglied und der äußeren Teilabschnitt des zweiten Planetenrades im Zahneingriff mit einer zweiten Verzahnung an dem zweiten Differenzglied steht.
Hintergrund der Erfindung
Die Druckschrift EP 0 918 177 A1 zeigt ein Stirnraddifferential des Standes der Technik. Das Stirnraddifferential weist ein Antriebsrad auf, das durch ein Tel lerrad gebildet ist aber auch als Stirnrad vorzugsweise mit Schrägverzahnung ausgeführt sein kann. Das Antriebsrad ist zusammen mit einem Planetenträger um die Drehachse drehbar und dazu an dem Planetenträger befestigt. Das Antriebsrad, das Gehäuse mit Planetenträger und die Abtriebsräder des Stirnraddifferentials weisen gemeinsam die Drehachse auf. Über das Antriebsrad werden Drehmomente in das Stirnraddifferential zum Planetenträger geleitet.
Der Planetenträger beziehungsweise das Gehäuse als Planetenträger 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 sogenannten Differenzwellen. Die Differenzwellen geben jeweils einen Differenzbetrag der in das Differential eingeleiteten Drehmomente beispielsweise an das angetriebene Fahrzeugrad weiter. In dem Stand der Technik ist der Planetenträger beziehungsweise das Gehäuse als Planetenträger die Summenwelle 50 des Planetentriebs.
Im Stand der Technik sind entweder Hohlräder oder Sonnenräder als Abtriebsräder 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 der Druckschrift 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.
Ein weiteres Stirnraddifferential ist in einem Fachaufsatz der ATZ 01/2006, "Kompaktes Achsgetriebe für Fahrzeuge mit Frontantrieb und quer eingebautem Motor", der Autoren Höhn, Michaelis und Heizenröther beschrieben.
Bei diesem Differentialgetriebe ist jeweils ein Planetenrad um die jeweilige Bolzenachse auf einem Abschnitt der Planetenbolzen drehbar gelagert. Die Planetenbolzen sind in diesem Fall drehfest zu dem Planetenträger. Die Planetenräder mit Planetenbolzen sind jeweils auf einer kreisringförmigen Umlaufbahn um die Drehachse angeordnet.
Die Abtriebsräder können Hohlräder mit Innenverzahnung sein, von denen jedes drehfest mit einer Abtriebswelle gekoppelt ist. Die Abtriebswellen stehen jeweils zumeist mit einem getriebenen Fahrzeugrad in einer Wirkverbindung.
Jedes der Planetenräder ist mit einem anderen der Planetenräder zu einem gegenseitigen Zahneingriff gepaart. Außerdem kämmen die mit Planetenräder einer Seite mit einem ersten Hohlrad und alle Planetenräder der anderen Seite mit einem zweiten Hohlrad. Das Drehmoment wird über die Planetenräder an die Hohlräder und somit an die Abtriebswellen verteilt sowie von dort an die angetriebenen Fahrzeugräder weitergegeben.
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 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 der Planetenrädern 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 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 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.
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 der Druckschrift 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, um so höher ist, vorbehaltlich des anfangs erwähnten Einflusses aus der Verformungsanfälligkeit, der Betrag übertragbaren Momente.
Auch wenn das in der Druckschrift 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 Differentialgetrieben mit Sonnrädern als Differenzgliedern 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.
Wie bereits 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 Differentialgetrieben 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 der Druckschrift EP 09 918 177 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. Dadurch wird das gesamte Differentialgetriebe jedoch schwerer und nimmt ein großen Bauraum ein.
