DE102012207482A1

DE102012207482A1 - Differentialgetriebe, insbesondere in Form eines Achsdifferentialgetriebes

Info

Publication number: DE102012207482A1
Application number: DE201210207482
Authority: DE
Inventors: Thorsten BIERMANN; Harald Martini; Richard Grabenbauer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2013-11-07

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Differentialgetriebe zur Aufteilung der seitens eines Antriebssystems bereitgestellten Antriebsleistung auf einen ersten, sowie auf einen zweiten Abtriebsstrang. Erfindungsgemäß erfolgt der Leistungsabgriff über ein Paar Kreuzscheibenkupplungen die über ein Stirnradzapfenpaar miteinander gekoppelt sind. Das Stirnradzapfenpaar ist in einem Umlaufgehäuse gelagert. Dieses Umlaufgehäuse ist erfindungsgemäß aus einem Abschnitt eines sich entlang einer geraden Profilachse erstreckenden Profilmateriales gebildet, und die Anordnung des Umlaufgehäuses in dem Differentialgetriebe ist derart getroffen, dass die Profilachse parallel zur Umlaufachse des Umlaufgehäuses verläuft.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Differentialgetriebe zur Aufteilung der seitens eines Antriebssystems bereitgestellten Antriebsleistung auf einen ersten, sowie auf einen zweiten Abtriebsstrang. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf ein Achsdifferentialgetriebe zur Aufteilung der Antriebsleistung auf einen linken und auf einen rechten, oder einen vorderen und einen hinteren Radantriebsstrang.
Aus US 1,626,120 ist ein Achsdifferentialgetriebe bekannt, das ein um eine Differentialachse umlaufendes, massives Umlaufgehäuse mit zwei darin kopfkreisgeführten und aneinander abwälzenden Stirnrädern umfasst, wobei jedes der beiden Stirnräder über eine Kreuzscheibenkupplung (sog. Oldham Kupplung) mit einer Radantriebswelle gekoppelt ist. Durch die Kreuzscheibenkupplung wird es möglich, das am entsprechenden Stirnrad anliegende Moment abzugreifen und an eine linke bzw. rechte Radantriebswelle anzulegen, die dann – wie bei Achsdifferentialgetrieben üblich – gleichachsig zur Differentialachse angeordnet werden kann. Die Einkoppelung eines Antriebsdrehmomentes in das Umlaufgehäuse erfolgt über einen das Differentialgehäuse umgreifenden Zahnradring der an einem von dem Differentialgehäuse radial abragenden Steg angeschraubt ist.
Achsdifferentialgetriebe zeichnen sich allgemein durch eine gedrungene Anordnung von geometrisch-, werkstoff- und fertigungstechnisch anspruchsvollen Einzelkomponenten aus. Aufgrund der hohen Bauteilsdichte und der bislang eingesetzten Werkstoffe haben Differentialgetriebe trotz ihrer kompakten Außenabmessungen ein hohes Eigengewicht.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Achsdifferential zu schaffen, das unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten vorteilhaft herstellbar ist und sich durch ein vorteilhaftes mechanisches Betriebsverhalten und ein geringes Eigengewicht auszeichnet.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Differentialgetriebe, mit:

– einem zum Umlauf um eine Umlaufachse vorgesehenen Umlaufgehäuse,
– einer in dem Umlaufgehäuse ausgebildeten ersten Lagerbohrung die parallel zur Umlaufachse ausgerichtet und zu dieser radial versetzt ist,
– einer in dem Umlaufgehäuse ausgebildeten zweiten Lagerbohrung die ebenfallsparallel zur Umlaufachse ausgerichtet und zu dieser radial versetzt ist,
– einem ersten Stirnradzapfen, der in der ersten Lagerbohrung aufgenommen ist, und eine Stirnfläche mit einem Querprofil bildet,
– einem zweiten Stirnradzapfen, der in der zweiten Lagerbohrung aufgenommen ist, und ebenfalls eine Stirnfläche mit einem Querprofil bildet,
– wobei die beiden Stirnradzapfen über die Lagerbohrungen derart positioniert sind, dass diese miteinander entlang eines Eingriffsabschnitts in Eingriff stehen, und sich die beiden mit dem Querprofil versehenen Stirnflächen auf einander abgewandten Seiten des Umlaufgehäuses befinden,
– einer ersten Kreuzscheibe die mit dem Querprofil des ersten Stirnradzapfens in Eingriff steht,
– einer zweiten Kreuzscheibe die mit dem Querprofil des zweiten Stirnradzapfens in Eingriff steht,
– einer ersten Abtriebsnabe die mit der ersten Kreuzscheibe über ein weiteres Querprofil in Eingriff steht, und
– einer zweiten Abtriebsnabe die mit der zweiten Kreuzscheibe ebenfalls über ein weiteres Querprofil in Eingriff steht,
– wobei sich dieses Differentialgetriebe dadurch auszeichnet, dass das Umlaufgehäuse aus einem Abschnitt eines sich entlang einer geraden Profilachse erstreckenden Profilmaterial gebildet ist, und die Anordnung des Umlaufgehäuses in dem Differentialgetriebe derart getroffen ist, dass die Profilachse parallel zur Umlaufachse des Umlaufgehäuses verläuft.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Differentialgetriebe zu schaffen bei welchem die mit den Kreuzscheiben in Eingriff stehenden Stirnradzapfen in einer kostengünstig herstellbaren, leichtbauenden Struktur geführt sind.
Vorzugsweise ist das Profilmaterial als ein Strangpress- oder Stranggussprofil gefertigt. Das Profilmaterial kann dabei insbesondere als Aluminium-Strangpressprofil gefertigt sein. Alternativ hierzu ist es auch möglich, das Profilmaterial als Stahlpress- oder Stahl-Stranggussprofil zu fertigen.
