DE102008063105A1

DE102008063105A1 - Differenzialgetriebe

Info

Publication number: DE102008063105A1
Application number: DE102008063105A
Authority: DE
Inventors: Günter Weber; August Kriebernegg; Robert Luef
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2010-07-01

Abstract

Ein Differenzialgetriebe umfasst eine Primärwelle, die bezüglich einer Zentralachse des Differenzialgetriebes drehbar ist, wenigstens zwei Planetenzahnräder, die an der Außenseite der Primärwelle gelagert sind und jeweils eine quer zu der Zentralachse weisende Drehachse aufweisen, ein erstes Sekundärzahnrad, das drehbar auf der Primärwelle gelagert ist, und ein zweites Sekundärzahnrad, das drehbar auf der Primärwelle gelagert ist. Jedes der Planetenzahnräder weist wenigstens einen ersten Kegelverzahnungsabschnitt, der mit dem ersten Sekundärzahnrad kämmt, und einen zu dem ersten Kegelverzahnungsabschnitt konzentrischen zweiten Kegelverzahnungd kämmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Differenzialgetriebe mit einer Primärwelle, die bezüglich einer Zentralachse des Differenzialgetriebes drehbar ist, wenigstens zwei Planetenzahnrädern, die an der Außenseite der Primärwelle drehbar gelagert sind und jeweils eine quer zu der Zentralachse weisende Drehachse aufweisen, einem ersten Sekundärzahnrad, das drehbar auf der Primärwelle gelagert ist, und einem zweiten Sekundärzahnrad, das drehbar auf der Primärwelle gelagert ist.
Derartige Differenzialgetriebe können in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs als Zentraldifferenzial vorgesehen sein (auch Zwischenachs-Differenzial genannt), das in Längsrichtung wirkt, um ein Antriebsmoment zwischen den Achsen des Kraftfahrzeugs zu verteilen. Die genannte Zentralachse kann hierbei insbesondere in Längsrichtung oder in Querrichtung des zugehörigen Kraftfahrzeugs ausgerichtet sein. Beispielsweise ist die Primärwelle als Antriebswelle ausgebildet. Alternativ kann der Antrieb aber auch über eines der Sekundärzahnräder erfolgen. Mittels des durch die Sekundärzahnräder und die Planetenzahnräder gebildeten Planetengetriebes wird eine Drehmomentaufteilung zwischen zwei Ausgangselementen bewerkstelligt. Differenzialgetriebe der genannten Art können in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs auch als Achsdifferenziale vorgesehen sein, die in Querrichtung wirksam sind, um ein Antriebsmoment auf die beiden Achswellen derselben Fahrzeugachse zu verteilen.
Zentraldifferenziale, bei welchen die Planetenzahnräder nicht in einem Differenzialkorb, sondern an der Außenseite der Primärwelle gelagert sind, sind beispielsweise aus der US 5,304,103 bekannt.
Häufig ist es erwünscht, ein zur Verfügung stehendes Antriebsmoment in ungleichmäßiger Aufteilung an die einzelnen Achsen eines Kraftfahrzeugs zu vermitteln. Beispielsweise kann es zur Optimierung der Traktion oder zum Einstellen eines bestimmten Fahrverhaltens gewünscht sein, an die Hinterachse des Fahrzeugs einen höheren Anteil des insgesamt verfügbaren Antriebsmoments zu liefern als an die Vorderachse, oder umgekehrt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Differenzialgetriebe anzugeben, das auf einfache Weise eine asymmetrische Momentenverteilung zwischen zwei Ausgangselementen ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass jedes der Planetenzahnräder wenigstens einen ersten Kegelverzahnungsabschnitt, der mit dem ersten Sekundärzahnrad kämmt, und einen zu dem ersten Kegelverzahnungsabschnitt konzentrischen zweiten Kegelverzahnungsabschnitt aufweist, der mit dem zweiten Sekundärzahnrad kämmt.
Das erste Sekundärzahnrad und/oder das zweite Sekundärzahnrad ist vorzugsweise als ein Kegelrad mit einem Kegelverzahnungsabschnitt ausgebildet, der komplementär zu dem jeweiligen zugeordneten Kegelverzahnungsabschnitt der Planetenzahnräder ausgerichtet ist. Dies ergibt einen einfachen Aufbau der Sekundärzahnräder, wobei diese mit weiteren Antriebskomponenten verbindbar sind.