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 der Druckschrift 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 der Druckschrift 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 der Druckschrift EP 0 918 177 A1 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 Standes der Technik vorzugsweise in Differentialen eingesetzt, mit denen relativ geringe Drehmomente übertragen werden müssen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Differentialgetriebe bereitzustellen, das hohe Drehmomente aufnehmen kann, um es zumindest in Klein- und Mittelklassewagen einzusetzen, und das bei geringem Bauraum nur ein geringes Gewicht aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch ein Differentialgetriebe mit einer Summenwelle für die Verteilung von Drehmomenten an ein erstes Differenzglied sowie an ein zweites Differenzglied über mindestens ein aus jeweils einem ersten Planetenrad und einem zweiten Planetenrad gebildetes Paar gelöst, wobei die Planetenräder eines Paares sich so einander gegenüberliegen und wirkverbunden sind, dass axial mittlere Teilabschnitte der verzahnten Abschnitte beider Planetenräder miteinander verzahnt sind, dass jeder der mittleren Teilabschnitte jeweils axial neben einem verzahnten äußeren Teilabschnitt des jeweiligen Planetenrads ausgebildet ist, und dass der äußere Teilabschnitt des ersten Planetenrades im Zahneingriff mit einer ersten Verzahnung an dem ersten Differenzglied und der äußeren Teilabschnitt des zweiten Planetenrades im Zahneingriff mit einer zweiten Verzahnung an dem zweiten Differenzglied steht, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Summenwelle ein axial symmetrisches Stirnrad und ein erstes und ein zweites Trägerteil umfasst, wobei die Planetenräder in den Trägerteilen gelagert sind und die Trägerteile kaltumgeformte, an das Stirnrad (20) angeflanschte Blechteile sind.
Die vorgeschlagene Lösung vermeidet ein separates Ausgleichsgetriebe mit massivem Differentialkorb bzw. massiven Trägerteilen. Grundsätzlich wird vorgeschlagen, lediglich eine massive Komponente vorzusehen. Da auf das massive Stirnrad der Summenwelle nicht verzichtet werden kann, wird das Stirnrad als starre, massiv gefertigte Trägerkomponente genutzt. Die Aufgaben des Differentialkorbs werden durch zwei anzuflanschende Ziehteile kostengünstig und gewichtssparend gelöst. Kostenaufwendige spanende Bearbeitungstechnologien werden für die Trägerteile vermieden. Trotzdem ist das Differentialgetriebe aufgrund der beidseitigen Lagerung der Planetenräder in den Trägerteilen und der massiven Ausbildung des Stirnrades dazu in der Lage, große Momente zu übertragen.
Vorzugsweise kann des weiteren vorgesehen sein, dass das erste Trägerteil ein kaltumgeformtes, an das Stirnrad angeflanschtes Blechteil ist.
Insbesondere kann sich das zweite Differenzglied durch eine zentrale Aussparung in dem Stirnrad erstrecken. Auf diese Weise kann besonders einfach eine Momentenübertragung auf die den Planetenrädern abgewandte Seite des Stirnrades bereitgestellt werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die erste Verzahnung und die zweite Verzahnung jeweils als Außenverzahnung ausgebildet sind.
In einer Ausführungsform weisen das Stirnrad und das erste und das zweite Trägerteil und der Deckel jeweils einer Anzahl rotationssymmetrisch angeordneter Durchgangsbohrungen auf, durch die Befestigungselemente zum Verbinden des Stirnrads mit dem ersten und dem zweiten Trägerteil und dem Deckel geführt sind.
Auf diese Weise wird ein sichere und belastbare Verbindung der Summenwelle sichergestellt. Als Befestigungselemente können bspw. Schrauben oder Bolzen verwendet werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das ein erstes Ende des ersten Differenzgliedes in dem ersten Trägerteil und ein erstes Ende des zweiten Differenzgliedes in dem Stirnrad geführt ist.
