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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Getriebekombination mit einer Überlagerungsstufe, die als zusätzliche Planetenstufe ausbildbar ist, welche an einem Planetengetriebe angebunden ist, wobei das Planetengetriebe mit wenigstens zwei Planetenstufen versehen ist, von denen jede Planetenstufe jeweils aus mindestens einem Satz Planeten und einer Sonne gebildet ist, wobei in dem Planetengetriebe Zahnräder so miteinander in Zahneingriff stehen, dass in jedem der Zahneingriffe wenigstens ein erster Zahn an einer aus ersten Zähnen gebildeten ersten Verzahnung in eine Zahnlücke einer aus zweiten Zähnen gebildeten zweiten Verzahnung formschlüssig eingreift und dabei der erste Zahn mit einer ersten Zahnflanke zumindest eine zweite Zahnflanke eines die Zahnlücke an einer Seite begrenzenden zweiten Zahnes an der zweiten Verzahnung in mindestens einem Zahnkontakt berührt, wobei die ersten Zähne der ersten Verzahnung ein im Querschnitt durch die Verzahnungen im Zahneingriff betrachtetes Zahnflankenprofil aufweisen, das konkav gewölbt ist und das die zweiten Zähne der zweiten Verzahnung ein im selben Querschnitt konvex gewölbtes Zahnflankenprofil aufweisen, so dass die sich im Zahnkontakt berührenden Zahnflanken des ersten Zahnes und des zweiten Zahnes zumindest im Zahnkontakt in die gleichen Richtungen gewölbt sind, wobei ferner die Planeten um Bolzenachsen aufweisende Lagerungsbereiche eines Planetenträgers rotierbar angeordnet sind.
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DE 10 2009 032 286 A1 beschreibt ein Planetendifferenzial mit einem gattungsgemäßen Planetengetriebe. Das Planetendifferenzial weist zwei Planetenstufen auf, von denen jede jeweils aus einem Satz Planeten und einer Sonne gebildet ist. Die Sonnen und die Planeten sind Zahnräder mit Stirnverzahnungen, die als Evolventenverzahnungen ausgelegt sind. Die Planetenzahnräder sind mit radialem Abstand zur Hauptachse des Planetendifferenzials um die Sonne herum drehbar auf Planetenbolzen gelagert und stehen mit dem Sonnenzahnrad im Zahneingriff.
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Die Planetenbolzen sind an einem Planetenträger fest. Die Planetenzahnräder eines Satzes und das jeweilige zur Planetenstufe gehörige Sonnenrad stehen so in Zahneingriffen, dass in jedem der Zahneingriffe wenigstens ein erster Zahn an einer aus umfangsverteilten ersten Zähnen gebildeten ersten Verzahnung in eine Zahnlücke einer aus zweiten Zähnen gebildeten zweiten Verzahnung formschlüssig eingreift. Dabei berührt der erste Zahn mit einer ersten Zahnflanke zumindest eine zweite Zahnflanke eines zweiten Zahnes, welcher zusammen mit einem weiteren zweiten Zahn die Zahnlücke in Umfangsrichtung des Zahnrades begrenzt. Die Zähne berühren sich im Zahnkontakt, wie das bei Stirnverzahnungen üblich ist.
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Zahneingriff heißt die formschlüssig bewegbare Verbindung von Verzahnungen eines Zahnrades und eines Gegenzahnrades durch wechselseitiges Eingreifen von Zähnen des Zahnrades in das Gegenzahnrad in Zahnlücken und umgekehrt.
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Derartige Planetendifferenziale sind hervorragend für den Einbau in Verteilergetrieben geeignet. Weiterhin sind die Planetensätze, Planetengetriebe und Planetendifferenziale hervorragend für den Einsatz in elektromotorischen Antriebseinheiten für Hybridantriebe geeignet.
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Eine derartige Antriebseinheit ist in
DE 10 2008 061 946 A1 beschrieben. Die Antriebseinheit weist einen Hauptantrieb und einen Nebenantrieb auf. Der Hauptantrieb ist über einen Planetensatz mit einen Planetendifferenzial getrieblich verbunden. Ein Planetendifferenzial zeichnet sich im Wesentlichen durch zwei Sätze Ausgleichsräder aus, die jeweils durch einen Satz Planetenräder gebildet sind. Jedes dieser Ausgleichsplanetenräder ist um eine Drehachse drehbar auf einem Planetenbolzen gelagert, welche der Symmetrieachse des Planetenbolzens entspricht. Die Drehachsen der Planetenräder sind parallel zur Rotationsachse der Abtriebsräder, also zu den Rotationsachsen der Sonnenräder des Planetendifferenzials ausgerichtet. Die koaxialen Rotationsachsen der Sonnenräder sind konzentrisch zum Differenzial und liegen auf der Hauptachse der Antriebseinheit.