Bei jedem Planetenzahnrad liegen also zwei verschiedene, aber drehfest miteinander verbundene Kegelverzahnungsabschnitte vor, die einem jeweiligen Sekundärzahnrad zugeordnet sind. Insbesondere sind die beiden Kegelverzahnungsabschnitte bezüglich der Drehachse des jeweiligen Planetenzahnrades in axialer Richtung zueinander versetzt. Die beiden Sekundärzahnräder stehen somit nicht mit ein und derselben Verzahnungsstruktur der Planetenzahnräder in Eingriff, sondern mit unterschiedlichen Bereichen an den Planetenzahnrädern. Dies ist insofern vorteilhaft, als die Eingriffsgeometrie einschließlich der relevanten Parameter wie Zähnezahl und Wirkdurchmesser für jedes der Sekundärzahnräder separat angepasst werden kann. Insbesondere ist die Momentenverteilung zwischen den beiden Sekundärzahnrädern als Ausgangselemente nicht auf eine symmetrische Verzweigung (d. h. 50:50) festgelegt.
Von Vorteil ist außerdem, dass die beiden Sekundärzahnräder drehbar auf der Primärwelle gelagert sind, da hierdurch auch bezüglich der Sekundärzahnräder eine einfache und zuverlässige radiale Zentrierung relativ zu der Primärwelle erreicht wird. Aufgrund der gewöhnlich geringen Drehgeschwindigkeiten der Primärwelle, des ersten Sekundärzahnrads und des zweiten Sekundärzahnrads relativ zueinander können für die erläuterte koaxiale Lagerung dieser drei Elemente relativ zueinander einfache Nadellager zum Einsatz gelangen.
Weiterbildungen der Erfindung können den beigefügten Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung entnommen werden.
Vorzugsweise ist das Übersetzungsverhältnis (entsprechend dem Zähnezahlverhältnis) zwischen dem ersten Kegelverzahnungsabschnitt und dem ersten Sekundärzahnrad von dem Übersetzungsverhältnis (bzw. dem Zähnezahlverhältnis) zwischen dem zweiten Kegelverzahnungsabschnitt und dem zweiten Sekundärzahnrad verschieden, um auf einfache Weise eine Vermittlung von unterschiedlichen Drehmomenten an die beiden Sekundärzahnräder zu erreichen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind der erste Kegelverzahnungsabschnitt und der zweite Kegelverzahnungsabschnitt in Bezug auf die Zentralachse radial nach innen verjüngt. Die beiden Kegelverzahnungsabschnitte können unter Ausbildung einer Stufe aneinander angrenzen oder kontinuierlich ineinander übergehen (mit oder ohne Knick der Mantellinien). Alternativ können sie auch voneinander beabstandet sein. Bezüglich der beiden Kegelverzahnungsabschnitte können unterschiedliche Kegelwinkel und/oder unterschiedliche Achskreuzungspunkte vorgesehen sein.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind der erste Kegelverzahnungsabschnitt und der zweite Kegelverzahnungsabschnitt in Bezug auf die Zentralachse radial nach außen verjüngt. Die Verzahnungsausrichtung der Planetenzahnräder und der axialen Sekundärzahnräder ist also in Bezug auf die gängige Bauweise invertiert. Dadurch wird erreicht, dass die aufgrund einer Drehmomentübertragung und des gegenseitigen Abwälzens der jeweiligen Zahnflanken auf die Planetenzahnräder einwirkenden Axialkräfte in Bezug auf die Zentralachse zumindest teilweise radial nach innen gerichtet sind. Dadurch können die Planetenzahnräder einfach und zuverlässig an der Primärwelle abgestützt werden, sodass am Planetenträger entsprechende Abstützmaßnahmen nach außen hin entbehrlich sind oder nur relativ schwach oder leicht ausgebildet sein können. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass während des Betriebs aufgrund der nach außen gerichteten Fliehkräfte ein automatischer Spielausgleich zwischen den Planetenzahnrädern und den Sekundärzahnrädern herbeigeführt wird. Im Falle von radial nach innen verjüngten Ke gelrädern als Planetenzahnräder hingegen wirken die Fliehkräfte einem Spielausgleich gerade entgegen. Sofern die Drehachse des jeweiligen Planetenzahnrads nicht genau rechtwinklig und auch nicht parallel zu der Zentralachse des Differenzialgetriebes ausgerichtet ist sondern schräg hierzu, liegt ein radial nach außen verjüngter Kegelverzahnungsabschnitt im Sinne der Erfindung dann vor, wenn der Kegelverzahnungsabschnitt entlang der von der Zentralachse weg weisenden Richtung der Drehachse des Planetenzahnrads verjüngt ist.