Das erfindungsgemäße Konzept erlaubt es, das Umlaufgehäuse aus einem Längskavernen bildenden Profilmaterial zu fertigen, wobei die Anordnung des Umlaufgehäuses in dem Differentialgetriebe derart getroffen werden kann, dass die Profilachse parallel zur Umlaufachse des Umlaufgehäuses verläuft. Die zur Aufnahme der Stirnradzapfen vorgesehenen Aufnahmebohrungen erstrecken sich durchgängig durch das Umlaufgehäuse, sind also keine Sacklochbohrungen.
Das Umlaufgehäuse ist vorzugsweise so gestaltet, dass die Axiallänge des Profilmateriales im wesentlichen der Axiallänge des Eingriffsabschnitts entspricht. Die Stirnseiten des Profilmateriales können als koplanare Planflächen gestaltet sein. Auf diese Planflächen sind vorzugsweise Deckelelemente aufgesetzt. Diese Deckelelement können durch das Profilmaterial hindurch miteinander verschraubt, verbolzt oder anderweitig verstiftet sein. Die Deckelelemente können auch Komplementärgeometrien aufweisen welche in das Profilmaterial vordringen und dieses aussteifen. Durch die Deckelelemente können in vorteilhafter Weise die Längskavernen des Profilmateriales gegenüber der Kreuzscheibe abgedeckt. Die Deckelelemente können so axial scheibe abgedeckt. Die Deckelelemente können so axial profiliert sein, dass diese das Umlaufgehäuse zusätzlich radial aussteifen. Bei der Fertigung des Umlaufgehäuses aus einem Profilmaterial sind die miteinander in Eingriff stehenden Stirnradzapfen in einer kostengünstig herstellbaren Struktur geführt.
Das Profilmaterial selbst ist vorzugsweise hinsichtlich seines Querschnitts derart gestaltet, dass dieses einen Zylindermantel aufweist, und dass die erste und die zweite Lagerbohrung durch eine Innenstruktur des Profilmateriales gebildet sind. Die Wandungen der Lagerbohrungen können dabei entweder direkt durch das Profilmaterial gebildet sein, oder auch durch einen Einsatz gebildet werden der beispielsweise aus einem Stahlwerkstoff gefertigt ist und der in dem Profilmaterial spielfrei sitzt, insbesondere mit diesem stofflich verbunden ist.
Die in dem Umlaufgehäuse aufgenommenen Stirnradzapfen sind vorzugsweise so gestaltet, dass diese in den im Umlaufgehäuse ausgebildeten Bohrungen kopfkreisgeführt sind. Die Stirnradzapfen können auch durch zusätzliche Lagergeometrien radial und axial abgestützt werden. Derartige Lagergeometrien können beispielsweise in Zapfen bestehen die stirnseitig in entsprechende Bohrungen der Stirnradzapfen eintauchen. Diese Zapfen können an entsprechender Stelle an dem jeweiligen Deckelelement angebracht sein. Die Stirnradzapfen sind vorzugsweise als geradverzahnte Zahnradzapfen ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, diese Zahnradzapfen mit einer Schrägverzahnung zu versehen. Der sich hierbei ergebende Axialschub der Stirnradzapfen kann zur Generierung eines Bremseffektes herangezogen werden der letztlich dazu führt, dass bei zunehmendem Antriebsmoment am Umlaufgehäuse eine gewisse Sperrung, oder Erhöhung des Koppelungsmomentes der beiden Radantriebsstränge eintritt.
Die Anbindung der Abtriebsnaben erfolgt vorzugsweise über Ringbuchsenelemente die im Bereich der Stirnseiten des Umlaufgehäuses an dieses angebunden sind und die Abtriebsnaben umgreifen und lagern. Die Ringbuchsenelemente sind vorzugsweise so gestaltet, dass jedes Ringbuchsenelement einen Ringboden aufweist, der die jeweilige Abtriebsnabe auf einer dem Eingriffsabschnitt abgewandten Seite hintergreift. Die insoweit auf beiden Seiten des Umlaufgehäuses sitzenden Ringbuchsenelemente sichern damit beide Abtriebsnaben an dem Umlaufgehäuse und fassen diese mit dem Umlaufgehäuse zu einer Baugruppe zusammen.
Vorzugsweise sind die beiden Ringbuchsenelemente am Umlaufgehäuse verankert. Diese Verankerung erfolgt in vorteilhafter Weise durch einen Presssitz und ggf. zusätzlich formschlüssig sichernde Geometrien. Diese zusätzlich formschlüssig sichernden Geometrien könne durch plastische Umformung, insbesondere Einpressen von Abschnitten des jeweiligen Ringbuchsenelementes in komplementäre Gegengeometrien im Umlaufgehäuse geschaffen werden.
Alternativ hierzu können die Ringbuchsenelemente auch als tellerartige Strukturen ausgebildet sein, die axial an die Stirnflächen des Umlaufgehäuses angesetzt werden und ggf. durch Schrauben die sich axial durch das Umlaufgehäuse hindurch erstrecken miteinander verschraubt und auf das Umlaufgehäuse aufgespannt sind.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist wenigstens eines der beiden Ringbuchsenelemente als Tiefziehteil gefertigt. Dieses Tiefziehteil wird hierbei vorzugsweise aus einem Stahl-Blechmaterial gezogen und erhält dabei einen stufenartigen Querschnitt. Der Querschnitt des jeweiligen Ringbuchsenelementes kann dabei so gestaltet sein, dass dieser einen Ringabschnitt bildet der in verbautem Zustand auf einer Außenumfangsfläche des Umlaufgehäuses sitzt. Weiterhin bildet das Ringbuchsenelement eine Ringbodenfläche welche wie eingangs angegeben die zugeordnete Abtriebsnabe hintergreift. Diese Ringbodenfläche kann unmittelbar eine Lager- oder Anlauffläche bilden, an welcher die zugeordnete Abtriebsnabe axial und/oder radial anläuft. Es ist auch möglich, die Systemgeometrie so abzustimmen, dass zwischen der Abtriebsnabe und der diesem benachbarten Ringbodenfläche ein Ringraum verbleibt, in welchen eine Anlaufscheibe, oder ggf. auch eine anderweitige Lagereinrichtung, insbesondere ein mit Wälzkörpern bestückter Käfig einsetzbar ist. Das Ringbuchsenelement kann damit auch als Lageraußenring eines Wälzlagers fungieren. Der Lagerinnenring dieses Wälzlagers kann durch eine entsprechende Geometrie, insbesondere Wälzkörperlaufrille direkt an der jeweiligen Abtriebsnabe ausgebildet sein.
