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Die Erfindung betrifft ein Kronenraddifferentialgetriebe mit einem ersten Achswellenkronenzahnrad und einem zweiten Achswellenkronenzahnrad, die koaxial entlang einer Achse sich einander gegenüberliegend angeordnet sind, mit einem Bolzenarm zur Aufnahme wenigstens eines Ausgleichszylinderzahnrads, und mit wenigstens einem auf dem Bolzenarm drehbar aufgenommenen Ausgleichszylinderzahnrad, das mit dem ersten und dem zweiten Achswellenzahnrad kämmt.
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Während bei Kegelraddifferentialgetrieben die geometrische Form der miteinander in Eingriff stehenden Zahnräder verhindert, dass die Ausgleichszahnräder sich in Richtung auf die Abtriebswellenachse ins Innere des Differentialgehäuses hineinbewegen, ist es bei Kronenraddifferentialen grundsätzlich möglich, dass die mit den Kronenrädern in Eingriff stehenden Zylinderzahnräder sich entlang ihrer Drehachse in Richtung auf die Abtriebswelle zu verschieben, da die geometrische Form der Kronenradzahnräder eine derartige Verlagerung nicht hemmt.
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Aus dem Dokument
DE 103 08 800 A1 geht ein Kronenraddifferentialgetriebe hervor, dessen zylinderförmigen Ausgleichszahnräder in axialer Richtung unmittelbar gegenüber den kronenradförmigen Achswellenzahnrädern jeweils mittels Anschlagskörpern abgestützt sind. Ein Ausgleichsrad weist dabei einen inneren scheibenförmigen Anschlagskörper auf, der zur Anlage an eine sich radial nach innen erstreckende Verrippung der Kronenradverzahnung gebracht wird, so dass der Anschlagkörper und die Verrippung aufeinander abwälzen. Des weiteren weist das Ausgleichsrad einen äußeren scheibenförmigen Anschlagkörper auf, der zur Anlage mit einer äußeren Mantelfläche des Kronenrades bringbar ist, so dass eine Verlagerung des Ausgleichszahnrads nach Innen vermieden ist. Diese Lösung erfordert einen hohen konstruktiven Aufwand für die besonders geformten, zum Einsatz gelangenden Zahnräder.
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Im Dokument
DE 700 12 77 ist ein Kegelraddifferentialgetriebe gezeigt, in welchem Ausgleichskegelräder auf Bolzenarmen eines Ausgleichssterns aufgenommen sind. Die Bolzenarme des Ausgleichssterns weisen an ihren Mantelflächen umlaufende Axialanschläge auf, die zwischen den Ausgleichskegelrädern und der Abtriebswellenachse liegen, so dass eine Abstützung des Lagers des jeweiligen Ausgleichskegelrades in Richtung der Abtriebswellenachse erfolgt. Bei der in diesem Dokument gezeigten Konstruktion handelt es sich um eine besondere Ausführung, deren Konfiguration nicht einfach auf Kronenraddifferentiale übertragbar ist, ohne signifikante Änderungen vorzunehmen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es zu verhindern, dass in einem Kronenraddifferential ein Ausgleichszylinderzahnrad in Richtung auf die Abtriebswellenachse falsch positioniert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kronenraddifferentialgetriebe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.
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Ein erfindungsgemäßes Kronenraddifferentialgetriebe umfasst: Ein erstes Achswellenkronenzahnrad und ein zweites Achswellenkronenzahnrad, die koaxial entlang einer Achse, insbesondere einer Abtriebswellenachse, sich einander gegenüberliegend angeordnet sind, einen Bolzenarm zur Aufnahme wenigstens eines Ausgleichszylinderzahnrads, und wenigstens ein auf dem Bolzenarm drehbar aufgenommenes Ausgleichszylinderzahnrad, das mit dem ersten und dem zweiten Achswellenzahnrad kämmt beziehungsweise in Eingriff steht. Dabei weist erfindungsgemäß der Bolzenarm wenigstens einen Axialanschlag zur Begrenzung der Position des Ausgleichszylinderzahnrads entlang des Bolzenarms in Richtung der Achse auf.
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Auf erfindungsgemäße Weise wird eine einfache und sichere Limitierung der Position des Ausgleichszylinderzahnrades in Richtung der Achse geschaffen. Die Konstruktion erfordert keine aufwändige und teure zusätzliche Gestaltung der zum Einsatz gelangenden Zahnräder, sondern nur eine spezielle Formgebung eines Abschnitts des Bolzenarms.