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Die Hauptachse der Antriebseinheit vereint außerdem noch die Rotationsachsen der Antriebswellen des Haupt und Nebenantriebs in sich. Die Differenzwellen des Planetendifferenzials sind Sonnenräder, die jeweils zum Beispiel mit einer zu einem Fahrzeugrad führenden Abtriebswelle verbunden sind. Jedes der Sonnenräder steht im Zahneingriff mit einem der Sätze Ausgleichsplanetenräder.
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Durch den Nebenantrieb können über ein Überlagerungsgetriebe zusätzlich Drehmomente in das Planetendifferenzial eingebracht und deren Verteilung auf die Differenzräder beeinflusst werden. Hauptantrieb und Nebenantrieb sind in diesem Fall Elektromotoren, die koaxial zueinander angeordnet sind. Das Überlagerungsgetriebe ist durch drei miteinander gekoppelte Planetentriebe gebildet. Derartige Antriebseinheiten sind unabhängig von anderen Antriebsquellen, z. B. unabhängig von Verbrennungsmotoren, oder zusammen mit diesen einsetzbar.
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In den mit
DE 10 2009 032 286 A1 beschriebenen und in einer Antriebseinheit nach
DE 10 2008 061 946 A1 eingesetzten Planetendifferenzialen steht die Verzahnung der ersten Planetenzahnräder mit der Verzahnung der zweiten Planetenzahnräder im Zahneingriff. Die Anzahl der Zähne der ersten Planetenzahnräder entspricht dabei vorzugsweise der Anzahl der Zähne der Verzahnung der zweiten Planetenzahnräder, kann aber auch gegebenenfalls anders sein. Gleichzeitig steht die Verzahnung der Planetenzahnräder eines der Sätze der Planetenzahnräder im Zahneingriff mit der Verzahnung von nur einem Sonnenzahnrad, ohne dass die Verzahnung der Planetenzahnräder dieses Satzes mit der Verzahnung des anderen Sonnenzahnrads im Zahneingriff steht. Damit dies möglich ist, müssen die Planetenzahnräder eines Satzes „länger”, d. h. axial breiter sein als die Zähne der Planetenzahnräder des anderen Satzes und dabei das andere Sonnenzahnrad ohne dieses zu berühren axial übergreifen.
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Da die längeren Planetenzahnräder zwecks Zahneingriff mit den kürzeren Planetenzahnrädern das eine der Sonnenzahnräder ohne dieses zu berühren axial übergreifen müssen, muss das axial übergriffene Sonnenzahnrad eine geringere Anzahl an Zähnen, also einen geringeren Durchmesser, aufweisen als das benachbarte Sonnenzahnrad. Alternativ und vorzugsweise weist die Verzahnung des axial übergriffenen Sonnenzahnrades jedoch die gleiche Anzahl an Zähnen auf wie das andere, ist jedoch mit einem kleineren Kopfkreis ausgelegt. Die gleiche Anzahl der Zähne und gleiche Durchmesser der Planetenzahnräder beider Sätze untereinander sind in diesem Fall vorausgesetzt.
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Die unterschiedlichen Kopfkreisdurchmesser der Sonnenzahnräder können durch die der Fachwelt bekannte Profilverschiebung erreicht werden. Der Zahnkontakt der Sonnenzahnräder mit dem größeren Kopfkreis ist dabei durch positive Profilverschiebung und entsprechend der Zahnkontakt der im Kopfkreis kleineren Sonnenzahnräder durch negative Profiverschiebung erreichbar. Der Kopfkreis ist ein gedachter Kreis, der die Zähne einer Verzahnung mit gleich großen Zähnen außen umgibt. Der Kopfkreisdurchmesser ist dementsprechend der Außendurchmesser einer solchen Stirnverzahnung. Er bestimmt von der Drehachse bzw. Rotationsachse aus den Platzbedarf eines Zahnrades in alle radiale Richtungen.
