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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Differential, insbesondere ein Stirnraddifferential, umfassend einen Planetenradträger bestehend aus zwei miteinander verbundenen Trägerteilen.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein solches Differential in Bauform eines Stirnraddifferentials ist beispielsweise aus
DE 10 2007 040 0475 A1 bekannt. Der dortige Planetenradträger besteht aus zwei im Abstand und parallel zueinander angeordneten scheibenförmigen Trägern, beispielsweise aus Blech, die miteinander beispielsweise über Nieten oder dergleichen verbunden sind. Ein solches Differential zeichnet sich durch eine sehr schmale, kleine Bauform aus. Differentiale dieser Art kommen vornehmlich in Kraftfahrzeugen zwischen den angetriebenen Rädern zum Einsatz. Da die Räder einer Achse beim Fahren in einer Kurve unterschiedlich lange Wege zurücklegen, wird über ein solches Differential die Möglichkeit gegeben, dass sich die Umfangsgeschwindigkeiten der gekoppelten Räder frei einstellen können, so dass beide Räder die gleiche Kraft übertragen können. Aufgrund der äußerst kompakten Bauform eines solchen Differentials, wie aus
DE 10 2007 040 475 A1 bekannt, und wie sie auch dem erfindungsgemäßen Differential zu eigen ist, ist die Integration solcher Differentiale auch bei sehr kleinem fahrzeugseitigem Bauraum möglich.
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Der Planetenradträger ist mit einem Antriebsrad gekoppelt, beispielsweise mit einem schräg verzahnten Stirnrad, das mit einem ebenfalls schräg verzahnten Antriebsritzel kämmt. Das heißt, dass sich im Betriebe der Planetenradträger selbst dreht, weshalb er entsprechend zu lagern ist. Nachdem sowohl axiale als auch insbesondere radiale Kräfte wirken, ist der Planetenradträger folglich axial und radial zu lagern, wozu am Planetenradträger eine geeignete axiale und radiale Lageraufnahme vorzusehen ist. Bei bekannten Differentialen werden diese Lageraufnahmen üblicherweise über an den Träger geschweißte Zusatzteile, die radiale und axiale Lagerflächen beziehungsweise Lageraufnahmen bilden, realisiert. Hierzu sind folglich zusätzliche und kostenintensive Fügearbeitsgänge erforderlich, ferner sind separate Zusatzteile vorzuhalten, die anzuschweißen sind. Dies ist aufwendig und umständlich und kann, insbesondere bei einem Differential wie beispielsweise aus
DE 10 2007 040 475 A1 bekannt, durch das Anschweißen zu einem Verzug im Bereich des dünnwandigen Planetenradträgers respektive der ihn bildenden Trägerteile führen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Differential mit einem hinsichtlich der Ausbildung der axialen und radialen Lageraufnahmen für die erforderlichen Axial- und Radiallager verbesserten Planetenradträger anzugeben.
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Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens ein Trägerteil einen umlaufenden gestuften Kragen aufweist, der eine Aufnahme für ein Axial- und ein Radiallager bildet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Differential kommen, entsprechend der Bauform aus
DE 10 2007 040 475 A1 , einfache, sehr dünnwandige Trägerteile zum Einsatz, die durch Umformung aus einem zunächst unverformten Trägerteil in die gewünschte Form gebracht werden können. Hierbei wird neben der erforderlichen Grundgeometrie auch an wenigstens einem Trägerteil ein umlaufend gestufter Kragen ausgebildet beziehungsweise durch Pressen durchgestellt, welcher Kragen eine axiale und radiale Aufnahme für ein benötigtes Radial- und Axiallager bildet. Diese Kragenstufe befindet sich im Übergang eines Radialflansches zu einem Axialflansch des Trägerteils, so dass dort die entsprechenden Lager angeordnet werden können.
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Nachdem folglich beim erfindungsgemäßen Differential die benötigten Lageraufnahmen durch Formgebung an wenigstens einem Trägerteil selbst ausgebildet werden, sind folglich aufwendige Fügeschritte und Zusatzteile nicht erforderlich. Auch ist keine Gefahr eines aufgrund eines Fügeprozesses möglichen thermischen Verzuges gegeben. Die Herstellung des Differentials ist deutlich einfacher.