Die Ringbuchsenelemente können derart tragfähig gestaltet, und derart tragfähig mit dem Umlaufgehäuse gekoppelt sein, dass über die Ringbuchsenelemente das Differentialgetriebe gelagert werden kann. Hierzu können z.B. auf die Ringbuchsenelemente die Innenringe eines geeigneten Wälzlagers aufgesetzt sein. Es ist auch möglich, an den Ringbuchsenelementen selbst Laufflächen, insbesondere Wälzkörperlaufrillen auszubilden über welche im Zusammenspiel mit den Ringbuchsenelementen eine Lagereinrichtung geschaffen werden kann die als solche das Differentialgetriebe um dessen Differentialachse drehbar lagert.
Die jeweilige Abtriebsnabe der Differentialgetriebeeinrichtung kann so gestaltet sein, dass diese eine Wellenanschlussnabe bildet. Hierbei ist es möglich, die Abtriebsnabe als innenverzahntes Fließpressteil zu fertigen.
Die Abtriebsnabe weist vorzugsweise einen Zylinderbundabschnitt auf, wobei dieser Zylinderbundabschnitt eine Umfangsfläche bildet die unter Belassung eines Laufspiels in einer Ringsteginnenfläche des entsprechenden Ringbuchsenelementes sitzt.
Die Einleitung eines Antriebsdrehmomentes in das Umlaufgehäuse erfolgt vorzugsweise durch eine Antriebsringbuchse die auf das Umlaufgehäuse aufgesetzt ist. Diese Antriebsringbuchse kann in vorteilhafter Weise als Tiefziehteil aus einem Stahlblechabschnitt gefertigt sein. Dieses Tiefziehteil kann als relativ dickwandiges Bauteil gefertigt sein und unmittelbar mit einer Umfangsverzahnung versehen sein, über welche das Bauteil mit einem Antriebsrad, insbesondere einem sog. Differentialantriebsritzel in Eingriff steht. Alternativ hierzu kann das Antriebsrad auch als Massivbauteil gefertigt sein das auf die Antriebsringbuchse aufgesetzt, insbesondere aufgepresst ist und ggf. durch Verbindungsmittel wie z.B. Schrauben oder Niete an der Antriebsringbuchse gesichert ist. Die Antriebsringbuchse selbst kann an dem Umlaufgehäuse formschlüssig verankert sein, wobei diese formschlüssige Verankerung insbesondere durch plastische Umformung, insbesondere Einpressung von Einkehlungen oder Ausstellungen erreicht werden kann.
Im Falle des Aufsetzens eines Zahnradringes auf die Antriebsringbuchse können an der Antriebsringbuchse und an dem Zahnradring Komplementärgeometrien ausgebildet sein, welche die Drehmomenten- oder Umfangskraftübertragung zwischen diesen Komponenten unterstützen. Diese Geometrien können so gestaltet sein, dass durch diese auch eine radiale Aussteifung der Antriebsringbuchse erreicht wird. Diese Geometrien sind vorzugsweise als Radialsicken ausgebildet.
Die Antriebsringbuchse ist in vorteilhafter Weise auch so gestaltet, dass sich zwischen einem Anbindungsabschnitt an das Umlaufgehäuse und dem Anbindungsbereich des Zahnradringes ein axialer Versatz ergibt. Zudem kann die Antriebsringbuchse einen Stufenquerschnitt aufweisen und hierbei mit einem engen Bundabschnitt auf dem Umlaufgehäuse aufsitzen und den Zahnradring auf einem hinsichtlich seines Durchmessers größeren Abschnitt tragen. Auch der Zahnradring und die Antriebsringbuchse können durch Haltestrukturen miteinander verbunden sein, welche durch plastische Umformung der Antriebsringbuchse gebildet sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in einem zwischen der jeweiligen Kreuzscheibe und dem Umlaufgehäuse vorhandenen Zwischenraum jeweils ein Deckelelement vorgesehen, das auf einer Stirnfläche des Umlaufgehäuses sitzt und einen Öffnungsabschnitt aufweist durch welchen der mit dem Querprofil versehene Endabschnitt des entsprechenden Stirnradzapfens zur Kreuzscheibe hin hervorkragt.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Differentialgetriebe zu schaffen, bei welchem die Stirnseiten eines axial durchgängig durchbohrten Umlaufgehäuses wirkungsvoll gegenüber den benachbarten Kreuzscheiben abgeschirmt sind und lediglich der mit der Kreuzscheibe in Eingriff stehende querprofilierte Endabschnitt durch das Deckelelement hindurch in die Kreuzscheibenprofilierung hinein vordringt. Der für die jeweilige Kreuzscheibe passive Stirnradzapfen ist durch das entsprechende Deckelelement von der Kreuzscheibe abgetrennt und axial gesichert.
