DE102011081884A1

DE102011081884A1 - Stirnraddifferential mit aus Blech geformtem Parksperrenrad zum Blockieren des Differentials sowie Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102011081884A1
Application number: DE102011081884A
Authority: DE
Inventors: Tobias Kirchgäßner; Tom-Michel During
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-02-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stirnraddifferential (1) mit mehreren als Stirnräder (3) ausgebildeten Zahnrädern (2), wobei Drehmoment von einem ersten Zahnrad an ein zweites Zahnrad weitergebbar ist und die beiden Zahnräder (2) drehbar an einem korbartigen Gehäuse (4) angebunden sind, wobei ein aus Blech aufgebautes Parksperrenrad (7) zum Blockieren des Stirnraddifferentials (1) am Gehäuse (4) vorhanden ist. Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang mit einem solchen Stirnraddifferential (1).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Stirnraddifferential mit mehreren als Stirnräder ausgebildeten Zahnrädern, wobei Drehmoment von einem ersten Zahnrad an ein zweites Zahnrad weitergebbar ist und die beiden Zahnräder drehbar an einem korbartigen Gehäuse angebunden sind.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Stirnraddifferentiale und Überlagerungsdifferentiale mit einem Stirnraddifferential bekannt. So offenbart die DE 10 2007 011 895 A1 ein Stirnraddifferential mit einem Planetentrieb, der einen ersten Planetenträger als Summenwelle und zwei Differenzwellen aufweist, wobei an dem ersten Planetenträger zumindest ein erster Satz drehbarer Planetenräder sowie ein zweiter Satz drehbarer Planetenräder gelagert sind und dabei Planetenräder des ersten Satzes in Planetenräder des zweiten Satzes eingreifen sowie Planetenräder des ersten Satzes mit der ersten Differenzwelle in Eingriff sind und Planetenräder des zweiten Satzes mit der zweiten Differenzwelle in Eingriff stehen und wobei das Stirnraddifferential mindestens einen zweiten Planetenträger mit zumindest einem dritten Satz drehbar gelagerter Planetenräder aufweist und dabei die Planetenträger axial nebeneinander auf einer gemeinsamen Drehachse angeordnet und relativ zueinander um die Drehachse drehbar sind.
Stirnraddifferentiale werden in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen, insbesondere solchen mit Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt. Insbesondere werden solche Stirnraddifferentiale bei Pkws, Lkws und ähnlichen landgebundenen Kraftfahrzeugen eingesetzt.
Aus dem Stand der Technik sind auch Differentialgetriebe bekannt, insbesondere solche mit einem Achsantriebsrad, einer Hauptachse und einer Parksperrenverzahnung auf einem Differentialgetriebegehäuse. Das Differentialgetriebegehäuse einschließlich dem Achsantriebsrad und der Parksperrenverzahnung wird dort durch Umformen eines einzigen Bauteils geformt. Das Differentialgetriebegehäuse weist nach einer Seite hin eine axiale Öffnung auf, die durch einen Gehäusedeckel verschlossen wird. Diese Ausführungsart ist bspw. in der DE 102 44 395 A1 beschrieben.
Um den unterschiedlichsten Gesetzgebungsauswirkungen gerecht zu werden, ist es von Vorteil eine Wegfahrsperre im parkenden Zustand eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines solchen mit einem Automatikgetriebe vorzusehen. Zu diesem Zweck werden üblicherweise Parksperren eingesetzt. Bestandteil der Parksperren sind Parksperrenräder, die mit gleichmäßigen Abstand am Umfang verteilte Rastvertiefungen für den Eingriff einer Sperrklinke aufweisen. DE 102 44 395 A1 zeigt eine Anordnung eines Parktsperrenrades, das einteilig mit einem massiv ausgebildeten Differenzialgehäuse ausgebildet ist. Die Rastvertiefungen des Parksperrenrades liegen in Form einer Verzahnung vor, die aus dem Material des Differenzialgehäuses spanabhebend ausgearbeitet ist.
Aus Vollmaterial gefertigte Parksperrenräder, wie bspw. das der DE 102 44 395 A1 , sind relativ kostenintensiv und aufwändig in der Herstellung.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier eine Abhilfe zu bieten und ferner besonders hohe Belastungsverhältnisse realisieren zu können.