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Gleichzeitig ist der Achsabstand des übergriffenen Sonnenzahnrades zum Planetenzahnrad, mit dem es im Zahneingriff steht, kleiner, damit die kurzen Zahnräder mit diesem kämmen können. Die übereinstimmenden Übersetzungen zwischen den Planetenzahnrädern des ersten Satzes und dem ersten Sonnenzahnrad sowie zwischen den Planetenzahnrädern des zweiten Satzes und dem zweiten Sonnenzahnrad sind in diesem Fall vorausgesetzt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen geschlossenen Differenzialkorb für ein Wildhaber/Novikov-Differenzial zur Verfügung zu stellen, das eine besonders gute Verzahnung aufweist und gleichzeitig eine sehr kompakte Bauweise realisiert. Gleichzeitig soll auf besonders langlebige, aber doch kostengünstige Bauteile zurückgegriffen werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Getriebekombination dadurch gelöst, dass alle Bolzenachsen den gleichen radialen Abstand von einer Hauptachse durch die Sonnen aufweisen, wobei der Planetenträger um die Hauptachse drehbar gelagert ist.
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An dieser Stelle sei kurz klargestellt, dass unter Sonnen Sonnenräder, also Zahnräder, die die Funktion von Sonnenrädern übernehmen, zu verstehen sind. Unter Planeten werden Planetenräder verstanden, also solche Zahnräder, die um die Sonne umlaufend angeordnet sind.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn die Überlagerungsstufe einen gemeinsamen Bolzen aufweist, der sich durch einen Planeten der Überlagerungsstufe und auch durch einen Planeten eines ersten Planetensatzes des Planetengetriebes erstreckt, um den Bauraum optimal zu nutzen.
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Es ist auch von Vorteil, wenn die Sonnen der zumindest zwei Planetenstufen die gleiche, Anzahl an Zähne aufweist und/oder die als Planten ausgebildeten Zahnräder die gleiche Anzahl an Zähne aufweist, um ein effizientes Funktionieren zu gewährleisten.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger als Differenzialkorb mit einem Deckel ausgebildet ist, wobei der Differenzialkorb und der Deckel als erste und zweite Teilplanetenträger ausgebildet sind. Diese Einzelteile, also die zwei Teilplanetenträger in Form eines Deckels und eines Differenzialkorbs, bilden in Summe somit den Planetenträger.
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Zweckmäßig ist es ferner, wenn der Deckel oder Differenzialkorb als Blechumformteile derselben Wandstärke ausgeformt ist. Die Fertigungsmechanismen sind dann besonders einfach, was in geringen Kosten resultiert. Auch ist eine kräftegleichaufnehmende Ausgestaltung möglich, was der Langlebigkeit des Getriebes zuträglich ist.
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Als besonders vorteilhaft beim Finden eines Gleichgewichts zwischen geringem Gewicht und hoher Stärke hat sich die Wahl einer Wandstärke von Deckel und/oder Differenzialkorb zwischen 4 mm und 10 mm, vorzugsweise 7 mm herausgestellt.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn die Gehäusewandung des Differenzialkorbes ein Passmaß der Toleranzklasse X6 bis 7, vorzugsweise H6 bis H7 aufweist, insbesondere auf deren Außenseite. Ein Antriebsrad lässt sich dann besonders einfach zentrieren.
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Wenn sowohl im Differenzialkorb, als auch im Deckel im selben radialen Abstand von der Hauptachse jeweils gleich beabstandete Löcher zur Aufnahme von Planetenlagerbolzen vorhanden sind, so können zueinander äquivalente Bohrungskränze in die beiden Bauteile eingebracht werden, was zu einem effizienten Funktionieren des Planetengetriebes führt.
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Kosten minimal haltend aber die Langlebigkeit verbessernd, ist es, wenn das die Löcher umgebende Material gehärtet ist, vorzugsweise induktiv nachgehärtet ist.
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Die Löcher können als Bohrungen ausgestaltet werden, um Bolzenlagerungen für die Planetenbolzen vorzusehen.
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Auch hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn der Differentialkorb durchmessergestuft ausgebildet ist, vorzugweise mehrfach gestuft ausgebildet ist und unter einem Antriebsrad abgesetzt ausgebildet ist. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn der Deckel zum Erreichen höherer Steifigkeiten und einer günstigeren Massenverteilung geeignet sein soll.
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Die Anlagefläche für das Antriebsrad mit dem besagten Bohrungskranz ist mit Lagertoleranzen zur Erreichung der Rechtwinkligkeit und Ebenheit versehen. Genauso kann auch die Kontaktfläche mit dem Bohrungskranz mit Lagertoleranzen zur Erreichung der Rechtwinkligkeit und Ebenheit versehen sein. Ein Flansch bildet dabei den Lagersitz.