Die Deckelelemente sind vorzugsweise als Blechstanzteile gefertigt. An den Deckelementen können Verankerungsgeometrien ausgebildet werden, durch welche die Deckelelemente hinreichend robust an dem Umlaufgehäuse verankert werden können. Verankerungsgeometrien können als Stanz/Biegeabschnitte, oder insbesondere auch als Tiefziehabschnitte ausgeführt sein. Die Deckelelemente können auch eine Topf- oder Tellerstruktur bilden welche den Bewegungsraum der Kreuzscheibe umsäumt. Die Kreuzscheibe wandert dann innerhalb dieser Topf- oder Tellerstruktur radial zur Differentialachse. Die Deckelelemente können dabei insbesondere derart gestaltet sein, dass diese sowohl axial in das Umlaufgehäuse vordringende Strukturen als auch axial den Bewegungsraum der Kreuzscheibe umsäumende Strukturen aufweisen.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine Axialschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes;
2 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung des Umlaufgehäuses des Differentialgetriebes nach 1;
3 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung des Umlaufgehäuses des Differentialgetriebes nach 1 mit zwei eingesetzten Stirnradzapfen;
4 eine perspektivische teilweise aufgebrochene Darstellung des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes nach 1;
5 eine Axialschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes mit axial an die Stirnseiten des Umlaufgehäuses angesetzten, durch das Umlaufgehäuse hindurch verschraubten Ringbuchsenelementen;
6 eine perspektivische Darstellung der Differentialgetriebeeinrichtung nach 5;
7 eine Draufsicht auf das Umlaufgehäuse der Differentialgetriebeeinrichtung nach 6;
8 eine Draufsicht auf das Umlaufgehäuse der Differentialgetriebeeinrichtung nach 1.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In 1 ist in Form einer Axialschnittdarstellung eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes dargestellt. Dieses Differentialgetriebe umfasst ein zum Umlauf um eine Umlaufachse X vorgesehenes Umlaufgehäuse G mit einer in dem Umlaufgehäuse G ausgebildeten ersten Lagerbohrung 1 die parallel zur Umlaufachse X ausgerichtet und zu dieser radial versetzt ist. Weiterhin ist in dem Umlaufgehäuse G eine zweite Lagerbohrung 2 ausgebildet, die ebenfalls parallel zur Umlaufachse X ausgerichtet und zu dieser radial versetzt ist.
Das Differentialgetriebe umfasst einen ersten Stirnradzapfen 3, der in der ersten Lagerbohrung 1 aufgenommen ist, und einen zweiten Stirnradzapfen 4, der in der zweiten Lagerbohrung 2 aufgenommen ist. Die beiden Stirnradzapfen 3, 4 sind über die Lagerbohrungen 1, 2 derart positioniert, dass diese miteinander entlang eines Eingriffsabschnitts E in Eingriff stehen.
Der erste Stirnradzapfen 3, der in der ersten Lagerbohrung 1 aufgenommen ist, bildet eine Stirnfläche mit einem Querprofil Q1. Der zweite Stirnradzapfen 4, der in der zweiten Lagerbohrung 2 aufgenommen ist, weist ebenfalls eine Stirnfläche auf welche hier ein Querprofil Q2 bildet. Die beiden Stirnradzapfen 3, 4 sind über die Lagerbohrungen 1, 2 derart positioniert, dass diese miteinander entlang des Eingriffsabschnitts E in Eingriff stehen, und sich die beiden mit dem Querprofil Q1 bzw. Q2 versehenen Stirnflächen auf einander abgewandten Seiten axial über das Umlaufgehäuse G erheben.
Das Differentialgetriebe umfasst eine erste Kreuzscheibe K1 die mit dem Querprofil Q1 des ersten Stirnradzapfens 3 in Eingriff steht. Weiterhin umfasst das Differentialgetriebe eine zweite Kreuzscheibe K2 die mit dem Querprofil Q2 des zweiten Stirnradzapfens 4 in Eingriff steht.
Das Differentialgetriebe umfasst zudem eine erste Abtriebsnabe 9 die mit der ersten Kreuzscheibe K1 über ein Querprofil Q3 in Eingriff steht, und eine zweite Abtriebsnabe 10 die mit der zweiten Kreuzscheibe K2 über ein Querprofil Q4 in Eingriff steht. Die Profilierungen an den Kreuzscheiben sind so gestaltet, dass die vordere und hintere Profilierung an einer Kreuzscheibe in an sich bekannter Weise zueinander senkrecht stehende Verschiebeachsen definieren. Die Profilierungen Q1, Q2, Q3, Q4 sind jeweils als mehrstegige Profile gestaltet. Der Profilierungsquerschnitt der Profile der Kreuzscheiben K1, K2 ist komplementär zu den Profilierungsquerschnitten Q1, Q2 an den Stirnrad-Stirnseiten bzw. den Profilierungsquerschnitten Q3, Q4 an den inneren, d.h. dem Umlaufgehäuse G zugewandten Stirnseiten der Abtriebsnaben 9, 10.
In einem zwischen der jeweiligen Kreuzscheibe K1, K2 und dem Umlaufgehäuse G vorhandenen Zwischenraum ist jeweils ein Deckelelement 20, 21 vorgesehen das jeweils auf einer Stirnfläche des Umlaufgehäuses G sitzt und einen Öffnungsabschnitt 20a, 21a aufweist durch welchen der mit dem Querprofil Q1, Q2 versehene Endabschnitt des entsprechenden Stirnradzapfens 3, 4 hervorkragt und in die Querprofilierung der jeweiligen Kreuzscheibe K1, K2 vordringt.
Das hier gezeigte Differentialgetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass das Umlaufgehäuse G aus einem sich entlang einer Profilachse erstreckenden Profilmaterial gebildet ist, und die Anordnung des Umlaufgehäuses G in dem Differentialgetriebe derart getroffen ist, dass die Profilachse parallel zur Umlaufachse X des Umlaufgehäuses G verläuft.