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Der Axialanschlag kann beispielsweise eine geometrische Formgebung eines Bereichs des Bolzenarms, zum Beispiel konkret ein Vorsprung oder eine Durchmessererweiterung des Bolzenarms an seiner Mantelfläche sein. Das Ausgleichszylinderzahnrad kann bevorzugt lagerfrei oder ohne Lager auf dem Bolzenarm aufgenommen sein.
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Bevorzugt sind Ausführungen des erfindungsgemäßen Kronenraddifferentialgetriebes, in denen sich der Axialanschlag in Umfangsrichtung auf einem Polarwinkelsektor von einem ersten Polarwinkel zu einem zweiten, vom ersten verschiedenen Polarwinkel relativ zur Achse des Bolzenarms erstreckt. Mit anderen Worten, der Axialanschlag verläuft nicht vollumfänglich, sondern erstreckt sich nur auf einem Abschnitt des Umfangs. Auf diese Weise wird vorteilhaft vermieden, die Bohrung des Ausgleichszahnrades abzudecken, Spritz- und Schleuderöl kann ungehindert in den Bohrungsspalt zwischen Bolzenarm und Ausgleichszahnrad gelangen. Auf zusätzliche Ölbohrungen oder Taschen kann verzichtet werden.
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Darüber hinaus ist besonders bevorzugt in Ausführungen vorgesehen, dass der Polarwinkelsektor im Wesentlichen in Richtung der Achse der Achswellenkronenzahnräder orientiert ist. Die Axialanschläge werden in vorteilhafter Weise in wenig belastete Bereiche des Bolzenarms gelegt, Kerbspannungen in Umfangsrichtung können für hoch belastete Bereiche verringert oder sogar ganz vermieden werden. Dabei kann der Übergangsbereich zwischen den Axialanschlägen und einer Lauffläche für das Ausgleichszylinderzahnrad so ausgeführt sein, dass eine spanende Bearbeitung, beispielsweise durch Drehen oder Schleifen, möglich ist.
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Beim beschriebenen erfindungsgemäßen Vorgehen kann sich in Umfangsrichtung des Bolzenarms des erfindungsgemäßen Kronenraddifferentialgetriebes am Bolzenarm ein weiterer Polarwinkelsektor vom zweiten Polarwinkel bis zu einem dritten Polarwinkel erstrecken, der axialanschlagsfrei ist. Anders gesagt, der Bolzenarm kann umfangsabschnittsweise ohne Axialanschlag ausgeführt sein.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass der Bolzenarm des erfindungsgemäßen Kronenraddifferentialgetriebes eine Mehrzahl von Axialanschlägen aufweist, welche sich in Umfangsrichtung auf voneinander verschiedenen Polarwinkelsektoren erstrecken. Auf diese Weise kann eine Auflage des Ausgleichszylinderzahnrads an mehreren Punkten ohne Verkanten erfolgen. Auch können darüber hinaus die mehreren Axialanschläge symmetrisch, im wesentlichen gleichmäßig entlang des vollen Umfangs verteilt liegen. Auf diese Weise erfolgt die Krafteinwirkung der Axialanschläge auf das Ausgleichszylinderzahnrad ebenfalls symmetrisch.
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In einer vorteilhaften Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Kronenraddifferentialgetriebes weist das Ausgleichszylinderzahnrad zusätzlich eine sich von einer Lauffläche des Ausgleichszylinderzahnrades in Richtung einer Seitenfläche erstreckende Ölsammelfase auf, an deren Kontur die Kontur des Axialanschlags angepasst ist. Der Ölfluss wird nicht durch den Axialanschlag behindert.