Die beiden radial nach außen verjüngten Kegelverzahnungsabschnitte können wiederum unter Ausbildung einer Stufe aneinander angrenzen oder kontinuierlich ineinander übergehen (mit oder ohne Knick der Mantellinien). Auch bei dieser alternativen Ausführungsform können die beiden Kegelverzahnungsabschnitte unterschiedliche Kegelwinkel und/oder unterschiedliche Achskreuzungspunkte besitzen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der erste Kegelverzahnungsabschnitt in Bezug auf die Zentralachse radial nach innen verjüngt und der zweite Kegelverzahnungsabschnitt ist in Bezug auf die Zentralachse radial nach außen verjüngt. In diesem Fall kann eine teilweise Kräftekompensation erreicht werden. Durch den radial nach außen verjüngten Kegelverzahnungsabschnitt werden radial nach innen gerichtete Kraftkomponenten bewirkt, welche die Abstützung der Planetenzahnräder an der Primärwelle erleichtern. Der radial nach innen verjüngte Kegelverzahnungsabschnitt und der radial nach außen verjüngte Kegelverzahnungsabschnitt können drehfest miteinander verbunden (insbesondere einstückig ausgebildet) sein, um eine Doppelkegel-Form des jeweiligen Planetenzahnrads zu bilden. Der radial nach innen verjüngte Kegelverzahnungsabschnitt und der radial nach außen verjüngte Kegelverzahnungsabschnitt können an der jeweiligen Kegelbasis aneinander angren zen. Es ergibt sich in diesem Fall eine leicht zu fertigende und besonders stabile „O”- oder „Diamant”-Form der Planetenzahnräder. Alternativ können die genannten Kegelverzahnungsabschnitte an der jeweiligen Kegelspitze aneinander angrenzen, um eine „X”-Form zu bilden. In beiden Fällen können die beiden Kegelverzahnungsabschnitte unter Ausbildung einer Stufe aneinander angrenzen oder kontinuierlich ineinander übergehen.
Für sämtliche der vorgenannten Ausführungsformen kann die jeweilige quer zu der Zentralachse weisende Drehachse der Planetenzahnräder genau rechtwinklig in Bezug auf die Zentralachse des Differenzialgetriebes ausgerichtet sein. Bei dieser Variante ist der Planetenträger besonders einfach aufgebaut. Alternativ kann die jeweilige Drehachse der Planetenzahnräder in einem von 90° verschiedenen Neigungswinkel in Bezug auf die Zentralachse des Differenzialgetriebes ausgerichtet sein. Derart schräg gestellte Planetenzahnräder beschreiben mit ihrem Verzahnungsbereich beispielsweise auf der dem ersten Sekundärzahnrad zugewandten Seite einen Umlaufkreis mit größerem Durchmesser als auf der dem zweiten Sekundärzahnrad zugewandten Seite, sodass sich eine weitere Möglichkeit ergibt, die Verteilung des Antriebsmoments an die beiden Sekundärzahnräder zu variieren.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind genau zwei einander gegenüberliegende Planetenzahnräder mit einer gemeinsamen Drehachse an der Außenseite der Primärwelle gelagert. Zwei gegenüberliegende Planetenzahnräder entsprechen einem besonders einfachen und materialsparenden Aufbau, der eine gegenseitige Kräftekompensation ermöglicht. Insbesondere können die Planetenzahnräder auf einem in der Primärwelle sitzenden Bolzen gelagert sein. Ein solcher Bolzen kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Bei einer derartigen Ausbildung sind zur Lagerung der Planetenzahnräder lediglich wenige, einfach herzustellende Bauteile erforderlich. Alternativ können auch drei, vier oder mehr Planetenzahnräder in gleichmäßiger oder ungleichmäßiger Teilung entlang des Umfangs der Primärwelle vorgesehen sein. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Planetenträger mit sternförmig abstehenden Lagerbolzen vorgesehen sein, wobei der Planetenträger drehfest mit der Primärwelle verbunden ist. Die erforderliche Zahl von Planetenzahnrädern richtet sich nach den jeweiligen Leistungsvorgaben für das Differenzialgetriebe.