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Grundsätzlich kann es bereits ausreichend sein, nur an einem Trägerteil einen gestuften Kragen auszubilden, also nur dort ein Radiallager und ein Axiallager vorzusehen. Am anderen Trägerteil ist lediglich eine Radiallageraufnahme vorgesehen, ausgebildet durch einen üblicherweise am Trägerteil ausgeformten Axialflansch. Denn insbesondere bei Verwendung eines Schrägverzahnungsstirnrades als Antriebsrad, das mit dem Planetenradträger verbunden ist, in Verbindung mit einem schräg verzahnten Antriebsritzel, wirken nur in eine Richtung beachtliche, abzustützende Axialkräfte, beispielsweise bei Integration in ein Kraftfahrzeug im Rahmen einer Vorwärtsfahrt, wenn hohe Moment zu übertragen sind. Bei einer Rückwärtsfahrt, wenn also die Drehrichtung des Antriebsrads und damit des Planetenradträgers umkehrt, sind die aus der Schrägverzahnung resultierenden Axialkräfte vernachlässigbar, eine separate Abstützung ist nicht erforderlich. Gleichwohl ist es selbstverständlich möglich, beide Trägerteile mit einem umlaufenden gestuften Kragen zu versehen, wobei die Krägen in entgegengesetzte Richtung durchgestellt sind.
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Die kragenseitig ausgebildete Stufe kann in radialer und axialer Richtung gleich bemessen sein, das heißt, das letztlich gleich oder ähnlich stark ausgelegte Axial- und Radiallager angesetzt werden können.
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Die Trägerteile selbst sind im Wesentlichen scheibenförmige Bauteile, wobei besonders bevorzugt tiefgezogene Blechbauteile verwendet werden, wobei an einem oder an beiden der erfindungsgemäß durchgestellte Kragen vorgesehen ist.
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Zur Bewegungskopplung des Planetenradträgers mit dem Antriebsrad sind in Weiterbildung der Erfindung die Trägerteile mittels mehrerer Verbindungselemente, insbesondere Nieten oder Schrauben, oder stoffschlüssig mit einem Antriebselement, insbesondere einem, vorzugsweise schräg verzahnten, Stirnrad, drehfest verbunden.
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Das verwendete Axial-Radial-Lager ist bevorzugt ein kombiniertes Axial-Radial-Lager mit einem gemeinsamen Außenring, das heißt, dass es einen im Querschnitt im Wesentlichen L-förmigen Außenring aufweist, der die Lauffläche sowohl für die axial lagernden als auch die radial lagernden Wälzkörper bietet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt:
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1 ein erfindungsgemäßes Differential in einer Bauform eines Stirnraddifferentials, im Schnitt, und
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2 eine vergrößerte Teilansicht des Differentials aus 1 im Bereich des den gestuften Kragen aufweisenden Planetenträgers nebst Axial-Radial-Lagers.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Differential 1 hier in Bauform eines Stirnraddifferentials 2, umfassend einen Planetenradträger 3 bestehend aus zwei Trägerteilen 4, 5, bei denen es sich um tiefgezogene Blechbauteile handelt, die im Wesentlichen eine scheibenförmige Grundform aufweisen. Die beiden Trägerteile 4, 5, sind über geeignete Verbindungsmittel 6 miteinander verbunden, wobei über diese Verbindungsmittel 6 zusätzlich ein Antriebsrad 7 hier in Form eines stirnverzahnten Rades, das in der Einbausituation mit einem Antriebsritzel kämmt, am Planetenradträger 3 befestigt ist.
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Am Planetenradträger 3 sind ferner mehrere Planeten 8 drehgelagert und über geeignete Lagerbolzen 9 fixiert. Diese kämmen mit zwei Sonnenrädern 10, 11, wobei jedes Sonnenrad mit einem eigenen Planetenradsatz zusammenwirkt. Die Sonnenräder 10, 11 sind über nicht näher gezeigte Lagermittel drehbar im Planetenradträger 3 gelagert. Über Reibscheiben 12, 13 kann eine gewisse Sperrwirkung, also ein Grundsperrwert, eingestellt werden, so dass es sich letztlich um ein Sperrdifferential handelt.
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Jedes Trägerbauteil 3, 4 weist letztlich einen Radialflansch 14, 15 sowie einen Axialflansch 16, 17 auf. Ähnlich ist die Grundform der beiden Sonnenräder 10, 11, auch diese weisen einen die jeweilige Verzahnung tragenden Abschnitt 18, 19 sowie jeweils einen sich axial erstreckenden, der Verbindung mit zu anzutreibenden Rädern laufenden Achsen dienenden Abschnitt 20, 21 auf. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Differentials ist bekannt.