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Eine besonders bedeutsame Gruppe von Kronenraddifferentialgetrieben umfasst eine Mehrzahl von Ausgleichszylinderzahnrädern. Ein dieser Gruppe zugehöriges Kronenraddifferentialgetriebe weist bevorzugt einen Ausgleichsstern mit einer Mehrzahl von Bolzenarmen auf. In einem derartigen erfindungsgemäßen Kronenraddifferentialgetriebe ist der oben beschriebene Bolzenarm Teil eines Ausgleichssterns mit wenigstens einem weiteren Bolzenarm, auf dem ein weiteres Ausgleichszylinderzahnrad aufgenommen ist und der wenigstens einen weiteren Axialanschlag zur Begrenzung der Position des weiteren Ausgleichszahnrads entlang des weiteren Bolzenarms in Richtung der Achse aufweist. Mit anderen Worten, in einer derartigen Konfiguration weisen erfindungsgemäß mehrere, bevorzugt alle Bolzenarme des Ausgleichsterns Axialanschläge zur Begrenzung der Position des Ausgleichszahnrads entlang des weiteren Bolzenarms in Richtung der Achse auf. Typische Konfigurationen sind also neben Ausgleichsbolzen mit einem Bolzenarm für ein Ausgleichszahnrad auch zwei, drei, vier und n-rädrige Ausgleichssterne.
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Besonders vorteilhaft in mechanischer Hinsicht sind Konfigurationen von Kronenraddifferentialgetrieben, in denen benachbarte Bolzenarme mit aufgenommenen Ausgleichszylinderzahnrädern in Polarwinkelrichtungen um die Achse mit im Wesentlichen maximalen Umfangswinkelabstand orientiert sind. Anders gesagt, aus Gründen der gleichmäßigen Kräfteverteilung sind die benachbarten Bolzenarme im Wesentlichen in gleichem Winkel beabstandet entlang des Umfangskreises verteilt am Ausgleichsstern angeordnet.
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Im Zusammenhang der Erfindung steht auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Kronenraddifferentialgetriebes, insbesondere als Achsdifferentialgetriebe oder als Verteilergetriebe, in einem Fahrzeug. Anders gesagt, das erfindungsgemäße Kronenraddifferentialgetriebe kann als Achsdifferentialgetriebe oder Verteilergetriebe eines Fahrzeugs ausgelegt oder dimensioniert sein. Das Fahrzeug ist bevorzugt ein schienenloses Landfahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, zum Beispiel ein Personenkraftfahrzeug, ein Maschinenkraftfahrzeug oder ein Lastkraftfahrzeug.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst einen Antrieb, eine Mehrzahl von angetriebenen Achsen, bevorzugt zwei angetriebene Achsen, und wenigstens ein Verteilergetriebe zur Aufteilung des Kraftflusses vom Antrieb auf wenigstens zwei angetriebene Achsen. Erfindungsgemäß ist das Verteilergetriebe ein Kronenraddifferentialgetriebe mit einzelnen Merkmalen, Merkmalskombinationen oder allen Merkmalen gemäß dieser Darstellung.
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Der Antrieb des erfindungsgemäßen Fahrzeugs kann insbesondere eine Brennkraftmaschine, insbesondere ein Ottomotor oder ein Dieselmotor, oder ein Elektromotor sein.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:
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1 ein Schnittbild einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes,
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2 eine Ansicht eines Ausgleichsterns der besonders bevorzugten Ausführungsform der 1 mit drei aufgenommenen Ausgleichszylinderzahnrädern,
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3 eine Ansicht eines Ausgleichsterns der besonders bevorzugten Ausführungsform der 1 ohne Ausgleichszylinderzahnräder,
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4 ein Schnittbild des Ausgleichssterns der besonders bevorzugten Ausführungsform der 1 senkrecht zur Achse der Abtriebswellen,
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5 ein Schnittbild des Ausgleichssterns gemäß 2, und
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6 einen vergrößerten Ausschnitt A des Schnittbildes in der 5.
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Die 1 ist ein Schnittbild einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes 10. Ein erstes Achswellenkronenzahnrad 12 und ein zweites Achswellenkronenzahnrad 14 sind in einem Differentialgehäuse 16, auch als Differentialkorb zu bezeichnen, derart aufgenommen, dass sich die zwei Achswellenkronenzahnräder 12, 14 gegenüber liegen und koaxial entlang einer Achse 18 ausgerichtet sind. Jedes der Achswellenkronenzahnräder 12, 14 ist jeweils mit einer hier nicht zeichnerisch dargestellten Abtriebswelle verbindbar. Zu diesem Zweck weisen die Achswellenkronenzahnräder 12, 14 in ihrem Tubuskörper zentrale Öffnungen mit Innenverzahnung auf. Das erste Achswellenkronenzahnrad 12 ist mittels der ersten Steckverzahnung 32 mit einer erste Abtriebswelle und das zweite Achswellenkronenzahnrad 14 mittels der zweiten Steckverzahnung 34 mit einer zweiten Abtriebswelle zur Drehmomentübertragung verbindbar und im Einsatz als Differentialgetriebe 10 tatsächlich verbunden. Das Differentialgehäuse 16 ist mit einer hier nicht zeichnerisch dargestellten Antriebswelle verbindbar und im Einsatz als Differentialgetriebe 10 tatsächlich verbunden. Zu diesem Zweck weist das Differentialgehäuse eine Steckverzahnung 32 auf, so dass Drehmoment auf das Differentialgetriebe 10 übertragen werden kann. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform weist das Differentialgetriebe 10 eine Differentialsperre 38 mit einer Lamellenbremse auf.