Offenbarung der Erfindung
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein aus Blech aufgebautes Parksperrenrad zum Blockieren des Stirnraddifferentials am Gehäuse vorhanden ist. Gerade die Kombination eines Stirnraddifferentials mit integriertem Parksperrenrad ist besonders kostengünstig herstellbar, wenn auf ein aus Blech aufgebautes Parksperrenrad zurückgegriffen wird, selbst bei vorliegenden hohen Belastungsverhältnissen.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn das Parksperrenrad am vorzugsweise ebenfalls aus Blech gefertigten Gehäuse angeflanscht ist. Die Montage lässt sich dadurch erleichtern. Bei einem aus Blech gefertigten Gehäuse lassen sich auch die Kosten weiter reduzieren, da auf Tiefziehprozesse, Walzprozesse, Rollierprozesse oder ähnliche Fertigungsverfahren zurückgegriffen werden kann. Diese Fertigungsverfahren lassen sich auch für das Parksperrenrad anwenden.
Es ist ferner von Vorteil, wenn das Parksperrenrad als ein Haltelaschen aufweisendes, vom Gehäuse separates Bauteil ausgeformt ist, das vorzugsweise über Schraub- und/oder Bolzenverbindungen mit dem Gehäuse zumindest drehfest verbunden ist. Die Blockierwirkung ist dadurch besonders effizient erreichbar.
Auch ist es zweckmäßig, wenn das Gehäuse zweiteilig ausgebildet ist und eine erste Gehäuseschale und eine zweite Gehäuseschale aufweist, innerhalb derer ein Planetengetriebe mit zwei Sonnenrädern und zwei Planetenradsätzen angeordnet sind. Insbesondere die Verwendung von drei, vier oder mehr Planetenrädern pro Planetenradsatz hat sich als vorteilhaft herausgestellt, da dann die Kräfte besonders gut verteilt werden können. Die zweiteilige Ausgestaltung des Gehäuses in eine erste Gehäuseschale und eine zweite Gehäuseschale erleichtert die Montage.
Wenn je ein Planet des einen Planetenradratzes mit je einem Planetenrad des anderen Planetenradsatzes in Eingriff befindlich ist, so lässt sich besonders effizient Kraft von dem einen Bauteil auf das andere Bauteil übertragen und die gewünschte Wirkung erreichen.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass je zwei der miteinander in Eingriff befindlichen Planetenräder durch einen radialen Einzug der zweiten Gehäuseschale von zwei weiteren miteinander in Eingriff befindlichen Planetenrädern getrennt sind. Die zweite Gehäuseschale formt somit den radialen Einzug aus, wobei zwischen je zwei radialen Einzügen das zweite Gehäuse eine mantelartige Umhüllung je zweier Planetenräder, die Teil des einen und des anderen Planetenradsatzes sind, gebildet ist. Auf diese Weise lässt sich eine besonders kompakte Differentialausgestaltung erreichen.
Um besonders kostengünstig die Verbindung des Parksperrenrades zum korbartigen Gehäuse sicherzustellen, ist es von Vorteil, wenn die Haltelaschen im Bereich des radialen Einzugs angeschraubt sind. Es ist ferner besonders vorteilhaft, wenn ein für die Verschraubung genutztes Verbindungselement sowohl das Parksperrenrad an den beiden Gehäuseschalen, als auch ein weiteres Zahnrad, mit welchem Drehmoment vom Antriebsstrang herkommend in das Stirndifferential eingeleitet wird, befestigt ist. Alternativ zu einer Verschraubung lassen sich auch Nieten oder Bolzen verwenden.
Damit eine besonders hohe Effizienz und gute Wirkungsweise erreicht ist, ist es von Vorteil, wenn das spanlos oder spanend gefertigte Parksperrenrad mit einem extern zum Stirndifferential drehfest angebrachten Blockierelement, wie einer Klinke, in Formschluss bringbar ist, bspw. über am Umfang des Parksperrenrades vorhandene Vertiefungen. Diese Vertiefungen sind spanlos, besonders bevorzugt spanend gefertigt.
Es ist ferner von Vorteil, wenn an der ersten Gehäuseschale ein Zahnrad zum Einleiten von Drehmoment in das Stirnraddifferential angeflanscht ist.
Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang mit einem Stirnraddifferential, wie vorstehend als erfindungsgemäß erläutert.