Vorzugsweise weist das Stirnrad einen Doppel-T-förmigen Querschnitt auf. Des weiteren können die Planetenräder identisch zueinander ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Trägerteile und der Deckel als Zieh-Präge-Teile hergestellt. Es kann des weiteren vorgesehen sein, dass die Trägerteile identisch zueinander ausgebildet sind.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Stirnrad eine zentrale Bohrung aufweist, in der ein zweites Ende sowohl des ersten als auch des zweiten Differenzgliedes geführt ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mittleren Teilabschnitte jeweils axial zwischen dem verzahnten äußeren Teil abschnitt des jeweiligen Planetenrads und einem nicht verzahnten Abschnitt ausgebildet ist, und dass einem ersten, nicht verzahnten Abschnitt des ersten Planetenrads umfangsseitig ein zweiter, axial äußerer Teilabschnitt eines an dem zweiten Planetenrad ausgebildeten zweiten verzahnten Abschnitts berührungslos gegenüberliegt, und einem zweiten, nicht verzahnten Abschnitt des zweiten Planetenrads umfangsseitig ein erster, axial äußerer Teilabschnitt eines an dem ersten Planetenrad ausgebildeten ersten verzahnten Abschnitts berührungslos gegenüberliegt
Dabei kann vorgesehen sein, dass sich die zweite Verzahnung des ersten Differenzgliedes dem ersten, nicht verzahnten Abschnitt des ersten Planetenrad radial und berührungslos gegenüberliegen.
Des weiteren kann die erste Verzahnung dem zweiten, nicht verzahnten Abschnitt des zweiten Planetenrads radial und berührungslos gegenüberliegt.
Die nicht verzahnten Abschnitte können außenzylindrisch ausgebildet sein.
Insbesondere ist der Außendurchmesser der nicht verzahnten Abschnitte kleiner ist als der Fußkreisdurchmesser der verzahnten Abschnitte, wobei an dem Fußkreisdurchmesser der Zahnfuß jedes der Zähne des verzahnten Abschnitts aus dem Planetenrad hervorgeht.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt dabei:
1 eine Explosionsansicht einer Summenwelle eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes in einer ersten Ausführungsform,
2 eine Explosionsansicht einer Summenwelle eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes in einer zweiten Ausführungsform,
3 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes in einer ersten Ausführungsform,
4 eine seitliche Ansicht der Komponenten einer Summenwelle eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes in einer zweiten Ausführungsform,
5 verschiedene Ausführungsformen eines Stirnrades eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes,
6 eine Ausführungsform des Aufbaus der Planetenräder eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes,
7 eine weitere Ausführungsform des Aufbaus der Planetenräder eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes,
8 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes in einer ersten Ausführungsform,
9 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes in einer zweiten Ausführungsform.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 bis 4 zeigen verschiedene Ansichten einer Summenwelle 10 eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes 100, wobei die 1 und 3 eine erste Ausführungsform der Sonnenwelle 10 darstellen und die 2 und 4 eine zweite Ausführungsform der Sonnenwelle 10 darstellen. Die Ausführungsformen unterscheiden sich jedoch lediglich in der spezifischen Ausgestaltung eines ersten Trägerelements 30 und eines zweiten Trägerelements 32 sowie dem Vorsehen von Masseaussparung 24 in einem Stirnrad 20 und werden daher figurenübergreifend beschrieben.
Die Funktionsweise von offenen Stirnraddifferentialgetrieben ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik geläufig und wird daher vorliegend im Detail nicht erneut beschrieben.
Die Summenwelle 10 des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes 100 umfasst ein Stirnrad 20, das massiv ausgebildet ist und einen Doppel-T-förmigen Querschnitt aufweist. Das Stirnrad 20 umfasst des weiteren Aussparungen 22 für Planetenräder 50, 52, eine zentrale Aussparung 26 und Durchgangsbohrungen 24, durch die es mit dem ersten 30 und dem zweiten Trägerteil 32 verbunden wird.
Das erste Trägerteil 30 und das zweite Trägerteil 32 weisen dementsprechend ebenfalls Durchgangsbohrungen 34 zur Verbindung mit dem Stirnrad 20 auf. Darüber hinaus umfasst sowohl das erste Trägerteil 30 als auch das zweite Trägerteil 32 in der ersten Ausführungsform jeweils eine Tasche bzw. Sicke 36, 38 zur teilweisen Aufnahme der Planetenräder 50 bzw. 52 und eines ersten 40 bzw. zweiten Differenzgliedes 42. Die Taschen können tiefgezogen oder feingestanzt sein.