Das Profilmaterial ist als ein Strangpress- oder Stranggussprofil gefertigt. Die Axiallänge des Profilmateriales entspricht im wesentlichen der Axiallänge des Eingriffsabschnitts E. Das Profilmaterial weist einen Zylindermantel auf, und die erste und die zweite Lagerbohrung 1, 2 sind durch eine Innenstruktur des Profilmateriales gebildet.
Bei dem dargestellten Differentialgetriebe ist ein erstes Ringbuchsenelement 7 vorgesehen, das einen ersten Ringboden 7a aufweist welcher die erste Abtriebsnabe 9 auf einer dem Eingriffsabschnitt E der Stirnradzapfen 3, 4 abgewandten Seite hintergreift.
Auf einer dem Eingriffsabschnitt E und der ersten Abtriebsnabe 9 abgewandten Seite des Umlaufgehäuses G ist ein zweites Ringbuchsenelement 8 vorgesehen, welches einen zweiten Ringboden 8a aufweist der die zweite Abtriebsnabe 10 axial hintergreift.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind beide Ringbuchsenelemente 7, 8 am Umlaufgehäuse G verankert. Diese Verankerung wird hier erreicht, indem die beiden Ringbuchsenelemente 7, 8 auf das Umlaufgehäuse G aufgepresst sind. Zudem sind an den beiden Ringbuchsenelementen 7, 8 durch plastische Umformung Verankerungsstrukturen ausgebildet die axial und in Umfangsrichtung formschlüssig an dem Umlaufgehäuse G angreifen.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind beide Ringbuchsenelemente 7, 8 als Tiefziehteile aus einem Stahlmaterial gefertigt. Alternativ hierzu können die Ringbuchsenelemente auch als gerollte, oder ggf. auch spanend gefertigte Bauteile ausgebildet sein.
Die jeweilige Abtriebsnabe 9, 10 weist einen Zylinderbundabschnitt 9c, 10c auf. Dieser Zylinderbundabschnitt 9c, 10c bildet eine Umfangsfläche die unter Belassung eines Laufspiels in einer Ringsteginnenfläche eines Ringstegs 7b, 8b des jeweiligen Ringbuchsenelementes 7, 8 sitzt.
Die Einleitung eines Antriebsdrehmomentes in das Umlaufgehäuse G erfolgt über eine auf das Umlaufgehäuse G aufgesetzte Struktur. Diese Struktur umfasst hier eine Antriebsringbuchse 11 die als Tiefziehteil gefertigt ist. Die Antriebsringbuchse 11 trägt ein Antriebszahnrad 12. Es ist auch möglich, dieses Antriebszahnrad 12 umformtechnisch unmittelbar an der Antriebsringbuchse 11 auszubilden.
Die Stirnradzapfen 3, 4 sind in den im Umlaufgehäuse G ausgebildeten Bohrungen 1, 2 kopfkreisgeführt. Hierzu kann an den Kopfflächen, der einzelnen Zähne eine Schliffgeometrie realisiert sein, welche den Aufbau eines Schmierfilmes unterstützt. Die Stirnradzapfen 3, 4 können auch durch weitere Lagerstrukturen zusätzlich axial und radial abgestützt werden.
2 zeigt in Form einer perspektivischen und teilweise aufgebrochenen Darstellung den Aufbau des Umlaufgehäuses G des Differentialgetriebes nach 1. Wie erkennbar ist das Umlaufgehäuse G als „prismatische“ Struktur ausgebildet, die über ihre axiale Erstreckung hinweg im wesentlichen den gleichen Profilquerschnitt aufweist.
Das hier gezeigte Umlaufgehäuse G ist als Profilabschnitt gefertigt, wobei dieses Profil vorzugsweise durch Strangpressen, oder Stranggießen gefertigt ist. Das Umlaufgehäuse G bildet die beiden Aufnahmebohrungen 1, 2 zur Aufnahme der in der nachfolgend noch näher beschriebenen 4 erkennbaren Stirnradzapfen 3, 4. Die beiden Bohrungen 1, 2 sind so angeordnet, dass der Abstand d zwischen den zueinander parallelen Mittelachsen X2, X3 kleiner ist als der Kopfkreisdurchmesser der Stirnradzapfen 3, 4. Im Grunde entspricht der Abstand d zwischen den Mittelachsen X2, X3 dem Teilkreisdurchmesser der Stirnradzapfen 3, 4. Die Bohrungen 1, 2 überlappen einander damit partiell. In diesem Überlappungsbereich gelangen die später eingesetzten Stirnradzapfen 3, 4 auf Höhe ihrer Teilkreise miteinander in Eingriff.
Die beiden einander überlappenden Bohrungen 1, 2 bilden eine Kaverne mit einem „8-artigen“ Querschnitt. Die Übergangsbereiche zwischen den beiden zum Überlappungsbereich vordringenden Innenwandungen der Bohrungen 1, 2 , d.h. die „Innenecken der 8“ sind verrundet ausgebildet. Auf einer dem jeweiligen Verrundungsbereich abgewandten Rückseite erstrecken sich jeweils Stützstege S1, S2 die in einen Gehäusemantel münden. Zu beiden Seiten dieser Stützstege S1, S2 befinden sich Kavernen K1, K2, K3, K4. Ingesamt setzt sich der Querschnitt des Umlaufgehäuses G damit aus einem im wesentlichen zylindrischen Gehäusemantel, den beiden Stützstegen S1, S2 und der die „8“ definierenden und damit die Bohrungen 1, 2 umsäumenden Wandung zusammen.
Die Außenumfangsfläche des Umlaufgehäuses G ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und bildet mehrere in Umfangsrichtung abfolgende axiale Einmuldungen E1, E2, E3, E4. Über diese Einmuldungen E1, E2, E3, E4 kann eine Antriebsstruktur, insbesondere ein Antriebszahnrad oder ein dieses tragendes Zwischenelement (vgl. 1 Bezugszeichen 11) drehfest verankert werden.