Um eine Verteilung von unterschiedlichen Drehmomenten auf die beiden Sekundärzahnräder zu erreichen, können das erste Sekundärzahnrad und das zweite Sekundärzahnrad insbesondere eine unterschiedliche Zähnezahl und/oder einen unterschiedlichen Wirkdurchmesser aufweisen. Auf diese Weise wird das gewünschte unterschiedliche Übersetzungsverhältnis erzielt.
Das erste Sekundärzahnrad und/oder das zweite Sekundärzahnrad kann mit einer jeweiligen Sekundärwelle drehfest verbunden sein, deren eines Ende als Hohlwelle ausgebildet ist und ein Ende der Primärwelle umgibt. Insbesondere kann das betreffende Sekundärzahnrad auch einstückig mit der Sekundärwelle ausgebildet sein. An der Sekundärwelle kann ein Befestigungsflansch vorgesehen sein. Die Drehachse der Primärwelle, die Drehachse der Sekundärwelle und die Zentralachse des Differenzialgetriebes fallen bei dieser Konfiguration zusammen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Sekundärzahnrad und/oder das zweite Sekundärzahnrad mit einem Verbindungsrad drehfest verbunden (insbesondere einstückig ausgebildet). Das Verbindungsrad ist mit einer in Bezug auf die Primärwelle versetzt angeordneten oder quer (d. h. rechtwinklig oder in einem von 90° verschiedenen Neigungswin kel) ausgerichteten Sekundärwelle antriebswirksam koppelbar. Das Verbindungsrad kann als Zahnrad, Kettenrad oder Riemenscheibe ausgebildet sein und beispielsweise direkt oder über eine Antriebskette, einen Riemen oder ein Zwischenzahnrad mit einem Zahnrad einer Sekundärwelle antriebswirksam gekoppelt werden, um einen Versatztrieb zu bilden. Das genannte Verbindungsrad kann auch einen Teil eines Getriebes bilden, beispielsweise eines Winkeltriebs oder einer Übersetzungsstufe. Dieses Getriebe kann beispielsweise als ein Stirnradgetriebe, Kegelradgetriebe, Schraubradgetriebe oder Beveloidradgetriebe ausgebildet sein.
Das Differenzialgetriebe kann insbesondere zur Drehmomentverteilung entlang einer Langsachse eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein.
Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten Achse, einer zweiten Achse und einem Differentialgetriebe der vorstehend erläuterten Art, um ein Antriebsmoment auf die erste Achse und die zweite Achse zu verteilen. Mit anderen Worten bezieht sich die Erfindung auch auf einen Antriebsstrang mit einem Zentraldifferential.
Die Erfindung wird im Folgenden lediglich beispielhaft im Zusammenhang mit einem Zentraldifferenzial in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs beschrieben.
1 und 2 zeigen ein Differenzialgetriebe gemäß einer ersten Ausführungsform in einem Längsschnitt bzw. in einer Perspektivansicht.
3 und 4 zeigen ein Differenzialgetriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform in einem Längsschnitt bzw. in einer Perspektivansicht.
5 und 6 zeigen ein Differenzialgetriebe gemäß einer dritten Ausführungsform in einem Längsschnitt bzw. in einer Perspektivansicht.
7 und 8 zeigen ein Differenzialgetriebe gemäß einer vierten Ausführungsform in einem Längsschnitt bzw. in einer Perspektivansicht.
9 und 10 zeigen ein Differenzialgetriebe gemäß einer fünften Ausführungsform in einem Längsschnitt bzw. in einer Perspektivansicht.
Das in 1 in Schnittdarstellung gezeigte und in 2 perspektivisch dargestellte Differenzialgetriebe für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst ein Gehäuse 10, eine Primärwelle 12 (die beispielsweise ein Eingangselement des Differenzialgetriebes bildet), eine Sekundärwelle 14 und ein Verbindungszahnrad 16 (die beispielsweise zwei Ausgangselemente des Differenzialgetriebes bilden). Die Primärwelle 12 ist mittels eines als Festlager dienenden Kugellagers 13 bezüglich einer Zentralachse ZA des Differenzialgetriebes in dem Gehäuse 10 drehbar gelagert. Die Sekundärwelle 14 ist mittels eines ebenfalls eines als Festlager dienenden Kugellagers 15 bezüglich der Zentralachse ZA in dem Gehäuse 10 drehbar gelagert. Die Sekundärwelle 14 umfasst einen Befestigungsflansch 17 mit einem Hohlwellenabschnitt 19, der das in 1 und 2 rechte Ende der Primärwelle 12 umgibt. Das Verbindungszahnrad 16 ist als ein schräg verzahntes Stirnrad ausgebildet. Ein erstes Sekundärzahnrad 18 ist mit dem Verbindungszahnrad 16 integral ausgebildet und ist mittels eines Radiallagers 22 und eines Axiallagers 24 drehbar auf der Primärwelle 12 gelagert. In gleicher Weise ist ein zweites Sekundärzahnrad 20 mittels eines Radiallagers 26 und eines Axiallagers 28 drehbar auf der Primärwelle 12 gelagert. Das zweite Sekundärzahnrad 20 ist drehfest mit dem Hohlwellenabschnitt 19 der Sekundärwelle 14 verbunden.