Erfindungsgemäß sind die Trägerteile 30, 32 als kaltumgeformte Blechteile mittels Ziehens und/oder Prägens ausgebildet. Im dargestellten Ausführungs beispiel sind die Trägerteile 30, 32 identisch zueinander ausgebildet. Auf diese Weise ist eine schnelle und kostengünstige Herstellung der Trägerteile 30, 32 möglich. Darüber hinaus zeichnen sich die Trägerteile 30, 32 durch ihr geringes Gewicht aus.
Das massiv gefertigte Stirnrad 20 erfüllt Stütz-, Führungs- und Verbindungsaufgaben. Dabei zentriert es beide Trägerteile 30, 32 und führt und stützt zusätzlich in der zentralen Aussparung 26 beide Differenzglieder 40, 42. Nierenförmige Aussparungen 22 sind Freilegungen für die platzsparende Aufnahme der Planetenräder 50, 52. Wie bereits ausgeführt wurde, können weitere Masseaussparungen 25 vorgesehen sein, um das Gewicht des Stirnrades 20 ohne eine Verringerung der Festigkeit des Stirnrades 20 zu reduzieren.
Die beidseitige Aufnahme der Planetenräder 50, 52 ermöglicht im Gegensatz zu einer fliegenden Lagerung eine Übertragung von großen Momenten.
Das erste Trägerteil 30, das zweite Trägerteil 32 und das Stirnrad 20 werden durch Befestigungselemente 60, wie etwa Schrauben oder Bolzen, durch die Durchgangsbohrungen 24, 34 miteinander verbunden. Auf Schweißen wird somit gänzlich verzichtet, wodurch Fertigungskosten eingespart werden und einer Bruchgefahr der Schweißnähte vorgebeugt wird. Durch den Verzicht auf Schweißen wird des weiteren unnötiger Wärmeeinfluss auf die Trägerteile 30, 32 und das Stirnrad 20 vermieden und somit der Gefahr eines Verzugs der entsprechenden Bauteile. vorgebeugt
5 zeigt verschiedene Ausführungsformen eines Stirnrads 20.
Grundsätzlich kann die Anzahl der vorgesehenen Paare von Planetenrädern 50, 52 variiert werden. Die in 5a und 5b dargestellte Ausführungsform ist für zwei Paare von Planetenrädern 50, 52 ausgelegt, wohingegen die Ausführungsform in 5c für drei Paare von Planetenrädern 50, 52 ausgelegt ist.
Ein zweites Ende 45, 47 eines ersten Differenzgliedes 40 bzw. eines zweiten Differenzgliedes 42 ragt zumindest mit einem Abschnitt in die zentrale Aussparung 26 des Stirnrads 20 hinein und wird somit in diesem geführt.
Wie bereits voranstehend ausgeführt wurde, sind in dem Stirnrad 20 des weiteren die Durchgangsbohrung 24 zur Verbindung mit den Trägerteilen 30, 32 vorzusehen, und, soweit dies die Festigkeitsauslegung des Stirnrads 20 zulässt, können Masseaussparungen 25 zur Verringerung des Gewichts des Stirnrads 20 vorgesehen werden.
Die Planetenräder 50, 52 des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes 100 können grundsätzlich auf zwei verschiedene Arten ausgebildet sein.
6 zeigt entsprechend eine erste Ausführungsform der Planetenräder 50, 52 der vorliegenden Erfindung.