In 3 ist das vorangehend beschriebene Umlaufgehäuse G mit den nunmehr eingesetzten Stirnradzapfen 3, 4 dargestellt. Die Stirnradzapfen 3, 4 tauchen radial in den Überlappungsbereich der Bohrungen 1, 2 ein. Der erste Stirnradzapfen 3 ragt mit seiner Querprofilierung Q1 auf einer in dieser Darstellung vorderen Stirnseite des Umlaufgehäuses G über diese hervor. Der zweite Stirnradzapfen 4 ragt – hier nicht erkennbar – auf einer in dieser Darstellung hinteren Stirnseite des Umlaufgehäuses G über diese hervor. Die beiden Stirnradzapfen 3, 4 stehen miteinander über ihre Umfangsverzahnung in Eingriff und realisieren ein Übersetzungsverhältnis von „–1“.
In 4 ist in teilweise aufgebrochener perspektivischer Darstellung nochmals der Aufbau des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes nach 1 gezeigt. Diese Ausführungen zu 1 gelten sinngemäß auch für diese Darstellung. Die Abtriebs- oder Wellenanschlussnaben 9, 10 sind als Fließpressteile gefertigt und bilden einen innenverzahnten Bund für den Anschluss der Radantriebswellen.
Die Ringbuchsenelemente 7, 8 bilden Teil einer Lagereinrichtung über welche die Wellenanschlussnaben 9, 10 axial an das Umlaufgehäuse G angebunden und gleichachsig zur Umlaufachse X drehbar gelagert sind. Auf dem Umlaufgehäuse G sitzt eine Antriebsringbuchse 11 die als Tiefziehteil gefertigt ist. Die Antriebsringbuchse 11 trägt ein Antriebszahnrad 12. Es ist möglich, dieses Antriebszahnrad 12 umformtechnisch unmittelbar an der Antriebsringbuchse 11 auszubilden.
In 5 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes dargestellt. Dieses Differentialgetriebe umfasst in gleicher Weise wie bezüglich 1 bereits ausgeführt ein zum Umlauf um eine Umlaufachse X vorgesehenes Umlaufgehäuse G mit einer in dem Umlaufgehäuse G ausgebildeten ersten Lagerbohrung 1 die parallel zur Umlaufachse X ausgerichtet und zu dieser radial versetzt ist. Weiterhin ist in dem Umlaufgehäuse G eine zweite Lagerbohrung 2 auqgebildet, die ebenfalls parallel zur Umlaufachse X ausgerichtet und zu dieser radial versetzt ist. Die beiden Lagerbohrungen 1, 2 werden hier durch Innenflächen eines Metalleinsatzelementes gebildet, das Bestandteil des Umlaufgehäuses bildet.
Das Differentialgetriebe umfasst einen ersten Stirnradzapfen 3, der in der ersten Lagerbohrung 1 aufgenommen ist, und einen zweiten Stirnradzapfen 4, der in der zweiten Lagerbohrung 2 aufgenommen ist. Die beiden Stirnradzapfen 3, 4 sind über die Lagerbohrungen 1, 2 derart positioniert, dass diese miteinander entlang eines Eingriffsabschnitts E in Eingriff stehen.
Der erste Stirnradzapfen 3, der in der ersten Lagerbohrung 1 aufgenommen ist, bildet eine Stirnfläche mit einem Querprofil Q1. Der zweite Stirnradzapfen 4, der in der zweiten Lagerbohrung 2 aufgenommen ist, weist ebenfalls eine Stirnfläche auf welche hier ein Querprofil Q2 bildet. Die beiden Stirnradzapfen 3, 4 sind über die Lagerbohrungen 1, 2 derart positioniert, dass diese miteinander entlang des Eingriffsabschnitts E in Eingriff stehen, und sich die beiden mit dem Querprofil Q1 bzw. Q2 versehenen Stirnflächen auf einander abgewandten Seiten axial über das Umlaufgehäuse G erheben.
Das Differentialgetriebe umfasst eine erste Kreuzscheibe K1 die mit dem Querprofil Q1 des ersten Stirnradzapfens 3 in Eingriff steht. Weiterhin umfasst das Differentialgetriebe eine zweite Kreuzscheibe K2 die mit dem Querprofil Q2 des zweiten Stirnradzapfens 4 in Eingriff steht.
Das Differentialgetriebe umfasst zudem eine erste Abtriebsnabe 9 die mit der ersten Kreuzscheibe K1 über ein Querprofil Q3 in Eingriff steht, und eine zweite Abtriebsnabe 10 die mit der zweiten Kreuzscheibe K2 über ein Querprofil Q4 in Eingriff steht. Die Profilierungen an den Kreuzscheiben sind so gestaltet, dass die vordere und hintere Profilierung an einer Kreuzscheibe in an sich bekannter Weise zueinander senkrecht stehende Verschiebeachsen definieren. Die Profilierungen Q1, Q2, Q3, Q4 sind jeweils als mehrstegige Profile gestaltet. Der Profilierungsquerschnitt der Profile der Kreuzscheiben K1, K2 ist komplementär zu den Profilierungsquerschnitten Q1, Q2 an den Stirnrad-Stirnseiten bzw. den Profilierungsquerschnitten Q3, Q4 an den inneren, d.h. dem Umlaufgehäuse G zugewandten Stirnseiten der Abtriebsnaben 9, 10.
In einem zwischen der jeweiligen Kreuzscheibe K1, K2 und dem Umlaufgehäuse G vorhandenen Zwischenraum ist jeweils ein Deckelelement 20, 21 vorgesehen das jeweils auf einer Stirnfläche des Umlaufgehäuses G sitzt und einen Öffnungsabschnitt aufweist durch welchen der mit dem Querprofil Q1, Q2 versehene Endabschnitt des entsprechenden Stirnradzapfens 3, 4 hervorkragt und in die Querprofilierung der jeweiligen Kreuzscheibe K1, K2 vordringt.