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Der Bohrungskranz, der in möglichst beiden Teilplanetenträgern vorhanden ist, und zwar mit demselben radialen Abstand von einer Hauptachse, um die die Sonnenräder sich drehen, ist auch vorteilhafterweise in Benutzung von weiteren Planetenrädern. So ist es bspw. in einer Getriebekombination mit einer Überlagerungsstufe, die als zusätzliche Planetenstufe ausgebildet ist, wobei ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe eingesetzt ist, von Vorteil, wenn die Überlagerungsstufe einen gemeinsamen Bolzen aufweist, der sich durch einen Planeten der Überlagerungsstufe erstreckt und durch einen Planeten eines ersten Planetensatzes des eventuell als Differential wirkenden Planetengetriebes erstreckt.
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Die Zähne der ersten Verzahnungen weisen ein im Querschnitt durch die Verzahnungen im Zahneingriff betrachtetes Zahnflankenprofil auf, das konkav gewölbt ist. Die Zähne der zweiten Verzahnung weisen dagegen ein im selben Querschnitt konvex gewölbtes Zahnflankenprofil auf. Die sich im Zahnkontakt berührenden Zahnflanken des ersten Zahnes und des zweiten Zahnes sind dementsprechend zumindest im Zahnkontakt in die gleichen Richtungen gewölbt.
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Wie zuvor beschrieben, weisen die Zähne der Verzahnungen des einen Zahnrades konkave Flankengeometrien auf. Die konkaven Flankengeometrien sind entweder stetig, im Idealfall kreisbogenförmig, verlaufend oder mit ungleichmäßigem Verlauf der Flankenlinie einwärts in den jeweiligen Zahn gewölbt, so dass zwischen zwei sich einander gegenüberliegenden Zahnflanken eine im Querschnitt des Zahnrades betrachtete Zahnlücke im Umriss beispielsweise in der Form von Kreisbogenprofilen, alternativ von gotischen Profilen oder von Profilen mit ovalen Verlauf (Halbellipse über lange Achsenhälfte betrachtet) erscheint. Das Flankenprofil der Zähne selbst erscheint in dem gleichen Querschnitt im Umriss entsprechend kreisbogenförmig, kelchförmig oder glockenförmig. Es ist dabei nicht ausgeschlossen, dass die Zähnköpfe und die Lücken am Zahnfuß eben oder kreisbogenförmig abgeflacht sind, d. h. dass das jeweilige Profil an seiner Spitze sozusagen abgeschnitten erscheint.
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Die in die Zahnlücken des vorgenannten Zahnrades eingreifenden Zähne der anderen Gegenverzahnung weisen konvexe Flankengeometrien auf. Die konvexen Flankengeometrien sind entweder stetig oder unstetig verlaufend nach außen gewölbt, so dass das Flankenprofil der Zähne im Querschnitt des Zahnrades im Umriss beispielsweise in der Form von Kreisbogenprofilen (klassische Form der Novikov-Verzahnung), alternativ gotischen Profilen oder von Profilen mit ovalen Verlauf (Halbellipse) erscheint. Die im selben Querschnitt betrachtete Zahnlücke zwischen zwei der einander gegenüberliegenden Zähne erscheint dann dementsprechend im Umriss entsprechend kreisbogenförmig, kelchförmig oder glockenförmig. Es ist dabei wieder nicht ausgeschlossen, dass die Zähnköpfe und die Lücken am Zahnfuß eben oder kreisbogenförmig abgeflacht sind, d. h. dass das jeweilige Profil an seiner Spitze sozusagen abgeschnitten erscheint.
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Für diese in der klassischen Form als Wildhaber-Novikov-Verzahnung bezeichnete Verzahnung ist charakteristisch, dass immer ein Teil eines konkaven Zahnflankenprofils der Zähne eines Zahnrads mit jeweils einem Teil eines konvexen Zahnflankenprofils der Zähne eines Zahnes vom Gegenzahnrad im Eingriff steht. Im Querschnitt quer zur Rotationsachse der Zahnräder durch beide im Zahneingriff befindliche Zahnräder betrachtet, sind die im Zahneingriff aneinander liegenden Flankenlinien des Zahnflankenprofils der Flanken des konkaven und konvexen Zahnes deshalb in die gleiche Richtung gewölbt, so dass sich die Flanken der konvex ausgewölbten Zähne scheinbar in die Flanken der konkav eingewölbten Zähne schmiegen. In einer derartigen Kombination ergeben sich günstige Pressungsverhältnisse zwischen den Zähnen. Für derartige Getriebe ist hinsichtlich der Flankenpressung eine höhere Tragfähigkeit zu erwarten. Außerdem wird durch einen derartigen Flankenkontakt die Selbstzentrierung der Sonnen zur Hauptachse eines Planetengetriebes gefördert, wenn diese sich in der Regel an einer ungleichen Anzahl mit gleichmäßigen Umfangsabstand angeordneten Anzahl an Planetenrädern abstützt. Die Zahnhöhe einer derartigen Verzahnung ist bei gleichem Modul geringer als beispielsweise die einer Evolventenverzahnung. Das Gewicht derartiger Planetengetriebe ist deshalb gegenüber beispielsweise denen mit Evolventenverzahnung geringer.