Entsprechend der bekannten Funktionsweise eines Stirnraddifferentialgetriebes befinden sich ein erstes Planetenrad 50 und ein zweites Planetenrad 52 jedes Planetenpaares über mittlere Teilabschnitte 54, 56 miteinander in Eingriff. Der erste äußere Teilabschnitt 55 jedes ersten Planetenrades 50 befindet sich des weiteren mit einer ersten Verzahnung 41 eines ersten Differenzgliedes 40 in Eingriff. Vorliegend sind das erste Differenzglied 40 und das zweite Differenzglied 42 als Sonnenräder mit Außenverzahnung ausgebildet.
Entsprechend befinden sich zweite äußere Teilabschnitte 57 jedes zweiten Planetenrades 52 in Zahneingriff mit einer zweiten Verzahnung 53 des zweiten Differenzgliedes 42.
Grundsätzlich besteht jedoch die Möglichkeit, dass sich in der dargestellten Anordnung die Zahnräder 50, 52 axial gegeneinander verschieben. Um dieses zu verhindern, sind das erste Trägerteil 30 und das zweite Trägerteil 32 entsprechend auszubilden, um den Versatz der Zahnräder 50, 52 zueinander auszugleichen und ein axiales Verschieben durch axiale Anlage an den Zahnrädern 50, 52 zu verhindern.
Dadurch wird die Ausgestaltung der Trägerteile 30, 32 zwar etwas aufwendiger, die Herstellung der Zahnräder 50, 52 vereinfacht sich jedoch und wird dadurch kostengünstiger.
7 zeigt demgegenüber eine zweite mögliche Ausführungsform. Gegenüber der in 6 dargestellten Ausführungsform weist das erste Zahnrad 50 einen ersten, nicht verzahnten Abschnitt 58 und das zweite Zahnrad 52 einen zweiten, nicht verzahnten Abschnitt 59 auf. Die nicht verzahnten Abschnitte 58, 59 weisen dabei einen Durchmesser auf, der so gewählt ist, dass sie entsprechend nicht mit den Zähnen des ersten bzw. zweiten Differenzglieds 40, 42 in Berührung kommen. Die nicht verzahnten Abschnitte 58, 59 stellen jedoch identische axiale Erstreckungen des ersten und des zweiten Zahnrads 50, 52 bereit, so dass das erste Trägerteil 30 und das zweite Trägerteil 32 nicht mit einer Tasche 36, 38 ausgebildet sein müssen und den Versatz der Zahnräder 50, 52 nicht ausgleichen müssen. Die Herstellung der Zahnräder 50, 52 ist in der in 7 dargestellten Ausführungsform etwas aufwendiger, dafür können die Trägerteile 30, 32 kostengünstiger und einfacher hergestellt werden.
Die in 6 dargestellte Ausführungsform der Zahnräder 50, 52 ist in einer Gesamtübersicht in 8 dargestellt, woraus hervorgeht, dass die in 6 dargestellten Zahnräder gemeinsam mit den in 1 dargestellten Trägerteilen 30, 32 vorzusehen sind.
Dementsprechend sind die in 7 dargestellten Zahnräder 50, 53 nach einer zweiten Ausführungsform in einer Gesamtansicht in 9 dargestellt und zusammen den in 2 dargestellten Trägerteilen 30, 32 vorzusehen.
8 zeigt eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes 100.
Das Stirnrad 20 führt in einer zentralen Aussparung 26 das zweite Ende 45 des ersten Differenzgliedes 40 und das zweite Ende 47 des zweiten Differenzglie des 42. Über Befestigungselemente 60 ist das Stirnrad 20 mit dem ersten Trägerteil 30 und dem zweiten Trägerteil 32 verbunden, wobei die Planetenräder 50, 52 jeweils in entsprechenden Taschen 36, 38 der Trägerteile 30, 32 geführt sind. Ein erstes Ende 44 des ersten Differenzgliedes 40 und ein erstes Ende 46 des zweiten Differenzgliedes 42 ist ebenfalls in einem entsprechenden Trägerteil 30, 32 geführt. Die Trägerteile wiederum sind in Radiallagern 80, 82 gelagert.