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Zwischen den sich gegenüberliegenden Achswellenkronenzahnrädern 12, 14 befindet sich ein Ausgleichsstern 20, ein Aufnahmeelement mit – in dieser Ausführungsform – drei Bolzenarmen für Ausgleichszylinderzahnräder. In der Darstellung der 1 verläuft der Schnitt durch einen Bolzenarm 22 und durch ein auf diesem drehbar aufgenommenes Ausgleichszylinderzahnrad 24. Der Bolzenarm 22 ist derart gestaltet, dass das Ausgleichszylinderzahnrad 24 den Bolzenarm 22 an einer Lauffläche 26 kontaktiert. Grundsätzlich ist das Ausgleichszylinderzahnrad 24 entlang der Bolzenarmachse 28 in Richtung auf die Achse 18 zu und in Richtung von der Achse 18 weg bewegbar. Die erreichbaren Positionen des Ausgleichszylinderzahnrads 24 entlang der Bolzenarmachse 28 sind aber in zentrifugaler Richtung durch das Differentialgehäuse 16 und in zentripetaler Richtung erfindungsgemäß durch Axialanschläge 30 an der Mantelfläche des Bolzenarms 22 begrenzt. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Axialanschläge 30 in Richtung des Verlaufs der Achse 18 orientiert, so dass sie in diesem Schnittbild ebenfalls geschnitten erscheinen. Anders ausgedrückt, die Axialanschläge 30 liegen im Wesentlichen den Verzahnungsflächen der Achswellenkronenzahnräder 12, 14 zugewandt.
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Die 2 zeigt eine Ansicht eines Ausgleichsterns 20 der besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes 10 mit drei aufgenommenen Ausgleichszylinderzahnrädern 22, 40. Der Ausgleichsstern 20 ist dreiarmig. Jeder Bolzenarm 24, 40 dient jeweils der positionierten Aufnahme eines Ausgleichszylinderzahnrades 22, 42. Die Bolzenarme 24, 40 erstrecken sich in einer Ebene senkrecht zur Achse 18. Der Ausgleichsstern 20 weist in seinem zentralen Teil eine zentrale Öffnung auf. Im Bereich, in dem jeweils die Bolzenarme im zentralen Teil wurzeln, erweitert sich der Durchmesser des Ausgleichssterns 20 in der Ebene senkrecht zur Achse 18, während er in Richtung des Verlaufs der Achse 18 konstant gehalten ist.
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Die 3 zeigt den Ausgleichsterns 20 der besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes 10 ohne Ausgleichszylinderzahnräder. In dieser Darstellung sind die Laufflächen 26 für die Ausgleichszylinderzahnräder auf den Bolzenarmen erkennbar. Des Weiteren ist sichtbar, dass sich ein Axialanschlag 30 am Bolzenarm 22 für das Ausgleichszylinderzahnrad 24 und ein weiterer Axialanschlag 44 am weiteren Bolzenarm 40 für das weitere Ausgleichszylinderzahnrad 42 befindet.
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In der gezeigten Ansicht ist ein Flachbereich 46 des zentralen Teils des Ausgleichssterns 20 zu sehen. Dieser Flachbereich 46 liegt im eingebauten Zustand im Differentialgetriebe 10 einem der ersten und zweiten Achswellenkronenräder 12, 14 gegenüber. Ein weiterer Flachbereich, parallel zum Flachbereich 46, befindet sich auf der verdeckt liegenden Seite des Ausgleichssterns 20 und liegt im eingebauten Zustand des Ausgleichssterns 20 dem anderen der ersten und zweiten Achswellenkronenräder 12, 14 gegenüber. Dagegen erweitert sich der zentralen Teil in der Ebene senkrecht zur Achse 18 in einen Krümmungsbereich 48. Während der Flachbereich 46 bezüglich Kerbspannungen ungefährdet ist, handelt es sich beim Krümmungsbereich 48 um einen Abschnitt, der kerbspannungsgefährdet ist.