Die Erfindung wird auch nachfolgend mithilfe einer Zeichnung näher erläutert. Ein erstes Ausführungsbeispiel ist mithilfe von acht Figuren visualisiert und detailliert erläutert. Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Stirnraddifferential,
2 eine Frontansicht des Stirnraddifferentials aus 1,
3 eine Seitenansicht auf das Stirnraddifferential der 1 und 2,
4 eine perspektivische Ansicht eines isolierten Parksperrenrades, wie es in dem Ausführungsbeispiel des Stirnraddifferentials der 1 bis 3 verwendet ist,
5 eine perspektivische Darstellung des Parksperrenrades aus 4 von der anderen Seite,
6 eine Ansicht von vorne auf das Parksperrenrad der 4 und 5,
7 eine Ansicht von hinten auf das Parksperrenrad der 4 bis 6 und
8 eine Ansicht von vorne auf das Parksperrenrad der 4 bis 7.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stirnraddifferentials 1 dargestellt. Das Stirnraddifferential 1 weist mehrere Zahnräder 2 auf, die als Stirnräder 3 ausgebildet sind. Die Zahnräder 2 sind nach Art eines Planetengetriebes aufgebaut. Insbesondere sind die Zahnräder 2 nach Art zweier Planetengetriebe aufgebaut. Die Zahnräder 2 sind innerhalb eines Gehäuses 4 angeordnet. Das Gehäuse 2 ist zweiteilig aufgebaut und weist eine erste Gehäuseschale 5 und eine zweite Gehäuseschale 6 auf.
Die beiden Gehäuseschalen 5 und 6 sind aus Blech gefertigt. Sie sind durch einen Tiefziehprozess geschaffen.
An der zweiten Gehäuseschale 6 ist ein aus Blech gefertigtes Parksperrenrad 7 drehfest angebracht. Dieses Parksperrenrad 7 kann auch als Parksperrenzahnrad bezeichnet werden. Das Parksperrenrad 7 weist an seinem Umfang eine Verzahnung 8 auf, welche Vertiefungen 9 aufweist. Die Vertiefungen 9 sind spanend gefertigt, insbesondere durch Fräs- und/oder Drehprozesse. Üblicherweise werden Fräsvorrgänge verwendet. Auch Räumverfahren lassen sich grundsätzlich einsetzen.
In die Vertiefungen 9 eingreifend können nicht dargestellte Blockierelemente verwendet werden, die vorzugsweise als Klinken ausgebildet sind und mit den Vertiefungen 9 in Formschluss gebracht werden, um ein Blockieren des Stirnraddifferentials hervorzurufen. Beim Blockieren wird das Gehäuse 4 so blockiert, dass es nicht mehr um eine Rotationsachse 10 drehbar ist.
Es ist grundsätzlich möglich, dass die Vertiefungen 9 sich über die gesamte axiale Länge des Parksperrenrades 7 erstrecken.
Das Parksperrenrad 7 kann auch mehrfach radial gestuft ausgebildet sein.
Das Planetengetriebe, bzw. die zwei Planetengetriebe sind derart aufgebaut, dass ein erstes Sonnenrad 11 und ein zweites Sonnenrad 12 vorhanden sind. Das erste Sonnenrad 11 ist über eine nicht dargestellte Welle mit einem ersten Rad des Fahrzeugs verbunden, wie bspw. einem linken Hinterrad, wobei das zweite Sonnenrad 12 über eine ebenfalls nicht dargestellte Welle mit einem anderen Rad des Kraftfahrzeugs verbunden ist, bspw. einem rechten Hinterrad.
Jedes der beiden Sonnenräder 11 und 12 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit je drei Planetenrädern verbunden. Je drei Planetenräder sind somit Teil eines ersten Planetenradsatzes, wohingegen die anderen Planetenräder Teil eines zweiten Planetenradsatzes sind. Ein erstes Planetenrad des ersten Planetenradsatzes, welches mit dem ersten Sonnenrad 11 in Formschluss steht, ist mit dem Bezugszeichen 13 versehen, wohingegen ein zweites Planetenrad des zweiten Planetenradsatzes, welches mit dem zweiten Sonnenrad 12 in Formschluss befindlich ist, mit dem Bezugszeichen 14 versehen ist.