Die Bolzen 53 der Planetenräder 50, 52 können als Voll- bzw. Hohlbolzen mit Querbohrungsverschmierung ausgebildet sein.
Die Planetenräder 50, 52 können des weiteren bei Bedarf radiale und/oder axiale Gleitlagerungen erhalten, des weiteren ist es möglich, Nadelkränze für eine bessere Lagerung vorzusehen.
9 zeigt eine Gesamtübersicht eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes 100 in einer zweiten Ausführungsform.
Wie bereits voranstehend in Bezug auf die 6 und 7 ausgeführt wurde, sind in der zweiten Ausführungsform nicht verzahnte Abschnitte 57, 59 an den Planetenrädern 50, 52 vorgesehen, wodurch eine einfachere Formgebung der Trägerteile 30, 32 möglich ist.
Da in einer ersten Ausführungsform durch die wellige Formgebung bereits eine Versteifung und höhere Festigkeit der Trägerteile 30, 32 erreicht wird, sind in der zweiten Ausführungsform Verstrebungen 31 vorgesehen, um den Trägerteilen 30, 32 zusätzliche Steifigkeit und Festigkeit zu verleihen.
Grundsätzlich können Verstrebungen 31 jedoch auch bei Trägerteilen 30, 32 der ersten Ausführungsform Verwendung finden.

10: Summenwelle
20: Stirnrad
22: Aussparung
24: Durchgangsbohrung
25: Masseaussparung
26: zentrale Aussparung
30: erstes Trägerteil
31: Steben
32: zweites Trägerteil
34: Durchgangsbohrung
36: Tasche
38: Tasche
40: erstes Differenzglied
41: erste Zahnung
42: zweites Differenzglied
43: zweite Zahnung
44: erstes Ende des ersten Differenzgliedes
45: zweites Ende des ersten Differenzgliedes
46: erstes Ende des zweiten Differenzgliedes
47: zweites Ende des zweiten Differenzgliedes
50: erstes Planetenrad
52: zweites Planetenrad
53: Planetenbolzen
54: mittlerer Teilabschnitt
55: erster äußerer Teilabschnitt
56: mittlerer Teilabschnitt
57: zweiter äußerer Teilabschnitt
58: erster, nicht verzahnter Abschnitt
59: zweiter, nicht verzahnter Abschnitt
60: Befestigungselement
80: erstes Lager
82: zweites Lager
100: Differentialgetriebe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0918177 A1 [0002, 0005, 0015, 0016, 0020, 0020, 0020]
- EP 09918177 A1 [0018]

Claims

Differentialgetriebe (100) mit einer Summenwelle (10) für die Verteilung von Drehmomenten an ein erstes Differenzglied (40) sowie an ein zweites Differenzglied (42) über mindestens ein aus jeweils einem ersten Planetenrad (50) und einem zweiten Planetenrad (52) gebildetes Paar, wobei die Planetenräder (50, 52) eines Paares sich so einander gegenüberliegen und wirkverbunden sind, – dass axial mittlere Teilabschnitte (54, 56) der verzahnten Abschnitte beider Planetenräder (50, 52) miteinander verzahnt sind, – dass jeder der mittleren Teilabschnitte (54, 56) jeweils axial neben einem verzahnten äußeren Teilabschnitt (55, 57) des jeweiligen Planetenrads (50, 52) ausgebildet ist, und – dass der äußere Teilabschnitt (55) des ersten Planetenrades (50) im Zahneingriff mit einer ersten Verzahnung (41) an dem ersten Differenzglied (40) und der äußeren Teilabschnitt (57) des zweiten Planetenrades (52) im Zahneingriff mit einer zweiten Verzahnung (43) an dem zweiten Differenzglied (42) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Summenwelle (10) ein axial symmetrisches Stirnrad (20) und ein erstes (30) und ein zweites (32) Trägerteil umfasst, wobei die Planetenräder (50, 52) in den Trägerteilen (30, 32) gelagert sind und die Trägerteile (30, 32) kaltumgeformte, an das Stirnrad (20) angeflanschte Blechteile sind.