Zwischen dem ersten Sekundärzahnrad 18 und dem zweiten Sekundärzahnrad 20 sitzt ein rechtwinklig zu der Zentralachse ZA ausgerichteter Bolzen 30 in der Primärwelle 12, welcher zwei gegenüberliegende Planetenzahnräder 32 trägt. Die Planetenzahnräder 32 sind mittels Radiallagern 34 drehbar auf dem Bolzen 30 gelagert und kämmen mit dem ersten Sekundärzahnrad 18 und dem zweiten Sekundärzahnrad 20. In der von der Zentralachse ZA weg weisenden Richtung, also radial nach außen, sind die Planetenzahnräder 32 durch Sicherungselemente 36 gehalten.
Die Anordnung aus dem Bolzen 30 mit den beiden Planetenzahnrädern 32 sowie dem ersten Sekundärzahnrad 18 und dem zweiten Sekundärzahnrad 20 bildet ein Planetengetriebe, welches die Primärwelle 12 antriebswirksam mit der Sekundärwelle 14 und dem Verbindungszahnrad 16 koppelt.
Die Planetenzahnräder 32 sind als Kegelräder mit einem jeweiligen ersten Kegelverzahnungsabschnitt 40 und einem jeweiligen zweiten Kegelverzahnungsabschnitt 46 ausgebildet. Der zweite Kegelverzahnungsabschnitt 46 ist konzentrisch zu dem ersten Kegelverzahnungsabschnitt 40 und schließt sich in radialer Richtung an diesen an. Die beiden Kegelverzahnungsabschnitte 40, 46 sind direkt an den einstückigen Planetenzahnrädern 32 ausgebildet und somit drehfest miteinander verbunden. Die jeweilige Kegelbasis weist von der Zentralachse ZA weg, d. h. also sowohl der erste Kegelverzahnungsabschnitt 40 als auch der zweite Kegelverzahnungsabschnitt 46 sind radial nach innen verjüngt. Zwischen dem ersten Kegelverzahnungsabschnitt 40 und dem zweiten Kegelverzahnungsabschnitt 46 ist ein Ansatz oder eine Stufe 47 ausgebildet.
Wie 1 und 2 zu entnehmen ist, kämmt der erste Kegelverzahnungsabschnitt 40 auf der im Bild linken Seite mit dem ersten Sekundärzahnrad 18, und der zweite Kegelverzahnungsabschnitt 46 kämmt mit dem zweiten Sekundärzahnrad 20. Wie ebenfalls zu erkennen ist, ist der Wirkdurchmesser des zweiten Sekundärzahnrads 20 größer als der Wirkdurchmesser des ersten Sekundärzahnrads 18. Das zweite Sekundärzahnrad 20 weist folglich – bei gleicher Zahnteilung – eine größere Zähnezahl auf als das erste Sekundärzahnrad 18. Somit ist das Übersetzungsverhältnis zwischen dem ersten Kegelverzahnungsabschnitt 40 und dem ersten Sekundärzahnrad 18 von dem Übersetzungsverhältnis zwischen dem zweiten Kegelverzahnungsabschnitt 46 und dem zweiten Sekundärzahnrad 20 verschieden. Auf diese Weise wird erreicht, dass das beispielsweise durch die Primärwelle 12 vermittelte Antriebsmoment in ungleichmäßiger Aufteilung an die Sekundärwelle 14 und das Verbindungszahnrad 16 übertragen wird.