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Mögliche Ausgestaltungen der Erfindungen sehen vor:
Die Sonne ist in wenigstens einer der Planetenstufen ist ein Zahnrad mit Zähnen, welche das konkav verlaufende Zahnflankenprofil aufweisen. Dementsprechend sind die Planeten des Satzes jeweils Gegenzahnräder mit Zähnen, welche das konvex verlaufende Zahnflankenprofil aufweisen.
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Ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe kann zwei Planetenstufen aufweisen, in denen die Planetenräder der einen Planetenstufe im Zahneingriff mit den Zahnrädern der zweiten Planetenstufe stehen. Die Planeten innerhalb eines Planetensatzes der ersten Planetenstufe sind Zahnräder mit Zähnen, welche das konkav verlaufende Zahnflankenprofil aufweisen. Die Planeten des anderen Planetensatzes weisen Gegenzahnräder auf, welche das konvex verlaufende Zahnflankenprofil aufweisen.
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Ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe kann zwei Planetenstufen aufweisen, in denen erste Planeten einer ersten Planetenstufe im Zahneingriff mit den Zahnrädern einer zweiten Planetenstufe stehen. Die Planeten innerhalb des Planetensatzes der ersten Planetenstufe sind Zahnräder mit Zähnen, welche das konkav verlaufende Zahnflankenprofil aufweisen. Die zweiten Planeten der zweiten Planetenstufe weisen Gegenzahnräder auf, welche das konvex verlaufende Zahnflankenprofil aufweisen. Die ersten Planeten stehen mit einer ersten Sonne im Zahneingriff, die ein Gegenzahnrad mit Zähnen aufweist, welche das konvex verlaufende Zahnflankenprofil aufweist. Die zweiten Planeten stehen mit einer zweiten Sonne im Zahneingriff, die ein Zahnrad mit Zähnen aufweist, welche das konkav verlaufende Zahnflankenprofil aufweisen.
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Ein erfindungsgemäßes Planetendifferenzial mit einem erfindungsgemäßen Planetengetriebe, weist einen Planetenträger als Differenzialkorb und als Antriebswelle (Summenwelle des Planetentriebs) auf. Weiterhin ist das Planetendifferenzial durch zwei Planetensätze und zwei Sonnen gebildet. Die Planeten der Planetensätze gemeinsam an dem Planetenträger gelagert, der auch mehrteilig sein kann, dessen einzelne Teile aber drehmomentfest miteinander gekoppelt sind. Die Sonnenräder als Differenzwellen des Differenzials sind mit Abtriebswellen gekoppelt, von denen jede beispielsweise zu einem Fahrzeugrad führt.
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In dem Planetendifferenzial sind vorzugsweise beide Planetenstufen, die mit dem ersten Satz und der ersten Sonne und die mit dem zweiten Satz und der zweiten Sonne mit ersten und zweiten Verzahnungen kombiniert.
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Die Sonnen des Planetendifferenzials weisen vorzugsweise eine gemeinsame Rotationsachse auf, die der Hauptachse des Differenzials entspricht.