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Da der Planetenradträger 3 in Folge des Antriebs über das Antriebsrad 7 selbsttätig dreht, ist er entsprechend zu lagern. Zu diesem Zweck ist, nachdem sowohl Radial- als auch Axialkräfte wirken, ein kombiniertes Axial-Radial-Lager 22 (siehe 2) vorgesehen, bestehend aus dem eigentlichen Axiallager 23 und dem Radiallager 24. Die Lager weisen einen gemeinsamen, im Querschnitt letztlich L-förmigen Außenring 25 auf, auf dem die jeweiligen Wälzkörper 26, 27 laufen, die über geeignete Innenringe 28, 29 am Trägerbauteil 4 abgestützt sind.
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Das Trägebauteil 4 weist zur Bildung der entsprechenden Lageraufnahmen 30, 31, auf denen die beiden Lager angeordnet sind, einen gestuften Kragen 32 auf, siehe 2. Dieser umlaufende Kragen wird bei der spanlosen Herstellung des tiefgezogenen Trägerteils 4 sogleich mit ausgebildet, er wird durchgestellt. Dies ist in fertigungstechnischer Hinsicht sehr einfach, im Übrigen kann hierdurch eine deutliche Verbesserung der Koaxialität zum Achsantriebsrad erreicht werden. Das heißt, dass der Kragen 32 und damit die beiden Lageraufnahmen 30, 31 unmittelbar am Trägerbauteil 4 selbst ausgearbeitet werden, das Anfügen etwaiger diese Lageraufnahmen bildenden Bauteile, z. B. anzuschweißende Ringe ist nicht erforderlich.
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Die Stufenhöhe des Kragens 32 ist auf die Dimensionierung der beiden Axialund Radiallager 23, 24 abgestellt, so dass diese den Anforderungen entsprechend aufgelagert werden können.
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Das zweite Trägebauteil 5 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel keinen durchgestellten Kragen auf, ist also im Querschnitt gesehen in diesem Bereich im Wesentlichen L-förmig ausgeführt. Dort wird in der Montagestellung lediglich ein Radiallager 33 angeordnet, wie in der Prinzipdarstellung gemäß 2 angedeutet ist. Einer axialen Abstützung über ein zusätzliches Axiallager bedarf es an dieser Seite nicht unbedingt, da im Betriebe auf diese Seite vernachlässigbare Axialkräfte wirken. Denn bei Ausführung des Antriebsrads 7 als schräg verzahntes Rad, das mit einem schräg verzahnten Ritzel zusammenwirkt, werden zwar Axialkräfte erzeugt, jedoch in relevanter Höhe nur in einer Drehrichtung, beispielsweise bei Verbauen in einem Kraftfahrzeug bei einer Vorwärtsfahrt, wenn also höhere Momente zu übertragen sind. Diese höheren Axialkräfte werden über das Axiallager 23 an der einen Seite des Planetenradträgers 3 abgestützt. Bei entgegengesetzter Drehrichtung, also bei einer Rückwärtsfahrt, sind nur sehr geringe Momente zu übertragen, woraus geringere Axialkräfte resultieren, die vernachlässigbar sind, weshalb es an der gegenüberliegenden Planetenradträgerseite keiner Abstützung bedarf.
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Selbstverständlich ist es jedoch gleichermaßen denkbar, auch am Trägerteil 4 einen entsprechenden durchgestellten Kragen auszubilden, so dass also die beiden Trägerteile 4, 5 quasi spiegelbildlich ausgebildet sind und auch am Trägerteil 5 ein Axial-Radial-Lager angeordnet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Differential
- 2
- Stirnraddifferential
- 3
- Planetenradträger
- 4
- Trägerteil
- 5
- Trägerteil
- 6
- Verbindungsmittel
- 7
- Antriebsrad
- 8
- Planet
- 9
- Lagerbolzen
- 10
- Sonnenrad
- 11
- Sonnenrad
- 12
- Reibscheibe
- 13
- Reibscheibe
- 14
- Radialflansch
- 15
- Radialflansch
- 16
- Axialflansch
- 17
- Axialflansch
- 18
- Abschnitt
- 19
- Abschnitt
- 20
- Abschnitt
- 21
- Abschnitt
- 22
- Axial-Radial-Lager
- 23
- Axiallager
- 24
- Radiallager
- 25
- Außenring
- 26
- Wälzkörper
- 27
- Wälzkörper
- 28
- Innenring
- 29
- Innenring
- 30
- Aufnahme
- 31
- Aufnahme
- 32
- Kragen
- 33
- Radiallager
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1020070400475 A1 [0002]
- DE 102007040475 A1 [0002, 0003, 0006]