Bei dem hier gezeigten Differentialgetriebe ist das Umlaufgehäuse G aus einem sich entlang einer Profilachse erstreckenden Profilmaterial gebildet, und die Anordnung des Umlaufgehäuses G in dem Differentialgetriebe ist derart getroffen, dass die Profilachse parallel zur Umlaufachse X des Umlaufgehäuses G verläuft.
Das Profilmaterial ist als ein Strangpress- oder Stranggussprofil gefertigt. Die Axiallänge des Profilmateriales entspricht im wesentlichen der Axiallänge des Eingriffsabschnitts E. Das Profilmaterial weist einen Zylindermantel auf, und die erste und die zweite Lagerbohrung 1, 2 sind durch eine Innenstruktur des Profilmateriales gebildet.
Bei dem hier gezeigten Differentialgetriebe ist ein erstes Ringbuchsenelement 7 vorgesehen, das einen ersten Ringboden 7a aufweist welcher die erste Abtriebsnabe 9 auf einer dem Eingriffsabschnitt E der Stirnradzapfen 3, 4 abgewandten Seite hintergreift.
Auf einer dem Eingriffsabschnitt E und der ersten Abtriebsnabe 9 abgewandten Seite des Umlaufgehäuses G ist ein zweites Ringbuchsenelement 8 vorgesehen, welches einen zweiten Ringboden 8a aufweist der die zweite Abtriebsnabe 10 axial hintergreift.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind beide Ringbuchsenelemente 7, 8 am Umlaufgehäuse G verankert. Diese Verankerung wird hier erreicht, indem die beiden Ringbuchsenelemente 7, 8 axial an das Umlaufgehäuse G angesetzt und Durch Schrauben B1, B2 axial auf die Stirnseiten des Umlaufgehäuses gespannt sind. Hierbei spannen die Ringbuchsenelemente auch die Deckelelement 20, 21 auf das Umlaufgehäuse G.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind beide Ringbuchsenelemente 7, 8 als Tiefziehteile aus einem Stahlmaterial gefertigt. Alternativ hierzu können die Ringbuchsenelemente auch als gerollte, oder ggf. auch spanend gefertigte Bauteile ausgebildet sein.
Die jeweilige Abtriebsnabe 9, 10 weist einen Zylinderbundabschnitt 9c, 10c auf. Dieser Zylinderbundabschnitt 9c, 10c bildet eine Umfangsfläche die unter Belassung eines Laufspiels in einer Ringsteginnenfläche eines Ringstegs 7b, 8b des jeweiligen Ringbuchsenelementes 7, 8 sitzt.
Die Stirnradzapfen 3, 4 sind in den im Umlaufgehäuse G ausgebildeten Bohrungen 1, 2 kopfkreisgeführt. In dem Umlaufgehäuse ist ein Einsatzelement vorgesehen das die Innenflächen der Bohrungen 1, 2 bildet.
In 6 ist der Aufbau des Differentialgetriebes nach 5 weiter veranschaulicht. Die Ausführungen zu 5 gelten sinngemäß. Die Abtriebsnabe 10 und die zweite Kreuzscheibe K2 sind teilweise aufgebrochen dargestellt um damit den Blick auf die weiteren Innenstrukturen des Differentialgetriebes freizugeben. Besonders deutlich ist in dieser Ansicht auch ein Stahleinsatzelement Cr45 erkennbar, das Bestandteil des Umlaufgehäuses G bildet und den Innenwandungen der Bohrungen 1, 2 eine höhere Verschleißfestigkeit verleiht.
In 7 ist in Form einer Draufsicht der Querschnitt des Umlaufgehäuses des Differentialgetriebes nach 6 veranschaulicht. Das Umlaufgehäuse G ist als Abschnitt eines Profilmateriales gefertigt. Dieses Profilmaterial ist mit einem Einsatz 40 versehen welcher die beiden einander überlappenden Bohrungen 1, 2 umsäumt. Dieser Einsatz hat einen „8-artigen“ Querschnitt und sitzt spielfrei in dem eigentlichen Strangpress- oder Stranggussprofil. Das Profil bildet einen äußeren Profilmantel M, sowie einen inneren Ringmantel R. Weiterhin bildet das Profil entlang des Ringmantels R mehrere in Umfangsrichtung abfolgende, im Querschnitt kreiszylindrische Schraubenschaftkanäle 41. Der verschleißmindernde Einsatz 40 sitz in einem zu seiner Außengeometrie komplementären Kavernenmantel 42. Dieser Kavernenmantel 42 ist über Radialstege 43 an den Ringmantel R angebunden und seitlich ausgesteift. Der Ringmantel R ist über jene die Schraubenschaftkanäle 41 umsäumenden Materialabschnitte an den Profilmantel M angebunden. Im Bereich der in dieser Darstellung oberen und unteren Winkelsegmente des Kavernemantels 42 ist dieser ebenfalls an jene die Schraubenschaftkanäle umsäumenden Materialabschnitte angebunden. Bei der hier gezeigten Querschnittsgestaltung ergibt sich ein insgesamt strukturmechanisch vorteilhaftes, leichtbauendes Umlaufgehäuse G. Durch die Realisierung des „8-artigen“ Kavernenquerschnitts ergibt sich ein hoher Umschlingungsgrad der in dem Einsatz kopfkreisgeführten Stirnradzapfen.