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Ein Getriebe, kann ein Verteilergetriebe mit einem Antrieb und drei Abtrieben sein. Alternativ ist das Getriebe Bestandteil einer Antriebseinheit, in die wenigstens ein Elektromotor integriert ist. Das Getriebe weist ein Planetendifferenzial in einer erfindungsgemäßen Ausführung auf und ist dementsprechend durch zwei Sätze Planeten und jeweils eine Sonne pro Satz gebildet. Beide Sätze Planeten sind an einem gemeinsamen Träger gelagert, der auch mehrteilig sein kann, dessen einzelnen Teile aber mit denkbaren Mitteln drehmomentfest miteinander gekoppelt sind. Die Sonnenräder sind mit Abtriebswellen gekoppelt, von denen jede beispielsweise zu einem Fahrzeugrad führt. Außerdem kann das Getriebe mit einer dritten Planetenstufe versehen sein. Die dritte Planetenstufe ist aus einem dritten Satz Planeten in Zahneingriffen mit einer dritten Sonne gebildet. Der Planetenträger ist über die dritten Planetenstufe antreibbar. Die Planetenräder des dritten Satzes sind drehbar an dem gleichen Planetenträger wie die Sätze der Planetenstufen des Planetendifferenzials gelagert. Wenigstens eine, alternativ zwei oder drei der Planetenstufen weisen mindestens eine Kombination von Verzahnungen mit konkaven und konvexen Zahnflankenprofilen auf.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Planetendifferenzial, wobei erfindungsgemäß die Bolzenachsen der Planeten zweier Planetensätze auf derselben Höhe, d.h. von einer Hauptachse radial gleich beabstandet sind, anders als in der Figur gezeigt,
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2 eine Getriebekombination, die das Planetengetriebe nach 1 einsetzt, wobei jedoch auch hier erfindungsgemäß die Bolzenachsen radial gleich von der Hauptachse beabstandet sind,
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3 eine Variante einer Getriebekombination im Längsschnitt,
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4a und 4b eine Darstellung der eingesetzten Verzahnung, zumindest zwischen den Planeten und den Sonnen,
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5 eine perspektivische Ansicht des Planetenträgers,
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6 einen Längsschnitt durch den Planetenträger nach 5,
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7 eine weitere Längsschnittdarstellung durch die Gehäusekonstruktion nach 5,
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8 eine Ansicht von der Seite des Deckels des Planetenträgers,
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9 eine Ansicht von der Seite des Differenzialkorbs mit angebrachtem Abtriebselement,
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10 eine Ansicht von innen auf eine Seite des zusammengebauten Planetengetriebes,
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11 eine Ansicht auf das Planetengetriebe ohne die eingesetzten Sonnen und Planeten,
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12 eine zur 11 korrespondierende Darstellung eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes und
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13 eine zur 12 korrespondierende Darstellung eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Planetendifferenzials 1 in einer vereinfachten schematischen hälftige Darstellung entlang der Hauptachse 2 des Planetendifferenzials 1. Das Planetendifferenzial 1 weist zwei Planetenstufen 30 und 40 jeweils mit einem Satz Planeten 3 bzw. 4 auf, von denen jeweils nur ein Planet 3/Zahnrad 3' oder Planet, 4/Zahnrad 4' dargestellt ist. Die Planeten 3 sind jeweils auf einer Bolzenachse 5 eines nicht dargestellten Planetenbolzens drehbar gelagert, welcher mit einem ersten radialen Abstand zur Hauptachse 2 an einem Planetenträger 6 fest ist. Die Planeten 4 sind jeweils auf einer Bolzenachse 7 eines nicht dargestellten Planetenbolzens drehbar gelagert, welcher mit einem zweiten radialen Abstand zur Hauptachse 2 an dem Planetenträger 6 fest ist. Der erste radiale Abstand ist bei der vorliegenden Erfindung jedoch anders, als in den 1 und 2 dargestellt, gleich dem zweiten radialen Abstand.
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Immer ein Planet 3 steht mit einem Planet 4 im Zahneingriff, wie mit der gestrichelten Linie 3/4 symbolisiert ist. Jeder der kurzen Planeten 3 steht mit einer Sonne 8 aber nicht mit einer Sonne 9 im Zahnreingriff. Die Sonnen 8 und 9 sind Zahnräder 8' und 9' und nur hälftig dargestellt. Jeder der langen Planeten 4 steht mit der Sonne 9 aber nicht mit der Sonne 8 im Zahneingriff. Die Sonnen 8 und 9 sind relativ zu dem Planetenträger 6 und relativ zueinander drehbar und jeweils mit einer Abtriebswelle 10 oder 11 verbunden. Die Rotationsachse der Sonnen 8 und 9 entspricht der Hauptachse 2. Auf dem Planetendifferenzial sitzt ein Antriebselement 12, das wahlweise ein Kegelrad, Stirnrad, Riemen oder Kettenrad sein kann und das an dem Planetenträger 6 befestigt ist.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes 13 mit einem Planetendifferenzial 1 nach 1 in einer vereinfachten schematischen Darstellung entlang der Hauptachse 2 des Planetendifferenzials 1 bzw. entlang der Hauptachse 2 des Getriebes 13.