Das gezeigte Differenzialgetriebe dient dazu, ein Antriebsmoment von einem Eingangselement auf zwei Ausgangselemente des Differenzialgetriebes zu verteilen. Die Primärwelle 12, die Sekundärwelle 14 oder das Verbindungszahnrad 16 bildet das Eingangselement, während die jeweiligen zwei anderen genannten Teile die beiden Ausgangselemente bilden.
Bei einer Anwendung als ein Zentraldifferenzial ist das genannte Eingangselement mit einer Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs antriebswirksam gekoppelt, und die zwei Ausgangselemente sind mit einer jeweiligen Fahrzeugachse antriebswirksam gekoppelt. Insbesondere kann ein über die Primärwelle 12 eingeleitetes Antriebsmoment zu unterschiedlichen Anteilen auf die Sekundärwelle 14 einerseits und über das Verbindungszahnrad 16 und einen Versatztrieb oder Winkeltrieb auf eine weitere Sekundärwelle (nicht dargestellt) andererseits verteilt werden. Beispielsweise kann bei einer Frontmotoranordnung die Sekundärwelle 14 mit einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs antriebswirksam gekoppelt sein, und das Verbindungszahnrad 16 über einen Versatztrieb mit einer Vorderachse. Alternativ hierzu kann beispielsweise bei einer Mittelmotor- oder Heckmotoranordnung die Sekundärwelle 14 (über den Befestigungsflansch 17) mit der Vorderachse antriebswirksam gekoppelt sein, und das Verbindungszahnrad 16 mit der Hinterachse. Ferner ist es auch möglich, dass die beiden Sekundärzahnräder 18 und 20 über einen jeweiligen Versatztrieb oder Winkeltrieb mit einer zugeordneten Sekundärwelle gekoppelt sind.
Alternativ kann beispielsweise auch die Sekundärwelle 14 als Eingangselement fungieren und ein Drehmoment auf die Primärwelle 12 sowie die genannte weitere Sekundärwelle übertragen. Gemäß einer weiteren Alternative kann das Verbindungszahnrad 16 das Eingangselement bilden, um ein Antriebsmoment auf die Primärwelle 12 und die Sekundärwelle 14 zu verteilen, wobei die Primärwelle 12 oder die Sekundärwelle 14 beispielsweise mit einem Winkeltrieb gekoppelt ist.
Unter Bezugnahme auf die 3 bis 10 werden nun weitere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Komponenten, die in ihrer Funktion den Komponenten von 1 und 2 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Das in 3 und 4 dargestellte Differenzialgetriebe ist ähnlich ausgestaltet wie das vorstehend unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschriebene, wobei die Planetenzahnräder 42 hier jedoch ohne Stufe zwischen dem ersten Kegelverzahnungsabschnitt 40 und dem zweiten Kegelverzahnungsabschnitt 46 ausgebildet sind. Der erste Kegelverzahnungsabschnitt 40 und der zweite Kegelverzahnungsabschnitt 46 gehen also kontinuierlich ineinander über. An der Übergangsstelle ist statt einer Stufe optional ein Knick 48 der Mantellinien der Kegelverzahnungsabschnitte 40, 46 ausgebildet, d. h. die beiden Kegelverzahnungsabschnitte 40, 46 besitzen unterschiedliche Kegelwinkel.
Bei der Ausführungsform gemäß 5 und 6 weisen die Planetenzahnräder 52 einen ersten nach außen verjüngten Kegelverzahnungsabschnitt 50 und einen zweiten nach außen verjüngten Kegelverzahnungsabschnitt 56 auf, die wiederum drehfest miteinander verbunden sind. In Richtung der Zentralachse ZA (d. h. radial nach innen) sind die Planetenzahnräder 52 direkt an der Außenseite der Primärwelle 12 abgestützt. In entgegengesetzter Richtung, also radial nach außen, sind die Planetenzahnräder 32 durch Sicherungselemente 36 gehalten. Aufgrund dieser Ausbildung der Planetenzahnräder 52 ergibt sich bei Übertragung eines Drehmoments eine Abstützung an der Primärwelle 12, welche die während des Betriebs des Differenzialgetriebes auftretenden Axialkräfte (bezogen auf die Drehachse DA) abstützt. Die Sicherungselemente 36 können daher entsprechend leicht ausgelegt sein, und es ist auch keine besondere axiale Fixierung des Bolzens 30 erforderlich. Bei einer Rotation der Primärwelle 12 und somit des Bolzens 30 drücken die Fliehkräfte die Planetenzahnräder 32 radial nach außen, wodurch das Spiel des Planetengetriebes verringert wird. Wie insbesondere in 6 zu sehen ist, ist zwischen dem ersten Kegelverzahnungsabschnitt 50 und dem zweiten Kegelverzahnungsabschnitt 56 eine Stufe 47 ausgebildet.