Differentialgetriebe (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die erste Verzahnung (41) und die zweite Verzahnung (43) jeweils als Außenverzahnung ausgebildet sind.
Differentialgetriebe (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnrad (20) und das erste (30) und das zweite (32) Trägerteil jeweils einer Anzahl rotationssymmetrisch angeordneter Durchgangsbohrungen (24, 34) aufweisen, durch die Befestigungselemente (60) zum Verbinden des Stirnrads (20) mit dem ersten (30) und dem zweiten (32) Trägerteil geführt sind.
Differentialgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das ein erstes Ende (44) des ersten Differenzgliedes (40) in dem ersten Trägerteil (30) und ein erstes Ende (46) des zweiten Differenzgliedes (42) in dem zweiten Trägerteil (32) geführt ist.
Differentialgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnrad (20) einen Doppel-T-förmigen Querschnitt aufweist, wobei in dem Stirnrad (20) für jedes Paar von Planetenrädern (30, 32) jeweils eine Aussparung (22) vorgesehen ist.
Differentialgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (30, 32) identisch zueinander ausgebildet sind.
Differentialgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerteile (30, 32) als Zieh-Präge-Teile hergestellt sind.
Differentialgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerteile (30, 32) identisch zueinander ausgebildet sind.
Differentialgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnrad (20) eine zentrale Bohrung (26) aufweist, in der ein zweites Ende (45, 47) sowohl des ersten (40) als auch des zweiten (42) Differenzgliedes geführt ist.
Differentialgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Trägerteil (30) eine Tasche (36) ausgebildet ist, die einen äußeren Teilabschnitt (55) des ersten Planetenrades (50) und der ersten Verzahnung (41) an dem ersten Differenzglied (40) aufnimmt und in dem zweiten Trägerteil (32) eine Tasche (38) ausgebildet ist, die einen äußeren Teilabschnitt (57) des zweiten Planetenrades (52) und der zweiten Verzahnung (43) an dem zweiten Differenzglied (42) aufnimmt.
Differentialgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mittleren Teilabschnitte (54, 56) jeweils axial zwischen dem verzahnten äußeren Teilabschnitt (55, 57) des jeweiligen Planetenrads (50, 52) und einem nicht verzahnten Abschnitt (58, 59) ausgebildet ist, und dass einem ersten, nicht verzahnten Abschnitt (58) des ersten Planetenrads (50) umfangsseitig ein zweiter, axial äußerer Teilabschnitt (57) eines an dem zweiten Planetenrad (52) ausgebildeten zweiten verzahnten Abschnitts berührungslos gegenüberliegt, und einem zweiten, nicht verzahnten Abschnitt (59) des zweiten Planetenrads (52) umfangsseitig ein erster, axial äußerer Teilabschnitt (55) eines an dem ersten Planetenrad (50) ausgebildeten ersten verzahnten Abschnitts berührungslos gegenüberliegt
Differentialgetriebe (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verzahnung (43) des ersten Differenzgliedes (40) dem ersten, nicht verzahnten Abschnitt (58) des ersten Planetenrad (50) radial und berührungslos gegenüberliegt.
Differentialgetriebe (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verzahnung (41) dem zweiten, nicht verzahnten Abschnitt (59) des zweiten Planetenrads (52) radial und berührungslos gegenüberliegt.
Differentialgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht verzahnten Abschnitte (58, 59) außenzylindrisch ausgebildet sind.
Differentialgetriebe (100) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der nicht verzahnten Abschnitte (58, 59) kleiner ist als der Fußkreisdurchmesser der verzahnten Abschnitte, wobei an dem Fußkreisdurchmesser der Zahnfuß jedes der Zähne des verzahnten Abschnitts aus dem Planetenrad (50, 52) hervorgeht.