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3 zeigt ein derartiges Getriebe 13 in einem Längsschnitt entlang seiner Hauptachse 2. Das Getriebe 13 weist außer den Planetenstufen 30 und 40 des Planetendifferenzials 1 eine weitere Planetenstufe 20 auf. Die Planetenstufe 20 ist durch einen Satz Planeten 14 gebildet, von denen nur ein Planet 14, welcher ein Zahnrad 14' ist, dargestellt ist. Die Planeten 14 stehen im Zahneingriff mit einer dritten Sonne 15. Die Sonne 15 ist ein Zahnrad 15', das nur hälftig dargestellt ist. Die Planeten 14 sind gemeinsam mit den kurzen Planeten 3 auf einem Planetenbolzen am Planetenträger 6 um die Bolzenachse 5 drehbar. Die Planeten 14 stehen außerdem in Zahneingriff mit einem Hohlrad 16.
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In der Darstellung nach 2 sind Sonne 15 oder Hohlrad 16 wahlweise, entweder das eine oder das andere, das Antriebselement 12 des Getriebes 13. Wenn das Getriebe 13 ein Verteilergetriebe ist, ist das Hohlrad 16 das Antriebselement 12. Die Sonne 15 ist in diesem Fall mit einer weiteren Abtriebswelle 17 gekoppelt, die zum Beispiel vom Verteilergetriebe zu einem Achsgetriebe führt. In einer Antriebseinheit mit wenigstens einem Elektromotor kann entweder eines der Elemente, entweder die Sonne 15 oder das Hohlrad 16, Antriebselement 12 sein oder es können in der Antriebseinheit beide, die Sonne 15 und das Hohlrad 16 Antriebselemente 12 des Getriebes sein.
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In der Darstellung nach 3 ist der Planetenträger 6 durch zwei schalenförmige Elemente 18 gebildet, die ein Kombielement 19 axial fest zwischen sich nehmen. An dem Kombielement 19 sind einteilig das Hohlrad 16 und ein Antriebselement 12 in Form eines Stirnrades kombiniert. Gleichzeitig sind an dem Kombielement 19 Abstandshalter und Befestigungsflansch kombiniert. Das Getriebe 13 nach 3 ist als Verteilergetriebe einsetzbar, in dem die Sonnen 8, 9 und 15 jeweils auf eine Abtriebswelle gesteckt werden können.
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Die 4a und 4b zeigen jeweils ein Detail eines Querschnitts in einer zur Hauptachse 2 senkrechten Querschnittsebene, mit dem mögliche Paarungen von Zahnrädern, Zahnrad 3' mit Zahnrad 4' und zugleich mit Zahnrad 8', Zahnrad 4' mit Zahnrad 3' und zugleich mit Zahnrad 9' und/oder Zahnrad 14' mit Zahnrad 15' der vorstehend beschriebenen und mit den in den 1 bis 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiele beschrieben sind. Die Zahnräder haben gleiche Zähnezahlen. Insbesondere weisen die Sonnen untereinander gleiche Zähnezahlen auf, genauso wie die Planeten untereinander gleiche Zähnezahlen aufweisen.
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Die Zahnräder 3', 4', 8', 9', 14' und 15' stehen so miteinander in Zahneingriffen, dass in jedem der Zahneingriffe wenigstens ein erster Zahn 21 von mehreren umfangsverteilten Zähnen 21 an einer ersten Verzahnung 22 in eine Zahnlücke 23 einer zweiten Verzahnung 24 formschlüssig eingreift. Der erste Zahn 21 berührt mit einer ersten Zahnflanke 25 zumindest eine zweite Zahnflanke 26 eines die Zahnlücke 23 an einer Seite begrenzenden zweiten Zahnes 27 an der zweiten Verzahnung 24 in mindestens einem Zahnkontakt 28. Die ersten Zähne 21 der ersten Verzahnung 22 weisen ein Zahnflankenprofil 29, das jeweils konkav gewölbt ist. Die zweiten Zähne 27 der zweiten Verzahnung 24 weisen jeweils ein konvex gewölbtes Zahnflankenprofil 31 auf. Die sich im die sich im Zahnkontakt 28 berührenden Zahnflanken 25 und 26 des ersten Zahnes 21 und des zweiten Zahnes 27 sind dementsprechend zumindest im Zahnkontakt 28 in der Darstellung nach 4a z. B. im Bild nach links und in der Darstellung nach 4b im Bild nach rechts die gleichen Richtungen gewölbt.