Die 7 und 8 zeigen eine Variante mit einem ersten nach außen verjüngten Kegelverzahnungsabschnitt 50 und einem zweiten nach außen verjüngten Kegelverzahnungsabschnitt 56, welche kontinuierlich ineinander übergehen. Zwischen den beiden Kegelverzahnungsabschnitten 50, 56 ist weder eine Stufe noch ein Knick ausgebildet, d. h. bei dieser Ausführungsform sind die Planetenzahnräder 62 als einfache Kegelräder ausgebildet und die Trennung der beiden Kegelverzahnungsabschnitte 50, 56 erfolgt lediglich aufgrund der Zuordnung zu den jeweiligen Sekundärzahnrädern 18, 20.
Bei dem in 9 und 10 dargestellten Differenzialgetriebe weisen die Planetenzahnräder 72 einen radial nach innen verjüngten Kegelverzahnungsabschnitt 40 und einen radial nach außen verjüngten Kegelverzahnungsabschnitt 56 auf. Der radial nach außen verjüngte Kegelverzahnungsabschnitt 56 schließt sich in radialer Richtung unmittelbar an den radial nach innen verjüngten Kegelverzahnungsabschnitt 40 an, sodass die Planetenzahnräder 72 insgesamt eine kompakte Doppelkegel-Form aufweisen. Der radial nach außen verjüngte Kegelverzahnungsabschnitt 56 kämmt auf der im Bild rechten Seite mit dem zweiten Sekundärzahnrad 20, während der radial nach innen verjüngte Kegelverzahnungsabschnitt 40 auf der im Bild linken Seite mit dem ersten Sekundärzahnrad 18 kämmt.
Wie aus den vorstehenden Erläuterungen zu den fünf gezeigten Ausführungsformen ersichtlich ist, können die Planetenzahnräder abhängig von der jeweiligen Anwendung auf vielfältige Arten gestaltet sein, d. h. die Trennung zwischen den beiden Kegelverzahnungsabschnitten kann in unterschiedlicher Weise definiert sein, solange nur jedem der beiden Sekundärzahnräder ein unterschiedlicher Verzahnungsabschnitt zugeordnet wird.
Während in den Figuren beispielhaft jeweils zwei Planetenzahnräder 32, 42, 52, 62, 72 gezeigt sind, ist auch eine andere Anzahl von Planetenzahnrädern möglich (z. B. drei, vier oder fünf).

10: Gehäuse
12: Primärwelle
13: Kugellager
14: Sekundärwelle
15: Kugellager
16: Verbindungszahnrad
17: Befestigungsflansch
18: erstes Sekundärzahnrad
19: Hohlwellenabschnitt
20: zweites Sekundärzahnrad
22: Radiallager
24: Axiallager
26: Radiallager
28: Axiallager
30: Bolzen
32: Planetenzahnrad
34: Radiallager
36: Sicherungselement
40: radial nach innen verjüngter Kegelverzahnungsabschnitt
42: Planetenzahnrad
46: radial nach innen verjüngter Kegelverzahnungsabschnitt
47: Stufe
48: Knick
50: radial nach außen verjüngter Kegelverzahnungsabschnitt
52: Planetenzahnrad
56: radial nach außen verjüngter Kegelverzahnungsabschnitt
62: Planetenzahnrad
72: Planetenzahnrad
ZA: Zentralachse
DA: Planetenrad-Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5304103 [0003]

Claims

Differenzialgetriebe mit einer Primärwelle (12), die bezüglich einer Zentralachse (ZA) des Differenzialgetriebes drehbar ist, wenigstens zwei Planetenzahnrädern (32, 42, 52, 62, 72), die an der Außenseite der Primärwelle (12) drehbar gelagert sind und jeweils eine quer zu der Zentralachse (ZA) weisende Drehachse (DA) aufweisen, einem ersten Sekundärzahnrad (18), das drehbar auf der Primärwelle (12) gelagert ist, und einem zweiten Sekundärzahnrad (20), das drehbar auf der Primärwelle (12) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Planetenzahnräder (32, 42, 52, 62, 72) wenigstens einen ersten Kegelverzahnungsabschnitt (40, 50), der mit dem ersten Sekundärzahnrad (18) kämmt, und einen zu dem ersten Kegelverzahnungsabschnitt (40, 50) konzentrischen zweiten Kegelverzahnungsabschnitt (46, 56) aufweist, der mit dem zweiten Sekundärzahnrad (20) kämmt.