Das Parksperrenrad 7 ist am Gehäuse 4 angeflanscht. Die für die Verbindung benutzten Schrauben 15 sind in 3 zu erkennen. Einer der sechs Planetenbolzen 16 aus 3 ist auch in 1 im Schnitt zu erkennen. Das Parksperrenrad 7 weist auch Haltelaschen 17 auf, in deren Bereich je zwei Schrauben 15 vorhanden sind. Die Haltelaschen 17 sind als radiale Einzüge 18 ausgebildet. Die radialen Einzüge 18 können durch Umformprozesse, insbesondere Tiefziehprozesse geschaffen sein.
In 2 ist die Außenansicht des Stirnraddifferentials 1 gut zu erkennen.
Auch ist ein Drehmomenteinleitzahnrad 19 zu erkennen. Wie auch in 1 visualisiert, ist dieses Drehmomenteinleitzahnrad an der ersten Gehäuseschale 5, benachbart zum Parksperrenrad befestigt. Es liegt am Parksperrenrad 7 an.
In den 4 bis 7 ist eine Erstreckung der Haltelaschen 17 radial nach innen zu erkennen. Die Haltelaschen 17 weisen Bohrungen 20 auf, die als Durchgangsöffnungen ausgestaltet sind. Die Haltelaschen 17 sind an einem außen liegenden axialen Ende 21, siehe insbesondere 5, vorhanden.
Bezugszeichenliste

1: Stirnraddifferential
2: Zahnrad
3: Stirnrad
4: Gehäuse
5: erste Gehäuseschale
6: zweite Gehäuseschale
7: Parksperrenrad
8: Verzahnung
9: Vertiefung
10: Rotationsachse
11: erstes Sonnenrad
12: zweites Sonnenrad
13: erstes Planetenrad
14: zweites Planetenrad
15: Schraube
16: Planetenbolzen
17: Haltelasche
18: radialer Einzug
19: Drehmomenteinleitzahnrad
20: Bohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007011895 A1 [0002]
DE 10244395 A1 [0004, 0006]

Claims

Stirnraddifferential (1) mit mehreren als Stirnräder (3) ausgebildeten Zahnrädern (2), wobei Drehmoment von einem ersten Zahnrad an ein zweites Zahnrad weitergebbar ist und die beiden Zahnräder (2) drehbar an einem korbartigen Gehäuse (4) angebunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus Blech aufgebautes Parksperrenrad (7) zum Blockieren des Stirnraddifferentials (1) am Gehäuse (4) vorhanden ist.
Stirnraddifferential (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Parksperrenrad (7) am vorzugsweise ebenfalls aus Blech gefertigten Gehäuse (4) angeflanscht ist.
Stirnraddifferential (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Parksperrenrad (7) als ein Haltelaschen (17) aufweisendes, vom Gehäuse (4) separates Bauteil ausgeformt ist, das vorzugsweise über Schraub- und/oder Bolzenverbindungen mit dem Gehäuse (4) zumindest drehfest verbunden ist.
Stirnraddifferential (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) zweiteilig ausgebildet ist und eine erste Gehäuseschale (5) und eine zweite Gehäuseschale (6) aufweist, innerhalb derer ein Planetengetriebe mit zwei Sonnenrädern (11 und 12) und zwei Planetenradsätzen angeordnet ist.
Stirnraddifferential (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Planetenrad (13, 14) des einen Planetenradsatzes mit je einem Planetenrad (14 oder 13) des anderen Planetenradsatzes in Eingriff befindlich ist.
Stirnraddifferential (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei der miteinander in Einsatz befindlichen Planetenräder (13, 14) durch einen radialen Einzug (18) der zweiten Gehäuseschale (6) von zwei weiteren miteinander in Einsatz befindlichen Planetenrädern getrennt sind.
Stirnraddifferential (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltelaschen (17) im Bereich des radialen Einzugs (18) angeschraubt sind.
Stirnraddifferential (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das spanlos oder spanend gefertigte Parksperrenrad (7) mit einem extern zum Stirnraddifferential (1) drehfest angebrachten Blockierelement, wie einer Klinke, in Formschluss bringbar ist, bspw. über am Umfang des Parksperrenrades (7) vorhandene Vertiefungen (9).
Stirnraddifferential (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Gehäuseschale (5) ein Zahnrad (19) zum Einleiten von Drehmoment in das Stirnraddifferential (1) angeflanscht ist.
Antriebsstrang mit einem Stirnraddifferential (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.