In 8 ist nochmals in Form einer Draufsicht der Querschnitt des erfindungsgemäß zur Bildung des Umlaufgehäuses vorgesehenen Profilmateriales dargestellt. Wie bereits bezüglich 3 ausgeführt ist der Querschnitt derart gestaltet, dass die beiden einander überlappenden oder sich seitlich vereinigenden Bohrungen 1, 2 eine Kaverne mit einem „8-artigen“ Querschnitt bilden. Die Übergangsbereiche zwischen den beiden zum Überlappungsbereich vordringenden Innenwandungen der Bohrungen 1, 2, d.h. die „Innenecken der 8“ sind verrundet ausgebildet. Auf einer dem jeweiligen Verrundungsbereich abgewandten Rückseite erstrecken sich jeweils Stützstege S1, S2 die in einen Gehäusemantel M münden. Zu beiden Seiten dieser Stützstege S1, S2 befinden sich Kavernen K1, K2, K3, K4. Ingesamt setzt sich der Querschnitt des Umlaufgehäuses G damit aus einem im wesentlichen zylindrischen Gehäusemantel M, den beiden Stützstegen S1, S2 und der die „8“ definierenden und damit die Bohrungen 1, 2 umsäumenden Wandung zusammen.
Die Außenumfangsfläche des Umlaufgehäuses G ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und bildet mehrere in Umfangsrichtung abfolgende axiale Einmuldungen E1, E2, E3, E4, E5, E6. Über diese Einmuldungen E1, E2, E3, E4, E5, E6 kann eine Antriebsstruktur, insbesondere ein Antriebszahnrad oder ein dieses tragendes Zwischenelement (vgl. 1 Bezugszeichen 11) drehfest verankert werden. Es ist auch möglich, die Außenfläche des Mantels M so zu gestalten, dass diese eine Axialverzahnung mit relativ markanten, scharfkantigen Axialnuten bildet, um hierüber eine drehfeste Anbindung der aufgesetzten Strukturen zu erreichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 1626120 [0002]

Claims

Differentialgetriebe, mit: – einem zum Umlauf um eine Umlaufachse (X) vorgesehenen Umlaufgehäuse (G), – einer in dem Umlaufgehäuse (G) ausgebildeten ersten Lagerbohrung (1) die parallel zur Umlaufachse (X) ausgerichtet und zu dieser radial versetzt ist, – einer in dem Umlaufgehäuse (G) ausgebildeten zweiten Lagerbohrung (2) die ebenfallsparallel zur Umlaufachse (X) ausgerichtet und zu dieser radial versetzt ist, – einem ersten Stirnradzapfen (3), der in der ersten Lagerbohrung (1) aufgenommen ist, und eine Stirnfläche mit einem Querprofil (Q1) bildet, – einem zweiten Stirnradzapfen (4), der in der zweiten Lagerbohrung (2) aufgenommen ist, und ebenfalls eine Stirnfläche mit einem Querprofil (Q2) bildet, – wobei die beiden Stirnradzapfen (3, 4) über die Lagerbohrungen (1, 2) derart pmsitioniert sind, dass diese miteinander entlang eines Eingriffsabschnitts (E) in Eingriff stehen, und sich die beiden mit dem Querprofil (Q1, Q2) versehenen Stirnflächen auf einander abgewandten Seiten axial über das Umlaufgehäuse (G) erheben, – einer ersten Kreuzscheibe (K1) die mit dem Querprofil (Q1) des ersten Stirnradzapfens (3) in Eingriff steht, – einer zweiten Kreuzscheibe (K2) die mit dem Querprofil des zweiten Stirnradzapfens (4) in Eingriff steht, – einer ersten Abtriebsnabe (9) die mit der ersten Kreuzscheibe (K1) über ein Querprofil (Q3) in Eingriff steht, und – einer zweiten Abtriebsnabe (10) die mit der zweiten Kreuzscheibe (K2) über ein Querprofil (Q4) in Eingriff steht, – dadurch gekennzeichnet, dass das Umlaufgehäuse (G) aus einem Abschnitt eines sich entlang einer geraden Profilachse erstreckenden Profilmaterial gebildet ist, und die Anordnung des Umlaufgehäuses (G) in dem Differentialgetriebe derart getroffen ist, dass die Profilachse parallel zur Umlaufachse (X) des Umlaufgehäuses (G) verläuft.
Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilmaterial als ein Strangpress- oder Stranggussprofil gefertigt ist.
Differentialgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallänge des Profilmateriales im wesentlichen der Axiallänge des Eingriffsabschnitts (E) entspricht.
Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilmaterial einen Zylindermantel aufweist, und dass die erste und die zweite Lagerbohrung (1, 2) durch eine Innenstruktur des Profilmateriales gebildet sind.
Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden einander überlappenden oder sich seitlich vereinigenden Bohrungen 1, 2 eine Kaverne mit einem „8-artigen“ Querschnitt bilden.
Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsbereiche zwischen den beiden zum Überlappungsbereich vordringenden Innenwandungen der Bohrungen 1, 2, d.h. die „Innenecken der 8“ verrundet ausgebildet sind.
Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer dem jeweiligen Verrundungsbereich abgewandten Rückseite sich jeweils Stützstege S1, S2 erstrecken die in einen Gehäusemantel M münden.
Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Seiten dieser Stützstege (S1, S2) sich Kavernen (K1, K2, K3, K4) befinden, und abgesehen von den Stützstegen (S1, S2) die Wanddicken der die Kavernen Kavernen (K1, K2, K3, K4) begrenzenden Wandungen im wesentlichen gleich groß sind.
Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des Umlaufgehäuses G aus einem im wesentlichen zylindrischen Gehäusemantel M, den beiden Stützstegen S1, S2 und der die „8“ definierenden und damit die Bohrungen 1, 2 umsäumenden Wandung zusammensetzt.
Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Profil ein Einsatzelement (40) aufgenommen ist, das die Innenwandung der Bohrungen (1, 2) bildet und eine verschleißreduzierte Kopfkreisführung der Stirnradzapfen (3, 4) bewirkt.