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Wie aus der Darstellung nach 4a hervorgeht, sind die ersten Zähne 21 der ersten Verzahnung 22 mit dem konkav verlaufenden Zahnflankenprofil 29 an den Zahnrädern 4', 8' und 15' ausgebildet. Die zweiten Zähne 27 der zweiten Verzahnung 24, die jeweils das konvex verlaufende Zahnflankenprofil 31 aufweisen, werden von den Zahnrädern 3', 9' und 14' getragen. Wie aus 4b hervorgeht, sind die ersten Zähne 21 der ersten Verzahnung 22 mit dem konkav verlaufenden Zahnflankenprofil 29 an den Zahnrädern 3', 9' und 14' ausgebildet. Die zweiten Zähne 27 der zweiten Verzahnung 24, die das konvex verlaufende Zahnflankenprofil 31 aufweisen, werden von den Zahnrädern 4', 8' und 15' getragen.
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In den 5 bis 7 sind ein Differenzialkorb 32 und ein Deckel 33 dargestellt, die gemeinsam den Planetenträger 6 bilden. Sowohl im Differenzialkorb 32, als auch im Deckel 33 sind Löcher 34, die als Durchgangsbohrungen ausgebildet sind, vorhanden.
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Die Löcher 34 sind auf einem Teilkreis vorhanden, der sowohl für den Differenzialkorb 32, als auch für den Deckel 33 denselben radialen Abstand von einer Hauptachse 2 hat. Befestigungsausnehmungen 35 sind radial außerhalb davon angeordnet, um im Bereich eines Flansches 36 eine Verbolzung oder Verschraubung der beiden Teilplanetenträger, also des Differenzialkorbes 32 und des Deckels 33 miteinander zu ermöglichen. Die Kombination aus Differenzialkorb 32 und Deckel 33 kann auch als Differenzialkäfig bezeichnet werden. Anders als ein solcher Differenzialkäfig gibt es auch noch ein Achsgehäuse, das im Sinne eines Differenzialgehäuses fungiert, welches den Planetenträger umhaust.
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Wie sich in Zusammenschau der 8 und 9 erschließt, ist im Bereich des Flansches 36 ein Stirnrad 37 aufgebracht. Auch erschließt sich in Zusammenschau der 8 und 9, dass die Löcher 34, in denen Hülsen 38 befindlich sind, radial gleich beabstandet von einer Hauptachse 2 sind. Die in die Löcher 34 eingesetzten Bolzen 39, durch welche die jeweiligen Bolzenachsen 5 bzw. 7 zentral verlaufen, sind der 11 zu entnehmen, genauso wie der 13.
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In den 13 und 14 ist das Stirnrad 37 der 11 und 12 nicht dargestellt. Die Gleichverteilung der Löcher 34, in welchen die Bolzen 39 für sowohl die Planeten 3 als auch die Planeten 4 angeordnet sind, um die Hauptachse 2 herum ist jedoch u.a. in 14 gut zu erkennen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetendifferenzial
- 2
- Hauptachse
- 20
- Planetenstufe
- 3
- Planet
- 3‘
- Zahnrad
- 4
- Planet
- 4‘
- Zahnrad
- 40
- Planetenstufe
- 5
- Bolzenachse
- 6
- Planetenträger
- 7
- Bolzenachse
- 8
- Sonne
- 8‘
- Zahnrad
- 9
- Sonne
- 9‘
- Zahnrad
- 10
- Abtriebswelle
- 11
- Abtriebswelle
- 12
- Antriebselement
- 13
- Getriebe
- 14
- Planet
- 14‘
- Zahnrad
- 15
- Sonne
- 15‘
- Zahnrad
- 16
- Hohlrad
- 17
- Abtriebswelle
- 18
- schalenförmige Elemente
- 19
- Kombielement
- 20
- Planetenstufe
- 21
- Zahn
- 22
- Verzahnung
- 23
- Zahnlücke
- 24
- Verzahnung
- 25
- Zahnflanke
- 26
- Zahnflanke
- 27
- Zahn
- 28
- Zahnkontakt
- 29
- Zahnflankenprofil
- 30
- Planetenstufe
- 31
- Zahnflankenprofil
- 32
- Differenzialkorb
- 33
- Deckel
- 34
- Loch
- 35
- Befestigungsausnehmung
- 36
- Flansch
- 37
- Stirnrad
- 38
- Hülse
- 39
- Bolzen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009032286 A1 [0002, 0009]
- DE 102008061946 A1 [0006, 0009]