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Bezüglich der Umfangsrichtung 50 um die Bolzenarmachse 28 wird deutlich, dass sich der Axialanschlag 30 erfindungsgemäß im mit Bezug auf Kerbspannungen ungefährdeten Bereich befindet: Der Axialanschlag 30 erstreckt sich nur in einem Polarwinkelsektor 52, der im Wesentlichen wie der Flachbereich 46 orientiert ist, das heißt, im eingebauten Zustand im Differentialgetriebe 10 einem der ersten und zweiten Achswellenkronenräder 12, 14 gegenüber liegt. Dagegen ist im weiteren Polarwinkelsektor 54 der Bolzenarm 22 axialanschlagsfrei. Auf diese Weise wird im kerbspannungsgefährdeten Bereich eine zusätzliche Kraftbelastung aufgrund eines Axialanschlags 30 vermieden. Analog sind die weiteren Bolzenarme 40 und die weiteren Axialanschläge 44 angeordnet und ausgeführt.
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Die 4 stellt ein Schnittbild des Ausgleichssterns 20 der besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes 10 in einer Ebene senkrecht zur Achse 18 der Abtriebswellen dar. In dieser Darstellung ist deutlich erkennbar, dass sich im Übergangsbereich vom Bolzenarm 22 mit Ausgleichszylinderzahnrad 24 zum Krümmungsbereich 48 des zentralen Teils keine Axialanschläge befinden, so dass keine zusätzlichen Kerbspannungen entstehen. Axialanschläge befinden sich in anderen Polarwinkelsektoren um die Bolzenarmachse 28, wie es unter Bezugnahme auf die 3 erläutert wurde. Entsprechendes gilt auch für die zwei anderen Bolzenarme, konkret auch für den Bolzenarm 40 mit weiterem Ausgleichszylinderzahnrad 42.
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Die 5 ist ein Schnittbild des Ausgleichssterns 20 in einer Ebene, welche die Achse 18 enthält. Der Bolzenarm 22 ist geschnitten dargestellt. Deutlich zu sehen sind die im Wesentlichen in Richtung des Verlaufs der Achse 18 orientiert liegenden Axialanschläge 30 des Ausgleichszylinderzahnrads 24 auf dem Bolzenarm 22.
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In der 6 ist ein vergrößerter Ausschnitt A des Schnittbildes in der 5 gezeigt. Das Ausgleichszylinderzahnrad 24 befindet sich an einer Lauffläche 26 des Bolzenarms 22 des Ausgleichssterns 20. Vom Bereich, welcher der Lauffläche 26 gegenüberliegt, ausgehend in Richtung einer Seitenfläche 56 erstreckt sich im Ausgleichszylinderzahnrad 24 eine Ölsammelfase 58. Die Kontur 60 des Axialanschlags 30 ist erfindungsgemäß an die Kontur der Ölsammelfase 58 angepasst, folgt im Wesentlichen deren Verlauf.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kronenraddifferentialgetriebe
- 12
- erstes Achswellenkronenzahnrad
- 14
- zweites Achswellenkronenzahnrad
- 16
- Differentialgehäuse
- 18
- Achse
- 20
- Ausgleichsstern
- 22
- Bolzenarm
- 24
- Ausgleichszylinderrad
- 26
- Lauffläche
- 28
- Bolzenarmachse
- 30
- Axialanschlag
- 32
- Steckverzahnung für Antriebswelle
- 34
- Steckverzahnung für erste Abtriebswelle
- 36
- Steckverzahnung für zweite Abtriebswelle
- 38
- Differentialsperre
- 40
- weiterer Bolzenarm
- 42
- weiteres Ausgleichszylinderrad
- 44
- weiterer Axialanschlag
- 46
- Flachbereich
- 48
- Krümmungsbereich
- 50
- Umfangsrichtung
- 52
- Polarwinkelsektor
- 54
- weiterer Polarwinkelsektor
- 56
- Seitenfläche
- 58
- Ölsammelfase
- 60
- Kontur des Axialanschlags
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10308800 A1 [0003]
- DE 7001277 [0004]