Differenzialgetriebe nach Anspruch 1, wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen dem ersten Kegelverzahnungsabschnitt (40, 50) und dem ersten Sekundärzahnrad (18) von dem Übersetzungsverhältnis zwischen dem zweiten Kegelverzahnungsabschnitt (46, 56) und dem zweiten Sekundärzahnrad (20) verschieden ist.
Differenzialgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Kegelverzahnungsabschnitt (40) und der zweite Kegelverzahnungsabschnitt (46) in Bezug auf die Zentralachse (ZA) radial nach innen verjüngt sind.
Differenzialgetriebe nach Anspruch 3, wobei die beiden Kegelverzahnungsabschnitte (40, 46) unter Ausbildung einer Stufe aneinander angrenzen oder kontinuierlich ineinander übergehen.
Differenzialgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Kegelverzahnungsabschnitt (50) und der zweite Kegelverzahnungsabschnitt (56) in Bezug auf die Zentralachse (ZA) radial nach außen verjüngt sind.
Differenzialgetriebe nach Anspruch 5, wobei die beiden Kegelverzahnungsabschnitte (50, 56) unter Ausbildung einer Stufe aneinander angrenzen oder kontinuierlich ineinander übergehen.
Differenzialgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Kegelverzahnungsabschnitt (40) in Bezug auf die Zentralachse (ZA) radial nach innen verjüngt ist und der zweite Kegelverzahnungsabschnitt (56) in Bezug auf die Zentralachse (ZA) radial nach außen verjüngt ist.
Differenzialgetriebe nach Anspruch 7, wobei der radial nach innen verjüngte Kegelverzahnungsabschnitt (40) und der radial nach außen verjüngte Kegelverzahnungsabschnitt (56) an der jeweiligen Kegelbasis aneinander angrenzen.
Differenzialgetriebe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die jeweilige Drehachse (DA) der Planetenzahnräder (32, 42, 52, 62, 72) rechtwinklig in Bezug auf die Zentralachse (ZA) des Differenzialgetriebes ausgerichtet ist.
Differenzialgetriebe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die jeweilige Drehachse (DA) der Planetenzahnräder (32, 42, 52, 62, 72) in einem von 90° verschiedenen Neigungswinkel in Bezug auf die Zentralachse (ZA) des Differenzialgetriebes ausgerichtet ist.
Differenzialgetriebe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei genau zwei gegenüberliegende Planetenzahnräder (32, 42, 52, 62, 72) mit einer gemeinsamen Drehachse (DA) an der Außenseite der Primärwelle (12) gelagert sind.
Differenzialgetriebe nach Anspruch 11, wobei die Planetenzahnräder (32, 42, 52, 62, 72) auf einem in der Primärwelle (12) sitzenden Bolzen (30) gelagert sind.
Differenzialgetriebe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Sekundärzahnrad (18) und das zweite Sekundärzahnrad (20) eine unterschiedliche Zähnezahl und/oder einen unterschiedlichen Wirkdurchmesser aufweisen.
Differenzialgetriebe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Sekundärzahnrad (18) und/oder das zweite Sekundärzahnrad (20) mit einer jeweiligen Sekundärwelle (14) drehfest verbunden ist, deren eines Ende als Hohlwelle ausgebildet ist und ein Ende der Primärwelle (12) umgibt, wobei die Sekundärwelle (14) vorzugsweise einen Befestigungsflansch (17) aufweist.
Differenzialgetriebe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Sekundärzahnrad (18) und/oder das zweite Sekundärzahnrad (20) mit einem Verbindungsrad (16) drehfest verbunden ist, das mit einer in Bezug auf die Primärwelle (12) versetzt angeordneten oder quer ausgerichteten Sekundärwelle (14) antriebswirksam koppelbar ist oder einen Teil eines Getriebes bildet.
Differenzialgetriebe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Differenzialgetriebe zur Drehmomentverteilung entlang einer Längsachse eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Achse, einer zweiten Achse und einem Differenzialgetriebe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, um ein Antriebsmoment auf die erste Achse und die zweite Achse zu verteilen.